最新了解钢在加热和冷却时的组织转变

《机械制造技术基础》教案教学内容: 钢在加热和冷却时的组织转变教学方式：结合实际, 由浅如深讲解1．教学目的:2．掌握钢在加热时组织转变——钢的奥氏体化；3．明确过冷奥氏体的等温转变；4．掌握冷奥氏体连续冷却转变。

重点、难点: 钢的奥氏体化过冷奥氏体的等温转变冷奥氏体连续冷却转变教学过程:1.3 钢的热处理热处理: 采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。

热处理的分类:1. 整体热处理: 对工件整体进行穿透加热的热处理, 如退火、正火、淬火、回火等。

2．表面热处理：仅对表面进行热处理的工艺, 如火焰淬火、感应淬火等。

3．化学热处理：将工件置于适当的活性介质中加热、保温, 使一种或几种元素渗入它的表层, 以改变其化学成分、组织和性能的热处理, 如渗碳等。

钢的热处理过程包括加热、保温和冷却三个阶段。

其主要工艺参数是加热温度、保温时间和冷却速度。

1.3.1 钢在加热和冷却时的组织转变1.3.1.1钢在加热时组织转变Fe-Fe3C相图相变点A1.A3.Acm是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。

但在实际生产中, 加热和冷却并不是极其缓慢的, 因此, 钢的实际相变点都会偏离平衡相变点。

即: 加热转变相变点在平衡相变点以上, 而冷却转变相变点在平衡相变点以下。

通常把实际加热温度标为Ac1.Ac3.Accm、Ar1.Ar3.Arcm。

如图6-1所示。

图6-1 钢在加热、冷却时的相变温度钢加热到Ac1点以上时会发生珠光体向奥氏体的转变, 加热到Ac3和Accm以上时, 便全部转变为奥氏体, 这种加热转变过程称为钢的奥氏体化。

1）1. 奥氏体的形成2）珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。

由于珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物, 铁素体与渗碳体的晶包类型不同, 含碳量差别很大, 转变为奥氏体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。

下面以共析钢为例说明奥氏体化大致可分为四个过程, 如图4－2所示。

钢在加热和冷却时的组织转变嘿，咱聊聊钢在加热和冷却时那神奇的组织转变。

钢啊，这硬家伙，平时看着就挺牛。

可你知道吗？当它被加热的时候，那可就像变魔术一样。

一开始，温度慢慢升高，钢就开始有点小动静了。

就好像一个睡眼惺忪的人，逐渐被唤醒。

那原本排列整齐的原子们，也开始不安分起来。

温度再高点，钢的组织就发生大变化啦。

这时候的钢，就如同一个正在进行大改造的工厂。

各种原子重新排列组合，形成新的结构。

那场面，可壮观了。

想象一下，无数的小原子们，就像一群忙碌的小工人，在高温的催促下，热火朝天地干着活。

要是继续加热，钢可就彻底不一样了。

它变得更加活跃，就像一个疯狂的派对现场。

原子们尽情地舞动，结构也变得越来越复杂。

这时候的钢，有着强大的力量，仿佛能征服一切。

可别光看加热的时候，冷却也很有看头呢。

当钢开始冷却，就像是一场疯狂派对后的安静。

原子们不再那么疯狂，开始慢慢回归秩序。

温度逐渐降低，钢的组织也逐渐稳定下来。

这就像一个人在经历了一场刺激的冒险后，开始平静地思考人生。

冷却过程中，钢的变化可细腻了。

有时候，它会变得更加坚硬，就像一个坚强的战士，不屈不挠。

有时候，它又会变得更加有韧性，像一个灵活的运动员，能应对各种挑战。

不同的加热和冷却方式，会让钢有不同的组织转变。

就好比不同的人生选择，会带来不同的结果。

如果加热得太快，冷却得太急，钢可能就会变得很脆弱。

但如果掌握好节奏，钢就能变得无比强大。

咱再想想，生活中的很多东西不都跟钢的组织转变有点像吗？我们在经历一些事情的时候，也会发生变化。

有时候是好的变化，让我们变得更强大；有时候可能不太好，但我们也能从中学到东西。

钢在加热和冷却时的组织转变，真的很神奇。

它让我们看到了物质的奇妙之处，也让我们思考人生的各种可能性。

总之，钢的组织转变告诉我们，变化是不可避免的，我们要学会适应变化，让自己变得更强大。

了解钢在加热和冷却时的组织转变
江苏省技工院校
教案首页
课题：了解钢在加热和冷却时的组织转变
教学目的要求： 1.了解热处理的定义、目的、分类及作用；
2.掌握钢加热和保温的目的；
3.掌握钢在冷却转变时的产物及转变曲线。

教学重点、难点：1. 钢加热及保温的目的；2. 奥氏体晶粒度的概念及影响因素；3. 共析钢过冷奥氏体等温冷却曲线中各种温度区域内奥氏体的转变产物及组织形貌，性能特点。

4. 过冷奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响
授课方法：面授（课堂教学）
教学参考及教具（含电教设备）：《金属材料及热处理》
授课执行情况及分析：
板书设计或授课提纲。

十塚尤邯I十樓碳体I珠光体庶 C (%)―-2 •奥氏体的形成钢在加热时的组织转变，主要包括奥氏体的形成和晶粒长大两个过程形核长大残余渗碳体溶解均匀化共析钢奥氏体化：热处理加热至Ac1以上时，将全部奥氏体化亚共析钢奥氏体化：原始组织为F+P,加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Ac3以上时，F奥氏体化，组织全部奥氏体化过共析钢奥氏体化：原始组织为P+Fe3C,加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Acm以上时，Fe3C奥氏体化，组织全部奥氏体化物元素（如铌、钒、钛等），会形成难熔的碳化物和氮化物颗粒，弥散分布于奥氏体晶界上，阻碍奥氏体晶粒的长大。

因此，大多数合金钢、本质细晶粒钢加热时奥氏体的晶粒一般较细。

原始组织：钢的原始晶粒越细，热处理加热后的奥氏体的晶粒越细。

二、钢在冷却时的组织转变冷却方式是决定热处理组织和性能的主要因素。

热处理冷却方式分为等温冷却和连续冷却。

()奥氏体冷却降至A i以下时（A以下温度存在的不稳定奥氏体称过冷奥氏体）将发生组织转变。

热处理中采用不同的冷却方式，过冷奥氏体将转变为不同组织，性能具有很大的差异，如下表为45钢奥氏体化后经不同方式的冷却，其性能的差异。

1 •奥氏体的等温转变奥氏体在A1线以上是稳定相，当冷却到A1线以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。

这是一种不稳定的过冷组织，只要经过一段时间的等温保持，它就可以等温转变为稳定的新相。

这种转变就称为奥氏体的等温转变。

［等温冷却转变］:钢经奥氏体化后，迅速冷至临界点（Ar i或A®线以下，等温保持时过冷奥氏体发生的转变。

［等温转变曲线］:可综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下等温温度、保持时间与转变产物所占的百分数（转变开始及转变终止）的关系曲线，称“ TTT图”，T time，T temperature，T 1ransformation ”，又称为“C 曲线”。

iio ~io^~io 3~~io 1 ~io 5z/s共析钢等温转变曲线图等温转变产物及性能：用等温转变图可分析钢在 A i 线以下不同温度进行等温转变 所获的产物。

钢在加热时，钢的组织会发生哪些转变？大多数热处理工艺（如淬火、正火、退火等）都要将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，并使其成分均匀化，即进行奥氏体化。

加热时形成的奥氏体的质量（成分均匀性及晶粒大小等），对冷却转变过程及组织、性能有极大的影响。

因此，了解奥氏体化规律是掌握热处理工艺的基础。

一、转变温度根据Fe-Fe3C相图可知，共析钢、亚共析钢和过共析钢加热时，若想得到完全奥氏体组织，必须分别加热到PSK线（A1）、GS线（A3）和ES线（A ccm）以上。

实际热处理加热和冷却时的相变是在不完全平衡的条件下进行的，即加热和冷却温度与平衡态有一偏离程度（过热度或过冷度）。

通常将加热时的临界温度标为A C1、A C3、A ccm；冷却时标为A r1、A r3、A rcm，如图1所示。

图1 钢在加热和冷却时的临界温度二、奥氏体化若加热温度高于相变温度，钢在加热和保温阶段（保温的目的是使钢件里外加热到同一温度），将发生室温组织向A的转变，称奥氏体化。

奥氏体化过程也是形核与长大过程，是依靠铁原子和碳原子的扩散来实现的，属于扩散型相变。

下面以共析钢为例介绍其奥氏体化过程，亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同，但略有不同。

亚共析钢加热到A C1以上时还存在有自由铁素体，这部分铁素体只有继续加热到A C3以上时才能全部转变为奥氏体；过共析钢只有在加热温度高于A ccm时才能获得单一的奥氏体组织。

共析钢奥氏体化过程为（如图2所示）：图2 共析钢奥氏体化过程示意图1．A晶核的形成：钢加热到A C1以上时，P变得不稳定，F和Fe3C的界面在成分和结构上处于最有利于转变的条件下，首先在这里形成A晶核。

2．A晶核的长大：A晶核形成后，随即也建立起A-F和A-Fe3C 的C浓度平衡，并存在一个浓度梯度。

在此浓度梯度的作用下，A内发生C原子由Fe3C边界向F边界的扩散，使其同Fe3C和F的两边界上的平衡C浓度遭破坏。