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§42 钢在加热及冷却时的组织转变PPT课件

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钢的热处理——加热和冷却的组织变化课件

钢的热处理——加热和冷却的组织变化课件

淬火工艺与应用
总结词
淬火是一种通过快速冷却来提高金属硬度和耐磨性的 热处理工艺。
详细描述
淬火是将加热到奥氏体化温度的金属迅速冷却至室温的 过程。淬火的目的是使金属保持其奥氏体状态，从而提 高其硬度和耐磨性。淬火过程中，金属内部的原子或分 子的运动速度非常快，导致原子之间的平均距离变小， 从而使金属的晶格结构变得更加紧密和稳定。淬火工艺 广泛应用于各种工具钢、结构钢、不锈钢等金属材料。 通过选择不同的淬火介质和冷却方式，可以获得不同硬 度和组织结构的金属材料。
加热到一定温度并保温一段时间，以消除内应力并稳定组织。
不锈钢的热处理案例
总结词
不锈钢是一种具有优良耐腐蚀性能的钢材，其组织稳 定性较高。通过适当的热处理，可以进一步提高不锈 钢的性能。
详细描述
不锈钢在加热时，奥氏体晶粒会逐渐长大并发生相变。 为了获得最佳的耐腐蚀性能和组织稳定性，通常采用固 溶处理，即将钢材加热到奥氏体状态并保温一段时间， 使碳化物充分溶解到奥氏体中，然后快速冷却，使碳化 物来不及析出。此外，为了提高不锈钢的硬度、耐磨性 和韧性，可以采用时效处理，即将钢材加热到一定温度 并保温一段时间，使金属间化合物得以析出并均匀分布。
总结词
退火是热处理的一种基本工艺，主要用于消除金属材 料的内应力、降低硬度并改善切削加工性能。
详细描述
退火是将金属加热到适当温度，保持一段时间，然后缓 慢冷却的过程。其主要目的是改变金属的晶格结构，使 其变得更加均匀和稳定。退火可以细化金属的晶粒，提 高其塑性和韧性，从而改善金属的机械性能。在退火过 程中，金属内部的原子或分子的运动速度会增加，导致 原子之间的平均距离变大，从而使金属的晶格结构变得 更加稳定。退火工艺广泛应用于各种金属材料，如钢铁、 铝合金、铜合金等。

热处理PPT课件

热处理PPT课件
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
由Fe—Fe3C状态图可知，钢加热至稍高于727°C(PSK线或A1线) 时，将发生珠光体向奥氏体的转变。这种转变过程伴随着铁原子和碳原 子的扩散，所以其转变过程属于一种扩散型的转变。
以共析钢为例，分析奥氏体形成的过程。其基本过程可描述为四个步 骤
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
10
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
二、钢在冷却时的组织转变
钢经加热获得奥氏体组织后，如在不同的冷却条件 下冷却，最后可使钢获得不同的力学性能。例如用45 钢制造的直径为15mm的轴，经840°C加热后，若在 空气中冷却，其表面硬度小于HBS209；若在油中冷 却，其表面硬度可达HRC45左右；若在水中冷却， 其表面硬度可达HRC65左右。为了解这些差别的原 因，必须了解奥氏体在冷却过程中的组织变化规律。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变

过冷到550℃~350℃之间的转变组织为上贝氏
体半扩散型（Ｂ上），Fe不扩散，羽毛状碳化物分
布在F间，韧性差，过冷到350℃~MS之间的转变组
织为下贝氏体（Ｂ下） ，C原子有一定的扩散能力，
针状碳化物分布在F内，韧性高，综合机械性能好。
③低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到 Ms230℃~Mf-50℃之间的转变产物,马氏体（M） 组织。是含碳过饱和的α —固溶体。由于马氏体中 溶入过多的碳使晶格严重扭曲，从而增加了变形抗 力，所以马氏体具有很高的硬度。含碳量越高其硬 度越大。马氏体是单相亚稳定的组织。
热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组 成的。因此，热处理工艺过程可用“温度—时间” 为坐标的曲线图表示，此曲线称为热处理工艺曲线。

第二节 钢在热处理加热和冷却时的组织转变

第二节 钢在热处理加热和冷却时的组织转变

第二节钢在热处理加热和冷却时的组织转变在热处理过程中，由于加热、保温和冷却方式的不同，可以使钢发生不同的组织转变，从而可根据实际需要获得不同的性能。

加热转变、冷却转变（等温冷却转变、连续冷却转变）一、钢在热处理加热与保温时的组织转变——钢热处理加热的目的是获得部分或全部奥氏体，组织向奥氏体转变的过程称奥氏体化。

加热至Ac1以上时：首先由珠光体转变成奥氏体（P→A）；加热至Ac3以上时：亚共析钢中的铁素体将转变为奥体（F→A）；加热至Ac cm以上时：过共析钢中的二次渗碳体将转变成奥氏体（Fe3C I→A）1、奥氏体的形成过程共析钢奥氏体化：热处理加热至Ac1以上时，将全部奥氏体化，过程如下图。

工程材料及成形工艺基础共析钢奥氏体化过程亚共析钢奥氏体化：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Ac m以上时，Fe3C奥氏体化，组织全部奥氏体化2、奥氏体的晶粒大小奥氏体晶粒对性能影响：奥氏体的晶粒越细小、均匀，冷却后的室温组织越细密，其强度、塑性和韧性比较高。

[奥氏体的晶粒度]：晶粒度是指多晶体内晶粒的大小，可以用晶粒号、晶粒平均直径、单位面积或单位体积内晶粒的数目来表示。

GB/T8493-1987将奥氏体晶粒分为8个等级，其中1~4级为粗晶粒；5~8级为细晶粒。

工程材料及成形工艺基础4级5级6级7级奥氏体的标准晶粒度×100倍[本质粗晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒迅速长大的钢。

[本质细晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒不易长大的钢。

一般完全脱氧的镇静钢、含碳化物元素和氮化物元素的合金钢为本质细晶粒钢。

3、影响奥氏体晶粒大小的主要因素热处理工艺参数：加热速度、加热温度越、保温时间，其中加热温度对奥氏体晶粒大小的影响最为显著。

第四章 钢的热处理ppt课件

第四章 钢的热处理ppt课件
➢ 分级淬火 ：
把加热好的工件放入温度 在Ms点附近即150℃～ 260℃范围内的盐浴或碱 浴中，放置约2～5min， 等工件里外都达到介质温 度后出炉空冷。
分级淬火示意图
编辑版pppt
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4.常用的淬火方法
➢ 等温淬火：
把加热好的工件淬入温 度稍高于Ms点的盐浴中， 保温足够的时间，使过 冷奥氏体转变为下贝氏 体组织，然后再取出在 空气中冷却的淬火方法 称为等温淬火。
第4章 钢的热处理
编辑版pppt
1
第四章 钢的热处理
第一节 钢在加热时的组织转变 第二节 钢在冷却时的组织转变 第三节 钢的退火、正火、淬火、回火 第四节 金属材料的表面处理技术
编辑版pppt
2
第一节 钢在加热时的组织转变
➢ 钢的热处理是将钢经 过不同方式的加热、 保温和冷却来改变钢 的内部组织，从而获 得所需性能的一种工 艺方法 。
亚共析钢淬火组织
编辑版pppt
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三、钢的淬火
➢ 共析钢淬火温度 为Ac1 线以上30～50℃， 淬火后则为细小的马氏体
基体上分布着颗粒状渗 碳体的混合组。
编辑版pppt
共析钢淬火组织
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三、钢的淬火
➢ 过共析钢淬火温度
为Ac1 线以上30～50℃ ，淬火后则为细小 的马氏体基体上分 布着颗粒状渗碳体 的混合组。
编辑版pppt
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四、奥氏体晶粒大小及影响因素 2.影响奥氏体晶粒大小的因素
➢加热温度及保温时间 ➢碳质量分数的影响 ➢钢中合金元素的影响
编辑版pppt
13
第二节 钢在冷却时的组织转变
➢ 钢在热处理过程中，冷却是关键工序，它决定钢在冷 却后的组织和力学性能 。

钢在加热时的转变 ppt课件

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测定奥氏体的 转变量与时间 的关系
24
热 处 理 原 理
共析钢奥氏体等温形成图(TTA)
Time-Temperature-Austenitization
参考《钢的热处理》P23合金钢等温TTA曲线
25
热
处
4.2 连续加热时奥氏体形成特征
理 原
理
实际生产中，绝大多数情况下奥 氏体是在连续加热过程中形成的。
➢ 一般认为奥氏体在铁素体和渗碳体交界面上形成 晶核。
➢ 奥氏体晶核也可以在以往的粗大奥氏体晶界上 （原始奥氏体晶界）形核并且长大，由于这样的 晶界处富集较多的碳原子和其他元素，给奥氏体 形核提供了有利条件。
➢ 下图b)所示为在原始粗大奥氏体晶界上开始形成 许多细小的奥氏体晶粒。
16Biblioteka 热 处 理 原 理➢临界点A3和Acm也附加脚标c,r,即：Ac3、Ar3、 Accm、Arcm。
13
热
处
加热和冷却时的临界点
理 原
理
《钢的热处理》P15
14
热
处
3.1 奥氏体形成的热力学条件
理 原
理
➢驱动力
珠光体和奥氏体的自由能随温度变化的示意图
《钢的热处理》P15
15
热
处
3.2 奥氏体晶核的形成
理 原
理
3.2.1 形核地点
➢因此，一般来说 奥氏体形成后总是剩下渗碳体。 之后，进行渗碳体的溶解过程。
➢虽然珠光体中铁素体片厚度比渗碳体片大得多 （约7倍），仍然是铁素体先消失。
《钢的热处理》P25 扩散定律
33
热 处 理 原 理
4.4 影响奥氏体形成速度的因素
一切影响奥氏体的形核率和增大 速度的因素都影响奥氏体的形成 速度。

钢在加热和冷却时的组织转变

钢在加热和冷却时的组织转变
A-P终止线
A-P转变 终了线
图2.4 共析碳钢连续冷却转变曲线
马氏体临界 冷却速度
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
2. 过冷奥氏体的连续冷却转变
过共析碳钢的连续冷却转变C曲线与共析碳钢相比,除了多出一 条先共析渗碳体的析出线以外,其他基本相似
亚共析碳钢的连续冷却转变C曲线与共析碳钢却大不相同,它除 了多出一条先共析铁素体析出线以外,还出现了贝氏体转变区
机械制造基础
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢在加热和冷却时的组织转变
1.1 钢在加热时的组织转变 1.2 钢在冷却时的组织转变
钢的热处理
图2.1 钢加热和冷却时各临界点的实际位置
钢的热处理
1.1 钢在加热时的组织转变
钢加热到Accm点以上时会发生珠光体向奥氏体转变 热处理的主要目标就是为了得到奥氏体 严格控制奥氏体的晶粒度是热处理生产中一个重要的问题
钢的热处理
1.1 钢在加热时的组织转变
控制奥氏体晶粒大小的方法：
加热温度 保温时间 加热速度
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
冷却过程是热处理的关键工序，其冷却转变温度决定了冷却后 的组织和性能
实际生产中采用的冷却方法有：
连续冷却（如炉冷、空冷、水冷等）图b 等温冷却（如等温淬火）图a
图2.2 两种冷却方式示意图
钢的热处理 1.2 钢在冷却时的组织转变
1. 过冷奥氏体的等温冷却转变
图2.3 共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线C曲线
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变
1. 过冷奥氏体的等温冷却转变珠体转变 贝氏体转变 马氏体转变
钢的热处理
1.2 钢在冷却时的组织转变

钢在加热及冷却时和组织转变共38页PPT

钢在加热及冷却时和组织转变共38页PPT

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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
钢在加热及冷却时和组织转变
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来

钢的热处理钢在加热和冷却时组织转变课件

钢的热处理钢在加热和冷却时组织转变课件

钢在冷却时的组织转变
珠光体的形成
总结词
珠光体是钢在冷却过程中形成的一种组织，由铁素体和渗碳体的层片状交替排 列构成。
详细描述
当钢在冷却时，奥氏体中的碳原子开始扩散并偏聚在铁素体和渗碳体的界面处， 形成富碳的铁素体和贫碳的渗碳体。随着温度的降低，这些富碳的铁素体和贫 碳的渗碳体会逐渐形成层片状结构，最终形成珠光体。
马氏体的转变
总结词
马氏体是钢在冷却过程中形成的一种组织，其特点是具有较 高的硬度和强度。
详细描述
当钢在冷却时，如果冷却速度足够快，奥氏体中的碳原子来 不及扩散，就会形成一种过饱和的固溶体，即马氏体。马氏 体的硬度高、强度大，因此在制造高强度、耐磨性好的刀具、 模具等产品时具有重要的应用。
贝氏体的转变
奥氏体的形成是一个扩 散过程，需要一定的时 间和温度。
04
奥氏体的形成与钢的成 分、加热速度和温度等 因素有关。
奥氏体晶粒的长大
01
02
03
04
随着温度的升高，奥氏体晶粒 逐渐长大。
晶粒的大小对钢的性能有重要 影响，晶粒越细，钢的强度和
韧性越好。
加热温度和时间是影响奥氏体 晶粒大小的主要因素。
为了获得细小的奥氏体晶粒， 通常采用快速加热和短时间保
回火
总结词
回火是一种将淬火后的金属重新加热至低温 并保持一段时间的过程，主要用于消除淬火 过程中产生的内应力、提高金属的韧性和塑 性。
详细描述
回火的主要目的是通过低温加热使金属内部 组织结构发生转变，消除淬火过程中产生的 内应力，提高金属的韧性和塑性。回火工艺 通常包括将淬火后的金属加热到低温回火温
开裂
是指热处理过程中，由于内应力过大 或组织转变不均匀，导致钢的表面出 现裂纹。开裂可以通过优化热处理工 艺、控制冷却速度和改善材料成分来 减少。

钢的热处理 PPT课件

钢的热处理 PPT课件
组织：球化珠光体（球粒状渗碳体 +铁素体）。
球 化 退 火
目的：消除应力，使钢的渗碳体球状化， 以降低硬度，改善切削加工性，并为以后 的热处理工序作好组织准备。 应用：主要用于共析碳钢、过共析碳钢 和合金工具钢。
加热温度：再结晶温度以上（一般为650 ～700℃
再 结 晶 退 火
目的：消除加工硬化，恢复塑性。
热处理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
整体热处理：退火、正火、淬火、回火 感应加热 表面淬火 火焰加热 电接触加热 激光加热 表面热处理 渗碳 渗氮 化学热处理 碳氮共渗 渗金属等
热处理工艺曲线
热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，其工艺过程用温度-时间坐标系中的 曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
应用：主要用于经冷塑性加工，如冷轧、 冷冲、冷拔而发生加工硬化的钢件。
去 应 力 退 火
加热温度：Ac1以下某一温度（一般为 500～650℃）
目的：消除由于塑性变形、焊接、切 削加工、铸造等形成的残余应力。
工艺方法：将工件加热到高温（1050～ 1150℃），并长时间保温，然后缓慢冷却 的退火工艺。
第 3章
一、概述
钢的热处理
二、钢在加热时的组织 三、钢在冷却时的组织 四、钢的退火与正火 五、钢的淬火 六、钢的回火
七、钢的表面热处理
八、热处理工艺的应用
概述
热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温 和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 热处理的目的
（1）提高钢的力学性能；
（2）改善钢的工艺性能。 热处理的理论依据：铁碳合金相图
温 度 加热 保 温 冷却
0
热处理工艺曲线
时间
一、钢在加热时的组织转变
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• 1.加热温度和加热速度的影响
提高加热T，将加速A的形成。随着加热 速度的增加,奥氏体形成温度升高 （Ac1越高），形成所需的时间缩短。
2.化学成分的影响
随着钢中含碳量增加，铁素体和渗碳体相界 面总量增多，有利于奥氏体的形成。
3.原始组织的影响
由于奥氏体的晶核是在铁素体和渗碳体的相界 面上形成,所以原始组织越细，相界面越多，形 成奥氏体晶核的“基地”越多，奥氏体转变就越快。
共析碳钢 C曲线建立过程示意图
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103
A1 104 时间(s)
等温转变曲线图的解说
A1线以上是奥氏体稳定区；A1线以下，转变开始线的 左边为过冷奥氏体区，转变终了线的右边是转变产物 区，转变开始线和终了线之间为过冷奥氏体和转变产 物共存区。
转变开始线与纵坐标轴之间的时间为孕育期。在C曲 线拐弯的“鼻尖处”（约550℃），孕育期最短，过冷 奥氏体最不稳定。
A 长大
A 形核
一、钢在加热时的组织转变
（一）共析碳钢A形成过程示意图
3)残留渗碳体的溶解
铁素体先于渗碳体消失。因此 ，奥氏体形成后，仍有未溶解 的渗碳体存在，随着保温时间 的延长，未溶渗碳体将继续溶 解，直至全部消失。
残余Fe3C溶解
4)奥氏体成分均匀化
延长保温时间，让碳原子 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。
一、钢在加热时的组织转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1 以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热， 目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
2、奥氏体的形成
Fe，C原子扩散和晶格改变的过程 1).奥氏体晶核的形成 2).奥氏体晶核的长大 3).残余渗碳体的溶解 4).奥氏体成分的均匀化
（3）托 氏 体 形 貌 像
形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用 符号T 表示。
）
共析碳钢三种珠光体型组织
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
⑴ 珠光体形貌 形成温度为A1～650℃
，片层较厚，500倍光 镜下可辨，用符号P表示 .
三维珠光体如同放在水中的包心菜
光镜下形貌
电镜下形貌
（2）索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
形成温度为650600℃,片层较薄， 800-1000倍光镜下可 辨，用符号S 表示。
以共析钢为例，介绍等温转变曲线及转变产物。
建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 )
T --- time T --- temperature T --- transformation
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
-100 0
二、钢在冷却时的组织转变
钢经加热奥氏体化后，可以采用不同方 式冷却，获得所需要的组织和性能。
成分相同的钢，奥氏体化后，采用不同 方式冷却，将获得不同的力学性能，见 下表。
实际生产中，必须过冷到A1温度以下才开始 转变。
在相变温度A1以下还没有发生转变而处于不稳 定状态的奥氏体称过冷奥氏体。
A 均匀化
一、钢在加热时的组织转变 共析钢奥氏体化过程
一、钢在加热时的组织转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析
相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的
转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变
过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。
水平线MS为马氏体转变开始线（约230℃）， 水平线Mf为马氏体转变终了线（约－50℃）。 A′：残余奥氏体，即淬火冷却到室温后残留
600
奥
氏
体
500
区
400
300 Ms
200
100
0 Mf
-100
0
1
共析碳钢 C曲线的分析
稳定的奥氏体区
A
+ 产
物
A向产物 转变终止线
一、钢在加热时的组织转变
（一）共析碳钢A形成过程示意图
1. 1)奥氏体的形核
优先在铁素体和渗碳体的 相界面上形成。
2)奥氏体晶核的长大
在奥氏体中出现碳的浓度梯度，并 引起碳在奥氏体中不断地由高浓度 向低浓度的扩散。为了 维持原界面 碳浓度平衡，奥氏体晶粒不断向铁 素体和渗碳体两边长大，直至，铁 素体全部转变为奥氏体。
3、奥氏体晶粒长大及其控制措施
钢加热时珠光体向奥氏体转变刚刚结束时，奥氏体晶 粒是比较细小的。如果继续加热或保温，奥氏体晶粒 会变粗大，影响热处理后钢的强度、塑性、韧性较低。 因此，加热时获得细小晶粒的奥氏体对提高热处理效 果和钢的性能有重要的意义。
控制奥氏体晶粒长大措施： 1）合理选择加热温度和保温时间 2）采用快速加热和短时间保温 3）加入一定量合金元素（除锰、磷外）
过冷奥氏体有等 温转变和连续冷却 转变两种冷却转变 方式（见右图）。
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。
表示过冷奥氏体的等温转变温度、转变时间与转变产 物之间的关系曲线称为等温转变曲线图。
§4－2 钢在加热及冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变 二、钢在冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
1．钢在加热和冷却时的相变温度
在加热时钢的转变温 度要高于平衡状态下的临 界点；在冷却时要低于平 衡状态下的临界点。
加热时的各临界点： Ac1、Ac3和Accm
冷却时的各临界点： Ar1、Ar3和Arcm
对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温
度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐
渐溶入A，
对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1
以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体
逐步溶入奥氏体中。
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变 （三）影响奥氏体转变的因素
区
A向产 物转变开始线
A1
A1～550℃;高温转变区;
产
扩散型转变; P 转变区。
物
区
550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变;
贝氏体( B ) 转变区;
230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
10
102
103
104
时间(s)
1）、珠光体型转变—高温转变（A1～550 ℃