第6章马氏体
- 格式:ppt
- 大小:8.39 MB
- 文档页数:119
第六章钢的热处理1、什么是钢的热处理?钢的热处理的特点和目的是什么?答:钢的热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却,以获得所需的组织结构和性能的工艺。
钢的热处理的特点是在固态下,通过加热、保温和冷却,来改变零件或毛坯的内部组织,而不改变其形状和尺寸的热加工工艺.钢的热处理的目的是改善零件或毛坯的使用性能及工艺性能.2、从相图上看,怎样的合金才能通过热处理强化?答:通过热处理能强化的材料必须是加热和冷却过程中组织结构能够发生变化的材料,通常是指:(1)有固态相变的材料;(2)经受冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态的材料;(3)表面能被活性介质的原子渗入.从而改变表面化学成分的材料.3、什么是退火?其目的是什么?答:退火是将金属或合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
其目的可概括为“四化”,即软化(降低硬度适应切削加工和冷冲压要求);均匀化(消除偏析使成分和组织均匀化);稳定化(消除内应力、稳定组织保证零件的形状和尺寸);细化(细化晶粒、提高力学性能)。
4、亚共析钢热处理时,快速加热可显著提高屈服强度和冲击韧性,为什么?答:快速加热可获得较大的过热度,使奥氏体形核率增加,得到细小的奥氏体晶粒,冷却后的组织晶粒也细小。
细晶粒组织可显著提高钢的屈服强度和韧性。
5、热轧空冷的45钢在正常加热超过临界点A c3后再冷却下来,组织为什么能细化?答:热轧空冷的45钢室温组织为F+P,碳化物弥散度较大,重新加热超过临界点A c3后,奥氏体形核率大,起始晶粒细小,冷却后的组织可获得细化。
7、确定下列钢件的退火方法,并指出退火的目的及退火后的组织。
(1)经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度;(2)ZG35的铸造齿轮;(3)改善T12钢的切削加工性能; (4)锻造过热的60钢坯.答:(1)再结晶退火,消除加工硬化及内应力,退火组织为P+F.(2)去应力退火,消除铸造内应力,组织为P+F。
§6-3 钢在冷却时的转变一、过冷奥氏体等温冷却转变曲线1、过冷奥氏体等温冷却转变曲线建立以共析钢为例:取尺寸相同的T8钢试样,A化后,迅速冷却到A1以下不同温度保温,进行等温转变,测出转变的开始点与转变结束点。
将开始点与结束点分别连接起来,就得到奥氏体等温转变曲线。
该曲线称为TTT图(Time Temperature TransformationDiagram)或C曲线。
2、孕育期:转变开始线与纵坐标轴之间的距离。
孕育期越短,过冷奥氏体越不稳定,转变越快。
孕育期最短处称为鼻温3、影响C曲线的因素A的成分越均匀,晶粒越粗,其稳定性越高,C曲线右移;A含碳量越高,稳定性越高,C曲线右移,共析钢C曲线最靠右;合金元素,除Co外所有合金元素均使C曲线右移,并使C曲线改变形状。
二、共析钢过冷奥氏体的转变产物及性能、珠光体型转变(P)转变温度:A1~鼻温(550℃)之间(高温转变)转变规律:是通过碳、铁的扩散完成转变。
铁原子重新排列由fcc bcc,碳从铁中扩散出,形成转变产物:珠光体型组织铁素体和渗碳体的机械混合物产物形态:渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上,转变温度越低,层间距越小。
珠光体型组织按层间距大小分为珠光体(P)、索氏体(S)和屈氏体(T)珠光体3800×索氏体8000×屈氏体8000×2、贝氏体型转变(B)转变温度:鼻温(550℃)~Ms之间(中温转变)转变规律:半扩散型转变,铁原子不扩散,只能做微小的位置调整,由fcc→bcc。
碳原子有一定扩散能力,部分碳原子从铁中扩散出来,形成碳化物。
转变产物:贝氏体型组织,渗碳体分布在过饱和的铁素体基体上的两相混合物。
上贝氏体(B上):550℃~350℃之间形成形态:呈羽毛状, 小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片之间。
光学显微照片1300×电子显微照片5000×上贝氏体性能:铁素体片较宽,塑性变形抗力较低;渗碳体分布在铁素体片之间,容易引起脆断,因此强度和韧性都较差。
1.从力学性能、热处理变形、耐磨性和热硬性几方面比较合金钢和碳钢的差异,并简单说明原因。
为提高钢的机械性能、工艺性能或物化性能,在冶炼时有意往钢中加入一些合金元素而形成新的合金,这种合金称为合金钢。
合金钢与碳钢比较,合金钢的力学性能好,热处理变形小,耐磨性好,热硬性好。
因为合金钢在化学成分上添加了合金元素,可形成合金铁素体、合金渗碳体和合金碳化物,产生固溶强化和弥散强化,提高材料性能;加入合金元素可提高钢的淬透性,降低临界冷却速度,可减少热处理变形;碳钢虽然价格低廉,容易加工,但是淬透性低、回火稳定性差、基本组成相强度低。
2.解释下列钢的牌号含义、类别及热处理方法:20CrMnTi,40Cr,16Mn,T10A,Cr12MoV,W6Mo5Cr4V2,38CrMoAlA,5CrMnMo,GCr15,55S i2Mn。
20CrMnTi的含碳量为0.17%-0.24%,Cr,Mn,Ti<1.5%,是渗碳钢,热处理方法是在渗碳之后进行淬火和低温回火。
40Cr的含碳量为0.37~0.45%,Cr <1.5%,是调质钢,热处理方法是淬火加高温回火。
16Mn中碳的含量在0.16%左右,锰的含量大约在1.20%-1.60%左右,属于低合金钢,热处理方法是:热轧退火(正火)。
T10A为含碳量在0.95~1.04的高级优质碳素工具钢,热处理方法是淬火和低温回火。
Cr12MoV碳 C :1.45~1.70,铬 Cr:11.00~12.50,Mo,V<1.5%,是冷作模具钢,热处理方法是淬火和低温回火。
W6Mo5Cr4V2碳 C :0.80~0.90,钼 Mo:4.50~5.50,铬 Cr:3.80~4.40,钒 V :1.75~2.20,是高速钢,热处理方法是淬火+高温回火。
38CrMoAlA碳 C :0.35~0.42,Cr,Mo,Al<1.5%,是高级优质合金渗氮钢,热处理方法是:调质处理+渗氮。
第四章钢的热处理一、名词概念解释1、再结晶、重结晶2、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体4、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体5、临界冷却速度6、退火、正火、淬火、回火7、调质处理8、淬透性、淬硬性二、思考题1、何谓热处理? 热处理有哪些基本类型? 举例说明热处理与你所学专业有何联系?2、加热时, 共析钢奥氏体的形成经历哪几个基本过程? 而亚共析钢和过共析钢奥氏体形成有什么主要特点?3、奥氏体形成速度受哪些因素影响?4、如何控制奥氏体晶粒大小?5、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点?6、何谓淬火临界冷却速度VK ? VK的大小受什么因素影响? 它与钢的淬透性有何关系?7、试述退火、正火、淬火、回火的目的, 熟悉它们在零件加工工艺路线中的位置。
8、正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火?9、常用的淬火方法有哪几种? 说明它们的主要特点及应用范围。
10、常用的淬火冷却介质有哪些? 说明其冷却特性、优缺点及应用范围。
11、为什么工件经淬火后往往会产生变形, 有的甚至开裂? 减少变形及防止开裂有哪些途径?12、常用的回火操作有哪几种? 指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。
三、填空题1、钢的热处理是通过钢在固态下______、______和______的操作来改变其_______, 从而获得所需性能的一种工艺。
2、钢在加热时P A的转变过程伴随着铁原子的______, 因而是属于_____型相变。
3、加热时, 奥氏体的形成速度主要受到______、______、______和_________的影响。
4、在钢的奥氏体化过程中, 钢的含碳量越高, 奥氏体化的速度越_____, 钢中含有合金元素时, 奥氏体化的温度要_____一些, 时间要_____一些。
5、珠光体、索氏体、屈氏体均属层片状的_____和____的机械混合物, 其差别仅在于_________________。
作业第六章钢的热处理一、名词解释1、钢的热处理—是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。
2、等温冷却转变—工件奥氏体化后,冷却到临界点以下的某一温度区间等温保持时,过冷奥氏体发生的相变。
3、连续冷却转变—工件奥氏体化后,以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生的相变。
4、马氏体—碳或合金元素在α—Fe中的过饱和固溶体。
5、退火—将工件加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。
6、正火—工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。
7、淬火—工件加热奥氏体化后,以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。
8、回火—工件淬硬后,加热到Ac1以下的某一温度,保持一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺。
9、表面热处理—为了改变工件表面的组织和性能,仅对其表面进行热处理的工艺。
10、真空热处理—在低于一个大气压(10-1~10-3Pa)的环境中加热的热处理工艺。
11、渗碳—为了提高工件表面碳的质量分数,并在其中形成一定的碳含量梯度,将工件在渗碳介质中加热、保温,使碳原子渗入的化学热处理工艺。
12、渗氮—在一定温度下,与一定介质中,使氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。
二、填空题1、整体热处理分为退火、正火、淬火和回火等。
2、表面淬火的方法有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液表面淬火等。
3、化学热处理包括渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗硼等。
4、热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。
5、共析钢在等温转变过程中,其高温转变产物有: P(珠光体) 、 S(索氏体) 和 T(托氏体) 。
6、贝氏体分上贝氏体和下贝氏体两种。
7、淬火方法有:单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火等。
8、常用的退火方法有:完全退火、球化退火和去应力退火等。
9、常用的冷却介质有油、水、空气等。
10、常见的淬火缺陷有过热与过烧、氧化与脱碳、硬度不足与软点、变形与开裂等11、感应加热表面淬火,按电流频率的不同,可分为高频感应加热、中频感应加热和工频感应加热三种。
第六章钢的热处理一、解释下列名词1、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体2、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体3、临界冷却速度4、退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效5、调质处理6、淬透性、淬硬性7、回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体8、第一类回火脆性、第二类回火脆性10、表面淬火、化学热处理二、填空题1、钢的热处理是通过钢在固态下、和的操作来改变其,从而获得所需性能的一种工艺。
2、钢在加热时P→A 的转变过程伴随着铁原子的,因而是属于型相变。
3、钢加热时的各临界温度分别用、和表示;冷却时的各临界温度分别用、和表示。
4、加热时,奥氏体的形成速度主要受到、、和的影响。
5、在钢的奥氏体化过程中,钢的含碳量越高,奥氏体化的速度越,钢中含有合金元素时,奥氏体化的温度要一些,时间要一些。
6、一般结构钢的A晶粒度分为级, 级最粗,级最细。
按930℃加热保温 3~8h 后,晶粒度在级的钢称为本质粗晶粒钢,级的钢称为本质细晶粒钢。
7、珠光体、索氏体、屈氏体均属层片状的和的机械混合物,其差别仅在于。
8、对于成分相同的钢,粒状珠光体的硬度、强度比片状珠光体,但塑性、韧性较。
9、影响C曲线的因素主要是和。
10、根据共析钢相变过程中原子的扩散情况,珠光体转变属转变,贝氏体转变属转变,马氏体转变属转变。
11、马氏体的组织形态主要有两种基本类型,一种为马氏体,是由含碳量的母相奥氏体形成,其亚结构是;另一种为马氏体,是由含碳量的母相奥氏体形成,其亚结构是。
12、上贝氏体的渗碳体分布在,而下贝氏体的渗碳体较细小,且分布在,所以就强韧性而言,B下比B上。
13、钢的 C 曲线图实际上是图,也称图,而CCT曲线则为。
14、过冷奥氏体转变成马氏体,仅仅是的改变,而没有改变,所以马氏体是碳在α-Fe 中的。
15、其他条件相同时,A中的C% 愈高,A→M的Ms温度愈,A 量也愈。
16、马氏体晶格的正方度( c/a )表示了,c/a的值随而增大。
第六章 答 案1.用 45 钢制造机床齿轮,其工艺路线为:锻造—正火—粗加工一调 质一精加工—高频感应加热表面淬火一低温回火—磨加工。
说明各热处理 工序的目的及使用状态下的组织。
答:锻造后的 45 钢硬度较高,不利于切削加工,正火后将其硬度控制 在 160-230HBS 范围内, 提高切削加工性能。
组织状态是索氏体。
粗加工后, 调质处理整个提高了 45 钢强度、硬度、塑性和韧性,组织状态是回火索氏 体。
高频感应加热表面淬火是要提高 45 钢表面硬度的同时,保持心部良好 的塑性和韧性。
低温回火的组织状态是回火马氏体,回火马氏体既保持了 45 钢的高硬度、高强度和良好的耐磨性,又适当提高了韧性。
2.常用的合金元素有哪些?其中非碳化物形成元素有一一一:碳化物 形成元素有一一一;扩大 A区元素有——;缩小 A区元素在一一。
答:常用的合金元素有:锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛、镍、硅、 铝、钴、镍、氮等。
其中非碳化物形成元素有:镍、硅、铝、钴等;化物 形成元素有:锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等;扩大 A 区元素有:镍、 锰、碳、氮等;小 A 区元素有:铬、铝、硅、钨等。
3.用 W18Cr4V 钢制作盘形铣刀,试安排其加工工艺路线,说明各热 加工工序的目的,使用状态下的显微组织是什么?为什么淬火温度高达 1280℃?淬火后为什么要经过三次 560℃回火?能否用一次长时间回火代 替?答:工艺路线:锻造十球化退火 → 切削加工→淬火+多次 560℃回火→喷砂→磨削加工→成品热处理工艺:球化退火:高速钢在锻后进行球化退火,以降低硬度,消除锻造应力, 便于切削加工,并为淬火做好组织准备。
球化退火后的组织为球状珠光体。
淬火和回火:高速钢的优越性能需要经正确的淬火回火处理后才能获 得。
淬火温度高(1220-1280℃)的原因是:合金元素只有溶入钢中才能有 效提高红硬性,高速钢中大量的 W、MO、Cr、V 的是难熔碳化物,它们只有 在 1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中,使奥氏体中固溶碳和合金元素含 量高,淬透性才会非常好;淬火后的马氏体才会强度高,且较稳定,所以 淬火加热温度一般为 1220-1280℃。
第五章1.定义:马氏体:碳在α-Fe中的过饱和固溶体,是单相的亚稳组织。
淬透性:钢在淬火时能获得淬硬深度的能力,它是刚才本身固有的属性。
淬硬性:钢在淬火后能达到最高硬度的能力,它主要取决于马氏体的含碳量。
2.热处理加热的目的是什么:消除毛胚中的缺陷,改善其工艺性能,为后续工艺做组织准备;更重要的是热处理能显着提高钢的力学性能,从而充分发挥刚才的潜能,提高工件的使用性能和使用寿命。
(得到奥氏体)3.马氏体有几种类型性能特点如何含碳量分别为%,%,%,%,%的钢淬火后分别得到何种马氏体:马氏体组织形态主要有片状和板条状两种基本类型;片状马氏体(高碳马氏体)硬度大,塑性,韧性差。
板条状马氏体(低碳马氏体)有良好的塑性和韧性,有较高的断裂韧度和较低的韧脆转变温度等特点;%,%为板条状马氏体,%,%为两种马氏体的混合组织,%为片状马氏体。
(%以下为板条状马氏体,%以上为片状马氏体)4.生产中常用的退火方法有哪些退火的目的,加热温度,获得的组织及应用含碳%,%,%的钢,具有晶内偏析的铸件或铸锭,存在内应力的铸件或铸锭分别应该采用哪种退火加热温度是多少得到何组织退火分为完全退火,均匀退火,球化退火,去应力退火;1。
完全退火:主要运用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件,锻件,热轧型材和焊接结构件。
目的是细化晶粒,消除内应力和组织缺陷,降低硬度,为随后的切削加工和淬火做好组织准备。
加热到Ac3以上30-50℃,保温一段时间,随炉缓慢冷却到600℃以下,在出炉在空气中冷却。
2。
球化退火:主要运用于共析或过共析成分的碳钢和合金钢。
目的是使钢中的碳化物球化,以降低硬度,改善切削加工性,并为淬火做好组织准备。
加热到Ac1以上10-20℃,保温一段时间,随炉缓慢冷却到600℃以下,在出炉在空气中冷却。
3。
均匀化退火:主要运用于合金钢铸锭和铸件,目的是为了消除铸造中产生的枝晶偏析,使成分均匀化。
加热到Ac3以上150-200℃,保温10-15h,随炉缓冷到350℃,在出炉冷却。