加热和冷却时的组织转变

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。

热处理后金相组织变化
热处理是一种通过加热和冷却材料来改变其金相组织的过程。

通过热处理，可以改变材料的晶粒尺寸、晶粒形状和相组成，从而使材料具有不同的力学、物理和化学性质。

常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火。

在退火过程中，材料会被加热至一定温度，然后缓慢冷却。

这种热处理方式可用于消除应力、提高材料的塑性和延展性，并使晶粒得到再结晶。

正火是将材料加热至一定温度后迅速冷却，以增加材料的硬度和强度。

淬火将材料加热至高温后迅速浸入冷却介质中，通过产生快速冷却速率来形成马氏体组织，从而获得高硬度和脆性。

回火是将淬火材料加热至较低温度，然后再缓慢冷却，以减轻淬火过程中的应力和脆性，提高材料的韧性。

热处理后，金相组织会发生变化。

在退火过程中，晶粒尺寸会增大，晶界和初生相会消失，同时晶粒内部会形成新的晶界。

在正火过程中，材料表面形成强化层，并出现马氏体组织。

淬火过程中，材料会形成马氏体组织，该组织具有高硬度和脆性。

在回火过程中，马氏体会分解为更稳定的相，从而减轻应力和改善材料的韧性。

总之，通过热处理可以改变材料的金相组织，从而使材料具有不同的力学和化学性质。

不同的热处理方法和工艺参数会产生不同的金相组织变化，这对材料的性能和应用有重要影响。

《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，由浅如深讲解教学目的：1．掌握钢在加热时组织转变——钢的奥氏体化；2．明确过冷奥氏体的等温转变；3．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、A cm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、Ac cm、Ar1、Ar3、Ar cm。

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Ac cm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．奥氏体的形成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。

1）奥氏体形核奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。

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。

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。

等温转变产物及性能：用等温转变图可分析钢在A
线以下不同温度进行等温转变
1
所获的产物。

根据等温温度不同，其转变产物有珠光体型和贝氏体型两种。

～550℃ ，获片状珠光体型（F+P）组织。

[ 高温转变]：转变温度范围为A
1
依转变温度由高到低，转变产物分别为珠光体、索氏体、托氏体，片层间距由粗到细。

其力学性能与片层间距大小有关，片层间距越小，则塑性变形抗力越大，强度
炉冷V
：比较缓慢，相当于随炉冷却（退火的冷却方式），它分别与C曲线的
1
转变开始和转变终了线相交于1、2点，这两点位于C曲线上部珠光体转变区域，估计它的转变产物为珠光体，硬度170~220HBS。

空冷V
：相当于在空气中冷却（正火的冷却方式），它分别与C曲线的转变开
2
始线和转变终了线相交于3、4点，位于C曲线珠光体转变区域中下部分，故可判断。

加热金属冷却时的转变第一节珠光体相变一、珠光体及其形成机理1．研究珠光体型相变的意义钢经奥氏体化后，过冷至Ar1以下某一温度范围内等温，或以较慢的冷速连续冷却，均可得到珠光体组织，它是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，是一种稳定的组织，其中，铁素体为体心立方，硬度低而塑性高；渗碳体为复杂斜方，质硬而脆，两者合理的匹配，可得到良好的综合力学性能，是钢中的重要相变。

①由于珠光体具有上述特征，故可作为机加工的中间热处理，消除因前一道工序造成的加工硬化，便于下道工序的切削加工；同时，也可用正火作为最终热处理，获得一定形态的珠光体，使结构件具有良好的综合力学性能；用得更为广泛的则是作为淬火的预先热处理，为淬火作好组织上的准备。

②对于要求高硬度、高强度的构件，则希望获得马氏体，为避免因工艺不当使组织中出现珠光体相，则必须研究珠光体的形成动力学。

2．珠光体的类型片状：片层方向大致相同的珠光体称为珠光体团（或领域），在一个奥氏体晶粒内可以形成3～5个珠光体团。

片状珠光体：片状珠光体(P) 150～450nm 光镜可分辨其F、Fe3C的层状分布索氏体(S) 80～150nm 高倍屈氏体(T) 30～80nm 光镜下不能分辨形成温度 P 650～Ar1S 600～650 （共析碳钢）T 550～600球状珠光体珠光体中的渗碳体呈球状分布，其渗碳体的大小形态及分布，对最终热处理后的性能具有直接的影响，是球化退火验收的重要指标。

3．珠光体的片层间距S（一片F与一片Fe3C的层数之和）实验结果表明，S与ΔT成反比，且nmTS31002.8⨯∆=，这一关系可定性解释如下：珠光体型相变为扩散型相变，是受碳、铁原子的扩散控制的。

当珠光体的形成温度下下降时，ΔT增加，扩散变得较为困难，从而层片间距必然减小（以缩短原子的扩散距离），所以S与ΔT成反比关系。

在一定的过冷度下，若S过大，为了达到相变对成分的要求，原子所需扩散的距离就要增大，这使转变发生困难；若S过小，则由于相界面面积增大，而使表面能增大，这时ΔGV不变，σS增加，必然使相变驱动力过小，而使相变不易进行。

第七章钢在加热和冷却时的转变§7.1 钢的热处理概述一、钢的热处理1.热处理的定义钢的热处理是指在固态下，将钢加热到一定的温度、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。

具体的热处理工艺过程可用热处理工艺曲线表示（图7.1）。

从该曲线可以看出：热处理过程由加热、保温、冷却三阶段组成，影响热处理的因素是温度和时间。

2.热处理的原理钢能进行热处理，是由于钢在固态下具有相变。

通过固态相变，可以改变钢的组织结构，从而改变钢的性能。

钢中固态相变的规律称为热处理原理，它是制定热处理的加热温度、保温时间和冷却方式等工艺参数的理论基础。

热处理原理包括钢的加热转变、冷却转变和回火转变，在冷却转变中又可分为：珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变。

3.热处理的作用1)热处理通过改变钢的组织结构，不仅可以改善钢的工艺性能，而且可以提高其使用性能，从而充分发挥钢材的潜力。

2)热处理还可以部分消除钢中的某些缺陷，细化晶粒，降低内应力，使组织和性能更加均匀。

4.热处理的分类1)根据加热、冷却方式的不同，热处理可分为：普通热处理，表面热处理和特殊热处理。

普通热处理又包括退火、正火、淬火和回火，俗称四把火。

表面热处理又包括：表面淬火和化学热处理。

特殊热处理又包括形变热处理和真空热处理。

2)根据生产流程，热处理可分为：预备热处理和最终热处理。

前者是指为满足工件在加工过程中的工艺性能要求进行的热处理，主要有退火和正火。

而后者是指工件加工成型后，为满足其使用性能要求进行的热处理，主要有淬火和回火。

5. 热处理的重要性热处理在冶金行业和机械制造行业中占有重要的地位。

常用的冷、热加工工艺只能在一定程度上改变工件的性能，而要大幅度提高工件的工艺性能和使用性能，必须进行热处理。

例如，热轧后的合金钢钢材要进行热处理，汽车中70%——80%的零件也要进行热处理。

如果把预备热处理也包括进去，几乎所有的工件和零件都要进行热处理。