钢的热处理原理精华版

钢的热处理原理
§1热处理概述
定义：
T(℃) T加
保温
t
热处理工艺曲线
t(h)
目的及重要性：
大型铸钢件的热处理炉
真空淬火炉
改善材料的组织结构 提高性能 提高工件使用寿命 减低成本
分类：
热处理
普通热处理（四火：退火、正火、淬火、回火 ） 表面热处理 （表面淬火、化学热处理）
§2 钢在加热时的转变
相变的热滞现象
M的性能
硬度：与wc（%）有关
钢在冷却时的转变
板条状M： 强度高、有一定的塑性和韧性
片状M 硬而脆
过冷奥氏体等温转变曲线
➢ TTT曲线的建立
（以金相硬度法为例）
制成金相试样并奥氏体化 分组快冷至A1以下不同温度保温
每隔一定时间取出一试样水淬 观察显微组织（辅以硬度测定）
确定相变点 连接具有相同意义的点
40~45 45~55
下贝氏体 500 ×
性能 综合性能差（强、 塑、韧）
韧性好、综合性能好
钢在冷却时的转变
过冷奥氏体等温转变（共析钢）
➢ 马氏体转变（低温转变）
温度范围： 230 ～ -50℃（Ms～Mf） 转变特征：非扩散型转变 转变过程：
A
fcc 0.77%C
快速共格切变 50m/s
钢在冷却时的转变
➢ 共析钢 C 曲线简介
点、线、面分析 关于孕育期（τ）
过冷奥氏体等温转变曲线
➢ 影响TTT曲线（C 曲线）的因素
含碳量的影响 合金元素的影响 加热条件的影响
钢在冷却时的转变
钢在冷却时的转变
用过冷奥氏体等温转变曲线分析钢的连续转变过程
△T1 △T2
a2 a3

六章钢的热处理原理与工艺七章钢的热处理原理与工艺第一节概述第二节钢在加热时的组织转变第三节钢在冷却时的组织转变第四节珠光体转变第五节马氏体转变第六节贝氏体转变第七节热处理工艺第八节钢的表面热处理简介七章钢的热处理原理与工艺第一节概述把钢在固态下通过加热、保温和冷却，改变其内部组织结构，以获得所需性能的工艺过程。

1、热处理热处理视频2.1、改善材料的工艺性能，为以后工序做准备；2、热处理的主要目的2.2、改善材料的使用性能。

3、为什么热处理后钢的性能会发生变化？具有固态相变的金属，经过热处理以后，可以使钢内部的相及其组织结构等发生改变，从而可以改变钢的性能。

具有固态相变是实现热处理的必要条件！！！七章钢的热处理原理与工艺第一节概述金属有哪些相变？如何实现钢的相变：相变的条件是什么？机理与特征怎样？热处理原理主要解决热处理工艺主要解决4、热处理工艺过程及其参数T，t，u。

主要通过加热，保温，冷却等：4.1、工艺过程：4.2、工艺参数O CTt u七章钢的热处理原理与工艺5、金属固态相变的特点第一节概述5.1.金属在固态下发生的转变：①.晶体结构的变化；②.化学成分的变化③.固溶体有序化程度的变化5.2.固态相变基础相同结构和成分，性能均一并以界面相互分开的组成部分（固溶体、化合物两种）。

①.相：相的状态发生变化的过程均称为相变。

例如：液相→固相；液相→气相。

②.相变：③固态相变：当温度或压力改变时，一种相→另一种相：七章钢的热处理原理与工艺第一节概述④.固态相变的基本过程（规律）：形核过程：晶核长大过程：⑤.固态相变的驱动力：新相与母相的自由能差。

6、固体相变的特点（与液态相变相比）①、相变驱动力形式相同：6.1、相同点：②、相变过程相同：6.2、不同点：①.相变阻力大；有应变能、扩散速度也慢；②.新旧两相界面上的原子排列容易保持一定的匹配；③.新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位相关系：七章钢的热处理原理与工艺第一节概述6、固体相变的特点（与液态相变相比）6.2、不同点：6.1、相同点：④.新相习惯于在母相的一定晶面上形成；⑤.母相晶体缺陷对相变具有促进作用；⑥.易于出现过渡相。

第二章
金属材料组织和性能的控制
2.4 钢的热处理
2.4 钢的热处理
热处理：通过对钢件加热、保温和冷却的操作方 法，来改善其内部组织结构，以获得所需要性能 的一种加工工艺。
保温 T 随炉冷却 加热 空冷 油冷
t
弹簧热处理过程
弹簧的制作过程： （１）钢筋绕成弹簧状； （２）加热钢筋至红热，急剧冷却； （３）将（２）钢筋再次加热（温度相对低）冷却。
屈氏体 T 8000×
硬度（ HRC ） 5～25 25～35 35～40
珠光体（P） 索氏体（S） 托氏体（T）
720～680 680～600 600～550
2.4.2 钢在冷却时的转变
除片状珠光体外，还存在球状（粒状）珠光体
渗碳体呈细小的粒状或球状分布在铁素体基体上
片状珠光体
粒状珠光体
相同成分条件下，粒状珠光体的强硬度较低，塑韧性较好
切削件的硬度如何调整？刀具如何才能 具有较高的韧性？
加工过程（铸、锻、焊、 切削）产生的内应力
季裂
如何消除加工过程中产生的内应力？
2.4.3 钢的普通热处理
在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：
退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺！！
为什么退火与正火有 着非常广泛的应用?
为什么将其安 排在铸/锻造与 切削加工之间呢?
珠光体转变是一个扩散型转变（Fe、C原子都进行扩散）；
Fe原子的扩散，完成γ相（面心立方）向α相（体心立方）的转变 C原子的扩散， γ相→ α相过程中多余的C原子以Fe3C形式析出
2.4.2 钢在冷却时的转变
2）珠光体的组织形态与性能
一般情况下，珠光体为片状铁素体和片状渗碳体相间分布的层状 组织，称为片状珠光体；

2.一把含碳量1.0%的高碳锯条不经过任何处理能使 用吗？
热处理是改变材料性能的另一重要手段。
待解决的问题：W-W-H
Why What How
1为什么要进行热处理?
2什么是热处理? 3如何进行热处理?
1. 为什么要进行热处理?
热处理是改变材料性能的一种加工工艺 热处理的作用
1、强化金属材料，充分发挥材料的潜力 2、热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
③ 对Ms点的影响 Co、Al 使 Ms ↑ 其它合金元素使 Ms↓
2 奥氏体组织
愈细，成分及组织愈不均匀，未溶第二相愈多， A 稳定性越差— —左移
T↑、t↑，晶粒粗大，成分、组织均匀，A 稳定性↑ ——右移
3 其它： 应力和塑性变形
四、珠光体转变
1、珠光体的组织形态 • 过冷奥氏体在 A1到 550℃间将转变为珠光体类型组织，
1-4 级粗，5-8 级细，8级以上极细 计算式为n = 2 N-1
N：晶粒度级别 n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数
标准晶粒度级别图
2.奥氏体晶粒大小的控制
⑴加热温度与保温时间
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大，因
为这与原子扩散密切相关。
1250℃
⑵加热速度 加热速度越快，过热 晶
• A1-Ms 间及转变开 始线以左的区域为 过冷奥氏体区。
• 转变终了线以右及 Mf以下为转变产物 区。
• 两线之间及Ms与Mf 之间为转变区。
温 度
A1
A
过 冷
A→P
P
奥
转变终了线
氏
B
体
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M 时间