机械工程材料Mechanical Engineering Materials Science

主讲：田富洋山东农业大学专业基础课程

第四章 钢的热处理

第四章 钢的热处理 ( Heat Treatment of Steel ) 概述

钢在加热时的转变 钢在冷却时的转变

钢在回火时的转变

第四章 钢的热处理

热处理概述1.热处理的定义:温 度 热 加

保温

临界温度

冷 却

时间

第四章 钢的热处理2.热处理的主要目的:改变钢的性能。 3.热处理的应用范围:整个制造业。 4.热处理的分类 退火;正火; 普 通 淬火;回火; 热处理 热处理 表 面 热处理 表面淬火

感应加 热淬火

火焰加 热淬火 化 学 热处理渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;

第四章 钢的热处理

第一节

钢在加热时的组织转变

转变温度 奥氏体的形成 奥氏体晶粒度及对力学性能的影响

第四章 钢的热处理

一.转变温度( transformation temperature )

第四章 钢的热处理

二、奥氏体的形成过程奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现 以共析钢为例说明：

第一步 奥氏体晶核形成：首先在 与Fe3C相界形

核。 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩 散向 和Fe3C方向长大。 第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接 近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时 间延长继续溶解直至消失。 第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在 部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成 分趋于均匀。

F

Fe3C

未溶Fe3C

A

A

A 形核 A残余Fe3C

A 长大

A

残余Fe3C溶解

A 均匀化

第四章 钢的热处理

影响奥氏体形成的因素1、加热温度：温度越高，奥氏体形成速度越快。 2、加热速度：速度越大，奥氏体形成时间越短。 3、钢中碳的质量分数：质量分数越多，相界面 增多，则有利于奥氏体的形成。 4、合金元素：合金元素可以改变钢的临界温度， 影响碳的扩散速度，从而限制奥氏体的形成

速度。

第四章 钢的热处理

三. 奥氏体晶粒度及对力学性能的影响一) 奥氏体晶粒度: 1.起始晶粒度: 珠光体刚刚转变成奥氏 体的晶粒大小。 2.实际晶粒度: 热处理后所获得的奥氏 体晶粒的大小。 3.本质晶粒度: 度量钢本身晶粒在930℃ 以下,随温度升高,晶粒长

大的程度。

第四章 钢的热处理

标 准 晶 粒 度 等 级

第四章 钢的热处理

钢的本质晶粒度示意图

第四章 钢的热处理

二) 奥氏体晶粒大小对钢的 力学性能的影响 1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力

学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形甚至开裂。

第四章 钢的热处理

三)影响奥氏体晶粒长大的因素(1)加热温度和保温时间: 加

热温度高、保 温时间长, 晶粒粗大. (2)加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细. (3)合金元素：阻碍奥氏体晶粒长大的元素: Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、 Al等碳化物和氮化物形成元素。

第四章 钢的热处理

第二节

钢在冷却时的组织转变

钢在热处理时的冷却方式 过冷奥氏体的等温冷却转变

过冷奥氏体的连续冷却转变

第四章 钢的热处理

钢在热处理时的冷却方式温 度 热 加 保温 临界温度

连续冷却

等温冷却

时间