机械工程材料-ch钢的热处理
合集下载
ch2-4钢的热处理.
Co、Ni等加快A化过程；Cr、Mo、V减慢；Si、Al、Mn不影响 。扩散速度慢，加热温度一般较高，保温时间更长
5. 原始组织
Fe3C为片状时A形成速度快，Fe3C间距越小，转变速度越快。
（三）奥氏体晶粒度及其影响因素
实际晶粒度： 决定钢的性能
本质晶粒度：一定 的条件下奥氏体晶粒 长大的倾向性。 930±10℃，3~8h
第二章 金属材料组织和性能的控制
第一节 纯金属的结晶 第二节 合金的结晶 第三节 金属的塑性加工 第四节 钢的热处理 第五节 钢的合金化 第六节 表面技术
普通热 处理
2.4 钢的热处理
定义：将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下 保持一段时间，然后以一定的速度冷却下来的一种工艺
目的：改变钢的组织结构→改善性能
F P AC1 F A AC3 A P Fe3CⅡ AC1 A Fe3CⅡ ACcm A
(二) 影响奥氏体转变速度的因素
1. 加热温度
提高, A化速度加快。
2. 加热速度
越快，发生转变的温度越高，转变所需的时间越短。
3. 钢中碳含量
增加，F和Fe3C的相界面增大，转变速度加快。
4. 合金元素
✓ 600 ℃~550 ℃ F(很少)+T
✓ 550 ℃~ Ms B
3、过共析钢过冷A的等温转变
❖多了一条过冷 A 析出 Fe3CⅡ 开始线
❖随含碳量增加 C 曲线 左移， Ms 、Mf 下移,
例，T10 钢等温转变：
✓ A1~650℃
Fe3CⅡ+ P
✓ 650 ℃~600 ℃ Fe3CⅡ(少) +S
一、过冷A 的等温转变
过冷 A ：在临界点以下存在且不稳定的将要发生转变的A
5. 原始组织
Fe3C为片状时A形成速度快，Fe3C间距越小，转变速度越快。
（三）奥氏体晶粒度及其影响因素
实际晶粒度： 决定钢的性能
本质晶粒度：一定 的条件下奥氏体晶粒 长大的倾向性。 930±10℃，3~8h
第二章 金属材料组织和性能的控制
第一节 纯金属的结晶 第二节 合金的结晶 第三节 金属的塑性加工 第四节 钢的热处理 第五节 钢的合金化 第六节 表面技术
普通热 处理
2.4 钢的热处理
定义：将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下 保持一段时间，然后以一定的速度冷却下来的一种工艺
目的：改变钢的组织结构→改善性能
F P AC1 F A AC3 A P Fe3CⅡ AC1 A Fe3CⅡ ACcm A
(二) 影响奥氏体转变速度的因素
1. 加热温度
提高, A化速度加快。
2. 加热速度
越快，发生转变的温度越高，转变所需的时间越短。
3. 钢中碳含量
增加，F和Fe3C的相界面增大，转变速度加快。
4. 合金元素
✓ 600 ℃~550 ℃ F(很少)+T
✓ 550 ℃~ Ms B
3、过共析钢过冷A的等温转变
❖多了一条过冷 A 析出 Fe3CⅡ 开始线
❖随含碳量增加 C 曲线 左移， Ms 、Mf 下移,
例，T10 钢等温转变：
✓ A1~650℃
Fe3CⅡ+ P
✓ 650 ℃~600 ℃ Fe3CⅡ(少) +S
一、过冷A 的等温转变
过冷 A ：在临界点以下存在且不稳定的将要发生转变的A
机械工程材料 第12讲 钢的普通热处理
机械工程材料
第一第节三钢节的钢退的火回和火正火
一、回火的定义和目的 将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一定
时间后再冷却到室温的热处理工艺称为回火。
一般淬火后的钢件都要进行回火处理。回火的目的在于： ⑴减少或消除内应力，降低钢的脆性，以防止工件进一步
变形和开裂；⑵促进马氏体和残余奥氏体的分解，稳定组 织，以稳定工件的尺寸和形状；⑶调整工件的内部组织， 以获得所需要的力学性能。
回火马氏体
回火马氏体是马氏体分解得到极细的过渡型碳化物ε碳化 物与过饱（含碳较低）的a-相的混合组织 。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织。 因马氏体中碳的过饱和降低，使淬火钢的体积减小，内应
力降低，韧性略有增加； ε碳化物的弥散析出则使淬火钢 在这一阶段的硬度降低很少或基本保持不变。
一、淬透性的概念 淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是
用规定条件下淬硬层深度来表示。
机械工程材料
图 大截面工件的不同冷速与淬透情况示意图 （a）零件截面的不同冷却速度；（b）未淬透区的示意图
当淬火组织中马氏体和非马氏体组织各占一半，即所谓半 马氏体区时，显微观察极为方便，硬度变化最为剧烈为测 试方便，通常采用从淬火工件表面至半马氏体区距离作为 淬透层的深度。
机械工程材料
2.高温回火脆性 又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-650℃范围内回火
后缓冷时出现的脆性，回火后快冷不出现，是可逆的。 防止办法： ⑴ 回火后快冷。 ⑵ 加入合金元素W (约1%)、 Mo(约0.5%)。该法更适用
于大截面的零部件。 ⑶减少杂质元素含量。
机械工程材料
第四节 钢的淬透性
150-250℃
350-500℃
第一第节三钢节的钢退的火回和火正火
一、回火的定义和目的 将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一定
时间后再冷却到室温的热处理工艺称为回火。
一般淬火后的钢件都要进行回火处理。回火的目的在于： ⑴减少或消除内应力，降低钢的脆性，以防止工件进一步
变形和开裂；⑵促进马氏体和残余奥氏体的分解，稳定组 织，以稳定工件的尺寸和形状；⑶调整工件的内部组织， 以获得所需要的力学性能。
回火马氏体
回火马氏体是马氏体分解得到极细的过渡型碳化物ε碳化 物与过饱（含碳较低）的a-相的混合组织 。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织。 因马氏体中碳的过饱和降低，使淬火钢的体积减小，内应
力降低，韧性略有增加； ε碳化物的弥散析出则使淬火钢 在这一阶段的硬度降低很少或基本保持不变。
一、淬透性的概念 淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是
用规定条件下淬硬层深度来表示。
机械工程材料
图 大截面工件的不同冷速与淬透情况示意图 （a）零件截面的不同冷却速度；（b）未淬透区的示意图
当淬火组织中马氏体和非马氏体组织各占一半，即所谓半 马氏体区时，显微观察极为方便，硬度变化最为剧烈为测 试方便，通常采用从淬火工件表面至半马氏体区距离作为 淬透层的深度。
机械工程材料
2.高温回火脆性 又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-650℃范围内回火
后缓冷时出现的脆性，回火后快冷不出现，是可逆的。 防止办法： ⑴ 回火后快冷。 ⑵ 加入合金元素W (约1%)、 Mo(约0.5%)。该法更适用
于大截面的零部件。 ⑶减少杂质元素含量。
机械工程材料
第四节 钢的淬透性
150-250℃
350-500℃
工程材料之钢的热处理ppt课件
工程材料
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
〔二〕奥氏体的形成过程 〔以共析钢为例〕 1.奥氏体的构造特点
工程材料
奥氏体是碳 在γ-Fe中的 固溶体。碳 的最大溶解 度为2.11%
工程材料
2.钢在加热和冷却时的相图
钢在加热时，实际转变温度往往要偏离平衡的临界 温度，冷却时也是如此。随着加热和冷却速度的增加， 滞后现象将越加严重。
通常把加热时的临界温度标以字母“C〞，如AC1、 AC3、ACm等；把冷却时的临界温度标以字母“r〞，如 Ar1、Ar3、Arm等。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
工程材料
4.奥氏体晶粒大小的影响因素
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。
⑵加热速度 加热速度越快，过热度越大，奥氏体 实际形成温度越高，可获得细小的起始晶粒。
⑶钢的化学成分 碳全部溶于奥氏体时，随奥氏体 中含碳量的增加，晶粒长大倾向增大。
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
钢的热处理
钢的热处理
钢是最常见的金属材料，由于其优越的物理性能和加工性能，钢广泛应用于各行各业，因而需要进行热处理来提高其性能。
热处理是一种处理方法，它将钢通过加热、冷却、调质等物理方法，在获得所需性能的同时，改变钢的组织结构。
热处理的方法有很多，其中包括正火处理和退火处理等。
正火处理是指在高温下，将钢的组织结构变得更加紧密，使其力学性能和强度提高。
正火处理通常可以用于提高钢的强度、耐腐蚀性和耐磨损性能。
退火处理指将加热后的钢放置在一定的温度，然后慢慢冷却，直至钢内部的组织结构发生变化，使其柔韧性和可塑性提高。
退火处理可以用于提高钢的塑性和韧性，以及防止它易于疲劳断裂。
此外，调质处理也是一种常见的热处理方法，它可以改变钢内部的组织结构，从而改变钢的物理性能和化学成分。
以上就是热处理的基本内容，不同的热处理方法可以满足不同的需求，根据钢材的需求和性能，采取适当的热处理技术来改善钢材的性能，是提高钢材质量的重要手段。
为了使钢材的热处理质量更好，应严格控制热处理过程的参数，选择合适的热处理工艺，并加以监控，以确保热处理的质量。
钢的热处理是一项技术活动，也是一个复杂的系统工程，未来，热处理技术将会有更大的发展，同时，热处理技术也将会面临更大的挑战，以满足不断变化的市场需求。
机械工程材料教学课件第6章钢的热处理
6.2 钢在冷却时的转变
3. 影响C曲线的因素
（1）含碳量：在一般加热条件下，随着含碳量的增加，亚共析钢 的C曲线向右移，过共析钢的C曲线向左移。
6.2 钢在冷却时的转变
（2）合金元素：除了Co以外，所有溶于奥氏体中的合金元素都能 使过冷奥氏体的稳定性增加，延缓了珠光体和贝氏体的相变，所以能够 使C曲线向右移动，随着C曲线右移，钢的淬透性要增加。需要说明的 是，如果合金元素以碳化物的形式存在，而不是溶解到奥氏体中，那么 它们会降低过冷奥氏体的稳定性，使C曲线左移。
6.2 钢在冷却时的转变
如果转变温度不同，那么过冷奥氏体转变所得到的珠光体中的铁素 体和渗碳体的厚度以及片层间距也不同，根据此可将珠光体分为3种， 即珠光体、索氏体和屈氏体。它们的性能如下表所示。
6.2 钢在冷却时的转变
（2）贝氏体转变区
贝氏体转变属于中温转变，其温度为550°C~MS之间。在该温度 范围内，钢中的碳原子扩散而铁原子并不扩散，所以该类型转变是一种 半扩散型转变，转变产物是贝氏体。根据组织和形状的不同，贝氏体又 分为上贝氏体（B上）和下贝氏体（B下）。
将钢加热保温后快速冷却到MS稍上的温度保温一段时间（发生贝 氏体转变之前）以空冷的速度进入马氏体转变区，进行马氏体转变的淬 火方法。 4. 等温淬火法
将加热的工件放入温度稍高于MS点的硝盐浴或碱浴中，保温足够 长的时间使其完成贝氏体转变，获得下贝氏体组织的淬火方法。
6.4 钢的淬火
6.4.3淬透性和淬硬性 1. 淬透性
正火的应用：
1. 最终热处理 2. 预备热处理 3. 改善切削加工性能
6.4 钢的淬火
淬火：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度， 保温一段时间，使其全部或部分奥氏体化，然后以适当的速度冷却到 MS以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
机械工程材料 第11讲 钢的普通热处理
机械工程材料
（3）去应力退火
为消除冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为 去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为 500℃～650℃)，保温后随炉冷却。
机械工程材料
（4）扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略 低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温 （10h～15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀 化退火。
温度低于Ac3，淬火组织中会保留一部分先共析铁素体， 使钢的强度、硬度下降，并影响钢整体性能的均匀性。
机械工程材料
⑵共析钢、过共析钢的淬火加热温度为AC1+30℃~50℃，淬 火后得到M+Fe3C颗粒+A′组织。
温度过高,奥氏体含碳量增加会引起A′增加,工件硬度降低; 得到片状M,钢的脆性增加;增加工件的变形和开裂倾向等。
均匀，以提高其工艺性能和使用性能； ⑸细化晶粒，改善高碳钢中碳化物的分布和形态，为后续
热处理做好组织上的准备。
机械工程材料
2．退火的种类及应用 ⑴完全退火
完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退 火工艺。
完全退火加热温度为Ac3以上30℃~50℃，冷却方式可采用随炉缓慢冷 却。
机械工程材料
机械工程材料
常用淬火介质是水和油。 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢
和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的
分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质。
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（3）去应力退火
为消除冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为 去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为 500℃～650℃)，保温后随炉冷却。
机械工程材料
（4）扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略 低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温 （10h～15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀 化退火。
温度低于Ac3，淬火组织中会保留一部分先共析铁素体， 使钢的强度、硬度下降，并影响钢整体性能的均匀性。
机械工程材料
⑵共析钢、过共析钢的淬火加热温度为AC1+30℃~50℃，淬 火后得到M+Fe3C颗粒+A′组织。
温度过高,奥氏体含碳量增加会引起A′增加,工件硬度降低; 得到片状M,钢的脆性增加;增加工件的变形和开裂倾向等。
均匀，以提高其工艺性能和使用性能； ⑸细化晶粒，改善高碳钢中碳化物的分布和形态，为后续
热处理做好组织上的准备。
机械工程材料
2．退火的种类及应用 ⑴完全退火
完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退 火工艺。
完全退火加热温度为Ac3以上30℃~50℃，冷却方式可采用随炉缓慢冷 却。
机械工程材料
机械工程材料
常用淬火介质是水和油。 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢
和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的
分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质。
（c）分级淬火； （d）等温淬火
机械工程常用材料及钢的热处理PPT23页
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
23
机械工程常用材料及钢的热处理
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
工程材料习题与答案7-8
机械工程材料机械工程材料第七章第七章钢的热处理钢的热处理加热保温冷却c32030亚共析降低硬度改善切削加工性改善组织提高塑性共析钢过共析钢的锻压件结构钢的冷挤压件c33050c13050奥氏体化温度越高临界冷却速度越慢消除内应力获得所要求的组织与性能马氏体分解残余傲氏体分解回火屈氏体形成碳化物聚集长大分解吸收扩散钢经加热奥氏体化后在任何情况下奥氏体中踏步的含量均与钢中碳的含量相等
机械工程材料 第七章 钢的热处理
（二）填空题(续)
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
9． 钢的热处理工艺由 加热、保温、冷却 三个阶段所速成。 10． 利用Fe-相图确定钢完全退火的正常温度范围是A +20 ~ 30℃ ，它只适 C3 应于 亚共析 钢。 11． 球化退火的主要目的是 降低硬度，改善切削加工性，改善组织，提高 塑性 ，它主要试用于 共析钢、过共析钢的锻压件，结构钢的冷挤压件 。 12． 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上 AC3+30~50℃ ，对过共析 钢是 AC1+30-50℃ 。 13． 当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越 低 ，转变后的残余奥氏体量就越 多 。 14． 在正常淬火温度下，碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共 析钢的临界冷却速度都 慢 。 15． 钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是 奥氏体化温度越高，临界冷 却速度越慢 。 16． 淬火钢进行回火的目的是 消除内应力，获得所要求的组织与性能 ，回 火温度越高，钢的强度与硬度越 低 。 17． 钢在回火时的组织转变过程是由 马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈 氏体形成，碳化物聚集长大 等四个阶段所组成。 18． 化学热处理的基本过程包括介质 分解、吸收、扩散 等三个阶段。
机械工程材料 第七章 钢的热处理
（二）填空题(续)
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
9． 钢的热处理工艺由 加热、保温、冷却 三个阶段所速成。 10． 利用Fe-相图确定钢完全退火的正常温度范围是A +20 ~ 30℃ ，它只适 C3 应于 亚共析 钢。 11． 球化退火的主要目的是 降低硬度，改善切削加工性，改善组织，提高 塑性 ，它主要试用于 共析钢、过共析钢的锻压件，结构钢的冷挤压件 。 12． 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上 AC3+30~50℃ ，对过共析 钢是 AC1+30-50℃ 。 13． 当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越 低 ，转变后的残余奥氏体量就越 多 。 14． 在正常淬火温度下，碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共 析钢的临界冷却速度都 慢 。 15． 钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是 奥氏体化温度越高，临界冷 却速度越慢 。 16． 淬火钢进行回火的目的是 消除内应力，获得所要求的组织与性能 ，回 火温度越高，钢的强度与硬度越 低 。 17． 钢在回火时的组织转变过程是由 马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈 氏体形成，碳化物聚集长大 等四个阶段所组成。 18． 化学热处理的基本过程包括介质 分解、吸收、扩散 等三个阶段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
600～550℃:极细片状P---托氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 38～43HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
托氏体形貌像
光镜形貌 电镜形貌
第四章 钢的热处理
温度 2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
(℃) 800
热处理概述
1.热处理的定义:
温
保温
度
临界温度
热
加
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
普 通 退火;正火; 热处理 淬火;回火;
感应加 热淬火
热处理
表面淬火
表面 热处理
化学 热处理
火焰加 热淬火
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
第四章 钢的热处理
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。
第部位四碳步含奥量氏仍体很成高分，均通匀过化长：时Fe间3C保溶温解使后奥，氏其体所成在 分趋于均匀。
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
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
F
Fe3C
未溶Fe3C
AA
A 形核 A 残余Fe3C
残余Fe3C溶解
A 长大 A 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，
B下 =过饱和碳 α-Fe针叶状 + Fe3C细片状
T --- time T --- temperature T --- transformation
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度
(℃)
800
A1
700
600
500
400 300 200 100
0
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
二) 共析碳钢 TTT 曲线的分析
温度
(℃) 800
（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
550稳～定3的5奥0℃氏体:区B上; 40～45AH1 RC;
700 600 500
过冷奥氏过饱产+和碳AαA转-向变F产e终条物止状线
产 物 区
A1～550℃;高温转变区; 扩散℃状;中温转变
400
体
物
区羽A毛向产状
区
300 Ms 物转变开始线
区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
稳定的奥氏体区
A1
700 过 600 冷
奥 500 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。
550～230℃;中温转变
400
体
物
区 A向产
区
300 Ms 物转变开始线
区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
200
230～ - 50℃; 低温转
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
第四章 钢的热处理
一.过冷奥氏体的等温冷却转变
一) 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 )
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。
100
变区; 非扩散型转变;
0 Mf
马氏体 ( M ) 转变区。
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 15～27HRC;
片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 27～38HRC。
200
230～ - 50℃; 低温转
100
变区; 非扩散型转变;
0 Mf B上 =过饱和碳 α-Fe条状马+氏F体e(3MC)细转条变状区。
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
第四章 钢的热处理
上贝氏体转变过程
第四章 钢的热处理
上贝氏体组织金相图
第四章 钢的热处理
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) : 350～230℃: B下; 50～60HRC; 过饱和碳 α-Fe针叶状 Fe3C细片状 针叶状
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
托氏体形貌像
光镜形貌 电镜形貌
第四章 钢的热处理
温度 2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
(℃) 800
热处理概述
1.热处理的定义:
温
保温
度
临界温度
热
加
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
普 通 退火;正火; 热处理 淬火;回火;
感应加 热淬火
热处理
表面淬火
表面 热处理
化学 热处理
火焰加 热淬火
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
第四章 钢的热处理
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。
第部位四碳步含奥量氏仍体很成高分，均通匀过化长：时Fe间3C保溶温解使后奥，氏其体所成在 分趋于均匀。
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
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
F
Fe3C
未溶Fe3C
AA
A 形核 A 残余Fe3C
残余Fe3C溶解
A 长大 A 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，
B下 =过饱和碳 α-Fe针叶状 + Fe3C细片状
T --- time T --- temperature T --- transformation
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度
(℃)
800
A1
700
600
500
400 300 200 100
0
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
二) 共析碳钢 TTT 曲线的分析
温度
(℃) 800
（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
550稳～定3的5奥0℃氏体:区B上; 40～45AH1 RC;
700 600 500
过冷奥氏过饱产+和碳AαA转-向变F产e终条物止状线
产 物 区
A1～550℃;高温转变区; 扩散℃状;中温转变
400
体
物
区羽A毛向产状
区
300 Ms 物转变开始线
区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
稳定的奥氏体区
A1
700 过 600 冷
奥 500 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。
550～230℃;中温转变
400
体
物
区 A向产
区
300 Ms 物转变开始线
区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
200
230～ - 50℃; 低温转
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
第四章 钢的热处理
一.过冷奥氏体的等温冷却转变
一) 建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线 ---- TTT曲线 ( C 曲线 )
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。
100
变区; 非扩散型转变;
0 Mf
马氏体 ( M ) 转变区。
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 15～27HRC;
片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 27～38HRC。
200
230～ - 50℃; 低温转
100
变区; 非扩散型转变;
0 Mf B上 =过饱和碳 α-Fe条状马+氏F体e(3MC)细转条变状区。
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
第四章 钢的热处理
上贝氏体转变过程
第四章 钢的热处理
上贝氏体组织金相图
第四章 钢的热处理
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) : 350～230℃: B下; 50～60HRC; 过饱和碳 α-Fe针叶状 Fe3C细片状 针叶状