1.3钢的热处理(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

１.３　钢的热处理 钢的热处理是指将钢在固态范围内采用适当的方式进行加热、保温和冷却。 以改变其组织。 从而获得所需性能的一种工艺方法。 钢的热处理具有以下三个特点: １) 只改变机械零件的内部组织及其性能。 而不改变其外形和尺寸。 是改善钢材性能的重要措施。 ２) 热处理能充分发挥钢材的性能潜力。 显著提高零件使用寿命。 节省金属材料。 节约能源。 ３) 机械零件毛坯通过热处理可以改善其加工性能。 零件通过最终热处理。 可以获得所需的使用性能。 下一页 返回 １.３　钢的热处理 热处理方法虽然很多。 但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。 通常用温度－ 时间坐标图表示。 称为热处理工艺曲线。 如图１-１４ 所示。 １.３.１　钢热处理的组织转变原理 图１-１５　加热、冷却时的相变点 在Ｆｅ-Ｆｅ３Ｃ 相图中。 ＰＳＫ 线、ＧＳ 线、ＥＳ 线上的相变点分 别用Ａ１ 点、Ａ３ 点、Ａｃｍ 点表示。 都是平衡相变点。 实际上。钢在热处理时。 加热时的组织转变是在平衡相变点以上进行的。 冷却时是在平衡相变点以下进行的。 而且。 加热或冷却时的速度越快。 其组织转变时的温度与平衡相变点之间的差距越大。 一般。 加热时的相变点用Ａｃ１、Ａｃ３、Ａｃｍ 表示。 冷却时的相变点用Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒｃｍ表示。 如图１-１５ 所示。 下一页 返回 上一页 １.３　钢的热处理 １.钢加热时的组织转变 加热是热处理的第一道工序。 加热的目的是获得奥氏体。 共析钢加热到Ａ１ 温度以上时组织可由珠光体转变成奥氏体。 对于亚共析钢和过共析钢要加热到Ａ３ 和Ａｃｍ 温度以上。 组织才完全转变为奥氏体。 奥氏体的转变过程要经过奥氏体成核、奥氏体长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体的均匀化四个阶段。 故钢加热时不但要加热到一定温度。 而且要保温一段时间。 使内外温度一致。 组织转变完全。 成分均匀。以便在冷却后得到均匀的组织和稳定的性能。 ２.钢冷却时的组织转变 冷却过程是钢热处理的关键。 它对控制钢在冷却后的组织和性能有决定性意义。 实践表明。 同一种钢在相同的加热条件下获得奥氏体组织。 但以不同的冷却条件冷却后。 钢的力学性能有明显的差异。 见表１-６。 下一页 返回 上一页 １.３　钢的热处理 钢在奥氏体化后的冷却方式有如下两种: (１) 连续冷却 将奥氏体化的钢以一定的冷却速度连续冷却到室温。 使奥氏体在一个温度范围内连续转变。 ( ２) 等温冷却 将奥氏体化的钢快速冷却到Ａ１ 以下某一温度进行保温。 使奥氏体在该温度下完成转变。 然后冷却到室温。 在相变温度Ａ１ 以下。 未发生转变而处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。 下一页 返回 上一页 １.３　钢的热处理 ３.奥氏体的等温转变曲线 图１-１６ 所示是由实验获得的共析钢奥氏体等温转变曲线图。 Ａ１ 线以上的区域是奥氏体稳定区。 Ｍｓ 线以下是马氏体转变区。 ａａ 线是奥氏体开始转变线。ｂｂ 线是转变终了线。 ａａ 线左面是过冷奥氏体区。 两曲线之间是奥氏体的转变区。 ｂｂ 线右面为奥氏体转变的产物区。在等温转变图上孕育期最短的地方。 被称为等温转变图的鼻尖。 奥氏体等温转变曲线由于形状像字母“Ｃ”。 故又称Ｃ曲线。 每种成分的钢都有自己的奥氏体等温转变曲线。 可在有关的手册中查到。 共析碳钢的过冷奥氏体在不同的温度区间将发生不同的相变(见表１-７)。 下一页 返回 上一页 １.３　钢的热处理 (１) 高温转变(珠光体型转变) 奥氏体过冷到７２７℃ ~５５０℃之间。 等温转变为层片状铁素体和渗碳体所组成的机械混合物。 即珠光体。 称为珠光体型的转变。 过冷度越大。 层片状越薄。 硬度也越高。 (２) 中温转变(贝氏体型转变) 奥氏体过冷到５５０℃ ~２３０℃之间。 等温转变为含过量碳的铁素体和微小渗碳体的机械混合物。 称为贝氏体(用Ｂ 表示)。 贝氏体比珠光体硬度高。 (３) 低温转变(马氏体型转变) 奥氏体过冷到２３０℃ (Ｍｓ) 以下时。 由于温度过低。 奥氏体来不及析出。 只发生晶格的改变(γ-Ｆｅ 变为α-Ｆｅ)。 碳原子全部保留在α-Ｆｅ 的晶格中。 形成过饱和的α-Ｆｅ 固溶体。称为马氏体(用Ｍ 表示)。 马氏体的硬度很高(ＨＲＣ６０ ~６５)。 但塑性、韧性几乎等于零。 下一页 返回 上一页 １.３　钢的热处理 ４.奥氏体等温转变曲线的应用 由于连续冷却转变图测定较困难。 所以生产中常用等温转变图来分析连续冷却转变的结果。 将某一冷却速度的冷却曲线画在奥氏体等温转变曲线上(图１-１６)。 根据两曲线的相交位置。 可以大致确定钢在连续冷却时获得的组织及性能。 １.３.２　常用的热处理方法 各种机械零件的形状和尺寸、性能要求、所用钢材是各式各样的。 因此。 钢的热处理工艺方法是多种多样的