第5章金屬的熱處理

1、l 第第 5章章 鋼的熱處理鋼的熱處理l 改善和提高鋼的性能，有兩個主要途徑：改善和提高鋼的性能，有兩個主要途徑：一是調整鋼的化學成分，加入合金元素，即合金一是調整鋼的化學成分，加入合金元素，即合金化；另一是對鋼實施熱處理。這兩者之間有著極化；另一是對鋼實施熱處理。這兩者之間有著極為密切、相輔相成的關系。合金化在合金鋼章節(jié)為密切、相輔相成的關系。合金化在合金鋼章節(jié)中作介紹。本章介紹中作介紹。本章介紹“鋼的熱處理鋼的熱處理”。l 概概 述述l一、熱處理概念：一、熱處理概念：l 是指將鋼是指將鋼在一定介質中在一定介質中加熱、保溫和冷卻，加熱、保溫和冷卻，改變鋼的組織，從而改變鋼的性能的一種加工工改

2、變鋼的組織，從而改變鋼的性能的一種加工工藝。藝。l 熱處理的工藝曲線示意圖熱處理的工藝曲線示意圖l 溫度時間(h,，min)850爐冷空冷油冷600組織l二、熱處理的特點：二、熱處理的特點：l 只改變鋼的組織和性能，不改變其形狀（只改變鋼的組織和性能，不改變其形狀（大多大多情況下情況下）。）。l 只適用于固態(tài)下發(fā)生組織相變的材料。只適用于固態(tài)下發(fā)生組織相變的材料。l三、分類三、分類l四、加熱和冷卻時的臨界溫度加熱和冷卻時的臨界溫度l 第第 1 節(jié)節(jié) 鋼在加熱時的組織轉變鋼在加熱時的組織轉變l 為獲得所要求的性能，對于大多數(shù)熱處理工為獲得所要求的性能，對于大多數(shù)熱處理工l藝藝( (如淬火、正火、

3、普通退火等如淬火、正火、普通退火等) )，其加熱溫度應，其加熱溫度應l高于鋼的臨界點高于鋼的臨界點A1A1或或A A3 3，使鋼具有單相奧氏體組，使鋼具有單相奧氏體組織，然后以織，然后以定的冷卻方式冷卻，以獲得所要求定的冷卻方式冷卻，以獲得所要求的組織和性能。加熱的組織和性能。加熱( (及保溫及保溫) )獲得奧氏體組織的獲得奧氏體組織的這一過程稱為這一過程稱為。l l一、奧氏體的形成過程一、奧氏體的形成過程l 由相圖知，共析鋼在由相圖知，共析鋼在A A1 1溫度以下加熱時，溫度以下加熱時，相組成保持不變。加熱到相組成保持不變。加熱到A Al l點以上時，珠光體全點以上時，珠光體全部轉變?yōu)閵W氏體

4、。對亞共析部轉變?yōu)閵W氏體。對亞共析( (過共析過共析) )鋼，當緩慢鋼，當緩慢加熱到加熱到A A1 1稍上溫度后，除珠光體全部轉變?yōu)閵W氏稍上溫度后，除珠光體全部轉變?yōu)閵W氏體外，還有少量先共析體外，還有少量先共析鐵素體鐵素體( (滲碳體滲碳體) )轉變?yōu)檗D變?yōu)閵W氏體。此時鋼由先共析鐵素體奧氏體。此時鋼由先共析鐵素體( (滲碳體滲碳體) )加奧氏加奧氏體兩相組成，繼續(xù)升溫，先共析鐵素體體兩相組成，繼續(xù)升溫，先共析鐵素體( (滲碳體滲碳體) )不斷向奧氏體轉變。當溫度升高到不斷向奧氏體轉變。當溫度升高到A A3 3(Acm)(Acm)點以點以上時，先共析相全部轉變?yōu)閵W氏體，此時鋼中只上時，先共析相全

5、部轉變?yōu)閵W氏體，此時鋼中只有單相奧氏體存在。奧氏體的形成是通過形核及有單相奧氏體存在。奧氏體的形成是通過形核及長大過程來實現(xiàn)的，基本過程可以描述為四個步長大過程來實現(xiàn)的，基本過程可以描述為四個步驟，如圖所示?，F(xiàn)以共析鋼為例說明。驟，如圖所示?，F(xiàn)以共析鋼為例說明。1. A 晶核的形成：在晶核的形成：在F和和Fe3C界面形成。原因有：界面形成。原因有：l（1）F和和Fe3C界面處碳原子含量差大，有利于界面處碳原子含量差大，有利于A晶核形成所需的碳含量；晶核形成所需的碳含量；l（2） F和和Fe3C界面處原子排列不規(guī)則，界面處原子排列不規(guī)則，F(xiàn)e原子原子可通過短程擴散發(fā)生點陣重組；可通過短程擴散發(fā)生

6、點陣重組；l（3） F和和Fe3C界面處，位錯、空位密度高。界面處，位錯、空位密度高。2. A晶核長大。晶核長大。3. 殘余殘余Fe3C溶解溶解在在A形成過程中形成過程中F先消失。先消失。4. A均勻化均勻化-C的均勻化。的均勻化。l 二、影響奧氏體形成速度的因素二、影響奧氏體形成速度的因素l( (一一) )溫度溫度l 隨著奧氏體形成溫度的提高，原子的擴散能隨著奧氏體形成溫度的提高，原子的擴散能l力增大，特別是碳原子在奧氏體中的擴散能力增力增大，特別是碳原子在奧氏體中的擴散能力增l大，同時，鐵碳合金相圖中大，同時，鐵碳合金相圖中GSGS線與線與ESES線之間的距線之間的距l(xiāng)離增大，即增大了奧氏

7、體中碳的含量梯度，從而離增大，即增大了奧氏體中碳的含量梯度，從而l加速了奧氏體的形成。在各種影響奧氏體形成的加速了奧氏體的形成。在各種影響奧氏體形成的l因素中，溫度的作用最為強烈，因此控制奧氏體因素中，溫度的作用最為強烈，因此控制奧氏體l的形成溫度十分重要。的形成溫度十分重要。l l ( (二二) )鋼的成分鋼的成分l 鋼鋼中碳含量愈高，奧氏體形成速度愈快。中碳含量愈高，奧氏體形成速度愈快。l 因為碳含量高，碳化物數(shù)量多，增加了鐵素因為碳含量高，碳化物數(shù)量多，增加了鐵素l體與滲碳體的相界面，增加了奧氏體形核部位，體與滲碳體的相界面，增加了奧氏體形核部位，l因而在相同加熱溫度下因而在相同加熱溫度

8、下奧奧氏體的形核率增加。加氏體的形核率增加。加l之碳原子擴散距離的減小，因此增加之碳原子擴散距離的減小，因此增加了奧了奧氏體的氏體的l形成速度，鋼形成速度，鋼中中加入合金元素并不改變奧氏體形加入合金元素并不改變奧氏體形l成的基本過程，但顯著影響奧氏體的形成速度。成的基本過程，但顯著影響奧氏體的形成速度。l l(三三) )原始組織原始組織l 若若鋼的成分相同，原始組織中碳化鋼的成分相同，原始組織中碳化合合物分散物分散度度愈大，相界面愈多，形核愈大，相界面愈多，形核率率便愈大便愈大，珠光珠光體體片片間距愈小，奧氏體中碳含量梯度愈大間距愈小，奧氏體中碳含量梯度愈大，碳的，碳的擴散擴散速度便愈快，碳化

9、物分散度大使碳原子擴散距離速度便愈快，碳化物分散度大使碳原子擴散距離縮短，奧氏體晶核長大速度增加?？s短，奧氏體晶核長大速度增加。l 原始組織愈細，奧氏體形成速度愈快。原始組織愈細，奧氏體形成速度愈快。l 因此，因此，粒狀珠光體與片狀珠光體相比，由于粒狀珠光體與片狀珠光體相比，由于片狀珠光體的相界面較大，滲碳體較薄，易于溶片狀珠光體的相界面較大，滲碳體較薄，易于溶解，加熱時奧氏體容易形成。解，加熱時奧氏體容易形成。l l ( (四四) )加熱速度加熱速度l 在連續(xù)加熱時，隨著加熱速度的增大在連續(xù)加熱時，隨著加熱速度的增大奧氏奧氏體形成的溫度升高，溫度范圍擴大，形體形成的溫度升高，溫度范圍擴大，形

10、成所需的成所需的時間縮短。時間縮短。l 三三、奧氏體晶粒的長大及其影奧氏體晶粒的長大及其影響響因素因素l ( (一一) )奧氏體晶奧氏體晶粒粒度概念度概念l 根據(jù)奧氏體形成過程和根據(jù)奧氏體形成過程和晶晶粒長大情況奧氏體粒長大情況奧氏體晶晶粒粒度可分為起始晶粒度度可分為起始晶粒度、實際晶粒度和本質晶、實際晶粒度和本質晶粒度粒度l 起始晶粒度是指起始晶粒度是指珠珠光體剛剛全部轉變?yōu)閵W氏光體剛剛全部轉變?yōu)閵W氏體時的奧氏體體時的奧氏體晶粒度晶粒度。一般情況是，奧氏體的起。一般情況是，奧氏體的起始始晶晶粒度比較小，繼續(xù)加熱或保溫將使它長大。粒度比較小，繼續(xù)加熱或保溫將使它長大。l 實際晶粒度是指鋼在具體

11、的熱處理或熱加工條實際晶粒度是指鋼在具體的熱處理或熱加工條件下實際獲得的奧氏體晶粒大小。直接影響鋼的件下實際獲得的奧氏體晶粒大小。直接影響鋼的性能。實際性能。實際晶晶粒度一般總比起始晶粒度大，因為粒度一般總比起始晶粒度大，因為熱處理生產中，通常都有一個升溫和保溫階段，熱處理生產中，通常都有一個升溫和保溫階段，就在這段時間內，晶粒有了不同程度的長就在這段時間內，晶粒有了不同程度的長大。 是指鋼在加熱時的長大傾向，奧是指鋼在加熱時的長大傾向，奧氏體晶粒長大傾向大的鋼稱為本質氏體晶粒長大傾向大的鋼稱為本質粗粗晶晶粒鋼。粒鋼。奧奧氏氏晶粒長大傾向小晶粒長大傾向小的的，稱為本質細，稱為本質細晶晶粒鋼。所

12、以粒鋼。所以“”并不是指具體的晶粒大小，是表并不是指具體的晶粒大小，是表示某種鋼的奧氏體晶粒長大的傾向性。示某種鋼的奧氏體晶粒長大的傾向性。l ( (二二) )奧氏體晶粒長大及其影響因奧氏體晶粒長大及其影響因素素l 奧奧氏體晶粒長大，伴隨著晶界總面積的減氏體晶粒長大，伴隨著晶界總面積的減少少，使體系自由能降低，高溫下奧氏，使體系自由能降低，高溫下奧氏體晶粒長體晶粒長大是一個自發(fā)過程。大是一個自發(fā)過程。l1.1.溫度溫度: :奧奧氏體化溫度越高氏體化溫度越高, ,晶粒長大晶粒長大越越明顯。明顯。 l2.2.碳：碳：隨著鋼中隨著鋼中奧奧氏體含碳量的增加，氏體含碳量的增加，奧奧氏體氏體晶粒的長大傾向

13、也增大。當奧氏體晶界上存在晶粒的長大傾向也增大。當奧氏體晶界上存在未溶的殘余滲碳體未溶的殘余滲碳體時時，奧氏體晶粒就，奧氏體晶粒就會會長得長得慢慢，故故奧奧氏體實際氏體實際晶晶粒較小。粒較小。l 3.3.合金元素合金元素 l 能形成穩(wěn)定碳化合物的元能形成穩(wěn)定碳化合物的元素（鈦素（鈦、鎢、鎢、釩釩、鈮、鉬、鋯、鈮、鉬、鋯、鉻鉻) )；形成不溶于形成不溶于奧奧氏體的氧化物氏體的氧化物及及氮氮化物的元化物的元素素( (如如鋁）；鋁）；促進石墨化的元素促進石墨化的元素( (如如硅、鎳、硅、鎳、鈷鈷) )以及在結構上自由存在的元以及在結構上自由存在的元素素( (如如銅銅) )，都會阻礙奧氏體晶粒長大，都

14、會阻礙奧氏體晶粒長大。l 錳錳、磷加速奧氏體晶粒長大傾向。、磷加速奧氏體晶粒長大傾向。l 第三第三節(jié)節(jié) 過冷奧氏體轉變過冷奧氏體轉變l 鋼的常溫性能不僅與加熱時獲得的奧氏體鋼的常溫性能不僅與加熱時獲得的奧氏體晶晶粒大小、成分均勻程度有關，而且與奧氏體冷卻粒大小、成分均勻程度有關，而且與奧氏體冷卻轉變后的最終組織有直接的關系轉變后的最終組織有直接的關系。l 鋼在不同過冷度下可能轉變?yōu)椴煌慕M織。鋼在不同過冷度下可能轉變?yōu)椴煌慕M織。l當奧氏體過冷到臨界點以下時當奧氏體過冷到臨界點以下時，就變成不穩(wěn)定狀就變成不穩(wěn)定狀態(tài)的過冷奧氏體。在不同過冷度下，過冷奧氏體態(tài)的過冷奧氏體。在不同過冷度下，過冷奧氏

15、體將將發(fā)生三種類型的組織轉變，即發(fā)生三種類型的組織轉變，即。現(xiàn)以共折鋼為例，對三?，F(xiàn)以共折鋼為例，對三種轉變分別進行討論。種轉變分別進行討論。l 一、珠光體類型組織轉變一、珠光體類型組織轉變l 過冷過冷奧奧氏體在氏體在A A1 1至至550550溫度范圍內保溫或溫度范圍內保溫或冷卻冷卻，將轉變?yōu)橹楣怏w類型組織。它是鐵將轉變?yōu)橹楣怏w類型組織。它是鐵素素體和體和滲碳體組成的機械混合物，其典型形態(tài)是片狀的滲碳體組成的機械混合物，其典型形態(tài)是片狀的或層狀的或層狀的。l 片狀珠光體組織中，一對鐵片狀珠光體組織中，一對鐵素素體與滲碳體片體與滲碳體片的總厚度，稱為的總厚度，稱為。珠光體中層片。珠光體中層片狀

16、的滲碳體，經適當?shù)耐嘶鹛幚砗?，可呈球狀分狀的滲碳體，經適當?shù)耐嘶鹛幚砗?，可呈球狀分布于鐵布于鐵素素體基體上，稱為球狀體基體上，稱為球狀( (或粒狀或粒狀) )珠光體，珠光體，見下見下圖。圖。l ( (一一) )珠光體的組織形態(tài)珠光體的組織形態(tài)l 珠光體根據(jù)其片間距的大小又分為：珠光體根據(jù)其片間距的大小又分為：l1.1.珠光體珠光體 溫度溫度 A A1 1650650，片層間距約為，片層間距約為150150400nm400nm，500500倍以下光學顯微鏡下可分辨，用倍以下光學顯微鏡下可分辨，用“ ”表示。表示。l2.2.索氏體索氏體 溫度溫度650650600600，片層間距約為，片層間距約為

17、80 80 150nm,800150nm,80010001000倍光學顯微鏡下可分辨，用倍光學顯微鏡下可分辨，用“S S”表示。表示。l3.3.托氏體（屈氏體）托氏體（屈氏體） 溫度溫度600600550550，片層間，片層間距約為距約為303080nm80nm，在電子顯微鏡下才能分辨，用，在電子顯微鏡下才能分辨，用“ ”表示。表示。(a)(a)珠光體珠光體 (b) 索氏體索氏體(c)(c)屈氏體屈氏體l P P、S S、T T三者三者l本質上是相同的，本質上是相同的，l它們的力學性能它們的力學性能l與片層間距有直與片層間距有直l接的關系，如圖接的關系，如圖。l ( (二二) )珠珠光光體類型

18、組織的轉變過程體類型組織的轉變過程l 珠光體類型組織的轉變是一種珠光體類型組織的轉變是一種，即，即鐵原子和碳原子均進行擴散；另外是鐵原子和碳原子均進行擴散；另外是晶晶格的重構格的重構過程過程，即由即由面心立方的奧氏體轉變?yōu)轶w心立方的鐵素體和復面心立方的奧氏體轉變?yōu)轶w心立方的鐵素體和復雜晶格的滲碳體。其轉變也是一雜晶格的滲碳體。其轉變也是一個形核和核長大的過個形核和核長大的過程。程。Fe3CFe3CFe3C PFl二、二、貝氏體（貝氏體（B B）類型組織轉變）類型組織轉變l 轉變溫度：轉變溫度：550550MsMs（馬氏體轉變開始溫（馬氏體轉變開始溫度），有上度），有上“B B上上”和和“B B

19、下下”。l（一）（一）B B的形態(tài)的形態(tài)l 1. B1. B上上 溫度溫度550-350550-350，在光學顯微鏡下呈，在光學顯微鏡下呈羽毛狀特征，在電子顯微鏡下羽毛狀特征，在電子顯微鏡下F F呈暗黑色條狀，呈暗黑色條狀，F(xiàn)eFe3 3C C呈亮白色不連續(xù)的短桿狀分布在呈亮白色不連續(xù)的短桿狀分布在F F之間。之間。l B B上上的強度和韌性較差。的強度和韌性較差。l 2.B B下下 轉變溫度范圍：轉變溫度范圍：350350MsMs；l 形態(tài)：在光學顯微鏡下呈黑針狀，在電子顯形態(tài)：在光學顯微鏡下呈黑針狀，在電子顯微鏡下，碳化物呈細片狀或顆粒狀，排列成行，微鏡下，碳化物呈細片狀或顆粒狀，排列成行

20、，分別在針狀分別在針狀F F內。內。l B B下下具有較高的強度和較好的塑性與韌性，即具具有較高的強度和較好的塑性與韌性，即具有良好的綜合力學性能。有良好的綜合力學性能。l 通常利用等溫淬火來獲得。通常利用等溫淬火來獲得。l （二）（二）B類型組織轉變過程類型組織轉變過程（屬于半擴散型轉（屬于半擴散型轉變，即碳原子擴散，鐵原子不擴散）。變，即碳原子擴散，鐵原子不擴散）。l 發(fā)生貝氏體類型組織轉變時，首先在過冷發(fā)生貝氏體類型組織轉變時，首先在過冷奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量低奧氏體中的貧碳區(qū)形成鐵素體晶核，其含碳量低于奧氏體的平均含碳量，仍高于鐵素體的平衡含于奧氏體的平均含碳量，仍高

21、于鐵素體的平衡含碳量，是過飽和鐵素體。碳量，是過飽和鐵素體。l 當溫度較高當溫度較高(550(550一一350)350)時，條狀或片狀鐵時，條狀或片狀鐵素體從奧氏體晶界開始向晶內以同樣方向平行生素體從奧氏體晶界開始向晶內以同樣方向平行生長。隨著鐵素體的伸長和變寬，其中的碳原子向長。隨著鐵素體的伸長和變寬，其中的碳原子向條間的奧氏體中富集，最后在鐵素體條之間析條間的奧氏體中富集，最后在鐵素體條之間析出滲碳體短棒，奧氏體消失，形成上貝氏體組織。滲碳體短棒，奧氏體消失，形成上貝氏體組織。l l B上上 =過飽和碳過飽和碳 -Fe條狀條狀 + Fe3C細條狀細條狀過飽和碳過飽和碳-Fe條狀條狀 Fe3

22、C細條狀細條狀羽毛狀羽毛狀l 當溫度較低當溫度較低(350(350Ms)Ms)時，碳原子擴散能力時，碳原子擴散能力低鐵素體在奧氏體的晶界或晶內的某些晶面上低鐵素體在奧氏體的晶界或晶內的某些晶面上長成長成，盡管最初形成的鐵素體固溶碳原子，盡管最初形成的鐵素體固溶碳原子較多，但碳原子的遷移不能逾越鐵素體針的范圍，較多，但碳原子的遷移不能逾越鐵素體針的范圍，只有在鐵素體內一定的晶面上以斷續(xù)碳化物小片只有在鐵素體內一定的晶面上以斷續(xù)碳化物小片的形式析出，從而形成下貝氏體組織。的形式析出，從而形成下貝氏體組織。B下下 =過飽和碳過飽和碳 -Fe針葉狀針葉狀 + Fe3C細片狀細片狀過飽和碳過飽和碳 -F

23、e針葉狀針葉狀Fe3C細片狀細片狀針葉狀針葉狀l 三、馬氏體（三、馬氏體（M M）類型組織轉變）類型組織轉變l 鋼經奧氏體化后快鋼經奧氏體化后快l速冷卻，抑制速冷卻，抑制A A擴散性擴散性l分解，在較低溫度下分解，在較低溫度下( (l共析碳鋼在共析碳鋼在230230溫度溫度l以下以下) )發(fā)生的組織轉變發(fā)生的組織轉變l為馬氏體類型組織轉變。為馬氏體類型組織轉變。l馬氏體類型組織轉變是馬氏體類型組織轉變是l鋼件熱處理強化的主要鋼件熱處理強化的主要l手段。手段。l 馬氏體：馬氏體：是碳在是碳在-FeFe中的過飽和固溶體。中的過飽和固溶體。具具有體心正方晶格。有體心正方晶格。l（一）（一）M的形態(tài)（

24、含碳量不同）的形態(tài)（含碳量不同）l1. 板條狀板條狀M ： 當奧氏體中含碳量小于當奧氏體中含碳量小于0.3%時，時，M的形態(tài)幾乎全是板條狀。是中低碳鋼形成的一的形態(tài)幾乎全是板條狀。是中低碳鋼形成的一種典型的種典型的M組織。其亞結構主要是高密度的位錯組織。其亞結構主要是高密度的位錯 -稱為位錯稱為位錯M。l2. 片狀片狀M 當奧氏體中含碳量大于當奧氏體中含碳量大于1.%時，時，M的的形態(tài)幾乎全是片狀（形態(tài)幾乎全是片狀（針狀針狀）。其亞結構主要是孿）。其亞結構主要是孿晶晶稱為孿晶稱為孿晶 M。l 當奧氏體中含碳量在當奧氏體中含碳量在0.3%1.%時，時，M的形態(tài)的形態(tài)既有板條狀，又有片狀。既有板條

25、狀，又有片狀。l 高碳針片狀馬氏體組織金相圖高碳針片狀馬氏體組織金相圖（三）（三） M的性能特性的性能特性-高強度、高硬度。高強度、高硬度。l 硬度隨著含碳量的增加而增高；硬度隨著含碳量的增加而增高；l 但高碳片狀但高碳片狀M的韌性和塑性均很差，其原因的韌性和塑性均很差，其原因主要是：主要是：l 1.碳的過飽和程度大，晶格畸變嚴重，殘余應碳的過飽和程度大，晶格畸變嚴重，殘余應力大；力大；l 2. 片狀片狀M的亞結構主要是孿晶。的亞結構主要是孿晶。l l（四）（四） M轉變的特點轉變的特點l 轉變溫度轉變溫度Ms以下。以下。l 1.非擴散性轉變；非擴散性轉變；l 2. 切變共格性切變共格性晶格的

26、晶格的l 轉變一切變的機制進行，轉變一切變的機制進行，l 在切變過程中在切變過程中A轉變?yōu)轶w轉變?yōu)轶wl 心正方的心正方的M；l 3.不斷降溫的條件下形成。不斷降溫的條件下形成。l 4.高速長大；高速長大；l 5. 轉變不完全性轉變不完全性；l Ms 、Mf（M轉變終止溫度）與冷卻速度無關，轉變終止溫度）與冷卻速度無關，主要取決于奧氏體中的含碳量及合金元素含量。主要取決于奧氏體中的含碳量及合金元素含量。殘余殘余A的量隨著含碳量增加而增加。的量隨著含碳量增加而增加。l 第四節(jié)第四節(jié) 過冷過冷 A的轉變曲線的轉變曲線l 過冷過冷A的轉變產物，決定于過冷的轉變產物，決定于過冷A發(fā)生轉變時發(fā)生轉變時的溫

27、度，轉變溫度又與冷卻方式和冷卻速度有關，的溫度，轉變溫度又與冷卻方式和冷卻速度有關，冷卻方式有兩種冷卻方式有兩種等溫冷卻和連續(xù)冷卻。等溫冷卻和連續(xù)冷卻。l 一、等溫轉變曲線一、等溫轉變曲線l （一）等溫曲線的建立（以共析鋼為例）（一）等溫曲線的建立（以共析鋼為例）1.取若干試樣加熱至取若干試樣加熱至A1以上溫度（完全以上溫度（完全A體化）；體化）；2.將試樣迅速冷至將試樣迅速冷至Ar1以下不同溫度進行等溫轉變以下不同溫度進行等溫轉變（700 、650 、600 、550 ）；）；3.測定不同溫度下測定不同溫度下A過過開始轉變時間和轉變結束時開始轉變時間和轉變結束時間；間；4.在溫度在溫度時間坐

28、標中將開始溫度點和結束溫度點時間坐標中將開始溫度點和結束溫度點分別連接起來，即得到共析鋼的等溫轉變曲線。分別連接起來，即得到共析鋼的等溫轉變曲線。l因曲線形狀像因曲線形狀像“C”，稱為，稱為“C”曲線，也稱曲線，也稱TTT曲線。曲線。l（二）（二）C C曲線分析（孕育期、轉變區(qū)、轉變產物）曲線分析（孕育期、轉變區(qū)、轉變產物）（三）（三）影響影響C C曲線的因素曲線的因素 C C曲線的形狀和位置不僅對奧氏體等溫轉變速曲線的形狀和位置不僅對奧氏體等溫轉變速度及轉變產物的性質具有十分重要的意義，同時度及轉變產物的性質具有十分重要的意義，同時對鋼的熱處理工藝及淬透性等問題的考慮也有指對鋼的熱處理工藝及

29、淬透性等問題的考慮也有指導性的作用。導性的作用。 影響影響C C曲線形狀和位置的因素有：曲線形狀和位置的因素有： 1 1含碳量的影響含碳量的影響 在正常加熱條件下，亞共在正常加熱條件下，亞共析鋼的析鋼的C C曲線隨含碳量的增加而向右移，過共析曲線隨含碳量的增加而向右移，過共析鋼的鋼的C C曲線則隨含碳量的增加而向左移。故在碳曲線則隨含碳量的增加而向左移。故在碳鋼中以共析鋼的過冷奧氏體最為穩(wěn)定。鋼中以共析鋼的過冷奧氏體最為穩(wěn)定。 與共析鋼與共析鋼C C曲線相比，亞共析鋼和過共析鋼的曲線相比，亞共析鋼和過共析鋼的C C曲線上部，還各多一條先共析相的析出線，在曲線上部，還各多一條先共析相的析出線，在

30、轉變?yōu)橹楣怏w之前，亞共析鋼中轉變?yōu)橹楣怏w之前，亞共析鋼中A A過過要先析出鐵要先析出鐵素體，過共析鋼中素體，過共析鋼中A A過過要先析出滲碳體。要先析出滲碳體。2 2合金元素的影響合金元素的影響 l 除鈷以外，所有溶于奧氏體的合金元素都增除鈷以外，所有溶于奧氏體的合金元素都增加加A A過過的穩(wěn)定性，推遲轉變及降低轉變速度，使的穩(wěn)定性，推遲轉變及降低轉變速度，使C C曲線右移。碳化物形成元素含量較多時，曲線右移。碳化物形成元素含量較多時，C C曲線曲線的形狀將會發(fā)生變化。的形狀將會發(fā)生變化。3 3原始組織原始組織，加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度和保溫時間的影響 l 鋼在相同加熱條件下，原始組織

31、愈細，愈容易鋼在相同加熱條件下，原始組織愈細，愈容易得到均勻的奧氏體，使等溫轉變曲線右移，得到均勻的奧氏體，使等溫轉變曲線右移，MsMs點點降低降低。l 原始組織相同時，提高奧氏體化溫度或延長奧原始組織相同時，提高奧氏體化溫度或延長奧氏體化時間，奧氏體的成分趨于均勻化，未溶碳氏體化時間，奧氏體的成分趨于均勻化，未溶碳化物數(shù)量減少，晶粒長大化物數(shù)量減少，晶粒長大，晶界面積減少，結果晶界面積減少，結果降低了過冷轉變的形核率和長大速度，使過冷奧降低了過冷轉變的形核率和長大速度，使過冷奧氏體的穩(wěn)定性增加，導致氏體的穩(wěn)定性增加，導致C C曲線右移。曲線右移。 l二、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉變圖二、過冷奧氏體

32、連續(xù)冷卻轉變圖l 等溫轉變圖反映的是過冷奧氏體等溫轉變的等溫轉變圖反映的是過冷奧氏體等溫轉變的規(guī)律，可以直接用來指導等溫熱處理工藝的制訂。規(guī)律，可以直接用來指導等溫熱處理工藝的制訂。但是，實際熱處理常常是在連續(xù)冷卻條件下進行但是，實際熱處理常常是在連續(xù)冷卻條件下進行的，如普通淬火、正火和退火等。雖然可以利用的，如普通淬火、正火和退火等。雖然可以利用等溫轉變曲線來分析連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉等溫轉變曲線來分析連續(xù)冷卻時過冷奧氏體的轉變過程，然而這種分析只能是粗變過程，然而這種分析只能是粗略的估計，有時略的估計，有時會出現(xiàn)錯誤。會出現(xiàn)錯誤。l （一）連續(xù)冷卻曲線的建立（一）連續(xù)冷卻曲線的建立（CC

33、TCCT曲線）曲線）l （二）（二）CCTCCT曲線分析曲線分析l轉變區(qū)、線、臨界淬火冷卻速度轉變區(qū)、線、臨界淬火冷卻速度用用TTT曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時曲線定性說明共析鋼連續(xù)冷卻時的組織轉變的組織轉變爐冷爐冷空冷空冷油油冷冷水水冷冷l( (三三) )連續(xù)冷卻轉變曲線應用舉例連續(xù)冷卻轉變曲線應用舉例l 連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻轉變曲線對熱處理生產具有轉變曲線對熱處理生產具有直接指導直接指導作用。作用。l1 1CCTCCT曲線可以獲得真實的鋼的臨界淬火冷卻速曲線可以獲得真實的鋼的臨界淬火冷卻速度，鋼的臨界淬火冷卻速度度，鋼的臨界淬火冷卻速度VkVk是過冷奧氏體不發(fā)是過冷奧氏體不發(fā)生高溫分解直接得到

34、全部馬氏體生高溫分解直接得到全部馬氏體( (含殘余奧氏體含殘余奧氏體) )的最小冷卻速度，臨界淬火冷卻速度的最小冷卻速度，臨界淬火冷卻速度VkVk表示鋼接表示鋼接受淬火的能力，亦表示鋼淬火時獲得馬氏體的難受淬火的能力，亦表示鋼淬火時獲得馬氏體的難易程度。易程度。l l2 2CCTCCT曲線是制定鋼正確的冷卻規(guī)范的依據(jù)曲線是制定鋼正確的冷卻規(guī)范的依據(jù) 由于鋼的由于鋼的CCTCCT曲線曲線給給出了不同冷卻速度下所得到出了不同冷卻速度下所得到的組織和性能以及鋼的臨界淬火速度，根據(jù)鋼件的組織和性能以及鋼的臨界淬火速度，根據(jù)鋼件的材質、尺寸的材質、尺寸、形狀及組織性能要求，查出相應形狀及組織性能要求，查

35、出相應鋼的鋼的CCTCCT曲線，可選擇適當?shù)睦鋮s速度和淬火介曲線，可選擇適當?shù)睦鋮s速度和淬火介質來滿足組織性能的要求。質來滿足組織性能的要求。通常選擇以最小冷通常選擇以最小冷卻速度淬火而獲得馬氏體為原則。卻速度淬火而獲得馬氏體為原則。l3 3估計淬火后鋼的組織和性能估計淬火后鋼的組織和性能 l CCTCCT曲線精確反映了鋼曲線精確反映了鋼在不同冷卻速度下的各在不同冷卻速度下的各種轉變、轉變溫度、時間及轉變產物的組織和性種轉變、轉變溫度、時間及轉變產物的組織和性能。能。l 第五節(jié)第五節(jié) 鋼的退火和正火鋼的退火和正火 一、退火、正火定義、目的和分類一、退火、正火定義、目的和分類l（一）退火、正火的

36、定義（一）退火、正火的定義l 1.1.退火定義退火定義l 將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當?shù)臏囟?，緩慢將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當?shù)臏囟龋徛鋮s獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝稱為退火。冷卻獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝稱為退火。l 鋼的退火一般是將鋼加熱到臨界溫度以上適當溫度，鋼的退火一般是將鋼加熱到臨界溫度以上適當溫度，保溫適當時間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡的珠光體組保溫適當時間后緩慢冷卻，以獲得接近平衡的珠光體組織的熱處理工藝。織的熱處理工藝。l 2.2.正火的定義正火的定義l 鋼的正火也是將鋼加熱到臨界溫度以上適當溫度，鋼的正火也是將鋼加熱到臨界溫度以上適當溫度，保溫后以較快冷

37、卻速度冷卻保溫后以較快冷卻速度冷卻( (通常為空氣中冷卻通常為空氣中冷卻) )，以獲，以獲得珠光體類型組織的熱處理工藝。得珠光體類型組織的熱處理工藝。l l（二）退火、正火的目的（二）退火、正火的目的l 1.退火的目的：退火的目的：l （1）降低硬度）降低硬度l （2）消除殘余應力）消除殘余應力l （3）改善組織（細化、均勻化）改善組織（細化、均勻化）l 2. 正火目的正火目的l（1）改善鋼的切削性能）改善鋼的切削性能(提高或降低硬度）提高或降低硬度）l（2）消除缺陷、細化晶粒、消除殘余應力）消除缺陷、細化晶粒、消除殘余應力l（3）消除網(wǎng)狀碳化物）消除網(wǎng)狀碳化物便于球化退火便于球化退火l（4）

38、提高力學性能）提高力學性能-可代替調質處理。可代替調質處理。l( (三）退火的種類：三）退火的種類：1. 1. 擴散退火（均勻化退火）：將鋼加熱到稍低于擴散退火（均勻化退火）：將鋼加熱到稍低于固相線的溫度下，長時間保溫，消除或減少化學固相線的溫度下，長時間保溫，消除或減少化學成分偏析及顯微組織的不均勻性的熱處理工藝。成分偏析及顯微組織的不均勻性的熱處理工藝。l 鋼件的擴散退火加熱溫度通常選擇在鋼件的擴散退火加熱溫度通常選擇在A Ac3c3或或AccmAccm以上以上150150-300-300，碳鋼一般為，碳鋼一般為1100-1200 1100-1200 ，合，合金鋼一般為金鋼一般為1200-

39、1300 1200-1300 ，保溫時間一般為，保溫時間一般為10-10-1515小時。小時。2.2.完全退火：又稱重結晶退火，簡稱退火。完全退火：又稱重結晶退火，簡稱退火。l 主要用于亞共析鋼（碳鋼、合金鋼）主要用于亞共析鋼（碳鋼、合金鋼）l 是將鋼加熱到是將鋼加熱到Ac3Ac3以上以上30-50 30-50 保溫，隨后隨保溫，隨后隨爐冷卻至爐冷卻至500 500 以下，再在空氣中冷卻的工藝以下，再在空氣中冷卻的工藝。l 退火后的組織為退火后的組織為 接近平衡組織。接近平衡組織。l 用途：常作為不重要工件的最終熱處理，重用途：常作為不重要工件的最終熱處理，重要件的預先熱處理。要件的預先熱處理

40、。l 3.3.等溫退火：將鋼加熱到等溫退火：將鋼加熱到Ac3Ac3溫度以上溫度以上30-50 30-50 保溫，而后冷卻到保溫，而后冷卻到Ar1Ar1以下以下P P轉變溫度進行等溫轉轉變溫度進行等溫轉變，待變，待P P轉變后進行較為快速的冷卻。轉變后進行較為快速的冷卻。l 。l 4.4.不完全退火：將鋼加熱到不完全退火：將鋼加熱到Ac1-Ac3(Ac1-Ac3(或或AccmAccm）之間，保溫后緩慢冷卻的工藝。之間，保溫后緩慢冷卻的工藝。l 退火后的組織：亞共析鋼退火后的組織：亞共析鋼P+FP+F，共析鋼，共析鋼P P，只是只是P P的片層間距有所增大；過共析鋼的片層間距有所增大；過共析鋼粒狀

41、粒狀P P。l 目的：降低硬度。目的：降低硬度。l5. 球化退火：使鋼中碳化物球化，獲得粒狀球化退火：使鋼中碳化物球化，獲得粒狀P的的熱出理工藝。熱出理工藝。l 加熱溫度：加熱溫度：Ac1以上以上20-30 ，采用爐冷方式。，采用爐冷方式。l 目的：降低硬度、均勻組織、改善切削性能、目的：降低硬度、均勻組織、改善切削性能、為淬火作組織準備。為淬火作組織準備。l 應用：共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼等應用：共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼等。l6. 去應力退火：去應力退火： 加熱溫度在加熱溫度在Ac1以下。以下。l 目的：消除應力。組織不發(fā)生變化。目的：消除應力。組織不發(fā)生變化。l 低碳鋼一般為低碳鋼

42、一般為500 左右，中碳鋼為左右，中碳鋼為600 600 左左右。右。l（四）正火（四）正火l 正火后的組織一般為正火后的組織一般為S S。對高碳鋼，正火后。對高碳鋼，正火后網(wǎng)網(wǎng)狀滲碳體消失狀滲碳體消失。l（五）退火、正火常見的缺陷（五）退火、正火常見的缺陷l 1.過燒：溫度過高，晶界氧化，甚至局部熔化。過燒：溫度過高，晶界氧化，甚至局部熔化。l 2.黑脆黑脆（主要出現(xiàn)在工具鋼）（主要出現(xiàn)在工具鋼）:退火后脆性很大退火后脆性很大,斷口呈灰黑色。原因是溫度高，保溫時間長，斷口呈灰黑色。原因是溫度高，保溫時間長，l 滲碳體轉變?yōu)槭?。滲碳體轉變?yōu)槭?。l 3. 網(wǎng)狀組織：溫度高，冷卻慢，重新正火。

43、網(wǎng)狀組織：溫度高，冷卻慢，重新正火。l 4. 球化不均勻：球化前網(wǎng)狀組織未消除。進行球化不均勻：球化前網(wǎng)狀組織未消除。進行正火或重新進行球化退火。正火或重新進行球化退火。l 5. 硬度過高：冷卻過快。重新硬度過高：冷卻過快。重新進行退火。l 第第6節(jié)節(jié) 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火l 淬火與回火是熱處理工藝中最重要、用淬火與回火是熱處理工藝中最重要、用途最廣泛的工序，淬火可以顯著提高鋼的途最廣泛的工序，淬火可以顯著提高鋼的強度和硬度，但淬火后鋼中存在殘余內應強度和硬度，但淬火后鋼中存在殘余內應力、脆性大，強度硬度和塑性韌性配合不力、脆性大，強度硬度和塑性韌性配合不理想，需要通過不同溫度下的回火

44、，因此理想，需要通過不同溫度下的回火，因此淬火與回火是不可分割的熱處理工序，用淬火與回火是不可分割的熱處理工序，用于最終熱處理于最終熱處理-工具和許多零件工具和許多零件。l 一、淬火一、淬火l （一）淬火的定義（一）淬火的定義l 將鋼加熱到臨界溫度將鋼加熱到臨界溫度Ac1或或Ac3以上，保溫以以上，保溫以大于臨界冷卻速度大于臨界冷卻速度Vk冷卻，得到冷卻，得到M或下貝氏體或下貝氏體的熱處理工藝。的熱處理工藝。l 目的：提高強度、硬度和耐磨性；目的：提高強度、硬度和耐磨性；l 獲得良好的綜合性能（通過淬火和高溫獲得良好的綜合性能（通過淬火和高溫回火）；回火）；l l（二）加熱溫度的確定：根據(jù)鋼的

45、相變點（二）加熱溫度的確定：根據(jù)鋼的相變點l 亞共析鋼：亞共析鋼：Ac3以上以上3050 -保證加熱時保證加熱時獲得單相獲得單相A，且成分均勻，晶粒不粗大，低于，且成分均勻，晶粒不粗大，低于Ac3加熱時為加熱時為A+F，淬火后，淬火后F保留下來，硬度不保留下來，硬度不均勻，強度硬度下降；均勻，強度硬度下降；l 共析鋼：共析鋼：Ac1以上以上3050 ；l 過共析鋼：過共析鋼：Ac1Accm，加熱時為細小的，加熱時為細小的A和和未溶的滲碳體，淬火后獲得未溶的滲碳體，淬火后獲得M和球狀的滲碳體，和球狀的滲碳體，不僅強度硬度高，耐磨性好，且韌性好，但若溫不僅強度硬度高，耐磨性好，且韌性好，但若溫度超

46、過度超過Accm，碳化物全部溶入，碳化物全部溶入A，且，且A粗大，淬粗大，淬火后得到高碳片狀火后得到高碳片狀M，脆性增大，同時殘余，脆性增大，同時殘余A增增多，硬度耐磨性降低。多，硬度耐磨性降低。l（三）淬火介質（三）淬火介質l 鋼在淬火介質中冷卻速度應大于臨界冷卻速鋼在淬火介質中冷卻速度應大于臨界冷卻速度，但冷速過快會造成較大內應力、引起變形和度，但冷速過快會造成較大內應力、引起變形和開裂。開裂。l 從鋼的冷卻轉變曲線可以看出，要獲得從鋼的冷卻轉變曲線可以看出，要獲得M并并不需要在整個冷卻過程中保持冷速都大于臨界冷不需要在整個冷卻過程中保持冷速都大于臨界冷速，關鍵是在轉變曲線的鼻尖附近要冷的

47、快，在速，關鍵是在轉變曲線的鼻尖附近要冷的快，在M轉變時不應冷的太快，這樣的淬火介質較為理轉變時不應冷的太快，這樣的淬火介質較為理想，但目前還無這樣的介質。想，但目前還無這樣的介質。l 常用淬火介質有：水、油、鹽水等。常用淬火介質有：水、油、鹽水等。l冷卻能力鹽水冷卻能力鹽水水水油。油。 選擇何種介質選擇何種介質,應根據(jù)既要保證獲得所要求的組應根據(jù)既要保證獲得所要求的組織和性能織和性能,又要盡量減少淬火應力又要盡量減少淬火應力、變形變形、開裂。開裂。l（四）常用的淬火方法（四）常用的淬火方法(方式）方式）l（五）淬火是存在的問題五）淬火是存在的問題l 1. 變形和開裂：由于淬火變形和開裂：由于

48、淬火M的體積較其它組織的體積較其它組織大，淬火后體積膨脹及各部分冷速不均勻，會產大，淬火后體積膨脹及各部分冷速不均勻，會產生熱應力和組織應力，從而導致變形和開裂。生熱應力和組織應力，從而導致變形和開裂。l2.硬度不足：硬度不足： 淬火加熱不足、表面脫碳、冷速不淬火加熱不足、表面脫碳、冷速不足、材料淬透性不夠、殘余足、材料淬透性不夠、殘余A過多等。過多等。l3. 軟點：硬度不均勻，工件表面有氧化皮及污垢、軟點：硬度不均勻，工件表面有氧化皮及污垢、介質中有雜質等。介質中有雜質等。l4.組織缺陷：粗大組織缺陷：粗大M、網(wǎng)狀或塊狀碳化物。、網(wǎng)狀或塊狀碳化物。l（六）淬透性、淬硬性（六）淬透性、淬硬性l

49、1.淬透性、淬硬性的概念淬透性、淬硬性的概念l 淬透性：淬透性：A化鋼淬火獲得化鋼淬火獲得M的能力（的能力（M多少）多少）,反映了反映了A的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。l 用淬火后獲得的有效淬硬層深度表示。用淬火后獲得的有效淬硬層深度表示。l 淬硬性：淬火后獲得的淬硬性：淬火后獲得的M硬度高低（硬化能硬度高低（硬化能力），用得到的力），用得到的M的最高硬度表示。的最高硬度表示。l2.淬透性、淬硬性的影響因素淬透性、淬硬性的影響因素l淬透性：凡是影響淬透性：凡是影響A穩(wěn)定性的因素均影響鋼的淬穩(wěn)定性的因素均影響鋼的淬透性，透性，A的穩(wěn)定性越大、臨界冷速愈小，淬透性的穩(wěn)定性越大、臨界冷速愈小，淬透性越好。越好

50、。 比較淬透性大小要在相同的條件下。比較淬透性大小要在相同的條件下。l l包括：含碳量及合金元素、加熱溫度、冷卻速度包括：含碳量及合金元素、加熱溫度、冷卻速度（使（使C曲線右移），但最主要的影響因素是曲線右移），但最主要的影響因素是合金合金元素元素。l 淬硬性：主要取決于淬硬性：主要取決于M 的含碳量，含碳量越大，的含碳量，含碳量越大，硬度越高，淬硬性越大。硬度越高，淬硬性越大。l l 淬透性與淬硬性間無必然的聯(lián)系。淬透性與淬硬性間無必然的聯(lián)系。l二、回火二、回火l 指將淬火后的鋼重新加熱到指將淬火后的鋼重新加熱到Ac1Ac1以下某溫度以下某溫度保溫保溫- -冷卻的熱處理工藝。冷卻的熱處理工藝

51、。l（一）目的：（一）目的：1.1.降低脆性降低脆性, ,減少或消除內應力減少或消除內應力, ,防止變形防止變形、開裂；開裂；2.2.獲得要求的力學性能；獲得要求的力學性能；3.3.穩(wěn)定組織、尺寸；穩(wěn)定組織、尺寸；4.4.降低硬度。降低硬度。l（二）回火時的組織變化（二）回火時的組織變化l 淬火鋼在回火過程中的組織轉變主要是在加熱淬火鋼在回火過程中的組織轉變主要是在加熱階段發(fā)生的，即回火時的加熱溫度起著決定性的階段發(fā)生的，即回火時的加熱溫度起著決定性的作用，根據(jù)回火時加熱溫度的高低，組織的轉變作用，根據(jù)回火時加熱溫度的高低，組織的轉變有四個階段：有四個階段：1. M分解分解 （100200C）

52、：低于）：低于100 C，組織，組織不發(fā)生變化，在不發(fā)生變化，在100200C時，時，M分解，從分解，從M中中析出析出 碳化物（碳化物（Fe2.4C),呈極細小片狀分布在呈極細小片狀分布在M體體上（共格），使上（共格），使M 中中C過飽和度降低，這種組織過飽和度降低，這種組織稱為回火稱為回火M，如圖，如圖，黑色為回火M，白色為殘余A。l 2.A2.A殘殘 的分解（的分解（200200300300）l M M的分解，的分解， A A殘殘 所受壓力減小，所受壓力減小， A A殘殘 分解為分解為碳化物和過飽和碳化物和過飽和相，形態(tài)與同溫度下相，形態(tài)與同溫度下M M的回火的回火產物一樣，也稱回火產物一

53、樣，也稱回火M M。3. 3. 碳化物轉變?yōu)樘蓟镛D變?yōu)镕e3CFe3C（250250400400，形成，形成Fe3CFe3C托托氏體）氏體）l 在此溫度下，在此溫度下，M M繼續(xù)分解，繼續(xù)分解，M M中含碳量基本上與中含碳量基本上與正常的正常的F F一樣，呈針狀，一樣，呈針狀， 相與相與M脫溶，并以脫溶，并以Fe3CFe3C形式分布在形式分布在F F基體上，這種組織稱為回火托氏基體上，這種組織稱為回火托氏體（屈氏體），形態(tài)上保留體（屈氏體），形態(tài)上保留M M形態(tài)，應力大量被消形態(tài)，應力大量被消除。除。4. 4. 滲碳體長大，滲碳體長大，F(xiàn) F再結晶（索氏體形成再結晶（索氏體形成400400以

54、上）以上）l滲碳體聚集長大，滲碳體聚集長大，F(xiàn) F再結晶，由針狀變?yōu)槎噙呅卧俳Y晶，由針狀變?yōu)槎噙呅危ǖ容S晶），稱為回火索氏體。（等軸晶），稱為回火索氏體。l 回火時的組織變化回火時的組織變化l 由于組織發(fā)生了變化，鋼的性能也相應發(fā)生由于組織發(fā)生了變化，鋼的性能也相應發(fā)生變化，趨勢是隨回火溫度的升高，強度硬度下降，變化，趨勢是隨回火溫度的升高，強度硬度下降，塑性韌性升高。塑性韌性升高。l （1）200C以下，由于有大量碳化物析出，硬以下，由于有大量碳化物析出，硬度不下降，對高碳鋼甚至會升高；度不下降，對高碳鋼甚至會升高；l （2）200300 C由于由于A殘殘分解為回火分解為回火M，硬度，硬度會

55、升高，中碳鋼，低碳鋼會升高，中碳鋼，低碳鋼A殘殘少，硬度會下降，少，硬度會下降，但較緩慢，但較緩慢， 300 C以上時硬度下降迅速。以上時硬度下降迅速。l （3）回火）回火S、回火、回火T與與S、T的比較的比較l 相組成、組織形態(tài)、性能特性等方面比較。相組成、組織形態(tài)、性能特性等方面比較。l l（三）回火的種類：按溫度不同分為：（三）回火的種類：按溫度不同分為：l1.低溫回火（低溫回火（150250C） 組織為回火組織為回火M ，硬，硬度基本不變，主要降低內應力和脆性，用于高硬度基本不變，主要降低內應力和脆性，用于高硬度、高耐磨的零件。度、高耐磨的零件。l2.中溫回火（中溫回火（350500

56、C） 組織為回火托氏體，組織為回火托氏體，彈性極限、屈服極限高，具有一定韌性，用于彈彈性極限、屈服極限高，具有一定韌性，用于彈簧的處理。簧的處理。l3.高溫回火（高溫回火（500600 C） 組織為回火索氏體，組織為回火索氏體，綜合性能好。綜合性能好。稱稱，用于重要零件的處理，如齒輪等的最終熱用于重要零件的處理，如齒輪等的最終熱處理，精密零件、量具的預處理處理，精密零件、量具的預處理。l（四）回火脆性：鋼在某些溫度范圍回火時，沖擊韌性（四）回火脆性：鋼在某些溫度范圍回火時，沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為回火脆性。顯著下降的現(xiàn)象稱為回火脆性。l 250400C的回火脆性稱為第一類回火脆性（不的回火脆

57、性稱為第一類回火脆性（不可逆）可逆） ，目前還無法消除，方法是不在這一溫度范圍，目前還無法消除，方法是不在這一溫度范圍回火?；鼗?。l 對已產生第一類回火脆性的鋼重新加熱高于脆化溫對已產生第一類回火脆性的鋼重新加熱高于脆化溫度回火，脆性消失，再在脆化溫度區(qū)間回火，脆性不會度回火，脆性消失，再在脆化溫度區(qū)間回火，脆性不會重復出現(xiàn)。重復出現(xiàn)。l 原因：在原因：在M 間析出了斷續(xù)分布的薄殼狀的碳化物，間析出了斷續(xù)分布的薄殼狀的碳化物，降低了晶界的強度。降低了晶界的強度。l l 400650C的回火脆性稱為第二類回火脆的回火脆性稱為第二類回火脆性（可逆），回火慢冷時產生，快冷時不產生，性（可逆），回火慢

58、冷時產生，快冷時不產生，將發(fā)生回火脆性的鋼加熱到原回火溫度以上快冷將發(fā)生回火脆性的鋼加熱到原回火溫度以上快冷至室溫可消除回火脆性，但再次將鋼加熱到原回至室溫可消除回火脆性，但再次將鋼加熱到原回火溫度緩冷又重新出現(xiàn)回火脆性?；饻囟染徖溆种匦鲁霈F(xiàn)回火脆性。l 原因原因：雜質元素（：雜質元素（P等）在晶界上偏聚，減弱等）在晶界上偏聚，減弱晶界上原子的結合力，使晶界強度降低，而鉻、晶界上原子的結合力，使晶界強度降低，而鉻、鎳、錳等促進雜質呀偏聚，鉬、鎢可抑制雜質向鎳、錳等促進雜質呀偏聚，鉬、鎢可抑制雜質向晶界偏聚。晶界偏聚。l 克服方法：快冷；加鉬、鎢克服方法：快冷；加鉬、鎢；減少雜質含量。減少雜質含

59、量。l 第五節(jié)第五節(jié) 鋼的表面淬火鋼的表面淬火l 一、概念：將鋼表面迅速加熱至淬火溫度，然一、概念：將鋼表面迅速加熱至淬火溫度，然后快速冷卻，僅使表面獲得后快速冷卻，僅使表面獲得M M的熱處理工藝。的熱處理工藝。l二、應用：表面要求高強度、高硬度和耐磨性，二、應用：表面要求高強度、高硬度和耐磨性，心部具有一定強度、足夠的塑性和韌性的零件，心部具有一定強度、足夠的塑性和韌性的零件，如齒輪、凸輪等。如齒輪、凸輪等。l三、常用方法三、常用方法l 1. 1. 感應加熱表面淬火：根據(jù)零件尺寸及硬化層感應加熱表面淬火：根據(jù)零件尺寸及硬化層深度的要求選擇不同的電流頻率，高頻感應深度的要求選擇不同的電流頻率，

60、高頻感應（250-300kHz)250-300kHz)滲層有效深度滲層有效深度0.5-2.0mm,0.5-2.0mm,中頻感中頻感應（應（2500-800Hz2500-800Hz）有效深度為）有效深度為2-10mm2-10mm，工頻感應（50Hz），滲層有效深度為10-15mm。l2.2.火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火l 第六節(jié)第六節(jié) 鋼的化學熱處理鋼的化學熱處理l一、概念一、概念l 將鋼在特定的介質中加熱，使某些元素滲入將鋼在特定的介質中加熱，使某些元素滲入鋼的表面，從而改變表面化學成分、組織和性能鋼的表面，從而改變表面化學成分、組織和性能的熱處理工藝。的熱處理工藝。l二、基本程序二、基本