1、4.2 金屬材料熱處理原理,4.2.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 4.2.2 奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變 4.2.3 淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變 4.2.4 金屬材料的脫溶沉淀與時效,請思考 ？（見教材P83問題提示）,1.鐵碳合金相圖在鋼鐵材料熱處理中的作用是什么呢？ 鋼鐵材料冷卻轉(zhuǎn)變曲線（TTT、CCT曲線）的物理意義是什么？您會使用它來分析不同熱處理條件下所獲得的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（組織）嗎？您能在TTT或CCT曲線上示意地標(biāo)出退火、正火、單液淬火、雙液淬火、等溫淬火、分級淬火與不完全淬火的冷卻速度曲線嗎？ 2.“五大轉(zhuǎn)變”指的是哪五種類型的轉(zhuǎn)變，試從轉(zhuǎn)變性質(zhì)、所處溫度范圍、轉(zhuǎn)變特征、組織、性能的變化與應(yīng)用等方面說明

2、？,碳鋼淬火加熱溫度范圍,請思考：回顧金工實習(xí)，各種熱處理工藝的 共同點是什么？,熱處理工藝曲線示意圖,（a）加熱溫度 （b）工藝規(guī)范 圖4.35 各種退火與正火工藝規(guī)范,1.鋼加熱轉(zhuǎn)變的理論依據(jù)是什麼？,加熱和冷卻對臨界轉(zhuǎn)變溫度的影響,4.2.1 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變,鐵碳相圖中PSK、GS、ES線分別用A1、A3、Acm表示。 實際加熱或冷卻時存在著過冷或過熱現(xiàn)象，因此將鋼加熱時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1、Ac3、Accm表示；冷卻時的實際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1、Ar3、Arcm表示。 因加熱或冷卻速度直接影響轉(zhuǎn)變溫度，因此一般熱處理手冊中的數(shù)據(jù)是以3050/h的速度加熱或冷卻時測得的。,2.共

3、析碳鋼奧氏體化過程共分為哪四個階段？,圖4.3 珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變示意圖,3. 亞、過共析鋼的奧氏體化過程 是如何進(jìn)行的呢？,請看左面的示意圖 ,4. 奧氏體晶粒大小及其控制（1）奧氏體晶粒度等級,A晶粒大小對冷后室溫組織粗細(xì)的影響,詳情見下頁,接下,晶粒度及晶粒度對照表,返回,4. 奧氏體晶粒大小及其控制,（2）注意區(qū)分三種奧氏體晶粒度 A起始晶粒度； A實際晶粒度； A本質(zhì)晶粒度（如圖4.5所示）。 （3）奧氏體晶粒度的控制 合理選擇加熱條件； 加熱速度的選擇（右下圖示）； 化學(xué)成分的控制,珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變過程圖,圖4.5 本質(zhì)細(xì)晶粒和本質(zhì)粗晶粒示意圖,因此在熱處理加熱時，應(yīng)嚴(yán)格控制加

4、熱溫度、保溫時間、加熱速度及合理選擇鋼種。,4.2.2 奧氏體在冷卻時的轉(zhuǎn)變,1.奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的理論依據(jù)是什麼？ 2.過冷奧氏體的等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線（C ，TTT曲線） （1）C曲線是如何建立的？（2）C曲線分析 （3）影響C曲線的主要因素有哪些？ 化學(xué)成分（碳含量；合金元素的含量）;奧氏體化條件 3.過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能 （1）珠光體（P）轉(zhuǎn)變；(2)馬氏體（M）轉(zhuǎn)變； （3）貝氏體（B）轉(zhuǎn)變 4.過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線） 5.過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線的應(yīng)用,請看：兩張表,45鋼經(jīng)840加熱，于不同冷卻速度冷卻后的性能（表4.1）,T8鋼經(jīng)不同速度冷卻后的性能（10mm，

5、800加熱）,請思考？,1. 為什么鋼（45，T8）加熱A化后于不同冷卻速度下的性能會有如此的差別呢？ 2. 為什么冷卻速度越快，鋼的硬度、強度越高，而塑性、韌性則越低呢？,如何判定 不同冷卻條件下所獲得的組織？,？,馬氏體組織在哪里呢？ ,奧氏體（A）冷卻轉(zhuǎn)變的理論依據(jù) 熱處理工藝曲線 示意圖,過冷A等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線表示A急速冷卻到A1 以下，在各不同溫度下保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線.又稱C 曲線、S 曲線或TTT (Time-Temperature-Transformation diagram)曲線。,2. 過冷A等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線 （1） C曲線的建立,以共析鋼為例（如右圖4.7

6、所示）： i取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化. ii將試樣分組淬入低于A1點的不同溫度的鹽浴中,隔一定時間取一試樣淬入水中。 iii測定每個試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系。 iv將各溫度下轉(zhuǎn)變開始時間及終了時間標(biāo)在溫度時間坐標(biāo)中，并分別連線。 轉(zhuǎn)變開始點的連線稱轉(zhuǎn)變開始線。轉(zhuǎn)變 終了點的連線稱轉(zhuǎn)變終了線。,轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期。孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小. 孕育期最小處稱C 曲線的“鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度為550。 在鼻尖以上, 溫度較高，相變驅(qū)動力小;在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。 C曲線明確表示了過冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變

7、產(chǎn)物。,（2）C曲線分析,C 曲 線 的 物 理 意 義,圖4.8 共析碳鋼的A等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）分析,C曲線的物理意義即指C曲線中各條特性線的含義，以及各個區(qū)域的組織這雙層含義。,2. 過冷A等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線（C曲線） C曲線的物理意義 （各條特性線含義；各區(qū)域組織）,各個區(qū)域?qū)?yīng)何種類型組織？ A1Ms 間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為A（過冷奧氏體）區(qū); 轉(zhuǎn)變終了線以右及A1以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū); 兩C線之間為A 與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū); MSMf之間為M轉(zhuǎn)變區(qū)。 特性線A1 ,MS , C左 , C右線的含義是什么？ A1線：共析線； MS線：A向M轉(zhuǎn)變的開始線； C左線：A向轉(zhuǎn)變產(chǎn)物轉(zhuǎn)變的開

8、始線； C右線：A向轉(zhuǎn)變產(chǎn)物轉(zhuǎn)變的終了線。,溫度,圖4.8 共析碳鋼的C曲線,（3）影響 C 曲線的主要因素 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 在正常加熱條件下，共析鋼的過冷奧氏體最穩(wěn)定，C曲線的位置最靠右。Ms 與Mf 點隨碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而下降。 與共析鋼相比，亞共析鋼和過共析鋼C曲線的上部各多一條先共析相的析出線。,圖4.9 亞共析碳鋼、共析碳鋼及過共析碳鋼的C曲線比較,（a）亞共析鋼 （b）共析鋼 （c）過共析鋼,圖4.10 Me對C曲線的影響,合金元素的影響 除 Co 外，凡溶入A的Me，都能增加A的穩(wěn)定性，使C 曲線右移。 除 Co 和 Al 外，凡溶入A的Me均能使Ms 與Mf 點下降。,（3）

9、影響 C 曲線的主要因素,（a）Co （b）Ni （c）Cr, 奧氏體化條件的影響 奧氏體化溫度提高和保溫時間延長，使奧氏體成分均勻、晶粒粗大、未溶碳化物減少，增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C 曲線右移。 使用C 曲線時應(yīng)注意奧氏體化條件及晶粒度的影響.,3. 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能 (1) 珠光體（P）轉(zhuǎn)變 (A1550，高溫轉(zhuǎn)變或擴(kuò)散型相變),定義與分類 按滲碳體的形態(tài)進(jìn)行分類 片狀P和球化體（粒狀珠光體） 珠光體的組織形態(tài)與性能 片狀珠光體 表4.2 共析碳鋼過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的類型、產(chǎn)物、性能及特征,3. 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能 (1) 珠光體（P）轉(zhuǎn)變 (A1550，高溫轉(zhuǎn)變或擴(kuò)散型相變),珠光體的組織形態(tài)與性能 片狀珠光體的顯微組織圖,（a）500 （b）8000,P（珠光體）,（c）1000 （d）19000, S（索氏體）,（e）200 （f）19000,T（托氏體）,3. 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能 (1) 珠光體（P）轉(zhuǎn)變 (A1550，高溫轉(zhuǎn)變或擴(kuò)散型相變),珠光體的組織形態(tài)與性能 片狀珠光體的性能,#P片層間距與轉(zhuǎn)變溫度、性能關(guān)系,P片層間距與硬度的關(guān)系圖,珠光體的組織形態(tài)與性能,球化體（粒狀珠光體）,珠光體的硬度（a）；（b）形態(tài)1000X;（c）原始組織1000X,(a),（b）,（c）,球化體與片狀P相比