热处理部分复习总结.doc

第9章 钢的热处理原理 总结一、概述1热处理 :将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保温一段时间，然后以一定的速度冷却下来的一种热加工工艺。2目的 :是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能。3作用 :消除毛坯中的缺陷，改善其工艺性能 ，显著提高钢的力学性能，充分发挥钢材的潜力。4什么样的金属材料才能进行热处理 :原则上只有在加热或冷却时溶解度发生显著变化或者发生类似纯铁的同素异构转变，即有固态相变发生的合金才能进行热处理。5金属固态相变的特征:相变阻力大 ,新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系,母相晶体缺陷对相变起促进作用 ,易于出现过渡相 （亚稳相）6固态相变的分类按平衡状态分：平衡相变 非平衡相变按原子的迁移特征分 ： 扩散型相变 过渡型相变 非扩散型相变二 、钢在加热时的转变1平衡相图与热处理的滞后现象：平衡相图是表示热力学上近于平衡时的组织状态与温度、成分之间的关系。由上图可知：A1、A3 、 Acm线是钢在缓慢加热和冷却过程中组织转变的临界点。实际上，钢在热处理时其转变温度要偏离平衡的临界点，产生滞后现象：加热时的组织转变的临界点为Ac1、Ac3 、 Accm线；冷却时的组织转变的临界点为Ar1、Ar3 、 Arcm线。加热冷却速度越快，滞后现象越严重。2“奥氏体”化：钢在加热时获得奥氏体的组织转变的过程 3共析钢奥氏体的形成过程，组织成分和结构的变化，形成的步骤有哪些？4亚共析钢和过共析钢奥氏体的过程温度只超过Ac1时，只有原始组织中的P转变为A，仍部分保留先共析相（F和 Fe3C ） ，温度继续升高超过 Ac3、Accm,并保温足够时间后，才能获得均匀的单相A组织5 影响A形成速度的因素加热温度和保温时间、原始组织、化学成分如何影响？6 晶粒度 是衡量晶粒大小的尺度。通常以单位面积内的晶粒数目或以每个晶粒的平均面积与平均直径来描述 （起始晶粒度：钢在临界温度以上A形成刚结束，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。）本质晶粒度：钢在一定条件下A晶粒长大的倾向性。实际晶粒度：钢在某一具体热处理加热条件下所获得的A晶粒大小。A晶粒细小，则其性能优良7影响A晶粒度的因素（加热温度和保温时间、加热速度、化学成分、原始组织）加热温度高保温时间长扩散易进行 A易长大； 加热速度越快，过热度越大， A实际转变温度越高，形核率和长大速度越快， A的起始晶粒度越小（短时间内形成的晶核数量多），A的实际晶粒度大（相同的保温时间的条件下，温度高，A晶粒易于长大,）；化学成分（碳、合金元素）在一定范围内c自扩散速度晶粒长大倾向c超过一定范围以后，形成碳化物，作为第二相，阻碍晶粒长大,；原始组织的影响 原始组织越细，碳化物弥散分布 A的起始晶粒度越小 在相同条件下，片状P中的碳化物表面积大，溶解快，A形成速度也快，因此较早地进入晶粒长大阶段，球P细A 片P粗A。三 钢在冷却时的转变1 C曲线的解读鼻温： 对应孕育期最短的位置对应的温度。孕育期：过冷奥氏体开始转变之前所保温的时间孕育期与稳定性之间的关系？影响过冷A等温转变的因素？2 珠光体的转变转变温度，转变产物及转变特点和组织形态？3马氏体的转变转变条件，转变产物，转变特点和组织形态？马氏体转变过程中为什么得到强化？固溶强化。间隙原子碳在-Fe晶格中造成正方畸变，形成一个强烈的应力场，该应力场与位错发生强烈的交互作用，从而提高M的强度相变强化。M相变时，晶格内造成缺陷密度很高的亚结构，板条M中的高密度位错网，片状M内的微细孪晶都将阻碍位错运动，从而使M得到强化时效强化。M形成后，碳及合金元素的原子或其它晶体缺陷处扩散偏聚或析出，钉扎位错，使位错难以运动，从而造成M强化。4 贝氏体（B）转变转变条件，转变产物，转变特点和组织形态？5 钢在冷却时三种转变产物的比较P转变B转变M相变转变温度A1550550 MsMs Mf 转变机制扩散（共析）扩散切变(基体)切变（无扩散）形核位置晶界晶界(B上)；晶内(B下)晶内转变速度缓慢极快组织形貌片状；粒状片状；板条状相组成物F+Fe3C（Fe3C 连续）BF+FeXC（X23）BF(无碳B)F(过饱和)（X0）产物性能强度、硬度低塑性较高B上:硬度、韧性低B下:综合性能好强度、硬度高塑性、韧性低上B转变与P转变的联系与区别（异同点）相同点：形核位置：两者均在晶界上均为双相组织转变机制：扩散型不同点：P 转变为共析转变（共生共析）；B转变时，基体和碳化物并非是共析的，先形成基体，碳化物在适当时机析出：如果在F片间析出，得羽毛状B上（经典B上）；如果不再析出，得无碳化物B上如果形成粒状A/M小岛，得粒状得B上前者为平衡组织；后者为非平衡组织下B转变与M相变的联系与区别（异同点）相同点：两者的转变温度有重叠的区域形核位置：晶内基体的转变机制：切变均为非平衡组织不同点：相组成不同：前者为双相组织；后者为单相组织稳定性不同：前者为稳定组织 ；后者为不稳定组织6钢在回火时的转变定义：将淬火后的合金过饱和固溶体加热到低于相变临界点温度，保温一段时间，然后在冷却到室温的工艺方法，回火转变是典型的扩散相变。回火的原因：淬火钢的组织主要是M或M+A，M或A在室温下都处于亚稳定状态，马氏体处于含碳过饱和状态残余奥氏体处于过冷状态它们趋于向铁索体加渗碳体(碳化物)的稳定状态转化。这种转化需要一定的温度和时间条件，因此淬火钢必须立即回火。回火的目的：钢在淬火后，淬火M具有较高的硬度，大的淬火应力，片状高碳M还有很大的脆性，因此，一般很少直接应用，通过回火可以在适当降低硬度的同时消除大部分淬火应力，而改善钢的塑性，韧性。同时使其尺寸稳定性大大提高。回火过程中的组织转变：M中碳的偏聚，M的分解，A的转变，碳化物的转变，Fe3C的聚集长大和相恢复和再结晶。7 淬火钢在回火时性能的变化回火温度在200 300：消除内应力，强度硬度提高 （低碳的工具钢）回火温度在300 400：弹性极限(e)最高（弹簧钢）回火温度在500 600：塑性达到较高值（中碳钢）合金元素具有提高钢的回火稳定性的作用，即：使钢的各种回火转变温度范围向高温推进，减少钢在回火过程中的硬度下降的趋势。回火抗力或回火稳定性：抵抗回火软化的能力。8回火脆性:淬火钢在一定的温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降的脆化现象第一类回火脆性（低温回火脆性）：钢在250400温度范围内出现的回火肮性。（不可逆）第二类回火脆性（高温回火脆性）：在450 650温度范围内出现的回火脆性。 （可逆）低温回火脆性，没有有效方法消除（回避）高温回火脆性，再次高温回火并快冷能够消除9淬火后的回火产物与奥氏体 直接分解产物的性能比较同一钢件经淬火加回火处理后，可以得到回火屈氏体和回火索氏休组织；由过冷奥氏体直接分解也能得到屈氏体和索氏体组织。这两类转变产物的组织和性能有什么差别呢?它们都是F+碳化物的珠光体类型组织，但是回火屈氏体和回火索氏体中的碳化物是呈颗粒状的，屈氏体和索氏休中的碳化物是片状的。碳化物呈颗粒状的组织使钢的许多性能得到改善。回火后得到的组织性能形态和应用如下表所示。回火类型回火温度组织性能及应用组织形态低温回火150250回火M保持高硬度，降低脆性及残余应力；用于工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件。过饱和a-Fe +碳化物中温回火350-500 回火屈氏体硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度 ，用于弹性元件针形F+K细粒高温回火500-650回火索氏体强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械性能优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用多边形F+K粒复习参考题目：1 解释下列名词：（1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度（2）珠光体、索氏体、屈氏体、马氏体；（3）奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；2.何谓本质细晶粒钢？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响？本质细晶粒钢的奥氏体晶粒是否一定比本质粗晶粒钢的细？3.说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。4为什么淬火后的钢一般都要进行回火处理？按回火温度不同，回火可分为哪几种？指出各种回火后得到的组织、性能及应用范围5.说明共析碳钢C曲线各个区、各条线的物理意义，并指出影响C曲线形状和位置的主要因素。6 金属固态相变有那些主要特征？哪些因素构成相变的阻力？7 试比较贝氏体转变和珠光体，马氏体转变的异同。8 何为第一类回火脆性和第二类回火脆性，他们消除的方法是什么？9 为了获得均匀的奥氏体，在相同奥氏体化加热温度下，是原始组织为球状珠光体的保温时间短还是原是组织为细片状珠光体的保温时间短？为什么？第十章 钢的热处理工艺一、钢的热处理工艺定义，分类1定义：通过加热、保温和冷却的方法改变刚的组织结构以获得工件所要求性能的一种热加工技术2分类：根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同。分为普通热处理。表面热处理和形变热处理普通热处理 包括 退火，正火，淬火和回火表面热处理 包括表面淬火和化学热处理形变热处理 高温形变热处理和低温形变热处理根据热处理在零件整个生产工艺过程中的位置和作用不同，分为预备热处理和最终热处理，比如说正火或退火可以作为预备热处理，调质处理一般作为最终热处理。二 、钢的退火与正火1 钢的退火定义：将钢加热至临界点Acl以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。2目的：均匀钢的化学成分及组织（消除偏析和粗大组织），细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，为淬火作好组织准备。3 分类退火：在临界温度以上 分为扩散火，完全退火，不完全退火，球化退火 。以上均属于相变重结晶退火；在临界温度以下，再结晶退火，去应力退火。4不同种类退火的定义和应用范围？l 完全退火目的：细化晶粒;均匀组织;消除内应力;降低硬度;改善钢的切削加工性。适用范围：主要用于c0.30.6%的亚共析钢低碳钢和过共析钢不宜进行完全退火：原因？低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢加热至Accm 以上A状态缓冷退火时，有网状Fe3C析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。l 完全退火的其它方法等温退火：将A化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温，使A转变为P，再空冷至室温。优点：提高生产率，有利于钢件获得均匀的组织和性能。适用对象：高碳钢，合金工具钢，高合金钢完全退火需要的时间较长，尤其是过冷奥氏体比较稳定的合金钢更是如此， 而等温退火则可大大缩短退货时间，这种退火方法叫做等温退火，可以达到和完全退火相同的目的。对于大截面钢件和大批量炉料，难以保证工件内外达到等温温度，不易采用。l 完全退火定义：将钢加热至Ac1 Ac3(亚共析钢)或Ac1 Accm(过共析钢)之间，经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。组织转变：仅使A发生重结晶(AP) ，基本不改变F或Fe3C的形态及分布。使用对象：亚、过共析钢，获得球状的P 称之为球化退火。亚共析钢：如果亚共析钢的原始组织中的铁素体已均匀细小，只是珠光体片间距小，硬度偏高，内应力较大，那么只要进行不完全退火即可达到降低硬度，消除内应力的目的对于亚共析钢的锻件来说，若其锻造工艺正常，钢的原是组织分布合适，则可使用不完全退火替代完全退火。对于过共析钢，主要为了获得球状珠光体组织，移消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能，故又称球化退火为什么完全退火可以细化晶粒？退火细化晶粒的原理在于重结晶，即在退火过程中，通过奥氏体重结晶形成，改变原有粗大晶粒的状态，在随后热处理中，通过控制加热温度和时间，如果能保证奥氏体晶粒不长大，即可达到细化晶粒的作用。生产上常用 低的加热速度，短的保温时间，快时加热，短时保温， 促进形核率的增加和抑制晶粒长大来达到细化晶粒的目的。l 球化退火定义:使钢中碳化物球化，获得粒状P的一种热处理工艺。应用范围: 共析钢、过共析钢、合金工具钢目的:降低硬度，均匀组织，改善切削加工性能，为淬火做组织准备过共析钢的锻件，锻造后，组织一般为片状珠光体，若冷却不当，还存在网状渗碳体。导致硬度高，难于且削加工，而且增大了钢的脆性，淬火时易产生变形或开裂，因此锻后必须进行球化退火，获得粒状的珠光体。加热温度：Ac1+(2030)因为奥氏体中保留大量的未溶碳化物质点，并造成奥氏体碳浓度分布不均匀，所以加热温度在Ac1+(2030)冷却方式：1 )连续冷却：炉冷；2 )等温冷却：Ar1 -20，然后再炉冷l 扩散退火(均匀化退火) 定义: 将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线温度下长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。均匀化退火生产周期长（长时间保温缓冷），消耗能量大（加热温度高），工件氧化，脱碳严重，成本很高，只是一些优质合金钢及偏析较为严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。由于均匀化退火需要在高温下长时间加热，因此奥氏体晶粒十分粗大，需要再进行一次完全退火或正火，以细化晶粒消除过热缺陷。l 低温退火（去应力退火）为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的残余内应力而进行的退火。将钢加热到略低于AC1的温度，保持一定时间，然后缓冷的热处理工艺低温退火没有重结晶的过程，不能使钢的晶粒和组织细化，但能消除消除内应力，降低硬度，提高尺寸稳定性，防止工件的变形和开裂。l 去应力退火加热温度范围较宽，在500650铸铁件一般在500550 ，超过550 易造成珠光体的石墨化焊接钢件 在500650 温度低，避免氧化，某些情况下可以取代完全退火保温时间：去应力退火的保温时间也很长，要根据工件的截面尺寸和装炉量决定冷却方式：缓慢冷却，为了获得近似平衡组织l 再结晶退火把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保温一定时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺经过再结晶退火，钢的组织性能能回复到冷变形之前的状态，再结晶退火即可作为刚才或其他合金多道冷变形之间的中间退火，也可作为冷变形钢材或其他合金成品的最终热处理。三、正火工艺及其目的1定义：将钢加热到Ac3或Accm以上温度保温后，在空气中冷却得到P类组织的热处理工艺。 对于亚共析钢来说，与完全退火相比，正火与完全退火的加热温度相近，但正火的冷却速度较快，转变温度较低，正火组织中铁素体的数量较多，珠光体组织较细，刚的强度硬度较高加热温度：Ac3或Accm+(3050)保温时间：应以工件烧透为准2 正火工艺及其目的冷却速度：较（退火）快正火的实质：完全A化+ 伪共析转变作用：预备热处理：调整硬度，细化晶粒，消除应力，消除魏氏组织和带状组织，为最终热处理做组织准备，消除过共析钢的网状碳化物，为球化退火做组织准备3 正火工艺的应用1）改善钢的切削加工性能含碳量低于0.25的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于“粘刀。正火处理后， 硬度提高，可以改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。2）消除热加工缺陷中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件，在热加工后易出现魏氏组织、粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。魏氏组织：在实际生产中，wc<0.6的亚共析钢或wc>1.2的过共析钢，在铸造、热轧、锻造后的空冷，焊缝或热影响区的空冷，或者当加热温度过高，并以较快速度冷却时，先共析铁素体或先共析渗碳体从奥氏体晶界沿奥氏体一定晶面往晶内生长，成针片状析出。正火组织中，不出现先共析相，只有伪共析体或索氏体。在金相显微组织下可以观察到从A晶界生长出来的近于平行的或者其他规则排列的针状铁素体或渗碳体以及其间存在的珠光体组织，这种组织称为魏氏组织。魏氏组织是一种过热缺陷组织，他使钢的力学性能，特别是冲击韧性和塑形有显著的降低，并提高了钢的脆性转折温度，因而使得钢容易发生脆性断裂。带状组织：金属材料中两种相组织成分呈条带状，沿热变形方向大致平行交替排列的组织。如。钢材在热轧后的冷却过程中发生相变时，铁素体优先在由枝晶偏析和非金属夹杂延伸而形成的条带中形成，导致铁素体形成条带，铁素体条带之间为珠光体，两者相间成层状分布。带状组织使刚组织成分不均匀，形成各相异性，降低钢的塑形，冲击韧性和断面收缩率。正火处理后可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。3.）过共析钢的网状碳化物，便于球化退火当过共析钢中存在严重的网状碳化物时，将达不到良好的球化效果，残留碳化物形貌和数量是影响球化的两个关键因素残留碳化物只有以点状存在，才能使碳化物球化，数目越多，组织球化效果越好。点状碳化物的作用：使共析转变中的碳化物能以短棒状和颗粒状析出，为随后的碳化物球化长大做好组织准备。过共析钢正火处理可以消除网状碳化物，正火加热时要保证碳化物全部溶入奥氏体中，要采用较快的冷却速度抑制二次碳化物的析出，获得伪共析组织球化退火淬火4. ）提高普通结构零件的机械性能一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件经正火处理达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。调质处理：淬火+高温回火4 退火和正火的选用尽可能用正火代替退火 0.25% 正火：采用正火替代退火，较快的冷却速度可以防止低碳钢沿晶界析出游离的二次渗碳体，提高冲击件冷变形性能。；提高钢的硬度，改善低碳钢的切削加工性能；细化晶粒，提高低碳钢的强度。 0.25 0.5 % 正火： 接近上限碳量的中碳钢正火后，硬度偏高，但尚能切削加工，正火成本低，生产率高 0.5 0.75 % 完全退火，因含碳量价高，正火后的硬度显著高于退火情况，难以进行切削加工，故采用完全退火，降低硬度，根据钢中，热、冷加工工艺，零件的使用性能及经济性综合考虑 0.75 % 正火+完全退火 高碳钢一般采用球化退火作为预备热处理，如果有网状二次渗碳体的存在，应先进行正火消除含较多合金元素的钢,过冷奥氏体特别稳定，甚至在缓冷的条件下也能得到马氏体和贝氏体组织，应当采用完全退火因此应当及时采用高温回火来消除应力，降低硬度，改善切削性能。三、钢的淬火与回火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要的，用途最广泛的工序。淬火可以显著提高钢的强度和硬度，为了消除淬火钢的残留内部得到不同强、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。作为最终热处理，几乎成对出现是钢件热处理强化的重要手段1 定义：将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上一定温度，保温以后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺2目的：使A化后的工件获得尽可能多的M，并配以不同温度的回火，获得各种需要的使用性能。3淬火方法单液淬火：直接淬火是将A化的工件直接淬入单一的淬火介质中的方法预冷淬火：对于形状复杂，截面变化突然的某些工件，单液直接淬火时，往往在截面突变的接至区，淬火应力集中，容易导致开裂。此时，可以自淬火温度取出先预冷一定时间，使各部分温度差减少。 双液冷却淬火：由于单一淬火介质不能满足某些钢件对淬火变形及组织性能的要求，此时采用先后在两种介质中进行预冷却的方法。分级淬火：分级淬火是A化后的工件首先淬入温度较低的分级盐浴中停一段时间使工件的表面与心部温差减小，再取出空冷，使工件在缓慢冷速下进行马氏体相变的淬火方式。其工艺曲线见图。等温淬火：等温淬火是将A化的工件淬入等温盐溶中（一般在贝氏体温度的范围内等温）保温较长时间，使其获得贝氏体组织，然后再空冷的淬火工艺。由于等温转变时，下贝氏体转变的不完全性，待空冷到室温后，获得以下贝氏体为主，同时兼有相等数量的淬火马氏体与A的混合组织。等温淬火后的特点1） 在保证有高效硬度（共析碳钢为HRC5668）的同时还保持有很高的韧性。）淬火后变形显著减少，这是因为不仅在等温时可显著减少热应力及组织应力，同时B的比容变化较小，在淬火后保留的A较多。4 淬透性的概念定义：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力其大小用钢在一定的条件下淬火获得的淬透层的深度表示。1 ）淬透性：是指钢在淬火时获得M层深的能力。2）淬硬（透）层:指钢在淬火时获得淬硬层(50%M)的深度。3 ）淬硬性：是钢在正常淬火条件下，形成的M组织能够达到的最高硬度。5 理想的淬火介质： 1.）在淬火温度在650以上，需要缓慢冷却； 2.）在650500，A最不稳定区，需要快速冷却，躲过C曲线鼻端； 3.）在Ms点以下冷却速度越慢越好。 除了上述要求外，还要求淬火介质价廉、性能稳定、不老化、无公害、对人的健康无影响等。6淬火应力工件在淬火过程中会发生形状和尺寸的变化，有时甚至要产生淬火裂纹。原因是淬火过程中在工件内产生内应力。淬火应力：淬火过程中产生的内应力分类：热应力和组织应力淬火应力超过材料的 屈服极限 工件会变形；淬火应力超过工件的强度极限，工件会开裂热应力：工件加热或冷却时由于内外温差导致热胀冷缩不一致而产生的内应力叫。热应力是由于快速冷却时工件截面温差造成的。因此，冷却速度越大，截面温差越大，则热应力越大。组织应力：工件在冷却过程中，由于内外温差造成组织转变不同时，引起内外比容的不同变化而产生的内应力叫。各组织的比容是不同的：从A、P、B到M比容逐渐,A最小，M最大。热应力和组织应力在淬火过程中的变化规律？7淬火加热缺陷及其防止过热：淬火加热温度过高或保温时间过长，造成奥氏体晶粒粗大的现象(缺陷) 。过热的补救措施：轻微的过热延长回火时间，严重的过热进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界出现局部熔化或者发生氧化的现象(缺陷) 氧化：钢件在淬火加热时与炉气中的O2、H2O及CO2等氧化性气体发生的化学反应。脱碳：加热过程中钢中的碳与气氛中的O2、H2O、CO2及H2等发生反应，形成含碳气体逸出钢外，使刚件表面含碳量降低的现象。4、 其他类型热处理1 钢的形变热处理定义：将塑性变形和热处理有机结合在一起的一种工艺分类：根据形变温度以及形变所处的组织状态分为高温形变热处理和低温形变热处理。高温形变热处理：将钢加热至Ac3以上，在稳定的A温度范围内进行变形， 然后立即淬火，使之发生M转变并回火至需要的性能的复合加工工艺。低温形变热处理：将钢加热至A状态，迅速冷却Ar1点以下、Ms点以上过冷A亚稳温度范围进行大量塑性变形，然后立即淬火，并回火至所需要的性能的复合加工工艺。2 钢的表面热处理 钢的表面淬火:将工件快速加热至淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。感应加热表面淬火：淬火利用电磁感应原理，在工件表面产生密度很高的感应电流，并使之迅速加热至A状态，随后快速冷却获得M组织的淬火方法。使表层获得M,心部保持不变。使零件表面具有高强度、硬度和耐磨性，承受更高的应力；心部具有一定的强度和足够的塑性和韧性。感应加表面淬火及原理。集肤效应：涡流在被加热工件中的分布由表面至心部呈指数规律衰减，因此涡流主要分布于工件表面，工件内部几乎没有电流通过. 。涡流？钢的化学热处理:将钢件置于含有某种活性原子的化学介质中 , 通过加热、保温,使介质中元素原子扩散渗入工件一定深度的表层,改变其表层的化学成分和组织，并获得与心部不同性能的热处理工艺。钢的化学热处理基本过程: 1）分解_化学介质在高温下释放出待渗的活性原子;2）吸收:具有高能状态的活性原子冲入铁晶格表面原子引力场范围之内，被表面晶格捕获并溶解; 3）.扩散:活性原子由零件表面向内部扩散（由高浓度向低浓度扩散）渗碳：向钢的表层渗入碳原子的过程,获得具有表硬里韧性能的零件参考习题：1 何为钢的退火，退火的种类和目的？2何为钢的正火，正火的种类和目的？3 淬火的目的是什么?淬火的方法有几种？比较几种淬火方法的优缺点？4 钢的淬透性、淬硬性？影响钢的淬透性、淬硬性和淬透层深度的因素是什么？5 为了减少淬火冷却过程中的变形和开裂，应当采取什么措施？6共析钢加热到相变点以上，用图1的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？a M + A； 单液淬火 b M + A； 分级淬火 c T + M + A油冷淬火 d 下B ； 等温淬火 e S ； 正火 f P ； 完全退火 g P ； 等温退火 7 T12钢加热到Ac1以上，用图2 的各种方法冷却，分析其所得到的组织。答： a M + A+ Fe3C b 下B + M +A+ Fe3C c 下B + Fe3C 8淬硬性和淬透性有什么不同？决定淬硬性和淬透性的因素是什么？答： 淬硬性 钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%，C%淬硬性 淬透性 淬火条件下得到M组织的能力，取决于VK（临界冷却速度）。9 淬火内应力是怎样产生的？它与哪些因素有关？答： 淬火内应力分为热应力和组织应力，与工件尺寸、形状、冷速，以及材料的成分（淬透性）等因素有关。 热应力 由工件表里冷速不同引起。 组织应力 由工件表里相变时间先后不同引起。试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什麽过共析钢淬火加 11热处理时，珠光体类型组织有哪几种？组织形态和性能有何特点？ 12画出共析钢等温分解曲线（即C曲线），并在图中画出得到下列组织的冷却曲线：B下 +T ， P，T ， M +A残 ， B下+M+ A残 13 热处理时，贝氏体类型组织有哪几种？组织形态和性能有何特点？14 比较低温回火，中温回火，高温回火的组织、性能特点和应用范围；第11章 、十二章和十三章总结一 合金钢1 钢的分类：按成分，用途和品质如何分？2 钢的编号？不同种类的钢的编号方法？3 合金元素在钢中的存在形式1）溶入基体（F;A;M）中,以固溶体的溶质形式存在于合金中2）形成强化相，以第二相的形式存在于合金中合金渗碳体特殊碳化物金属间化合物3）形成非金属夹杂物，存在于合金中4）游离状态存在于合金中既不溶于基体中，也不形成化物4 合金元素与铁和碳的相互作用与Fe的相互作用有扩大F区，有扩大A区，有缩小F区,缩小A区A形成元素:扩大A区的元素：Mn、Ni、Co、 C、N、Cu 、ZnF形成元素:扩大F区的元素：Si; Cr; W; Mo; V; Ti; Al B; Nb; Zr与C的相互作用：非碳化物形成元素，碳化物形成元素5 合金元素对相变的影响1）对Fe-C相图的影响:扩大A区，使共析温度降低，室温形成单向奥氏体钢；缩小A区，使共析温度升高，室温形成铁素体钢；对共析点的影响，是，使共析点左移。2）对钢加热时的转变影响：更高温度更长时间3）对钢冷却时的转变影响：使得钢冷却时形成P,B,M的过程减慢，提高了过冷A的稳定性4）对淬火钢回火的转变影响：推迟或者减慢回火转变过程。6 合金元素对钢性能的影响合金化提高强度的方法：固溶强化，晶界强化，第二相强化，位错强化，这些强化方式可以提高强度、抗拉强度和屈服强度，除了细晶强化外，其余均使钢的塑性、韧性下降，尤其使钢的冷脆倾向增加，脆性转折温度提高7 构件用钢的机械性能特点屈服现象，（屈服现象：是开始产生宏观塑性变形的一种标志。载荷不增加(保持恒定或在某一个数值波动)，试样仍能继续伸长（变形继续进行）。屈服点：拉伸时，试样在外力不增加(保持恒定)仍能继续伸长时的应力。（s）应变时效（构件用钢经冷变形后在室温放置较长时间或稍经加热后，其强度、硬度升高，塑性、韧性降低的现象。）淬火时效（低碳钢加热到接近于Ac1温度淬火，于室温放置或稍经加热后其强度、硬度升高，塑性、韧性降低的现象。）冷脆倾向性（冷脆：温度降低时，微孔聚集型的塑性断裂转变为脆性的解理断裂的现象。）8 常用机器零件用钢的分类，特点，性能，热处理方法低合金结构钢含低碳: 0.20 Me!下面同样高强、高韧、好的焊接和冷成形性.热轧、空冷状态下使用使用状态（最终）组织：T(S) +F常用钢: 16Mn、15MnTi、15MnNb渗碳钢含低碳：0.100.25%C,渗C后表面 0.85 1.05%C表面:高硬、高耐磨、高强心部:较高强度、适当塑，韧性。最终热处理：渗C+淬火+低回。表：M回+K+少A 心：M回 T+少M回+少F20、20Cr、20Mn、20CrMn、20CrMnTi 18Cr2Ni4WA调质钢含碳：0.250.5%C综合力学性能好最终热处理：淬+高回 预先热处理：正火、退火S回45、40Cr、38CrMoAlA弹簧钢含碳： 0.5-0.70C高e、sb、-1足够塑和韧最终热处理：淬火+中回T回65Mn、60Si2Mn、 50CrVA滚动轴承钢含高碳：0.951.10C高接触-1、硬、耐磨性、足够的韧度和淬透性最终热处理：淬火+低回预先热处理：球化退火M回微量AGCr6、GCrl5， GCr9SiMn 和GCr15SiMn二 铸铁1 铸铁：碳质量分数大于2.11%并含有较高的Si，还有较高的杂质元素S、P的铁碳合金。2 铸铁中的碳主要有如下三种形式分布 溶于铁晶格的间隙中，形成间隙固溶体。如铁素体、奥氏体； 与Fe生成化合物，如Fe3C碳化物存在； 以游离的石墨（G）形式析出。机械制造工业用的铸铁中，碳主要以石墨（G）形式存在。3 石墨化过程就是铸铁中碳原子以石墨(G)形式析出的过程。4 铸铁分类？根据碳在铁碳合金中的存在形式分为？白口铸铁，断口呈白亮色，碳渗碳体形式存在；灰口铸铁，断口呈暗灰色，碳以石墨形式存在；麻口铸铁，碳既有游离石墨又有渗碳体 。5 灰口铸铁根据组织中石墨形态的不同可分为四类：灰口铸铁分为：石墨呈片状称之为灰铸铁；石墨呈球状称之为球墨铸铁；石墨呈蠕虫状称之为蠕墨铸铁；石墨呈团絮状称之为可锻铸铁6铸铁性能特点石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大，分布在基体上的石墨，可看做孔、洞、裂纹。力学性能主要取决于基体组织及石墨（数量、形状、大小、分布） 强度低（b灰铁最低，球铁最好）、塑、韧性差（不能锻造）其它性能： 切削加工性好（切屑易断，润滑作用）、耐磨性好（润滑剂、储油）、消震性好（钢的十倍，石墨密度小，能迅速吸收震动）、 铸造性好（接近共晶成分）和低的缺口敏感性。7 灰铸铁1）定义： 灰铸铁是石墨呈片状分布的铸铁，它是应用最广的一类铸铁。在各类铸铁的总产量中，灰铸铁所占的比重最大，约占80以上常被称为灰口铸铁2）牌号： “HTxxx”表示，例如HT1503）分类：根据基体组织不同分为：F基体灰铸铁 - HTl00；FP基体灰铸铁- HT150； P基体灰铸铁 - HT200 、 HT2504）性能：优良的铸造性能（成分接近共晶点，其熔点低，流动性好，结晶后分散缩孔少，偏析小，可铸造复杂形状零件）；优良的耐磨和消震性能；良好的切削加工性；5）孕育处理：是指铸铁溶液浇铸前加入少量孕育剂（硅铁，硅钙），细化基体组织，石墨变细而均匀，提高铸铁的强度。孕育处理后的灰铸铁叫做孕育铸铁或变质铸铁。 6）用的热处理方法如下：去应力退火 加热500600，保温、缓冷，消除铸件中残余应力，防止铸件变形或开裂，保证铸件加工精度；软化退火加热850950，保温、缓冷，使Fe3C分解成铁和石墨，改善铸件的切削加工性；表面淬火 提高表面硬度和耐磨性，如机床导轨面采用接触电阻加热表面淬火，使用寿命可提高1.5倍。三 有色金属及合金1 铝合金的分类：根据加工方式，变形铝合金 铸造铝合金；根据合金元素，一元，二元，三元等铝合金；根据加入元素种类，铝硅类，铝镁类，铝铜类，铝锌类等2 铝合金的强化方法 ：形变强化，时效强化，固溶强化，细晶强化3 钛合金分类：钛合金，钛合金，+ 钛合金4 铜合金： 黄铜（以锌作为主要合金元素的铜合金）青铜（以锡作为主要合金元素的铜合金，黄铜以外的铜合金，如，锡青铜铝青铜）