【正文】 析相的溶解。不同冶煉工藝的鋼，奧氏體晶粒長大傾向是不同的。 4. 合金元素 鈷、鎳等加快奧氏體化過程；鉻、鉬、釩等減慢奧氏體化過程；硅、鋁、錳等不影響奧氏體化過程。 (2) 連續(xù)冷卻 即鋼以某種速度從高溫到低溫度連續(xù)冷卻，在臨界點以下變溫連續(xù)轉變。 ②索氏體 (sorbite) ③托氏體 (troostite) 形成溫度： 600℃ ～ 550℃ 片層厚度： 硬 度：約 35HRC～ 48HRC 只有在高倍的電子顯微鏡下才能分辨出片層，用符號 T表示， 8000X 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials （ 2）珠光體轉變過程 奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w也是 成核 和 長大 過程。由于轉變溫度的不同，貝氏體的組織形態(tài)也不同，可分為 上貝氏體 （ B上 ）和 下貝氏體 （ B下 ）。 上貝氏體塑變抗力較低，易引起脆裂，因此上貝氏體的強度和韌性均不高，在生產中基本不使用。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials （ 1）馬氏體 (martensite)組織形態(tài)和性能 轉變溫度 ： Ms以下（對于共析鋼為 230℃ 以下） 獲得馬氏體，是鋼件強韌性的重要基礎。 ②馬氏體的組織形態(tài) 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 針狀馬氏體的立體形態(tài)呈 雙凸透鏡 狀，顯微組織為 針片 狀，是立體形態(tài)的截面。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 主要特點：高硬度高強度。通常可以用溫度、時間、和轉變量之間關系的過冷奧氏體轉變曲線表示。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 2 奧氏體連續(xù)冷卻轉變 C曲線 ?CCT曲線 Continuous、 Cooling、 Transformation ?只有 P、 M轉變 ?υk為臨界冷卻速度 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 連續(xù)冷卻與等溫冷卻的比較 孕育期不同 過冷度不同 轉變產物不同 實際生產中的應用 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 過冷奧氏體等溫轉變曲線 在連續(xù)冷卻中的應用 ?1爐冷 A→P ?2空冷 A→S ?3油淬 A→T+M+ A ′ ?4水冷 A→M ＋ A′ ?k臨界冷卻速度 ?k P S M T 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 應用場合： 預先熱處理 ：安排在鑄鐵和鍛造之后，切削（粗）加工之前，用以消除前一工序所帶來的某些缺陷，為隨后工序作組織準備。 退 火 和正 火 的 主要目的 : 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials ： 將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當溫度 ， 保溫一定時間 ， 然后緩慢冷卻 （ 一般為隨爐冷卻 ） ，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝 。 應用場合 ：球化退火是一種不完全退火 （ 加熱溫度略高于 Ac1 ） ， 主要用于 共析 和 過共析碳素鋼 及合金工具鋼 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 均勻化退火是將鑄件加熱到略低于固相線的溫度為 Ac3+150℃ 200℃ 長時間保溫 ， 然后緩慢冷卻的熱處理工藝 。 因此，正火是一種優(yōu)先采用的預先熱處理工藝。 主要目的 ：通過先獲得馬氏體或貝氏體，再為以后獲得各種力學性能的實用回火組織做準備。 如果淬火 溫度過高 ，奧氏體晶粒粗大，淬火后的馬氏體也粗大，且殘余奧氏體量提高，這不僅降低硬度，耐磨性和韌性，而且會增大變形和開裂傾向。理想的淬火冷卻速度， 見圖 。如彈簧 、 熱鍛模等 ，要求淬透 ， 而齒輪等要求可以不淬透 。 ?鋼中未溶第二相 碳化物 、 氮化物及其它非金屬夾雜物 ， 可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心 ， 使 vk增大 ，降低淬透性 。 100水? 25距水冷端距離淬透性曲線硬度HRC? 2514:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 淬硬性 是指鋼在正常淬火條件下，所能達到的最高硬度，淬硬性主要與鋼中的碳的質量分數有關。 (2)獲得工件所要求的力學性能 。 淬火碳素鋼回火過程 ：大致包括 M分解 (80～200℃ ) ， A殘 轉變 (200～ 300℃ ) ， 碳化物聚焦長大(250～ 400℃ )和 ?固溶體的回復與再結晶 (400℃ 以上 )等四個階段。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 碳的質量分數在 ％～ ％的優(yōu)質碳素結構鋼是 最適宜于表面淬火 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 感應電流的特性是，在工件表面電流密度極大，心部電流密度幾乎等于 0，這種現象稱為 集膚效應 。 ? 疲勞強度高 ： 表面產生體積膨脹而形成壓應力 。其主要作用是強化和保護金屬表面。 ?氣體滲碳的優(yōu)點是： 生產率高，勞動條件好，滲碳過程容易控制，容易實現機械化、自動化，適用于大批量生產。 用途： 大批量生產的汽車、拖拉機齒輪常用此法。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 滲碳工件的一般工藝路線 鍛造（問題） → 正火（目的） → 機械加工【可否與滲碳工藝倒置】 → 滲碳（組織） → 淬火 +低溫回火 → 精加工 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 滲碳工件的最終組織 淬火 +低溫回火： 針狀回火馬氏體 +碳化物 +少量殘余奧氏體 硬度為 58～ 64HRC，而心部則隨鋼的淬透性而定。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 氣體氮化（ 2） 工藝特點： 溫度低： 500～ 600℃ 〔 常用 550～ 570℃ 〕 ， 遠低于滲碳溫度 。 工藝路線： 鍛造 → 正火 → 粗加工 → 調質 → 精加工 → 去應力 → 粗磨 → 氮化 → 精磨或研磨 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 離子滲氮（ 1） 離子滲氮： 在低于一個大氣壓的滲氮氣氛中 ， 利用工件 (陰極 )和陽極之間產生的輝光放電進行滲氮的工藝稱為離子滲氮 。 陰極濺射效應使工件尺寸略有減小 ， 可抵消氮化物形成引起的尺寸增大 。提高工件表面硬度 、 耐磨性和疲勞強度 。 缺點： 投資高 ， 溫度分布不均 ， 測溫困難和操作要求嚴格等 。 38CrMoAlA要達到 ~滲層 ， 15~20h（ 氣體滲氮法 50h） 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 氣體氮化（ 3） 滲氮件的性能 〔表面強化和表面保護〕 高硬度、高耐磨性 合金氮化物層， 1000~1100HV，而且在 600～ 650℃ 下保持不下降； 疲勞極限高 滲氮層的體積增大產生殘余壓應力，疲勞極限提高達 15%～ 35%； 高的耐蝕性能 致密的耐蝕的氮化物，使工件在水、過熱的蒸氣和堿性溶液中都很穩(wěn)定； 變形很小 這是由于滲氮溫度低。 目的 提高工件表面硬度 、 耐磨性 、 疲勞性質 、 耐蝕性及熱硬性 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 滲碳層的熱處理（ 3） 二次淬火法 滲碳空冷后，先加熱到 Ac3以上 (一般為 850～ 900℃ )油淬，使心部組織細化，消除表層網狀滲碳體；然后再加熱到 Ac1以上 (一般為750～ 800℃ )油淬，最后在 180～ 200℃ 進行回火。 ?組織由表及里為： (P+Fe3CⅡ )→ (P)→ (P+F)→ (F+P) ?滲碳層的深度： 碳鋼 —— 從表面到過渡區(qū)亞共析組織一半處的深度為滲碳層的深度； 合金鋼 —— 從表面到過渡區(qū)亞共析組織終止處的深度作為滲碳層的深度。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 滲碳： 將鋼件在 滲碳 介質中加熱并保溫使碳原子滲入表層的化學熱處理工藝。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 2 其它表面加熱淬火方法 (1)火焰加熱表面淬火 淬硬層深度一般是 2 mm～6mm， 過深的淬硬層會使工件表面組織過熱 ， 易產生淬火裂紋 。 ?工頻 50Hz， 淬硬深度達 10～ 15mm。 基體組織相當于中碳鋼的普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和合金鑄鐵原則上均可進行表面淬火，但以球墨鑄鐵工藝性為最好。 淬火鋼在回火時，一般是隨回火溫度的增高， 強度、硬度降低，塑性、韌性升高 。利用回火處理可以促使他們充分轉變到一定程度，使其組織結構穩(wěn)定化，以保證工件在以后使用過程中不再發(fā)生尺寸和形狀的改變。 5 淬硬性與淬透性 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials ?受力情況 ：軸向拉壓、彎曲與扭轉 ?重要與否 ：重要的軸、齒輪、連桿 ?彈 簧 ：要求大的屈強比 (σs/σb) ?階 梯 軸 ：可初車后淬火 ?焊 接 件 ：不宜選擇淬透性高的鋼材 ： 鋼的淬透性是設計工件、合理選擇鋼材和正確制定熱處理工藝的重要依據。其中 J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距離．， HRC為該處測得的硬度值。是影響淬透性的最主要因素 。它是鋼材固有的一種屬性。淬火介質對保證淬火工藝的實施起 至關重要 作用。 如果淬火 溫度過高 ，出現粗大馬氏體組織。 至于 合金鋼 ，由于合金元素的加入 ， 使鋼的硬度有所提高 ， 故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 正火是將鋼材或鋼件加熱到 Ac3（或 Accm）以上 30℃ ～ 50℃ ，保溫適當的時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。 特點： 等溫退火使工件在爐內的停留時間大大縮短，提高熱處理爐的使用率， 縮短生產周期， 應用場合 ：特別適合某些合金鋼的小型工件。 應用場合 ：主要用于 亞共析成分 的中碳鋼，大中型合金鋼的鑄、鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結構。 ② 消除殘余內應力 ，可減少工件后續(xù)加工中的變形和開裂。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials (1)等溫轉變曲線的建立 金相法 將轉變開始點 a和轉變終了點 b標在同一個轉變溫度 時間的坐標圖上，并分別連接各轉變