【正文】 第三講：鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變提問復習：（1）加熱時間的確定？加熱溫度的確定？加熱速度的確定？ （2）鋼在加熱過程中發(fā)生了哪些轉(zhuǎn)變？14 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變141 冷卻條件對鋼性能的影響 （畫書上表91） 連續(xù)冷卻：將奧氏體化后的鋼件以一定的冷卻速度從高溫一直連續(xù)冷到室溫。142 過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線）過冷奧氏體：臨界點以下暫時存在的奧氏體，是介穩(wěn)定相。（殘余奧氏體：未發(fā)生轉(zhuǎn)變的過冷奧氏體）共析碳鋼C曲線分析 （畫出書上圖94 C曲線圖）（1）C曲線中，A1溫度線是奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的臨界溫度；左邊和右邊的C曲線分別為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始線、終了線。（3）過冷奧氏體在不同溫度等溫轉(zhuǎn)變時，都要經(jīng)過一段孕育期，即為縱坐標到轉(zhuǎn)變開始線之間的距離。（4）發(fā)生三種轉(zhuǎn)變：高溫的珠光體轉(zhuǎn)變、中溫的貝氏體轉(zhuǎn)變、低溫的馬氏體轉(zhuǎn)變。152 組織形態(tài)、結(jié)構和性能片狀珠光體：由具有一定厚度的片狀鐵素體與片狀滲碳體交替排列堆疊而成；分為片狀珠光體、細片狀珠光體（索氏體S）、極細片珠光體（屈氏體T）球狀珠光體：在鐵素體基體上分布著粒狀滲碳體組織；（球化退火）性能：片間距和粒度越小，則強度、硬度越高，塑性、韌性越好。 魏氏體組織會降低鋼的力學性能，應該避免，或經(jīng)過正火、退火、鍛造來消除。 典型的無擴散相變、淬火處理時，發(fā)生的主要相變?yōu)轳R氏體轉(zhuǎn)變。163 形態(tài)及其亞結(jié)構板條馬氏體：一般為低碳鋼、中碳鋼、不銹鋼的典型馬氏體組織，扁條狀和薄板狀；片狀馬氏體：一般為高碳鋼、中碳鋼、高鎳的鐵鎳合金的典型馬氏體組織，雙凸透鏡或竹葉狀；亞結(jié)構：孿晶影響因素：奧氏體的碳含量、馬氏體形成溫度。17 貝氏體轉(zhuǎn)變171 定義：在中溫條件下進行碳原子擴散和鐵原子不擴散性轉(zhuǎn)變，形成殘余奧氏體與珠光體的混合物；172 形態(tài)上貝氏體：350550℃轉(zhuǎn)變，形成羽毛狀的貝氏體；下貝氏體：350℃以下轉(zhuǎn)變，形成針狀的貝氏體；粒狀貝氏體：貝氏體形成溫度最上部。第四講 退火與正火提問：a、畫出C曲線；畫出CCT曲線； b、指出哪條是連續(xù)冷卻曲線，哪條是等溫冷卻曲線？并說明它們最終的相變產(chǎn)物。一般為了消除鑄、鍛和焊件的內(nèi)應力以及成分、組織的不均勻性，為下道工序做好組織準備。溫度：高于AcAc1，或低于A1；（畫出書上圖91，并與鐵碳相圖對比說明A1 A3 Acm等溫度點）冷卻方式：隨爐冷卻；組織：平衡組織，珠光體組織。要消除的組織缺陷一般有：魏氏體組織、帶狀組織、粗大晶粒等；后續(xù)的工藝操作一般有：切削加工、淬火等。相變重結(jié)晶退火：在相變溫度以上發(fā)生結(jié)構、組織與性能變化的一種熱處理工藝。22 退火工藝（畫圖943）完全退火：為改善熱鍛、熱軋、焊接或鑄造過程由于溫度過高在鋼件內(nèi)出現(xiàn)的不良組織，提高機械性能，或為使鋼件軟化，以改善加工性能與消除內(nèi)應力，而采用的熱處理工藝。對于大型工件及裝爐量大的工況，因透熱性差，宜在550～650 ℃停留一段時間，再繼續(xù)升溫。裝箱保護退火時，應根據(jù)箱子大小和箱內(nèi)填充劑進行適當延長，一般需增加1～4 h。碳鋼選100～200 ℃/h，低合金鋼選50～100 ℃/h，高合金鋼選20～50 ℃/h。f、應用：碳素結(jié)構鋼和合金鋼的鍛件、軋件、鑄件和焊接件，不宜用于過共析鋼件。 由于加熱溫度在兩相區(qū)進行，僅發(fā)生部分相變重結(jié)晶，鐵素體或碳化物形態(tài)、分布仍保留。球化退火：是不完全退火的一種特例，使鋼中碳化物球化并均勻分布在鐵素體基體上，獲得粒狀珠光體的退火工藝。a、球化退火工藝（畫圖22）（1）主要用于淬火或冷加工后鋼的球化；（2）多次重復使鋼中原晶界上的碳化物和珠光體中滲碳體經(jīng)過溶解和重新析出、聚集而達到球化目的；此方法適用于原始組織為珠光體的鋼；（3）主要使碳化物溶解，而后快速冷卻，以防網(wǎng)狀碳化物析出；（4）過共析鋼最常用的球化；（5）使網(wǎng)狀碳化物或大塊碳化物完全溶解，以利其后球化；（6）與（5）類似。c、應用：廣泛應用于工具鋼、軸承鋼和量具鋼，作為預先熱處理。擴散退火（均勻化退火）：為了消除和降低鑄件凝固時所引起的成分偏析，達到成分、組織均勻化的熱處理工藝。再結(jié)晶退火：把冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當時間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，以消除加工硬化和殘余應力的熱處理工藝。a、加熱溫度：Tr +（150～250 ℃），Tr為再結(jié)晶溫度，熔化溫度，大部分鋼件取600～700 ℃b、保溫時間：1～4 h c、冷卻方式：空冷d、應用：冷作加工（冷擠、冷拔、冷軋、冷彎等）件、成型加工件軟化或去應力退火：為消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應力而進行的熱處理工藝。第五講：退火與正火的應用及其選擇提問：退火溫度、冷卻方式、組織？退火的目的？退火的分類？45鋼的完全退火工藝？23 退火工藝控制組織的基本原則（1）退火處理后珠光體的形狀決定于退火加熱溫度；（一般的，退火溫度高，奧氏體成分越均勻，可獲得片狀珠光體，反之，退火溫度低，組織成分不均勻，可獲得粒狀或球狀珠光體）（2）退火溫度過低，且保溫時間不足，原始組織中片狀組織沒有被破壞，則退火組織仍可能保留細片狀珠光體；（3）退火溫度過低，且冷卻速度過快，致使碳化物結(jié)晶核心細而多，退火組織可獲得點狀珠光體；（4）冷卻速度不影響珠光體的形狀，但決定了碳化物的彌散度，因而決定了退火后的硬度；（5）欲獲較軟組織，可將鋼加熱到臨界點（Ac1）以上30 ℃處保溫，然后冷卻到Ac1以下30 ℃處保溫；（6）退火緩冷到500℃左右，就可以放置于空氣中冷卻，對組織轉(zhuǎn)變已無影響；（7）欲細化淬火的粗大過熱組織，可通過提高退火時的奧氏體化溫度（Ac3 + 60～100 ℃）或延長奧氏體化保溫時間的辦法或適當提高加熱速度進行奧氏體化，使奧氏體晶粒發(fā)生再結(jié)晶，從而消除組織結(jié)構的遺傳性。目的：加速合金碳化物的溶解和奧氏體均勻化，為了消除熱加工所造成組織缺陷，消除網(wǎng)狀碳化物，細化晶粒，為淬火作好準備，同時也可為不重要零件作為提高機械性能的最終熱處理而采用正火處理。d、應用：碳鋼和合金鋼鑄件、鍛件、板材、管材、帶材或型鋼。二、退火與正火的選擇（1）為改善組織缺陷并為淬火作好金相組織準備時：對亞共析鋼，一般選擇完全退火或正火；對碳鋼和低合金鋼且零件尺寸不太小，一般選擇正火；對過共析鋼，選擇球化退火；（2）為改善加工性能時：鋼的被切削性的最理想硬度為HB160～210；組織上看，亞共析鋼的片狀組織比球狀組織的被切削性好，共析鋼和過共析鋼的球狀組織被切削性能好，因此：a、 低碳鋼和低碳合金鋼選用正火；b、 中碳鋼和中碳合金鋼選用退火（完全退火或不完全退火）；c、 零件小或薄的中碳合金結(jié)構鋼（40CrMn、38CrMoV等）選用正火+高溫回火；d、 共析鋼與過共析鋼選用球化退火；e、 高合金鋼（18Cr2Ni4W等）選用軟化退火；（3）為改善冷加工變形能力時：采用軟化退火與再結(jié)晶退火，其退火溫度：碳鋼600℃，合金鋼700℃；（4）為消除殘余內(nèi)應力時：一般采用軟化退火，但退火溫度有區(qū)別：焊接結(jié)構件采用600～650℃，已精加工的零件采用200℃；零件的內(nèi)應力消除程度與退火溫度的高低和保溫時間的長短有關；（溫度越高時間越長，越徹底）（5）為提高零件的機械性能時：只為提高機械性能的碳鋼件，采用正火；即要求一定的機械性能又要求改善切削性能的含碳量較高的鋼件，采用退火；（6）為消除化學成分不均勻性時：成分偏析不嚴重時，可退火也可正火；很嚴重時，采用擴散退火。為獲得下列組織應選用何種冷卻方法？并在TTT圖中畫出冷卻曲線。第六講：淬火工藝及鋼的淬透性提問：正火的概念及工藝規(guī)范？小而薄的40CrMn鋼零件（中碳合金結(jié)構鋼）要改善其切削加工性能，可選擇什么熱處理工藝？第三章 淬火與回火（鋼的淬火與回火是熱處理工藝中最重要的、應用最廣泛的工序；淬火可顯著提高鋼的強度和硬度，回火即可消除淬火內(nèi)應力又可得到強度、硬度和韌性的不同配合，因此，淬火和回火是密不可分的兩道熱處理工藝，往往作為工件的最終熱處理工藝）31 淬火一、定義淬火：將鋼加熱到一定溫度（高于Ac3或Ac1）后，并保溫一定時間，隨后快速冷卻，使其得到不平衡狀態(tài)組織（馬氏體或下貝氏體組織）的熱處理工藝。：全部獲得珠光體組織的最大冷卻速度；淬火（獲得全部馬氏體組織）的必要條件冷速：大于上臨界速度(ννc)溫度：低于馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（tMs）二、目的提高鋼的硬度和耐磨性提高綜合機械性能（強度、韌性、塑性等）改善鋼的特殊性能（磁鋼的高矯頑力、不銹鋼的高耐蝕性、耐熱鋼的高溫強度等）不平衡狀態(tài)組織，就是不穩(wěn)定組織，不全是馬氏體，可以有殘余奧氏體，生產(chǎn)上使用一般都需要較穩(wěn)定組織。理想淬火介質(zhì) (畫圖32)根據(jù)C曲線分為三個溫度區(qū)：奧氏體穩(wěn)定區(qū)650℃，奧氏體不穩(wěn)定區(qū)650～400℃，奧氏體較為穩(wěn)定區(qū)400℃。理想淬火介質(zhì)要求（畫表31）淬火介質(zhì)的分類與要求分類：第一類：淬火時不發(fā)生物態(tài)變化（輻射、傳導、對流進行降溫），有熔鹽、熔堿與空氣；第二類：淬火時發(fā)生物態(tài)變化（汽化進行降溫），有水、油、水溶液。 （2）相變角度上，奧氏體不穩(wěn)定區(qū)冷卻能力大，不發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，馬氏體形成區(qū)冷卻能力小一些，可保證淬火后質(zhì)量。 第二類冷卻可分三個階段：蒸汽冷卻、沸騰冷卻、對流冷卻， 要求：蒸汽冷卻不能太長，沸騰冷卻應劇烈，對流冷卻開始溫度要高于馬氏體轉(zhuǎn)變點。二、常用淬火介質(zhì)水高溫區(qū)冷速較低，低溫區(qū)冷速很大，導致工件極易開裂（馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織應力開裂）優(yōu)點：清潔、安全、廉價、不需要清洗等；缺點：只適合形狀簡單、尺寸不大的碳鋼工件。 油 優(yōu)點：工件變形與開裂傾向?。? 缺點：粘度影響冷卻能力，只適合合金鋼和小截面的碳鋼工件（畫表95，常用淬火介質(zhì)的冷卻特性）第七講：淬火方法和淬火工藝規(guī)范提問：淬火的必要條件？淬火介質(zhì)的分類及冷卻機理？33 淬火方法工件具體情況與淬火介質(zhì)（盡量減小淬火應力、工件變形，防止開裂），決定淬火方法。（畫圖316a）（2）淬火介質(zhì)：水（碳鋼）、油（合金鋼）、空氣、各種水溶性介質(zhì)（3）優(yōu)缺點：操作簡單、經(jīng)濟、易實現(xiàn)機械化、應用最廣；但對某些形狀復雜的工件水淬易變形開裂而油淬硬度不足。（畫圖316b）（2）淬火介質(zhì)：水、油、空氣等；一般都是水淬+空冷+油冷。（4）水冷時間控制的經(jīng)驗：a、按每56mm有效厚度約1s計算；b、振動或水的響聲停止的一瞬間；c、工件表面變黑，再延長一倍時間。（畫圖316c）（2）淬火介質(zhì)：油、熔鹽、空氣等。等溫淬火（1）定義：將工件加熱到淬火溫度并保溫一定時間后，快冷到下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)（260400℃）等溫保持足夠時間，獲得下貝氏體組織的淬火方法。（3）優(yōu)缺點：強度、硬度高，塑性、韌性好，淬火應力小，變形小；但只適合于形狀復雜、尺寸較小、精度要求高的工件。碳鋼淬火加熱溫度范圍的一般原則：（1）亞共析鋼：Ac3 + 4060℃依據(jù)：a、應保證加熱時得到成分均勻的奧氏體； b、應保證加熱時得到細小的奧氏體晶粒； c、盡可能低的氧化脫碳及淬火后的變形開裂傾向； d、獲得高的機械性能。（2）共析鋼和過共析鋼：Ac1 + 4060℃依據(jù)：a、應保證加熱時碳或合金元素充分溶解，得到較高的硬度和耐磨性； b、應保證加熱時奧氏體晶粒不粗大； c、獲得較高的機械性能。（3）合金鋼：由臨界點Ac1或Ac3決定，但要考慮合金元素的作用依據(jù)：a、含有有利于碳化物形成的元素時，淬火溫度可偏高些； b、含碳、錳較高的本質(zhì)粗晶粒鋼，淬火溫度應偏低。（各種不同牌號鋼的臨界點、淬火介質(zhì)、淬火溫度范圍，都可以在鋼的熱處理工藝手冊上找到，但具體的工藝參數(shù)確定，還是要根據(jù)實際生產(chǎn)和試驗確定。k（2）選擇水淬的情況：a、形狀簡單，尺寸較大的45鋼或中碳鋼制件；b、形狀簡單的高碳鋼或低碳鋼滲碳件。冷卻方式遵循下列原則：a、細長的工件（鉆頭、絲錐、銼刀等）應垂直淬入介質(zhì)中，否則將發(fā)生彎曲；b、薄而平的工件（圓盤銑刀等）應立著淬入介質(zhì)中；c、薄壁環(huán)狀工件，其軸應垂直液面淬入介質(zhì)；d、具有凹面的工件，不要使凹面向下淬入介質(zhì)中，否則凹面處會產(chǎn)生蒸汽膜。（2）大?。和ǔＳ靡?guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度來表示。（4）淬透性的好壞：由鋼的臨界冷速或過冷奧氏體的穩(wěn)定性決定。（2）大?。河晒ぜ挠捕戎祦肀硎尽４阃感院痛阌残灾g沒有線性關系，淬透性表征工件獲得馬氏體厚度的能力，而淬硬性表征工件獲得最高硬度的能力。三、影響淬透性的因素：奧氏體化學成分：主要影響C曲線的位置和鋼的臨界冷卻速度；（冷卻速度愈小或C曲線位置右移，則奧氏體穩(wěn)定性越好，越不易轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，則越有利于形成馬氏體，則淬透性越好；奧氏體均勻度和奧氏體化溫度：奧氏體均勻度和奧氏體化溫度越高，越有利于鋼的淬透性；奧氏體晶粒度：晶粒越大，越有利于鋼的淬透性。四、影響硬化層厚度的因素影響淬透性的因素都會影響硬化層厚度，另外，冷卻速度、淬火介質(zhì)、工件形狀等也對硬化層厚度有影響。六、淬透性表示和測定方法斷口法（畫圖311）：試樣橫截面的硬度分布曲線，或直接測橫截面的硬化層深度；臨界直徑表示法：某種淬火介質(zhì)中，所能得到最大的淬透直徑，用D0來表示，D0越大，則淬透性越好。用J（HRC/d）表示，J表示末端淬