《金属材料学》课程教学资源（PPT课件）第三单元 热处理原理

第三章：热处理原理钢在加热时的转变目录钢在冷却时的转变淬火钢在回火中的转变

1 钢在加热时的转变 3 钢在冷却时的转变 第三章：热处理原理 4 淬火钢在回火中的转变

83一1钢在加热时的转变钢的热处理：将钢在固态下加热、保温和冷却，改变钢的内部组织，从而改变钢的性能的一种方法。加热、冷却和回火钢的热处理原理包括三部分：钢的临界温度Fe-C相图中的临界点Aj、A3、Acm线分别代表平衡温度线。钢的加热和冷却都是有一定速度的加热和冷却。加热贯以“r"，冷却贯以“c”，于是

§3－1 钢在加热时的转变 钢的热处理：将钢在固态下加热、保温和冷却， 改变钢的内部组织，从 而改变钢的性能的一种方 法。 钢的热处理原理包括三部分：加热、冷却和回火。 一、钢的临界温度 Fe-C相图中的临界点A1、A3、Acm线分别代表平衡温 度线。 钢的加热和冷却都是有一定速度的加热和冷却。加热 贯以“r”，冷却贯以“c”，于是：

Ac1-加热时由P→A940的开始温度线，G900Ac-加热时由F→AAccm的终了温度线。860AcmAccm-加热时FeC溶Cecl820度入A的终了温度线。ArsAcsArcm源780/As1SAc740Ar1-冷却时由A一P的开始温度线。700ArAriA3-冷却时由A一F的66000.20.40.60.81.01.21.4开始温度线。C. %Arcm-冷却时由A一FeC的开始温度线

AC1 –加热时由P→A 的开始温度线。 Ac3 –加热时由F→A 的终了温度线。 Accm-加热时Fe3CⅡ溶 入A的终了温度线。 Ar1 –冷却时由A→P的 开始温度线。 Ar3 –冷却时由A→F的 开始温度线。 Arcm-冷却时由 A→Fe3CⅡ的开始温 度线

二钢的完全奥氏体化和非完全奥氏体化过程1．共析钢的奥氏体化：将共析钢加热到Ac1或稍上，便发生珠光体向奥氏体的转变，此过程为共析钢的奥氏体化P（ Fo.0218 + Fe3C）→A0.77点阵正交BCCFCC奥氏体化过程包括：A的形核和长大、残余Fe3C溶解、A成分均匀化三个过程。形核和长大一A易于在F和Fe.C相界处形核并长大残余Fe.C溶解一一份Fe.C溶解可提供多份F→A转变，故F为先消失相，FeC为残余相。A成分均匀化一Fe.C溶解完后A成分不均匀

二钢的完全奥氏体化和非完全奥氏体化过程 1．共析钢的奥氏体化：将共析钢加热到Ac1或稍 上，便发生珠光体向奥氏体的转变，此过程为共 析钢的奥氏体化。 P（ F0.0218 + Fe3C ） → A0.77 BCC 正交 点阵 FCC 奥氏体化过程包括：A的形核和长大、残余Fe3C 溶解、 A成分均匀化三个过程。 形核和长大－A易于在F和Fe3C相界处形核并长大 残余Fe3C 溶解－一份Fe3C溶解可提供多份F → A 转变，故F为先消失相， Fe3C为残余相。 A成分均匀化－ Fe3C溶解完后A成分不均匀。 A1

2完全奥氏体化和非完全奥氏体化完全奥氏体化CD亚共析钢加热到Ac3以上；共析钢、过共析钢加热到Ac1、Accm以上得到全部的A组织，称为完全A化过程组织钢种加热温度AAc3以上亚共析钢AAc1以上共析钢以上A过共析钢Accm结论：亚共析钢一般为完全A体化

2．完全奥氏体化和非完全奥氏体化 亚共析钢加热到AC3以上；共析钢、过共析钢加 热到A c1、Accm以上得到全部的A组织，称为完 全A化过程。 钢种 加热温度 组织 亚共析钢 AC3以上 A 共析钢 Ac1 以上 A 过共析钢 Accm 以上 A 结论：亚共析钢一般为完全A体化。 （1）完全奥氏体化

2）非完全奥氏体化亚共析钢加热到Ac,～Ac3之间；共析钢加热到Ac1稍上、过共析钢加热到Ac1～Accm之间，分别得到A十F、A十Fe:C、A+Fe,C组织。称为非完全奥氏体化。钢种组织加热温度A+F亚共析钢Ac1 Ac3共析钢Ac1稍上A +FesC过共析钢A+Fe3CAc1_Accm结论：共析钢和过共析钢一定是非完全A体化

（2）非完全奥氏体化 亚共析钢加热到Ac1 ～AC3之间；共析钢加热到 Ac1稍上、过共析钢加热到A c1 ～Accm之间，分 别得到A＋F、A＋Fe3C、A＋Fe3C组织。称为 非完全奥氏体化。 钢种 加热温度 组织 亚共析钢 Ac1～ AC3 A ＋ F 共析钢 Ac1 稍上 A ＋Fe3C 过共析钢 Ac1～Accm A ＋Fe3C 结论： 共析钢和过共析钢一定是非完全A体化

三、影响A晶粒度的因素晶粒度的概念一晶粒度是衡量晶粒大小的一种尺度1．实际晶粒度：指在实际热处理条件下得到的实际A晶粒大小。本质晶粒度：标志晶粒长大的倾向大小。2.将钢加热到930℃±10℃，保温本质晶粒度规定：3～8小时测取得A晶粒大小国家晶粒度标准等级有8级：1～4级为本质粗晶粒钢；一般用Mn、Si脱氧的钢为本质粗晶粒钢。5～8级为本质细晶粒钢。一般用AI脱氧的钢为本质细晶粒钢

三、影响A晶粒度的因素 （一）晶粒度的概念－晶粒度是衡量晶粒 大小的一种尺度。 1．实际晶粒度：指在实际热处理条件下得到的 实际A晶粒大小。 2．本质晶粒度：标志晶粒长大的倾向大小。 本质晶粒度规定：将钢加热到930℃±10℃，保温 3～8小时测取得A晶粒大小。 国家晶粒度标准等级有8级： 1～4级为本质粗晶粒钢；一般用Mn、Si脱氧的钢 为本质粗晶粒钢。 5～8级为本质细晶粒钢。一般用Al脱氧的钢为本质 细晶粒钢

21级2级3级人4级5级6级8级7级

二影响A晶粒度的因素1.加热温度和保温时间一加热温度越高和保温时间越长，A晶粒越粗。其中加热温度是主要因素。2.加热速度一加热速度越快，保温时间越短，A晶粒越细。3.合金元素的作用一（1）强碳化物元素Nb、Ti、AI等元素强烈阻止A晶粒粗化，可细化晶粒.所以，含有这些元素的钢为本质细晶粒钢。（可形成NbC、TiC、AI)（2）非碳化物元素Mn、Ni、Cu、Si、Co等不阻正A晶粒粗化，易于使A晶粒粗化。结论：细化A晶粒只与加热有关，而与冷却无关

（二）影响A晶粒度的因素 1.加热温度和保温时间－加热温度越高和保温 时间越长，A晶粒越粗。其中加热温度是主要 因素。 2.加热速度－加热速度越快，保温时间越短，A 晶粒越细。 3.合金元素的作用－ （1）强碳化物元素Nb、Ti、Al等元素强烈阻 止A晶粒粗化，可细化晶粒.所以，含有这些 元素的钢为本质细晶粒钢。（可形成NbC、 TiC、Al） （2）非碳化物元素Mn、Ni、Cu、Si、Co等不 阻止A晶粒粗化，易于使A晶粒粗化。 结论：细化A晶粒只与加热有关，而与冷却无关

83一2钢在冷却时的转变b钢的冷却依据钢的冷却曲线行。00100600℃400℃700过冷A等温冷却曲线(TTT50曲线）b:lCsa:过冷A一在A,温度以下的奥氏体110103103104105为过冷奥氏体。8007酒AI奥氏体共析钢的等温冷却曲线转变开娜(一）70015珠光体Pa.30（TTT曲线）转变宪60040obs2/150045上贝氏体BBA1550℃之间等温冷却400CC下贝氏体55300发生珠光体转变即A—PM.200A.M550℃～Ms之间等温冷却10020℃发生贝氏体转变即ABOMI65M马氏体十-1000.5110102103MS以下等温或连续冷却发10*105时间/即A→M生马氏体转变

§3－2 钢在冷却时的转变 钢的冷却依据钢的冷却曲线行。 一、过冷A等温冷却曲线（TTT 曲线） 过冷A – 在A1温度以下的奥氏体 为过冷奥氏体。 （一）共析钢的等温冷却曲线 （TTT曲线） A1～550℃之间等温冷却 发生珠光体转变 即A→P 550℃～MS之间等温冷却 发生贝氏体转变 即A→B MS以下等温或连续冷却发 生马氏体转变 即A→M