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主题：【分享】金属材料及热处理知识(十三)

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发表于：2008/10/22 09:06:58 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
第五章 钢的热处理


5.1 概述
    1.热处理的定义
    指将钢在固态下加热、保温、冷却，以改变钢的内部组织结构，从而获得需要的性能的一种工艺。
    2.热处理的特点
    只通过改变工件的组织来改变性能，不改变其形状。
    3.热处理的适用范围
    只适用固态下发生相变的材料。
    4.热处理原理
    描述热处理时钢中组织转变的规律。
    5.热处理工艺
    根据热处理原理而制定的温度、时间、介质等参数
    6.热处理分类
    （1）根据加热、冷却方式的不同及钢的组织变化特点的不同，将热处理工艺分类如下：
      普通热处理：退火、正火、淬火和回火
      表面热处理：表面淬火、化学热处理
      其他热处理：真空热处理、形变热处理、激光热处理
    （2）根据在零件生产过程中所处的位置和作用不同来分类
      预备热处理：清除前道工序的缺陷，改善其工艺性能，确保后续加工顺利进行。
      最终热处理：赋予工件所要求的使用性能的热处理。
    7.热处理时的过热和过冷现象
    由于实际加热或冷却时，又过热或过冷现象，因此，将钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm来表示，冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm来表示。


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2008/10/22 9:10:47 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
5.2 钢在加热时的转变
    加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种在临界点A1以下的加热，不发生组织变化，一种是在临界点A1以上的加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为奥氏体化。

5.2.1 奥氏体的形成过程
    钢在加热时奥氏体的形成过程也是一个形核和长大的过程。以共析钢为例，其奥氏体化过程可简单地分为4个步骤，如下图所示。






[flash]http://files.instrument.com.cn/bbs/upfile/2008102291213.swf[/flash]


第一步：奥氏体晶核形成



奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体的界面上形成，因为晶面处的成分和结构对形核有利。
    第二步：奥氏体晶核长大
    奥氏体晶核形成后，便通过碳原子的扩散向铁素体和渗碳体方向长大。
    第三步：残余渗碳体的溶解
    铁素体在成分和结构上比渗碳体更接近于奥氏体，因而先于渗碳体消失，而残余渗碳体则随保温时间延长不断溶解直至消失。
    第四步：奥氏体均匀化
    渗碳体溶解后，其所在部位碳的含量仍比其他部位高，需通过较长时间的保温使奥氏体成分逐渐趋于均匀。
    亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同，只是由于先共析铁素体或二次渗碳体的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应地加热到Ac3或Accm以上。
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2008/10/22 9:12:11 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
5.2.2 奥氏体的晶粒大小及其影响因素
    钢在加热时所获得的奥氏体晶粒大小将直接影响到冷却后的组织和性能。
    1.奥氏体的晶粒度
    起始晶粒度：奥氏体化刚结束时的晶粒大小，此时晶粒细小均匀。随加热温度升高或保温时间延长，会出现晶粒长大的现象。
    实际晶粒度：在某一具体热处理下得到的奥氏体的晶粒度。它直接影响钢的性能。
    本质晶粒度：钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向，通常将钢加热到940±10℃奥氏体化后，设法把奥氏体晶粒保留到室温来判断钢的本质晶粒度。如下图所示，晶粒度为1-4级的是本质粗晶粒钢，5-8级的是本质细晶粒钢，前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。

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2008/10/22 9:12:45 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
在工业生产中，经锰硅脱氧的钢一般都是本质粗晶粒钢，而经铝脱氧的钢、镇静钢则多为本质细晶粒钢。需进行热处理的工件，一般应采用本质细晶粒钢制造。
    2.影响奥氏体晶粒大小的因素
      加热温度和保温时间
    加热温度高、保温时间长，奥氏体晶粒粗大，即使是本质细晶粒钢，当加热温度过高时，奥氏体晶粒也会迅速粗化。
      加热速度
    加热速度越快，过热度越大，形核率越高，晶粒越细
      合金元素
    随奥氏体中含碳量的增加，奥氏体晶粒长大倾向变大，但如果碳以残余渗碳体的形式存在，则由于其阻碍晶界移动，反而使长大倾向减小。同样在钢中加入碳化物形成元素和氮化物、氧化物形成元素，都能阻碍奥氏体晶粒长大。
      原始组织
    接近平衡状态的组织有利于获得细奥氏体晶粒
    奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，从而降低了钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此，加热时获得细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
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