热处理部分复习总结

第九章 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ωc自扩散速度晶粒长大倾向ωc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Ａ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α-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 转变温度 转变机制 形核位置 转变速度 P转变 A1~550℃扩散（共析） 晶界 缓慢 B转变 550 ℃ ~Ms扩散－切变(基体) 晶界(B上)；晶内(B下) M相变 Ms ~ Mf 切变（无扩散） 晶内 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（X＝2~3）BF(无碳B) F(过饱和)（X＝0） 强度、硬度低塑产物性能 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α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(σe)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250~400℃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。

回火温回火类型度保持高硬度，降低脆性及残余应力；用于过饱和a-Fe +ε碳化低温回火150~250 回火M工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件。中温回火350-500 回火屈氏体 物 硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度↑ ，针形F+K细粒用于弹性元件强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械高温回火500-650 回火索氏体性能优于正火得到的组织。中碳钢、重要多边形F+K粒零件采用

复习参考题目：

组织性能及应用组织形态

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