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1、鋼的熱處理研究論文鋼的熱處理：是將固態(tài)鋼材采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。熱處理不僅可用于強化鋼材，提高機械零件的使用性能，而且還可以用于改善鋼材的工藝性能。其共同點是：只改變內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，不改變表面形狀與尺寸。第一節(jié)鋼的熱處理原理熱處理的目的是改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以改善鋼的性能，通過適當?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強化金屬材料、充分挖掘材料性能潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省和能源，而且能夠提高機械產(chǎn)品質(zhì)量、大幅度延長機器零
2、件的使用壽命。熱處理工藝分類：（根據(jù)熱處理的目的、要求和工藝方法的不同分類如下）1、整體熱處理：包括退火、正火、淬火、回火和調(diào)質(zhì)；2、表面熱處理：包括表面淬火、物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)等；3、化學熱處理：滲碳、滲氮、碳氮共滲等。熱處理的三階段：加熱、保溫、冷卻一、鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變加熱的目的：使鋼奧氏體化（一）奧氏體（A）的形成奧氏體晶核的形成以共析鋼為例A1點則Wc＝0.0218％（體心立方晶格F）Wc＝6.69％（復雜斜方滲碳體）當T上升到Ac1后Wc＝0.77％（面心立方的A
3、）由此可見轉(zhuǎn)變過程中必須經(jīng)過C和Fe原子的擴散，必須進行鐵原子的晶格改組，即發(fā)生相變，A在鐵素體和滲碳體的相界面上形成。有兩個有利條件①此相界面上成分介于鐵素體和滲碳體之間②原子排列不規(guī)則，空位和位錯密度高。珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變示意圖a)形核b)長大c)剩余滲碳體溶解d)奧氏體均勻化（二）奧氏體晶粒的長大12學海無涯奧氏體大小用奧氏體晶粒度來表示。分為00，0，1，2…10等十二個等級，其中常用的1～10級，4級以下為粗晶粒，5-8級為細晶粒，8級以上為超細晶粒。影響A晶粒粗大因素1、加熱溫度越高，保溫
4、時間愈長，奧氏體晶粒越粗大。因此，合理選擇加熱和保溫時間。以保證獲得細小均勻的奧氏體組織。（930～950℃以下加熱，晶粒長大的傾向小，便于熱處理）2、A中C含量上升則晶粒長大的傾向大。二、鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變生產(chǎn)中采用的冷卻方式有：等溫冷卻和連續(xù)冷卻（一）過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變A在相變點A1以上是穩(wěn)定相，冷卻至A1以下就成了不穩(wěn)定相。1、共析碳鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立示意圖1）高溫珠光體型轉(zhuǎn)變：A1～550℃（1）珠光體（P）A1～650℃粗層狀約0.3μm（2）
5、索氏體（S）650～600℃細層狀0.1～0.3μm，25～35HRC（3）屈氏體（T）600～550℃極細層狀約0.1μm，35～40HRC2）中溫貝氏體型轉(zhuǎn)變：550℃～Ms（1）上貝氏體（B上）550～350℃羽毛狀40～45HRC脆性大，無使用價值（2）下貝氏體（B下）350~Ms黑色針狀45～55HRC韌性好，綜合力學性能好（3）低溫馬氏體型轉(zhuǎn)變：Ms～Mf當A被迅速過冷至Ms以下時，則發(fā)生馬氏體（M）轉(zhuǎn)變，主要形態(tài)是板條狀和片狀。（當Wc＜0.2％時，呈板條狀，當Wc＞1.0％呈針片狀，當
6、Wc＝0.2％～1.0％時，呈針片狀和板條狀的混合物）（二）過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變1．共析碳鋼過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（1）隨爐冷P170～220HBS（700～650℃12學海無涯）（2）空冷S25～35HRC（650～600℃）共析碳鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線應用等溫轉(zhuǎn)變曲線分析奧氏體在連續(xù)冷卻中的轉(zhuǎn)變2．馬氏體轉(zhuǎn)變當冷速>馬氏體臨界冷卻速度VK時，奧氏體發(fā)生M轉(zhuǎn)變，即碳溶于α—Fe中的過飽和固溶體，稱為M（馬氏體）。1）轉(zhuǎn)變特點：M轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)進行（Ms～Mf）,M轉(zhuǎn)變是在一
7、個非擴散型轉(zhuǎn)變(碳、鐵原子不能擴散）,M轉(zhuǎn)變速度極快（大于Vk）,M轉(zhuǎn)變具有不完全性（少量的殘A）,M轉(zhuǎn)變只有α－Fe、γ－Fe的晶格轉(zhuǎn)變.（2）M的組織形態(tài)Wc（％）M形態(tài)σb/Mpaσs/MPaδ(%)Ak/JHRC0.1-0.25板條狀1020－1530820－13309－1760－18030－500.77片狀2350204011066(3)M的力學性能①M的強度與硬度隨C的上升M的硬度、強度上升②M的塑性與韌性：低碳板條狀M良好；板條狀M具有較高的強度、硬度和較好塑性和韌性相配合的綜合力學性能
8、；針片狀M比板條M具有更高硬度，但脆性較大，塑、韌性較差。第二節(jié)鋼的退火1、概念：將鋼件加熱到適當溫度(Ac1以上或以下)，保持一定時間，然后緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝稱為退火。2、目的：（1）降低硬度，提高塑性，（2）細化晶粒，消除組織缺陷（3）消除內(nèi)應力（4）為淬火作好組織準備12學海無涯3、類型：根據(jù)加熱溫度可分為在臨界溫度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又稱相變重結(jié)晶退火，包括完全退火、擴散退火、均勻化退火、不完全退火、球
