了解钢在加热和冷却时的组织转变讲课讲稿.doc

了解钢在加热和冷却时的组织转变

精品文档
江苏省技工院校
教 案 首 页
授课日期
10.27

班　　级
机11技1班

课题： 了解钢在加热和冷却时的组织转变
教学目的要求： 1.了解热处理的定义、目的、分类及作用；
2.掌握钢加热和保温的目的；
3.掌握钢在冷却转变时的产物及转变曲线。
教学重点、难点：1. 钢加热及保温的目的；2. 奥氏体晶粒度的概念及影响因素；3. 共析钢过冷奥氏体等温冷却曲线中各种温度区域内奥氏体的转变产物及组织形貌，性能特点。4. 过冷奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响
授课方法： 面授（课堂教学）
教学参考及教具（含电教设备）： 《金属材料及热处理》
授课执行情况及分析：

板书设计或授课提纲
了解钢在加热和冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
1．奥氏体化前的组织
2．奥氏体的形成温度与Fe- Fe3C状态图的关系
3．共析钢奥氏体的形成过程
4．奥氏体晶粒大小及其影响因素
二、钢在冷却时的组织转变
1．过冷奥氏体
2．过冷奥氏体等温转变曲线
3．过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能
4．过冷奥氏体连续冷却转变曲线

【复习提问】
1. Q235 T12A分别表示什么意思？
2．碳钢可以分为哪些？
【引入新课】
热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺。分析钢在加热和冷却时的组织转变，通过分析，掌握钢在热处理时的组织转变规律。
【讲授新课】
一、钢在加热时的组织转变
钢在加热时的转变实质上是奥氏体的形成。
热处理的第一步就是把这些原始组织加热，使其转变为奥氏体。这第一步质量的好坏，直接影响到最终热处理后钢件的工艺性能和使用性能。
1．奥氏体化前的组织
我们只考虑比较简单的情况即奥氏体化前的组织为平衡组织的情况。
2．奥氏体的形成温度与Fe- Fe3C状态图的关系
Fe- Fe3C相图是表示铁碳合金在接近平衡状态下相与成分和温度间的关系图，图中的临界点A1、A3和Acm也只是在这样的条件下才适用的。
然而，生产中不可能以无限缓慢的速度加热和冷却，其相变是在非平衡的条件下进行的，研究发现这种非平衡的组织转变有滞后现象。
对于加热：非平衡条件下的相变温度高于平衡条件下的相变温度；
对于冷却：非平衡条件下的相变温度低于平衡条件下的相变温度。
这个温差叫滞后度。 加热转变 → 过热度
冷却转变 → 过冷度
3．共析钢奥氏体的形成过程
当钢由室温加热到Ac1以上温度时，珠光体将转变为奥氏体。
　　当加热到Accm以上温度时 P→A，即

整个奥氏体的形成过程分为四个阶段，即：晶核形成、晶核长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分的均匀化。
4．奥氏体晶粒大小及其影响因素
奥氏体晶粒大小对后续的冷却转变以及转变产物的性能有重要的影响。如奥氏体晶粒细，后续冷却转变产物就既强度高又韧性好。一般情况下，奥氏体的晶粒每细化一级，其转变产物的ak值就提高2-4kg/cm2。
为了区别奥氏体的晶粒度，冶金部规定的标准，将奥氏体的晶粒度分为8级，如图5-4。一般认为1-3级为粗晶粒，4-6级为中等晶粒，7-8级为细晶粒。
生产中发现，不同牌号的钢，其奥氏体晶粒的长大倾向是不同的。有些钢的奥氏体晶粒随着加热温度升高会迅速长大；而有些钢的奥氏体晶粒则不容易长大，只有加热到更高温度时才开始迅速长大。一般称前者称为“本质粗晶粒钢”，后者为“本质细晶粒钢”。
二、钢在冷却时的组织转变
钢的冷却转变实质上是过冷奥氏体的冷却转变。
1．过冷奥氏体
由Fe-Fe3C相图可知，钢的温度高于临界点（A1、A3、Acm）以上时，其奥氏体是稳定的，当温度处于临界点以下时，奥氏体将发生转变和分解。然而在实际冷却条件下，奥氏体虽然冷到临界点以下，并不立即发生转变，这种处于临界点以下的奥氏体称为过冷奥氏体。
随着时间的推移，过冷奥氏体将发生分解和转变，其转变产物的组织和性能决定于冷却条件。
2．过冷奥氏体等温转变曲线
把奥氏体迅速冷却到Ar1以下某一温度保温，待其分解转变完成后，再冷至室温的一种冷却转变方式。这是研究过冷奥氏体转变的基本方法。过冷奥氏体等温转变曲线就是在等温冷却转变情况下，转变温度、转变时间和转变产物之间的关系曲线。
3．过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能
从前面的分析中知，过冷奥氏体冷却转变时，转变的温度区间不同，转变方式不同，转变产物的组织性能亦不同。
过冷奥氏体在不同的等温度下会发生三种不同转变：
550℃以上：珠光体转变；550℃～Ms之间为贝氏体转变；Ms～Mf之间为马氏体转变。Ms和Mf为马氏体转变的开始温度和终了温度。
（1）珠光体转变
组织与性能特征：
珠光体片层的粗细与等温转变温度密切相关。
当温度在A1～650℃范围内时，形成片层较粗的珠光体，通常所说的珠光体就指这一类，用“P”表示，
在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体，称为索氏体，用“S”表示。
在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体，称为屈氏体，用“T”表示。 　　
显然，温度越低，珠光体的层片愈细，片间距也就愈小。（这里的片间距是指珠光体中相邻两片渗碳体间的平均距离。）珠光体的片间距对其性能有很大的影响。可见，片间距越小，珠光体的强度和硬度就越高，同时塑性和韧性也有所增加。
（2）贝氏体转变：
组织特征与性能
上贝氏体形成温度在550℃～350℃，其硬度较高，可达HRC40～45，但由于其铁素体片较粗，因此塑性和韧性较差，在生产中应用较少。
下贝氏体的形成温度在350℃～Ms， “B下”表示。其硬度更高，可达HRC50～60。因其铁素体针叶较细，故其塑性和韧性较好。在320～350℃温度等温形成的下贝氏体具有高强度、高硬度、高塑性、高韧性，即具有良好的综合机械性能。
生产中有时对中碳合金钢和高碳合金钢采用“等温淬火”方法获得下贝氏体，以提高钢的强度、硬度、韧性和塑性，其原因就在于此。
（3）马氏体转变
马氏体转变是在Ms～Mf温度范围内进行的。
马氏体用“M”表示。马氏体具有高的强度和硬度。
奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于奥氏体中的含碳量，低碳马氏体呈板条状；高碳马氏体呈针叶状。
可见，低碳马氏体强而韧，而高碳马氏体硬而脆。
4．过冷奥氏体连续冷却转变曲线
在实际生产中，奥氏体的转变大多是在连续冷却过程中进行，故有必要对过冷奥氏体的连续冷却转变曲线有所了解。
【小结】
本节主要讲解了热处理的定义、目的、分类及作用；掌握钢加热和保温的目的；掌握钢在冷却转变时的产物及转变曲线
【作业】
习题册有关内容

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除