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鋼的熱處理實習報告
鋼的熱處理: 是將固態鋼材采用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻以獲得所需組織結構與性能的工藝 。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:只改變內部組織結構,不改變表面形狀與尺寸。
第一節 鋼的熱處理原理
熱處理的目的是改變鋼的內部組織結構,以改善鋼的性能,通過適當的熱處理可以顯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、降低結構重量、節省和能源,而且能夠提高機械產品質量、大幅度延長機器零件的使用壽命。
熱處理工藝分類:(根據熱處理的目的、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、回火和調質;
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W c =0.0218%(體心立方晶格F)W c =6.69%(復雜斜方滲碳體)當T 上升到A c1 后W c =0.77%(面心立方的A)由此可見轉變過程中必須經過C和Fe原子的擴散,必須進行鐵原子的晶格改組,即發生相變,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原子排列不規則,空位和位錯密度高。
珠光體向奧氏體轉變示意圖
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
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、鋼在冷卻時的轉變
生產中采用的冷卻方式有:等溫冷卻和連續冷卻
(一) 過冷奧氏體的等溫轉變
A在相變點A1以上是穩定相,冷卻至A1 以下就成了不穩定相。
1、 共析碳鋼奧氏體等溫轉變產物的組織和性能
共析鋼過冷奧氏體等溫
轉變曲線的建立示意圖
1) 高溫珠光體型轉變: A1~550℃
(1)珠光體(P)A1~650℃ 粗層狀 約0.3μm
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