钢的性能指标

概述1、钢的热处理钢的热处理是指在固态下通过对钢进行不同的加热、保温、冷却来改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。钢的热处理路线图，如图所示：2、钢的热处理分类（1）根据工艺方法来分1）整体热处理（退火、正火、淬火、回 火）；2）表面热处理（火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光加热表面淬火等）；3）化学热处理（渗碳、渗氮、渗其它元素等）。（2）根据热处理在零件加工中的作用分1）预先热处理（退火、正火）：为机械零件切削加工前的一个中间工序，以改善切削加工性能及为后续作组织准备。2）**终热处理（淬火、回火）：获得零件**终使用性能的热处理 。3、过热度和过冷度加热和冷却时相图上临界点位置，如图所示：平衡态相变线 A1、A3、Acm加热（过热度） Ac1、Ac3、Accm冷却（过冷度） Ar1、Ar3、Arcm加热转变奥氏体的形成奥氏体化——若温度高于相变温度钢，在加热和保温阶段，将发生室温下的组织向A的转变，称为奥氏体化。奥氏体形成的四个步骤：1）奥氏体晶核的形成； A晶核通常在珠光体中F和Fe3C相界处产生；2）奥氏体晶核长大；（3）残余渗碳体的溶解；（4）奥氏体的均匀化共析钢加热到Ac1点相变温度亚共析钢——加热到Ac3以上；过共析钢——理论上应加热到Accm以上，但实际上低于Accm。因为加热到Accm以上，渗碳体会全部溶解，奥氏体晶粒也会迅速长大，组织粗化，脆性增加。加热和冷却时相图上临界点位置，如图所示：奥氏体晶粒度和奥氏体晶粒长大及其影响因素1、奥氏体晶粒度1）起始晶粒度——室温下各种原始组织刚刚转变为奥氏体时的晶粒度。2）实际晶粒度——钢在具体的热处理或加热条件下实际获得的奥氏体晶粒度的大小。分为10级，1级**粗。3）本质晶粒度——表示奥氏体晶粒长大的倾向性。不表示晶粒的大小。本质粗晶粒钢：奥氏体晶粒度随着加热温度的升高不断地迅速长大。（如图6-3）本质细晶粒钢：奥氏体晶粒度只有加热到较高温度才显著长大。2、奥氏体晶粒长大及影响因素1）加热温度和保温时间——加热温度越高，晶粒长大越快，奥氏体越粗大；保温时间延长，晶粒不断长大，但长大速度越来越慢。2）加热速度——加热速度越大，形核率越高，因而奥氏体的起始晶粒越小，而且晶粒来不及长大。3）碳及合金元素4）钢的原始组织冷却转变过冷奥氏体——在共析温度（A1）以下存在的不稳定状态的奥氏体，以符号A冷表示。随着过冷度的不同，过冷奥氏体将发生三种类型转变：1）珠光体型转变；2）贝氏体型转变；3）马氏体型转变。珠光体型转变（高温转变）（一）珠光体组织形态及性能☆过冷奥氏体在A1~ 550℃温度范围内将转变成珠光体类型组织。该组织为铁素体与渗碳体层片相间的机械混合物。这类组织可细分为：见图表所示：（二）珠光体转变过程：如图所示：典型的扩散相变：1）碳原子和铁原子迁移；2）晶格重构。贝氏体型转变（中温转变）（一）贝氏体组织形态和性能◆过冷奥氏体在550℃~Ms点温度范围内将转变成贝氏体类型组织。贝氏体用符号字母B表示。根据贝氏体的组织形态可分为上贝氏体（B上）和下贝氏体（B下）。如图所示：贝氏体的力学性能1）550~350℃——上贝氏体B上——羽毛状—— 40~45HRC——脆性较大——基本上无实用价值；2）350℃~Ms——下贝氏体B下——黑色竹叶状——45~55HRC——优良的综合力学性能——常用 。（二）贝氏体转变过程半扩散型转变——只发生碳原子扩散，大质量的铁原子基本不扩散 。马氏体型转变（低温转变）（一）马氏体组织形态和性能当奥氏体以极大的冷却速度过冷至Ms点以下，(对于共析钢为230℃以下)时，将转变成马氏体类型组织。获得马氏体是钢件强化的重要基础。1、马氏体的晶体结构马氏体M是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。马氏体转变时，奥氏体中的C全部保留在马氏体中。体心正方晶格（a=b≠c）； c/a——正方度；M中碳的质量分数越高，其正方度越大，晶格畸变越严重，M的硬度也就越高。 如图所示：2、马氏体的组织形态钢中马氏体组织形态主要有两种类型:1）板条状马氏体，也称位错马氏体；2）针片状马氏体，也称孪晶马氏体。（参考图6—10）Wc<0.2%——板条状马氏体（如图6-14）；0.2%≦Wc≦1%——板条状马氏体和针片状马氏体；Wc>1%——针片状马氏体3、马氏体的性能主要特点：高硬度高强度——马氏体强化的主要原因是过饱和碳原子引起的晶格畸变，即固溶强化。板条状马氏体塑性韧性较好；高碳片状马氏体的塑性韧性都较差。在保证足够的强度和硬度的情况下，尽可能获得较多的板条状马氏体。（二）马氏体转变特点1） 无扩散性——马氏体转变是非扩散性转变，因而转变过程中没有成分变化，M的含碳量和原来A的相同。2）切变共格和表面浮凸现象——由于原子不能进行扩散，因而晶格转变只能以切变的机制进行。3）变温形成——M只有在不断降低温度的条件下，转变才能继续进行。4）高速长大——马氏体生长速度极快，片间相撞容易在马氏体片内产生显微裂纹。5） 转变不完全——残余奥氏体A残——MS点越高，M越多，A残越少。Ms和Mf点的温度与冷却速度无关，主要取决于含碳量与合金元素的含量。