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在热处理中,最重要的就是要掌握两张图及四把火的运用。帮大家整理了TTT曲线、CCT曲线以及四把火的知识点
一、两张图
钢在冷却时的转变(也就是过冷奥氏体的转变)分为两种,一种是等温转变,另一种是连续冷却。这两种方式也对应了两种转变曲线:TTT(CCC)曲线和CCT曲线。
1、TTT曲线
在等温转变曲线中,以共析钢等温转变曲线为例进行分析。
鼻尖温度为550°C,高温转变区为A1-550°C,中温转变区为550°C-MS,低温转变区为MS-Mf。
在高温转变区,奥氏体转变为珠光体。随着温度的降低,珠光体的片间距越来越小,强度、硬度越来越高。在A1-650°C区间内,奥氏体转变为珠光体(P);在650°C-600°C区间内,奥氏体转变为索氏体(S);在600°C-550°C区间内,奥氏体转变为屈氏体(托氏体)(T)。
在中温转变区,发生的是贝氏体转变。在550°C-350°C区间内,得到的是上贝氏体(B上),上贝氏体呈羽毛状,脆性很大,是一种机械性能不好的组织。在区间350°C-MS内,得到的是下贝氏体(B下),下贝氏体呈针状,机械性能好。
在低温转变区,得到的是马氏体,这是以冷却速度大于临界冷却速度(Vk)的速度得到的。
2、CCT曲线
CCT曲线即过冷奥氏体连续冷却转变曲线。它反映了在连续冷却条件下过冷奥氏体的转变规律,是分析转变产物组织与性能的依据,也是制订热处理工艺的重要参考资料。
在连续转变曲线中,以共析钢为例进行分析。
以共析钢为例,用若干组共析钢的小圆片试样,经同样奧氏体化以后,每组试样各以一个恒定速度连续冷却,每隔段时间取出一个试样淬入水中,将高温分解的状态固定到室温,然后进行金相测定。将各个冷速下的数据综合绘在"温度一时间对数"的坐标中,便得到共析钢的连续冷却C曲线。
珠光体转变区由三条曲线构成,左边一条是转变开始线,右边一条是转变终了线,下面一条是转变中止线。马氏体转变区开始线为温度上限Ms线。
冷却速度V1代表随炉冷却,即退火,得到的组织为珠光体;冷却速度V2为空冷,正火,得到的组织为片层间距较细的索氏体;冷却速度V3的工艺可以是油淬,得到的组织为片层间距极细的珠光体+马氏体+残余奥氏体;冷却速度V4为水淬,得到马氏体+残余奥氏体。需要注意,冷却速度Vk代表完全得到马氏体的最小冷却速度。
3、TTT曲线+CCT曲线
如果把两种冷却转变的曲线合并到同一张图中,连续转变曲线(CCT)中的半个C形状是位于等温转变曲线的稍微右下方,如下图所示
实线的C为等温转变的曲线,旁边虚线的半个C形状为连续转变曲线。
二、四把火
热处理是将金属材料加热到一定的温度,保温一定的时间后,以一定的速率降温到常温或更低,从而达到改善材料组织结构获得性能优异的材料,一般是指对金属材料特别是钢材的处理。
在铁碳相图中对应的热处理加热区间:
淬火回火与调质的区别:
1.淬火的温度一般比回火温度高,淬火的冷却速度一般也比回火的冷却速度快。
2.调质=淬火+回火。
淬火:是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体化,然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的就是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或下贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅度提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
回火:将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度AC1(加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度)的适当温度,保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度,保温若干时间,然后缓慢冷却。一般用于减小或消除淬火钢件中的内应力,或者降低其硬度和强度,以提高其延性或韧性。
调质:淬火和高温回火的综合热处理工艺。
回火的分类及应用
1、 低温回火(150~250℃)
目的:降低淬火应力与脆性。
组织:回火马氏体。
性能:硬度HRC58~62
应用:工具钢、渗碳、表面淬火的工件。
2、 中温回火(350~500℃)
目的:提高弹性极限与屈服极限,并具有一定的韧性。
组织:回火屈氏体。
性能:硬度HRC35~45
应用:弹簧工件。
3、 高温回火(500~650℃)
目的:调质处理,综合机械性能好。
组织:回火索氏体。
性能:硬度HRC25~35
应用:主要用于重要件的预先热处理,轴类、齿轮等。
钢淬火后必须经回火处理。