材料熱處理知識

熱處理的一般過程

熱處理過程：熱處理過程主要是由加熱、保溫（時間）、冷卻三個階段構成的，溫度和時間是影響熱處理的主要因素，因此熱處理過程都可以用溫度－時間曲線來表述。

鋼的冷卻是熱處理的關鍵工序，成分相同的鋼經加熱獲得奧氏體組織后，以不同的速度冷卻時，將獲得不同的力學性能。

加熱時，高于合金相圖臨界溫度才發生相變的現象。如圖所示Ac3、Ac1、Acm為加熱時鋼的臨界溫。

實際生產中鋼的熱處理的冷卻總是在一定速度條件下進行的，即存在過冷現象，冷卻時理論臨界點與實際臨界點溫度的差值為過冷度。對于同一金屬，冷卻速度越快，成分過冷度也越大。

鋼在熱處理過程中，組織變化，一是加熱時，二是冷卻時的轉變：

①加熱時的轉變—奧氏體的形成：

常溫組織系F+P，加熱溫度超過AC1，珠光體P向奧氏體A的轉變，繼續加熱，剩余鐵素體F向奧氏體A溶解，直至組織為單一奧氏體A。

②冷卻時的轉變—奧氏體A的分解：

冷卻的目的，是使高溫下的奧氏體A組織隨著溫度的降低發生分解，當緩慢冷卻時，A轉化為F+P；但實際冷卻不是一個緩慢的過程，存在著一定的過冷度，那么隨著冷卻速度的不同，奧氏體分解的產物的形態、分散度及性能都將發生不同的變化。

研究奧氏體轉變過程的冷卻方法有兩種：連續冷卻（與實際相近）和等溫冷卻（奧氏體轉變易于測量）。

a連續冷卻：

這個冷卻過程中，更加接近工業生產實際情況，冷卻方式一般為空冷或水冷等快速冷卻方式，如正火、淬火。

實際生產中，過冷奧氏體的轉變大多是在連續冷卻過程中進行的，在連續冷卻過程中，只要過冷度與等溫轉變相對應，則所得到的組織與性能也是對應的。

b等溫冷卻：

這個冷卻過程中，由于存在保溫過程，占用設備且耗費時間，不利于連續生產，因此常用于保溫溫度較高的退火，以及熱處理理論分析。

將溫度在727℃以上，組織為均勻奧氏體的鋼試樣，急冷至727℃以下的某一溫度，然后保持這一溫度不變，經過一段時間，奧氏體開始轉變，再經過一段時間，奧氏體轉變束，整個轉變過程的時間變化范圍可以從幾秒至幾晝夜。將不同溫度下奧氏體轉變開始和結束的時間繪制成曲線，即得到奧氏體等溫轉變曲線，由于曲線形狀像字母C，所以又稱C曲線。

備注：Ⅰ：珠光體（P）Ⅱ:西珠光體（S）Ⅲ:極西珠光體（T）Ⅳ：上貝氏體（B上）Ⅴ：下貝式體（B下）Ⅵ：馬氏體（M）

實際生產中幾乎不可能得到100%的某一種組織，通常是各種組織的混合形態。

影響C曲線的因素？

碳的影響：在正常加熱條件下，亞共析碳鋼的C曲線隨含碳量的增加而左移（亞共析鋼在過冷奧氏體冷卻時發生共析分解，轉變為珠光體類型組織之前就開始析出鐵素體新相）；過共析碳鋼的C曲線隨含碳量的增加而右移。

合金元素的影響：除了鈷以外，所有合金元素溶入奧氏體后，都增大其穩定性，使C曲線右移。碳化物形成元素含量較多時，C曲線的形狀也發生改變。

加熱溫度和保溫時間的影響：隨著加熱溫度的提高和保溫時間的延長，奧氏體的成份更加均勻，作為奧氏體轉變的晶核數量減少，同時奧氏體晶粒長大，晶界面積減少，這些都不利于過冷奧氏體的轉變，提高過冷奧氏體的穩定性，使C曲線右移。

來源：微信公眾號“材易通”