金属热处理原理-Heat treatment training

Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司钢的热处理原理及常用热处理工艺介绍Oct9th2008Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.2Overview1.前言2.晶体的基本结构3.钢的热处理原理4.常规热处理工艺介绍Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.31.前言No.1金属热处理的意义No.2No.3金属热处理的本质结构、组织和性能的含义Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.4力学性能：•强度•硬度•塑形•抗疲劳性能•耐磨性•冲击韧性热处理改变材料性能化学性能•耐腐蚀性•抗氧化性No.1金属热处理的意义Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.5No.2金属热处理的本质结构组织性能构成决定热处理工艺的本质：通过改变材料的相结构或组织组成，达到改变材料性能的目的！Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.6•结构：构成材料的基本质点(离子、原子或分子等)是如何结合与排列的，它表明材料最基本的构成方式。常见的相结构有奥氏体相γ、铁素体相α、渗碳体相Fe3C等.No.3结构、组织和性能的含义Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.7•组织：指借助于显微镜所观察到的材料微观组成与形貌---通常称为显微组织。组织是由一个或多个相结构构成的No.3结构、组织和性能的含义共析钢的室温组织金属中常见组织：共析组织或珠光体共晶组织亚共析组织亚共晶组织马氏体组织贝氏体组织Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.8No.3结构、组织和性能的含义性能不同组织具有不同的性能相的空间形态不同相结构具有不同的性能组织的结合方式Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.9No.3结构、组织和性能的含义Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.102.晶体的基本结构晶体与非晶体的区别金属中常见的晶格类型合金的晶体结构实际晶体中的晶格类型Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.11晶体与非晶体的区别•晶体中原子按一定规则周期性重复排列，而非晶体原子则是原子排列短程有序或无序；•晶体有固定的熔点，非晶体则只有软化温度（如玻璃，松香）；•晶体材料各向异性，非晶体材料各向同性；晶体非晶体Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.12金属中常见的晶格类型三种典型晶体结构体心立方面心立方密排六方Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.13体心立方bcc•常见的体心立方结构的金属有Cr、V、Mo、W和α-Fe等30多种Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.14•常见的面心立方结构的金属有Al、Cu、Ni和γ-Fe等约20种面心立方fccThinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.15•常见的密排立方结构的金属有Mg、Zn、等。密排立方hcpThinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.16实际金属中的晶体结构•Addyourtitleinhere由于受结晶条件和其它因素的限制，其内部结构都是由许多尺寸很小，各自结晶方位都不同的小单晶体组合在一起的多晶体构成。这些小晶体就是晶粒，它们之间的交界即为晶界。在一个晶粒内部其结晶方位基本相同，但也存在着许多尺寸更小，位向差更小的小晶粒，它们相互嵌镶成一颗晶粒，这些小晶块称为亚晶粒，亚晶粒之间的界面称为亚晶界•实际金属一般都为多晶体结构Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.17实际金属中的晶体结构多晶体示意图Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.18实际金属中的晶体结构•Addyourtitleinhere这些缺陷的存在，对金属的性能（物理性能、化学性能、机械性能）将产生显著影响，如钢的耐腐蚀性，实际金属的屈服强度远远低于通过原子间的作用力计算所得数值。常见的晶体缺陷有：点缺陷、面缺陷和线缺陷•实际金属晶体中都存在晶体缺陷Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.19点缺陷在实际晶体结构中，晶格的某些结点，往往未被原子所占据，这种空着的位置称为空位。同时又可能在个别空隙处出现多余的原子，这种不占有正常的晶格位置，而处在晶格空隙之间的原子称为间隙原子。Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.20点缺陷由于空位和间隙原子的存在，使晶体发生了晶格畸变，晶体性能发生改变，如强度、硬度和电阻增加。晶体中的空位和间隙原子处于不断地运动和变化之中，在一定温度下，晶体内存在一定平衡浓度的空位和间隙原子，空位和间隙原子的运动，是金属中原子扩散的主要方式，对金属材料的热处理过程极为重要。Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.21线缺陷－位错•晶体中，某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象，称为位错。•位错的存在以及位错密度的变化，对金属的性能如强度、塑性、疲劳等都起着重要影响。如金属材料的塑性变形与位错的移动有关。冷变形加工后金属出现了强度提高的现象（加工硬化），就是由于位错密度的增加所致。Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.22线缺陷－晶界和亚晶界•实际金属材料是多晶体材料，则在晶体内部存在着大量的晶界和亚晶界。晶界和亚晶界实际上是一个原子排列不规则的区域，（该处晶体的晶格处于畸变状态，能量高于晶粒内部，在常温下强度和硬度较高，在高温下则较低，晶界容易被腐蚀等。Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.23合金的晶体结构•由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属特性的物质，称为合金•组成合金的最基本的、独立的物质叫做组元•合金中，具有同一化学成分且结构相同的均匀部分叫做相Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.24合金的晶体结构固溶体中间相(金属化合物)间隙固溶体置换固溶体合金的相结构Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.25•合金的组元通过溶解形成一种成分及性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相，称为固溶体。与固溶体结构相同的组元为溶剂，另一组元为溶质。•按溶质原子在溶剂晶格中的位置，固溶体可分为置换固溶体与间隙固溶体两种。固溶体Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.26置换固溶体Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.27间隙固溶体不管溶质原子处于溶剂原子的间隙中或者代替了溶剂原子都会使固溶体的晶格发生畸变，使塑性变形抗力增大，结果使金属材料的强度、硬度增高。这种通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象，称为固溶强化。Thinkquality–thinkIpsenIPSENINDUSTRIESFURNACES(SHANGHAI)LTD.易普森工业炉（上海）有限公司Oct9th2008ZhongYuanlong/Mech.28•金属化合物的晶格类型与形成化合物各组元的晶格类型完全不同，一般可用化学分子式表