材料热处理知识

热处理的一般过程

热处理过程：热处理过程主要是由加热、保温（时间）、冷却三个阶段构成的，温度和时间是影响热处理的主要因素，因此热处理过程都可以用温度－时间曲线来表述。

钢的冷却是热处理的关键工序，成分相同的钢经加热获得奥氏体组织后，以不同的速度冷却时，将获得不同的力学性能。

加热时，高于合金相图临界温度才发生相变的现象。如图所示Ac3、Ac1、Acm为加热时钢的临界温。

实际生产中钢的热处理的冷却总是在一定速度条件下进行的，即存在过冷现象，冷却时理论临界点与实际临界点温度的差值为过冷度。对于同一金属，冷却速度越快，成分过冷度也越大。

钢在热处理过程中，组织变化，一是加热时，二是冷却时的转变：

①加热时的转变—奥氏体的形成：

常温组织系F+P，加热温度超过AC1，珠光体P向奥氏体A的转变，继续加热，剩余铁素体F向奥氏体A溶解，直至组织为单一奥氏体A。

②冷却时的转变—奥氏体A的分解：

冷却的目的，是使高温下的奥氏体A组织随着温度的降低发生分解，当缓慢冷却时，A转化为F+P；但实际冷却不是一个缓慢的过程，存在着一定的过冷度，那么随着冷却速度的不同，奥氏体分解的产物的形态、分散度及性能都将发生不同的变化。

研究奥氏体转变过程的冷却方法有两种：连续冷却（与实际相近）和等温冷却（奥氏体转变易于测量）。

a连续冷却：

这个冷却过程中，更加接近工业生产实际情况，冷却方式一般为空冷或水冷等快速冷却方式，如正火、淬火。

实际生产中，过冷奥氏体的转变大多是在连续冷却过程中进行的，在连续冷却过程中，只要过冷度与等温转变相对应，则所得到的组织与性能也是对应的。

b等温冷却：

这个冷却过程中，由于存在保温过程，占用设备且耗费时间，不利于连续生产，因此常用于保温温度较高的退火，以及热处理理论分析。

将温度在727℃以上，组织为均匀奥氏体的钢试样，急冷至727℃以下的某一温度，然后保持这一温度不变，经过一段时间，奥氏体开始转变，再经过一段时间，奥氏体转变束，整个转变过程的时间变化范围可以从几秒至几昼夜。将不同温度下奥氏体转变开始和结束的时间绘制成曲线，即得到奥氏体等温转变曲线，由于曲线形状像字母C，所以又称C曲线。

备注：Ⅰ：珠光体（P）Ⅱ:西珠光体（S）Ⅲ:极西珠光体（T）Ⅳ：上贝氏体（B上）Ⅴ：下贝式体（B下）Ⅵ：马氏体（M）

实际生产中几乎不可能得到100%的某一种组织，通常是各种组织的混合形态。

影响C曲线的因素？

碳的影响：在正常加热条件下，亚共析碳钢的C曲线随含碳量的增加而左移（亚共析钢在过冷奥氏体冷却时发生共析分解，转变为珠光体类型组织之前就开始析出铁素体新相）；过共析碳钢的C曲线随含碳量的增加而右移。

合金元素的影响：除了钴以外，所有合金元素溶入奥氏体后，都增大其稳定性，使C曲线右移。碳化物形成元素含量较多时，C曲线的形状也发生改变。

加热温度和保温时间的影响：随着加热温度的提高和保温时间的延长，奥氏体的成份更加均匀，作为奥氏体转变的晶核数量减少，同时奥氏体晶粒长大，晶界面积减少，这些都不利于过冷奥氏体的转变，提高过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右移。

来源：微信公众号“材易通”