材料工程基础热处理课件.ppt

1、第一部分：热处理原理第一部分：热处理原理钢在加热时的转变钢在加热时的转变钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变第二部分：常规热处理工艺第二部分：常规热处理工艺退火、正火、淬火、回火工艺退火、正火、淬火、回火工艺(钢铁材料，四把火钢铁材料，四把火)退火处理，固溶、淬火与时效处理退火处理，固溶、淬火与时效处理(有色金属有色金属)机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%70%的零件要经过

2、热处理；在汽车、拖拉机的零件要经过热处理；在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达制造中，需要热处理的零件多达70%80%，而工，而工模具及滚动轴承，则要模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。热处理：将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺过程。通过这个过程，材料的内部组织发生了变化，因通过这个过程，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经在市面上购回的经球化退火的材料

3、其硬度仅为球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到淬火并低温回火使硬度提高到6063HRC，这是因，这是因为内部组织由淬火之前的为内部组织由淬火之前的粒状珠光体粒状珠光体转变为淬火加转变为淬火加低温回火后的低温回火后的回火马氏体回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大，导致性能差别如此大的原因是不同的热处理后内部导致性能差别如此大的原因是不同的热处理后内部组织截然不同。组织截然不同。PFSF回火回火M回火回火S 同类型热处理同类型热处理(例如淬火例如淬火)的加热温度与冷却条件的加热温度与冷却条件

4、要由材料成分确定要由材料成分确定。这些表明，热处理工艺（或制。这些表明，热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成分，材料内部组织的变化度）选择要根据材料的成分，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化。所以，变化又取决于材料的内部组织变化。所以，材料成材料成分加工处理工艺组织结构材料性能分加工处理工艺组织结构材料性能这四者相这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。热处理工艺中有三大基本要素：热处理工艺中有三大基本要素：加热加热、保温保温、冷却冷却。这三大

5、基本要素决定了材料热处理后的这三大基本要素决定了材料热处理后的组织组织和和性能性能。1、加热、加热 不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。对于不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。对于钢铁材料而言，加热分为两种，一种是在临界点钢铁材料而言，加热分为两种，一种是在临界点A1以下的加热，此时不发生组织变化；另一种是在以下的加热，此时不发生组织变化；另一种是在A1以上的加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，以上的加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，这一过程称为这一过程称为奥氏体化奥氏体化。2、保温、保温 保温是热处理的中间工序，其目的是要既要保证保温是热处理的中间工序，其目的是要既要保证工件烧

6、透，又要防止脱碳、氧化等。工件烧透，又要防止脱碳、氧化等。保温时间和保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。一般工件越大，导热性越差，保温时间就越长。一般工件越大，导热性越差，保温时间就越长。3、冷却、冷却冷却是热处理的最终工序，也是冷却是热处理的最终工序，也是热处理过程中最热处理过程中最重要的工序重要的工序。钢在不同冷却速度下可以转变为不。钢在不同冷却速度下可以转变为不同的组织。同的组织。热处理工艺曲线示意图热处理工艺曲线示意图1、根据加热、冷却方式的不同及组织、性能变化特、根据加热、冷却方式的不同及组织、性能变化特点的不同，热处理可分为下

7、列几类：点的不同，热处理可分为下列几类：常规热处理常规热处理v退火退火、正火正火、淬火淬火和和回火回火等。等。表面热处理表面热处理v感应加热表面淬火感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火、电接电接触加热表面淬火触加热表面淬火、渗碳渗碳、氮化氮化和和碳氮共渗碳氮共渗等。等。其它热处理其它热处理v可控气氛热处理可控气氛热处理、真空热处理真空热处理和和形变热处理形变热处理等等2、按照热处理在零件生产过程中的位置和作用不同，、按照热处理在零件生产过程中的位置和作用不同，热处理工艺还可分为：热处理工艺还可分为：预备热处理：预备热处理：零件加工过程中的一道中间工序零件加工过程中的一道中间工序(

8、也称也称为为中间热处理中间热处理)，其目的是改善锻、铸毛坯件组织、，其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。备。最终热处理：最终热处理：零件加工的最终工序，其目的是使经零件加工的最终工序，其目的是使经过成型工艺达到要求的形状和尺寸后的零件的性能过成型工艺达到要求的形状和尺寸后的零件的性能达到所需要的使用性能。达到所需要的使用性能。符号温度,碳质量分数(C)%含义A 15380纯铁的熔点B 14950.53包晶转变时液态合金的成分C 11484.30共晶点Lc AE+Fe3CD 12276.69Fe3C的熔点E 1

9、1482.11碳在-Fe中的最大溶解度F 11486.69Fe3C的成分G 9120-Fe-Fe同素异构转变点(A3)H 14950.09碳在-Fe中的最大溶解度J 14950.17包晶点LB+HAJ K 7276.69Fe3C的成分N 13940-Fe-Fe同素异构转变点(A4)P 7270.0218碳在-Fe中的最大溶解度S 7270.77共析点(A1)ASFP+Fe3CQ 6000.0057600时碳在-Fe中的溶解度钢的热处理多数需要先加热得到奥氏体（钢的热处理多数需要先加热得到奥氏体（奥氏体奥氏体化化），然后以不同速度冷却使奥氏体转变为不同的），然后以不同速度冷却使奥氏体转变为不同的

10、组织，得到钢的不同性能。加热时形成的奥氏体的组织，得到钢的不同性能。加热时形成的奥氏体的质量（质量（成分均匀性及晶粒大小成分均匀性及晶粒大小等），对冷却转变过等），对冷却转变过程及组织、性能有极大的影响。因此掌握热处理规程及组织、性能有极大的影响。因此掌握热处理规律，首先要研究钢在加热时的变化。律，首先要研究钢在加热时的变化。一、奥氏体的组织结构一、奥氏体的组织结构(了解奥氏体了解奥氏体)奥氏体的组织：奥氏体的组织：通常是由等轴状的多边形晶粒所组通常是由等轴状的多边形晶粒所组成，晶内常可出现相变孪晶。成，晶内常可出现相变孪晶。晶体结构：晶体结构：奥氏体是奥氏体是C在在-Fe中的固溶体中的固溶体

11、,C原子在原子在-Fe中处于由中处于由Fe原子组成的八面体间隙中心位置，原子组成的八面体间隙中心位置，即即FCC晶胞的中心或棱边中点晶胞的中心或棱边中点.若按所有的八面体间若按所有的八面体间隙位置均添满隙位置均添满C计算，单位晶胞中应含有计算，单位晶胞中应含有4个个Fe原子原子和和4个个C原子，其原子百分比为原子，其原子百分比为50%，重量百分比为，重量百分比为20%。FCC晶胞的八面体间隙晶胞的八面体间隙v实际上实际上A最大含最大含C量为量为2.11%（重量百分比，（重量百分比，1148），原子百分比为），原子百分比为10%，即，即23个晶胞中才有一个晶胞中才有一个个C原子。原子。原因：原因

12、：C原子半径为原子半径为0.77，而，而-Fe点阵中八面体间点阵中八面体间隙半径仅为隙半径仅为0.52，C原子进入间隙位置后将引起原子进入间隙位置后将引起点阵畸变，使其周围的间隙位置不可能都添满原子。点阵畸变，使其周围的间隙位置不可能都添满原子。vC原子存在，使原子存在，使A点阵发生对称膨胀变形，若点阵发生对称膨胀变形，若C%增加，膨胀增大，点阵常数增大。增加，膨胀增大，点阵常数增大。vA中中C原子含量实际是不均匀的，并不是每个八面原子含量实际是不均匀的，并不是每个八面体中心都占据体中心都占据C原子，而是一部分八面体中含有原子，而是一部分八面体中含有C原子，原子，C在在A中存在中存在C的浓度起

13、伏。的浓度起伏。v合金钢中的合金钢中的A是是C和合金元素溶于和合金元素溶于-Fe中的固溶体中的固溶体。合金元素如合金元素如Mn、Si、Cr、Ni、Co等在等在-Fe中取代中取代Fe原子的位置而形成置换固溶体。他们的存在也引原子的位置而形成置换固溶体。他们的存在也引起晶体畸变和点阵常数变化。起晶体畸变和点阵常数变化。二、奥氏体的存在形式二、奥氏体的存在形式高温：钢中的高温稳定相；高温：钢中的高温稳定相；室温：在钢中加入足够量的能扩大室温：在钢中加入足够量的能扩大相区的元素，相区的元素，可使可使A在室温成为稳定相。在室温成为稳定相。三、力学性能三、力学性能硬度和屈服强度均不高，硬度和屈服强度均不高

14、，C的固溶体也不能有效地的固溶体也不能有效地提高其硬度和强度；提高其硬度和强度；因因FCC点阵滑移系统多，点阵滑移系统多，A的塑性很好，易于变形，的塑性很好，易于变形，所以钢的锻造加工常要求在所以钢的锻造加工常要求在A稳定存在的高温区域稳定存在的高温区域进行。进行。四、物理性能四、物理性能因因FCC点阵是一种最密排的点阵结构，致密度高，点阵是一种最密排的点阵结构，致密度高，所以所以A的比容最小的比容最小；A的导热性差的导热性差，故，故A钢加热时，不宜采用过大的加钢加热时，不宜采用过大的加热速度，以免因热应力过大而引起工件变形。热速度，以免因热应力过大而引起工件变形。A的线膨胀系数大的线膨胀系数

15、大，因此，因此A钢也可用来制作热膨胀钢也可用来制作热膨胀灵敏的仪表元件；灵敏的仪表元件；单相单相A具有耐腐蚀性具有耐腐蚀性；A具有顺磁性具有顺磁性，而，而A的转变产物为铁磁性，所以的转变产物为铁磁性，所以A钢又可作为无磁性钢；钢又可作为无磁性钢；（铁磁性铁磁性：将一种材料放到：将一种材料放到磁场中，如果磁场增加，则其为铁磁性；磁场中，如果磁场增加，则其为铁磁性；顺磁性顺磁性：将一种材料放到磁场中，如果磁场未增加，则其为将一种材料放到磁场中，如果磁场未增加，则其为顺磁性。）顺磁性。）A中中Fe原子的自扩散激活能大，扩散系数小，因此原子的自扩散激活能大，扩散系数小，因此A钢的热强性好钢的热强性好，

16、可以作为高温用钢。，可以作为高温用钢。9.1.1.1一、奥氏体形成的热力学条件一、奥氏体形成的热力学条件热力学第二定律热力学第二定律 自然界的一切自发转变过程，总是由一种较高能自然界的一切自发转变过程，总是由一种较高能量状态趋向于能量最低的稳定状态。在一定温度量状态趋向于能量最低的稳定状态。在一定温度条件下，只有那些引起条件下，只有那些引起体系自由能体系自由能（即能够对外即能够对外作功的那部分能量作功的那部分能量）降低的过程才能自发进行。）降低的过程才能自发进行。这就是钢中发生各种转变所必需的热力学条件。这就是钢中发生各种转变所必需的热力学条件。9.1.1.1奥氏体转变的驱动力奥氏体转变的驱动

17、力 新相形成，会增加新相形成，会增加表面能表面能和克服和克服弹性能弹性能，需要由，需要由相相变释放的自由能变释放的自由能和和系统内能量起伏系统内能量起伏来补充来补充vTA1，GPA1，GPG，A稳定，稳定，PAP和和A自由自由能随温度变能随温度变化示意图化示意图GGPTGV(GP)T1温度温度T自由能自由能G9.1.1.1 二、相变临界温度二、相变临界温度 在实际热处理加热条件下，由于在实际热处理加热条件下，由于过热过热和和过冷过冷现象的现象的影响，相变是在不平衡条件下进行的。影响，相变是在不平衡条件下进行的。加热时相变加热时相变温度偏向高温，冷却时偏向低温，这种现象称为温度偏向高温，冷却时偏

18、向低温，这种现象称为滞滞后（热滞和冷滞后（热滞和冷滞)。加热或冷却速度越快，则滞后。加热或冷却速度越快，则滞后现象越严重。现象越严重。通常把加热时的实际临界温度标以字母通常把加热时的实际临界温度标以字母“c”,如如Ac1、Ac3、Accm；而把冷却时的实际临界温度标以字母；而把冷却时的实际临界温度标以字母“r”，如，如Ar1、Ar3、Arcm等。等。9.1.1.1加热和冷却速度对钢的临界温度的影响加热和冷却速度对钢的临界温度的影响 9.1.1.2 奥氏体的形成过程符合相变的普遍规律，包括奥氏体的形成过程符合相变的普遍规律，包括形核形核和和长大长大两个过程。两个过程。一、共析钢的奥氏体的形成一、

19、共析钢的奥氏体的形成 共析碳钢（共析碳钢（含含0.77%C）加热前为）加热前为珠光体组织珠光体组织，一，一般为般为铁素体相与渗碳体相相间排列的层片状组织铁素体相与渗碳体相相间排列的层片状组织，加热过程中奥氏体转变过程可分为四步进行。加热过程中奥氏体转变过程可分为四步进行。9.1.1.2 1、奥氏体晶核的形成、奥氏体晶核的形成 由由Fe-Fe3C状态图知，在状态图知，在P转变为转变为A过程中，原过程中，原F由由BCC晶格改组为晶格改组为A的的FCC晶格，原渗碳体由晶格，原渗碳体由复杂斜方复杂斜方晶格转变为晶格转变为FCC晶格。所以，晶格。所以，奥氏体的形成过程就是奥氏体的形成过程就是铁晶格的改组

20、和铁晶格的改组和Fe、C原子的扩散过程原子的扩散过程。常将这一过常将这一过程和奥氏体冷却过程的转变称为程和奥氏体冷却过程的转变称为“相变重结晶相变重结晶”。基。基于能量与成分条件，于能量与成分条件，A晶核优先在晶核优先在P的的F与与Fe3C相界产相界产生，特别是在三叉晶界上形成生，特别是在三叉晶界上形成，这这两相交界面越多，两相交界面越多，奥氏体晶核越多奥氏体晶核越多。9.1.1.2 2、奥氏体晶核的长大、奥氏体晶核的长大 奥氏体晶核形成后，它的一侧与渗碳体相接，另一奥氏体晶核形成后，它的一侧与渗碳体相接，另一侧与铁素体相接。随着铁素体的转变（侧与铁素体相接。随着铁素体的转变（铁素体区域铁素体

21、区域的缩小的缩小），以及渗碳体的溶解（），以及渗碳体的溶解（渗碳体区域缩小渗碳体区域缩小），），奥氏体不断向其两侧的原铁素体区域及渗碳体区域奥氏体不断向其两侧的原铁素体区域及渗碳体区域扩展长大，直至铁素体完全消失，奥氏体彼此相遇，扩展长大，直至铁素体完全消失，奥氏体彼此相遇，形成一个个的奥氏体晶粒。形成一个个的奥氏体晶粒。9.1.1.2 3、剩余渗碳体的溶解、剩余渗碳体的溶解 由于由于Fe3C与与A相界面上大的相界面上大的C浓度差以及浓度差以及Fe3C本身本身复杂的晶体结构，复杂的晶体结构，F转变为转变为A的速度远高于的速度远高于Fe3C的的溶解速度，在铁素体完全转变之后尚有不少未溶解溶解速度

22、，在铁素体完全转变之后尚有不少未溶解的的“剩余剩余Fe3C”存在，还需一定时间保温，让渗碳存在，还需一定时间保温，让渗碳体全部溶解。体全部溶解。9.1.1.2 4、奥氏体成分的均匀化、奥氏体成分的均匀化 即使即使Fe3C全部溶解，全部溶解，A内的成分仍不均匀，在原内的成分仍不均匀，在原F区域形成的区域形成的A含碳量偏低，在含碳量偏低，在Fe3C区域形成的区域形成的A含含碳量偏高，还需保温足够时间，让碳原子充分扩散，碳量偏高，还需保温足够时间，让碳原子充分扩散，奥氏体成分才可能均匀。奥氏体成分才可能均匀。共析钢奥氏体形成的四个过程要熟记。共析钢奥氏体形成的四个过程要熟记。9.1.1.2基本规律：

23、珠光体转变为奥氏体并使奥氏体成分均基本规律：珠光体转变为奥氏体并使奥氏体成分均匀必须有两个充要条件：一是匀必须有两个充要条件：一是温度条件温度条件，要在，要在Ac1以上加热，二是以上加热，二是时间条件时间条件，要求在，要求在Ac1以上温度保以上温度保持足够时间。在一定加热速度条件下，超过持足够时间。在一定加热速度条件下，超过Ac1的的温度越高，奥氏体的形成与成分均匀化需要的时间温度越高，奥氏体的形成与成分均匀化需要的时间愈短；在一定的温度（愈短；在一定的温度（高于高于Ac1）条件下，保温时）条件下，保温时间越长，奥氏体成分越均匀。间越长，奥氏体成分越均匀。9.1.1.2 二、非共析钢奥氏体的形

24、成二、非共析钢奥氏体的形成 亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢转变过程是一样的，即在程与共析钢转变过程是一样的，即在Ac1温度以上温度以上加热无论亚共析钢或是过共析钢中的加热无论亚共析钢或是过共析钢中的P均要转变为均要转变为A。不同的是还有亚共析钢的不同的是还有亚共析钢的F的转变与过共析钢的转变与过共析钢的的Fe3C的溶解的溶解。更重要的是。更重要的是F的完全转变要在的完全转变要在Ac3以上，以上，Fe3C的完全溶解要在温度的完全溶解要在温度Accm以上。即以上。即亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在A

25、c3以上，对以上，对过共析钢要在过共析钢要在Accm以上。以上。9.1.1.2非共析钢奥氏体的形成非共析钢奥氏体的形成FAFPAFe3CPFe3CAP9.1.1.2如果亚共析钢仍仅在如果亚共析钢仍仅在Ac1Ac3温度之间加热，无论温度之间加热，无论加热时间多长加热后的组织仍为加热时间多长加热后的组织仍为F与与A共存。对过共存。对过共析钢在共析钢在Ac1Accm温度之间加热，加热后的组织温度之间加热，加热后的组织应为应为Fe3C与与A共存。加热后冷却过程的组织转变也共存。加热后冷却过程的组织转变也仅是奥氏体向其它组织的转变，其中的仅是奥氏体向其它组织的转变，其中的F及及Fe3C在在冷却过程中不会

26、发生转变。冷却过程中不会发生转变。9.1.1.3一、奥氏体等温形成动力学曲线一、奥氏体等温形成动力学曲线 实验测得：将一组共析钢试样迅速加热至实验测得：将一组共析钢试样迅速加热至Ac1点以点以上不同温度，保温不同时间后，在盐水中急冷至室上不同温度，保温不同时间后，在盐水中急冷至室温，测出每个试样中马氏体转变量（温，测出每个试样中马氏体转变量（即高温加热保即高温加热保温时的奥氏体形成量温时的奥氏体形成量），作出每个温度下奥氏体形），作出每个温度下奥氏体形成量与保温时间的关系曲线，即为成量与保温时间的关系曲线，即为奥氏体等温形成奥氏体等温形成动力学曲线动力学曲线。将各温度的。将各温度的A等温形成动

27、力学曲线综等温形成动力学曲线综合绘在合绘在温度与时间温度与时间坐标系中，即可得到坐标系中，即可得到奥氏体等温奥氏体等温形成图形成图。共析钢奥氏体等温形成动力学曲线共析钢奥氏体等温形成动力学曲线9.1.1.3二、奥氏体等温形成动力学规律二、奥氏体等温形成动力学规律 在转变初期和转变后期，转变速度都不大，而在转在转变初期和转变后期，转变速度都不大，而在转变达变达50%左右时转变速度最大。左右时转变速度最大。转变初期只有少量的转变初期只有少量的A核心形成并长大，因而转变核心形成并长大，因而转变速度较小。以后随等温时间的延长，不断有新的核速度较小。以后随等温时间的延长，不断有新的核心形成并长大，因而转

28、变越来越快。当转变量超过心形成并长大，因而转变越来越快。当转变量超过50%以后，相当多的以后，相当多的A晶粒已长大并互相接触而停晶粒已长大并互相接触而停止长大，这时尚未转变的止长大，这时尚未转变的F与与Fe3C界面也愈来愈少，界面也愈来愈少，形核率相应减小，因而转变速度又逐渐减小。形核率相应减小，因而转变速度又逐渐减小。9.1.1.3A的形成有的形成有孕育期孕育期（转变前的准备时间转变前的准备时间）。温度越）。温度越高，孕育期越短。高，孕育期越短。转变温度越高，完成转变所需的时间越短。转变温度越高，完成转变所需的时间越短。温度越高，温度越高，A与与P之间的自由能差越大，也就是相之间的自由能差越

29、大，也就是相变驱动力越大；温度越高，过热度越大，临界晶核变驱动力越大；温度越高，过热度越大，临界晶核的尺寸就越小，形成的尺寸就越小，形成A晶核所需的浓度起伏越低；晶核所需的浓度起伏越低；温度越高，温度越高，Fe和和C原子的扩散速度越快，同时原子的扩散速度越快，同时A内内的浓度梯度越大，的浓度梯度越大，A相界面上的相界面上的C浓度差越大。以浓度差越大。以上因素促进上因素促进A的形核与长大，的形核与长大，A形成加速。形成加速。9.1.1.3在在P中的中的F全部转变为全部转变为A后，还需要一段时间使剩余后，还需要一段时间使剩余碳化物溶解和碳化物溶解和A均匀化。均匀化。在整个在整个A形成过程中，剩余碳

30、化物溶解，特别是形成过程中，剩余碳化物溶解，特别是A成分均匀化所需的时间最长。成分均匀化所需的时间最长。9.1.1.3三、影响奥氏体转变速度的因素三、影响奥氏体转变速度的因素 奥氏体的形成是通过奥氏体的形成是通过形核形核与与长大长大过程进行的，整个过程进行的，整个过程受原子扩散所控制，因此，凡是影响扩散、形过程受原子扩散所控制，因此，凡是影响扩散、形核与长大的一切因素，都会影响奥氏体的形成速度。核与长大的一切因素，都会影响奥氏体的形成速度。1、加热温度和保温时间、加热温度和保温时间 保温时间越长，奥氏体化所需温度越低；加热温度保温时间越长，奥氏体化所需温度越低；加热温度越高，原子扩散速度越大，

31、且越高，原子扩散速度越大，且A形核率增大速率大形核率增大速率大于于A长大速度增大速率，奥氏体化越快。长大速度增大速率，奥氏体化越快。9.1.1.3孕育期：孕育期：由于形成奥由于形成奥氏体需要原子的扩散，氏体需要原子的扩散，而扩散需要一定的时而扩散需要一定的时间，故间，故P在保温一段在保温一段时间后才开始形成时间后才开始形成A晶核，这段时间称为晶核，这段时间称为“孕育期孕育期”。9.1.1.32、加热速度、加热速度 加热速度加热速度V越大，越大，则孕育期越短，则孕育期越短，奥氏体化开始和奥氏体化开始和终了温度越高，终了温度越高，所需时间越短；所需时间越短；反之亦然。反之亦然。9.1.1.33、原

32、始组织、原始组织原始组织中原始组织中Fe3C为片状时，为片状时，Fe3C片间距越小，相片间距越小，相界面积越大，界面积越大，A形形核速度越大；此核速度越大；此时，时，A中的中的C浓度浓度梯度也越大，梯度也越大，A长长大越快。大越快。9.1.1.34、钢的碳含量、钢的碳含量C F与与Fe3C的相界面积的相界面积 原子扩散系数原子扩散系数 A形成速度形成速度 钢中含碳量越高，钢中含碳量越高，A的形成速度就越快。因为的形成速度就越快。因为C含含量增高时，碳化物数量增多，量增高时，碳化物数量增多，F和和Fe3C的相界面面的相界面面积增大，因而增加积增大，因而增加A形核部位，使形核率增加。同形核部位，使

33、形核率增加。同时，碳化物数量增多后，使碳的扩散距离减小，并时，碳化物数量增多后，使碳的扩散距离减小，并且随且随A中碳含量增加，碳和铁原子的扩散系数增大，中碳含量增加，碳和铁原子的扩散系数增大，这些因素都加速了这些因素都加速了A的形成。的形成。9.1.1.3C碳化物数量碳化物数量剩余碳化物溶解时间剩余碳化物溶解时间A均匀化均匀化的时间的时间 过共析钢中由于碳化物数量过多，随碳含量增加会引过共析钢中由于碳化物数量过多，随碳含量增加会引起剩余碳化物溶解和起剩余碳化物溶解和A均匀化的时间延长。均匀化的时间延长。5、合金元素、合金元素 Co、Ni等：等：扩大扩大C扩散速度，加快扩散速度，加快A化过程化过

34、程Cr、Mo、V等等：与与C亲和力大，形成难溶化合物，显亲和力大，形成难溶化合物，显著降低著降低C扩散速度，减慢扩散速度，减慢A化过程化过程Si、Al、Mn等等：不影响不影响A化过程。化过程。由于合金元素的由于合金元素的扩散速度扩散速度比碳慢得多，所以合金钢的比碳慢得多，所以合金钢的热处理加热温度一般较高，保温时间更长。热处理加热温度一般较高，保温时间更长。9.1.1.4一、奥氏体的晶粒度一、奥氏体的晶粒度 钢在加热后形成的奥氏体组织，特别是奥氏体晶粒钢在加热后形成的奥氏体组织，特别是奥氏体晶粒大小对冷却转变后钢的组织和性能有重要影响。一大小对冷却转变后钢的组织和性能有重要影响。一般来说，奥氏

35、体晶粒越细，钢热处理后的强度越高，般来说，奥氏体晶粒越细，钢热处理后的强度越高，塑性越好，冲击韧性越高。塑性越好，冲击韧性越高。晶粒度：晶粒度：表征晶体内晶粒大小的量度，通常用长度、表征晶体内晶粒大小的量度，通常用长度、面积、体积或晶粒度级别表示。面积、体积或晶粒度级别表示。9.1.1.4 一般根据标准晶粒度等级图确定钢的奥氏体晶粒一般根据标准晶粒度等级图确定钢的奥氏体晶粒大小。大小。v标准晶粒度等级分为标准晶粒度等级分为8级级v14级为粗晶粒度级为粗晶粒度v58级为细晶粒度级为细晶粒度v超过超过8级的为超细晶粒，如级的为超细晶粒，如9级和级和10级等级等v小于小于1级的为超粗晶粒级的为超粗晶

36、粒，如，如0级和级和-1级等级等 9.1.1.4标准晶粒度等级（放大标准晶粒度等级（放大100倍）倍）9.1.1.4二、二、A实际晶粒度对钢组织和性能的影响实际晶粒度对钢组织和性能的影响 加热时得到的实际晶粒的大小，对冷却后钢的组织加热时得到的实际晶粒的大小，对冷却后钢的组织和性能有很大影响。一般，粗大的奥氏体晶粒往往和性能有很大影响。一般，粗大的奥氏体晶粒往往导致冷却后获得粗大的组织，而粗大的组织又往往导致冷却后获得粗大的组织，而粗大的组织又往往相应的具有较低的塑韧性。在热处理时应严格控制相应的具有较低的塑韧性。在热处理时应严格控制晶粒大小，以获得良好的综合性能。晶粒大小，以获得良好的综合性能。生产中通过细化生产中通过细化A晶粒来同时提高钢的强度和塑韧晶粒来同时提高钢的强度和塑韧性：例如性：例如反复奥氏体化热处理反复奥氏体化热处理。