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专业分类：机加工金属材料与热处理 科 目金属材料与热处理授课日期5月15日课时2章节名称4-2钢在加热及冷却时的组织转变班级08级中职数控58班授课方式讲授法、讨论提问法作业题数4题拟用时间40分钟教学目的1、掌握钢在加热时，奥氏体的形成和晶粒的长大。2、了解钢在加热和冷却是的相变温度即：滞后现象。3、掌握钢在冷却两种冷却方式及奥氏体等温冷却转变即三个转变区：（1）珠光体型转变区（2）贝氏体型转变区（3）马氏体型转变区及各自的性能和组织特性。4、了解奥氏体的连续冷却转变。选 用教具挂图教学胶片、挂图重点1、 钢在加热时，奥氏体的形成和晶粒的长大。2、钢在冷却两种冷却方式及奥氏体等温冷却转变即三个转变区：（1）珠光体型转变区（2）贝氏体型转变区（3）马氏体型转变区及各自的性能和组织特性。难点钢在冷却两种冷却方式及奥氏体等温冷却转变即三个转变区：（1）珠光体型转变区（2）贝氏体型转变区（3）马氏体型转变区及各自的性能和组织特性。教学回顾通过上节4-1热处理的原理及分类，初步了解热处理的基本原理（加热、保温、冷却）和热处理的分类常规热处理（退火、正火、淬火、回火）和表面热处理（表面淬火和化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗），进一步学习4-2钢在加热及冷却时的组织转变。说明热处理三个步骤（加热、保温、冷却）中，加热和冷却是组织转变和材料性能的重要形成步骤。第四章 钢的热处理第二节 钢在加热及冷却时的组织转变一、 复习旧课（共4分钟 00：04 复习旧课2分钟）1、 热处理的原理及基本步骤。2、 热处理的分类及根本原因。二、 引入新课题（2分钟）热处理的基本步骤-加热、保温、冷却。现在进一步学习钢在加热和冷却时组织的转变。1、钢加热时的组织转变。（1）、钢在加热和冷却时的相变温度滞后现象。（2）、奥氏体的形成。（3）、奥氏体晶粒的长大。2、钢在冷却时组织转变（1）、奥氏体的等温转变（2）、奥氏体的连续冷却转变三、教学内容（共81分钟）加热是热处理的第一道工序。加热分两种，一种是在A1以下加热，不发生相变。另一种是在临界点以上加热，目的是为了获得均匀的奥氏体组织，这一过程称作奥氏体化。（一）、钢在加热时的组织转变（共需41分钟 00：45）1、钢在加热和冷却时的相变温度（需10分钟）_度_温_图4-3 钢加热和冷却时各临界温度Fe-Fe3C相图相变点A1、A3、Acm是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的，因此，钢的实际相变点都会偏离平衡相变点。即：加热转变相变点在平衡相变点以上，而冷却转变相变点在平衡相变点以下。-我们把它称为滞后现象。通常把实际加热温度标为Ac1、Ac3、Accm、Ar1、Ar3、Arcm。如图4-3所示。2、奥氏体的形成（15分钟）钢在加热时奥氏体的形成过程也是一个形核和长大的过程。以共析钢为例，其奥氏体化过程可简单地分为四个步骤，如图4-4所示。图4-4 共析钢的奥氏体形成过程示意图(a)奥氏体形核；(b)奥氏体晶核长大；(c)残余渗碳体溶解；(d)奥氏体均匀化3、奥氏体晶粒的长大（需10分钟）晶粒的长大是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行的。如图4-5所示图4-5 晶粒的吞并与长大（二）、钢在冷却时组织转变（需6分钟）在实际生产中，钢的热处理工艺有两种冷却方式，如图4-6所示。A. 连续冷却_图4-6 热处理工艺曲线B. 等温冷却（等温处理）（1）、奥氏体的等温转变（需16分钟）奥氏体在A 线以上是稳定相，当冷却到A线以下而尚未转变时的奥氏体称为过冷奥氏体。过冷奥氏体是一种不稳定的过冷组织。在等温转变称为奥氏体的等温转变。 图4-7 共析钢等温转变曲线图（A）珠光体型转变区-高温等温转变（需8分钟）过冷奥氏体在A1到550间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同，又可细分为： 珠光体 形成温度为A1-650，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示。见表4-1。 索氏体 形成温度为650-600，片层较薄，800-1000倍光镜下可 辨，用符号S表示。见表4-1。 托氏体 形成温度为600-550，片层极薄，电镜下可辨，用符号T表示。见表4-1。（B）贝氏体型转变区中温等温转变（需6分钟）过冷奥氏体在550 - Ms（对于共析钢，Ms 为230）间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号B表示。根据其组织形态不同，又分为上贝氏体（B上）和下贝氏体（B下）上贝氏体 形成温度为550-350，在光镜下呈羽毛状，在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生长的铁素体条之间。见表4-2。 下贝氏体 形成温度为350- Ms（230），在光镜下呈竹叶状，在电镜下为细片状碳化物分布于铁素体针上，并与铁素体针长轴方向呈55-60角。见表4-2。（C）马氏体型转变区（需6分钟）当奥氏体过冷到Ms以下时将转变为马氏体类型组织。马氏体转变是强化钢的重要途径之一。A、马氏体的晶体结构碳在- Fe中的过饱和固溶体称为马氏体，用符号M表示。马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保留到马氏体中。B、马氏体的形态钢中马氏体的组织形态可分为板条状和针状两大类，如表4-3所示。 板条马氏体：低碳马氏体型组织。其立体形态为细长的扁棒状，在光镜下为一束束的细条状组织，每束内条与条之间尺寸大致相同并呈平行排列，一个奥氏体晶粒内可形成几个取向不同的马氏体束。在透射电镜下观察表明，板条内的亚结构主要是高密度的位错（r=1012/cm2），因而又称位错马氏体。见表4-3。 针状马氏体：高碳马氏体。其立体形态为双凸透镜形的片状，显微组织为针状。见表4-3。 （2）、奥氏体的连续冷却转变（需4分钟）在实际热处理生产中，过冷奥氏体转变大多在连续冷却过程中进行。由于连续冷却转变图的测定比较困难，姑常用连续冷却曲线与等温转变图叠加，近似地分析连续冷却转变的产物和性能。图4-8 用等温转变曲线分析奥氏体的连续转变 四、小结。（3分钟 01：28）通过4-2钢在加热及冷却时的组织转变。即：掌握钢在加热时，奥氏体的形成和晶粒的长大。掌握钢在冷却两种冷却方式及奥氏体等温冷却转变即三个转变区：（1）珠光体型转变区（2）贝氏体型转变区（3）马氏体型转变区及各自的性能和组织特性。5