熱處理質(zhì)量管控 CQI-9教材.ppt

第一部分 熱處理特殊需求 熱處理特殊需求介紹供應(yīng)商熱處理策略介紹 特殊過(guò)程定義 當(dāng)過(guò)程的結(jié)果不能通過(guò)其后產(chǎn)品的檢驗(yàn)和試驗(yàn)完全證實(shí)時(shí) 如加工缺陷僅在使用后才能暴露出來(lái) 這些過(guò)程應(yīng)由具備資格的操作者完成和 或要求進(jìn)行連續(xù)的過(guò)程參數(shù)監(jiān)視和控制 以確保滿足規(guī)定要求 這些要求預(yù)先鑒定過(guò)程能力的過(guò)程 通常稱(chēng)為是 特殊過(guò)程 Q 特殊過(guò)程舉例 熱處理 鑄造 鍍鋅等 顧客特殊要求 何謂顧客特殊要求 質(zhì)量管理體系的補(bǔ)充要求 被某特定顧客期望 批準(zhǔn)和 或要求的核心工具的使用 如APQP FMEA等 與顧客接口的具體方式 程序及其適用表格工具 歐美各主機(jī)廠建立的特殊要求手冊(cè) 對(duì)零件的特殊要求 尺寸 材料 性能指標(biāo)等 顧客特殊要求 產(chǎn)品交付要求 如JIT 對(duì)特定生產(chǎn)過(guò)程的要求 如熱處理的要求 環(huán)保和有害物質(zhì)禁用要求 如鉛 汞 鎘等 法規(guī)符合性 顧客特殊要求 戴姆勒克萊斯勒汽車(chē)公司戴姆勒克萊斯勒顧客特殊要求與ISO TS16949第二版一并使用 2007年11月 4 2 9 2特殊過(guò)程的評(píng)審4 2 9 2 1熱處理過(guò)程ISO TS16949 2002條款8 2 2 2要求組織應(yīng)審核每個(gè)制造過(guò)程以確定它的有效性 熱處理過(guò)程有適用性和有效性應(yīng)利用CQI 9第二版特殊過(guò)程 熱處理系統(tǒng)的評(píng)審 HeatTreat 顧客特殊要求 SystemAssessment HTSA 來(lái)確定 這文件由AIAG出版 有效性的評(píng)估應(yīng)包括組織的自我評(píng)審 已采取措施 并維護(hù)所有的記錄 這要求也同樣適用于組織依據(jù)條款7 4 1 2 供應(yīng)商開(kāi)發(fā)條款 所開(kāi)發(fā)的熱處理供應(yīng)商 對(duì)于克萊斯勒集團(tuán) 所有的供應(yīng)商的熱處理零組件應(yīng)符合CQI 9 要求執(zhí)行CQI 9特殊過(guò)程 熱處理系統(tǒng)評(píng)審第二版的日期是2008年1月7日 顧客特殊要求 通過(guò)具有能力的審核員所執(zhí)行的第二方評(píng)審 且符合上述要求 將滿足自我評(píng)審的要求 顧客特殊要求 福特汽車(chē)公司福特汽車(chē)公司顧客特殊要求與SO TS16949 2002結(jié)合使用 2008年2月 4 3工程規(guī)格 ISO TS16949 2002條款4 2 3 1 7 3 5 CQI 9特殊過(guò)程 熱處理體系評(píng)估1 于2008年1月7日生效 每個(gè)供應(yīng)商和組織生產(chǎn)站的所有熱處理過(guò)程都應(yīng)進(jìn)行年度評(píng)估 使用CQI 9第二版的 特殊過(guò)程 熱處理體系評(píng)估 顧客特殊要求 HTSA 可從AIAGhttp www aiag org 處獲得 評(píng)估還必須在熱處理過(guò)程和熱處理設(shè)備變化的條件下進(jìn)行 所有的熱處理過(guò)程要求評(píng)估 包括列在CQI 9和焊接 退火 燒結(jié)和正火等狀態(tài)下的熱處理過(guò)程 CQI 9熱處理評(píng)估中被認(rèn)為 令人不滿意的 或 需要立即行動(dòng) 的項(xiàng)目應(yīng)在一份行動(dòng)計(jì)劃中強(qiáng)調(diào)其根本原因 這份行動(dòng)計(jì)劃還必須包括能即時(shí)保護(hù)所有元件運(yùn)達(dá)福特的風(fēng)險(xiǎn)控制行動(dòng) 顧客特殊要求 2 熱處理評(píng)鑒可以作為第一方或第二方組織 但必須由合格的評(píng)估人執(zhí)行 注 合格的評(píng)估人應(yīng)對(duì)熱處理過(guò)程的知識(shí)了如指掌 這些知識(shí)的獲得來(lái)自教育 培訓(xùn)或工作經(jīng)驗(yàn) 熱處理組織或供應(yīng)商應(yīng)開(kāi)發(fā)評(píng)估熱處理知識(shí)的特定標(biāo)準(zhǔn) 顧客特殊要求 通用汽車(chē)公司通用汽車(chē)公司顧客特殊要求 ISO TS169492007年9月4 1 12熱處理過(guò)程ISO TS16949 2002條款8 2 2 2要求 組織應(yīng)審核每一個(gè)制造過(guò)程以確定其有效性 熱處理過(guò)程的適用性和有效性應(yīng)利用AIAG所發(fā)行的CQI 9第二版特殊過(guò)程 熱處理系統(tǒng)評(píng)審 CQI 9SpecialProcess HeatTreat 顧客特殊要求 SystemAssessment HTSA 來(lái)加以確定 并維護(hù)其記錄 其有效性的評(píng)估應(yīng)包括組織的自我評(píng)審 已采取的措施和已被維護(hù)的記錄 這要求也同樣適用于組織依據(jù)條款7 4 1 2 供應(yīng)商開(kāi)發(fā)條款 所開(kāi)發(fā)的熱處理供應(yīng)商 注1 CQI 9第二版特殊過(guò)程 熱處理系統(tǒng)評(píng)審發(fā)行的生效日期后120天開(kāi)始實(shí)施 基于CQI 9第二版的發(fā)行日期 實(shí)施的生效日期是2008年1月7日 顧客特殊要求 注2 通過(guò)具有能力的審核員所執(zhí)行的第二方評(píng)審 且符合上述要求 將滿足自我評(píng)審的要求 注3 有效的實(shí)施應(yīng)該基于組織已具有一個(gè)包括了下列要素的證據(jù) 如 已驗(yàn)證資格的審核員 自我評(píng)審的計(jì)劃表 其包含實(shí)施計(jì)劃表 為可適用供應(yīng)商所建立的供應(yīng)商開(kāi)發(fā)過(guò)程 實(shí)施進(jìn)程的監(jiān)控 已定義的糾正措施過(guò)程和紀(jì)錄保持 特殊需求 CQI 9特殊過(guò)程 第2版 熱處理體系評(píng)審 從2008年1月7日生效 在每個(gè)供應(yīng)商和組織制造現(xiàn)場(chǎng)的所有熱處理過(guò)程都必須進(jìn)行年度評(píng)審 除特殊允許之外 可以通過(guò)AIAG 獲取CQI 9 特殊過(guò)珵 熱處理系統(tǒng)評(píng)審 HTSA 對(duì)任何熱處理過(guò)程和 或熱處理設(shè)備變更都要進(jìn)行評(píng)審 特殊需求 CQI 9特殊過(guò)程 熱處理體系評(píng)審 評(píng)審范圍 所有的熱處理過(guò)程都要得到評(píng)估 包括所有列在CQI 9中的如退火 繞結(jié)和正火等過(guò)程 當(dāng)CQI 9中的熱處理評(píng)審項(xiàng)目被識(shí)別為 不滿足 或 需要立即采取行動(dòng) 組織必須在行動(dòng)計(jì)劃中找到根本原因 行動(dòng)計(jì)劃必須有風(fēng)險(xiǎn)圍堵行動(dòng)以立即防止所有零件被發(fā)運(yùn)到客戶現(xiàn)場(chǎng) 特殊需求 CQI 9特殊過(guò)程 熱處理體系評(píng)審 可以進(jìn)行第一方或第二方熱處理評(píng)審 但是必須由合格的審核員來(lái)進(jìn)行 注 一個(gè)合格的審核員對(duì)熱處理過(guò)程有淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí) 這些知識(shí)可以通過(guò)教育 培訓(xùn)或工作經(jīng)驗(yàn)獲取 組織或熱處理供應(yīng)商應(yīng)將熱處理過(guò)程知識(shí)發(fā)展為具體的標(biāo)準(zhǔn) 特殊需求 CQI 9特殊過(guò)程 熱處理體系評(píng)審 供應(yīng)商必須在供應(yīng)商現(xiàn)場(chǎng)保存評(píng)審報(bào)告或其他符合CQI 9的證據(jù) 并能按要求提供給STA 熱處理評(píng)審由供應(yīng)商來(lái)進(jìn)行 熱處理供應(yīng)商證明符合CQI 9 并不能減少組織對(duì)其所提供的產(chǎn)品質(zhì)量所承擔(dān)的全部責(zé)任 供應(yīng)商熱處理策略 第二部分 熱處理基本知識(shí)及原理 金屬材料的各項(xiàng)性能 金屬材料的各項(xiàng)性能金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)介紹金屬熱處理工藝概述金屬熱處理設(shè)備介紹金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù)金屬熱處理失效預(yù)防 金屬的機(jī)械性能 塑性 塑性 塑性指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生變形而不被破壞 當(dāng)外力去除后仍能使其變形保留下來(lái)的性能 他是與脆性相反的性能 用伸長(zhǎng)率和斷面收縮率來(lái)衡量 數(shù)值越高 越容易壓力加工 伸長(zhǎng)率 L1 L0 L0 100 或者采用延伸率等指標(biāo) 金屬的機(jī)械性能 強(qiáng)度 強(qiáng)度 金屬材料受外力作用時(shí) 對(duì)變形或斷裂的抵抗能力稱(chēng)為強(qiáng)度 用抗彎 抗拉 抗壓 抗剪 抗扭強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度等衡量 如 TS 抗拉強(qiáng)度 F0 橫截面積通常來(lái)講 含碳量越高 其抗拉強(qiáng)度越低 金屬的機(jī)械性能 硬度 硬度指金屬材料抵抗其他硬物體壓入其表面的能力 硬度是通過(guò)試驗(yàn)機(jī)測(cè)定的 可分為布氏硬度 洛氏硬度 維氏硬度 金屬的機(jī)械性能 韌性 金屬材料的韌性 金屬材料的抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力稱(chēng)為韌性 可分為大能量一次沖擊 沖擊韌性和沖擊功 和小能量多次沖擊抗力 工程上很多承受沖擊載荷的零件多數(shù)以小能量多次沖擊而導(dǎo)致斷裂的 金屬的機(jī)械性能 斷裂韌性 金屬材料在裂紋存在的情況抵抗脆性開(kāi)裂的能力 是強(qiáng)度和塑性的綜合指標(biāo) 可根據(jù)其和無(wú)損探傷的方法預(yù)知零件在工作中有無(wú)脆性斷裂的危險(xiǎn) 以采取合金化和熱處理的措施滿足使用性能的要求 金屬工藝性能定義 金屬材料是否易于加工的性能稱(chēng)為工藝性能 包括鑄造性能 鍛壓性能 焊接性能和切削加工性能和熱處理工藝性能 工藝性能 鑄造性能 金屬材料的鑄造性能包括流動(dòng)性 收縮性和偏析傾向等 流動(dòng)性指液態(tài)金屬充滿鑄型的能力 收縮性是指金屬由液態(tài)凝固時(shí)和凝固后體積收縮的程度 金屬的偏析傾向指金屬凝固過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)成分和組織上的不均勻 大型鑄件更容易產(chǎn)生偏析 工藝性能 鍛壓性能 金屬材料鍛壓后 可改變自已的形狀而不產(chǎn)生破裂的能力 如果金屬材料的可塑性好 易于鍛造而不發(fā)生破裂 即鍛造性好 銅 鋁的合金在冷態(tài)下具有很好的可鍛性 炭鋼在加熱狀態(tài)下可鍛性好 脆性材料 鑄鐵 幾乎不可鍛 控制好加熱和冷卻規(guī)范 工藝性能 熱處理性能 金屬材料能否通過(guò)加熱 保溫和冷卻的方法以改變內(nèi)部組織的性能 衡量指標(biāo)為 淬硬性 淬透性 淬火變形及開(kāi)裂趨勢(shì) 表面氧化及脫碳趨勢(shì) 過(guò)熱及過(guò)燒敏感趨勢(shì) 回火穩(wěn)定性 回火脆性 工藝性能 焊接性 金屬材料是否容易用焊接的方法成優(yōu)良的接頭的性能稱(chēng)為焊接性能 用接頭強(qiáng)度和母材強(qiáng)度對(duì)比來(lái)衡量可焊性 兩者接近可焊性好 一般低碳鋼具有良好的可焊性好 中碳鋼中等 高碳鋼 高合金鋼 鑄鐵 鋁合金的焊接性差 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 金屬材料的各項(xiàng)性能金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)介紹金屬熱處理工藝概述金屬熱處理設(shè)備介紹金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù)金屬熱處理失效預(yù)防 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 晶體 晶體 構(gòu)成晶體物質(zhì)的原子都是按一定幾何形狀有規(guī)則的排列 所有固體金屬和合金都是晶體 晶體與非晶體比較有如下特點(diǎn) 1 組成晶體的原子在空間呈有規(guī)則排列 2 晶體有一定的熔點(diǎn) 3 晶體有各向異性 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 晶格 晶格 晶體內(nèi)部的原子結(jié)構(gòu)是按一定規(guī)則排列的 為了便于分析研究和描述 人為地把原子看成一個(gè)點(diǎn) 用假想的線條將各原子中心連接起來(lái) 這樣用于描述原子在晶體中的排列形式的空間格架稱(chēng)為結(jié)晶格子 簡(jiǎn)稱(chēng)晶格晶胞 為簡(jiǎn)化起見(jiàn) 從晶格中取出一個(gè)能完整反映晶格結(jié)構(gòu)特征的最小單元 稱(chēng)為晶胞 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 晶格類(lèi)型 體心立方晶格 他的晶胞是一個(gè)立方體 在立方體的八個(gè)角和立方體的中心 各排列一下原子 屬于這類(lèi)晶格類(lèi)型的金屬有鎢 鉻 礬及a鐵 面心立方晶格 它的晶胞也是一下立方體 在立方體的8個(gè)角和六個(gè)面的中心 各排列一個(gè)原子 屬于這類(lèi)晶格類(lèi)型的金屬有銅 鋁 金及v鐵等 密排六方晶格 它的晶胞是一個(gè)立方柱體 在柱體的每個(gè)角上 以及上下底面的中心都排列一個(gè)原子 在晶胞中間還排列有三個(gè)原子 屬于這類(lèi)晶格類(lèi)型的金屬有鎂 鎘及鋅等 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 晶粒 晶粒 金屬結(jié)晶后形成的外形不規(guī)則的而內(nèi)部晶體排列方向一致的每個(gè)微小晶體稱(chēng)為晶粒 晶粒等級(jí) 1 晶粒度與加熱溫度有關(guān) 2 晶粒度與碳含量有關(guān) 3 晶粒度與加熱時(shí)間和保溫時(shí)間有關(guān) 4 晶粒度與加熱速度有關(guān) 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 晶體類(lèi)型 單晶體 晶體中由一個(gè)晶粒組成的晶體則稱(chēng)此晶體為單晶體 單晶體中的所有晶包都按相同方向排列 單晶體材料只在特定環(huán)境下使用 用制造半導(dǎo)體硅元件所用的材料 就是單晶硅 多晶體 由許多結(jié)晶方位不同的晶粒集合組成的晶體稱(chēng)為多晶體 工業(yè)中用的金屬材料一般都是多晶體 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵的同素異構(gòu)現(xiàn)象 有些金屬在固態(tài)下 其晶體結(jié)構(gòu)會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生變化 金屬在固態(tài)下隨溫度的改變 由一種晶格轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N晶格 這種現(xiàn)象稱(chēng)為金屬的通素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 由同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變得到的不同晶格的晶體 稱(chēng)為同素異構(gòu)體 一般用 表示 金屬學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金 合金一是由兩種以上的金屬或金屬元素與非金屬元素融合而成具有金屬特性的物質(zhì) 常見(jiàn)的合金晶體結(jié)構(gòu) 固熔體金屬化合物機(jī)械化合物 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金 鐵碳合金 鋼和鑄鐵都是以鐵和碳兩種元素為主所組成的鐵碳合金 含碳量小于2 11 的鐵碳合金叫鋼 含碳量大于2 11 的鐵碳合金叫鑄鐵 根據(jù)含碳量的不同 鐵碳合金可以分為以下幾種基本組織 鐵素體奧氏體滲碳體珠光體萊氏體 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金 鐵素體 碳熔于 Fe晶格間歇形成的間歇固熔體 稱(chēng)為鐵素體 用F表示 用于鐵素體的含碳量低 所以鐵素體的組織與純鐵相似 具有良好的塑性和韌性 而強(qiáng)度和硬度較低 另有 鐵素體 是碳熔于 Fe晶格間歇中形成的間歇固熔體 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金 奧氏體 碳熔于 Fe晶格間隙中形成的間隙固溶體 稱(chēng)為奧氏體 用A表示 由于奧氏體的溶碳比鐵素體多 因此奧氏體的強(qiáng)度和硬度較鐵素體高 并且是單一的固溶體 所以其塑性較好 變形抗力較低 絕大多數(shù)鋼在進(jìn)行壓力加工和熱處理時(shí) 都加熱到奧氏體區(qū)域 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金 滲碳體 滲碳體是Fe和C的金屬化合物 當(dāng)碳的含量超過(guò)在鐵中的溶解度時(shí) 多余的碳和鐵以一定的比例化合 形成Fe3C 稱(chēng)為滲碳體 其含碳量為6 69 滲碳體具有復(fù)雜的晶格 它的硬度很高 而塑性和韌性很差 脆性很大 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金 珠光體 鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物 稱(chēng)為珠光體 用P表示 珠光體的含量為0 77 由于它是硬的滲碳體和軟的鐵素體相間組成的機(jī)械混合物 所以其機(jī)械性能介于鐵素體和滲碳體之間 強(qiáng)度較高 硬度適中 有一定的塑性 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金 萊氏體 奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物稱(chēng)為萊氏體 用Ld表示 含碳量在4 3 萊氏體的性能和滲碳體相似 硬度很高 塑性很差 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾個(gè)特性點(diǎn)的意義 A點(diǎn)純鐵的熔點(diǎn) 該點(diǎn)的溫度是1538 含碳量為零 在此點(diǎn)溫度以上 純鐵為液態(tài) 在此點(diǎn)溫度以下 純鐵為固態(tài) B點(diǎn)1493 包晶轉(zhuǎn)變時(shí) 液態(tài)合金的碳溶度 0 53 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾個(gè)特性點(diǎn)的意義 C點(diǎn) 共晶點(diǎn) 該點(diǎn)的溫度為1148 含碳量為4 3 的液態(tài)合金 但溫度下降到C點(diǎn)時(shí) 將從液態(tài)合金中結(jié)晶出奧氏體和滲碳體 所以C點(diǎn)稱(chēng)為共晶體 含碳為4 3 的鐵碳合金 在1148 時(shí)同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為共晶轉(zhuǎn)變 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾個(gè)特性點(diǎn)的意義 D點(diǎn) 滲碳體熔點(diǎn) 該點(diǎn)的溫度為1127 含碳量為6 69 E點(diǎn) 溫度是1148 含碳量2 11 該含碳量是碳在 Fe中最大的溶解度 G點(diǎn) 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn) 該點(diǎn)溫度是912 含碳量為零 當(dāng)溫度升高時(shí) 由 Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe 溫度下降時(shí) Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相同中幾個(gè)特性點(diǎn)的意義 H點(diǎn) 溫度1495 含碳量0 09 是碳在 Fe中的最大溶解度J點(diǎn) 溫度1495 含碳量0 17 包晶點(diǎn)N點(diǎn) 溫度1394 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn) 含碳量為零 Fe轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾個(gè)特性點(diǎn)的意義 S點(diǎn) 共析點(diǎn) 該點(diǎn)溫度為727 含碳量0 77 含碳量為0 77 的奧氏體溫度下降到S點(diǎn)時(shí) 奧氏體中析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物 即奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w 這一轉(zhuǎn)變過(guò)程稱(chēng)為共析轉(zhuǎn)變 Fe Fe3C相圖中主要點(diǎn)的含義 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾條特性線的意義 ACD線 即液相線 此線以上全部是為液體 用L表示 鐵碳合金冷卻到此線開(kāi)始結(jié)晶 在AC線以下從液體中結(jié)晶出奧氏體 在CD線以下結(jié)晶出滲碳體 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾條特性線的意義AECF線 即固相線 合金冷卻到此線 全部結(jié)晶為固體 此線以下為固體區(qū) 在液相線和固相線之間為合金的結(jié)晶區(qū)域 這個(gè)區(qū)域內(nèi)液體與固體并存 AEC區(qū)載內(nèi)為液體 奧氏體 DCF區(qū)域內(nèi)為液體 滲碳體 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾條特性線的意義GS線 是合金冷卻時(shí)奧氏體開(kāi)始析出鐵素體的溫度線 也是加熱時(shí)鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了線 GS線通常稱(chēng)為A3線 ES線 C在y Fe中的溶解度曲線 隨溫度的變化 含碳量在0 77 2 11 之間變化 ES線通稱(chēng)為Acm線 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金相圖 相圖中幾條特性線的意義ECF線 共晶轉(zhuǎn)變線 合金冷卻到此線時(shí) 都要發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變 從液體合金中同時(shí)結(jié)晶出奧氏體和滲碳體的機(jī)械混合物 即萊氏體 PSK線 共析轉(zhuǎn)變線 合金冷卻到此錢(qián) 都要發(fā)生共析轉(zhuǎn)變 即從奧氏體中同時(shí)析出鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物 就是珠光體 PSK線簡(jiǎn)稱(chēng)為A1線 相圖中幾條特殊線的意義 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鐵碳合金分類(lèi) Fe Fe3C相圖中各種不同成分的鐵碳合金 可根據(jù)其組織和性能的特點(diǎn)分為工業(yè)純鐵 鋼和白口鑄鐵三大類(lèi) 工業(yè)純鐵含碳量小于0 0218 的鐵碳合金 鋼含碳量為0 0218 2 11 的鐵碳合金 共析鋼 含碳量0 77 亞共析鋼 含碳量0 0218 0 77 過(guò)共析鋼 含碳量0 077 2 11 白口鑄鐵含碳量為2 11 6 69 的鐵碳合金 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 鋼 金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 白口鑄鐵 總結(jié) 鐵碳合金在1148 時(shí)發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變組織是奧氏體 共晶滲碳體 在727 時(shí)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w 室溫下 鋼的組織中都有珠光體 而白口鑄鐵中都有萊氏體 珠光體和滲碳體的機(jī)械混合物 金屬熱處理工藝概述 金屬材料的各項(xiàng)性能金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)介紹金屬熱處理工藝概述金屬熱處理設(shè)備介紹金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù)金屬熱處理失效預(yù)防 金屬熱處理工藝概述 金屬構(gòu)件機(jī)械力學(xué)性能由兩部分組成 方法一 結(jié)合選材 幾何尺寸設(shè)計(jì) 材料力學(xué) 成形工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件的機(jī)械力學(xué)性能 金屬熱處理工藝概述 金屬構(gòu)件機(jī)械力學(xué)性能由兩部分組成 方法二 通過(guò)改變金屬構(gòu)件的內(nèi)部微觀金相組織來(lái)實(shí)現(xiàn)其機(jī)械及力學(xué)性能 也包括加工性能 這由金屬熱處理實(shí)現(xiàn) 金屬熱處理工藝概述 熱處理基本原理 熱處理是指金屬或合金在固態(tài)范圍內(nèi) 通過(guò)一定的加熱 保溫和冷卻方法 以改變金屬或是合金內(nèi)部組織 而得到所需性能的一種工藝操作 在加熱社冷卻時(shí)內(nèi)部組織變化的規(guī)律稱(chēng)為熱處理原理 金屬熱處理工藝概述 鋼的各實(shí)際臨界點(diǎn)的含義 AC1 加熱時(shí)珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度Ar1 冷卻時(shí) 奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的溫度AC3 加熱時(shí) 鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度Ar3 冷卻時(shí) 奧氏體中析出鐵素體的開(kāi)始溫度Accm 加熱時(shí)二次滲碳體熔入奧氏體的溫度 Arcm 冷卻時(shí) 二次滲碳體從奧氏體中析出的開(kāi)始溫度 金屬熱處理工藝概述 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變 鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變?cè)贔e Fe3C相圖中 鋼的各種組織轉(zhuǎn)變溫度點(diǎn)在A1 A3 Acm也稱(chēng)為臨界點(diǎn) 這些溫度點(diǎn)都是在極為緩慢的加熱和冷卻條件下測(cè)得的 實(shí)際生產(chǎn)上加熱和冷卻的速度都比較快 所以組織轉(zhuǎn)變溫度都有偏移 速度越快 偏離越大 加熱時(shí)溫度向臨界點(diǎn)上移 以AC1 AC3 Acm表示 冷卻時(shí)臨界點(diǎn)下移 以Ar1 Ar3 Arcm表示 金屬熱處理工藝概述 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變根據(jù)冷卻方式的不同 奧氏體轉(zhuǎn)變可以分為兩種 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變和等溫冷卻轉(zhuǎn)變 所謂連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變就是奧氏體在連續(xù)冷卻過(guò)程中進(jìn)行的轉(zhuǎn)變 等溫冷卻轉(zhuǎn)變就是奧氏體過(guò)冷到A1以下在某一溫度下保持一段時(shí)間 在等溫過(guò)程中進(jìn)行轉(zhuǎn)變 金屬熱處理工藝概述 等溫轉(zhuǎn)變 鋼的等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變曲線就是過(guò)冷奧氏體在不同過(guò)冷度下的等溫過(guò)程中 轉(zhuǎn)變溫度 轉(zhuǎn)變時(shí)間與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物量 轉(zhuǎn)變開(kāi)始及終了 的關(guān)系曲線 每一種鋼都有各自的C曲線 從曲線中就可以知道不同溫度 時(shí)間 組織的相互關(guān)系 總結(jié) 熱處理就是通過(guò)控制鋼的加熱溫度 保溫時(shí)間及冷卻時(shí)間來(lái)改變鋼的性能 以滿足加工或使用要求的工藝過(guò)程 金屬熱處理工藝概述 熱處理工藝的分類(lèi) 整體熱處理 第一類(lèi) 整體熱處理是對(duì)工件整體加熱 然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s 以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝 退火 淬火 正火 回火表面熱處理 第二類(lèi) 表面熱處理是只加熱工件表層 以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝火焰淬火 感應(yīng)淬火 金屬熱處理工藝概述 熱處理工藝的分類(lèi) 化學(xué)熱處理 第三類(lèi) 化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層 化學(xué)成分 組織和性能的金屬熱處理工藝滲碳 滲氮 碳氮共滲 滲金屬鋁的熱處理 第四類(lèi) T6 固熔 人工時(shí)效 T4 固熔 自然失效 整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理鋁的熱處理 退火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 緩慢冷卻 獲得良好的工藝性能和使用性能 或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備 正火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 空氣中冷卻 正火效果同退火相似 只是得到的組織更細(xì) 能改善材料的切削性能淬火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 在水 油或其他無(wú)機(jī)鹽 有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻 回火 加熱至高于室溫而低于650 的某一適當(dāng)溫度 長(zhǎng)時(shí)間保溫 冷卻 淬火與回火關(guān)系密切 常常配合使用 消除工件脆性 金屬熱處理工藝概述 退火 退火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 緩慢冷卻 獲得良好的工藝性能和使用性能 或者為進(jìn)一步淬火作組織維備 臨界溫度以上 完全退火 不完全退火 等溫退火 球化退火 均勻化退火 擴(kuò)散退火 臨界溫度以下 再結(jié)晶退火 中間退火 軟化退火 去應(yīng)力退火 金屬熱處理工藝概述 退火 退火的目的 1 降低硬度 便于切削加工 2 消除鍛 鑄 焊接件的組織缺陷3 細(xì)化晶粒 改善組織 作為預(yù)備熱處理為最終熱處理作準(zhǔn)備 4 消除應(yīng)力 防止變形和開(kāi)裂 金屬熱處理工藝概述 完全退火 完全退火1 把鋼加熱到Ac3以上 保溫一段時(shí)間 使鋼完全變成奧氏體組織 然后緩慢冷卻到600攝氏度左右出爐空冷的方法 成為完全退火 完全退火的主要用于亞共析鋼的中小型鑄件和鍛件 大型的鑄件和鍛件易變形 開(kāi)裂 2 不能用于過(guò)共析鋼 否則會(huì)產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物 降低其韌性 金屬熱處理工藝概述 完全退火 完全退火的目的1 細(xì)化晶粒 消除魏氏組織和帶狀組織2 降低硬度 提高塑性 消除內(nèi)應(yīng)力 利于加工3 對(duì)于鑄件可消除粗晶 提高沖擊韌性 塑性和強(qiáng)度 金屬熱處理工藝概述 完全退火 完全退火的工藝參數(shù) 1 加熱溫度 一般是AC3 30 50 攝氏度 2 加熱速度 碳鋼件和合金元素含量低 形狀簡(jiǎn)單的工件 可不控制加熱速度 但對(duì)形狀復(fù)雜 或是中 高合金鋼 則應(yīng)控制加熱速度 這是因?yàn)樾螤顝?fù)雜的件加熱時(shí)易變形 推薦 5 10T 150 200攝氏度 小時(shí)15 30T 100 120攝氏度 小時(shí) 大于50T 50 75攝氏度 小時(shí) 金屬熱處理工藝概述 完全退火 完全退火的工藝參數(shù) 3 保溫時(shí)間 最簡(jiǎn)單的計(jì)算方式是按有效厚度計(jì)算 在箱式爐中退火時(shí) 其保溫時(shí)間從爐溫到達(dá)規(guī)定溫度算起 一般按照2 2 5min mm計(jì)算 工作愈大 裝量愈多 保溫時(shí)間愈長(zhǎng) 也可以用保溫時(shí)間 3 4 0 4 0 5 Q計(jì)算 Q為裝爐量 金屬熱處理工藝概述 完全退火 完全退火的工藝參數(shù) 4 冷卻速度一般按實(shí)際要求而定 冷得太快 則硬度高 不便加工 太慢則珠光體片粗大 一般冷卻速度是 炭鋼100 200攝氏度 小時(shí) 低合金鋼50 100攝氏度 小時(shí) 中高合金鋼30 50攝氏度 小時(shí) 完全退火不適用于過(guò)共析鋼 因?yàn)榧訜岬紸cm以上時(shí) 過(guò)共析鋼在隨后冷卻的過(guò)程中易得到網(wǎng)狀滲碳體組織 增加鋼的脆性及硬度 對(duì)機(jī)械加工及淬火帶來(lái)不利影響 金屬熱處理工藝概述 不完全退火 不完合退火的定義將鋼加熱到AC1 AC3之間 經(jīng)保溫后緩慢冷卻的方法 稱(chēng)為不完全退火 它適用于過(guò)共析鋼 無(wú)網(wǎng)狀碳化物 很少用于亞共析鋼 當(dāng)存在網(wǎng)狀碳化物 應(yīng)采用正火消除后 方可采用不完全退火 金屬熱處理工藝概述 不完全退火 不完全退火的目的降低硬度 提高塑性 消除內(nèi)應(yīng)力 改善切削加工性這種退火 鋼的組織尚未全部奧氏體話 即鐵素體和滲碳體未完全溶于奧氏體 所以退火后只能改變珠光體的組織得到球狀珠光體 不細(xì)化組織 不完全退火除溫度低些處 其它工藝參數(shù)與完全退火相同 金屬熱處理工藝概述 等溫退火 等溫退火的定義將鋼加熱到AC1或AC3以上 保溫一定時(shí)間以后 迅速冷卻到Ar以下某一溫度 并在此溫度下停留一定時(shí)間后 出爐冷卻 等溫溫度按需要獲得的組織和硬度選擇 溫度高可得到珠光體 但硬度低 溫度低可得到索氏體和屈氏體 但硬度高 等溫退火適用于合金鋼 金屬熱處理工藝概述 等溫退火 等溫退火的目的 由于奧氏體等溫分解在恒溫 得到均勻的珠光體 獲得均勻的機(jī)械性能 特別是大截面的零件 等溫溫度高 晶粒較粗大 硬度低 反之 晶粒較細(xì) 硬度高 可以采用一般退火方法難以得到珠光體組織的鋼得到珠光體 以利于切削加工 并縮短生產(chǎn)周期 金屬熱處理工藝概述 等溫退火 等溫退火工藝參數(shù) 加熱溫度 等溫溫度及保溫時(shí)間根據(jù)C曲線 性能要求 截面尺寸等確定 等溫時(shí)間的長(zhǎng)短由等溫溫度和C曲線的轉(zhuǎn)變終了線交點(diǎn)來(lái)確定 為了保證轉(zhuǎn)變完成 一般等溫時(shí)間比選定的時(shí)間要延長(zhǎng)一些 碳鋼 1 2H 低 中合金鋼3 5H 金屬熱處理工藝概述 等溫退火 等溫退火工藝參數(shù)等溫后的冷卻從加熱溫度冷到等溫溫度時(shí) 這一段的冷卻速度 不受?chē)?yán)格限制 如果從經(jīng)濟(jì)角度考慮 冷卻速度應(yīng)快些 這樣可以縮短工藝周期 等溫退火時(shí)奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體時(shí)是在等溫時(shí)進(jìn)行的 所以等溫完了 則轉(zhuǎn)變結(jié)束 隨后的冷卻速度 不會(huì)改變組織形態(tài) 對(duì)硬度也無(wú)明顯影響 金屬熱處理工藝概述 球化退火 球化退火的定義球化退火是為了獲得球狀 實(shí)際是顆粒狀 球光體而進(jìn)行的退火一般來(lái)講 含碳量高易球化 含碳0 45以上的碳鋼 都可以球化 但隨著含碳量降低 球化愈來(lái)愈困難 球化退火是不完全退火的特例和發(fā)展 金屬熱處理工藝概述 球化退火 球化退火的目的 降低硬度 提高塑性和韌性 改變切削性能 球化退火組織對(duì)以后的淬火有利 與片狀碳化物相比 球狀碳化物加熱時(shí)溶解速度比較慢 因而可以阻礙晶粒長(zhǎng)大 獲得細(xì)晶粒 可作為淬火前的預(yù)備熱處理 金屬熱處理工藝概述 均勻化 擴(kuò)散 退火 均勻化 擴(kuò)散 退火的目的 適用于鑄錠和大型鑄件 對(duì)于高合金鋼鍛件是為后續(xù)的熱處理和機(jī)加工作準(zhǔn)備消除鑄錠和鑄件的枝狀偏析 是成分和組織均勻 提高性能 易于切削 晶粒粗大 需再進(jìn)行一次完全退火或正火加以細(xì)化 加熱溫度高 生產(chǎn)周期長(zhǎng) 能耗大 金屬熱處理工藝概述 均勻化 擴(kuò)散 退火 均勻化 擴(kuò)散 退火工藝參數(shù) 加熱溫度 Ac3或Acm以上150 300攝氏度 加熱速度 一般100 200攝氏度 小時(shí)保溫溫度 一般1 5 2 5min mm或8 5 Q 4 裝爐量大時(shí) 冷卻速度 一般50攝氏度 H 降溫到600攝氏度下出爐空冷 金屬熱處理工藝概述 再結(jié)晶退火 再結(jié)晶退火的目的用于恢復(fù)冷變形的組織與性能 如冷軋 冷拉和冷沖件 消除冷作硬化和內(nèi)應(yīng)力當(dāng)鋼件冷變形不均勻或處于臨界變形量 5 15 時(shí) 施以再結(jié)晶 易造成晶粒粗大在再結(jié)晶溫度以上加熱 其受成分 變形量 退火保溫時(shí)間影響 金屬熱處理工藝概述 再結(jié)晶退火 再結(jié)晶退火工藝參數(shù)加熱溫度 Ac1以下 一般650 700攝氏度加熱速度 一般100 200攝氏度 小時(shí)保溫時(shí)間 8 5 Q 4 為裝爐量T 冷卻速度 可不受限制 金屬熱處理工藝概述 中間軟化退火 中間 軟化 退火的目的用于冷變形加工工序之間消除應(yīng)力 降低硬度 恢復(fù)塑性工藝參數(shù)與低溫退化相似 整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理鋁的熱處理 退火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 緩慢冷卻 獲得良好的工藝性能和使用性能 或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備 正火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 空氣中冷卻 正火效果同退火詳細(xì) 只是得到的組織更細(xì) 能改善材料的切削性能淬火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 在水 油或其他無(wú)機(jī)鹽 有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻 回火 加熱至高于室溫而低于650 的某一適當(dāng)溫度 長(zhǎng)時(shí)間保溫 冷卻 淬火與回火關(guān)系密切 常常配合使用 消除工件脆性 金屬熱處理工藝概述 正火 正火的定義正火的冷卻速度比退火要快 生產(chǎn)周期短 設(shè)備利用率高 正火后可得到細(xì)片狀珠光體 適用于低 中碳鋼和低合金鋼 對(duì)高碳鋼和高合金鋼不常采用 僅當(dāng)有網(wǎng)狀碳化物時(shí)采用 因?yàn)闀?huì)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變 用于淬火返工件 消除內(nèi)應(yīng)力和細(xì)化組織 以防止重淬時(shí)的變形和開(kāi)裂 金屬熱處理工藝概述 正火 正火目的提高低碳鋼的硬度 改善切削加工性 細(xì)化晶粒改善組織 消除魏組織 帶狀組織 大塊狀鐵素體和網(wǎng)狀碳化物為最后熱處理做準(zhǔn)備消除內(nèi)應(yīng)力 提高低碳鋼性能 作最后熱處理 金屬熱處理工藝概述 正火 正火工藝參數(shù)加熱溫度 一般正火溫度為Ac3或Acm 30 50攝氏度 但實(shí)際生產(chǎn)中一般都采用更高的溫度 這樣可以是奧氏體很快完成轉(zhuǎn)變 縮短生產(chǎn)周期 合金鋼內(nèi)的合金元素阻礙奧氏體轉(zhuǎn)變 所以鋼中合金元素越多 正火溫度可以選的稍高些 金屬熱處理工藝概述 正火 正火工藝參數(shù)加熱時(shí)間 加熱時(shí)間的計(jì)算可參考下面的公式 T K D 式中 T 加熱時(shí)間 S K 不同鋼類(lèi)及不同爐子的加熱系數(shù) S MM D 工件有效厚度冷卻方法 一般小件在空氣中冷卻 對(duì)于大件則可用吹風(fēng)或噴霧冷卻 具體冷卻條件的選擇由鋼號(hào) 工件尺寸和形狀等具體確定 整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理鋁的熱處理 退火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 緩慢冷卻 獲得良好的工藝性能和使用性能 或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備 正火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 空氣中冷卻 正火效果同退火相似 只是得到的組織更細(xì) 能改善材料的切削性能淬火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 在水 油或其他無(wú)機(jī)鹽 有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻 回火 加熱至高于室溫而低于650 的某一適當(dāng)溫度 長(zhǎng)時(shí)間保溫 冷卻 淬火與回火關(guān)系密切 常常配合使用 消除工件脆性 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火的定義將鋼加熱到Ac1或Ac3以上的某一溫度 保溫后 迅速進(jìn)行冷卻 以獲得馬氏體的工藝過(guò)程 成為淬火 可根據(jù)加熱方式 加熱溫度 介質(zhì)和冷卻方式和介質(zhì)進(jìn)行分類(lèi) 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火的分類(lèi) 常見(jiàn)的有 1 單液淬火 水 形狀簡(jiǎn)單的碳鋼和合金鋼件 2 雙液淬火 先水后油 形狀復(fù)雜的碳素鋼 特備是高碳素鋼 3 分級(jí)淬火 熔鹽 形狀復(fù)雜 精度高的滾動(dòng)軸承和齒輪 4 等溫淬火 先水后油 后入等溫浴槽 形狀復(fù)雜 高硬度 高沖擊韌性的彈簧 齒輪 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火的目的 獲得馬氏體組織 提高硬度 強(qiáng)度和耐磨性減少內(nèi)應(yīng)力 避免變形和開(kāi)裂與隨后的回火工序結(jié)合 使零件獲得良好的綜合機(jī)械性能 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火的工藝參數(shù)加熱溫度 鋼的化學(xué)成分是確定加熱溫度的主要依據(jù) 對(duì)亞共析鋼 一般是加熱到Ac3以上30 50攝氏度 過(guò)共析鋼的加熱溫度為Ac1以上30 50攝氏度 共析鋼通常采用與過(guò)共析鋼相同的淬火溫度 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火的工藝參數(shù)加熱時(shí)間 一般由兩部分時(shí)間組成 零件加熱到淬火溫度所需要的升溫時(shí)間 以及為了使零件燒透和奧氏體的均勻化所需要的保溫時(shí)間 對(duì)于尺寸小的零件 一般不分開(kāi)計(jì)算 大型零件需要較長(zhǎng)時(shí)間才能燒透 升溫和保溫時(shí)間可以分開(kāi)計(jì)算 推薦t a K D min a 加熱系數(shù) K 加熱時(shí)的裝爐修正系數(shù) D 工件的有效厚度 mm 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火加熱介質(zhì)空氣一般電阻爐如箱式爐 井式爐的加熱介質(zhì)都是空氣 燃燒氣用煤氣 天然氣作為熱源 其主要成分是CO和CH4熔鹽一般把中性鹽如BaC12 Nac1 kc1等按一定比例配合 融化 將工件浸入其中 通過(guò)熔鹽的溫度將鋼加熱到淬火溫度 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火工藝參數(shù)冷卻方法 單液淬火 雙液淬火 分級(jí)淬火 等溫淬火和預(yù)冷淬火等冷卻介質(zhì) 水 急冷介質(zhì) 同時(shí)又是最便宜 安全 無(wú)公害的介質(zhì) 但不是理想的介質(zhì)高低溫區(qū)的冷卻速度快 鹽水和堿水溶液 礦物油 堿裕與鹽浴以及其他水溶液 三硝 NaN03 NaN02 KN03 金屬熱處理工藝概述 淬火 淬火的工藝參數(shù)加熱時(shí)間 一般由兩部分時(shí)間組成 零件加熱到淬火溫度所需要的升溫時(shí)間 以及為了使零件燒透和奧氏體的均勻化所需要保溫時(shí)間 對(duì)于尺寸小的零件 一般不分開(kāi)計(jì)算 大型零件需要較長(zhǎng)時(shí)間才能燒透 升溫和保溫時(shí)間可以分開(kāi)計(jì)算 整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理鋁的熱處理 退火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 緩慢冷卻 獲得良好的工藝性能和使用性能 或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備 正火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 空氣中冷卻 正火效果同退火相似 只是得到的組織更細(xì) 能改善材料的切削性能淬火 加熱到適當(dāng)溫度 保溫 在水 油或其他無(wú)機(jī)鹽 有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻 回火 加熱至高于室溫而低于650 的某一適當(dāng)溫度 長(zhǎng)時(shí)間保溫 冷卻 淬火與回火關(guān)系密切 常常配合使用 消除工件脆性 金屬熱處理工藝概述 回火 回火的定義回火是將淬火后的工件 加熱到A1以下某一個(gè)溫度 保溫后冷卻至室溫 回火是對(duì)淬火的調(diào)整和補(bǔ)充 兩工序緊密聯(lián)系在一起 構(gòu)成最終熱處理回火包括 低溫回火 中溫回火和高溫回火回火的目的 減少應(yīng)力和脆性 調(diào)整工件的機(jī)械性能 穩(wěn)定工件尺寸 改善加工性能 金屬熱處理工藝概述 回火 回火是組織和性能的變化 溫度低于100攝氏度時(shí) 鋼的體積沒(méi)有變化 馬氏體沒(méi)有分解在100 200攝氏度時(shí) 鋼的體積發(fā)生收縮 馬氏體開(kāi)始分解 由于溫度較低 馬氏體中的碳并未全部析出 此時(shí)組織稱(chēng)為回火馬氏體 應(yīng)力開(kāi)始消除 金屬熱處理工藝概述 回火 回火時(shí)組織和性能的變化 在200 300攝氏度時(shí) 馬氏體分解的同時(shí) 殘余奧氏體也開(kāi)始轉(zhuǎn)變 所以體積膨脹 在此溫度區(qū)間 殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w 在300 400攝氏度范圍內(nèi) E碳化物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C 到350攝氏度馬氏體分解基本結(jié)束 此時(shí)內(nèi)應(yīng)力大量消除 金屬熱處理工藝概述 回火 回火時(shí)組織和性能的變化 如繼續(xù)升高溫度 400攝氏度 滲碳體質(zhì)點(diǎn)聚焦長(zhǎng)大球化 回火溫度越高 滲碳體質(zhì)點(diǎn)越大 鋼的硬度 強(qiáng)度下降 韌性提高 總的趨勢(shì)是 回火溫度升高 強(qiáng)度 硬度降低而塑性 韌性提高 金屬熱處理工藝概述 回火 回火的種類(lèi)低溫回火 回火溫度為150 250攝氏度 回火后組織為回火馬氏體 低溫回火的目的是保持高硬度HRC58 64的前提下 降低鋼的脆性和減少淬火應(yīng)力 是零件有高硬度和高耐磨性而不崩裂 一般多用于刃具 量具 冷變形模具 滾動(dòng)軸承以及滲碳或表面淬火的零件 金屬熱處理工藝概述 回火 回火的種類(lèi)中溫回火 回火溫度為350 500攝氏度 回火后組織為回火屈氏體 回火硬度在HRC35 45之間 中溫回火可使鋼獲得高的彈性極限和屈服極限強(qiáng)度 因?yàn)閺V泛用于彈簧 發(fā)條 熱鍛模具的回火 要避免在回火脆性溫度 250 400攝氏度 金屬熱處理工藝概述 回火 回火的種類(lèi)高溫回火 回火溫度為500 650攝氏度 也稱(chēng)調(diào)質(zhì)處理 回火后組織為回火索氏體 也可以獲得較低的硬度 強(qiáng)度和較高塑性韌性 適用于受沖擊 交變載荷下使用的零件 如連桿 軸和螺栓等 金屬熱處理工藝概述 回火 回火工藝參數(shù) 回火時(shí)間的確定 T a D b T 回火時(shí)間 a 回火系數(shù) min mm D 工件有效厚度 mm b 時(shí)間基數(shù) 一般取10 20 min 回火后冷卻 一般在空氣中冷卻 也可在水或油中快冷 金屬熱處理工藝概述 回火 回火操作注意事項(xiàng) 工件應(yīng)及時(shí)回火 否則會(huì)造成變形和開(kāi)裂 有時(shí)防止開(kāi)裂 工件未冷到室溫即入爐回火 鹽爐加熱淬火后在空氣爐中回火 則工件應(yīng)洗干凈 否則會(huì)被腐蝕 高合金鋼 如高速鋼要進(jìn)行2 3次回火 回火后必須冷到室溫才能在入爐中進(jìn)行第二次回火 整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理鋁的熱處理 表面熱處理是只加熱工件表層 以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝 為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部 使用的熱源須具有高的能量密度 即在單位面積的工件上給予較大的熱能 使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫 金屬熱處理工藝概述 表面淬火 表面淬火的定義 工件在交變的磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流 利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)使工件表面局部或整體加熱并快速冷卻 這種淬火工藝稱(chēng)為感應(yīng)淬火通常在整體熱處理 退火 正火或調(diào)質(zhì)后 進(jìn)行表面淬火種類(lèi)很多 有火焰淬火和高 中 工頻感應(yīng)淬火 8 250KHz 500 800KHz 50Hz 電接觸表面淬火 激光和電子束等 金屬熱處理工藝概述 表面淬火 表面淬火的目的 獲得高強(qiáng)度和高耐磨性的馬氏體表面層改善疲勞強(qiáng)度中心保持原來(lái)的組織和良好的韌性可以部分代替化學(xué)熱處理 用碳鋼或低合金鋼代替高合金鋼 縮短工藝周期 提高生產(chǎn)率 整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理鋁的熱處理 化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分 組織和性能的金屬熱處理工藝滲碳 滲氮 碳氮共滲 滲金屬 金屬熱處理工藝概述 化學(xué)熱處理 氣體滲碳的定義 將工件裝入密閉的滲碳爐內(nèi) 通入氣體化學(xué)劑 甲烷 乙烷等 或液體化學(xué)劑 煤油或苯 酒精 丙酮等 在高溫下分解出活性碳原子 滲入工件表面 以獲得高碳表面層的一種工藝 有井式爐的滴注法和箱式爐或連續(xù)爐的通氣法 適用范圍于低碳鋼和低碳合金鋼 在沖擊條件下工作的滲碳耐磨零件 如汽車(chē)齒輪 活塞銷(xiāo)和機(jī)床主軸 金屬熱處理工藝概述 化學(xué)熱處理 氣體滲碳的目的 獲得高碳的表面層 提高零件表面的硬度和耐磨性心部保持原有的高韌性和高塑性 并提高零件的抗疲勞性能可控制滲碳層溶度 質(zhì)量穩(wěn)定滲碳后可直接淬火 生產(chǎn)周期短 金屬熱處理工藝概述 化學(xué)熱處理 氣體氮化的定義是指將零件置于含有大量活性氮原子氣氛 氨氣 的密閉爐中 在一定的溫度和壓力下 是氮原子滲入零件表面 隨后零件不再進(jìn)行任何熱處理 滲氮在鋼的相變溫度以下進(jìn)行 450 600 攝氏度 變形小 適用于承受沖擊載荷及交變載荷 耐磨性和疲勞強(qiáng)度要求高 耐高溫和耐腐蝕條件下的零件 高速齒輪 主軸 重要模具 金屬熱處理工藝概述 化學(xué)熱處理 氣體氮化的目的 提高零件表面的硬度和耐磨性提高零件抗疲勞強(qiáng)度 降低缺口敏感性改善在水 蒸汽和堿性溶液中的耐腐蝕性氮化前需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 以保證零件具有均勻組織和良好的綜合機(jī)械性能 金屬熱處理工藝概述 化學(xué)熱處理 氣體碳氮共滲的定義 是指在具有滲碳 氮化能力的混合氣體 氨氣 甲烷 中 將零件加熱至一定溫度 使表面同時(shí)滲入碳 氮兩種原子的一種工藝操作 可分為 高溫氣體碳氮共滲 800 900攝氏度 以滲碳為主 適用于一般碳鋼和低合金鋼低溫氣體碳氮共滲 500 600攝氏度 以滲氮為主 適用于高速鋼的切削工具和模具 金屬熱處理工藝概述 化學(xué)熱處理 氣體碳氮共滲的目的 兼有滲碳和氮化的共同作用零件表面硬度 耐磨性 抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度比滲碳高 特別是低溫碳氮共滲 對(duì)于高溫碳氮共滲 由于氮的滲入 將增加滲層的淬透性和回火穩(wěn)定性 是普通碳鋼在某些情況下代替合金鋼 整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理鋁的熱處理 鋁的熱處理 T6 固熔 人工時(shí)效 T4 固熔 自然失效 金屬熱處理工藝概述 鋁的熱處理 固熔熱處理的定義將合金加熱到相變溫度 保溫一段時(shí)間 使溶質(zhì)組元充分溶解 然后快速冷卻以獲得一種過(guò)飽和固熔體 這一工藝過(guò)程稱(chēng)為固熔熱處理 其目的是把合金中最大量實(shí)際可溶解的硬化溶于固熔體中 提高鋁合金強(qiáng)度 硬度的熱處理工藝包括三個(gè)步驟 固熔熱處理 可熔相溶解 淬火 過(guò)飽和固熔體的形成 時(shí)效 在室溫下或升溫下溶質(zhì)原子的沉淀析出 金屬熱處理工藝概述 鋁的熱處理 固熔熱處理的工藝參數(shù) 淬火溫度 取決于合金成分和共晶溫度 不宜過(guò)高或過(guò)低 加熱爐的誤差控制不超過(guò)5攝氏度 固熔處理時(shí)間 取決于熱處理前顯微組織 加熱方式 零件的尺寸和加工狀態(tài) 合金的成分 裝爐量多少淬冷延遲 零件轉(zhuǎn)移到淬火時(shí)間 不超過(guò)10 15秒冷卻速度 取決于淬火介質(zhì)的種類(lèi)與溫度及零件的有效厚度 越快越好 一般用水作淬火介質(zhì) 60 80攝氏度 金屬熱處理工藝概述 鋁的熱處理 時(shí)效處理的定義將過(guò)飽和固熔體合金在室溫或加熱到一定溫度 保持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間 使溶質(zhì)組元富集或析出第二相以獲取強(qiáng)化的工藝過(guò)程 即鋁合金淬火后的強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間增長(zhǎng)而顯著提高的現(xiàn)象 時(shí)效在常溫下發(fā)生 稱(chēng)為自然時(shí)效 在某一溫度范圍內(nèi) 如100 200攝氏度 內(nèi)發(fā)生 稱(chēng)為人工時(shí)效 金屬熱處理工藝概述 鋁的熱處理 影響時(shí)效的因素 從淬火到人工時(shí)效的停留時(shí)間合金的化學(xué)成分固熔處理工藝 溫度高 時(shí)間長(zhǎng) 最適宜的時(shí)效溫度 金屬熱處理工藝概述 鋁的熱處理 時(shí)效處理的工藝參數(shù)一般考慮加熱溫度和保溫時(shí)間 加熱速度和冷卻速度的影響較小 不考慮自然時(shí)效 一般不少于4晝夜人工時(shí)效 一般150 180攝氏度 6 12H可采用多級(jí)人工時(shí)效 金屬熱處理設(shè)備 金屬材料的各項(xiàng)性能金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)介紹金屬熱處理工藝概述金屬熱處理設(shè)備介紹金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù)金屬熱處理失效預(yù)防 金屬熱處理設(shè)備 主要設(shè)備 熱處理爐 電阻爐 燃燒爐 煤氣爐 金屬熱處理設(shè)備 主要設(shè)備 加熱裝置 火焰噴燒感應(yīng)加熱等離子體加熱通電電阻加熱 金屬熱處理設(shè)備 主要設(shè)備 表面改性裝置 氣相沉淀和離子注入表面氧化裝置 發(fā)藍(lán)槽或發(fā)黑槽 金屬熱處理設(shè)備 主要設(shè)備 表面機(jī)械強(qiáng)化裝置 拋丸機(jī)和輥壓機(jī) 金屬熱處理設(shè)備 主要設(shè)備 淬火冷卻設(shè)備 淬火槽噴射式淬火裝置壓力淬火機(jī) 金屬熱處理設(shè)備 主要設(shè)備 工藝參數(shù)檢驗(yàn)控制儀表 流量計(jì) 氣體 液體 熱電偶 控制型 顯示型 壓力儀表 如噴射淬火液控制 金屬熱處理設(shè)備 輔助設(shè)備 清洗清理設(shè)備 如脫脂爐清洗設(shè)備爐氣氛發(fā)生器 加熱介質(zhì) 滲劑制備淬火介質(zhì)循環(huán)冷卻裝置起重運(yùn)輸機(jī)械 如天車(chē)等 金屬熱處理設(shè)備 輔助設(shè)備 質(zhì)量檢驗(yàn)設(shè)備 金相顯微鏡 切割設(shè)備 硬度儀動(dòng)力輸送管路及輔助設(shè)備 煤氣管道等防火 除塵等生產(chǎn)安全設(shè)備 淬火爐旁邊的欄桿等工夾具 如零件的盛裝容器等 熱處理關(guān)鍵參數(shù) 金屬材料的各項(xiàng)性能金屬學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)介紹金屬熱處理工藝概述金屬熱處理設(shè)備介紹金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù)金屬熱處理失效預(yù)防 熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理產(chǎn)品特性熱處理過(guò)程特性熱處理性能指標(biāo) 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 產(chǎn)品特性 材料名稱(chēng) SAE的編號(hào) GB材料編號(hào) 化學(xué)成分硬度 布氏硬度 低硬度范圍 洛氏硬度C A B和15N 高硬度范圍 維氏硬度 淬硬深度 總深度有效深度淬硬位置 注 通?？偵疃缺扔行疃榷? 25mm到0 38mm 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 過(guò)程特性 驗(yàn)證裝載率在具體溫度下的時(shí)間淬火間隔時(shí)間淬火介質(zhì)的控制 如溫度 濃度 冷卻曲線等 冷卻速度氣氛控制加熱速度回火溫度微觀組織結(jié)構(gòu)評(píng)定淬火深度的測(cè)量 如適用 最終發(fā)貨前的檢驗(yàn)防止混料等 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 淬硬性的定義指鋼在正常淬火條件下 以超過(guò)臨界冷卻速度所形成的馬氏體能夠達(dá)到的最高硬度 以淬火加熱時(shí)溶于鋼的高溫奧氏體中含碳量及淬火后所得到的馬氏體組織的數(shù)量來(lái)具體決定 用HRC硬度來(lái)表示 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 淬硬性的決定因素主要與鋼中的含碳量有關(guān) 固熔在奧氏體中的含碳量愈多 淬火后所得到的馬氏體組織的數(shù)量越多 淬火后的硬度值也愈高 在實(shí)際操作中由于工件尺寸 冷卻介質(zhì)的冷卻速度和加熱時(shí)所形成的奧氏體晶粒度的不同影響淬硬性 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 淬透性的定義淬透性也叫可透性 是指鋼在淬火時(shí)能夠得到的淬硬層深度 是衡量各個(gè)不同鋼種接受淬火能力的重要指標(biāo)之一 淬硬層深度 也叫淬透層深度 是指由鋼的表面量到鋼的半馬氏體區(qū) 組織中馬氏體占50 線 其中50 為珠光體類(lèi)型組織 組織處的深度 也有個(gè)別鋼種如工具鋼 軸承鋼需量到90 或95 的馬氏體組織處 鋼的淬硬層深度越大 就表明這種鋼的淬透性越好 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 淬透性的測(cè)定方法 1 結(jié)構(gòu)鋼末端淬透性實(shí)驗(yàn)法 2 碳素工具鋼淬透性試驗(yàn)法 3 計(jì)算法淬透性主要與鋼的臨界冷卻速度有關(guān) 臨界冷卻速度愈低 淬透性一般也愈高 值得注意的是 淬透性好的鋼 淬硬性不一定高 而淬透性低的鋼也可能具有高的淬硬性鋼的淬透性指標(biāo) 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 淬透性考核鋼件經(jīng)熱處理后的綜合機(jī)械性能 能否滿足使用性能的要求 另外一方面為熱處理工藝人員在淬火過(guò)程中 能否滿足不形成裂紋及減少變形方面提供理論依據(jù) 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 淬火變形和開(kāi)裂鋼件的內(nèi)應(yīng)力 包括機(jī)械加工應(yīng)力和熱處理應(yīng)力 達(dá)到或超過(guò)鋼的屈服強(qiáng)度時(shí) 鋼件將發(fā)生變形 包括尺寸和形狀的改變 而內(nèi)應(yīng)力超過(guò)或達(dá)到鋼的破斷抗力時(shí) 鋼件將發(fā)生裂紋或?qū)е落摷屏?淬火變形是熱處理的必然趨勢(shì) 而開(kāi)裂是可能趨勢(shì) 如果鋼材原始成分及組織質(zhì)量良好 工件形狀設(shè)計(jì)合理 熱處理工藝得當(dāng) 則可減少變形及避免開(kāi)裂 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 氧化當(dāng)零件在空氣中加熱 如在空氣爐中 或者在含有氧氣 二氧化碳和水等其他介質(zhì)中加熱 鋼中的鐵原子 合金元素會(huì)與上述氧化性介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 生成氧化物 叫氧化 氧化使鋼件表面粗糙不平 增加熱處理后的清理工作 而且有影響淬火時(shí)的冷卻速度的均勻性 熱處理時(shí)應(yīng)對(duì)鋼件采取保護(hù)措施 以防止氧化 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 脫碳在發(fā)生氧化的同時(shí) 還會(huì)出現(xiàn)另外一種現(xiàn)象 脫碳 爐氣中的氧氣 氫氣 二氧化碳和水等 還可以與奧氏體中的碳作用 這樣 工件表面的碳就減少了脫碳的結(jié)果 是工件表面含碳量降低 本來(lái)是高碳鋼的成分 發(fā)生脫碳后其表層變成中碳鋼 甚至低碳鋼 不僅降低淬火硬度 而且容易產(chǎn)生淬火裂紋 熱處理應(yīng)對(duì)鋼件采取保護(hù)措施 以防止脫碳 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指標(biāo) 過(guò)熱與過(guò)燒鋼件在高溫加熱時(shí) 引起奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象 叫過(guò)熱 同樣 在更高的溫度下加熱 不僅是奧氏體晶粒粗大 而且晶粒間因氧化而出現(xiàn)氧化物或局部熔化的現(xiàn)象 叫過(guò)燒 金屬熱處理關(guān)鍵參數(shù) 熱處理性能指