東南材料成型基礎(chǔ).ppt

熱處理分類 4 1退火與正火 4 1 1退火1 完全退火2 球化退火3 擴(kuò)散退火 均勻化退火 定義 應(yīng)用范圍 后處理4 去應(yīng)力退火定義 應(yīng)用范圍 目的 完全退火與等溫退火 球化退火 4 1 2正火 定義 將鋼加熱到Ac3 亞共析鋼 或Accm 過共析鋼 以上30 50 保溫適當(dāng)?shù)臅r間后在靜止空氣中冷卻的熱處理叫正火 應(yīng)用范圍 目的 1 要求不高的結(jié)構(gòu)件 可作為最終熱處理 2 改善低碳鋼的切削加工性 以防粘刀 3 共析鋼 過共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀二次滲碳體 為球化退火作組織準(zhǔn)備 各種退火及正火的加熱溫度范圍 碳鋼的硬度與熱處理的關(guān)系 各種退火及正火的加熱溫度范圍 4 2鋼的淬火 定義 目的4 2 1淬火加熱溫度和加熱時間4 2 2淬火冷卻介質(zhì)4 2 3淬火冷卻方法1 單介質(zhì)淬火法2 雙介質(zhì)淬火法3 分級淬火法4 等溫淬火法5 冷處理 4 2 1淬火加熱溫度和加熱時間 4 2 2淬火冷卻介質(zhì) 4 2 3淬火冷卻方法 4 3鋼的表面淬火 4 3 1感應(yīng)加熱表面淬火4 3 2火焰加熱表面淬火4 3 3激光加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火 高頻100 500kHz0 5 2 0mm中頻2 5 8kHz2 10mm工頻50Hz10 15mm特點 加熱速度快 時間短 氧化脫碳少 變形小 晶粒細(xì)小 硬度高 表面層具有較大的殘余壓應(yīng)力 可提高疲勞強(qiáng)度 但設(shè)備昂貴 淬火前調(diào)質(zhì)或正火 淬后需低溫回火 火焰加熱表面淬火 4 4鋼的回火 4 4 1回火目的4 4 2回火組織轉(zhuǎn)變及性能變化4 4 3回火工藝及應(yīng)用4 4 4回火脆性 4 4 1回火目的 1 消除或降低應(yīng)力 防止變形或開裂 2 調(diào)整性能 硬度 3 穩(wěn)定組織 穩(wěn)定形狀和尺寸 保證精度 4 4 2回火組織轉(zhuǎn)變及性能變化 1 鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變 1 馬氏體的分解 200 以下 2 殘余奧氏體分解 200 300 3 滲碳體的形成 250 400 4 滲碳體的聚集長大 400 以上 2 回火后的組織和性能 1 回火馬氏體 250 以下 2 回火托氏體 350 450 3 回火索氏體 500 650 淬火鋼回火時的變化過程 40鋼回火后的力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系 4 4 3回火工藝及應(yīng)用 1 低溫回火 150 250 2 中溫回火 350 500 3 高溫回火 500 650 4 4 4回火脆性 1 淬透性 指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力 一般規(guī)定由工件表面到半馬氏體區(qū)的深度作為淬硬層深度 2 淬透性對鋼力學(xué)性能的影響 鋼的淬透性直接影響其熱處理后的力學(xué)性能 淬透性高的鋼 力學(xué)性能沿截面均勻分布 淬透性低的鋼 截面心部的力學(xué)性能低 4 5鋼的淬透性 測定鋼的淬透性最常用的方法是末端淬火法 將 25 100mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣經(jīng)奧氏體化后 對末端進(jìn)行噴水冷卻 按規(guī)定方法測定硬度值 作出淬透性曲線 利用鋼的半馬氏體區(qū)硬度與鋼的碳含量關(guān)系圖和淬透性曲線圖可找出其淬透性的大小 111 淬透性的值可用表示 其中J表示末端淬透性 d表示至水冷端的距離 HRC為該處測得的硬度值 鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)中完全淬透的最大直徑 即臨界直徑D0表示 其一 對于截面尺寸較大和形狀較復(fù)雜的重要零件以及要求力學(xué)性能均勻的零件 應(yīng)選用高淬透性的鋼制造 其二 對于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類 齒輪類零件 可選用低淬透性的鋼制造 其三 設(shè)計和制造零件時 必須考慮鋼的熱處理尺寸效應(yīng) 淬透性的應(yīng)用 112 對具體零件要作具體的分析 主要考慮以下幾個方面 鋼的淬透性 淬透性的影響因素 1 鋼的含碳量 2 合金元素 3 鋼中未溶物質(zhì) 4 工件尺寸 5 介質(zhì)淬硬性概念 淬透性與選材的關(guān)系 1 動載和交變載荷下 2 彈簧類零件 3 軸類零件 4 工具類零件 工作截面的不同冷卻速度 4 6固溶處理與時效強(qiáng)化 4 7鋼的化學(xué)熱處理 鋼的滲碳 1 滲碳方法氣體滲碳 固體滲碳 液體滲碳2 滲碳工藝參數(shù)滲碳溫度 900 950 滲層表面含碳量 0 85 1 05 滲層厚度 與滲碳時間有關(guān) 與工件的尺寸有關(guān)3 滲碳后的熱處理直接淬火法 一次淬火法 二次淬火法滲碳件淬火后應(yīng)進(jìn)行低溫回火 150 200 以減少應(yīng)力和脆性 回火后的組織是馬氏體和滲碳體 硬度達(dá)58 64HRC 鋼的氣體滲碳 氮化也稱滲氮 是指向工件滲入氮原子 以形成高氮硬化層的化學(xué)熱處理工藝 1 氮化工藝 氣體氮化 在專門設(shè)備中通氮氣并加熱至560 570 氮化時間約20 50h 氮化層深度一般0 1 0 6mm 鋼的氮化 128 離子滲氮 在低真空度容器內(nèi) 稀薄的氨氣在高電壓作用下 使電離后的氮離子高速沖擊工件 使其滲入工件表面 離子氮化其優(yōu)點是氮化時間短 變形小 129 離子氮化 氮化用鋼通常是含有Al Cr Mo Ti V等合金鋼 應(yīng)用最廣泛的是38CrMoAl 選擇氮化層厚度不超過0 6 0 7mm 工件在氮化前進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 氮化后不進(jìn)行熱處理 3 氮化特點及應(yīng)用 氮化后工件表面硬度高 耐磨性高和熱硬性高 氮化后工件的疲勞強(qiáng)度顯著提高 氮化工件變形小 耐腐蝕能力高 氮化工藝復(fù)雜 成本高 目前氮化工藝主要用于耐磨性和精度均要求很高的零件 氮化用鋼及氮化處理技術(shù)條件 130 碳氮共滲是使工件表面同時滲入碳和氮的化學(xué)熱處理工藝 也稱作氰化 常用的碳氮共滲方法有 1 低溫氣體碳氮共滲 共滲介質(zhì)有尿素 甲酰氨和三乙醇氨等 處理溫度不超過570 處理時間1 3h 硬度可達(dá)50 67HRC 現(xiàn)普遍用于模具 刃具 量具及耐磨零件的處理 2 中溫氣體碳氮共滲 滴入煤油通入氨氣并加熱溫度830 850 保溫3 4h時 氰化層厚度可達(dá)0 5 0 6mm 目前主要用于形狀復(fù)雜 要求變形小 受力不大的小型零件的處理 131 鋼的碳氮共滲 除了滲碳 滲氮外 還能滲金屬 如滲鉻 滲鋁等 滲金屬 132 4 8熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性和技術(shù)條件標(biāo)注 4 8 1熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性 1 力求避免尖角 棱角 2 截面厚薄盡量均勻 3 形狀盡量對稱和封閉 4 采用組合結(jié)構(gòu)4 8 2熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注 避免尖角設(shè)計 避免厚薄懸殊 采用對稱結(jié)構(gòu) 采用封閉結(jié)構(gòu) 熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注 表4 6熱處理工藝分類及代號 續(xù)表4 6熱處理工藝分類及代號 熱處理技術(shù)條件標(biāo)注舉例 45鋼 軸45鋼搖桿表面淬火標(biāo)注實例 4 9熱處理技術(shù)新進(jìn)展 4 9 1形變熱處理1 高溫形變熱處理2 低溫形變熱處理4 9 2超細(xì)化熱處理4 9 3真空熱處理1 真空退火2 真空淬火3 真空滲碳4 9 4離子轟擊熱處理4 9 5激光熱處理4 9 6電子束熱處理4 9 7計算機(jī)輔助熱處理生產(chǎn) 本章小結(jié) 熱處理安排在各種加工工序之間 既可用于消除上一道工藝所產(chǎn)生的缺陷 也可為下一道工藝創(chuàng)造條件 更重要的是可以充分發(fā)揮鋼材的潛力 提高工件的使用性能 提高產(chǎn)品的質(zhì)量 延長工件的使用壽命 因此 熱處理是強(qiáng)化鋼材的重要工藝之一 熱處理的方法很多 他們都是由加熱 保溫 冷卻三個階段組成 因此 應(yīng)重點掌握各種熱處理在以上三階段的組織變化 思考題 鋼材的退火 正火 淬火 回火的目的是什么 各種熱處理加熱溫度范圍和冷卻方法如何選擇 各應(yīng)用在什么場合 熱處理后形成的組織是什么