第九章鋼的熱處理工藝_張慶安_金屬學(xué)與熱處理VIP

.,本章目的介紹鋼的常用熱處理工藝及其應(yīng)用本章重點（1）各類熱處理(退火、正火、淬火、回火)工藝組織性能應(yīng)用的規(guī)律和特點（2）淬透性、淬硬性的概念與應(yīng)用,第九章鋼的熱處理工藝,.,金屬材料加工過程冶煉鑄造,鑄錠,板棒型管,焊接,機加工,冷軋冷拔,深沖,鍛件,鑄件,機加工,零件或構(gòu)件,工藝性能預(yù)備熱處理,使用性能最終熱處理,熱軋,熱鍛,.,熱處理分類,普通熱處理：退火、正火淬火、回火表面熱處理：表面淬火化學(xué)熱處理形變熱處理：控制軋制,.,9-1鋼的退火與正火,一退火1定義：鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間后緩慢隨爐冷卻或控制其冷速，獲平衡組織的工藝。參見教材定義中“高于或低于AC1”，是為了區(qū)分有無相變的兩種退火，但并不妥,.,2分類,（1）高溫退火（相變重結(jié)晶退火）T加熱AC1（2）低溫退火T加熱0.9%有網(wǎng)狀碳化物正火(消網(wǎng))球化退火,.,注意,1退火與正火珠光體類型組織的應(yīng)用2能用正火處則不用退火正火可作為大件或不重要工件的最終熱處理，而退火一般不作為最終熱處理,.,9-2鋼的淬火與回火,淬火：將鋼件加熱到AC3或AC1以上，使發(fā)生奧氏體化，以V冷VC急劇冷卻，獲馬氏體組織,但等溫淬火獲得B下彈簧鋼鉛浴淬火獲得索氏體,.,1加熱溫度通常淬火加熱溫度的選擇主要根據(jù)鋼種是亞共析鋼還是過共析鋼而定，基本原則是亞共析鋼采取完全奧氏體化，過共析鋼采取不完全奧氏體化,一淬火加熱工藝參數(shù)的選擇,（1）化學(xué)成分亞共析鋼：AC3+20-30過共析鋼：AC1+20-30,.,過共析鋼為何不采取完全奧氏體化？,若TAcmC%，MS；AR粗大M氧化脫碳，變形開裂,.,低合金鋼：AC3或AC1+50-100高合金鋼：AC3或AC1+300-400,（2）還需綜合考慮工件尺寸、形狀、淬火介質(zhì)、晶粒長大傾向等因素,2保溫時間保溫=升溫+熱透+轉(zhuǎn),.,3淬火介質(zhì),（1）淬火介質(zhì)的要求鼻點冷速大,MS附近冷速小穩(wěn)定，成本低安全、無毒、不腐蝕工件,.,(2)常用淬火介質(zhì),水鼻溫：150/S；Ms：450/S優(yōu)點：冷卻能力強；成本低缺點：M轉(zhuǎn)變溫區(qū)冷速過大，變形應(yīng)用：小尺寸、形狀簡單碳鋼件,.,油,Vmax：100-250/S出現(xiàn)在400-500鼻溫：6070/S；Ms：50/S優(yōu)點：M轉(zhuǎn)變溫區(qū)冷速小，不易變形缺點：鼻溫區(qū)冷速過小，淬不透應(yīng)用：合金鋼件,.,10%NaCl水溶液15%NaOH水溶液5%Na2CO3水溶液使蒸汽膜提前破裂，改進了單一水介質(zhì)由于蒸汽膜出現(xiàn)，使傳熱性能下降的現(xiàn)象，提高了冷卻能力。但有一定腐蝕性,鹽水與堿水,.,鋼的淬透性為什么引入“淬透性”概念,.,1鋼的淬透性概念,淬透層深度：由工件表面半馬氏體點(50%M)的深度,指奧氏體化的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，具體用鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度表示其大小，越深，淬透性越高,.,硬度測量法：50%M的硬度C%,.,淬透性與淬透層深度的差別,影響淬透性的因素：與影響C曲線因素一致，具體與鋼種以及奧氏體化的條件有關(guān)實際淬透層深度：除與淬透性有關(guān)外，還與工件大小、淬火介質(zhì)等緊密相關(guān),.,淬硬性：鋼淬火時的硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示，具體主要取決于馬氏體中的碳含量,2淬透性與淬硬性,淬透性：取決于鋼的臨界冷卻速度，具體主要與鋼中的合金元素種類及數(shù)量有關(guān)例：T10、15MnVB淬透性與淬硬性比較,.,3淬透性測定方法,（1）頂端淬火法,25100,.,.,.,（2）臨界淬火直徑,臨界淬火直徑：鋼在某種淬火介質(zhì)中能完全淬透的最大直徑(Dk)臨界淬火直徑測量方法C%半馬氏體硬度測該鋼端淬曲線找出對應(yīng)半馬氏體硬度的d端值根據(jù)對零件淬透深度的實際要求(淬透至1/2R、3/4R、中心等)從下圖查出對應(yīng)的臨界淬火直徑Dk,.,.,三淬火方法,.,1單液淬火尺寸小、形狀簡單的碳鋼、合金鋼件2雙液淬火（水淬油冷）尺寸較大碳鋼件,3分級淬火稍高于MS，鹽浴小尺寸工模具、變形小、精密件,淬火方法,.,4等溫淬火,特點：淬火熱應(yīng)力、組織應(yīng)力小，變形小特別用于形狀復(fù)雜、尺寸精密件,5冷處理目的：減少AR%，HRC,穩(wěn)定尺寸挽救,.,四鋼的回火工藝,1回火工藝參數(shù)的選擇回火溫度的選擇（1）零件使用性能硬度回火溫度（2）應(yīng)力消除：T500，1hT200，2-3h,回火后冷卻方式通常無要求，空冷即可。但如果是中高溫回火，又是回火脆性敏感鋼(例如含Cr、Ni、Mn等)，回火后需采取水或油快冷方式回火次數(shù)：高合金鋼的多次回火,.,回火溫度對高碳低合金鋼(0.82C、0.84Mn)機械性能的影響,.,回火溫度對低碳和中碳合金鋼機械性能的影響,a對低碳合金鋼機械性能的影響b對中碳合金鋼機械性能的影響,.,2回火種類,通?；鼗痄撔阅軓娏胰Q于回火溫度，不僅回火溫度，內(nèi)應(yīng)力，同時強硬度，而塑韌性,強韌性要求不同，回火溫度不同實用中根據(jù)溫度不同劃分回火種類,.,低溫回火組織：回火馬氏體由片狀過飽和相+碳化物析出相構(gòu)成，且析出物與基體保持共格關(guān)系確?；鼗鸷笕跃哂懈邚姸冗m量碳的析出以及某些缺陷的消除，使內(nèi)應(yīng)力有較大程度下降回火后降低了脆性,（1）低溫回火（150250）,.,保持高強硬度微裂紋焊合內(nèi)應(yīng)力和脆性韌性略低碳鋼：板條M，只有C的偏聚高碳鋼：淬火片狀M回火M,應(yīng)用：工、模具鋼低碳馬氏體鋼,低溫回火組織的性能,思考：回火馬氏體與淬火馬氏體的差別,.,（2）中溫回火（350500）,中溫回火組織：回火屈氏體由條狀或針狀(未再結(jié)晶，平衡C含量)相與彌散析出、分布在相基體上的細粒狀相構(gòu)成尚未再結(jié)晶仍保留有高密度位錯的基體，確?；鼗鸷笕跃哂懈邚姸忍纪耆龀觯瑑?nèi)應(yīng)力基本消除,.,中溫回火組織的性能,基體已回復(fù)；內(nèi)應(yīng)力有很高的強韌性，彈性極限高,應(yīng)用：彈簧鋼、熱鍛模,思考：回火屈氏體與正火屈氏體的差別,.,（3）高溫回火（550680）,高溫組織：回火索氏體由已再結(jié)晶并等軸狀的相（碳為平衡狀態(tài)）以及均勻、彌散分布在其上的粒狀或球化的相構(gòu)成碳的過飽和固溶強化以及位錯亞結(jié)構(gòu)強化均消失，僅靠分布較理想的第二相強化，強度相對下降，但塑韌性很高,.,高溫回火組織的性能,內(nèi)應(yīng)力基本消除強度與韌性最佳配合綜合機械性能高應(yīng)用：重要結(jié)構(gòu)件，軸、齒輪等,獲得較高綜合機械性能的工藝方法調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火,.,思考高溫退火或正火獲得的珠光體類型組織與淬火后高溫或中溫回火的組織之間在組織、性能上有何差別？,.,五鋼的淬、回火缺陷,1種類變形、開裂、氧化、脫碳、硬度不足、軟點、過熱、過燒過熱：晶粒粗大重結(jié)晶消除過燒：晶界熔化或氧化無法挽回,.,2變形與淬火應(yīng)力,變形方式：體積變化、彎曲翹曲。產(chǎn)生原因：加熱或冷卻中熱脹冷縮組織轉(zhuǎn)變不同步內(nèi)應(yīng)力種類：熱應(yīng)力、組織應(yīng)力改進方法分級淬火、等溫淬火,.,第九章習(xí)題與思考題,1確定下列鋼件的退火方法，并指出退火的目的與退火后的組織：（1）經(jīng)冷軋后的鋼板，要求降低硬度；（2）鍛造過熱的60鋼鍛坯；（3）具有片狀滲碳體的T12鋼坯。2指出下列零件的鍛造毛坯進行正火的主要目的及正火后的組織：(1)20鋼齒輪；(2)45鋼小軸；(3)T12鋼銼刀3何謂鋼的淬透性？何謂鋼的淬硬性？影響淬透性的因素有哪些？影響淬硬性的因素有哪些？,.,4何謂鋼的淬火臨界冷卻速度？影響因素有哪些？它和鋼的淬透性有何關(guān)系？5試分析下列說法是否正確：（1）鋼中合金元素的含量愈多，則淬火后硬度愈高；（2）同一鋼材在相同加熱條件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。6指出10mm的45鋼(退火態(tài))經(jīng)下列溫度加熱并水冷后獲得的組織：700、760、840。(知Ac1724，Ac3780，D水冷20mm