金屬材料的熱處理

1、 第三章第三章 鋼的熱處理鋼的熱處理 熱處理的地位與作用將鋼在固態(tài)下加熱、進(jìn)行保溫，冷卻到室溫，以改變鋼的內(nèi)部組織從而得到所需性能的一種工藝方法.一、定義一、定義：1、只改變金屬材料的組織和性能，不改變其形狀和尺寸。2、提高強(qiáng)度、硬度、韌性，改善切削性能，應(yīng)用廣泛。拉刀三、熱處理工藝過程：三、熱處理工藝過程： 1 1、熱處理工藝曲線：、熱處理工藝曲線： 2 2、鋼在加熱或冷卻時各臨界點(diǎn)的位置圖、鋼在加熱或冷卻時各臨界點(diǎn)的位置圖圖1圖2加熱、保溫、冷卻溫度和時間時間溫度加熱保溫冷卻臨界溫度Wc/%溫度溫度/CGPSE奧氏體奧氏體鐵素體鐵素體+珠光體珠光體珠光體珠光體+滲碳體滲碳體鐵素體鐵素體AC

2、3A3Ar3Ar1A1AC1AccmAcmArcmK鋼的熱處理的分類鋼的熱處理的分類 熱處理普通熱處理表面熱處理其它熱處理退火正火淬火回火表面淬火化學(xué)熱處理火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火滲碳滲氮碳氮共滲真空熱處理可控氣氛熱處理一、退火一、退火2 2、目的、目的(2)細(xì)化晶粒，改善組織，提高機(jī)械性能；(3)消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸；(4)提高塑性、韌性，便于進(jìn)行冷沖壓或冷拉拔加工。(1)降低硬度，以利于切削加工;1 1、定義、定義：是將鋼加熱到某一溫度，保溫一定時間，隨后在爐中或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的一種熱處理工藝。 ：Wc/%溫度溫度/C600500070080

3、09001000完全退火將鋼件加熱到Ac3以上3050C，保溫一定時間后，隨爐緩慢冷卻，或埋入石灰中冷卻。目的目的:細(xì)化晶粒,均勻組織，消除偏析，降低硬 度，提高塑、韌性。應(yīng)用應(yīng)用：亞共析鋼、合金鋼鑄件、鍛件及焊接件.原理原理：利用重結(jié)晶，消除內(nèi)應(yīng)力.把鋼加熱到Ac1以上3050,經(jīng)過保溫,緩慢冷卻至500,然后出爐空冷的熱處理工藝。Wc/%溫溫度度/C60050007008009001000球化退火完全退火熱處理的完全退火和球化退火應(yīng)用應(yīng)用:過共析鋼、刃具、模具、量具的預(yù)先熱處理。把鋼緩慢加熱到500650，經(jīng)保溫后隨爐緩慢冷卻至300以下，再出爐冷卻的熱處理工藝稱去應(yīng)力退火。目的目的:降低

4、硬度，改善切削性能，為淬火做準(zhǔn)備。原理原理：利用球化反應(yīng)，生成球化體。Wc/%溫溫度度/C60050007008009001000去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火球化退火去應(yīng)力退火完全退火二、正火二、正火 應(yīng)用應(yīng)用：消除鑄、鍛、焊、沖壓及切削加工過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以防在以后加工或使用過程中產(chǎn)生變形或開裂。1、定義： 把鋼加熱到Ac3或ACcm以上3050 ，保溫后，在空氣中冷卻下來的熱處理稱為正火。 Wc/%溫溫度度/C60050007008009001000去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火球化退火去應(yīng)力退火完全退火正火2 2、正火和退火的差別、正火和退火的差別：（1）正火的冷卻速度較退火快。（2）所得組織為比較

5、細(xì)小，稱為索氏體；強(qiáng)度、硬度較高。目的目的：低碳鋼可代替退火，以利于切削加工； 中碳鋼細(xì)化晶粒、均勻組織 ，改善切削 加工性能； 高碳鋼消除網(wǎng)狀滲碳體。3 3、特點(diǎn)、特點(diǎn)：（1）對低、中碳鋼，可用正火作為預(yù)備熱處理，以調(diào)整硬度，改善切削加工性。（3） 操作簡便，成本較低，生產(chǎn)效率高。在滿足零件性能的前提下，盡量用正火代替其他熱處理。（2）對力學(xué)性能要求不高的結(jié)構(gòu)、零件，可用正火作為最熱處理，以提高其強(qiáng)度、硬度和韌性。Wc/%溫溫度度/C60050007008009001000去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火球化退火去應(yīng)力退火完全退火正火4 4、各種退火和正火的加熱溫度范圍比較、各種退火和正火的加熱溫度范圍

6、比較。 v概念：將鋼件加熱到AC3或AC1以上3050C, 保溫后在淬火介質(zhì)中快速冷卻，以獲得高硬度組織的熱處理方法。v亞共析鋼： AC3以上3050C；v共析鋼、過共析鋼 AC1以3050C。馬氏體馬氏體 M ：碳在碳在 鐵中的鐵中的嚴(yán)重過飽和固溶體。嚴(yán)重過飽和固溶體。淬火方法淬火操作優(yōu)點(diǎn)：獲得馬氏體。提高硬度和耐磨性。缺點(diǎn)：產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，增加鋼的脆性。v防止措施：1、嚴(yán)格控制淬火加熱溫度2、合理選擇淬火介質(zhì)常用的淬火介質(zhì)：水、鹽水、油3、正確選擇淬火方法常用的：單液淬火、雙液淬火、分級淬火熱應(yīng)力+組織應(yīng)力=復(fù)合應(yīng)力復(fù)合應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度 變形復(fù)合應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度 開裂局部淬火局部淬火v作

7、用：1、調(diào)整工件的力學(xué)性能2、穩(wěn)定工件尺寸3、消除淬火內(nèi)應(yīng)力v概念：將淬火鋼件加熱到AC1以下某一溫度，保溫后冷卻的熱處理方法。低溫回火（150-250）：降低淬火應(yīng)力和脆性。注意：隨回火溫度的升高，鋼的硬度降低。注意：隨回火溫度的升高，鋼的硬度降低。應(yīng)用：各種刃具、模具、滾動軸承、耐磨件。應(yīng)用：各種刃具、模具、滾動軸承、耐磨件。調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理= =淬火淬火+ +高溫回火高溫回火高溫回火（500-650）：獲得強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合性能。中溫回火（350-500）：保證一定韌性下，提高彈性極限。應(yīng)用：各種彈簧、發(fā)條、鍛模等。應(yīng)用：各種彈簧、發(fā)條、鍛模等。應(yīng)用：各種承受疲勞載荷的中

8、碳鋼重要件，連桿、曲軸、應(yīng)用：各種承受疲勞載荷的中碳鋼重要件，連桿、曲軸、主軸、齒輪、重要的螺釘?shù)?。主軸、齒輪、重要的螺釘?shù)取?、概念：將鋼件的表面層淬透到一定的深度，而心部仍保持未淬火狀態(tài)的一種局部淬火方法。2、目的：表層獲得高硬度、高耐磨性；心部仍 保持良好的韌性。3、加熱方法：電感應(yīng)電感應(yīng)、火焰火焰、電接觸、激光等火焰表面淬火（1）感應(yīng)加熱表面淬火。）感應(yīng)加熱表面淬火。分類：分類：高頻感應(yīng)加熱表面淬火：頻率高頻感應(yīng)加熱表面淬火：頻率200-300200-300kHz,kHz,淬硬深度淬硬深度為為0.5-20.5-2mm,mm,中頻感應(yīng)加熱表面淬火：頻率中頻感應(yīng)加熱表面淬火：頻率500-1

9、0000500-10000Hz,Hz,淬硬深淬硬深度為度為2-82-8mm,mm,主要用于承受較大載荷和磨損的零件，如大模數(shù)齒輪、主要用于承受較大載荷和磨損的零件，如大模數(shù)齒輪、尺寸較大的曲軸等。尺寸較大的曲軸等。主要用于中小模數(shù)齒輪、小型軸的表面淬火。主要用于中小模數(shù)齒輪、小型軸的表面淬火。齒輪感應(yīng)淬火的操作主要用于大直徑鋼材穿透加熱和要求淬硬深度深的主要用于大直徑鋼材穿透加熱和要求淬硬深度深的大直徑零件。如火車車輪、軋輥等。大直徑零件。如火車車輪、軋輥等。低頻感應(yīng)加熱表面淬火：低頻感應(yīng)加熱表面淬火：頻率頻率5050Hz,Hz,淬硬深度淬硬深度為為10-1510-15mm,mm,（2 2）火

10、焰加熱表面淬火：）火焰加熱表面淬火：用氧用氧乙炔火焰將工乙炔火焰將工件表面迅速加熱，然后件表面迅速加熱，然后噴冷。噴冷。常用于處理異型、大型常用于處理異型、大型或特大型工件，淬硬深或特大型工件，淬硬深度為度為10-1510-15mm,mm,設(shè)備簡設(shè)備簡單，但淬火效果不穩(wěn)定。單，但淬火效果不穩(wěn)定。1、概念：將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使、概念：將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，以改變其化學(xué)成分、組一種或幾種元素滲入它的表面，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。織和性能的熱處理工藝。2、化學(xué)熱處理分類：、化學(xué)熱處理分類：滲碳滲碳、滲氮、碳氮共滲。、滲氮

11、、碳氮共滲。應(yīng)用：應(yīng)用：受強(qiáng)烈摩擦、沖擊、疲勞載荷的工件。如汽車變受強(qiáng)烈摩擦、沖擊、疲勞載荷的工件。如汽車變速箱齒輪、活塞銷、凸輪、自行車等零件。速箱齒輪、活塞銷、凸輪、自行車等零件。滲碳的工藝方法：滲碳的工藝方法：1、將工件放入密封的滲碳爐中，滴入煤油、甲苯等有機(jī)液體，在其高溫900950C下分解出活性碳原子。2、較長時間保溫，活性碳原子被工件表面吸收，溶入表層的奧氏體組織，使擴(kuò)散層達(dá)到一定的滲碳層厚度。3、再進(jìn)行淬火和低溫回火?；瘜W(xué)熱處理的基本過程氣體滲碳爐的構(gòu)造熱處理工序位置的確定熱處理工序位置的確定P32第第6題題:以以T12鋼制造鋼銼為例：鋼制造鋼銼為例：鋼銼作為工具鋼，要求高硬度、

12、高的耐磨性。以手鋼銼作為工具鋼，要求高硬度、高的耐磨性。以手工夾持操作常見，承受一般載荷。工夾持操作常見，承受一般載荷。鍛造鍛造正火（退火）正火（退火）正火（退火）作為預(yù)先熱處理，目的是消除鍛件內(nèi)部正火（退火）作為預(yù)先熱處理，目的是消除鍛件內(nèi)部的應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能。的應(yīng)力，降低硬度，改善切削加工性能。機(jī)械加工機(jī)械加工淬火淬火低溫回火低溫回火淬火淬火+低溫回火最為最終熱處理，為了得到高的硬度、低溫回火最為最終熱處理，為了得到高的硬度、耐磨性。耐磨性。常用熱處理方法的相對加工費(fèi)用常用熱處理方法的相對加工費(fèi)用熱處理方法熱處理方法 相對加工費(fèi)用相對加工費(fèi)用退火（電爐）退火（電爐） 1球化退火球化退火 1.8正火（電爐）正火（電爐） 0.8滲碳淬火滲碳淬火+回火（滲碳層回火（滲碳層0.31.5mm ) 6氮化氮化 38調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) 2.5鹽浴爐淬火鹽浴爐淬火+回火回火(刀具、磨具）刀具、磨具） 67.5鹽浴爐淬火鹽浴爐淬火+回