鋼的熱處理工藝課程(共97頁).ppt

1、第一章鋼的熱處理工藝第一章鋼的熱處理工藝n熱處理工藝：通過加熱、保溫和冷卻的方法改變鋼熱處理工藝：通過加熱、保溫和冷卻的方法改變鋼的組織結(jié)構(gòu)以獲得工件所要求性能的技術(shù)操作；的組織結(jié)構(gòu)以獲得工件所要求性能的技術(shù)操作；n制定根底：制定根底： 熱處理原理熱處理原理n種類：種類：n 普通熱處理退火、正火、淬火和回火普通熱處理退火、正火、淬火和回火n 外表熱處理外表淬火和化學(xué)熱處理外表熱處理外表淬火和化學(xué)熱處理n 形變熱處理形變熱處理n 預(yù)備熱處理，最終熱處理預(yù)備熱處理，最終熱處理第一節(jié)第一節(jié) 鋼的退火與正火鋼的退火與正火毛坯生產(chǎn)毛坯生產(chǎn) 預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 機(jī)械機(jī)械加工加工 最終熱處理最終熱處理 機(jī)

2、械精加工機(jī)械精加工預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理 : 退火退火 ; 正火正火最終熱處理最終熱處理 : 淬火淬火 ; 回火回火一般零件生產(chǎn)的工藝路線一般零件生產(chǎn)的工藝路線:一、鋼的退火一、鋼的退火、定義：鋼加熱到臨界點、定義：鋼加熱到臨界點Ac1Ac1以上或以以上或以下，保溫后隨爐慢冷以獲得近于平衡狀下，保溫后隨爐慢冷以獲得近于平衡狀態(tài)的組織的熱處理工藝。態(tài)的組織的熱處理工藝。、目的：、目的： 消除鑄鍛焊件的內(nèi)應(yīng)力；消除鑄鍛焊件的內(nèi)應(yīng)力； 均勻成分、組織，細(xì)化晶粒；均勻成分、組織，細(xì)化晶粒； 改善鋼的成型性、切削加工性；改善鋼的成型性、切削加工性； 為淬火作組織上的準(zhǔn)備；為淬火作組織上的準(zhǔn)備； 、種類：、

3、種類：如圖如圖2-12-1退火退火重結(jié)晶退火重結(jié)晶退火完全退火完全退火擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火不完全退火不完全退火球化退火球化退火低溫退火低溫退火再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火按冷卻方式分：等溫退火和連續(xù)退火按冷卻方式分：等溫退火和連續(xù)退火按加熱溫度分：按加熱溫度分：圖圖2-12-1二退火工藝：二退火工藝：1.完全退火完全退火 完全退火：將工件加熱到完全退火：將工件加熱到Ac3以上以上3050，保，保溫足夠的時間，經(jīng)完全奧氏體化后，隨爐緩慢溫足夠的時間，經(jīng)完全奧氏體化后，隨爐緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。1適用鋼種：亞共析鋼適用鋼種：亞共析鋼

4、Wc=0.30.6%或合金鋼的鍛、鑄、焊接件?；蚝辖痄摰腻憽㈣T、焊接件。2目的：細(xì)化晶粒、消除應(yīng)力、均勻組織、降目的：細(xì)化晶粒、消除應(yīng)力、均勻組織、降低硬度、便于切削加工。低硬度、便于切削加工。低碳鋼和過共析鋼不適合于完全退火低碳鋼和過共析鋼不適合于完全退火低碳鋼：退火后硬度偏低，切削時易粘刀低碳鋼：退火后硬度偏低，切削時易粘刀過共析鋼：加熱至過共析鋼：加熱至Accm以上奧氏體化后緩冷退火以上奧氏體化后緩冷退火時，會析出網(wǎng)狀滲碳體，組織為時，會析出網(wǎng)狀滲碳體，組織為P+Fe3C，硬度較高，使鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性大大降低。硬度較高，使鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性大大降低。7工藝參數(shù)：工藝參數(shù)：加熱溫度：

5、加熱溫度：30305050，原那么：得到單相的，又防止晶粒的粗大；原那么：得到單相的，又防止晶粒的粗大；保溫時間：與鋼材成分、工件厚度、裝爐量保溫時間：與鋼材成分、工件厚度、裝爐量及方式有關(guān)及方式有關(guān)) )在箱式爐中：在箱式爐中：單位為單位為minminK=1.5 K=1.5 2.0min/mm 2.0min/mm，D-D-工件有效厚度工件有效厚度mmmm。對鍛、軋材：對鍛、軋材：=(3 =(3 4)+(0.2 4)+(0.2 0.5)Q 0.5)Q ( (單位為單位為hour , Qhour , Q為裝爐量，單位為為裝爐量，單位為t t冷卻方式：爐冷，或隨爐冷至冷卻方式：爐冷，或隨爐冷至50

6、0500以后出爐以后出爐空冷；空冷；4 4完全退火后的組織：完全退火后的組織：性能：硬度低，塑性好；性能：硬度低，塑性好； 、等溫退火：、等溫退火：將鋼奧氏體化后，將鋼奧氏體化后，快冷至快冷至稍低于稍低于r r的某一溫的某一溫度等溫，使度等溫，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織，轉(zhuǎn)組織，轉(zhuǎn)變結(jié)束后，空冷至室溫。這種退火方法叫變結(jié)束后，空冷至室溫。這種退火方法叫- - -。適用于：高碳鋼、合金工具鋼、適用于：高碳鋼、合金工具鋼、高合金鋼高合金鋼優(yōu)點：可有效縮短退火時間；保證工件內(nèi)外在優(yōu)點：可有效縮短退火時間；保證工件內(nèi)外在同一溫度轉(zhuǎn)變，有利于鋼件獲得均勻的組織性同一溫度轉(zhuǎn)變，有利

7、于鋼件獲得均勻的組織性能；生產(chǎn)中常用等溫退火代替完全退火。能；生產(chǎn)中常用等溫退火代替完全退火。缺點：對缺點：對大截面大截面鋼件和鋼件和大批量大批量爐料不適應(yīng)爐料不適應(yīng)目的：目的：A A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镻 P類組織，通常得到索氏體組織類組織，通常得到索氏體組織等溫退火的等溫溫度根據(jù)鋼的成分和要求的硬度，由該等溫退火的等溫溫度根據(jù)鋼的成分和要求的硬度，由該種鋼的種鋼的C曲線確定。曲線確定。 、不完全退火：、不完全退火： 亞共析鋼在亞共析鋼在c cAc3Ac3之間或過共析鋼在之間或過共析鋼在c cAccmAccm之間的兩相區(qū)加熱，保溫，得到不完全奧氏體之間的兩相區(qū)加熱，保溫，得到不完全奧氏體后，緩慢冷卻

8、以得到近于平衡組織的熱處理工藝。后，緩慢冷卻以得到近于平衡組織的熱處理工藝。 目的：目的： 細(xì)化晶粒，均勻組織，降低硬度，減小內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組織，降低硬度，減小內(nèi)應(yīng)力，改善切削加工性。改善切削加工性。 適用鋼種：共析鋼、過共析鋼、亞共析鋼中適用鋼種：共析鋼、過共析鋼、亞共析鋼中無大缺陷；無大缺陷； 工藝參數(shù)：工藝參數(shù)： 加熱溫度：加熱溫度：C1C120203030 優(yōu)點：加熱溫度低，易操作，節(jié)能、降耗，優(yōu)點：加熱溫度低，易操作，節(jié)能、降耗，提高生產(chǎn)率。提高生產(chǎn)率。4、球化退火：、球化退火：是使鋼中的碳化物球化，獲是使鋼中的碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝。得粒狀珠光體的一種熱

9、處理工藝。n用途：用途：主要應(yīng)用于共析鋼、主要應(yīng)用于共析鋼、過共析鋼過共析鋼和高碳合金工具鋼。和高碳合金工具鋼。n目的：目的：降低硬度、均勻組織、改善切削加工性能，為淬降低硬度、均勻組織、改善切削加工性能，為淬火做準(zhǔn)備?；鹱鰷?zhǔn)備。 工藝參數(shù)：工藝參數(shù)：n 加熱溫度：加熱溫度：c1c120203030；過高；過高- -過低過低- -n過共析鋼過共析鋼球化退火后的組織：球化退火后的組織：鐵素體和球狀滲碳體的混鐵素體和球狀滲碳體的混合物，合物，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體，用叫做球狀珠光體或粒狀珠光體，用P粒粒表示表示；n加熱時間：一般為加熱時間：一般為2 24 4小時小時或按公式計算或按公式計算n

10、冷卻速度：冷卻速度：爐冷爐冷或或Ar1Ar1以下以下2020長時間等溫，長時間等溫，600 600 以后出爐空冷。以后出爐空冷。45 . 8Q12 、球化退火工藝類型、球化退火工藝類型 、普通球化退火、普通球化退火 、等溫球化退火、等溫球化退火 、循環(huán)球化退火、循環(huán)球化退火 注意：普通球化退火效果較差，等溫球化注意：普通球化退火效果較差，等溫球化退火效果較好，而循環(huán)球化退火的效果最正確，退火效果較好，而循環(huán)球化退火的效果最正確，但考慮到生產(chǎn)的本錢，一般常用等溫球化退火，但考慮到生產(chǎn)的本錢，一般常用等溫球化退火，本錢不高，而效果又很好。本錢不高，而效果又很好。圖圖2-22-2為什么將加熱溫度定于

11、為什么將加熱溫度定于Ac1 Accm ？n過共析鋼的室溫平衡組織為：過共析鋼的室溫平衡組織為： P+Fe3C，不，不僅硬度高，而且增大了鋼的脆性，所以切削加僅硬度高，而且增大了鋼的脆性，所以切削加工困難，淬火時易變形、開裂；工困難，淬火時易變形、開裂；n加熱溫度為加熱溫度為Ac1以上以上2030，在，在A中保存大中保存大量的未溶滲碳體質(zhì)點，并造成量的未溶滲碳體質(zhì)點，并造成A的碳濃度分布的碳濃度分布不均勻，在隨后的緩冷過程中，或以原有的滲不均勻，在隨后的緩冷過程中，或以原有的滲碳體質(zhì)點為核心，或在碳體質(zhì)點為核心，或在A富碳區(qū)產(chǎn)生新的核心，富碳區(qū)產(chǎn)生新的核心，均勻的形成顆粒狀滲碳體；均勻的形成顆粒

12、狀滲碳體；n球化退火前，假設(shè)二次滲碳體網(wǎng)較厚，可先正球化退火前，假設(shè)二次滲碳體網(wǎng)較厚，可先正火?；?。 共析鋼球化退火組織 ( 化染 ) 700 T10鋼球化退火組織 ( 化染 ) 500 、擴(kuò)散退火均勻化退火、擴(kuò)散退火均勻化退火 定義：將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱到稍低于固相線的溫度，長時間保溫，然后緩冷以消除化學(xué)定義：將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱到稍低于固相線的溫度，長時間保溫，然后緩冷以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。目的：消除有害氣體的危害，如氫致白點；使合金元素擴(kuò)散均勻，改善或消除鑄錠中的枝晶目的：消除有害氣體的危害，如氫致白點；使合金元素擴(kuò)散均勻，改善或消除鑄錠中

13、的枝晶偏析及區(qū)域偏析，軋鍛材中的帶狀組織；消除軸承鋼中的液析碳化物，均勻成分，均勻組織偏析及區(qū)域偏析，軋鍛材中的帶狀組織；消除軸承鋼中的液析碳化物，均勻成分，均勻組織適用鋼種：一些優(yōu)質(zhì)中、高合金鋼或偏析嚴(yán)重的合金鋼鑄件及鑄錠適用鋼種：一些優(yōu)質(zhì)中、高合金鋼或偏析嚴(yán)重的合金鋼鑄件及鑄錠工藝參數(shù)：工藝參數(shù)：加熱溫度：加熱溫度：Ac3Ac3AccmAccm+150+150300300 碳鋼碳鋼 1100 1100 1200 1200 ； 合金鋼合金鋼 1200 1200 1300 1300 。 18n 保溫時間：保溫時間：n 與鋼種和偏析程度有關(guān)，一般為與鋼種和偏析程度有關(guān)，一般為30306060mi

14、n/25mmmin/25mm，或，或1.51.52.52.5min/mmmin/mmn 按裝爐量按裝爐量Q Q計算：計算：n .5.5/ /小時小時n 裝爐量噸裝爐量噸 一般為一般為10101515、問題：、問題： 一般擴(kuò)散退火加熱溫度高，時間長，晶一般擴(kuò)散退火加熱溫度高，時間長，晶粒會粗大不能作為淬火的預(yù)備組織，粒會粗大不能作為淬火的預(yù)備組織，擴(kuò)散退火之后要進(jìn)行一次完全退火或正火擴(kuò)散退火之后要進(jìn)行一次完全退火或正火來進(jìn)行細(xì)化晶粒，消除過熱缺陷。來進(jìn)行細(xì)化晶粒，消除過熱缺陷。高溫擴(kuò)散退火周期長、能耗大、氧化脫碳嚴(yán)高溫擴(kuò)散退火周期長、能耗大、氧化脫碳嚴(yán)重、本錢高重、本錢高 故：尺寸不大的鑄件或碳

15、鋼鑄件，有時可故：尺寸不大的鑄件或碳鋼鑄件，有時可采用完全退火來代替偏析輕。采用完全退火來代替偏析輕。 、去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火 去應(yīng)力退火低溫退火去應(yīng)力退火低溫退火 一般是將工件隨爐緩慢加熱一般是將工件隨爐緩慢加熱100150/h100150/h至至500650500650Ac1Ac1，保溫一定時間后隨爐緩冷，保溫一定時間后隨爐緩冷50100/h50100/h至至200200出爐。出爐。 目的：消除鑄件、鍛件你、焊接件、熱軋件、冷拉件目的：消除鑄件、鍛件你、焊接件、熱軋件、冷拉件等的剩余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形和開裂；等的剩余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形和開裂；工藝：工藝

16、： 加熱溫度：鑄件為加熱溫度：鑄件為500500550550，焊件為，焊件為500500600600大焊件用火焰或工頻感應(yīng)加熱局部退火。大焊件用火焰或工頻感應(yīng)加熱局部退火。 保溫時間：由工件的尺寸和裝爐量決定。保溫時間：由工件的尺寸和裝爐量決定。 鋼鋼3min/mm3min/mm，鑄鐵，鑄鐵6min/mm 6min/mm 。 冷卻：緩冷，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。冷卻：緩冷，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力。 特點：在退火過程中沒有相變；剩余應(yīng)力主要是通過特點：在退火過程中沒有相變；剩余應(yīng)力主要是通過鋼在鋼在500650500650保溫后緩冷過程中消除的；保溫后緩冷過程中消除的； 、再結(jié)晶退火、再結(jié)晶退火 是將冷變形

17、后的金屬加熱到再結(jié)晶是將冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，使變形的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚣?xì)溫度以上，使變形的晶粒轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚣?xì)小的等軸晶粒而消除加工硬化的熱處理小的等軸晶粒而消除加工硬化的熱處理工藝過程。工藝過程。加熱溫度：加熱溫度：T T 再再150150250250T T 再：成分、變形度、加熱速度、保溫時再：成分、變形度、加熱速度、保溫時間有關(guān)。純鐵：間有關(guān)。純鐵：450 450 鋼：鋼：650650700700。保溫時間：保溫時間：1-3h1-3h。冷卻方式：空冷。冷卻方式：空冷。中間退火或最終熱處理。中間退火或最終熱處理。二、鋼的正火正?；虺；?、鋼的正火正?；虺；?、定義：是指將鋼加熱到

18、、定義：是指將鋼加熱到c3c3或或CcmCcm以上約以上約30503050，保溫，完全化后，從爐中取出空冷以得，保溫，完全化后，從爐中取出空冷以得到珠光體類型組織的熱處理工藝，稱為正火。到珠光體類型組織的熱處理工藝，稱為正火。、應(yīng)用：、應(yīng)用：改善切削加工性能：預(yù)備熱處理改善切削加工性能：預(yù)備熱處理 含碳低于含碳低于0.25%0.25%的的-HB140-190-HB140-190低碳鋼低碳鋼消除熱加工缺陷，為淬火做組織準(zhǔn)備：中碳結(jié)構(gòu)鋼消除熱加工缺陷，為淬火做組織準(zhǔn)備：中碳結(jié)構(gòu)鋼鑄、鍛、軋件、焊接件的魏氏組織、粗大晶粒、帶狀鑄、鍛、軋件、焊接件的魏氏組織、粗大晶粒、帶狀組織組織消除過共析鋼中的消除

19、過共析鋼中的Fe3CFe3C，有利于球化退火的進(jìn)行，有利于球化退火的進(jìn)行 抑制二次碳化物的析出，獲得偽共析體。抑制二次碳化物的析出，獲得偽共析體。提高普通結(jié)構(gòu)件的機(jī)械性能：作為最終熱處理，代替提高普通結(jié)構(gòu)件的機(jī)械性能：作為最終熱處理，代替調(diào)質(zhì)處理，力學(xué)性能要求不高的調(diào)質(zhì)處理，力學(xué)性能要求不高的 中低碳鋼和中低合金鋼件中低碳鋼和中低合金鋼件 、正火后的組織：、正火后的組織： S)S)少量少量(Wc(Wc0.6%)0.6%) (S) (Wc=0.6(S) (Wc=0.61.4%)1.4%)正火的實質(zhì)：正火的實質(zhì)： 奧氏體化加偽共析轉(zhuǎn)變；奧氏體化加偽共析轉(zhuǎn)變； 、正火與退火的比較：、正火與退火的比較

20、：實質(zhì)上：正火是退火的一個特例；實質(zhì)上：正火是退火的一個特例；共同點：共同點：；擴(kuò)散型相變，得到軟韌組；擴(kuò)散型相變，得到軟韌組織；織；不同點：不同點：工藝上：工藝上：冷卻速度快些，轉(zhuǎn)變溫度低冷卻速度快些，轉(zhuǎn)變溫度低組織上：組織上：比退火組織細(xì)，比退火組織細(xì)，性能上：性能上：鋼的強(qiáng)度、硬度也較高鋼的強(qiáng)度、硬度也較高 三、退火和正火的選取原那么三、退火和正火的選取原那么1 10.250.25的低碳鋼，正火代替退火，的低碳鋼，正火代替退火，利于切削加工；防止游離三次滲碳體的析出，利于切削加工；防止游離三次滲碳體的析出，提高工件的冷變形性。提高工件的冷變形性。2 20.250.250.50.5的中碳鋼

21、，也采用正的中碳鋼，也采用正火，硬度偏高，但因本錢低火，硬度偏高，但因本錢低, ,生產(chǎn)率高；生產(chǎn)率高；3 3.5.5.75%.75%的中高碳鋼，一般的中高碳鋼，一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性；采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性；4 4.75% .75% 的高碳鋼或工具鋼，一的高碳鋼或工具鋼，一般采用球化退火。假設(shè)有網(wǎng)狀二次滲碳體，先般采用球化退火。假設(shè)有網(wǎng)狀二次滲碳體，先正火消除之。正火消除之。 5 5含碳量、合金元素高，奧氏體穩(wěn)定性高，含碳量、合金元素高，奧氏體穩(wěn)定性高，完全退火，易緩冷得到馬氏體和貝氏體，應(yīng)高完全退火，易緩冷得到馬氏體和貝氏體，應(yīng)高溫回火。溫回火。工藝參數(shù)工

22、藝參數(shù):第二節(jié)鋼的淬火和回火第二節(jié)鋼的淬火和回火 一、鋼的淬火一、鋼的淬火 、淬火、淬火 1 1定義：定義： 將鋼加熱到臨界點將鋼加熱到臨界點c3c3或或c1c1以以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的冷速冷卻以獲得馬氏體或下貝氏體的冷速冷卻以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。組織的熱處理工藝。目的：使奧氏體化的工件獲得盡量多的馬氏目的：使奧氏體化的工件獲得盡量多的馬氏體，提高鋼的硬度、強(qiáng)度，并配以不同溫體，提高鋼的硬度、強(qiáng)度，并配以不同溫度的回火，以獲得各種需要的性能。度的回火，以獲得各種需要的性能。 工藝特點：關(guān)鍵：加熱溫度、冷速足夠大；工藝特點：

23、關(guān)鍵：加熱溫度、冷速足夠大； 帶來的問題：內(nèi)應(yīng)力；帶來的問題：內(nèi)應(yīng)力； 2 2淬火應(yīng)力淬火應(yīng)力 熱應(yīng)力：工件加熱熱應(yīng)力：工件加熱或冷卻時由于內(nèi)外溫差或冷卻時由于內(nèi)外溫差導(dǎo)致熱脹冷縮不一致而導(dǎo)致熱脹冷縮不一致而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 將工件加熱到將工件加熱到Ac1Ac1以下以下保溫后快速冷卻，其外保溫后快速冷卻，其外表和心部溫度及熱應(yīng)力。表和心部溫度及熱應(yīng)力。 影響因素影響因素-冷速冷速、加熱溫度加熱溫度、截面尺寸、截面尺寸、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨、線膨脹系數(shù)脹系數(shù)，熱應(yīng)力，熱應(yīng)力 。圖圖2-32-3 2 2組織應(yīng)力組織應(yīng)力 工件在冷卻過程中，由于內(nèi)外溫差工件在冷卻過程中，由于內(nèi)外溫差造

24、成組織轉(zhuǎn)變不同時，引起內(nèi)外比容的造成組織轉(zhuǎn)變不同時，引起內(nèi)外比容的不同變化，而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。不同變化，而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 奧氏體奧氏體珠光體珠光體貝氏體貝氏體馬氏體，馬氏體，比容逐漸增大，體積膨脹。比容逐漸增大，體積膨脹。 與熱應(yīng)力正好相反。外表：拉與熱應(yīng)力正好相反。外表：拉壓壓影響因素：化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、鋼件結(jié)影響因素：化學(xué)成分、冶金質(zhì)量、鋼件結(jié)構(gòu)尺寸、導(dǎo)熱性以及在馬氏體溫度范圍構(gòu)尺寸、導(dǎo)熱性以及在馬氏體溫度范圍的冷速和鋼的淬透性等。的冷速和鋼的淬透性等。 3 3實際工件的淬火應(yīng)力實際工件的淬火應(yīng)力 是組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的迭加，很復(fù)雜。是組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的迭加，很復(fù)雜。與鋼中的碳和合金元素、工

25、件尺寸、淬火介質(zhì)、與鋼中的碳和合金元素、工件尺寸、淬火介質(zhì)、冷卻方法有關(guān)；冷卻方法有關(guān)；A. C% A. C% 高，馬氏體的比容提高，組織應(yīng)力提高；高，馬氏體的比容提高，組織應(yīng)力提高； 但但C%C%高，高，MsMs點下降，點下降，A A殘殘，組織應(yīng)力下降。，組織應(yīng)力下降?？傊?，含碳量越高，組織應(yīng)力越大?？傊剂吭礁?，組織應(yīng)力越大。B.B.合金元素：導(dǎo)熱性下降，熱、組應(yīng)力均增加。合金元素：導(dǎo)熱性下降，熱、組應(yīng)力均增加。奧氏體越穩(wěn)定，組織應(yīng)力越大。奧氏體越穩(wěn)定，組織應(yīng)力越大。C.C.工件尺寸大，心部不易得到工件尺寸大，心部不易得到M M，熱應(yīng)力越，熱應(yīng)力越D.D.淬火介質(zhì)：高溫區(qū)冷卻快，熱應(yīng)力

26、大；淬火介質(zhì)：高溫區(qū)冷卻快，熱應(yīng)力大；MsMs點點下冷卻快，組織應(yīng)力大。下冷卻快，組織應(yīng)力大。減小工件淬火應(yīng)力的方法：溫差減小。減小工件淬火應(yīng)力的方法：溫差減小。 、淬火加熱溫度：、淬火加熱溫度： 原那么：得到均勻細(xì)小的組織，以便冷卻原那么：得到均勻細(xì)小的組織，以便冷卻后得到均勻細(xì)小的馬氏體組織；后得到均勻細(xì)小的馬氏體組織；亞共析鋼：亞共析鋼：c3c330305050共析鋼、過共析鋼：共析鋼、過共析鋼：c1c130305050合金鋼合金鋼: : 低合金鋼：低合金鋼：c1c1或或c3+50c3+50100 100 ； 高合金鋼：溫度更高；高合金鋼：溫度更高； 合金元素的作用，淬火加熱溫度應(yīng)相應(yīng)的

27、提合金元素的作用，淬火加熱溫度應(yīng)相應(yīng)的提高，以使合金元素的作用能充分地發(fā)揮出來。高，以使合金元素的作用能充分地發(fā)揮出來。 組織：組織： 亞共析鋼：細(xì)小的板條馬氏體亞共析鋼：細(xì)小的板條馬氏體+ +少量剩余奧氏體；少量剩余奧氏體； 過共析鋼：隱晶馬氏體細(xì)小的碳化物過共析鋼：隱晶馬氏體細(xì)小的碳化物 剩余奧氏體。剩余奧氏體。 原因：原因： 假設(shè)亞共析鋼于假設(shè)亞共析鋼于c3c3以下溫度淬火，以下溫度淬火，在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成軟點；在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成軟點；也不能超過也不能超過Ac3Ac3太多，否那么晶粒粗大，太多，否那么晶粒粗大，淬火后馬氏體粗大。淬火后馬氏體粗大。 假設(shè)過共析鋼于假

28、設(shè)過共析鋼于cmcm以上溫度淬火，以上溫度淬火，奧氏體的含碳量提高，奧氏體的含碳量提高，MsMs和和MfMf點降低，剩點降低，剩余奧氏體量增加，鋼的硬度耐磨性降低；余奧氏體量增加，鋼的硬度耐磨性降低；同時，粗化，將會在淬火組織中出現(xiàn)粗同時，粗化，將會在淬火組織中出現(xiàn)粗大的片狀高碳孿晶馬氏體，增加鋼的脆性。大的片狀高碳孿晶馬氏體，增加鋼的脆性。例：球狀珠光體的例：球狀珠光體的T8T8鋼分別在鋼分別在600 600 、780 780 、1000 1000 淬火：淬火：3、 淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)1.理想淬火冷卻介質(zhì)理想淬火冷卻介質(zhì)時間(s)3001021031041010800-10010020

29、0500600700溫度()0400A1MsMf650以上應(yīng)緩冷，以降低淬火以上應(yīng)緩冷，以降低淬火的熱應(yīng)力；的熱應(yīng)力；650400應(yīng)快冷，以通過過冷應(yīng)快冷，以通過過冷奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)；奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)；400以下緩冷，以減小馬氏體以下緩冷，以減小馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的組織應(yīng)力；轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的組織應(yīng)力；常用的冷卻介質(zhì)：如表常用的冷卻介質(zhì)：如表2-12-1所示所示水：中水：中- -慢，低慢，低- -快。快。 使用溫度：使用溫度：； 適用于：尺寸不大，形狀簡單的碳鋼適用于：尺寸不大，形狀簡單的碳鋼工件工件鹽水、堿水：中鹽水、堿水：中- -快，低快，低- -快?？?。使用溫度：使用溫度：；適用于：碳鋼、低合金

30、鋼；適用于：碳鋼、低合金鋼；油：油： 中中- -慢，低慢，低- -慢慢使用溫度：使用溫度：；適用于：合金鋼；適用于：合金鋼；低溫硝鹽：低溫硝鹽：50%KNO3+50%NaNO2;50%KNO3+50%NaNO2;熔點：熔點：145145；使用溫度：；使用溫度：160500;160500;適用于：油淬不硬，水淬開裂的碳鋼；適用于：油淬不硬，水淬開裂的碳鋼；表表2-12-14、 常用的淬火方法常用的淬火方法單液淬火單液淬火雙液淬火雙液淬火分級淬火分級淬火等溫淬火等溫淬火時間時間溫度MsA1 由于淬火冷卻介質(zhì)不能完全滿足淬火質(zhì)由于淬火冷卻介質(zhì)不能完全滿足淬火質(zhì)量的要求，所以在熱處理方面還應(yīng)從淬火量的

31、要求，所以在熱處理方面還應(yīng)從淬火方法上去加以解決。方法上去加以解決。37單液淬火法：如圖中所示；單液淬火法：如圖中所示；適用于：形狀簡單的碳鋼、合金鋼適用于：形狀簡單的碳鋼、合金鋼 尺寸較大尺寸較大- -水淬；尺寸小水淬；尺寸小- -油淬油淬優(yōu)點：簡便、易于實現(xiàn)機(jī)械化；優(yōu)點：簡便、易于實現(xiàn)機(jī)械化；缺點：易變形、開裂；缺點：易變形、開裂；預(yù)冷淬火法：預(yù)冷至臨界點稍上再入淬火介質(zhì)預(yù)冷淬火法：預(yù)冷至臨界點稍上再入淬火介質(zhì)雙液淬火法水淬油冷或水淬空冷：先雙液淬火法水淬油冷或水淬空冷：先入強(qiáng)近入強(qiáng)近MSMS后入弱，直至完成后入弱，直至完成M M轉(zhuǎn)變。圖；轉(zhuǎn)變。圖；優(yōu)點：減少變形組織應(yīng)力小；優(yōu)點：減少變形

32、組織應(yīng)力小；缺點：難以控制水中停留時間，缺點：難以控制水中停留時間，5 56mm/s6mm/s。分級淬火法：如圖中所示；分級淬火法：如圖中所示； 先淬入略高于先淬入略高于MsMs的鹽浴或堿浴爐保溫，的鹽浴或堿浴爐保溫，工件內(nèi)外溫度均勻后，從浴爐取出空工件內(nèi)外溫度均勻后，從浴爐取出空冷至室溫，完成冷至室溫，完成M M轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。優(yōu)點：減小內(nèi)應(yīng)力，減小變形、開裂；優(yōu)點：減小內(nèi)應(yīng)力，減小變形、開裂；缺點：工件尺寸不能太大；缺點：工件尺寸不能太大；適用于：尺寸較小，形狀復(fù)雜的工件；適用于：尺寸較小，形狀復(fù)雜的工件；圖圖2-5 2-5 不同的淬火方法不同的淬火方法如圖為一根較粗的如圖為一根較粗的45鋼試

33、棒，加熱到鋼試棒，加熱到A溫度水淬，擊斷觀溫度水淬，擊斷觀察其斷口：察其斷口：外表：細(xì)瓷狀組織；心部：纖維狀組織；外表：細(xì)瓷狀組織；心部：纖維狀組織；外表：硬度高：外表：硬度高： 心部：硬度低；心部：硬度低；外表：馬氏體組織；心部：屈氏體組織；外表：馬氏體組織；心部：屈氏體組織；從外表到心部馬氏體逐漸減少；從外表到心部馬氏體逐漸減少；5、鋼的淬透性：、鋼的淬透性： 淬透性概念：指奧氏體化后的鋼淬透性概念：指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體而不形成其在淬火時獲得馬氏體而不形成其他組織的能力。其大小用在一定他組織的能力。其大小用在一定條件下淬硬層深度來表示。條件下淬硬層深度來表示。淬透層淬硬層：冷

34、卻速度大淬透層淬硬層：冷卻速度大于臨界淬火速度，淬成馬氏體的于臨界淬火速度，淬成馬氏體的局部；局部；淬透性：淬透性：如下圖如下圖圖圖2-72-7淬透層確實定：由外表到半馬氏體處的厚度；淬透層確實定：由外表到半馬氏體處的厚度；由鋼的外表至內(nèi)部馬氏體組織占由鋼的外表至內(nèi)部馬氏體組織占50%處半馬氏體區(qū)的處半馬氏體區(qū)的距離為淬硬層深度。距離為淬硬層深度。影響淬硬層深影響淬硬層深度的因素：度的因素：、成分：、成分：、介質(zhì)的冷、介質(zhì)的冷卻能力：卻能力：、工件的尺、工件的尺寸：寸：影響淬透性的因素：影響淬透性的因素：臨界淬火速度臨界淬火速度Vk: 是決定性的因素，是決定性的因素，Vk越小越小C曲線越靠右，

35、鋼的淬透性就越好。曲線越靠右，鋼的淬透性就越好。含碳量的影響：含碳量的影響：亞共析鋼：亞共析鋼：WcC曲線右移曲線右移VC淬透性淬透性；過共析鋼：過共析鋼： WcC曲線左移曲線左移VC淬透性淬透性；合金元素的影響：合金元素的影響：除除Co之外，大多數(shù)合金元素的參加使之外，大多數(shù)合金元素的參加使C曲線右移曲線右移VC淬透性淬透性；淬硬性：鋼淬火時，獲得的的最高淬硬性：鋼淬火時，獲得的的最高硬度鋼淬火時的硬化能力。硬度鋼淬火時的硬化能力。取決于：馬氏體中的含碳量；取決于：馬氏體中的含碳量；注意：淬硬性與淬透性的區(qū)別。注意：淬硬性與淬透性的區(qū)別。例如：例如：T10T10鋼和鋼和20CrMnTi20C

36、rMnTi鋼鋼高碳工具鋼的淬硬性很好，但淬透性很高碳工具鋼的淬硬性很好，但淬透性很低，而低碳合金鋼的淬硬性不高，但淬低，而低碳合金鋼的淬硬性不高，但淬透性卻很好。透性卻很好。圖圖2-82-8鋼中半馬氏體的硬度主要取決于含碳量，如下圖；鋼中半馬氏體的硬度主要取決于含碳量，如下圖；淬透性的測定方法淬透性的測定方法 臨界淬火直徑法臨界淬火直徑法GB227-63)GB227-63)： 指鋼在某種淬火介質(zhì)中能完全淬透心部指鋼在某種淬火介質(zhì)中能完全淬透心部馬氏體的體積分?jǐn)?shù)為馬氏體的體積分?jǐn)?shù)為50%50%或或90%90%、95%95%的的最大直徑最大直徑DcDcDcDc越大，鋼的淬透性越好。條件是淬火介越大

37、，鋼的淬透性越好。條件是淬火介質(zhì)相同。質(zhì)相同。 Dc Dc油油DcDc水水-，但并非同種鋼的淬，但并非同種鋼的淬透性變化了。透性變化了。 該方法概念直觀，但測定起來消耗大該方法概念直觀，但測定起來消耗大量的時間和精力。量的時間和精力。意義：選擇鋼種、熱處理工藝、淬火介質(zhì)。意義：選擇鋼種、熱處理工藝、淬火介質(zhì)。51、末端淬火法、末端淬火法GB225-63GB225-63：奧氏體化后，迅速放入實驗裝置。水溫奧氏體化后，迅速放入實驗裝置。水溫20-3020-30，水柱高為水柱高為65655mm5mm，兩側(cè)各磨去，隔，兩側(cè)各磨去，隔1.5mm1.5mm一個點測一個點測硬度。硬度。圖圖2-92-9圖圖2

38、-102-1052n根據(jù)淬透性曲線，通常用根據(jù)淬透性曲線，通常用J JHRC/HRC/表示表示鋼的淬透性，例如鋼的淬透性，例如:J(40/6):J(40/6)表示在淬透性帶表示在淬透性帶上距末端上距末端6mm6mm處的硬度為處的硬度為HRC40HRC40，顯然，顯然，J(40/6J(40/6比比J(35/6)J(35/6)的淬透性要好。的淬透性要好。n鋼的淬透性對機(jī)械性能的影響：如圖鋼的淬透性對機(jī)械性能的影響：如圖n淬透的鋼回火后性能由外表到心部都一致；淬透的鋼回火后性能由外表到心部都一致；n沒淬透的鋼，回火到與同一硬度時，表、沒淬透的鋼，回火到與同一硬度時，表、心組織不同，性能不同，心部的強(qiáng)

39、度和韌性心組織不同，性能不同，心部的強(qiáng)度和韌性低；低；n選材時應(yīng)注意：受力、尺寸、形狀、變形、選材時應(yīng)注意：受力、尺寸、形狀、變形、開裂開裂-淬透性。淬透性。淬透性的大小對鋼的熱處理后的力學(xué)性能的影響淬透性的大小對鋼的熱處理后的力學(xué)性能的影響未淬透鋼未淬透鋼淬透鋼淬透鋼 二、鋼的回火二、鋼的回火 將淬火鋼加熱到以下的某溫度，將淬火鋼加熱到以下的某溫度，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當(dāng)?shù)姆绞娇绽淅鋮s到室溫的熱處當(dāng)?shù)姆绞娇绽淅鋮s到室溫的熱處理工藝過程稱為回火。理工藝過程稱為回火。 低溫回火低溫回火 回火類型中溫回火回火類型中溫回火 高溫回火高溫回火回火的目的回火的

40、目的：消除脆性，降低淬火應(yīng)力；消除脆性，降低淬火應(yīng)力； 調(diào)整淬火鋼的力學(xué)性能；調(diào)整淬火鋼的力學(xué)性能； 穩(wěn)定零件的形狀、尺寸；穩(wěn)定零件的形狀、尺寸；回火時組織轉(zhuǎn)變：以共析鋼為例分析；回火時組織轉(zhuǎn)變：以共析鋼為例分析；n淬火后的組織為淬火后的組織為M+AM+A；它們都不穩(wěn)定，有自；它們都不穩(wěn)定，有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和滲碳體的傾向，淬火鋼在回發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和滲碳體的傾向，淬火鋼在回火時就是這種轉(zhuǎn)變；火時就是這種轉(zhuǎn)變；n我們根據(jù)淬火鋼在回火時的體積變化來研究回我們根據(jù)淬火鋼在回火時的體積變化來研究回火時的相變。馬氏體分解時，鋼的體積減??；火時的相變。馬氏體分解時，鋼的體積減??；剩余奧氏體轉(zhuǎn)變時，鋼的體積

41、增大；剩余奧氏體轉(zhuǎn)變時，鋼的體積增大；n1 1。碳化物的析出。碳化物的析出n 當(dāng)回火溫度當(dāng)回火溫度T T100100時，鋼的體積不變，時，鋼的體積不變，所以淬火鋼中沒有明顯的轉(zhuǎn)變發(fā)生，只是馬氏所以淬火鋼中沒有明顯的轉(zhuǎn)變發(fā)生，只是馬氏體中發(fā)生碳原子的偏聚；體中發(fā)生碳原子的偏聚；1 1、低溫回火、低溫回火100250100250 回火回火M ( M ( 過飽和過飽和F +F +薄片薄片狀狀Fe2.4C ) + AFe2.4C ) + A鋼的體積減??；所以馬氏體開始分解；鋼的體積減??；所以馬氏體開始分解； 【M M分解】分解】l M M分解分解固溶在固溶在M M中的過飽和的碳原子脫溶析出中的過飽和的

42、碳原子脫溶析出碳碳化物，并與化物，并與M M保持共格聯(lián)系；保持共格聯(lián)系； 碳化物：晶體結(jié)構(gòu)為碳化物：晶體結(jié)構(gòu)為正交晶系，分子式：正交晶系，分子式：Fe2.4CFe2.4C；它不是平衡相，而是向滲；它不是平衡相，而是向滲碳體過渡相此時由于溫度較低，碳體過渡相此時由于溫度較低，M M中的碳原子并未完中的碳原子并未完全析出，仍含有過飽和的碳原子，我們將這種轉(zhuǎn)變叫做全析出，仍含有過飽和的碳原子，我們將這種轉(zhuǎn)變叫做回火的第一次轉(zhuǎn)變，或回火的第一階段；回火的第一次轉(zhuǎn)變，或回火的第一階段；l 單相過飽和的單相過飽和的固溶體固溶體+ +與母相共格聯(lián)系的與母相共格聯(lián)系的碳化物碳化物叫做回火馬氏體，用叫做回火馬氏

43、體，用MM表示表示l 淬火應(yīng)力淬火應(yīng)力，脆性，脆性，保持淬火后的高硬度，保持淬火后的高硬度,(,(一般一般5664HRC5664HRC) )l 用于高用于高C C鋼、合金鋼制造的工具軸承零件等，以及外鋼、合金鋼制造的工具軸承零件等，以及外表淬火及滲碳淬火的零件等。表淬火及滲碳淬火的零件等。l l固溶體仍保持針狀特征；回火馬氏體形貌仍固溶體仍保持針狀特征；回火馬氏體形貌仍維持原馬氏體形貌，只是易受腐蝕，顏色較暗維持原馬氏體形貌，只是易受腐蝕，顏色較暗 回火馬氏體組織金相圖回火馬氏體組織金相圖、中溫回火：、中溫回火： 【剩余奧氏體轉(zhuǎn)變】【剩余奧氏體轉(zhuǎn)變】【碳化物轉(zhuǎn)變】【碳化物轉(zhuǎn)變】回火溫度：回火溫

44、度：350350500500回火組織：回火屈氏體用回火組織：回火屈氏體用TT表示表示 F F針狀針狀+Fe3C+Fe3C無共格聯(lián)系的細(xì)粒狀無共格聯(lián)系的細(xì)粒狀性能特點：在具有一定韌性的同時，兼有高性能特點：在具有一定韌性的同時，兼有高的彈性和屈服極限；硬度為的彈性和屈服極限；硬度為HRC3550;HRC3550;適用于：各類高碳鋼、合金鋼的彈性零件，適用于：各類高碳鋼、合金鋼的彈性零件，如各種彈簧、或彈性卡頭等如各種彈簧、或彈性卡頭等60、高溫回火：、高溫回火： 【碳化物的聚集長大】【碳化物的聚集長大】 【 固溶體回復(fù)與固溶體回復(fù)與再結(jié)晶】再結(jié)晶】 回火溫度：回火溫度：500500650650回

45、火組織：回火索氏體用回火組織：回火索氏體用SS表示多邊形表示多邊形F+F+聚聚集長大的顆粒狀碳化物粗粒狀集長大的顆粒狀碳化物粗粒狀性能特點：綜合機(jī)械性能優(yōu)良性能特點：綜合機(jī)械性能優(yōu)良適用于：各種軸類、連桿、連桿螺栓、汽車半適用于：各種軸類、連桿、連桿螺栓、汽車半軸、機(jī)床主軸及齒輪的熱處理；軸、機(jī)床主軸及齒輪的熱處理；調(diào)質(zhì)處理：淬火高溫回火；調(diào)質(zhì)處理：淬火高溫回火；、工藝參數(shù)：、工藝參數(shù)：回火時間：回火時間：1 12 2；如圖；如圖2-112-11所示；所示；回火冷卻：空冷對于存在高溫回脆回火冷卻：空冷對于存在高溫回脆的工件：空冷的工件：空冷水冷或油冷水冷或油冷低溫低溫回火回火 回火溫度：要求的

46、硬度越高，回火溫回火溫度：要求的硬度越高，回火溫 度越低；度越低；高合金鋼：高合金鋼：600-680600-680軟化退火。軟化退火。圖圖2-112-11 三、淬火加熱的缺陷三、淬火加熱的缺陷 、過熱：、過熱： 加熱溫度過高、保溫時間過長，加熱溫度過高、保溫時間過長，造成造成A A晶粒粗大的缺陷；晶粒粗大的缺陷； 危害：淬火裂紋；體粗大；危害：淬火裂紋；體粗大； 補(bǔ)救方法：延長回火時間輕；補(bǔ)救方法：延長回火時間輕；退火后重新加熱淬火嚴(yán)重退火后重新加熱淬火嚴(yán)重 、過燒：、過燒： 加熱溫度過高造成的局部晶加熱溫度過高造成的局部晶界熔化現(xiàn)象。設(shè)備失靈界熔化現(xiàn)象。設(shè)備失靈 只能報廢：只能報廢： 、氧化

47、：、氧化： 工件外表與工件外表與O2O2、H2OH2O、CO2CO2等反響等反響生成氧化鐵，使金屬鐵被損失掉；加熱生成氧化鐵，使金屬鐵被損失掉；加熱溫度小于溫度小于570570，F(xiàn)e3O4Fe3O4致密；大于致密；大于570570，F(xiàn)eOFeO松散。松散。 危害：尺寸、性能不均、光潔度危害：尺寸、性能不均、光潔度 防止方法：低溫短時加熱；鹽浴加熱、防止方法：低溫短時加熱；鹽浴加熱、保護(hù)氣氛加熱或刷涂料；保護(hù)氣氛加熱或刷涂料； 、脫碳：、脫碳： 工件外表的碳參與反響而燒損；工件外表的碳參與反響而燒損； C-Fe+O2=CO2 C-Fe+O2=CO2， C-Fe+CO2=2CO C-Fe+CO2=

48、2CO C-Fe+H2O=CO+H2 C-Fe+H2O=CO+H2 ，C-C-Fe+2H2=CH4Fe+2H2=CH4 危害：硬度、耐磨性、疲勞性。危害：硬度、耐磨性、疲勞性。 防止方法：改變爐內(nèi)氣氛碳勢；防止方法：改變爐內(nèi)氣氛碳勢；保護(hù)加熱或刷涂料。保護(hù)加熱或刷涂料。第三節(jié)其它類型的熱處理第三節(jié)其它類型的熱處理一、鋼的形變熱處理一、鋼的形變熱處理 是將塑性變形和熱處理有機(jī)的是將塑性變形和熱處理有機(jī)的結(jié)合在一起的一種復(fù)合熱處理工藝結(jié)合在一起的一種復(fù)合熱處理工藝n優(yōu)點：強(qiáng)優(yōu)點：強(qiáng) 、塑、韌、節(jié)能、塑、韌、節(jié)能n分類：分類： 高溫形變熱處理高溫形變熱處理n 低溫形變熱處理低溫形變熱處理67 1 1

49、、高溫形變熱處理、高溫形變熱處理如下圖：如下圖：=20=2040%40%性能：強(qiáng)度高，塑性性能：強(qiáng)度高，塑性、低溫韌性都提高；、低溫韌性都提高；適用于：普通碳鋼、適用于：普通碳鋼、 低合金鋼。低合金鋼。強(qiáng)韌化原因：強(qiáng)韌化原因：形變位錯形變位錯+ +淬火淬火薄殼狀的薄殼狀的AA包圍的板包圍的板條馬氏體組織。條馬氏體組織。圖圖2-122-12、低溫形變熱處理：、低溫形變熱處理：適用于：合金鋼。適用于：合金鋼。性能：性能：提高抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度提高抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度強(qiáng)化原因：晶粒、亞晶細(xì)強(qiáng)化原因：晶粒、亞晶細(xì)化、位錯增加，化、位錯增加，K K析出細(xì)析出細(xì)小、小、MsMs點降低，孿晶點降低，孿晶M M

50、減減少少, ,塑性、韌性提高。塑性、韌性提高。缺點：工藝難。缺點：工藝難。用途：彈簧鋼、軸承鋼用途：彈簧鋼、軸承鋼圖圖2-132-13案例一：某減速器齒輪，要求齒面耐磨，心部要求良好的綜合機(jī)械性能，材料選用45鋼；請制定該零件的熱處理工藝，并編寫該零件加工的簡明工藝路線零件選用鍛造毛坯第十章 鋼的熱處理原理與工藝某減速器動畫二、鋼的外表淬火二、鋼的外表淬火第十章 鋼的熱處理原理與工藝鋼的外表淬火鋼的外表淬火加熱工件外表淬火溫度外表淬火化學(xué)熱處理1.鋼的外表淬火：鋼的外表淬火：1.1概念：快冷工件外表獲得M1.2目的：表硬心韌；將工件外表快速加熱到淬火溫度，迅速冷卻后，使工件外表層獲得淬火組織的

51、熱處理方法。71鋼的外表淬火鋼的外表淬火第十章 鋼的熱處理原理與工藝外表淬火的種類：感應(yīng)加熱外表淬火、火焰加熱外表淬火、電解液加熱外表淬火、電接觸加熱外表淬火、激光加熱外表淬火等；感應(yīng)加熱外表淬火示意圖感應(yīng)加熱外表淬火示意圖激光加熱外表淬火示意圖激光加熱外表淬火示意圖 、感應(yīng)加熱外表、感應(yīng)加熱外表淬火概念淬火概念 是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在工件外表產(chǎn)象，在工件外表產(chǎn)生密度很高感生電生密度很高感生電流，使工件外表迅流，使工件外表迅速被加熱的一種淬速被加熱的一種淬火方法?；鸱椒?。集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)一般電流的頻率越一般電流的頻率越高，加熱深度就越高，加熱深度就越小，加熱速度越快。小，加熱速

52、度越快。圖圖2-142-1473 、感應(yīng)加熱外表淬火的種類、感應(yīng)加熱外表淬火的種類、高頻加熱外表淬火、高頻加熱外表淬火電流頻率：電流頻率：80801000KHz1000KHz，硬化層深度：硬化層深度：0.50.5mmmm；適用于：中小模數(shù)齒輪、小軸適用于：中小模數(shù)齒輪、小軸、中頻加熱外表淬火、中頻加熱外表淬火電流頻率：電流頻率：250025008000Hz8000Hz；硬化層深度：硬化層深度：3 36mm6mm；適用于：曲軸、凸輪軸、大模數(shù)齒輪、鋼軌適用于：曲軸、凸輪軸、大模數(shù)齒輪、鋼軌、工頻加熱外表淬火、工頻加熱外表淬火電流頻率：電流頻率：50Hz50Hz；硬化層深度；硬化層深度；10101

53、5mm15mm；適用于：大直徑鋼材、大工件。適用于：大直徑鋼材、大工件。感應(yīng)加熱外表淬火視頻鋼的外表淬火鋼的外表淬火第十章 鋼的熱處理原理與工藝 、感應(yīng)加熱外表淬火的特點、感應(yīng)加熱外表淬火的特點1 1加熱速度快，加熱速度快，A A轉(zhuǎn)變溫度范圍擴(kuò)大，轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變溫度范圍擴(kuò)大，轉(zhuǎn)變所需時間縮短；所需時間縮短；2 2感應(yīng)加熱時間極短，感應(yīng)加熱時間極短，A A不宜長大，因此淬不宜長大，因此淬火后外表形成隱晶馬氏體，比普通淬火的硬火后外表形成隱晶馬氏體，比普通淬火的硬度、耐磨性高度、耐磨性高3 3淬火后表層產(chǎn)生大的剩余壓應(yīng)力，疲勞淬火后表層產(chǎn)生大的剩余壓應(yīng)力，疲勞壽命提高；壽命提高；4 4加熱速度快，無保溫

54、，不易產(chǎn)生氧化和加熱速度快，無保溫，不易產(chǎn)生氧化和脫碳，心部未加熱，變形?。幻撎?，心部未加熱，變形小；5 5生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。6 6設(shè)備費用高，不適用于單件生產(chǎn)。設(shè)備費用高，不適用于單件生產(chǎn)。、工藝：、工藝：淬火加熱溫度：淬火加熱溫度：AC3AC3150150200200 不保溫：不保溫：冷卻：噴水；冷卻：噴水；低溫回火：低溫回火：150150180180，降應(yīng)力。，降應(yīng)力。、預(yù)處理：、預(yù)處理：對于心部性能要求高的零件對于心部性能要求高的零件: :調(diào)質(zhì)處調(diào)質(zhì)處理理; ;對于心部性能要求不高的零件對于心部性能要求不高的零件: :正火正火處理；處理；適用于

55、：中碳鋼、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼；適用于：中碳鋼、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼；第十章 鋼的熱處理原理與工藝n概念：工件放入某種化學(xué)介質(zhì)中加熱保溫改變表層的化學(xué)成分原子擴(kuò)散熱處理n表硬心韌將工件放入某種化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保將工件放入某種化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫和冷卻使介質(zhì)中的某些元素的原子擴(kuò)散到溫和冷卻使介質(zhì)中的某些元素的原子擴(kuò)散到表層中，以改變表層的表層中，以改變表層的化學(xué)成分和組織化學(xué)成分和組織，從，從而使其表層具有與心部不同的特殊性能的一而使其表層具有與心部不同的特殊性能的一種操作。種操作。三、鋼的化學(xué)熱處理三、鋼的化學(xué)熱處理、化學(xué)熱處理的概念、化學(xué)熱處理的概念鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理第十章 鋼的熱

56、處理原理與工藝根據(jù)滲入元素的不同，可分為：滲碳、滲氮、碳氮共滲滲碳、滲氮、碳氮共滲等；n化學(xué)熱處理的種類：n鋼的滲碳： 氣體滲碳法、固體滲碳法、液體滲碳法；井式滲碳爐外觀井式滲碳爐外觀滲碳中的工件滲碳中的工件 化學(xué)熱處理的根本操作：化學(xué)熱處理的根本操作：將工件加熱到一定溫度，從而有利將工件加熱到一定溫度，從而有利于吸收滲入元素的于吸收滲入元素的“活性原子活性原子；由化合物分解或離子轉(zhuǎn)變而得到滲由化合物分解或離子轉(zhuǎn)變而得到滲入元素的入元素的“活性原子活性原子；例如：滲碳；例如：滲碳-CO-CO、CH4CH4分解出分解出CC；滲氮；滲氮-氨氣分解出氨氣分解出NN。 活性原子被吸附，并溶入工件外表，

57、活性原子被吸附，并溶入工件外表，形成固溶體，在活性原子的濃度很高時，形成固溶體，在活性原子的濃度很高時，還可以形成化合物；還可以形成化合物； 滲入原子在一定溫度下，由表層向滲入原子在一定溫度下，由表層向內(nèi)擴(kuò)散，形成一定的擴(kuò)散層；內(nèi)擴(kuò)散，形成一定的擴(kuò)散層； 1 1、鋼的滲碳：適用于低碳鋼；、鋼的滲碳：適用于低碳鋼；n定義：向鋼的外表層滲入碳原子的過程。定義：向鋼的外表層滲入碳原子的過程。n目的：使工件在熱處理后外表具有高硬度和目的：使工件在熱處理后外表具有高硬度和高耐磨性，而心部仍保持一定的強(qiáng)度和較高高耐磨性，而心部仍保持一定的強(qiáng)度和較高的塑性和韌性；的塑性和韌性；n分類：氣體滲碳法、固體滲碳法

58、、液體滲碳分類：氣體滲碳法、固體滲碳法、液體滲碳法；法；n 氣體滲碳法：將工件置于密封的加熱爐中，氣體滲碳法：將工件置于密封的加熱爐中，通入氣體滲碳劑如：滴入煤油、通入甲烷、通入氣體滲碳劑如：滴入煤油、通入甲烷、丙烷等，在丙烷等，在900-950900-950加熱，保溫、使鋼加熱，保溫、使鋼件外表層增碳的過程；件外表層增碳的過程；1 1 氣相反響：氣相反響： CH4C+2H2 CH4C+2H2； 2COC+CO2 2COC+CO2； CO+H2C+H2O CO+H2C+H2O； 活性碳原子溶入高溫奧氏體中，而后向鋼的內(nèi)部擴(kuò)活性碳原子溶入高溫奧氏體中，而后向鋼的內(nèi)部擴(kuò)散，實現(xiàn)滲碳；散，實現(xiàn)滲碳；

59、 2 2 工藝參數(shù)：工藝參數(shù)：加熱溫度：加熱溫度：Ac3Ac3以上以上50508080，即，即900900950950，TT滲碳滲碳速度速度滲碳層滲碳層； 溫度過高，會使鋼件中的晶粒長大，鋼變脆；溫度過高，會使鋼件中的晶粒長大，鋼變脆；保溫時間：所需的滲碳層保溫時間：所需的滲碳層滲碳時間滲碳時間；3 3 滲碳后的組織滲碳后的組織: :n低碳鋼滲碳后緩冷：低碳鋼滲碳后緩冷：n 外表層：外表層：P+Fe3CP+Fe3C；滲碳后表層的最正確；滲碳后表層的最正確含碳量為：含碳量為：0.850.851.05%1.05%n 心部心部: F+P: F+P心部為原材料的含碳量：心部為原材料的含碳量：0.10.

60、1 0.25%0.25%n 中間過渡層：越靠近外表鐵素體越少；如下中間過渡層：越靠近外表鐵素體越少；如下圖；圖；n 4 4 滲碳后的熱處理滲碳后的熱處理: :n滲碳后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以獲得表硬心韌滲碳后應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以獲得表硬心韌的性能，一般為淬火的性能，一般為淬火+ +低溫回火，具體做法有低溫回火，具體做法有: :直接淬火法、一次淬火法、二次淬火法；直接淬火法、一次淬火法、二次淬火法； 圖圖2-152-15直接淬火法：直接淬火法：滲碳滲碳預(yù)冷到略預(yù)冷到略高于高于Ac3Ac3850880850880立即淬火立即淬火低溫低溫回火回火180200180200熱處理以后的組織：表層：針狀回