六、热处理.ppt
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1、机械基础罗田理工中专第六讲:钢的热处理秦后登机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理1、材料性能差别的原因及定义:、材料性能差别的原因及定义:、材料组成成分不同,造成组织和性能不同、材料组成成分不同,造成组织和性能不同、材料组成成分相同,但组织不同造成性能不同。、材料组成成分相同,但组织不同造成性能不同。热处理通过改变组织达到改善性能的目的。热处理通过改变组织达到改善性能的目的。定义:定义:时间温度临界温度临界温度将固态钢通过不同的方式加热、保温、冷却,来将固态钢通过不同的方式加热、保温、冷却,来改变钢的内部组织达到改善钢的性能的目的。改变钢的内部组织达到改善钢的性能的目的。2、热处理过程及作
2、用:、热处理过程及作用:加加热热时间时间温温度度保温保温加热:组织转变加热:组织转变(材料奥氏化材料奥氏化)。保温:工件热透、组织均匀保温:工件热透、组织均匀(完全奥完全奥 氏体化,氏体化,应高于临界温度应高于临界温度)。临界温度临界温度冷却冷却冷却:获得所需的组织和性冷却:获得所需的组织和性能。能。2.热处理的主要目的热处理的主要目的: :改变(善)钢的性能。改变(善)钢的性能。3.热处理的应用范围热处理的应用范围: :整个制造业。整个制造业。4.热处理的分类热处理的分类: :整体、表面、化学热处理整体、表面、化学热处理热处理热处理普普 通通热处理热处理表表 面面热处理热处理退火退火;正火正
3、火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化化 学学 热处理热处理感应加感应加热淬火热淬火火焰加火焰加热淬火热淬火渗碳渗碳; 渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理一一.转变温度转变温度A3、Acm、A1为组织临界温度。为组织临界温度。机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理二、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响二、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响1.奥氏体晶粒均匀细小奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力学性能提高。热处理后钢的力学性能提高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起工件产生较 大的变形甚至开裂。大的变形甚至开裂。三、钢
4、在热处理时的冷却方式三、钢在热处理时的冷却方式机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理四、钢的普通热处理工艺四、钢的普通热处理工艺一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线:毛坯生产毛坯生产 预备热处理预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备热处理预备热处理 : 退火退火 ; 正火正火最终热处理最终热处理 : 淬火淬火 ; 回火回火机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理钢的退火与正火工艺钢的退火与正火工艺一、钢的退火一、钢的退火1、定义:、定义:将钢件加热到适当温度,保温一定时间,将钢件加热到适当温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。然后缓慢冷却
5、的热处理工艺。2、退火的方法及应用:、退火的方法及应用:退火工艺曲线退火工艺曲线3 3完全退火完全退火定义:定义:加热至加热至Ac3Ac3以上以上30-5030-50度(完全奥氏体),保温后度(完全奥氏体),保温后缓慢冷却,获得平衡组织的退火工艺。缓慢冷却,获得平衡组织的退火工艺。目的:目的:降低钢的硬度、降低钢的硬度、消除残留应力消除残留应力细化晶粒,改善组织细化晶粒,改善组织应用范围:应用范围:主要用于亚共析钢的铸件、主要用于亚共析钢的铸件、锻件、热轧型材和焊接件。锻件、热轧型材和焊接件。组织:组织:P+F P+F 不能用于过共析钢。不能用于过共析钢。 机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热
6、处理机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理2球化退火(不完全退火)球化退火(不完全退火)定义:定义:加热至加热至 Ac1以上以上20-30度,随炉冷或快冷到略低度,随炉冷或快冷到略低 于于Ar1温度,保温后出炉空冷,使碳化物球温度,保温后出炉空冷,使碳化物球状化的退火工艺。状化的退火工艺。目的:目的:使粗片状珠光体或网状二次渗碳体球化使粗片状珠光体或网状二次渗碳体球化(呈颗粒状)(呈颗粒状) 硬度硬度、韧性、韧性切削性能切削性能应用范围:应用范围:共析钢、过共析钢的刀具、量具、模具。共析钢、过共析钢的刀具、量具、模具。机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理3均匀化退火(扩散退火)均匀化退火
7、(扩散退火)定义:定义:加热至熔点以下加热至熔点以下 100-200,长时间保温后缓慢,长时间保温后缓慢冷却冷却,获得成分、组织均匀的退火工艺。获得成分、组织均匀的退火工艺。目的:目的:均匀成分和组织(但晶粒粗大,还需要进行完均匀成分和组织(但晶粒粗大,还需要进行完全退火或正火消除)全退火或正火消除)应用范围:应用范围:合金钢的铸锭和铸件合金钢的铸锭和铸件 机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理4去应力退火去应力退火定义:定义:加热至加热至500-600 ,保温后随炉冷至,保温后随炉冷至300200 出炉空冷出炉空冷 的退火工艺。的退火工艺。目的:目的:消除残留应力消除残留应力应用范围:应用
8、范围: 铸件、锻件、焊接件铸件、锻件、焊接件机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理二、钢的正火二、钢的正火 (空冷)(空冷)定义:定义: 将钢件加热到奥氏体化后,保温一定时间,将钢件加热到奥氏体化后,保温一定时间,然后在空气中冷却的热处理工艺。然后在空气中冷却的热处理工艺。 将钢加热至将钢加热至Ac3以上以上30-50。目的:目的:(1)对低碳钢可提高硬度,改善切削加工性能。作最终)对低碳钢可提高硬度,改善切削加工性能。作最终热处理;(热处理;(2)对中碳钢作预先热处理(重要零件);细)对中碳钢作预先热处理(重要零件);细化组织化组织为淬火、调质作准备(为淬火、调质作准备(3)对过共析钢可消
9、除二)对过共析钢可消除二次渗碳体网为球化作准备;(次渗碳体网为球化作准备;(4)对要求不高的零件及大)对要求不高的零件及大型或形状复杂零件作最终热处理型或形状复杂零件作最终热处理正火与退火的区别:正火与退火的区别:冷却速度快、生产周期短、能耗少、成本较低、组织冷却速度快、生产周期短、能耗少、成本较低、组织细小、强度、硬度较高。细小、强度、硬度较高。机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理三、退火、正火的应用三、退火、正火的应用 作为预先热处理:安排在毛坯生产之后;粗加工作为预先热处理:安排在毛坯生产之后;粗加工或半精加工之前。或半精加工之前。1改善切削加工:改善切削加工:低碳钢低碳钢正火正火
10、中、高碳钢中、高碳钢完全退火完全退火高碳钢、合金工具钢高碳钢、合金工具钢球化退火球化退火2作为最终热处理作为最终热处理正火正火3消除网状渗碳体消除网状渗碳体球化退火球化退火4. 完全退火要求高效率时完全退火要求高效率时正火正火机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理四、钢的淬火四、钢的淬火定义:定义:将钢加热到奥氏体化(将钢加热到奥氏体化(AC3、AC1相变温度以上)相变温度以上)保温后快速冷却,获得马氏体或贝氏体组织的热处保温后快速冷却,获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺(需要回火工艺相配合)。理工艺(需要回火工艺相配合)。(一)淬火:(一)淬火:1淬火温度的确定淬火温度的确定亚共析钢亚共析
11、钢Ac3以上以上30-50度度 共析钢共析钢 Ac1以上以上30-50度度 过共析钢过共析钢共析钢、过共析钢、过共析钢共析钢 淬火温度淬火温度的原因。的原因。Ac1以上以上30-50度度 A、由于有一定的由于有一定的Fe3C HRC,耐磨性耐磨性 B、 A中中C%M中中C%M脆性脆性 A中中C%Ms残余残余A C、 防止防止A粗大粗大机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理淬火温度过高淬火温度过高A粗大粗大M粗大粗大力学性能力学性能,淬火温度过高淬火温度过高淬火应力淬火应力变形、开裂变形、开裂四、钢的淬火四、钢的淬火2淬火冷却介质淬火冷却介质理想冷却速度:理想冷却速度:650以上慢,以减小热应
12、力以上慢,以减小热应力650-400快,以避免与快,以避免与C曲线相交,以便得到全部的曲线相交,以便得到全部的M。400以下慢,以减轻相变应力和组织应力以下慢,以减轻相变应力和组织应力常用的冷却介质有:水、油、碱或盐类水溶液。常用的冷却介质有:水、油、碱或盐类水溶液。机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理理想淬火冷却曲线示意图理想淬火冷却曲线示意图不同淬火方法示意图不同淬火方法示意图机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理(二)常用的淬火方法(二)常用的淬火方法1.水或油冷淬火(单介质)水或油冷淬火(单介质)将奥氏体化的钢在一种介质急冷的淬火工艺。图(将奥氏体化的钢在一种介质急冷的淬火工艺。
13、图(1)特点特点:变形和开裂倾向大,容易出现硬度不均匀现象,变形和开裂倾向大,容易出现硬度不均匀现象,适合于截面尺寸无突变、形状简单的工件。适合于截面尺寸无突变、形状简单的工件。2.双介质淬火双介质淬火将奥氏体化后的钢,先浸入冷却能强的介质中,在即将将奥氏体化后的钢,先浸入冷却能强的介质中,在即将发生马氏体转变时,再转入冷却能力弱的介质冷却的淬发生马氏体转变时,再转入冷却能力弱的介质冷却的淬火工艺。图(火工艺。图(2)特点特点:淬火应力和变形小,适合形状复杂的高碳钢和尺淬火应力和变形小,适合形状复杂的高碳钢和尺寸较大的合金钢件。寸较大的合金钢件。机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理3.分级
14、淬火分级淬火将奥氏体化后的钢随之浸入稍低于将奥氏体化后的钢随之浸入稍低于Ms点的盐浴或碱浴点的盐浴或碱浴中,保持一定时间,出炉空冷。图(中,保持一定时间,出炉空冷。图(3)。)。特点特点:变形和开裂倾向很小,适合截面小、形状复杂的工件。变形和开裂倾向很小,适合截面小、形状复杂的工件。4.等温淬火等温淬火将奥氏体化后的钢随快冷到贝氏体转变温度区等温保将奥氏体化后的钢随快冷到贝氏体转变温度区等温保持持,使之转变为贝氏体。使之转变为贝氏体。特点:特点:淬火应力和变形极小,但生产周期长,适用于形状复淬火应力和变形极小,但生产周期长,适用于形状复杂、尺寸精度要求高,硬度和韧性要求高的工件如:杂、尺寸精度
15、要求高,硬度和韧性要求高的工件如:各种各种模具、成形刀具、量具及弹簧等。模具、成形刀具、量具及弹簧等。机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理常见的淬火缺陷常见的淬火缺陷过热过热加热温度过高,使钢件内部晶粒粗大造成性能降低加热温度过高,使钢件内部晶粒粗大造成性能降低的现象。的现象。过烧过烧温度过高,钢件内部晶界处氧化和部分熔化的现象温度过高,钢件内部晶界处氧化和部分熔化的现象(不可修复)(不可修复)氧化和脱碳氧化和脱碳生成氧化物、介质与碳作用而使钢件表层含生成氧化物、介质与碳作用而使钢件表层含碳量降低的现象(可通过切掉消除)碳量降低的现象(可通过切掉消除)硬度不够硬度不够与加热、保温、脱碳等因
16、素有关与加热、保温、脱碳等因素有关 变形、开裂变形、开裂应力引起(热应力和相变应力)应力引起(热应力和相变应力)淬火后的零件必须要经过检验,如显微组织观察、淬火后的零件必须要经过检验,如显微组织观察、力学性能检测、外观检查等。力学性能检测、外观检查等。机械基础罗田理工中专钢的热处理钢的热处理钢的淬硬性:钢的淬硬性:1.定义定义:是指钢在淬火后所能达到的最高硬度的能力。是指钢在淬火后所能达到的最高硬度的能力。2.影响钢的淬硬性的因素影响钢的淬硬性的因素:主要取决于马氏体的含碳量。主要取决于马氏体的含碳量。钢的淬透性:钢的淬透性:1.定义定义:是指钢在淬火时所能得到的淬硬层是指钢在淬火时所能得到的
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