Ch6钢的热处理_.ppt

1、 潘健生潘健生说：说：搞好搞好热处理热处理，零件一顶几。零件一顶几。例例1 解放牌卡车解放牌卡车 发动机活塞销发动机活塞销 冷挤压冲头凸模冷挤压冲头凸模-W6Mo5Cr4V2，通过改进热处理工艺（表，通过改进热处理工艺（表1），），凸模寿命由凸模寿命由几百件几百件提高至提高至万件万件万件万件水平。水平。例例2 缝纫机梭子缝纫机梭子 冷挤压凸模用冷挤压凸模用65Nb钢钢制造，热处理工艺制造，热处理工艺 与使用寿命的关系（表与使用寿命的关系（表2）。例例3 冷打花键轧轮冷打花键轧轮-用用W18Cr4V制造制造，通过改进热处，通过改进热处 理工艺（表理工艺（表3），其寿命由，其寿命由几十件几十件提高

2、到提高到两三千两三千两三千两三千 件件件件，实现了少无切削加工，并提高了花键的承载，实现了少无切削加工，并提高了花键的承载 能力、使用可靠性。能力、使用可靠性。例例4 舰用舰用变速箱双圆弧齿轮变速箱双圆弧齿轮，由于，由于改进了渗氮工艺改进了渗氮工艺，使接触疲劳强度由使接触疲劳强度由1400MPa提高到提高到1700MPa1700MPa，耐磨性，耐磨性也明显提高（图也明显提高（图6），台架试验结果表明变速箱的承载，台架试验结果表明变速箱的承载能力能力提高提高提高提高25%25%。例例5 针织机械针筒针织机械针筒原用原用表面淬火表面淬火工艺，寿命仅半年左工艺，寿命仅半年左右，改用右，改用奥氏体渗氮

3、奥氏体渗氮新工艺，使用新工艺，使用两年两年两年两年仍未损坏。仍未损坏。例例6 齿圈齿圈，经过，经过调整去应力工艺调整去应力工艺，使，使渗氮渗氮后的椭圆度后的椭圆度 控制在公差范围之内，控制在公差范围之内，免去了免去了免去了免去了渗氮后的渗氮后的磨削工序磨削工序磨削工序磨削工序。例例7 大马力高速柴油机曲轴大马力高速柴油机曲轴，长度为，长度为2.4m，渗氮渗氮处理处理 时很容易产生弯曲变形；通过计算机模拟（图时很容易产生弯曲变形；通过计算机模拟（图9），），研究研究装炉方法装炉方法对渗氮变形的影响，使渗氮后弯曲变对渗氮变形的影响，使渗氮后弯曲变 形量控制在形量控制在0.08mm之间，大幅度降低了

4、渗氮后磨削之间，大幅度降低了渗氮后磨削 加工的成本。加工的成本。怎样搞好怎样搞好热处理热处理？热处理工艺热处理工艺 组织组织 力学性能（强度、力学性能（强度、硬度硬度硬度硬度）热处理工艺热处理工艺:参考参考参考参考手册，兼做试验，确定工艺。手册，兼做试验，确定工艺。正确的正确的工艺工艺是是组织组织合格的保证，才能满足合格的保证，才能满足力学性能力学性能要求，要求，进而才能达到零件图进而才能达到零件图“技术要求技术要求技术要求技术要求”的的硬度硬度硬度硬度。硬度是零件热处理检验的依据，但并不绝对可靠（比如硬度是零件热处理检验的依据，但并不绝对可靠（比如热处理工艺偷工减料）。热处理工艺偷工减料）。

5、第六章第六章 钢的热处理钢的热处理6.1 钢的加热及组织转变钢的加热及组织转变6.2 钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变6.3 退火和正火退火和正火6.4 淬火（淬火（zhan通通蘸蘸）与回火）与回火6.5 钢的表面热处理和化学热处理工艺钢的表面热处理和化学热处理工艺6.6 热处理新技术和新工艺热处理新技术和新工艺一、热处理的概念及其在机械制造中的地位一、热处理的概念及其在机械制造中的地位1.热处理定义热处理定义 材料（主要是金属材料）在固态下采用适当的方式进行材料（主要是金属材料）在固态下采用适当的方式进行 加热、加热、保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺。保温和冷却以获得所需的组织

6、结构与性能的工艺。2.热处理意义热处理意义 不改变材料的形状，而是通过改变金属材料的组织和不改变材料的形状，而是通过改变金属材料的组织和 性能来满足工程中对材料的服役性能和加工要求。性能来满足工程中对材料的服役性能和加工要求。（1）预备热处理）预备热处理 改善零件毛坯的工艺性能改善零件毛坯的工艺性能以利于冷、热加工的进行。以利于冷、热加工的进行。（2）最终热处理最终热处理 对材料进行正确和先进的热处理，可挖掘金属材料的性对材料进行正确和先进的热处理，可挖掘金属材料的性能潜力、能潜力、改善零件使用性能改善零件使用性能、提高产品质量、延长零件的使用寿命、节约、提高产品质量、延长零件的使用寿命、节约

7、材料。材料。汽车、拖拉机行业中需要进行热处理的零件占汽车、拖拉机行业中需要进行热处理的零件占70%80%；机床行业中占机床行业中占60%70%；轴承及各种模具则占轴承及各种模具则占100%。概述概述二、热处理的分类二、热处理的分类1.整体整体热处理热处理 是指对热处理工件进行穿透性加热，以改善整体的是指对热处理工件进行穿透性加热，以改善整体的 组织和性能的工艺。组织和性能的工艺。2.表面表面热处理热处理 是指仅对工件表层进行热处理，以改变其组织和性能是指仅对工件表层进行热处理，以改变其组织和性能 的工艺。的工艺。3.化学化学热处理热处理 是指将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种是指将工件

8、置于一定温度的活性介质中保温，使一种 或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的工艺。或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的工艺。概述概述（）钢筋绕成弹簧状；（）加热钢筋至红热，急剧冷却；（）将（）钢筋再次加热（温度相对低）冷却。举例：弹簧热处理过程为什么弹簧状钢筋加热到红热急冷后变得又硬又脆？为什么再次加热和冷却后变得刚柔相济，成为真正的弹簧？答：淬火中温中温回火。得到T回。6.1 钢的加热及组织转变钢的加热及组织转变一一、钢的相变点钢的相变点二、奥氏体化过程及影响因素二、奥氏体化过程及影响因素三、奥氏体晶粒大小及其控制三、奥氏体晶粒大小及其控制四四、加热易产生的

9、缺陷加热易产生的缺陷 奥氏体化：奥氏体化：将钢加热到将钢加热到Ac3或或Ac1点以上，以获得完全或部分点以上，以获得完全或部分A组织。组织。加热即为获得加热即为获得A，同时，依靠控制加热规范控制，同时，依靠控制加热规范控制A晶粒大小。晶粒大小。A通过不同的冷却方式可以转变为不同的组织，从而获得所需的性通过不同的冷却方式可以转变为不同的组织，从而获得所需的性能。任何钢只有先能。任何钢只有先A化，才能在冷却后得到化，才能在冷却后得到P、M、B等产物，从而改善等产物，从而改善性能。性能。一、钢的相变点（临界温度）一、钢的相变点（临界温度）相变点：相变点：金属或合金在加热或冷却过程中发生相变的温度。金

10、属或合金在加热或冷却过程中发生相变的温度。6.1钢的加热及组织转变钢的加热及组织转变二、奥氏体化过程及影响因素二、奥氏体化过程及影响因素影响因素影响因素:加热温度加热温度 加热速度加热速度 钢的成分钢的成分 原始组织原始组织6.1钢的加热及组织转变钢的加热及组织转变 晶格重组晶格重组 成分重新分布成分重新分布 属属扩散型扩散型转变转变T8钢钢 A A1P（F+Cm)三、奥氏体晶粒大小及其控制三、奥氏体晶粒大小及其控制6.1钢的加热及组织转变钢的加热及组织转变四、加热易产生的缺陷四、加热易产生的缺陷1.氧化氧化2.脱碳脱碳3.过热过热4.过烧过烧6.1钢的加热及组织转变钢的加热及组织转变6.2

11、钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变 处于高温状态的处于高温状态的A冷却到冷却到 A1点以下就处于热力学点以下就处于热力学不稳不稳定定状态，必然要发生相变，但未必立即发生，而是经过一状态，必然要发生相变，但未必立即发生，而是经过一个孕育期后才开始。这种在孕育期内暂时存在的处于不稳个孕育期后才开始。这种在孕育期内暂时存在的处于不稳定状态的定状态的A称为称为过冷过冷A。6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变一、过冷奥氏体的一、过冷奥氏体的等温转变等温转变（TTT曲线曲线）二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能三、影响奥氏体等温转变图的因素三、影响奥氏体等温转变图的

12、因素四、过冷奥氏体的四、过冷奥氏体的连续转变连续转变主要以主要以T8钢为例钢为例6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变一、过冷奥氏体的一、过冷奥氏体的等温转变等温转变 （TTT曲线，简称曲线，简称C曲线曲线）6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变1.珠光体转变珠光体转变 A1550 扩散型扩散型2.贝氏体转变贝氏体转变 550 Ms 半扩散型半扩散型3.马氏体转变马氏体转变 Ms 不扩散型不扩散型共析钢过冷奥氏体等温转变图共析钢过冷奥氏体等温转变图片状珠光体的形成过程示意图片状珠光体的形成过程示意图二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织

13、转变钢的冷却及组织转变P(F+Fe3C)A1 550A在在A1650形成的珠光体形成的珠光体粗珠光体，习惯上称为粗珠光体，习惯上称为珠光体（珠光体（P）1000 可分辨可分辨在在600550形成的珠光体形成的珠光体极细珠光体，称为极细珠光体，称为托氏体（托氏体（T）2000 可分辨可分辨因因珠光体的层片间距越小，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。珠光体的层片间距越小，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。珠光体的层片间距越小，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。珠光体的层片间距越小，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及

14、组织转变钢的冷却及组织转变b.索氏体索氏体 8000 a.珠光体珠光体 3800 c.托氏体托氏体 8000 二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变若在若在 A1 附近长时间保温，片状渗碳体会球化，得到附近长时间保温，片状渗碳体会球化，得到 球状珠光体球状珠光体。二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变按渗碳体形态的不同，珠光体可分为按渗碳体形态的不同，珠光体可分为层片状珠光体层片状珠光体和和球状珠光体球状珠光体KK上上贝贝氏氏体体下下贝贝氏氏体体二、二

15、、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变550 MsAB（F+K）B分为分为:B上上和和B下下二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变上贝氏体显微组织视频上贝氏体显微组织视频下贝氏体显微组织下贝氏体显微组织 贝氏体的性能贝氏体的性能 主要取决于铁素体条（片）的粗细及其中碳的过主要取决于铁素体条（片）的粗细及其中碳的过饱和度和渗碳体（碳化物）的形状、大小和分布。饱和度和渗碳体（碳化物）的形状、大小和分布。B下下不仅有高的强度、硬度与耐磨性，同时还具有良好的塑性和韧

16、性；不仅有高的强度、硬度与耐磨性，同时还具有良好的塑性和韧性；B上上强韧性较差。强韧性较差。二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变M（过饱和的过饱和的-Fe）体心正方）体心正方MsA随随wC升高，淬火钢中板条马氏体的量下降，片状马氏体的量上升。升高，淬火钢中板条马氏体的量下降，片状马氏体的量上升。wC%M 形态形态M 亚结构亚结构0.2板条板条位错位错1.0片状片状孪晶孪晶0.21.0混合混合混合混合马氏体结构马氏体结构二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变板条状马氏体板条状马氏体片状马氏体视频片状马氏体视频二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变二、二、过冷奥氏体转变产物的组织与性能过冷奥氏体转变产物的组织与性能6.2钢的冷却及组织转变钢的冷却及组织转变M性能取决于