第一章(6)钢的热处理2.ppt

1、5-4钢的退火与正火一个零件的生产过程，是由许多道工序所组成，在生产工序中为了某一目的，还会穿插多次热处理，热处理可以分为两类：预先热处理：消除前道工序造成的缺陷，为随后切削加工。最终热处理作准备；最终热处理：使工件满足使用条件下的性能要求。一、退火一、退火分类：完全退火，等温退火，扩散退火，球化退火，去应力退火，再结晶退火退火的目的1、降低钢件硬度，利于切削加工;2、消除残余应力，稳定钢件尺寸，并防止变形和开裂。3、细化晶粒，改善组织，提高钢的机械性能，4、为最终热处理（淬火、回火）做组织上的准备。退火退火工艺工艺加热加热温度温度退火退火目的目的说明说明完全完全退火退火AcAc3 3+30+

2、305050细化晶粒，均匀化组织细化晶粒，均匀化组织降低硬度降低硬度 切削性切削性消除内应力消除内应力适于亚共析、适于亚共析、共析钢共析钢球化球化退火退火AcAc1 1+20+203030使使FeFe3 3C C球化球化HRCHRC，韧性韧性，切削性，切削性为淬火作组织准备为淬火作组织准备适于过共析、适于过共析、共析钢。退火共析钢。退火组织组织球状球状P P扩散扩散退火退火AcAc3 3+150+150 300300消除成分偏析消除成分偏析 合金钢铸锭和合金钢铸锭和铸件铸件等温等温退火退火AcAc1 1或或AcAc3 3+20+203030缩短退火时间缩短退火时间在鼻尖温度等在鼻尖温度等温冷却

3、温冷却再结晶再结晶退火退火T TR R+30+3050 50 消除加工硬化消除加工硬化 去应力去应力退火退火500500650650消除内应力消除内应力 加热温度范围工艺曲线球状珠光体二二.正火后的组织与性能正火后的组织与性能正火实际上是退火的一种特殊情况，两者不同之处主要在于正火的冷却速度较退火快。正火的主要应用普通结构件的最终热处理；正火可以消除铸造或锻造生产中的过热缺陷，细化组织，提高机械性能。改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；消除过共析钢中的网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备，这是因为正火冷却速度比较快，二次渗碳体来不及沿A晶界呈网状析出。5-5钢的淬火淬火加热到Ac3、Ac1相变

4、温度以上，保温，快速冷却VkM。(一一)淬火温度淬火温度亚共析钢Ac3+3050过共析钢Ac1+3050保留一定的粒状Fe3CHRC，耐磨性A中C%M中C%M脆性A中C%M过饱和度残余A淬火温度过高A粗大M粗大力学性能淬火温度过高淬火应力变形、开裂的倾向（二）淬火冷却介质（二）淬火冷却介质1、理想淬火冷却速度、理想淬火冷却速度2、冷却介质盐水水盐浴油三、淬火方法三、淬火方法等温淬火在盐或碱浴中发生下B转变。特点：淬火内应力很小，工件不易变形和开裂，而且所获得的下贝氏体组织具有良好的综合机械性能，强度，硬度，韧性也都较高，局部淬火对工件的局部进行淬火处理。冷处理在低于0的介质中淬火。用于降低A含

5、量，稳定工件尺寸。三、钢的淬透性淬透性钢在淬火时所能得到的淬硬层深度。淬硬性钢在淬火时所能达到的最高硬度。取决于M中C%，C%淬硬性影响淬透性的因素Vk（除Co以外，合金元素使C曲线右移，淬透性）淬透性的测定及表示方法5-6钢的回火钢的回火一、回火目的消除淬火应力，降低脆性。稳定工件尺寸（使M和A转变为稳定组织）调整工件的力学性能。二、淬火钢的回火转变二、淬火钢的回火转变1、回火第一阶段（、回火第一阶段（200C）马氏体分解马氏体分解2、回火第二、回火第二阶段（段（200300C）残余残余A的的转变3、回火第三、回火第三阶段（段（300400C）碳化物的碳化物的转变4、回火第四、回火第四阶段（

6、段（400C）渗碳体聚集渗碳体聚集长大与大与相的再相的再结晶晶三、回火转变产物组织与性能三、回火转变产物组织与性能回火后的组织回火后的组织1，回火马氏体（250）2，回火屈氏体（350500）3，回火索氏体（500650）四、四、回火的种回火的种类及及应用用回火回火类型类型 回火回火温度温度 组组织织性能性能 应用应用 组织形态组织形态 低温低温回火回火 150150250250M M保持高硬度，降低脆保持高硬度，降低脆性及残余应力。性及残余应力。工、模具钢，工、模具钢，表面淬火及渗表面淬火及渗碳淬火件。碳淬火件。过饱和过饱和-Fe+Fe+碳化碳化物物中温中温回火回火 350350500500

7、T T硬度下降，韧性、弹硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度性极限和屈服强度弹性元件弹性元件保留保留M M针形针形的的F+F+细粒细粒状状FeFe3 3C C高温高温回火回火 500500650650S S良好的综合机械性能良好的综合机械性能（强、硬度（强、硬度,塑、韧塑、韧性），优于正火组织。性），优于正火组织。中碳钢、重要中碳钢、重要零件零件多边形多边形 F F+粒状粒状FeFe3 3C C调质处理：淬火后高温回火的热处理称调质处理；调质处理多用于重要的结构零件，连杆，螺栓，齿轮及轴类，回火后的硬度一般为HB200350。钢经正火后和调质处理后的硬度值接近，但为什么主要的零件一般都选用调质处

8、理而不采用正火？这是由于调质处理后的组织为回火索氏体，其中渗碳体为颗粒状，而正火所得到的索氏体中渗碳体呈片状，调质钢不仅硬度高，且塑性与韧性也高于正火状态。五、五、回火脆性回火脆性发生在250350C，随温度升高，韧性不仅没提高，反而降低。原因：碳化物在马氏体板条（或片）的界面上呈薄片析出，而杂质元素在奥氏体晶界的偏聚又进一步降低了晶界的强度，所以断裂易沿奥氏体晶界发生。5-7钢的表面淬火表面淬火是一种不改变钢的化学成分，但利用快速加热将表层A化后进行淬火以改变表层组织的一种局部热处理方法。目的提高表面强、硬度，耐磨性及疲劳极限，保持心部良好的塑韧性。一一、感感应应加加热热表表面面淬淬火火分分

9、类类 频率频率 淬硬淬硬深度深度 适用工件适用工件 高高频频 200-200-300KHz300KHz 0.5-0.5-2mm2mm 小工件，如小模数齿轮，中、小型轴。小工件，如小模数齿轮，中、小型轴。中中频频 2500-2500-8000Hz8000Hz 2-5mm2-5mm 尺寸较大的工件，如：直径较大的轴类尺寸较大的工件，如：直径较大的轴类和模数较大的齿轮和模数较大的齿轮 工工频频 50Hz50Hz 10-10-15mm15mm 大型工件，如轧辊，火车车轮。大型工件，如轧辊，火车车轮。各类感应加热表面淬火比较各类感应加热表面淬火比较3特点特点加热速度快：几秒几十秒加热时实际晶粒度小，淬火

10、得到极细马氏体，硬度，脆性不易氧化、脱碳、变形小。工艺易控制，但设备成本高。二、火焰加热表面淬火二、火焰加热表面淬火5-8钢的化学热处理化学热处理是把钢制工件放置于某种介质中，通过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而改变表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性能。分类渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铬、渗铝等1、分解：化学介质要首先分解出具有活性的原子；2、吸收：工件表面吸收活性原子而形成固溶体或化合物；3、扩散：被工件吸收的活性原子，从表面想内扩散形成一定厚度的扩散层。化学热处理的过程化学热处理的过程二、钢的渗碳（气体、固体渗碳二、钢的渗碳（气体、固体渗碳）目的：提高表面硬度，耐磨性，心部保持一定的强度和良好的塑韧性。三三.渗碳体的技术要求渗碳体的技术要求渗碳层最佳含碳量渗碳层最佳含碳量0.851.05%。（1）表面层含碳量过低，淬火+低温回火所得到的是含碳量较低的回火M，这些M硬度低，耐磨性差，疲劳极限也低。（2）表面含碳量过高，渗碳层会出现大量块状或网状渗碳体，渗碳层变脆，易脱露，残A的增加。也会使表面硬度，耐磨性下降。