金属热处理及表面处理技术.ppt

1、6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6.1 金属材料热处理的基本概念金属材料热处理的基本概念 6.2 钢加热时的组织转变钢加热时的组织转变6.3 钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变 6.4 钢的普通热处理钢的普通热处理6.5 钢的表面热处理钢的表面热处理 6.6 一般热处理工艺路线一般热处理工艺路线 6.7 热处理新技术简介热处理新技术简介6.8 材料的表面处

2、理材料的表面处理6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6.1 6.1 金属热处理金属热处理基本概念基本概念何为热处理？何为热处理？就就是是金金属属材材料料通通过过不不同同的的加加热热、保保温温和和冷冷却却方方式式，使使其其内内部部的的组组织织结结构构发发生生变变化化，从从而而获获得得所所需需性性能能的的一一种工艺方法。种工艺方法。热处理的目的：热处理的目的：改

3、变材料的组织、性能。改变材料的组织、性能。如何进行热处理：如何进行热处理：加热（保温）加热（保温）+冷却。冷却。6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 并不是所有的金属材料并不是所有的金属材料都能进行热处理。都能进行热处理。只有发生同素异构转变只有发生同素异构转变的金属或固溶度有变化的金属或固溶度有变化的合金才能进行热处理。的合金才能进行热处理。特别提示：特别提

4、示：有同素异构的金属：有同素异构的金属：Fe,Ti,Co等等无同素异构的金属：无同素异构的金属：Cu,Al,Ag,W,Mo等等6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 钢的热处理基本类型钢的热处理基本类型6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile Univ

5、ersity Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6.2 6.2 钢加热时的组织转变钢加热时的组织转变加热的目的：加热的目的：得到奥氏体组织得到奥氏体组织得到得到A的加热温度：的加热温度：Ac1:共析钢共析钢Ac3：亚共析钢亚共析钢Accm：过共析钢过共析钢6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6

6、.2 6.2 钢加热时的组织转变钢加热时的组织转变 a a）形形核核 b b）长长大大 c c）残残余余渗渗碳碳体体溶溶解解 d d）奥氏体成分的均匀化奥氏体成分的均匀化1 奥氏体（奥氏体（A）的形成的形成：6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 2 2 奥氏体晶粒的长大奥氏体晶粒的长大起始晶粒度：起始晶粒度：珠光体刚转变为奥氏体时晶粒的大小。实际晶粒度实际晶粒

7、度。本质晶粒度：本质晶粒度：加热93010，保温3-8h，A 的晶粒大小。v本质粗晶粒钢：本质粗晶粒钢：在加热到一定温度范围内（在加热到一定温度范围内（930930以以 下），下），有些钢的奥氏体晶粒随温度的升高很容易。有些钢的奥氏体晶粒随温度的升高很容易。如：用如：用Mn,SiMn,Si脱脱氧的钢。氧的钢。v本质细晶粒钢：本质细晶粒钢：在加热到一定温度范围内（在加热到一定温度范围内（930930以下），以下），晶粒长大不明显的钢。晶粒长大不明显的钢。如：用如：用AlAl脱氧的钢。脱氧的钢。奥氏体晶粒大小的判断标准：晶粒度奥氏体晶粒大小的判断标准：晶粒度6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及

8、表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 钢的本质晶粒度钢的本质晶粒度6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 加热温度。加热温度。愈高，奥氏体晶愈高，奥氏体晶 粒愈粗大粒

9、愈粗大.保温时间。保温时间。包括把钢材加热到所需温度并在该温度包括把钢材加热到所需温度并在该温度下保温，使零件各部分温度一致并完成组织转变的下保温，使零件各部分温度一致并完成组织转变的总时间。总时间。钢的化学成分。钢的化学成分。Ti,V,Nb,W,Al等易形成碳化物（氧化物）元素等易形成碳化物（氧化物）元素不同程度上阻碍奥氏体晶粒的长大。不同程度上阻碍奥氏体晶粒的长大。Mn、P等促进奥氏体晶粒的长大等促进奥氏体晶粒的长大。C 促进奥氏体晶粒的长大元素。但以碳化物存在促进奥氏体晶粒的长大元素。但以碳化物存在则阻碍奥氏体晶粒的长大。则阻碍奥氏体晶粒的长大。3 影响奥氏体晶粒度的因素影响奥氏体晶粒度

10、的因素6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 4 合金元素对合金元素对A加热转变的影响加

11、热转变的影响除了个别合金元素如除了个别合金元素如Mn、Ni等以外，大多数合金元素等以外，大多数合金元素加入钢中后，都会升高钢的加入钢中后，都会升高钢的临界点，所以临界点，所以合金钢的加热合金钢的加热温度大都要比碳钢高些温度大都要比碳钢高些。除了除了Co等外，大多数合金等外，大多数合金元素都会减慢碳在奥氏体中元素都会减慢碳在奥氏体中的扩散速度，同时合金元素的扩散速度，同时合金元素本身的扩散速度也较小，所本身的扩散速度也较小，所以以合金钢加热时必须进行较合金钢加热时必须进行较长时间的保温。长时间的保温。6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Text

12、ile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 5 5 加热时常见的缺陷加热时常见的缺陷过热过热(excessive heating)excessive heating)。由于加热温度过高由于加热温度过高或加热时间过长，引起奥氏体晶粒粗大的现象。或加热时间过长，引起奥氏体晶粒粗大的现象。过烧过烧(burnt)burnt)。由于加热温度过高，造成晶界氧由于加热温度过高，造成晶界氧化或局部熔化的现象。化或局部熔化的现象。氧氧化化(oxidation)(oxidatio

13、n)。是是由由于于铁铁和和空空气气中中的的氧氧等等化化合合形形成成氧氧化化皮皮，从从而而使使工工件件表表面面粗粗糙糙不不平平，影影响响零零件件的精度。的精度。6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 脱碳脱碳decarbonizationdecarbonization)钢件表面的碳被烧掉，钢件表面的碳被烧掉，因而使其含碳量降低，这因而使其含碳量降低，这不仅影响热处

14、理后钢件表不仅影响热处理后钢件表面的硬度，并将显著降低面的硬度，并将显著降低零件的疲劳强度，要求耐零件的疲劳强度，要求耐磨的零件和一些重要的零磨的零件和一些重要的零件是不允许热处理时发生件是不允许热处理时发生严重脱碳的严重脱碳的.6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6.3 钢冷却时的组织转变钢冷却时的组织转变冷却条件不同，转变产物的组织结构也不冷却条件不同，

15、转变产物的组织结构也不同，性能也会有显著的差异。同，性能也会有显著的差异。冷却过程是热处理的关键工序，决定着钢冷却过程是热处理的关键工序，决定着钢在热处理后的组织和性能。在热处理后的组织和性能。6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6.3 钢冷却时的组织转变钢冷却时的组织转变冷却方式冷却方式 等温冷却等温冷却(isothermal cooling)isothe

16、rmal cooling)连续冷却连续冷却(continuous cooling)continuous cooling)6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University Wuhan Textile University 6.3.1 奥氏体的等温转变奥氏体的等温转变1 等温转变曲线（等温转变曲线（C曲线）的建立曲线）的建立 通过金相分析和硬度测试通过金相分析和硬度测试等方法，测出在不同温度下等方法，测出在不同温度下过过冷奥氏体发生相变的开始冷奥氏体发生相变的开始时刻和终了时刻时刻和终了时刻。把它们标。把它们标在温度在温度-时间坐标上，将所有时间坐标上，将所有转变开始点和转变终了点分转变开始点和转变终了点分别连接起来。别连接起来。过冷奥氏体等温转变曲线。过冷奥氏体等温转变曲线。也也称称C C曲线。曲线。6 金属热处理及表面处理技术金属热处理及表面处理技术机械工程材料机械工程材料Wuhan Textile Univer