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文档简介

1 第十章 钢的热处理工艺第十章 钢的热处理工艺 10-1 钢的退火与正火钢的退火与正火 10-2 钢的淬火与回火钢的淬火与回火 10-3 其它类型的热处理其它类型的热处理 温 度 时间 温 度 时间 加热加热 保温保温 冷却冷却 1 2 第十章 钢的热处理工艺第十章 钢的热处理工艺 定义定义: 通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结 构以获得工件所要求性能的一种 通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结 构以获得工件所要求性能的一种热加工技术热加工技术。 分类分类: 普通热处理普通热处理 加热、冷却方 式及获得组织 和性能的不同 加热、冷却方 式及获得组织 和性能的不同 退火退火 正火正火 回火回火 淬火淬火 形变热处理形变热处理 高温形变热处理高温形变热处理 低温形变热处理低温形变热处理 表面热处理表面热处理 化学热处理化学热处理 表面淬火表面淬火 2 成分成分 3 第十章 钢的热处理工艺第十章 钢的热处理工艺 最终热处理最终热处理 预备热处理预备热处理 热处理在零件整个 生产工艺过程中的 位置和作用的不同 热处理在零件整个 生产工艺过程中的 位置和作用的不同 分类分类: 半轴的制造工艺 路线半轴的制造工艺 路线举例:举例: 下料下料锻造锻造正火或退火正火或退火机加工机加工调质处理调质处理 精加工精加工 检验检验 成品成品 3 4 10-1 钢的退火与正火钢的退火与正火 退火和正火是生产上应用很广泛的退火和正火是生产上应用很广泛的预备预备热 处理工艺。 热 处理工艺。 ?在机器零件加工工艺过程中,退火和正火是 一种先行工艺,具有 在机器零件加工工艺过程中,退火和正火是 一种先行工艺,具有承上启下承上启下的作用。的作用。 ?(消除内应力和组织、成分的不均匀性)(消除内应力和组织、成分的不均匀性) 对于一些受力不大、性能要求不高的机器 零件,退火和正火亦可作为 对于一些受力不大、性能要求不高的机器 零件,退火和正火亦可作为最终最终热处理。热处理。 4 作用作用 5 一、退火工艺及目的一、退火工艺及目的 定义定义: ?将钢加热至临界点将钢加热至临界点Acl以上或以下温度,保温以后 随炉缓慢冷却以获得 以上或以下温度,保温以后 随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织近于平衡状态组织的热处理 工艺。 的热处理 工艺。 目的目的: ?均匀钢的化学成分及组织,均匀钢的化学成分及组织, ?细化晶粒,细化晶粒, ?调整硬度调整硬度, ?消除内应力和加工硬化消除内应力和加工硬化, ?改善钢的成形及切削加工性能改善钢的成形及切削加工性能, ?为淬火作好组织准备为淬火作好组织准备。 5 6 退火工艺的分类退火工艺的分类 再结晶退火 去应力退火 再结晶退火 去应力退火 在临界温 度 在临界温 度以下的以下的 不完全退火 球化退火 不完全退火 球化退火 在临界温 度 在临界温 度以上的以上的 扩散退火 完全退火 扩散退火 完全退火 相变重结晶退火相变重结晶退火 思考:区别思考:区别 再结晶再结晶退火退火 相变相变重结晶重结晶退火退火 6 退火退火 等温退火等温退火 2、根据冷却方式、根据冷却方式 1、根据加热温度、根据加热温度 退火退火 连续冷却退火连续冷却退火 7 图图101 退火的加热温度示意图退火的加热温度示意图 不完全退火不完全退火 再结晶退火再结晶退火 扩散退火扩散退火 球化退火球化退火 完全退火完全退火 去应力退火去应力退火 7 8 9 (一)完全退火(一)完全退火 定义定义: 完全退火完全退火 将钢件加热至将钢件加热至Ac3以上以上20 30,经完全,经完全A化后进行缓慢 冷却,以获得近于平衡组织的 热处理工艺。 化后进行缓慢 冷却,以获得近于平衡组织的 热处理工艺。 9 10 (一)完全退火(一)完全退火 低碳钢低碳钢和和过共析钢过共析钢不宜进行完全退火:原因?不宜进行完全退火:原因? 目的目的: 适用范围适用范围:主要用于主要用于c0.30.6%的亚共析钢的亚共析钢 完全退火完全退火 细化晶粒细化晶粒;均匀组织均匀组织;消除内应力消除内应力; 降低硬度降低硬度;改善钢的切削加工性。改善钢的切削加工性。 10 低碳钢完全退火后硬度偏低,不利于切削加 工。过共析钢加热至 低碳钢完全退火后硬度偏低,不利于切削加 工。过共析钢加热至Accm以上以上A状态缓冷退 火时,有网状 状态缓冷退 火时,有网状Fe3C 析出,使钢的强度、塑 性和冲击韧性显著降低。 析出,使钢的强度、塑 性和冲击韧性显著降低。 11 完全退火的保温时间完全退火的保温时间 要求要求:不仅要使工件烧透,即工件心部 达到要求的加热温度,而且要保证全部 得到均匀化的 :不仅要使工件烧透,即工件心部 达到要求的加热温度,而且要保证全部 得到均匀化的A,达到完全重结晶。,达到完全重结晶。 影响因素影响因素:钢材成分、工件厚度、 装炉 量和装炉方式等。 :钢材成分、工件厚度、 装炉 量和装炉方式等。 计算方法计算方法(经验公式经验公式):): ?KD(单位为单位为min)(装炉量较小装炉量较小) ?D为有效厚度为有效厚度mm;K为加热系数为加热系数1.5-2.0min/mm ?(34)十十(0.2 0.5) Q (单位为单位为h) ?Q表示装炉量表示装炉量(单位为单位为t) 温 度 时间 温 度 时间 加 热 加 热 保温保温 冷 却 冷 却 11 12 完全退火的其它方法完全退火的其它方法 等温退火:等温退火: 将将A化后的钢较快地冷至稍低于化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度温度 等温,使等温,使A转变为转变为P,再空冷至室温。,再空冷至室温。 提高生产率提高生产率 600左右左右 优点:优点: 适用对象适用对象: 有利于钢件获得均匀的组织和性能。有利于钢件获得均匀的组织和性能。 高合金钢 高碳钢 合金工具钢 高合金钢 高碳钢 合金工具钢 温 度 时间 温 度 时间 加热加热 保温保温 等温 冷却 等温 冷却 600 12 13 (二二)不完全退火不完全退火 不完全退火不完全退火 定义:定义:将钢加热至 将钢加热至Ac1 Ac3(亚共析钢亚共析钢)或或Ac1 Accm(过共析钢过共析钢)之间,经保温后缓慢冷 却以获得近于平衡组织的热处理工艺。 之间,经保温后缓慢冷 却以获得近于平衡组织的热处理工艺。 组织转变组织转变: 仅使仅使A发生重结晶发生重结晶(AP) ,基本不改 变先共析 ,基本不改 变先共析F或或Fe3C的形态及分布。的形态及分布。 适用范围适用范围: 亚共析钢亚共析钢 球化退火球化退火 13 过共析钢: 获得球状的过共析钢: 获得球状的P 14 (三)球化退火(三)球化退火 定义定义: 使钢中碳化物球化,获得粒状使钢中碳化物球化,获得粒状P的一种热处理工艺。的一种热处理工艺。 应用范围应用范围: ?共析钢、过共析钢、合金工具钢共析钢、过共析钢、合金工具钢 目的目的: ?降低硬度降低硬度 ?均匀组织均匀组织 ?改善切削加工性能改善切削加工性能 ?为淬火做组织准备为淬火做组织准备 球化退火球化退火 14 15 (三)球化退火(三)球化退火 温 度 时间 温 度 时间 加热加热 保温保温 等温 冷却 等温 冷却 球化退火球化退火 Ar1 -20 加热温度加热温度: Ac1+(2030) 保温时间保温时间: 24h 冷却方法冷却方法: 炉冷炉冷1 )连续冷却:连续冷却: 2 )等温冷却:等温冷却: 炉冷炉冷 炉冷炉冷 15 16 (四)扩散退火(四)扩散退火 (均匀化退火均匀化退火) 定义定义: 将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固 相线温度 固 相线温度下长时间保温,然后缓慢冷却以 消除化学成分不均匀现象的热处理工艺 下长时间保温,然后缓慢冷却以 消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。 Accm Ac3 加热温度加热温度: +(150 300) 保温时间保温时间: 8.5十十 Q/4 (单位为单位为h) Q:装炉量:装炉量(单位为单位为t) 10 15h 扩散退火扩散退火 思考:思考:适用对象适用对象 16 17 (四)扩散退火(四)扩散退火 加热温度高加热温度高 保温时间长保温时间长 晶粒长大 组织粗大 晶粒长大 组织粗大 细化晶粒细化晶粒 过热缺陷过热缺陷 1)完全退火)完全退火 2)正火正火 需要需要 进行进行 思 考 思 考 为什么完全退火就能够细化晶粒?为什么完全退火就能够细化晶粒? 17 18 (五)(五)低温低温退火退火 (去应力去应力退火退火) 为了消除由于变形加工以及铸造、焊接 过程引起的残余内应力而进行的退火。 为了消除由于变形加工以及铸造、焊接 过程引起的残余内应力而进行的退火。 目的目的 消除内应力消除内应力 降低硬度降低硬度 提高尺寸稳定性提高尺寸稳定性 防止工件的变形和开裂防止工件的变形和开裂 去应力退火去应力退火 定义:定义: 18 19 (五)去应力退火(五)去应力退火 加热温度加热温度:500 650 (A1线以下)线以下) 保温时间保温时间: 冷却方式冷却方式: 钢钢 3min/mm 铸铁铸铁6min/mm 缓慢冷却缓慢冷却 19 20 (六)再结晶退火(六)再结晶退火 定义定义:把 把冷变形冷变形后的金属加热到再结晶温度以上 保温一定时间,使变形晶粒重新转变为均 匀 后的金属加热到再结晶温度以上 保温一定时间,使变形晶粒重新转变为均 匀等轴晶粒等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺而消除加工硬化的热处理工艺 提示提示 晶体结构不发生变化晶体结构不发生变化 晶粒的形状和尺寸发生变化晶粒的形状和尺寸发生变化 加热温度加热温度:650 700 (A1线以下线以下) 保温时间保温时间:1 3 h 空冷空冷冷却方式冷却方式: 组织变化组织变化 20 21 二、正火工艺及其目的二、正火工艺及其目的 定义定义:将钢加热到将钢加热到Ac3或或Accm以 上温度保温后,在空气 中冷却得到 以 上温度保温后,在空气 中冷却得到P类组织的热 处理工艺。 类组织的热 处理工艺。 Accm Ac3 加热温度加热温度: +(3050) 正火加热示意图正火加热示意图 书书P294:与完全退火相同?:与完全退火相同? 正火正火 保温时间: 应以工件烧透为准保温时间: 应以工件烧透为准 经验公式经验公式 21 22 二、正火工艺及其目的二、正火工艺及其目的 冷却速度冷却速度:较(退火)快 正火的实质: 完全 :较(退火)快 正火的实质: 完全A化化+ 伪共析转变伪共析转变 作用 预备热处理 最终热处理 作用 预备热处理 最终热处理提供合适的力学性能提供合适的力学性能 调整硬度调整硬度细化晶粒细化晶粒 消除应力消除应力 消除魏氏组织和带状组织消除魏氏组织和带状组织 为最终热处理做组织准备为最终热处理做组织准备 消除过共析钢的网状碳化物, 为球化退火做组织准备 消除过共析钢的网状碳化物, 为球化退火做组织准备 22 23 二二、正火工艺的应用、正火工艺的应用 1.改善钢的切削加工性能改善钢的切削加工性能 可以改善钢的切削加工性,提高刀 具的寿命和工件的表面光洁度 可以改善钢的切削加工性,提高刀 具的寿命和工件的表面光洁度 含碳量低于含碳量低于0.25的碳素钢和低合金钢的碳素钢和低合金钢 退火后硬度较低,切削加工时易于退火后硬度较低,切削加工时易于“粘刀粘刀” 正火处理正火处理 硬度提高至硬度提高至140 190HBW 23 24 二、正火工艺的应用二、正火工艺的应用 2.消除热加工缺陷消除热加工缺陷 可以消除这些缺陷组织,达到细化晶粒、 均匀组织、消除内应力的目的。 可以消除这些缺陷组织,达到细化晶粒、 均匀组织、消除内应力的目的。 中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件 在热加工后易出现魏氏组织、 粗大晶粒等过热缺陷和带状组织 在热加工后易出现魏氏组织、 粗大晶粒等过热缺陷和带状组织 正火处理正火处理 24 25 二、正火工艺的应用二、正火工艺的应用 3. 消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火 正火加热时要保证碳化物全部溶入奥 氏体中,要采用较快的冷却速度抑制 二次碳化物的析出,获得伪共析组织 正火加热时要保证碳化物全部溶入奥 氏体中,要采用较快的冷却速度抑制 二次碳化物的析出,获得伪共析组织 过共析钢过共析钢正火处理正火处理球化退火球化退火淬火淬火 消除网状碳化物消除网状碳化物 25 26 二、正火工艺的应用二、正火工艺的应用 4.提高普通结构零件的力学性能提高普通结构零件的力学性能 达到一定的综合力学性能,可以代替 调质处理,作为零件的最终热处理 达到一定的综合力学性

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