钢的热处理工艺—普通热处理教学讲义.doc

三一工学院三一工业职业技术学院教 案 首 页授课日期课 时2授课序号36授课班级09钳109钳209钳309钳4教学方式课 题第十讲 钢的普通热处理工艺教学目的通过学习，使学生了解热处理基本知识，不同热处理工艺对钢力学性能的影响。教学重点和难点(1) 普通热处理工艺方法、目的、用途(2) 淬硬性、淬透性的概念教学方法与手段演示、总结归纳和多媒体教学教学过程设 计（一） 新课导入 5分钟（二） 新课讲解 60分钟一、热处理转变临界温度二、钢的普通热处理1、 钢的退火2、钢的正火3、 钢的淬火4、 钢的回火（三） 课堂讨论练习 20分钟 （四） 课堂小结 5分钟作业布置补充练习题课后小结2三一工学院 三一工业职业技术学院备 课 纸注 解具 体 内 容我为三一而自豪：复习上次课主要内容一、钢的热处理原理热处理：金属或合金在固态下于一定介质中加热到一定温度，保温一定时间，以一定速度冷却下来的一种综合工艺。热处理工艺曲线：四个重要参数：v加热、 t保温、t保温、v冷却ttt保温t保温v冷却v加热共析碳钢 c曲线的分析时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400a1msmf共析碳钢 c曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区a转变开始线a转变终止线 产 a 物 区产物区a1550；高温转变区；p 转变区550230；中温转变区；贝氏体( b ) 转变区230 - 50； 低温转变区；马氏体 ( m ) 转变区三一工学院三一工业职业技术学院备 课 纸具 体 内 容注 解第十讲 钢的普通热处理工艺一、热处理转变临界温度二、钢的普通热处理（一） 钢的退火（1）定义：把零件加温到临界温度以上，保温一段时间，然后随炉冷却。（2）目的：消除应力；降低硬度；细化晶粒；均匀成分；为最终热处理作好组织准备。 1. 完全退火将亚共析钢加热至ac3以上2030，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而获得接近平衡状态的组织，这种热处理工艺称为完全退火。 完全退火的目的为： (1) 细化晶粒和均匀组织； (2) 消除铸、锻件中存在的内应力，降低硬度，便于切削加工。 完全退火只适用于亚共析钢，不适用于过共析钢。适用范围：亚共析钢、合金钢的铸、锻、热轧、焊件的预备热处理(切削加工前或热处理前的预备热处理)45钢锻造后与完全退火后机械性能状态b(mpa)s(mpa)(%)(%)k(kj.m-2)hb锻造6507503004005152040200400230完全退火60070030035015204050400600200完全退火后强硬度有所下降，而塑韧性较大幅度提高主要目的：改善组织与加工性能2. 不完全退火将亚共析钢在ac1ac3之间或过共析钢在ac1accm之间两相区加热，保温足够时间后缓慢冷却的热处理工艺，称为不完全退火。不完全退火的目的是：改善珠光体组织，消除内应力，降低硬度以便切削加工。亚共析钢不完全退火的温度一般为740780，其优点是加热温度低，操作条件好，节省燃料和时间。注 解具 体 内 容3. 球化退火球化退火是一种将钢中渗碳体或碳化物由片状变为粒状，均匀分布在铁素体基体上的热处理工艺。主要用于过共析钢，是一种不完全退火。球化退火的目的是：消除钢中的片状珠光体，获得粒状珠光体。球化退火的加热温度范围一般为：ac1+20304. 扩散退火扩散退火是通过高温长时间加热，使合金元素扩散均匀，以消除或减弱枝晶偏析的热处理工艺。主要用于合金钢锭或铸件。扩散退火温度通常为11001200，保温时间为1015小时。5. 软化退火软化退火是消除钢锭或合金结构钢锻轧钢材内应力，降低其硬度的热处理工艺。软化退火温度通常为650720，保温后出炉空冷。6. 再结晶退火再结晶退火是将冷加工后的钢材加热至t再ac1之间，通常为650700，使变形晶粒恢复成等轴状晶粒，从而消除加工硬化的热处理工艺。（二）钢的正火把零件加温到临界温度ac3或accm以上3050，保温足够时间，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。 根据钢中过冷奥氏体的稳定性和钢的截面大小，正火后可获得不同的组织，如粗细不同的珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织。正火的目的(1) 对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化晶粒，均匀组织，为淬火处理作好组织准备，此时正火相当于退火的效果。 (2) 低碳钢退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光洁度较差。改用正火，可提高硬度，改善切削加工性。(3) 可以作为某些中碳钢或中碳低合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理，具有一定的综合力学性能。(4) 用于过共析纲，可消除网状二次碳化物，为球化退火作好组织上的准备。小结：退火和正火工艺参数的比较 具 体 内 容注 解（三） 钢的淬火将钢加热到临界点ac1或ac3以上的一定温度，保温一定时间，然后在水或油等冷却介质中快速冷却，这种热处理工艺称为淬火。淬火的主要目的是：为了获得马氏体组织，提高钢的硬度和耐磨性。获得所需要的力学性能。淬火工艺参数(1) 加热温度亚共析钢的淬火加热温度为：ac3+3050；过共析钢的淬火加热温度为：ac1+3050(2) 保温时间保温时间是指工件装炉后，炉温回升到淬火加热温度后所需保持的时间。保温的目的是： 使工件透热，即工件整个截面都达到规定的淬火加热温度； 完成加热时的转变过程，获得所需成分的细晶粒奥氏体。(3) 冷却介质及冷却方法： 时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400a1msmf理想淬火冷却介质常用的淬火冷却方法有以下几种： 单液淬火 双液淬火 分级淬火 等温淬火工件淬硬层与冷却速度的关系：钢的淬硬性： 注 解具 体 内 容1、定义：是指钢在淬火后所能达到的最高硬度。2、影响钢的淬硬性的因素：主要取决于马氏体的含碳量。钢的淬透性：1、定义：是指钢在淬火时所能得到的淬硬层 (马氏体组织占50%处) 的深度。2、影响钢的淬透性的因素：主要是临界淬火冷却速度vk 的大小，vk 越大，钢的淬透性越小。淬硬性与淬透性之间的关系淬透性淬硬性钢 种小低碳素结构钢 ( 20 )小高碳素工具钢( t10a )大低低碳合金结构钢( 18cr2ni4wa )大高高碳高合金工具钢( cr12mov )（四） 钢的回火回火是将淬火钢件加热到低于a1的某一温度，保温一段时间，然后以适当方式冷却至室温的热处理工艺。回火的主要目的为：(1)消除淬火应力,降低脆性；(2) 稳定组织与尺寸；(3)调整淬火零件的力学性能。1. 低温回火在150250之间进行，回火后组织为回火马氏体。目的：是在保持高强度、高硬度的前提下，降低钢的淬火内应力，减小其脆性。用途：主要用来处理刀具、量具、冷作模具、滚动轴承和渗碳件等。2. 中温回火目的：中温回火后具有最高的弹性极限和足够的韧性。具 体 内 容注 解3. 高温回火目的：淬火加高温回火的热处理工艺称为调质处理。调质处理后工件既具有较高的强度，又具有良好的塑性和韧性，即具有高的综合力学性能。用途：调质处理广泛用于要求高强度并受冲击或交变负荷的重要工件，如连杆、轴等。课后练习1、用15钢制造的凸轮，要求凸轮表面高硬度，而心部具有良好的韧性，应采用（ b ）2、用45钢制造的凸轮，要求凸轮表面高硬度，而心部具有良好的韧性，应采用（ c ） a. 表面淬火+低温回火 b. 渗碳+淬火+低温回火 c. 氮化3、现有45钢制的汽车轮壳螺栓，其淬火加热温度应选择（ b ） a. 750 b. 840 c. 1000 d. 20 4、用40cr