热处理四把火基础与总结课件.ppt

2019 12 19 1 钢的热处理 第三章钢的热处理 HeatTreatmentofSteel 本章教学目的及要求1了解钢的热处理原理及工艺2针对性能不同的机件会制定相应的热处理工艺 金属固态相变的主要类型1平衡转变 已在前面的章节中叙述过 1 纯金属的同素异构转变2 多形性转变 类似匀晶转变 3 共析转变4 平衡脱溶沉淀 二次相的析出 2不平衡转变1 铁碳合金中的不平衡转变 1 伪共析转变 2 贝氏体转变 3 马氏体转变2 不平衡脱溶沉淀 AL合金的淬火时效 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 2 第一节概述 一 热处理的定义 保温 钢的热处理 加热 冷却 热处理工艺曲线 组织 性能 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 3 二 热处理的应用范围 三 热处理的分类 热处理 普通热处理 表面热处理 淬火回火 表面淬火 化学热处理 感应加热淬火 火焰加热淬火 渗碳渗氮碳氮共渗等 钢的热处理 退火正火 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 4 Ac3 A3 钢的热处理 为了使钢件在热处理后获得所需的性能 对于大多数热处理工艺 都要将钢件加热到高于临界点的温度 以获得全部 或部分 奥氏体组织并使之均匀化 这个过程称为 奥氏体化 第二节钢在加热时的转变 一 转变温度 transformationtemperature Acm Arcm Accm A1 Ar1 Ac1 Ar3 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 5 晶界相界形核理论 钢的热处理 二 奥氏体的形成 显然 奥氏体的形成必须进行晶格的改组和铁 碳原子的扩散 其基本过程是通过以下四个阶段来完成的 1基本过程 共析碳钢 A晶核形成 A晶粒长大 残余Fe3C溶解 A成分均匀化 Fe3C F A 问题 1 扩散型的转变2 是通过形核和长大过程来实现的 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 6 钢的热处理 2影响奥氏体形成的因素 形核 处所 长大 D 两个点 1 加热温度T D A的形成速度 2 加热速度V加热 A形成时间 A的形成速度 3 原始组织钢中的原始组织细 相界面 A形成速度 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 7 钢的热处理 三 奥氏体晶粒度及对力学性能的影响 1奥氏体晶粒度 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 8 钢的热处理 钢的本质晶粒度示意图 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 9 钢的热处理 2奥氏体晶粒大小钢的性能影响 1 奥氏体晶粒均匀细小 热处理后钢的力学性能提高 2 粗大的奥氏体晶粒 过热 在淬火时容易引起工件产生较大的变形甚至开裂 热处理的前提条件 细小的A 性能提高 严格控制T 细小的产物 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 10 钢的热处理 一 钢在热处理时的冷却方式 保温 时间 温度 临界温度 连续冷却 等温冷却 第三节钢在冷却时的转变 加热 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 11 钢的热处理 二 过冷奥氏体的等温冷却转变 1过冷奥氏体等温冷却转变曲线 TTT 的建立 A1 共析钢 的C曲线 A 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 12 转变产物区 2共析钢的C曲线分析 1 图形分析 Ms Mf 230 550 50 转变开始线 转变终了线 过冷奥氏体区 转变进行区 2 过冷A体的孕育期 稳定性 3 等温温度不同 转变产物也不同 1 点 线 区 高温转变区扩散型转变P转变 中温转变区半扩散型转变贝氏体 B 转变 低温转变区非扩散型转变马氏体 M 转变 2019 12 19 13 2 过冷奥氏体转变产物及性能 珠光体型转变 F Fe3C 珠光体P5 25HRC 500X 索氏体S25 35HRC1000X 屈氏体T35 40HRC电镜 贝氏体型转变 非平衡C 的F 碳化物 马氏体型转变 C在 Fe中的过饱和固溶体 上贝氏体B上35 45HRC 下贝氏体B下50 60HRC 2019 12 19 14 钢的热处理 1 M体的转变特点 在一个温度范围内连续冷却完成 转变速度极快 即瞬间形核与长大 非扩散转变 M与原A的成分相同 比容最大 4 M体的性能 A中C 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2 M体的晶体结构 2019 12 19 15 P型 F P型 F A F A Fe3C P型 Fe3C 先共析线 与共析钢C曲线的区别 2019 12 19 16 3 影响C曲线的因素 1 A体中的化学成分 2 A体中Me 1 A体中C 2 A体的状态 2 第二相 利于过冷A体转变 稳定性 C曲线左移 钢的热处理 1 T A体成份均匀性 晶粒 晶界面积 不利于过冷A体转变 稳定性 C曲线右移 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 17 钢的热处理 三 过冷奥氏体的连续冷却转变 CCT曲线 过冷A体的连续转变曲线一般很难建立 因为时间 温度总在变化 转变点不易测出来 所以通常用等温转变曲线 C曲线 来定性说明连续冷却转变的情况 无贝氏体转变 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 18 P型 M A M A P 钢的热处理 四 过冷奥氏体等温冷却转变曲线的应用 Vk V1 5 5 s炉冷P 1可估计临界冷却速度VK的大小 获得M体的最小冷速 2冷速 产物 性能 转变产物由冷却曲线与C曲线相交的位置决定 3为制定HT工艺提供了依据 退火 V2 20 s空冷S正火 V3 33 s油淬T M A V4 138 s水淬M A V1 V2 V3 V4 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 19 钢的热处理 第四节钢的热处理工艺 HT工艺是以原理为基础 具体的制定 1 加热温度 2 保温时间 3 冷却方式 介质选定 等参数HT工艺作为机械加工过程中的一个环节 其作用不外乎两点 改善材料的加工工艺性提高机件的耐用度 性能 零件要获得所需的性能 相应的组织 加热冷却 热处理工艺 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 20 钢的热处理 一 普通热处理 预备热处理 退火正火 最终热处理 淬火回火 一般零件的加工工艺路线 预备热处理的目的 1 获设细小均匀的组织 消除内应力 2 调整硬度 便于机加工 HB170 250 3 为最终HT做好组织准备 预备热处理 机械粗加工 最终热处理 机械精加工 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 21 钢的热处理 根据钢的成份和退火目的不同 其工艺可分为 1 完全退火 完全奥氏体化 2 球化退火 不完全奥氏体化 3 去应力退火 A1以下组织不变 适用 消除铸 锻 焊件及机加工后的内应力 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 22 钢的热处理 1 消除热加工造成的过热缺陷 细化组织使之正常化 2 作为低碳钢的预备HT HB便于机加工 3 代替调质 成本 4 为消除较大完整的Fe3C网状 可用正火 5 对普通结构件 可作最终HT 1 正火是退火的特例 将钢加热到Ac3或Accm以 30 50C 完全A体化 然后在空气中冷却的一种工艺 常化 2 组织 正火的 T 组织中的P 且细 索氏体 HB 3 适用范围 碳钢及低中合金钢 4 目的及应用 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 23 可编辑 2019 12 19 24 扩散退火 去应力退火 钢的热处理 各种退火 正火 的加热温度范围 完全退火 球化退火 正火 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 25 钢的热处理 三个判据 1实际生产中退火与正火的选择 2正火组织判断 3组织中是否有残余奥氏体 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 26 把零件加温到临界温度以上30 50 保温一段时间 然后快速冷却 水 油冷 的一种工艺 钢的热处理 实质 过冷A体 M体 1 工艺参数 1 淬火加热温度 2 保温时间 冷却方式 D工件有效厚度mm 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 27 钢的热处理 2 淬火冷却组织 3 淬火缺陷 1 变形开裂 解决的途径 2 硬度不足 软点 淬透性 淬火方法 冷却介质 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 28 钢的热处理 4 两个概念 1 钢的淬硬性 Hardeningofsteel 是指钢在淬火后所能达到的最高硬度的能力 主要取决于马氏体的含碳量 2 钢的淬透性 Hardenabilityofsteel 是指钢在淬火时所能得到的淬硬层 M50 非M50 的组织处 厚度的能力 淬透性 淬硬层厚度 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 29 钢的热处理 淬透性分析 假定 钢种 尺寸 冷却介质一定 在某种HT加热条件下 温度 A1 时间 Vk V表 V心 Ms Vk M体区 非M体区 变动 改变加热条件 过冷A体稳定性 C曲线右移 Vk Vk 全淬透 未淬透 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 30 钢的热处理 影响淬透性的因素 HT生产中一般碳钢用水淬 合金钢用油淬 主要取决于VK的大小 过冷A稳定性 孕育期 C曲线右移 VK 淬透性 T A体均匀 晶粒 C曲线右移 Vk 淬透性 化学成分 合金钢比碳钢的淬透性好 大多Me A 稳定性 C曲线右移 Vk 淬透性 加热温度 保温时间 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 31 全淬透 钢的热处理 淬透性对钢的力学性能的影响 例如 做两个材料不同 尺寸形状相同 HT条件相同的试验 45钢调质 40Cr钢调质 表面 中心 表面 表面 中心 表面 HB HB 提高淬透性的意义 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 32 钢的热处理 4钢的回火 Temperingofsteel 1 回火的目的 1 脆性 内应力 2 稳定零件尺寸 3 获得所需要组织和性能 淬火后紧接着 0 5Hr 一个工序 回火 1 3Hr 加热 保温 空 油 冷 变形开裂 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 33 M回 Fe3C细粒 Fe3C粗细粒 Fe3C细片 2 回火时的组织和性能变化 A M 过饱和C的 A Fe2 4C M C F 稍过饱和C F等轴 平衡C F长大 软化 淬火钢 200 M体分解 T回 S回 P回 2019 12 19 34 钢的热处理 3 回火的分类及应用 淬火 高温回火 调质处理 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 35 亚 0 25C 钢种 组织 正火 F S 低回 表M回 A Fe3C 中心M回 F 2019 12 19 36 钢的热处理 二 表面热处理 以上谈到的是普通热处理的 四把火 它们在生产实践应用十分广泛 也有局限性 对于零件的表面及心部性能要求不相同的情况下 如 1 表硬里韧 2 表面要求具有良好的物理化与性能就只能采用 1表面淬火 SurfaceHardening 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 37 感应加热表面淬火 钢的热处理 淬火机床 感应器 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 38 钢的热处理 1 感应加热的基本原理 淬火层深度 与电流频率 f 的关系 2 加热频率f 1 高频加热f 100 500 kHzf 200 300 kHz 1 2 mm 2 中频加热f 0 5 10 kHz 3 工频加热 f 2 5 8 kHz 3 5 mm f 50Hz 10 15 mm mm 加热感应器 工件 淬火喷水套 工件运动方向 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 39 钢的热处理 3 高频感应加热淬火的特点 举例 机床齿轮45 1 V加 不易氧化脱碳 变形小 2 表层为M细针 隐晶M 中心为原始组织具有 表硬里韧 的性能 同一种材料 比普通淬火提高HRC 2 3 3 可实现自动化 生产率高 成本降低 4 用钢 中C钢或中C合金钢 0 4 0 5 C 下料 锻造 正火 加工齿形 高频淬火 低温回火 磨齿 装配 绪论 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第一章 2019 12 19 40 钢的热处理 分解 吸收一扩散 2化学热处理 ChemicalHeatTreatment 将钢置于一定温度的活性介质中保温 使一种或几种元素渗入其表面 从而改变表面成份的一种热处理方法 工艺 渗C N化 CN共渗 渗金属等 1 工件有吸收这些元素的能力 化学H T应具备的条件 化学热处理的一般过程 即 有溶解度或能形成化分物 2 渗入元素应具备活性 即 能产生活性原子 绪论 第二章 第三章 第四章 第