热处理课件.ppt

铁合金分类 工业纯铁 C 0 0218 C钢 0 0218 0 77 P C 共晶白口铁分类 共晶白口铁 4 3 CLd 亚共晶白口铁 C4 3 CLd C纯铁同素异构转变 Fe Fe Fe1538 1394 912 第一部分 铁碳相图 2020 1 21 2 g a b d c a a f e 第一部分 铁碳相图 2020 1 21 3 1 点 特性点 A1538 100 Fe的熔点 D1227 100 Fe3C的熔点 G912 100 Fe的同素异晶转变点 重结晶温度点 C1148 4 3 C共晶点L Ld A C 共晶反应 E1148 2 11 C碳在 Fe中的最大固溶量 S727 0 77 C碳在 Fe中的最小固溶量 共析点A P共析反应 2 线 特性线 AC线 液相线开始结晶出奥氏体 L L A AE线 固相线奥氏体结晶终了线 L A A ECF线 共晶线 共晶反应L Ld PSK线 A1线 共析线 共析反应A P F C 共晶体 GS线 A3线 从奥氏体中开始析出铁素体线 ES线 Acm线 从奥氏体中开始析出渗碳体线 碳在奥氏体中的固溶线 PQ线 碳在铁素体中的溶解度曲线 第一部分 铁碳相图 2020 1 21 4 a L L A A P F Fe3C b L L A A A F P Fc L L A A A Fe3C P Fe3C 第一部分 铁碳相图 2020 1 21 5 d 共晶白口铸铁e 亚共晶白口铸铁f 过共晶白口铸铁 第一部分 铁碳相图 2020 1 21 6 第二部分 热处理工艺 钢的热处理工艺可以分为 1 退火2 正火3 淬火4 回火 2020 1 21 7 一 退火是将工件加热到一定温度 根据退火类型而定 保温一定时间 然后缓慢冷却 炉冷或坑冷 下来 获得接近平衡组织的一种热处理工艺方法 二 退火的目的 降低钢件硬度 便于叨削加工 消除残余应力 防止变形和开裂 消除缺陷 改善组织 细化晶粒 提高钢的机械性能 消除前一道工序 铸造 锻造 冷加工等 所产生的内应力 为下道工序最终热处理 淬火回火 做好组织准备 消除冷作硬化 提高塑性以利于继续冷加工 改善或消除毛坯在铸 锻 焊时所造成的成分或组织不均匀 以提高其工艺性能和使用性能 第二部分 热处理工艺 2020 1 21 8 三 退火类别1 完全退火完全退火是将亚共析钢加热到Ac3以上30 50 保温一定时间使之完全奥氏体化 然后缓慢冷却 大部分钢的完全退火加热温度都在780 880 这种退火主要适用于亚共析钢的铸 锻件 完全退火目的是 消除组织应力 组织缺陷 过热缺陷 改善组织 细化晶粒 降低硬度 便于机加工 提高塑性 韧性 2 不完全退火是将钢加热到Acl Ac3 亚共析钢 或Acl Accm 过共析钢 并在此温度停留一定时间 然后缓慢冷却 在不完全退火时 不完全退火主要应用于过共析钢 在进行不完全退火时 加热于Acl Acm之间 这时保留了一部分未溶二次渗碳体 这些片状的二次渗碳体在长期保温过程中 会自发球化 保温后缓慢冷却 新的渗碳体析出时 就已经球化了的渗碳体为晶核 使珠光体中的 第二部分 热处理工艺 2020 1 21 9 3 球化退火一般采用随炉加热至Ac1以上20 30 保持一定的时间 使钢中碳化物球化 获得粒状珠光体的一种热处理工艺 主要用于共析钢 过共析钢和合金工具钢 目的是降低硬度 均匀组织 改善切削加工性能 并为淬火组织做准备 4 扩散退火将工件加热至Ac3或Accm以上150 300 进行较长时间保温 以使成分与组织均匀化 扩散退火因加热温度高 保温时间长 故退火后晶粒粗大 因此 扩散退火后一般还应进行完全退火或正火处理 以细化晶粒 提高力学性能 扩散退火主要用于铸钢件化学成分和组织的不均匀性 5 再结晶退火将工件加热至最低结晶温度以上100 200 并以适当保温使金属发生再结晶 由于再结晶温度低于相变温度 在冷却过程中不会再发生组织转变 所以冷却速度可以比一般退火快些 再结晶的目的是消除加工硬化 再结晶退火主要用于经冷变形而产生加工硬化的材料或零件 6 消除内应力退火将工件加热至低于Ac1的某一温度 一般500 650 保温足够时间后 缓慢冷却 主要用于消除铸件 锻件 焊接件及冷变形的零件的内应力 降低温度 稳定尺寸 减少和防止使用过程中变形 但不改变零件的内部组织 第二部分 热处理工艺 2020 1 21 10 正火 是指将合金加热到临界点Ac3 或Acm 以上适当温度 并保持一定时间 然后在空气中冷却的工艺方法 主要应用范围 1 用于低碳钢和低碳合金钢 锻件或型材经正火后 可提高硬度 140 190HBS 从而改善切削加工性能 2 用于中碳钢制造一般重要的零件 可作为最终热处理 主要目的的是细化晶粒 提高力学性能 3 用于过共析钢 可抑制或消除二次渗碳体网的形成 有利于球化退火的进行 正火与退火相比 操作简便 生产周期短 能源消耗少 力学性能高 因此 在可能的条件下 应优先采用正火处理 第二部分 热处理工艺 第二部分 热处理工艺 3 淬火操作方法 将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上 保温一段时间 然后在水 硝盐 油 或空气中快速冷却 目的 淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织 有时对某些高合金钢 如不锈钢 耐磨钢 淬火时 则是为了得到单一均匀的奥氏体组织 以提高耐磨性和耐蚀性 应用要点 1 一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢 2 淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力 但同时会造成很大的内应力 降低钢的塑性和冲击韧度 故要进行回火以得到较好的综合力学性能 2020 1 21 12 4 回火操作方法 将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度 经保温后 于空气或油 热水 水中冷却 目的 1 降低或消除淬火后的内应力 减少工件的变形和开裂 2 调整硬度 提高塑性和韧性 获得工作所要求的力学性能 3 稳定工件尺寸 a 低温回火 150 250 组织 回火M 极细 碳化物 过饱和 相目的 降低内应力 降低脆性 保持高硬度和耐磨性58 64HRC适用 工具 量具 模具 滚动轴承 渗碳件 表面淬火件 b 中温回火 350 500 组织 回火T 针状F 极细Fe3C目的 获得较高弹性和韧性30 50HRC适用 弹簧 第二部分 热处理工艺 2020 1 21 13 c 高温回火 500 650 组织 回火S 块状F 粒状Fe3C目的 获得良好的综合机械性能25 35HRC适用 轴 齿轮 螺栓等重要结构件 中碳钢 淬火加高温回火称为调质 其操作方法 将钢件进行淬火 然后在较高回火下进行回火 目的 1 改善切削加工性能 提高加工表面光洁程度 2 减小淬火时的变形和开裂 3 获得良好的综合力学性能 应用要点 1 适用于淬透性较高的合金结构钢 合金工具钢和高速钢 2 不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理 而且还可以作为某些紧密零件 如丝杠等的预先热处理 以减小变形 第二部分 热处理工艺 2020 1 21 14 回火脆性 淬火钢在回火时 随着回火温度的升高 硬度降低 韧性升高 但是在许多钢的回火温度与冲击韧性的关系曲线中出现了低谷 第一类回火脆性又称不可逆回火脆性 低温回火脆性 主要发生在回火温度为250 400 时 特征 1 具有不可逆行性 2 与回火后的冷却速度无关 3 端口为沿晶脆性断裂 防治方法 无法消除 不再这个温度内回火 没有能够以主产省这种回火脆性的合金元素 可以通过以下方法减弱此类回火脆性的影响 a 降低钢种杂质元素的含量 b 用Al脱氧或加入Nb V Ti等合金元素细化奥氏体晶粒 c 加入Mo W的可以减轻 d 加入Cr Si调整温度范围 推向高温 e 采用等温淬火代替淬火回火工艺 第二部分 热处理工艺 2020 1 21 15 第二类回火脆性 又称可逆回火脆性 发生温度在400 650 特征 1 具有可逆性 2 与回火后的冷却速度有关回火保温后 缓冷出现 快冷不出现 出现脆化后可重新加热后快冷消除 3 与组织状态无关 但以马氏体催化倾向大 4 在催化区内回火 回火后与冷去速度无关 5 断口为沿晶脆性断裂 防治方法 1 提高