6 热处理概述 退火正火.doc

本课课题：钢的热处理教学目的和要求：1.掌握退火的目的、种类、方法及应用。 2.掌握正火的目的、方法及应用。重点与难点：正火和退火的应用。教学方法：讲授法和录像观摩。课型：理论课 教学过程第一节 概述复习旧课：碳素钢的分类和牌号及其应用。第四章 钢的热处理现代工业生产中，为了不断提高金属下材料的机械性能，采用两种方法：合金化法碳钢中加入合金元素（调整钢的化学成分）。热处理法碳钢进行工艺处理（调整钢的组织）。热处理：钢在固态范围内，通过加热、保温、冷却，改变金属材料的内部组织，改变材料的力学性能。一个条件，三个过程：Sold hotkeepcold。分类： 普通热处理：退火、正火、淬火、回火。热处理 表面淬火：火焰加热和感应加热法。 表面热处理 化学热处理：渗碳、渗氮、二元、多元共渗。【第一节：热处理的基本原理】（教课书省略）一、钢的加热和保温时的组织转变：绝大多数的热处理均是把钢加热到使其转变为奥氏体组织且尽量保持细小的晶粒。1.钢在加热（冷却）时组织转变的温度。AC1加热时，珠光体转变为奥氏体的温度。Ar1冷却时，奥氏体转变为珠光体的温度。AC3加热时，铁素体转变为奥氏体。Ar3冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始温度。ACCm加热时，二次渗碳体在奥氏体中的溶解的终了温度。ArCm冷却时，二次渗碳体从奥氏体中析出的终了温度。钢号： 10 25 30 50 T10 T12AC1： 727 735 732 727 730 730AC3： 876 840 813 774Ar3： 850 824 796 755Ar1： 710 710 714 718 718 713ACCm： 800 820加热、冷却时的理想温度：A1、A3、ACm实际加热温度： AC1、AC3、ACCm （020）实际冷却温度： Ar1、Ar3、ArCm （020）2.钢加热时的变化：以共析钢为例：加热到AC1以下时，依然是P；加热到AC1时，A晶核产生；继续加热，A晶核长大，FA、C溶解；残余C溶解；均匀化。亚共析钢、过共析钢分析： 共析钢等温曲线图 （温度） A1 600 550 500 230 Ms 50 Mf 0 0.1 1 10 102 103 104 105 106 S（时间）根据组织分成三个转变区：1.高温转变区（珠光体转变区）：A1550， P。A1650, AP粗、HRC1522、20、b550MPa。650600, AP细（索氏体S）、HRC2227、18、b870MPa。600550, AP极细（托氏体T）、HRC2743、18、b1100MPa。2.高温转变区（贝氏体转变区）：550Ms，AABC粒F。550350, AB上（羽毛状）C粒F条状，HRC4045。350Ms，AB下（竹叶状）C粒F针，HRC4555。3.低温转变区（马氏体转变区）：MsMf ，AAMA残。M：C-Fe（过饱和地溶解），HRC6566，硬度很高。特点：MsMf范围 ；内应力很大；A不能100转变为M。三、钢的冷却曲线应用： 等温冷却：定性 连续冷却：定量炉冷：10/min、空冷：10/s、油冷：150/s、水冷：600/s。 P SP STM MA残临界冷却速度VkV临。】补充内容：影响C曲线的因素：含碳量：C0.77 CC曲线左移。合金元素：除Co外所有的合金元素均使C曲线右移。加热温度：温度越高，C曲线右移。 保温时间：时间越长，C曲线右移。 亚共析钢的C曲线 过共析钢的C曲线 Ar3 Arcm 550 550320 Ms 175 Ms 50 Mf 80 Mf 0 1 10 100 S 0 1 10 100 S第二节 退火和正火方法： 普通热处理：退火、正火、淬火、回火。热处理 表面淬火：火焰加热和感应加热法。表面热处理 化学热处理：渗碳、渗氮、二元、多元共渗。一、退火：把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺法。目的：提高钢的塑性和韧性（利于切削加工）；消除钢的内应力（以防钢件变形和开裂）；均匀组织；为随后的热处理做准备（组织上为以后的热处理做准备）。退火的种类：（1）完全退火：（亚共析钢）把钢加热到AC3线以上3050的温度，保温一定时间（1.52.5min/mm30min/m3)（碳钢按有效厚度或直径每25毫米为1小时，合金钢按有效厚度或直径每20毫米为 1小时，保温时间与工件形状、材料质量、装炉量等有关）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析：PFAAPF （重结晶退火）。（实际生产中在炉中冷却到500左右即可出炉冷却）（2）球化退火：（过共析钢）把钢加热到AC1线以上2030的温度，保温一定时间（56min/mm1hour/m3）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析：PFe3C网AFe3C网AFe3C球PFe3C球。（实际生产中冷却到500以下时，组织转变完成，可取出空冷）。有些难于形成颗粒球状渗碳体的钢，可以多次并重复上述过程循环退火（周期化退火）。（3）低温退火：（亚、共、过共析钢）把钢加热到500650，保温一定时间（68min/mm、1.5hour/m3），然后随炉冷却的一种工艺。（低温退火）若用于消除加工硬化（650750），空冷，则称为再结晶退火。组织分析：PFPFPFPFP学生分析。PFe3C网学生分析。（4）扩散退火：（亚、过共析钢）把钢加热到AC3线以上150200、ACCm线以上150200，保温一定时间（1020hour）然后随炉冷却的一种工艺。（加热温度高，保温时间长，成本高，钢的烧损量大，晶粒粗大），这种工艺是为了消除钢中的成分不均匀的现象。二、正火：把钢加热到AC3线或ACCm线以上3050的温度，（45min/mm、1hour/m3经过保温后，随空气冷却的一种工艺。目的：提高低碳钢的硬度。（利于切削加工）消除网状渗碳体组织。（冷却速度较大，网状来不及形成）改善钢的组织。（细化晶粒，均匀组织）因正火是在空气中冷却，得到的组织晶粒细小，且缩短了冷却时间，提高了生产率和设备利用率，是一种比较经济的方法，应用较广泛。但是难于消除再结晶退火。组织分析：PFAAASF PFe3C网AAASFe3C粒应用：对一些大型