A绪论,1.1概述.ppt

2020 2 9 热处理原理与工艺主讲教师 彭文屹 周潘兵 绪论 绪论 一 课程的任务和目的1 掌握钢加热时奥氏体的形成过程 奥氏体晶粒长大的规律及晶粒度的控制 掌握钢冷却过程中过冷奥氏体等温转变曲线及影响因素 掌握珠光体转变 马氏体转变 贝氏体转变和回火转变的特点 规律及组织与性能 2 掌握钢铁热处理的基本工艺退火 正火 淬火 回火 感应淬火 化学热处理的原理以及各自所获得的组织与性能 绪论 3 熟悉提高机械零件 工具等产品质量和寿命所应采取的各种热处理方法及其强化规律和应用范围 4 了解当代化学热处理及表面热处理新技术发展的领域及趋势 了解真空热处理 可控气氛热处理 辉光离子热处理和复合热处理等新技术的原理及特点 绪论 二 教学安排 1 理论教学 48学时 A热处理原理部分第一章钢在加热和冷却时的转变钢在加热时的转变钢的过冷奥氏体转变曲线珠光体转变马氏体转变贝氏体转变 绪论 第二章钢的回火转变及合金时效钢的回火转变合金的时效B热处理工艺部分第一章退火和正火第二章钢的淬火及回火第三章钢的表面淬火第四章金属的化学热处理 绪论 2 实践教学内容 16学时 三 考核方式期末考试 80 实验 20 四 学习方法认真听讲 做好笔记 勤看书 多思考 要记忆 要理论联系实际 绪论 2020 2 9 A 热处理原理部分第一章钢在加热和冷却时的转变 概述 1 1概述 第一章钢在加热和冷却时的转变 一 热处理的作用1 什么是热处理 零件的加工过程为 下料 锻造 或铸造 热处理 成形加工 热处理 精加工 包装 第一道热处理是为了便于后续机加工和为后续热处理做组织准备 满足的是零件加工的工艺性能 第二道热处理使零件具有高的机械性能 硬度 韧性 耐磨性等 赋予零件最终的使用性能 概述 热处理 将钢在固态下加热到预定的温度 保温一定的时间 然后以预定的方式冷却 以获得需要的组织结构与性能的一种热加工工艺 概述 概述 因此 加热温度 保温时间 冷却速度就成为热处理工艺的三大要素 热处理的过程 任何热处理都要经过加热 保温和冷却三个过程 它可以用热处理工艺曲线表示 三个要素 1 加热到预定的温度 最高加热温度 2 在预定的温度下适当保温 保温时间 保温的时间与工件的尺寸和性能有关 3 以预定的冷却速度冷却 冷却速度 冷却速度取决于所需的组织和性能 热处理工艺曲线的示意图 热处理分类 根据热处理的目的和工艺方法的不同 热处理可分为三大类 普通热处理 退火 正火 淬火 回火表面热处理 表面淬火 化学热处理 渗碳 渗氮等 其他热处理 形变热处理 超细化热处理 真空热处理 离子轰击热处理 激光热处理 电子束热处理等 常用的热处理工艺方法 热处理的目的 主要是改变钢的组织结构 使其具备工程技术上所需要的性能 包括工艺性能与使用性能 正确的热处理工艺还可以消除钢材经铸造 锻造 焊接等热加工工艺造成的各种缺陷 细化晶粒 消除偏析 降低内应力 使组织和性能更加均匀 概述 热处理的种类按工艺流程可分为 预备热处理和最终热处理 预备热处理 为随后冷拔 冲压和切削加工或最终热处理作好组织准备的热处理 一般预备热处理可获得工程上所要求的工艺性能 最终热处理 在生产工艺流程中 工件经切削加工等成形工艺而得到最终的形状和尺寸后 再进行的赋予工件所需使用性能的热处理 通过对工件进行最终热处理可显著提高其机械性能 延长零件的使用寿命 从而充分挖掘材料的潜力 节约材料的能源 概述 概述 例如 用高速钢 W18Cr4V 制造钻头或车刀 其工艺流程如下 锻造 球化退火 机加工 淬火 回火 精加工 磨 其中球化退火可改善锻件毛坯组织 降低硬度 达到HB207 255 相当于HRC17 25 这样才能进行切削加工 达到工艺性能要求 预备热处理 其中淬火 回火 它可提高钻头的硬度 达到HRC60 65 耐磨性和红硬性 可以切削加工其它金属 达到工程所要求的使用性能 最终热处理 概述 热处理在工业上的重要性 P173什么是热处理原理 P173什么是热处理工艺 P173 概述 2 热处理的发展概况和趋势我国热处理技术的发展过程如下 商代 考古发现商代经再结晶退火的金箔饰物 春秋时期 公元前770 470年 出现铸铁柔化处理 石墨化退火及脱碳退火 1974年在洛阳出土的战国早期的几件铁器 经分析 发现其中一体铁锛 一件铁铲都是生铁铸成的 表面脱碳 稍向内为相当黑心可锻铸铁的组织 概述 战国中 晚期 出现淬火处理 并出现正火 回火处理 1974年河北易县出土的一批战国中 晚期钢铁兵器 据分析 其中的两把剑和一把戟都经过淬火处理 金相组织中有马氏体存在 概述 西汉 能进行局部热处理 化学热处理 主要是渗碳和碳氮共渗 热处理最早的史料记载见于 汉市 王褒传 中 清水淬其峰 之说 明代 宋应星 天工开物 一书 对于退火 淬火 固体渗碳 形变强化等均有生动的描述 大量事实表明 我国曾是世界上发展和应用热处理技术最早的国家之一 概述 明代后 解放前 长期的封建统治 帝国主义侵略 阻碍着我国科技的发展 在长期的一段时间内 我国的热处理技术的发展处于停滞状态 概述 解放后 我国热处理技术又重新迅速发展和完善 目前我国热处理的先进设备与世界水平差距不大 主要是近年来大量引进国外热处理设备的先进技术 包括直接进口设备和中外合资生产设备 热处理工艺也较先进 热处理理论在某些理论领域也达到世界先进水平 我国目前与国际上先进国家热处理的差距主要表现在先进设备的普及率低 热处理设备的自行开发研制能力低 热处理生产管理水平低 热处理能耗大 热处理科研的实验手段和设备相对落后 概述 国外历史上出现热处理技术较我国甚晚 资本主义发展时期 热处理技术都得到迅速发展 其过程如下 19世纪中期 英国的索拜 H C Sorby 和德国的马登斯 A Martens 用光学显微镜成功地显示钢的显微组织 同时 俄国的切尔诺夫发现了钢的组织影响它本身的性能 并发现了钢在加热和冷都过程中存在着组织变化的临界点 为钢的热处理奠定了理论基础 概述 不久 英国的奥斯汀 O RobertAusten 和法国的奥斯摩特 F Osmord 应用相律建立了Fe C平衡图 使钢的热处理有了依据 1930年 贝茵 E C Bain 建立了钢的过冷奥体等温转变曲线 创立了等温淬火工艺 为以后制订各种热处理工艺提供了科学依据 热处理才真正形成为了一门较完整的科学 概述 二 热处理与相图钢为什么可进行热处理 热处理后为什么能获得前面所述的效果 是不是所有金属材料都能进行热处理呢 这些问题与合金相图有关 原则上只有在加热或冷却时有固态相变发生的合金或溶解度发生显著变化的合金才能进行热处理 在固态下不发生相变的纯金属 某些单相合金等不能用热处理手段强化 只能采用加工硬化的方法 概述 位于F点以左的合金 例如 某二元合金系相图如右图 在固态加热或冷却过程中均无相变发生 不可热处理 成分在FF 之间的合金 相自t1温度缓慢冷至DF时 相又开始析出 继续冷却B在 相中的溶解度又会发生显著变化 这一过程为固态相变的平衡脱溶沉淀 如果合金从t1温度时的 相状态快速冷却 会得到过饱和到 固溶体 这一过程为固态相变的不平衡脱溶沉淀 固溶处理 可热处理 概述 成分位于D点以右的合金 固溶体在温度变化时溶解度发生显著变化 可热处理 如果相图a中的溶解度曲线DF变成垂直线DF 溶解度不随温度变化 所有合金在固态下均无相变发生 所有成分的合金不可热处理 因为钢在加热或冷却过程中越过临界温度就要发生固态相变 所以能进行热处理 如能根据其变化规律 采取特定的加热和冷却方法 控制相变过程 便可获得所需的组织 结构和性能 概述 Fe Fe3C相图 钢的临界点 P173 174 概述 概述 对于加热 实际加热条件下的相变温度高于平衡条件下的相变温度 对于冷却 实际冷却条件下的相变温