钢的淬火与回火.doc

钢的淬火与回火一、钢的淬火淬火：将钢加热到AC3或AC1以上某一温度，保温然后快速冷却获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。目的：为了获得马氏体和下贝低体，然后通过适当的回火，获得所需的力学性能。（一）淬火工艺1、加热温度的确定：根据钢的化学成分来选择碳钢则根据WC来选择1）亚共析钢：AC3+（30100）冷却理由：加热时，得到全部A，冷却后，得到M（AM）若低于A C3，得到A+F，冷却后得到M+F（A+F M+F）2）共析钢和过共析钢：AC1+（3070） 加热后组织为：A+Fe3C（一般为来溶解的小颗粒） 冷却后组织为：M+F e3C（粒状）+AR 粒状Fe3C可提高淬火钢硬度和耐磨性 为什么不和热到ACm以上呢？渗碳体全部溶解，则A的WC，使MS，AR，硬度使淬火后的M体粗大，脆性2、加热时间的确定： 保证零件内外温度一致（热透），提高生产率 采用经验公式 =KD 加热系数 min/mm K装炉修正系数 D工件有效厚度mm3、冷却介质1）冷却速度对淬火质量的影响 冷却速度要大于VK，以便保证得到M 冷却速度过大引起大的内应力零件变形或开裂2）理想的冷却速度 在C曲线鼻尖处（650-500）冷却要快保证过冷A不转变 在Ms附近（200300）冷速要慢避免变形或开裂3）常用冷却介质 水：650500及200300 冷速均快 易引起变形或开裂。一般用于碳钢盐水、碱水：提高600-500的冷却能力 一般用于等温淬火或分级淬火矿物油：冷却较慢，可能使一部分过冷A转变为P 一般用合金钢（过冷A较稳定）（二）淬火方法1、单介质淬火 碳钢水； 合金钢油2、双介质淬火优点：得到高硬度，又减少变形和开裂应用：1）形状较复杂的碳钢件先水后油 水冷到400左右（丝丝声）再油汽2）尺寸较大的合金钢件先油后空3、分级淬火先在Ms附近保温2-5分钟（盐浴或 溶炉中），然后油汽或空汽优点：减少变形和开裂、内应力小缺点：会出现部分P。应用：用于复杂的小型碳钢件和合金钢件。4、等温淬火 在略高于Ms （260-400）的温度中保温较长时间（半小时）进行组织转变，然后空汽优点：得到BF，综合力学性能好，内应力小应用：用于WC 0.6%的碳钢和合金钢的小型复杂件（三）钢的淬透性1、何谓钢的淬透性？1）定义：钢在规定条件下淬火时，获得淬硬层深度的能力2）淬硬层：得到50%以上马氏体的金属层，成分相同的钢、淬火条件相同、质量越大、淬硬层越薄 P61 图4-213）临界直径DC：钢在某种介质中淬火后，心部得到50%以上，马氏体组织的最大直径。 同一成分的钢，采用不同淬大介质冷却，得的DC不同，水淬比油淬的DC大 钢的DC越大、淬透性越好，合金钢比碳钢的淬透性好2、影响淬透性的因素 钢的过汽A越稳定，淬透性越好1）化学部分 WC越接近0.77%，淬透性越好。共析钢比亚共析、过共析钢好大多数合金元素能提高钢的淬透性。合金钢比碳钢的淬透性好。2）加热温度和保温时间 提高加热温度和延长保温时间，可提高淬透性 但A晶粒粗大，力学性能变差3、淬硬性 钢在理想条件下进行淬火能达到的最高硬度的能力 淬硬性主要取决于钢的WC P54 图4-12二、钢的回火1、回火及其目的1）回火：将淬火后的钢和热到Ac1以下某一温度，保温到组织转变后，冷却到室温的热处理工艺。2）回火的目的减少或消除内应力，防止变形和开裂稳定组织，保证工件在使用时不发生形状和尺寸变化调整力学性能，适应不同零件的需要2、淬火件为什么要回火？ 淬火后得到的组织为M+ARM和AR都是亚稳态组织在一定条件下会自发转变为稳定组织若淬火件不回火，则过一段时间后，M和AR发生转变工件形状、尺寸发生变化淬火时、冷却速度快、工件存在较大的内应力，必须及时回火消除，以免变形、开裂3、钢在回火时组织和性能的变化：四个阶段 P62 图4-221）马氏体分解，得到回火马氏体 200M回=M（过饱和程度低）+极细的片状碳化物过饱和的碳以极细的片状碳化物形式从A中析出内应力减少，硬度变化不大 力学性能与回大温度关系 P63 图4-232）残余A转变 200300得到B下或M回 硬度稍下降3）碳化物转变为细小颗粒状Fe3C 300-400铁素体基本内分布细小的颗粒状Fe3C叫做回火托氏体内应力基本消除，硬度下降，塑性和韧性提高4）Fe3C聚集长大为细小球状渗碳体 400铁素体基本内分布细小的球状渗碳体叫做回火索氏体内应力完全消除，具有良好的综合力学性能钢的回火力学性能与温度的关系 见P63 图4-234、回火种类及应用1）低温回火 150-250组织：回火马氏体性能：高碳钢、淬火+低回、硬度高、塑性和韧性较低低碳钢、淬火+低回 强度、硬度不高、塑性、韧性好应用：要求硬而耐磨的工件（高碳钢件）如刀具、量具、冷变形模具、滚动轴承2）中温回火：350-500组织：回火托氏体性能：较高的强性极限和屈服点，塑性、韧性较好应用：主要用于弹性零件和热变形模具3）高温回火 500-650组织：回火索氏体性能：良好的综合力学性能例如：轴、曲轴、连杆、齿轮、重要螺栓等 调质=淬火+高温回火5、回火胞性 淬火钢在某些温度压间回火时，产生脆化现象1）第一类回火脆性：在300左右出现的脆性无法消降尽量不在此温度范围回火2）第二类回火脆性：在500-650 出现脆性 主要发生在含Cr、Mn、CrNi等合金钢 可用高温回火后，快冷的方法消除如40Cr 调质时，高温回火后用水冷二类回火脆性三、常见的淬火缺陷1、过热：加热温度过高或保温时间过长，引起A体晶粒粗大的现象危害：使力学性能变差，尤其是塑性和韧性2、过烧：加热温度接近固相线，要使钢中低熔点物质局部熔化并开始发生晶界氧化的现象。 危害：使工件报废。3、氧化与脆碳：氧化表面生成松脆的氧化皮 脆碳表层的含碳量降低危害：降低精度，增大表面粗糙度。4、硬度不足或软点 产生原因：温度过低，保温不足，汽速过慢M少氧