10－4第一章热处理课件（5）.ppt

第九节钢的热处理 1钢的热处理概述 2钢在加热和冷却时的转变 3钢的整体热处理工艺 1 热处理的定义 将钢在固态下以一定的方式进行加热 保温 然后采取合适的方式冷却 让其获得所需要的组织结构和性能的工艺 时间 温度 临界温度 热加 保温 冷却 1钢的热处理概述 2 热处理的主要目的 改变钢的性能 3 热处理的应用范围 整个制造业 4 热处理的分类 热处理 整体热处理 表面热处理 退火 正火 淬火 回火 表面淬火 化学热处理 感应淬火 火焰淬火 渗碳 渗氮 碳氮共渗等 1钢的热处理概述 激光淬火 井式气体渗碳炉 固体渗碳示意图 感应加热表面淬火 箱式电阻炉 1钢的热处理概述 5一般热处理设备 台车式电阻炉 1钢的热处理概述 连续式热处理炉 1钢的热处理概述 1 钢的临界点 平衡临界点 加热临界点 冷却临界点 A1 A3 Acm Ac1 Ac3 Accm Ar1 Ar3 Arcm 1钢的热处理概述 1 钢在加热时的转变 2钢在加热和冷却时的转变 钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化 以共析钢的奥氏体形成过程为例 2钢在加热和冷却时的转变 奥氏体的形成 P A 1 钢在加热时的转变 在F和渗碳体晶界形核 F转变晶格为A 渗碳体融入A A长大 残余渗碳体溶解 A均化 亚共析钢的加热过程 2钢在加热和冷却时的转变 过共析钢的加热过程 第一章工程材料基础知识 第七节 碳钢五 碳素工具钢六 铸造碳钢第八节 铸铁一 铸铁的分类二 灰铸铁的牌号 性能及用途三 合金铸铁第九节 钢的热处理 1 热处理的定义 将钢在固态下以一定的方式进行加热 保温 然后采取合适的方式冷却 让其获得所需要的组织结构和性能的工艺 时间 温度 临界温度 热加 保温 冷却 1钢的热处理概述 2 热处理的主要目的 改变钢的性能 3 热处理的应用范围 整个制造业 4 热处理的分类 热处理 整体热处理 表面热处理 退火 正火 淬火 回火 表面淬火 化学热处理 感应淬火 火焰淬火 渗碳 渗氮 碳氮共渗等 1钢的热处理概述 激光淬火 过冷奥氏体的两种冷却方式 把加热到奥氏体状态的钢 快速冷却到低于A1的某一温度 并等温停留一段时间 使奥氏体发生转变 然后再冷却到室温 把加热到奥氏体状态的钢 以不同的冷却速度连续冷却到室温 2 钢在冷却时的转变 2钢在加热和冷却时的转变 1 过冷奥氏体的等温转变 2钢在加热和冷却时的转变 共析钢的等温转变图 稳定的奥氏体区 过冷奥氏体区 A向产物转变开始线 A向产物转变终止线 A 产物区 产物区 A1 550 高温转变区 扩散型转变 P转变区 550 Ms 230 中温转变区 半扩散型转变 贝氏体 B 转变区 Ms Mf 50 低温转变区 非扩散型转变 马氏体 M 转变区 2钢在加热和冷却时的转变 珠光体转变 扩散相变 A1 550 A P F Fe3C 1 在A1 650 形成的珠光体 因为过冷度小 片间距较大 0 4 m 在500 以上的光学显微镜下 能分辨其片层状形态 即为粗珠光体 习惯上称为珠光体 P 2钢在加热和冷却时的转变 2 在650 600 形成片间距较小的珠光体 0 2 0 4 m 在光学显微镜800 1500 能分辨出其为铁素体薄层和碳化物 渗碳体 薄层交替重叠的复相组织称为细珠光体或索氏体 用字母S表示 以英国冶金学家H C Sorby的名字命名 珠光体转变 扩散相变 A1 550 A P F Fe3C 2钢在加热和冷却时的转变 3 在600 550 形成片层间距极小的珠光体 0 2 m 在光学显微镜下高倍放大已无法分辨出其内部构造 在电子显微镜下可观测到很薄的铁素体层和碳化物 渗碳体 层交替重叠的复相组织 称为极细珠光体或托氏体 用字母T表示 以法国金相学家L Troost的名字命名 珠光体转变 扩散相变 A1 550 A P F Fe3C 2钢在加热和冷却时的转变 珠光体转变 扩散相变 A1 550 A P F Fe3C a 光学显微组织 500 b 电子显微组织 8000 图6 7珠光体组织 2钢在加热和冷却时的转变 贝氏体转变 半扩散相变 C 550 Ms A B 上贝氏体 550 350 过饱和片状F 渗碳体下贝氏体 350 Ms 过饱和针状F 弥散 Fe2 4C 2钢在加热和冷却时的转变 贝氏体转变 半扩散相变 C 550 Ms A B 贝氏体的显微照片 上贝氏体 过饱和片状F 渗碳体 性脆无实用价值下贝氏体 过饱和针状F 弥散 Fe2 4C 综合性能好 2钢在加热和冷却时的转变 马氏体转变 非扩散相变 Ms以下 A M 马氏体 过饱和的 固溶体 c a 1称为马氏体的正方度含碳量高 正方度大 2钢在加热和冷却时的转变 低碳 0 2 马氏体 板条状 高的强韧性 2钢在加热和冷却时的转变 高碳 1 0 马氏体 片状 硬而脆 2钢在加热和冷却时的转变 不同钢C曲线的比较 2 过冷奥氏体的连续冷却转变 只有P M转变vk为临界冷却速度 2钢在加热和冷却时的转变 2 过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用 v1 炉冷A Pv2 空冷A Sv3 油冷A T Mv4 水冷A M A vk 临界冷却速度vk P S M T 2钢在加热和冷却时的转变 整体热处理 对工件整体进行穿透加热的热处理 方法 主要有退火 正火 淬火和回火等 预先热处理 退火 正火 最终热处理 淬火 回火 3钢的整体热处理工艺 1 退火 退火 是将工件加热到适当温度 保温一定时间 然后缓慢冷却的热处理工艺 常用退火方法 完全退火 球化退火 去应力退火等 目的 根据不同情况 退火的作用可归纳为降低硬度 改善钢的成形和切削加工性能 均匀钢的化学成分和组织 消除内应力等 3钢的整体热处理工艺 2 正火 正火 是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺 工艺 正火处理的加热温度通常在AC3或ACcm以上30 50 正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却 3钢的整体热处理工艺 2 正火 特点 与退火相比 正火的冷却速度较快 转变温度较低 因此 相同钢材正火后获得的珠光体组织较细 钢的强度 硬度也较高 应用 正火可以作为预备热处理 为机械加工提供适宜的硬度 又能细化晶粒 消除内应力 并为最终热处理提供合适的组织状态 正火也可作为最终热处理 为某些受力较小 性能要求不高的碳素钢结构零件提供合适的力学性能 正火还能消除过共析钢的网状碳化物 为球化退火作好组织准备 3钢的整体热处理工艺 3 淬火 淬火 淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间 然后以适当速度快速冷却获得马氏体或 和 贝氏体组织的热处理工艺 目的 就是为了获得马氏体或下贝氏体组织 提高强度硬度 以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能 3钢的整体热处理工艺 回火 是将工件淬硬后加热到Ac1以下的某一温度 保温一定时间 然后冷却到室温的热处理工艺 回火使工件获得所需的使用性能 目的 钢在淬火后一般很少直接使用 因为淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体 并且有内应力产生 马氏体虽然强度 硬度高 但塑性差 脆性大 在内应力作用下容易产生变形和开裂 此外 淬火后组织是不稳定的 在室温下就能缓慢分解 产生体积变化而导致工件变形 因此 淬火后的零件必须进行回火才能使用 回火的目的是 1 减少或消除淬火内应力 2 稳定组织 稳定尺寸 3 降低脆性 获得所需要的力学性能 3钢的整体热处理工艺 4 回火 回火时组织与性能的变化 淬火钢的组织转变可分为四个阶段 马氏体的分解 200 以下 残余奥氏体分解 200 300 渗碳体的形成 250 400 渗碳体聚集长大 400 以上 随着回火温度升高 淬火内应力不断下降或消除 硬度逐渐下降 塑性 韧性逐渐升高 3钢的整体热处理工艺 回火方法 3钢的整体热处理工艺 回火组织 3钢的整体热处理工艺 总结 一般零件的工艺路线 根据在一般零件的加工工艺路