热处理金工实习课件.ppt

钢的热处理金工实习宋峰设计制作 第一讲钢的分类及编号 一 钢的分类 0 0 0218 c 2 11 c 6 69 c纯铁钢铸铁 熟铁 生铁 1 按用途分类 结构钢 工具钢 特殊性能钢2 按化学成份分类 碳素钢 低碳钢C 0 25 合金钢 低合金钢Me 5 中碳钢0 25 0 60 c中合金钢5 10 Me高碳钢C 0 60 高合金钢Me 10 3 按品质分类 普通钢 P 0 045 S 0 055 或P S 0 050 优质钢 P S 0 040 高级优质钢 p 0 035 S 0 030 4 按显微组织分类 退火状态钢 亚共析钢正火状态钢 珠光体钢共析钢贝氏体钢过共析钢马氏体钢莱氏体钢奥氏体钢 二 钢的牌号1 结构钢 用于制造各种机器零件和工程结构的用钢 工程结构用钢 机器零件用钢 2 工具钢 用于制造各种工具的用钢3 特殊性能钢 具有特殊的化学 物理性能的用钢 第二讲钢的热处理特点及分类 一 概述将固态的金属通过加热保温冷却的方法 改变其内部的组织结构 从而获得使用性能的一种工艺方法 1 铁碳合金的基本组织 铁素体 铁素体是碳在 Fe中的固溶体 用符号 F 表示 奥氏体 奥氏体是碳在 Fe中的固溶体 用符号 A 表示 渗碳体 渗碳体是铁和碳的化合物 碳含量为6 69 用 Fe3C 表示 珠光体 珠光体是由渗碳体和铁素体共同组成的组织 用 P 表示 2 铁碳平衡相图 实际转变点的物理意义 PSK线 A1线 共析转变线 加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度线 GS线 A3线 加热时铁素体全部转变为奥氏体的终了温度线 SG线 Acm线 加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度线 二 种类热处理的工艺种类很多 主要包括以下几个方面 1 普通热处理 退火 正火 淬火 回火 2 表面热处理 包括 表面淬火 与 化学热处理 两部分 3 特殊热处理 如形变热处理 磁场热处理等 三 钢的退火与正火1 退火 退火是将钢加热到奥氏体转变温度以上某一温度 保温一定时间 然后随炉冷却500 以下出炉空冷 以获得接近于平衡状态组织的一种工艺方法 2 正火 正火是钢加热到Ac3或Accm以上某一温度 保温一定时间 使钢的组织全部奥氏体化 然后从炉中取出 在空气中冷却的一种工艺法 退火与正火通常用于毛坯另件的预备热处理 其目在于 改善或消除钢在铸造 轧制 锻造 焊接过程中所造成的各种组织缺陷 细化晶粒 为最终热处理做好组织准备 降低硬度 改善组织 便于切削加工 退火后组织正火后组织 四 钢的淬火与回火1 淬火 1 概述 淬火 淬火是将钢或合金加热到临界温度Ac1或Ac3以上30 50 保温一定时间 使钢的组织全部或大部分奥氏体化 然后在水或油等介质中快速冷却 以得到高硬度的淬火马氏体组织的一种工艺方法 2 目的 提高硬度和耐磨性 提高弹性 提高强韧性 提高耐蚀性和耐热性 总之 钢的强度 硬度 耐磨性 弹性 韧性 疲劳强度等等 都可以利用淬火与回火使之大大提高 所以 淬火是强化钢铁的主要手段之一 3 淬火温度的选择 选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体 亚共析钢 t Ac3 30 50 组织为马氏体 共析钢和过共析钢 t Ac1 30 50 组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体 合金钢 一般淬火温度为临界点以上50 100 提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀 以下介绍几种常用淬火加热温度 4 保温时间的确定 经验公式 t k Dk为加热时间系数D为工件有效厚度生产中常采用电断和盐溶炉对碳钢进行保温 其计算保温时间的方法为 箱式电炉 碳钢 t 1 mm 10 30 合金钢 t 1 2 mm 30 60 盐浴炉 碳钢 t 0 3 mm 3 10 合金钢 t 0 5 mm 2 10 5 淬火介质 常用的淬火介质有水 盐水 碱水 油等 水 一般只适用于截面尺寸不大 形状简单 不重要的碳钢工件的淬火 盐水 在水中加入5 10 的盐 即成食盐水溶液 碱水 在水中加入5 10 的碱 即成苛性钠水溶液 一般用于淬透性较低的碳钢 油 也是一种常用的淬火介质 有植物油和矿物油两类 植物油 如豆油 芝麻油等 冷却特性都比较理想 但容易老化 寿命短 价格高 故目前几乎全部被矿物油所代替 6 淬火方法 常用的淬火操作方式有六种 预冷淬火 单液淬火 双液淬火 分级淬火 等温淬火和表面淬火 预冷淬火 是工件从加热炉取出 先预冷到定一定温度再淬火 这样可以减小激冷程度 减小工件内外温差 从而减小淬火内应力 防止变形开裂 单液淬火 将钢加热到奥氏体后 在一种淬火介质中冷却的淬火称为单液淬火 一般情况下 碳钢采用水淬 包括各种水溶液 合金钢采用油淬 包括冷却能力与油相近似的其它介质 直径小于5毫米的碳钢零件也可采用油淬 双液淬火 将钢加热到奥氏体化后 先在冷却能力较强的介质 如水 中 待其冷却到Ms点稍上 即300 400 时 立即转入另一种冷却速度较弱的淬火介质 如油或空气 中进行冷却 以降低马氏体区的冷速 从而减小淬火应力 防止开裂变形 直至马氏体转变结束 称为双液淬火 生产中常用是水 油双液淬火 水淬油冷 有时也用水 空气双液淬火 水淬空冷 7 淬火变形和开裂由于工件各部分存在温度差 因而热胀冷缩不一致所造成的内应力 称为 热应力 钢中发生相变时 由于不同组织的比容不同 因而必然发生比容变化 由于内外存在温度差 因而表面先转变而心部后转变 这样 内外比容变化不同 就造成了内应力 称为 组织应力 或 相变应力 在淬火急冷过程中 热应力和组织应力的变化是相反的 最终应力状态也是恰好相反的 二者的合成 称为 淬火应力 当淬火应力超过钢的强度极限时便会发生开裂 拉应力是造成开裂的主要原因 在工件的尖角处 沟槽处 断面过渡处 都容易发生开裂 淬火组织 板条马氏体 2 回火回火是将淬火后的钢重新加热到A1以下的某一温度 保温一定时间后 在油或空气中冷却的一种热处理工艺 1 低温回火 150 250 低温回火的组织为回火马氏体 能降低内应力和脆性 并保持高硬度和耐磨性 用于工具 模具 轴承 渗碳件及经表面淬火的工件 2 中温回火 350