熔铸与热处理复习.doc

1. 熔炼：熔炼是铸造的生产工艺之一，是将金属材料和其它辅助材料投入加热炉熔化并调质，使其符合浇注铸件要求。2. 铸造的主要过程: 铸造的概念： 将材料熔化成一定成分和一定温度的液体，然后在重力或外力作用下浇入到具有一定形状、尺寸大小的型腔中，经凝固冷却后便形成所需要的零件的技术。基本过程： 液态金属-充型-凝固收缩-铸件3. 铸造应力的种类、形成原因及预防措施： 铸件完全凝固后就进入了固态收缩阶段，若铸件的固态收缩收到阻碍，将在铸件内部产生应力，称为铸造应力。铸造应力是铸件产生变形和裂纹的基本原因. 按照产生的机理，铸造应力可分为热应力、收缩应力、和相变应力。减小和消除铸造应力的措施：采取安放冒口 冷铁或调整内浇口位置等工艺措施，使铸件各部分温度均匀 同时凝固；提高铸型和芯子退让性；合理设计铸件结构，使壁厚均匀，结构对称等；尽量选用E和L小的材料；对铸件进行时效热处理可消除应力。4. 精炼的原理：精炼期：炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物，经化学反应选入气相或排、浮入渣中，使之从钢液中排除的工艺操作期。炉外精炼：将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫，去除夹杂物和进行成分微调等5. 退火和正火后的组织和性能退火：将组织偏离平衡状态的金属和合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火正火：将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上适当温度，保温适当时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。 正火与退火相比较，正火的强度与韧性较高，塑性基本相同。 但对于过共析钢，完全退火的钢中因为有网状渗碳体的存在，其硬度、韧性均低于正火的。 而球化退火的钢，因其所得组织是球状P，故其综合性能优于正火的。2 根据热处理过程中存在的缺陷会选择正确的热处理工艺消除退火和正火若由于加热或冷却不当时会出现一些异常组织，造成缺陷，常见的如下：(1)过烧： 由于加热温度过高，晶界被氧化，甚至晶界局部溶解，使工件报废。 (2)黑脆：碳素/低合金工具钢在退火后虽硬度很低，但脆性却很大，断口呈灰黑色，故称“黑脆”。 主要原因是退火温度过高，保温时间过长，冷却缓慢，珠光体转变按Fe-C进行即碳石墨化。（发生黑脆的工具不能返修）（3）粗大魏氏组织：主要是由于加热温度过高。魏氏组织不仅晶粒粗大，而且由于铁素体针片形成的脆面，使金属的韧性急剧下降。消除方法：采用稍高于Ac3的加热温度，根据钢的化学成分采用较快或较慢的冷却速度；对于魏氏组织严重的，采用双重正火；（4）反常组织：亚共析钢：在先共析铁素体晶界上有粗大的渗碳体存在，珠光体片间距也很大。过共析钢：在先共析渗碳体周围有很宽的铁素体条，而先共析渗碳体网也很宽。原因：退火时，在Ar1点附近冷却过慢，特别在略低于Ar1带你的温度下长期停留。消除办法：造成淬火软点的，应进行重新退火。（5）网状组织：原因：加热温度过高，冷却速度过慢。危害：降低钢的力学性能，特别是网状渗碳体，在后记淬火加热时很难消除。消除办法：重新正火 3.几种重要的退火：比如完全退火、不完全退火、再结晶退火、球化退火等，掌握各种退火的目的.1、扩散退火（均匀化退火） 将金属铸锭、铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显微（枝晶）的不均匀性，以达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火。2、完全退火：定义： 将钢件或钢材加热到Ac3以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。目的：细化晶粒、降低硬度、改善切削性能以及消除内应力。3、 不完全退火： 定义：将钢件加热至Ac1和Ac3（或Accm）之间，经保温并缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。 目的：主要用于过共析钢获得球状珠光体组织，以消除应力、降低硬度、改善切削加工性。由于温度较低，仅使奥氏体A发生重结晶，不改变先共析铁素体的形态和分布。4、 球化退火: 定义：将过共析钢工件加热到Ac1以上（2030），保温后，以极慢的冷速通过A1，使珠光体P中的渗碳体和二次渗碳体成为球状或粒状的热处理工艺称为球化退火。 目的：使片状珠光体球化，以降低硬度，改善切削性能； 获得均匀组织，改善热处理工艺性能; =原始组织为球状珠光体时，经淬火回火后能获得良好的综合力学性能。5、 再结晶退火: 定义：经过冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温适当时间，使变形晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺称为再结晶退火。 目的：消除冷作硬化，提高延展性（塑性），改善切削性能及压延成型性能。6、 去应力退火：定义：为了去除由于形变加工、锻造、焊接等所所引起的及铸件内存在的残余应力（但不引起组织的变化）而进行的退火，称为去应力退火。 目的：消除铸.锻.焊件的内应力；降低硬度，提高尺寸稳定性，防止工件的变形和开裂。1. 钢的淬火：将钢加热到临界点AC1或 AC3以上，保温并随之以大于临界冷却速度（Vc)冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。2. 淬透性：钢材被淬透的能力，或者说淬火时获得马氏体的能力。3. 淬火工艺规范：包括淬火加热方式. 加热温度. 保温时间. 冷却介质及冷却方式。4. 会判断选择的淬火措施的对错5. 掌握几种回火工艺， 并会分析各种回火工艺下的组织和性能低温回火：温度： 150250，回火的目的是降低应力和脆性，获得回火马氏体组织，使钢具有高的硬度、强度和耐磨性。低温回火一般用来处理要求高硬度和高耐磨性的工件，如刀具、量具、滚动轴承和渗碳件等。（HRC60）低温回火时，M发生分解，析出碳化物而成为回火马氏体。 回火马氏体由极细的碳化物碳化物和低饱和度的固溶体组成。高碳回火马氏体为黑色针状；低碳马氏体为暗板条状；中碳为两者混合。中温回火：温度是350500回火的目的是获得回火屈氏体，具备高的弹性极限和韧性，并保持一定的硬度，主要用于各种弹簧，锻模、压铸模等模具。（35HRC45）高温回火：温度是350500回火的目的是具备良好的综合机械性能（较高的强度、塑性、韧性），得到回火索氏体组织。6. 退火加热温度的选择，不同的钢采用不同的退火方式：名称目的工艺制度组织应用完全退火细化晶粒，消除铸造偏析，降低硬度，提高塑性加热到AC32050，炉冷至550 左右空冷 FP亚共析钢的铸、锻、轧件，焊接件球化退火降低硬度，改善切削性能，提高塑性韧性，为淬火作组织准备加热到AC12040，然后缓冷片状珠光体和网状渗碳体组织转变为球状共析、过共析钢及合金钢的锻件、轧件等扩散退火改善或消除枝晶偏析，使成分均匀化加热到Tm-100200 ，先缓冷，后空冷粗大组织（组织严重过烧）合金钢铸锭及大型铸钢件或铸件再结晶退火消除加工硬化，提高塑性加热到再结晶温度，再空冷变形晶粒变成细小的等轴晶冷变形加工的制品去应力退火消除残余应力，提高尺寸稳定性加热到500650 缓冷至200 空冷 无变化铸、锻、焊、冷压件及机加工件7. 表面感应加热淬火和火焰加热表面淬火感应加热表面淬火是利用感应电流通过工件产生的热效应，使工件表面局部加热，继之快速冷却，获得马氏体组织的热处理工艺。用一种火焰在工件表面上加热，使其奥氏体化并淬火的工艺称为火焰表面淬火。8. 表面淬火后表层的组织分布（不同的原始组织）和性能变化（1） 原始组织是退火状态的共析钢：自表面向心部分别为：M（包括AR）、M+P、P（2） 原始组织是正火状态的45钢：金相组织可分为四个区：M、M+F、M+F+P、F+P。性能：1）表面硬度：快速加热，激冷淬火后的工件表面硬度比普 通的高。2）耐磨性：快速加热表面淬火后工件的耐磨性比普通的高。3）疲劳强度：采用正确的表面淬火工艺，可显著地提高零件的抗疲劳性能，还可显著地降低疲劳试验时的缺口敏感性。9. 化学热处理及表面淬火和化学热处理的异同点表面淬火不改变零件表面的化学成分，而是依靠迅速加热零件表层到临界点以上，在心部温度尚在临界点以下时，就随之淬冷来达到强化的目的。10. 渗碳的目的：提高表面硬度、耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲强度。11. 渗碳后渗层的碳浓度分布，组织及性能碳浓度分布：渗碳后组织：碳素钢渗碳: 当渗碳剂的碳势一定，渗碳温度只存在单相奥氏体。 合金钢渗碳: 渗层组织根据多元状态图及扩散过程来分析，还应考虑合金元素的扩散重分配过程。碳钢：由工件表面到心部依次为：过共析组织（Fe3C+P） 共析组织（P） 亚共析组织（P+F）的过渡层心部原始组织（F+P少量）。表面28HRC渗碳件的性能：渗碳件的性能是渗层和心部的组织结构及渗层深度与工件直径相对比例等因素的综合反映。1）渗碳层的组织结构对性能的影响包括渗碳层浓度分布曲线、基体组织、渗层中的第二相数量、分布及形状。2）心部组织对渗碳件性能的影响合适的心部组织应为低碳M，但在零件尺寸较大、钢的脆透性较差，也允许心部组织为屈氏体或索氏体，但不允许有大块状或多量的铁素体，3）渗碳层与心部的匹配对对渗碳件性能的影响渗碳层与心部匹配，主要考虑是渗层深度与工件截面尺寸对渗碳件性能的影响，以及渗碳件心部硬度对渗碳件性能的影响12. 滴注式可控气氛渗碳与吸热式气氛气体渗碳滴注法渗碳：用有机液体直接滴入渗碳炉内的气体渗碳法。原理：两种有机液体同时滴入炉内，一种液体产生的气体碳势较低，作为稀释气体；另一类液体产生的气体碳势较高，作为富化气。改变两种液体的滴入比例，可使零件表面含碳量控制在要求的范围内。吸热式气氛渗碳：事先制备好渗碳气氛然后通入渗碳炉内进行渗碳的方法。原理：用吸热式气氛加富化气的混合气进行渗碳，靠调节富化气的添加剂量控制碳势13. 工艺设计的一般步骤： 根据零件使用性能及技术要求，提出个所可能实施的几种热处理工艺方案：首先从其所可能达到的性能要求，工艺操作的繁简及质量可靠性等进行分析比较，再根据生产批量的大小，现有设备条件及国内热处理技术发展趋势，进行综合技术经济分析，确定最佳热处理工艺方案。14. 工艺设计的最佳方案能够保证达到零件使用性能所提出的热处理技术要求，质量稳定可靠，工序简单，操作容易，管理方便，生产效率高，原材料消耗少，生产成本低廉，并达到节环保的要求。15. 热处理工艺与机械零件设计的关系零件所选用材料对热处理技术要求是否合理，以及零件结构设计是否便于热处理工艺的实现。 1.根据零件服役条件合理选择材料及提出技术要求（1）根据零件服役条件合理选择材料（2）合理地确定热处理技术条件 2. 零件结构的设计与热处理工艺性的关系：进行零件结构设计时，应充分注意该种结构的热处理工艺性 在零件热处理加热和冷却时要便于装卡、吊挂，装卡、吊挂是否合适，不仅影响热处理变形、开裂，而且还影响热处理后的性能。有