第3章钢的热处理

.,第3章钢的热处理,.,钢的热处理的目的,合理改善零件的组织和性能，提高零件的质量和使用寿命，挖掘钢材的使用潜力和经济价值。,热处理就像“魔术师”，根据需要让钢材变硬，或使钢材变软。,.,第一节热处理概述,第一节热处理概述,.,一、热处理的概念,热处理是采用适当的方法对金属材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。,热处理工艺过程由加热、保温、冷却三个阶段组成。可用工艺曲线来表示。,第一节热处理概述,.,不同材料的热处理工艺曲线,第一节热处理概述,圆盘滚刀材料热处理工艺曲线,3Cr2W8V压铸模具热处理工艺曲线,.,第一节热处理概述,加热设备,箱式电阻炉,盐浴炉,.,第一节热处理概述,冷却设备,水槽,油槽,盐浴,缓冷坑,.,二、热处理工艺的分类GB/T126032005,分类方法,整体热处理,表面热处理,化学热处理,第一节热处理概述,退火,正火,淬火,淬火和回火,调质,稳定化处理,固溶处理,时效,表面淬火和回火,物理气相沉积,化学气相沉积,等离子体化气相沉积,渗碳,碳氮共渗,渗氮,氮碳共渗,渗其它非金属,渗金属,多元共渗,溶渗,.,三、热处理的原理,第一节热处理概述,铁碳合金相图是确定热处理工艺的重要依据。它是表示平衡状态下不同化学成分的铁碳合金在不同温度时所具有的组织和状态的图形。,.,第一节热处理概述,热处理的过程,金属材料零件,加热至某一温度区间,保温,奥氏体组织,不同的冷却方法,铁素体组织,珠光体组织,索氏体组织,奥氏体组织,渗碳体组织,屈氏体组织,马氏体组织,贝氏体组织,.,第一节热处理概述,铁碳合金相图,A1PSK线,A3GS线,AcmSE线,.,第一节热处理概述,练习,1、下列不属于热处理工艺阶段的是（）A、加热B、升温C、保温D、冷却2、常见的热处理的工艺方法有（）A、表面热处理B、整体热处理C、化学热处理D、工艺热处理3、下列热处理方法中，属于整体热处理的是（）A、调质B、表面淬火C、渗碳D、渗氮,.,第一节热处理概述,练习,什么叫热处理？其目的是什么？,试举出整体热处理常见的热处理方法。,.,第二节退火与正火,第二节退火与正火,.,退火与正火的主要作用,第二节退火与正火,钢铁常用的基本热处理工艺方法,处理毛坯件，为以后切削加工和最终热处理和组织准备，又称预备热处理,对一般铸件、锻件和焊件及性能不高的工件，也可作为最终热处理,.,一、退火,1、退火的概念和目的,第二节退火与正火,退火是将工件加热到适当温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺,一般将退火作为预备热处理工序，安排在铸造、锻造和焊接之后，粗加工之前。用来消除前一工序产生的缺陷或残余内应力。,.,一、退火,1、退火的概念和目的,第二节退火与正火,降低钢铁的硬度，提高塑性。,改善切削加工性能和锻压加工性能。,细化钢铁材料的组织，均匀化学成分。,消除钢铁材料的内应力，防止变形和开裂。,为后续加工或热处理作准备。,.,一、退火,2、退火的方法和应用,第二节退火与正火,完全退火,等温退火,球化退火,去应力退火,均匀化退火,.,一、退火,2、退火的方法和应用,第二节退火与正火,.,一、退火,2、退火的方法和应用,第二节退火与正火,.,一、退火,2、退火的方法和应用,第二节退火与正火,.,一、退火,3、案例应用,第二节退火与正火,T10制作小冲模的加工艺流程,下料,锻造,球化退火,粗、半精加工,淬火回火,精加工,去应力退火,磨削,.,二、正火,1、正火的概念和目的,第二节退火与正火,正火是将工件加热到奥氏体化后，保持一定的时间，然后在空气中冷却的热处理工艺,正火与退火相比，加热温度比退火高，冷却速度比退火快，过冷度较大，得到的组织强度和硬度比退火高。,.,二、正火,1、正火的概念和目的,第二节退火与正火,细化晶粒，提高钢铁的硬度,消除钢铁材料中的网状碳化物,为淬火、切削加工后续工序作组织准备,.,二、正火,2、正火的方法和应用,第二节退火与正火,根据钢件的Ac3温度和尺寸大小确定合理的加热温度和保温时间，然后将钢件取出空冷，实现正火。,.,二、正火,2、正火的方法和应用,第二节退火与正火,改善材料的加工性能，低碳钢和低合金钢一般选择正火作为预备热处理。（粘刀）,用于消除钢中的网状碳化物，为球化退火作准备。,用于普通结构零件的最终热处理，代替调质处理，如火车车轴用正火为最终热处理。,用于淬火返修件，消除淬火应力，细化组织，防止重新淬火后变形或开裂。,.,练习,1、用锻、铸、方法制造的零件毛坯，为消除毛坯内应力，均匀组织，改善切削加工性能，为后序工作做准备，常采用（）A、调质B、淬火C、回火D退火或正火2、为了细化晶粒提高力学性能改善切削加工性，常对低碳钢件进行的热处理是()A.完全退火B.球化退火C.正火D.淬火3、球化退火的应用范围为()A.亚共析钢和合金钢件B.过共析钢和合金工具钢等C.不能用于过共析钢D.以上都对4.比较正火与退火的异同点，生产中如何选用退火与正火？,第二节退火与正火,.,第三节淬火与回火,第三节淬火与回火,.,一、淬火,1、淬火的概念和目的,淬火是将工件加热到奥氏体化后，保持一定的时间，以适当方式冷却（水冷或油冷），获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺,马氏体是碳或合金元素在-Fe中的过饱和固溶体，硬度较高，用M表示，马氏体中含碳量越高，其硬度也越高。,第三节淬火与回火,.,一、淬火,1、淬火的概念和目的,获得马氏体组织,提高材料的硬度和强度,与回火工艺合理配合，得到所需要的性能,第三节淬火与回火,.,一、淬火,2、淬火工艺原理,淬火加热温度,亚共析钢AC3(3050),过共析钢AC1(3050),细小的马氏体组织和球化碳化物,均匀细小的马氏体组织,第三节淬火与回火,.,一、淬火,2、淬火工艺原理,加热时间,保温时间是指炉温达到预定温度，保持此温度持续加热，使工件内部组织充分转变的时间,第三节淬火与回火,.,一、淬火,2、淬火工艺原理,淬火速度,淬火在650550应快冷，在300200应缓冷。,常用的淬火介质有油、水、盐水、硝盐浴、碱浴和空气等,第三节淬火与回火,.,一、淬火,2、淬火方法和应用,第三节淬火与回火,单液淬火,双液淬火,马氏体分级淬火,贝氏体等温淬火,.,一、淬火,2、淬火方法和应用,第三节淬火与回火,.,一、淬火,2、淬火方法和应用,第三节淬火与回火,.,一、淬火,2、淬火方法和应用,第三节淬火与回火,.,一、淬火,2、淬火方法和应用,第三节淬火与回火,淬火开裂现象,.,一、淬火,3、钢的淬透性,第三节淬火与回火,淬透性是以在规定条件下钢试样淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。,淬硬深度是从淬硬的工件表面量至规定硬度值(一般为550HV)处的垂直距离。淬硬深度愈深，淬透性愈好。影响钢淬透性的决定因素是马氏体临界冷却速度。大多数合金元素(除钴外)降低钢的马氏体临界冷却速度，因而能显著提高钢的淬透性。,.,一、淬火,3、钢的淬透性,第三节淬火与回火,淬透性是钢的基本属性，是选用材料和制定热处理工艺的重要依据。机械中许多大截面和形状复杂的重要零件，应选用淬透性高的钢。,.,练习,第三节淬火与回火,1、T8制造的錾子为了获得高硬度，又不至于脆性过大，淬火加热温度可以选择在（）A.770左右B.900左右C.850左右D.500左右,2、钢的正常淬火组织应为（）A.马氏体B.马氏体铁素体C.马氏体渗碳体D.都不对,3、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为（）A.淬硬性B.淬透性C.耐磨性D.都不是,.,练习,第三节淬火与回火,4、钢的淬透性取决于（）A.淬火冷却速度B.钢的临界冷却速度C.工件的尺寸形状D.淬透深度,5、在下列的热处理方法中，冷却速度最快的是（）A.退火B.正火C.水淬火D.油淬火,.,二、回火,1、回火的概念和目的,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。,回火是在淬火之后进行的，一般也是零件进行热处理的最后一道工序。,第三节淬火与回火,.,二、回火,1、回火的概念和目的,消除和减小内应力，稳定组织，保证尺寸精度,调整工件的性能以获得较好的强度与韧性配合，满足工件性能要求,第三节淬火与回火,.,二、回火,2、回火方法和应用,第三节淬火与回火,低温回火,中温回火,高温回火,.,二、回火,2、回火方法和应用,第三节淬火与回火,.,二、回火,3、调质处理,第三节淬火与回火,工件淬火后高温回火的复合热处理工艺称为调质，调质可以作为最终热处理，还可以作一些精密零件或感应淬火件的预备热处理。,.,二、回火,4、合金元素对回火的影响,第三节淬火与回火,提高钢的耐回火性；,产生二次硬化。,.,练习,第三节淬火与回火,1、在滚动轴承的生产过程中，采用的最终热处理是()A.淬火B.低温回火C.高温回火D.退火,2、用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，精加工之前，要进行的热处理是()A退火B.淬火C低温回火D调质,3、滚动轴承要求高的硬度和耐磨性，最适宜的回火方法是()A.低温回火B.中温回火C.高温回火D.中温回火或高温回火,.,练习,第三节淬火与回火,4、工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为()A.淬火B.正火C.回火D.调质,5、用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，精加工之前，要进行的热处理是()A退火B.淬火C低温回火D调质,6、用T10钢制刀具其最终热处理为()A.球化退火B.调质C.淬火+低温回火D.表面淬火,.,第四节时效,第三节淬火与回火,.,时效,金属材料经过冷加工、热加工或固溶处理后，在室温下放置或适当升温加热时，发生的力学和物理性能随着时间而变化的现象，称为时效。,第三节淬火与回火,时效的方法,自然时效热时效变形时效振动时效沉淀硬化时效,.,自然时效,自然时效是指金属材料经过冷加工、热加工或固溶处理后，在室温下发生性能随着时间而变化的现象。,第三节淬火与回火,利用自然时效可以部分消除工件内的部分残余应力，稳定工件的形状和尺寸。优点是不使用任何设备，不消耗能源，但时效周期长，工件内部的残余应力不能完全消除。,.,热时效,热时效是指随着温度的不同，Fe中碳的溶解度发生变化，从而使钢的性能发生改变的过程。,第三节淬火与回火,.,变形时效,变形时效是指钢在冷变形后进行的时效。,第三节淬火与回火,钢经冷变形后，在室温下进行自然时效，一般需要1516天；在300左右进行热时效时，则仅需几分钟。,.,