汽车零件常用热处理

汽车零件常用热处理方法,知识讲座,目录,前言1.铁碳相图和铁碳合金2.汽车零件常用金属热处理方法3.有关硬度方面的常识4.应用范例,前言,熟悉和了解汽车各种各样零件的不同热处理工艺方法，对汽车制造业的质量控制人员是至关重要的。为此，下面就一些常用的热处理工艺知识做一介绍，可能对大家的质检工作有所帮助。,前言,汽车零件金属热处理工艺通常有五种方法：退火与正火淬火回火、时效和和调质处理表面淬火化学热处理,1.铁碳相图和铁碳合金,钢(Steels)和铸铁(Castirons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。,1.铁碳相图和铁碳合金,Fe和C能够形成Fe3C,Fe2C和FeC等多种稳定化合物。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C,Fe3C-Fe2C,Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5），因此，通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。,1.铁碳相图和铁碳合金,化合物Fe3C称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图（图1）。Fe-Fe3C相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究和生产。这里主要分析讨论Fe-Fe3C相图，Fe-石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe3C。,1.铁碳相图和铁碳合金,图1铁碳双重相图,1.铁碳相图和铁碳合金,横坐标为钢的含碳量；纵坐标为温度。由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的-Fe和-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。,1.铁碳相图和铁碳合金,图2Fe-Fe3C相图,1.铁碳相图和铁碳合金,单相区5个相图中有5个基本的相，相应的有5个相区：液相区(L)ABCD以上区域固溶体区AHNA奥氏体区()NJESGN铁素体区()GPQ以左渗碳体区(Fe3C)DFK直线,1.铁碳相图和铁碳合金,两相区7个7个两相区分别存在于两个相应的单相区之间：L+AHJBAL+BJECBL+Fe3CDCFD+HNJH+GPSG+Fe3CESKFCE+Fe3CPQLKSP,1.铁碳相图和铁碳合金,三相区3个包晶线水平线HJB(L+)共晶线水平线ECF(L+Fe3C)共析线水平线PSK(+Fe3C),1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,Fe-Fe3C相图包含三个恒温转变：包晶、共晶、共析。包晶转变发生在1495（水平线HJB）反应式为：,1.铁碳相图和铁碳合金,式中L0.53含碳量为0.53%的液相；0.09含碳量为0.09%的固溶体；0.17含碳量为0.17%的固溶体，即奥氏体，是包晶转变的产物。含碳量在0.090.53%之间的合金冷却到1495时，均要发生包晶反应，形成奥氏体。,1.铁碳相图和铁碳合金,共晶转变发生在1148（水平线ECF），反应式为：共晶转变的产物是奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，用符号Ld表示。凡是含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却到1148时，都会发生共晶反应，形成莱氏体。,1.铁碳相图和铁碳合金,共析转变发生727（水平线PSK），反应式为：共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体，用字母P表示。含碳量大于0.0218%的铁碳合金，冷却至727时，其中的奥氏体必将发生共析转变，形成珠光体。,1.铁碳相图和铁碳合金,Fe-Fe3C相图中的ES、PQ、GS三条特性线也是非常重要的，它们的含义简述如下：ES线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。奥氏体的最大溶碳量是在1148时，可以溶解2.11%的碳。而在727时，溶碳量仅为0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从1148冷到727的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，这种渗碳体称为二次渗碳体(Fe3CII)。,1.铁碳相图和铁碳合金,PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。727时铁素体中溶解的碳最多(0.0218%)，而在200仅可以溶解710-7%C。所以铁碳合金由727冷却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。由于三次渗碳体沿铁素体晶界析出，因此对于工业纯铁和低碳钢影响较大；但是对于含碳量较高的铁碳合金，三次渗碳体（含量太少）可以忽略不计。,1.铁碳相图和铁碳合金,GS线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。,1.铁碳相图和铁碳合金,根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可以分为纯铁、钢和白口铁三类。,1.铁碳相图和铁碳合金,图3Fe-Fe3C合金分类,1.铁碳相图和铁碳合金,1.纯铁含碳量450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：,3有关硬度方面的常识,HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。,3有关硬度方面的常识,3-3维氏硬度（HV）：以120kg以内的载荷和顶角为136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。用于较薄热处理钢制品等,3有关硬度方面的常识,调质处理1)毛坯调质后直接加工的硬度范围:HB207-241;229-269;241-285;255-3022)加工后再调质的硬度范围:HB255-285;285-321;HRc33-39;42-48,3有关硬度方面的常识,感应淬火耐磨要求高的零件:硬化层深:1.2-2.5mm;1.7-4.0;3.0-3.7硬度:HRc58-63,3有关硬度方面的常识,耐磨要求一般,提高机械强度与疲劳强度的零件:硬化层深:直径的10-20%；零件直径大于40mm时，建议用直径的10%。硬度:HRc58-63；45-58；42-52。铸铁常用：HRc45-58；42-52。,3有关硬度方面的常识,感应淬火区的注意事项：1.光轴淬火:硬化区靠近轴端时,应保留2-8mm的不淬硬区,避免裂纹.2.同一轴上有两处硬化区靠近时不应重叠,应有大于15mm的隔离带,以防淬裂.3.硬化区靠近孔时,应保留2-8mm的不淬硬区,防止孔边缘融化和裂纹出现.,3有关硬度方面的常识,硬化区内有孔时,薄壁后度不应小于10mm.管子表面淬火,壁厚应大于4mm.花键轴淬火时,硬化区应超出花键退刀处10-15mm带突缘的花键轴淬火时,硬化区要从根部R处开始,可提高零件的疲劳寿命.,4.应用范例,4-1灰铸铁:例如HT250制成的轮毂,硬度应为HB170-241;金相组织为珠光体基体;铁素体含量不大于20%;石墨呈小片状均匀分布.4-2转向节:材料球铁QT450-10;硬度为HB145-220;石墨球化率在80%以上.,4.应用范例,4-3驱动