课题7+钢的热处理2.ppt

第二节钢的现有热处理，热处理是什么？热加工过程，将材料从固体状态加热到一定温度，在该温度下绝热一段时间，然后以一定速度冷却。为什么要热处理？其目的是通过更改材质的组织状态来更改材质的特性。哪些材料需要热处理？原则上，只能热处理溶解度发生重大变化或产生纯铁等异构转变的材料，即发生固体相变的合金。热处理的种类是什么？传统热处理和表面热处理。现有热处理有退火、标准化、淬火和回火。第一，退火，概念：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的温度，加热一段时间，然后慢慢冷却(通常与高炉一起冷却)，接近平衡状态的组织的热处理工序称为退火。目的：降低钢的硬度，便于加工。移除残馀应力。改善晶粒细化组织。用途：对普通铸造锻件进行退火处理，改善组织，消除应力；为了软化高碳钢，容易加工。种类：完全退火、等温退火、球形退火、扩散退火和应力消除退火等。碳钢的各种退火和标准化工艺规格图，1 .完全退火，也称为再结晶退火，将钢加热到Ac3以上20 30，绝热一段时间，然后缓慢冷却(用高炉冷却，或埋在石灰和沙子中冷却)，以获得接近平衡组织的热处理工艺。整个退火通常用于共析钢。完全退火的目的是通过完全再结晶，均匀化和精炼热处理产生的粗不均匀的组织，提高性能；或为了减少硬度和提高切削性能，使碳以上的碳钢和合金钢接近平衡状态的组织。由于冷却速度慢，内部应力也可以消除。2 .等温退火，等温退火将钢材加热到比Ac3(或Ac1)高的温度，适当的时间保温后，迅速冷却到珠光体区域的特定温度，使奥氏体等温转变成为可能，然后缓慢冷却的热处理工艺。等温退火的目的与完全退火的目的相同，可以得到均匀的预期组织。奥氏体稳定合金钢可以大大减少退火时间。3 .球化退火，球化退火是钢的碳化物球化热处理工艺。其目的是将二次渗碳体和珠光体内的渗碳体球形化(退火前正火粉碎网状渗碳体)，以减少硬度，提高切削性能。为以后淬火准备组织。球形化退火主要用于共析钢和共析钢。共晶钢球化退火后的微结构在铁氧体基体中分布小而均匀的球形渗碳体。球形化退火的加热温度略高于Ac1。球形退火需要更长的绝缘时间，以确保二次渗碳体的自发球。保温后和炉子一起冷却。4 .为了通过扩散退火降低钢锭、铸件或锻造坯的化学成分和组织不均匀性，慢冷却热处理工艺，该工艺比固定线(固定线以下100 200)温度稍低，长时间绝缘(10h15h)和扩散退火或均匀化退火。扩散退火后钢的颗粒很粗，一般完全退火或标准化处理。5 .用应力消除退火消除因铸造、锻造、焊接和加工、冷变形等冷热加工而产生的工件残余内部应力的低温退火，称为应力消除退火。应力消除退火将钢加热到低于Ac1的温度(通常为500 650)，绝热后冷却高炉，这种处理消除了约50% 80%的内部应力，不会引起组织变化。第二，钢的正火，概念：将钢或钢加热到Ac3(用于子共析钢)和Accm(用于超共析钢)以上30 50，适当的时间绝热后在自由流动的空气中均匀冷却的热处理称为正火。正火后组织：共融为F S，共融为S，共融为S Fe3CII。目的：消除残余应力，细化晶粒，改善组织，提高钢的力学性能。用途：普通锻造结构件，采用最终热处理炉精火处理，提高钢的机械性能；对于低碳钢的锻造部件，在加工前，通过精火处理提高硬度，使其易于加工，1、精火应用，1)通过最终热处理精火细化晶粒，使组织均匀化，降低亚共晶钢的铁素体含量，增加和精炼珠光体含量，提高钢的强度、硬度和韧性。2)热处理截面大的合金结构钢零件，移除了晶圆和带状组织，为了获得小的均匀组织，在淬火或淬火(淬火和高温回火)之前经常进行标准化工作。对于共析钢，减少二次渗碳体量，避免形成连续网格，为球面退火准备组织。3)提高加工性能，2、退火和精火的选择主要从以下三个方面进行：1)考虑可加工性：作为准备热处理，低碳钢正火优于退火，高碳钢正火后硬度太高，必须使用退火；2)在使用性能方面考虑：如果部件要求不高，则可以使用热作为最终热处理。3)经济考虑：正火比退火的生产周期短，成本低，操作方便，可能的话优先于正火。第三，钢淬火，概念：将钢加热到相变温度以上(亚共晶钢为Ac3以上30 50；共析钢和共析钢为Ac1以上30 50，在一定时间内保温后，为了获得马氏体组织，快速冷却的热处理过程称为淬火。目的和用途：为了获得马氏体强化硬度和耐磨性(通常与回火一起使用)。类型：单介质淬火、双介质淬火、分级淬火和等温淬火等。一般冷却介质：水和油。浸泡零件时，为了减少变形，还可以用盐浴作为媒介。钢淬火温度范围，理想淬火介质：条件：不引起马氏体淬火和过度淬火应力。要求：在奥氏体等温转变曲线的“鼻子”以上的温度下缓慢冷却，降低急冷引起的热应力。为了防止过冷奥氏体中发生马氏体相变，“鼻子”以下的温度必须大于临界冷却速度。常用淬火方法，常用淬火方法的应用：单介质淬火：淬火介质有水、盐水、碱液、油等。一般是碳钢淬火数，合金钢淬火油。双介质淬火：典型的例子是碳工具钢水淬油冷却。在第一介质上控制冷却时间是关键。等级淬火：适用于要求高的合金钢和高合金钢毛坯，以及截面尺寸小、复杂的碳钢毛坯。等温淬火：适用于变形要求严格、韧性强的精密零件和工作模具。淬火加热时间的计算：1，钢的淬透性，钢受到淬火时的马氏体形成能力称为钢的淬透性。钢的淬透性可以用最终的淬火方法测定。影响淬透性的因素：碳含量最好是碳钢，共晶钢的临界冷却速度最低，淬透性最好；亚共晶钢随着碳含量的降低，临界冷却速度提高，淬透性降低。超共晶钢随着碳含量的增加，临界冷速增加，淬透性降低。合金元素除钴以外的其他合金元素溶于奥氏体后，降低临界冷却速度，使c曲线向右移动，提高钢的淬透性，因此合金钢比碳钢容易淬透性。奥氏体化温度提高奥氏体化温度，使奥氏体晶粒长大，成分均匀，可以降低珠光体的生核率，降低钢的临界冷却速度，提高淬透性。钢的不溶性第二相钢的奥氏体中不溶解的碳化物、氮化物和其他非金属夹杂物可能成为奥氏体分解的非自愿核心，因此提高临界冷却速度，降低淬透性。2、钢硬化、钢淬火后可达到的最大硬度主要是钢的淬火，由m的碳含量决定。4、钢回火，概念：淬火钢加热不超过临界温度AC1，绝缘后冷却热处理操作之一称为回火。目的：消除内部应力，获得必要的机械特性，稳定组织和大小。应用：低温回火、中温回火和高温回火。回火时淬火钢的组织变形(1)马氏体分解：淬火钢加热到80 200 时，内部原子活力增强，马氏体中的过饱和碳开始以碳化物的形式逐步析出，马氏体晶格畸变程度降低，内部应力降低。此时，回火组织称为回火马氏体。(2)残余奥氏体分解：当淬火钢加热到200 时，残余奥氏体开始分解，转换为贝氏体或回火马氏体，300 的残余奥氏体分解基本结束。(3)渗碳体的形成：将淬火钢加热到300 400 ，从过饱和固溶体析出的碳化物转变为颗粒性渗碳体。温度达到400 时，-Fe的过饱和碳基本析出。内部应力也基本上被移除。这时，铁氧体和微粒状渗碳体的混合物称为回火的托特体。(4)由于渗碳体的凝聚而生长：超过400 ，颗粒状渗碳体继续生长，其数量持续减少。通常在这种状态下，塞门铁酸盐的混合物称为回火索克。1 .低温回火，回火温度为150 250。低温回火会从淬火马氏体内部析出碳化物板材(Fe2.4C)，降低马氏体的过度饱和。残留奥氏体的一部分转换为下贝氏体，但数量不多。因此，低温回火后的组织是回火马氏体残余奥氏体。可以忽略以下贝氏体：目的：主要是为了减少脆性和应力。得到回火马氏体组织。这种组织硬度很高，一般在5863HRC。通常用于硬度要求高的零件，例如各种工具和模具。2 .中温回火，回火温度为350 500，被称为回火托特体，以获得与铁氧体基体大量分散的微粒状渗碳体的混合组织。对于铁氧体，马氏体的形态保持不变，渗碳体比回火马氏体中的碳化物厚。目的：获得高弹性和屈服极限具有一定韧性的回火折射体组织，是多种弹簧的代表性处理工艺。硬度通常在3545HRC之间。3 .高温回火，回火温度为500 650，为获得粒状渗碳体和铁氧体基体的混合组织，称为回火烧结体。目的：获得强度、塑性和韧性好的综合机械特性。一般将淬火和高温回火相结合称为淬火和回火处理。回火后得到的回火烧结体组织性能优于用阳火得到的珠光体组织。因此，虽然典型的结构零件使用固定处理，但在某些重要的结构零件上，轴零件通常会淬火回火，例如力大的齿轮。结果组织称为回火的抗体。回火脆性问题引起回火脆性现象，该现象在回火时钢的冲击韧性在250 400和450 650两个温度区间内回火后明显减少。在此温度下回火产生的脆性称为第一类回火脆性，因此工程上钢零件很少在250 400下回火。对于第一种类型的