热处理基础知识

热处理第一节1.定义：把金属材料加热到一定的温度并保温一定时间，然后以一定的进度进行冷却，得到所需的显微组织和性能的工艺过程。解释：一定温度：根据要求的某一温度。淬火：完全奥氏体化的温度。各种钢的加热温度都是根据临界点、AC3来确定的。影响因素，原始组织，加工状态，工件尺寸等。以一定的速度进行冷却因为速度不同所获得的显微组织不同，因而机械性能不同。2.热处理的作用热处理这一方法历史上，例如刀、剑、钢针加热放入水中用锅炒炒。金属材料是现代化工业中的主要材料，例如：汽车齿轮、刀具、机床部件都需进行热处理。热处理作用：A提高硬度 B降低硬度便于切削或其它切削加工 C消除因在各种加工中所引起的内应力。 D改善金属的内部组织和性质，使其满足不同的要求。 E提高表面耐磨耐腐性。热加工的对象是半成品，出现错误时会产生废品，损失大。3.哈量厂的热处理哈量生产的产品通用量具，标准刃具、精密量仪、数控刀具、数控机床。97%的零部件都需要经过热处理。热处理分厂有160人，除了一些辅助工段有3个主要工段。1） 合金钢工段主要处理量具，仪器配件、数控机床配件。所用钢种：T10A优质碳素工具钢（游标卡尺） GCr15轴承钢（换塞规，块规） 9SiCr合金工具钢（板牙、自用工具） 40Cr合金结构钢（机床配件） 45#碳素结构钢（板牙） 20CrMnTi合金结构钢（渗碳件、数控刀柄）2） 高速钢工段：W6Mo5Cr4V2、W9Mo5Cr4V、W18Cr4V产品：钻头、丝锥、铣刀。3） 综合处理工段：渗碳、真空淬火、多用炉淬火。第二节：钢的分类钢是由Fe+C的合金元素组成铁碳合金按其含碳量的质量分数表示：钢Wc=0.0218%2.11%工业纯铁Wc2.11%按化学成分分类1. 碳素钢：碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢称为碳素钢，简称碳钢按钢的含碳量分1）低碳钢Wc0.25% 例如；20Cr钢，0.170.24 2）中碳钢0.25%0.06 例如：T10A，0.951.04 2.合金钢：低合金钢：按合金元素的总质量分数小于等于5%如40Cr、20Cr。中合金钢：按合金元素的总质量分数大于等于5%小于10%例如：38CrMoAl高合金钢：按合金元素的总质量分数大于等于10%例W6Mo5Cr4V2。二按用途分类：1. 结构钢：用作机器零件和工程结构钢。例做桥梁、船舶、齿轮轴。1） 碳素机构钢：45#、65#、65Mn。2） 合金结构钢：20CrMnTi、40Cr、42CrMn。2. 工具钢（C0.7%）：1） 碳素工具钢：T10A、T12A2） 合金工具钢：W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V3.特殊钢：具有特殊的物理、化学、机械性能的钢。例如：不锈钢、耐磨钢和磁钢。第二节热处理工艺制定原则及典型热处理工艺热处理工艺规程的编制是零件工艺中最主要、最基本的工作内容。也是充分发挥材料的力学性能和零件的服役能力的基本保证。因此确切的说，工艺规程的编制工作属于工程设计的范畴。是工程工作中重要的一个环节。一 工艺编制要遵守以下原则1. 工艺的先进性采用新工艺、新技术。热处理设备的更新与改造。例（晶体管主频，无触点、数字控温、变频变压器。）采用新型工艺材料。目的：提高产品热处理质量、提高生产能力、降低成本、提高热处理后工件的表面质量，安全、环保。2. 工艺的合理性。A工艺安排的合理性：前后序安排要合理，减少后序加工的难度，与机械加工要协调，降低生产成本。B零件热处理要求合理性热处理工艺应与材料的特征相适应，零件的几何尺寸和形状应与热处理的工艺相适应C工艺方法及工艺参数的合理性选择合适的工艺参数，工艺方法应简单适用，减少生产成本，便于操作。选择工艺参数应根据相关标准，与标准不同的工艺参数应有试验根据。D热处理前零件的尺寸形状的合理性，防止变形、开裂等缺陷E热处理前工作状态的合理性铸、锻件应退火，机械加工应去除应力。3.工艺的可行性A企业的热处理条件、人员结构及素质、热处理设备配备程度、设备的精度。B操作人员的专业技术水平，人员的文化程度、专业技术水平及对工艺操作的熟练程度。C工艺技术的合理性：保证工艺的制定有法可依。4.工艺的经济性A能源利用：减少能源消耗，选用节能设备。B设备工装的使用：合理利用空间，采用机械化，自动化生产，提高生产效率。C工艺方法应简便，减少不必要的程序，缩短生产周期。D利用现有设备设计辅助工装及辅助工序。 化学热处理渗碳，真空热处理5.工艺可检查性A工艺参数的追溯，温度时间的记录，产品数量规格的记录，操作者的记录。B检查结论的追溯，含金相，硬度，终检记录。6.工艺的安全性A工艺本身的安全性：1）爆干后预热2）加热包盐3） 各种压力容器的安全措施B控制有害作业，不采用有害工艺，如氰化物的使用等。C环保：生产场所避免有害气体排放，防止废弃物污染对排放物进行处理。二.典型热处理工艺（一）10直柄麻花钻，材料W6Mo5Cr4V2.技术要求：刃沟长L4/5,硬度63HRC，径向跳动0.22mm。1. 淬火：装量88件卡具a烘干200300，b一次预热800830，2分10秒，c二次预热800830，2分10秒。d加热 12351240，2分10秒e分级冷却580630，2分10秒f空冷到室温2. 清洗3. 回火，三次550560，三次每次1小时，每次空冷到室温再回火。4. 清洗5. 喷砂6. 防锈7. 调直8. 检查(二)150卡尺测尺热处理材料T10A，技术要求：两面5863HRC，其余4048HRC，平面度大小面0.12mm。1. 淬火装卡具（20件）装量60件a烘干200300，6分b预热650700，6分c加热780790，6分d冷却（硝盐，NaNO2）150180，6分2. 清洗3. 尺爪退火4. 回火420450，2小时5. 检查6. 量面淬火（高频）过饱和NaNO3水溶液。7. 回火200210，2h8. 检查9. 调直10. 检查（三）125mm量块热处理工艺材料：GCr15 硬度64HRC，磁性95%1. 淬火：绑串，数量72件a烘干200300， 15秒b预热650700， 15秒c加热860865， 15秒d冷却：油2. 冷处理：-80，3h3. 清洗4. 回火5. 清洗6. 检查7. 喷砂8. 检查:0级0.3u 1级0.6u第三节：热处理炉的分类一.按热源分：电阻炉、煤气炉、油炉、煤炉二.按工作温度分：高温炉（1000）；中温炉（6501000）；低温炉(650)三.按工艺用途分：退火炉、淬火炉、回火炉、渗碳、氮化炉、实验炉四.按加热介质分：自然气氛炉、浴炉、可换气氛炉、真空炉、流动粒子炉。五.按炉型结构分：厢式炉、井式炉、台车式炉、罩式炉、传送带式炉等真空炉：随着我国科研生产技术快速发展，真空热处理技术的应用近些年来明显增加。特点：工件无氧化，无脱碳，表面质量好，畸变小，热处理零件综合性能好，以及无污染，无公害，自动化程度高等一系列优点。投入大，生产周期长，批量大是其缺点。抽真空度：机械泵6.6x10-2Pa 罗茨泵1.33x10-2Pa加热条件1.3x10-2Pa6.6x10-2Pa淬火介质1.空气：高速钢2.油：32#变压器油3.水：1015%NaNo3水溶液4.碱或盐浴：150180NaNo25.新型的有机聚合物淬火介质：聚乙烯醇（PVA）、聚二醇（PAG）等。工件冷却均匀，避免软点，减少变形与开裂。无毒无烟，无腐蚀，冷却速度范围宽等优点。热处理过程的定义1.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度保持一定时间，然后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织结构的热处理工艺称为退火。目的：a消除偏析，均匀化学成分 b降低硬度，便于切削加工 c消除或减少内应力，消除加工硬化，以便进一步冷变形加工 d细化晶粒，改善组织或消除组织缺陷 e改善高碳钢中碳化物形态和分布，为零件最终热处理做好组织准备。2.正火：将钢材或钢件加热到AC3（AC）以上适当温度后，空中冷却，得到珠光体类型组织的热处理工艺称为正火。正火是退火的一个特例，其目的基本相同。3.淬火：将钢加热到临界点AC1或AC3以上一定温度保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度冷却使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝体组织的热处理工艺称为淬火。淬火后的零件必须回火。目的：（淬火+回火）a提高钢的硬度和耐磨性，延长使用寿命。b提高钢的弹性极限。C提高钢的综合力学性能。d改善钢的特殊性能永久磁铁。淬火：整体、局部、表面淬火。 冷却方式：单液淬火、双液淬火、分级、等温淬火。 介质不同：盐浴淬火、高频淬火、火焰淬火。淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度能力。45#水，50HRC。淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。水冷 油冷45# 1316.5mm 69.5mmT10A 1015mm 8mm40Cr 3038mm 1928mm盐浴加热炉成分：高温炉100%BaCl2 合金钢淬火：66% BaCl2+34%KCl合金元素在钢中的作用合金钢性能优良，在于钢中合金元素的作用。合金元素在钢中可以与铁和碳形成固溶体（包括合金奥氏体、合金铁素体、合金马氏体）和碳化物（包括合金渗碳体、特殊碳化物）。作用：(1)合金元素改善钢的热处理工艺性能细化奥氏体晶粒，Ti、V、Nb、Zr、Al阻碍奥氏体晶粒长大，Mn除外 提高淬透性，除Co外，几乎所有的合金元素固溶于奥氏体中增加奥氏体中的稳定性，从而减慢过冷奥氏体的分解速度，使C曲线右移，因而降低了钢淬火时的临界冷却速度，提高了淬透性。 提高回火抗力，