钢的热处理ppt课件

1、图图3-1 热处置工艺曲线热处置工艺曲线温温度度时间时间0加热加热保保 温温冷却冷却 热处置的义务是经过改动钢材的组织，来改动钢材的性能，以满足运用要求的。普通都有将钢加热到相变温度以上，使常温组织变为高温组织-奥氏体。然后在冷却过程中使它向要求的组织转变。因此，奥氏体在构成过程中，其成份、晶粒大小等，将直接影响热处置的效果。为此，了解奥体的构成过程和影响要素是很重要的。 以共析钢为例，阐明奥氏体的转变以共析钢为例，阐明奥氏体的转变( (构成构成) )过程。过程。 其转变过程可归纳为四个阶段。其转变过程可归纳为四个阶段。 1 1奥氏体奥氏体A A晶核的构成晶核的构成2 2奥氏体奥氏体A A晶核

2、的长大晶核的长大3 3剩余渗碳体剩余渗碳体Fe3CFe3C的溶解的溶解4 4奥氏体奥氏体A A的均匀化的均匀化留意：留意：1 1亚共析钢和过共析钢加热到亚共析钢和过共析钢加热到AC1-AC3AC1-AC3或或AC1-ACcmAC1-ACcm之间时将分别得到之间时将分别得到“A+FA+F和和“A +Fe3CA +Fe3C组织，组织，属不完全奥氏体化。只需当加热到属不完全奥氏体化。只需当加热到AC3AC3或或ACcmACcm以上温度以上温度时，才干完全奥氏体化。时，才干完全奥氏体化。 2 2在实践消费中，奥氏体晶粒的大小对热处置在实践消费中，奥氏体晶粒的大小对热处置后的组织与性能有很大的影响。普通

3、热处置加热时奥氏后的组织与性能有很大的影响。普通热处置加热时奥氏体晶粒越均匀、细小，冷却后的组织也越均匀、细小，体晶粒越均匀、细小，冷却后的组织也越均匀、细小，其强度、塑性和韧性比较高。因此，应合理选择钢的化其强度、塑性和韧性比较高。因此，应合理选择钢的化学成分，并控制热处置的加热温度及保温时间。学成分，并控制热处置的加热温度及保温时间。 冷却方式直接影响着钢的相变决议热处置后钢的组冷却方式直接影响着钢的相变决议热处置后钢的组织和性能。织和性能。 需求热处置的零件，加热以后的冷却方式有以下两种：需求热处置的零件，加热以后的冷却方式有以下两种：1 1等温冷却等温冷却2延续冷却延续冷却把加热到奥氏

4、体的钢先以较快的速度过冷到把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到A1线线以下的一定温度，然后坚持此温度，使奥氏体恒以下的一定温度，然后坚持此温度，使奥氏体恒温进展组织转变，当组织转变终了后再继续冷却温进展组织转变，当组织转变终了后再继续冷却到室温到室温把加热到奥氏体的钢先以某一速度在一定介质把加热到奥氏体的钢先以某一速度在一定介质中冷却至室温，使奥氏体在中冷却至室温，使奥氏体在A1线以下的延续冷线以下的延续冷却中发生组织转变却中发生组织转变一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立 1 1过冷奥氏体过冷奥氏体A A2 2过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线C C曲

5、线曲线在在A1A1温度以下还没有转变成其它组织的奥氏体温度以下还没有转变成其它组织的奥氏体过冷奥氏体在过冷奥氏体在A1A1温度以下不同温度等温转变时，温度以下不同温度等温转变时，转变量与时间的关系曲线。转变量与时间的关系曲线。二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物 1高温转变的产物727 550 珠光体2 2中温转变的产物中温转变的产物550 230 550 230 贝氏体贝氏体 3低温转变的产物 230 马氏体 碳在-Fe中的饱和固溶体 三、过冷奥氏体延续冷却转变的曲线三、过冷奥氏体延续冷却转变的曲线留意：同一成分的钢在冷却时，由于冷却方式的不同，奥氏体被过留意

6、：同一成分的钢在冷却时，由于冷却方式的不同，奥氏体被过冷到不同的温度，将转变成不同的组织，表达出不同的性能。冷到不同的温度，将转变成不同的组织，表达出不同的性能。热热处处置置整体热处置整体热处置退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火外表热处置外表热处置火焰加热法火焰加热法感应加热法感应加热法激光加热法激光加热法化学、物理气相堆积化学、物理气相堆积化学热处置化学热处置渗碳、渗氮、多元共渗渗碳、渗氮、多元共渗保温保温临界点临界点冷却冷却加热加热时间时间温温度度热热处处置置预先热处置预先热处置比如：退火、正火等比如：退火、正火等最终热处置最终热处置消除前道工序的某些缺陷，为消除前道工序的某些缺

7、陷，为后续工序做预备的热处置后续工序做预备的热处置获得零件所需求的运用性能的热处置获得零件所需求的运用性能的热处置比如：淬火、回火等比如：淬火、回火等 一一 、钢的退火、钢的退火 将工件加热到一定温度并保温，然后再缓慢冷却的一种热处置将工件加热到一定温度并保温，然后再缓慢冷却的一种热处置工艺。工艺。 根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的退火方法有：完全退火普通退火；球化退火不完全退火；退火方法有：完全退火普通退火；球化退火不完全退火；去应力退火低温退火等。去应力退火低温退火等。退退火火完全退火完全退火球化退火球化退火去应力

8、退火去应力退火方法：将亚共析钢加热到方法：将亚共析钢加热到AC3线以上线以上3050，保温一定时间后缓慢冷却随炉冷却。保温一定时间后缓慢冷却随炉冷却。方法：将共析钢或过共析钢加热到方法：将共析钢或过共析钢加热到AC1线以上线以上2030，保温后缓慢冷却。，保温后缓慢冷却。方法：将钢加热到方法：将钢加热到AC1线以下，保温后缓慢线以下，保温后缓慢冷却。冷却。退退火火完全退火完全退火球化退火球化退火去应力退火去应力退火目的：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，消除目的：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，消除应力。同时也是为切削加工和最终热处置做预应力。同时也是为切削加工和最终热处置做预备备目的：消除网状或片

9、状渗碳体，降低硬度，提目的：消除网状或片状渗碳体，降低硬度，提高韧性。同时也是为切削加工和最终热处置做高韧性。同时也是为切削加工和最终热处置做预备预备目的：消除铸件、焊件中的内应力，稳定尺目的：消除铸件、焊件中的内应力，稳定尺寸。寸。 主要运用于：亚共析钢的铸件、锻件和轧件主要运用于：亚共析钢的铸件、锻件和轧件主要运用于：共析、过共析钢和合金工具钢主要运用于：共析、过共析钢和合金工具钢主要特点：没有组织变化主要特点：没有组织变化二二 、正火、正火 方法：是将钢件加热到AC3或ACm以上3050，保温一定时间后，从炉中取出在空气中冷却。主要运用于以下几方面主要运用于以下几方面: : 改善低碳钢的

10、可切削性 。 作为中碳钢的预备热处置可以替代部分退炽热处置。 对机械性能要求不高的零件的最终热处置。对机械性能要求不高的零件的最终热处置。 留意：正火和普通退火属于同一类型的热处置工艺。都留意：正火和普通退火属于同一类型的热处置工艺。都是将钢加热到奥氏体形状。所不同的是正火在空气中冷却，是将钢加热到奥氏体形状。所不同的是正火在空气中冷却，而退火是随炉冷却。而退火是随炉冷却。三三 、淬火、淬火方法：方法： 将钢加热到将钢加热到AC3(AC3(亚共析钢亚共析钢) )或或ACcm(ACcm(共析钢或过共析钢共析钢或过共析钢) )以上以上30305050，保温一定时间使其奥氏体化，然后在冷却介质中迅速

11、，保温一定时间使其奥氏体化，然后在冷却介质中迅速冷却。冷却。目的：目的： 是获得均匀细小的马氏体组织，再经过回火处置，提高钢的力是获得均匀细小的马氏体组织，再经过回火处置，提高钢的力学性能。学性能。留意：留意： 淬火的关键是：确定淬火温度和冷却方式。淬火的关键是：确定淬火温度和冷却方式。它是最常用的一种热处置，是决议产质量量的关键。它是最常用的一种热处置，是决议产质量量的关键。碳钢的淬火加热温度范围碳钢的淬火加热温度范围常用的淬火常用的淬火冷却方法冷却方法单液淬火法单液淬火法双介质淬火法双介质淬火法分级淬火法分级淬火法等温淬火法等温淬火法加热至淬火温度，先投入一种冷却加热至淬火温度，先投入一种

12、冷却才干强的介质中冷却至才干强的介质中冷却至MsMs点以下区点以下区域，然后再放入另一种冷却才干弱域，然后再放入另一种冷却才干弱的介质中冷却。适用于高碳钢零件的介质中冷却。适用于高碳钢零件和较大的合金钢零件。和较大的合金钢零件。加热至淬火温度，先投入加热至淬火温度，先投入MsMs点附近点附近的油浴和盐浴中冷却的油浴和盐浴中冷却2-5min2-5min，然后再取出空冷。适用于尺寸较小然后再取出空冷。适用于尺寸较小的工件。的工件。外形复杂、尺寸要求准确，且硬度外形复杂、尺寸要求准确，且硬度与韧性要求高的重要零件。与韧性要求高的重要零件。加热至淬火温度，投入一种淬火介加热至淬火温度，投入一种淬火介质

13、中延续冷却。常见碳钢在水中淬质中延续冷却。常见碳钢在水中淬火、合金钢在油中淬火。火、合金钢在油中淬火。四四 、回火、回火方法：方法： 将淬火钢加热到将淬火钢加热到AC1AC1以下某一温度，经过保温，然后以一定的以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷到室温。冷却方法冷到室温。目的：目的： 减少或消除淬火应力，防止钢件变形与开裂；稳定组织和尺寸；减少或消除淬火应力，防止钢件变形与开裂；稳定组织和尺寸；获得所需求的组织和性能。获得所需求的组织和性能。留意：留意： 淬火钢不经过回火普通不能直接运用。淬火钢不经过回火普通不能直接运用。淬火钢的回火转变淬火钢的回火转变 ：马氏体分解和剩余奥氏体的分

14、解：马氏体分解和剩余奥氏体的分解 。 有些零件，采用外表热处置可以获得外表高硬度和心部高韧性。 第四节第四节 钢的外表热处置钢的外表热处置一、外表淬火一、外表淬火 外表淬火的特点是快速加热，使工件要求淬硬的外外表淬火的特点是快速加热，使工件要求淬硬的外表迅速升至淬火温度，而心部仍坚持表迅速升至淬火温度，而心部仍坚持AC1以下温度，再以下温度，再迅速冷却，结果工件外表层被淬硬为马氏体组织，心部迅速冷却，结果工件外表层被淬硬为马氏体组织，心部仍为原来的组织，坚持了良好的韧性。再经过适当的低仍为原来的组织，坚持了良好的韧性。再经过适当的低温回火，就能获得要求的性能。温回火，就能获得要求的性能。 根据

15、加热方法不同，外表淬火方法可分为三种：根据加热方法不同，外表淬火方法可分为三种： 1 1火焰加热外表淬火法火焰加热外表淬火法 淬深为淬深为2 26mm6mm需凭阅历难以把握。需凭阅历难以把握。 2 2感应加热外表淬火法感应加热外表淬火法 利用电流的集肤效应对工件外表迅速加热利用电流的集肤效应对工件外表迅速加热 ，而心部，而心部那么几乎未被加热。那么几乎未被加热。 高频感应加热高频感应加热 电流频率为电流频率为f=200f=200300300KHZKHZ 淬深为淬深为0.50.52mm 2mm 。主要用于淬硬层较浅的中、小。主要用于淬硬层较浅的中、小 型零件加热，如小轴、小模数齿轮等。型零件加热

16、，如小轴、小模数齿轮等。 高频淬火齿轮的工艺道路为：高频淬火齿轮的工艺道路为： 锻造锻造正火或退火正火或退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工高频淬火高频淬火低温回火低温回火磨削。磨削。二、化学热处置二、化学热处置 化学热处置是把工件放在特定介质中加热和保温，使一化学热处置是把工件放在特定介质中加热和保温，使一种或几种元素渗入工件外表，以改动表层成份和组织。运用种或几种元素渗入工件外表，以改动表层成份和组织。运用工件外表与心部具有不同的机械性能或特殊的物理、化学性工件外表与心部具有不同的机械性能或特殊的物理、化学性能。能。 原理：将要渗的活性元素加热分解，即所谓激活，然后被工件外表吸收，进而向工

17、件内部分散。常用的化学热处置方法有：常用的化学热处置方法有： 1 1渗碳渗碳 钢的外表吸收碳原子的过程，称为渗碳。钢的外表吸收碳原子的过程，称为渗碳。 目的：使零件外表获得高硬度HRC5864，心部获得较高的强度和韧性。 (1) 气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进展渗碳。如下图。 (2) 固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木炭，其次是少量碳酸盐。如下图。 (3) 液体渗碳法：因有有毒气体产生，所以运用于不广。 2 2氮化氮化 即使工件外表渗入氮原子。即使工件外表渗入氮原子。 目前运用较广的是气体氮化法。把工件放在专门氮化的炉子里，加热到500600，同时通入氨气(NH3)，氨气加热到450，就分解出活性氨原子，分散渗入工件表层，构成氮化层。 氮化的要素是温度和时间，用时间控制渗层厚度。 氮化处置的缺陷是：时间长,普通要用合