热处理的基本方法淬火与回火学习教案

1、会计学1热处理的基本方法淬火热处理的基本方法淬火(cu hu)与回火与回火第一页，共54页。第二页，共54页。为什么过共析钢淬火加热温度(wnd)在Ac1 + 3050 ，而不是Acm + 3050？第三页，共54页。 为什么过共析钢淬火(cu hu)加热温度在Ac1 + 3050 ，而不是Acm + 3050？答： 1）由于渗碳体全部溶于奥氏体，淬火后耐磨性下降； 2）温度过高会引起奥氏体粗化，淬火后得到粗大的马氏体，显微裂纹增大； 3）渗碳体溶于奥氏体，导致奥氏体中含碳量增加，Ms点下降，残余奥氏体增加，导致钢的硬度下降； 4）温度过高，会使氧化脱碳加剧，淬火变形和开裂(ki li)倾向加

2、大，这样Ac1 + 3050 得到奥氏体和渗碳体，淬火后得到 马氏体和粒状渗碳体第四页，共54页。在A1650缓慢冷却，以减少热应力；在过冷奥氏体最不稳定区域（650400 ），快速冷却；而在MS附近的温度区域冷速比较缓慢，它可以减少淬火内应力，避免(bmin)淬火变形 开裂。缓冷（理想冷却速度）快冷缓冷淬火介质(jizh)：为实现淬火目的用的冷却介质(jizh)。理想淬火介质(jizh)具备：高温慢冷；奥氏体鼻子温度快冷；马氏体转变慢冷。第五页，共54页。 传统的淬火冷却介质(jizh)有油、水、盐水和碱水等，它们的冷却能力依次增加。其中，水和油是目前生产中应用最广的冷却介质(jizh)。介

3、质冷却特点应用场合水、盐水和碱水油 在550650范围内的冷却能力较大,但在200300范围内冷却能力过强，易使淬火零件变形与开裂 常用于尺寸不大，外形较简单的碳钢零件的淬火油的冷却能力较低，在200300范围内冷却速度较慢，能减少工件变形与开裂的现象，但是在550650范围内冷却能力过低 对截面较低的碳钢及低合金钢不易淬硬，一般作为形状 复杂的中小型合金钢零件的淬火介质第六页，共54页。(3)淬火(cu hu)方法：第七页，共54页。操作方法 ： 将钢件奥氏体化后，在单一(dny)淬火介质中冷却到室温的处理，称为单液淬火。单液淬火时碳钢一般采用水冷淬火，合金钢采用油冷特点及应用(yngyng

4、)场合 ： 操作简单，易于实现机械化、自动化。但由于单独用水或油进行冷却，冷却特征不够理想，所以容易产生硬度不足或开裂(ki li)等淬火缺陷。第八页，共54页。 将钢件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的介质中，在钢的组织还未开始转变时候迅速取出，马上(mshng)浸入另一种冷却能力弱的介质中，缓冷到室温，如先水后油、先油后空气等 优点是内应力小、变形及开裂(ki li)少，缺点是操作困难，不易掌握，故主要应用于碳素工具钢制造的易开裂(ki li)的工件，如丝锥等。操作方法 ：特点及应用(yngyng)场合 ：第九页，共54页。 将钢件奥氏体化后，随之浸入温度稍高或者稍低于Ms点的液态介质(j

5、izh)中，保持适当的时间，待钢件的内外层都达到介质(jizh)温度后取出空冷以获得马氏体组织的淬火工艺。 通过Ms点附近的保温，使工件内外温差最小，可以减小淬火应力，防止工件变形和开裂。但由于盐浴的冷却能力较差，对碳钢零件，淬火后悔出现非马氏体组织，因此主要应用(yngyng)于淬透性好的合金钢或截面不大、形状复杂的碳钢工件操作方法 ：特点及应用场合 ：第十页，共54页。 将钢件奥氏体化后，随之快冷到贝氏体转变温度区间（260400）等温保持，使奥氏体转变为下贝氏体的淬火(cu hu)工艺称为贝氏体等温淬火(cu hu) 主要目的是强化钢材，使工件获得较高的强度、硬度，较好的耐磨性和比马氏体

6、好的韧性，可以显著地减少淬火应力，从而减少工件的淬火变形，避免淬火工件的开裂，常应用于各种中、高碳工具钢和低合金钢制造的形状复杂、尺寸(ch cun)较小、韧性要求较高的各种模具、成形刀具等工件操作方法 ：特点及应用(yngyng)场合 ：第十一页，共54页。 工件淬硬层与冷却速度的关系(gun x)示意图（a）零件截面的不同冷却速度; （b）未淬透区的示意图ab(4)钢的淬透性与淬硬性(yngxng)第十二页，共54页。M量和硬度随深度的变化如果工件中心在淬火后获得(hud)了50以上的M，则认为工件已经被淬透。钢的淬透性第十三页，共54页。淬透性的大小(dxio)对钢的热处理后的力学性能的

7、影响未淬透淬透HRCHRC钢的淬透性第十四页，共54页。、影响(yngxing)淬透性的因素决定因素:临界冷却速度(sd); 取决于A成分。因此使C曲线右移的元素均使淬透性提高;奥氏体化温度越高,保温时间越长,则晶粒越粗大,成分越均匀,过冷奥氏体越稳定,C曲线越向右移,淬火临界(ln ji)冷却速度越小,钢的淬透性越好钢的淬透性第十五页，共54页。n同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷却能力(nngl)强，淬硬层深。n淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。它只用于不同材料之间的比较。是在尺寸、冷却介质相同时，用不同材料的淬硬层深度来进行比较的。 钢的淬透性第十六页，共5

8、4页。n注意区别(qbi)：n 淬透性和淬硬性淬硬性: 钢在理想条件下淬火后所能 达到(d do)的最高硬度。影响(yngxing)因素: 主要取决于马氏体的含碳量。马氏体硬度、韧性与含碳量的关系C%第十七页，共54页。 淬硬性(yngxng)与淬透性: （两个完全不同的概念）淬透性淬硬性(yngxng)钢 种小低碳素结构钢 ( 20 )小高碳素工具钢( T12A )大低低碳合金(hjn)结构钢( 20Cr2Ni4A )大高高碳高合金工具钢( W18Cr4V )第十八页，共54页。高强螺栓柴油机连杆齿轮第十九页，共54页。五、淬火(cu hu)缺陷 在热处理生产中，由于淬火工艺控制不当，常会产

9、生氧化与脱碳、过热与过烧、变形与开裂(ki li)、硬度不足及软点等缺陷。五、钢的淬火(cu hu)缺陷第二十页，共54页。五、淬火(cu hu)缺陷缺陷名称缺陷含义及产生原因后果防止与补救方法氧化与脱碳过热与过烧 钢在加热时，炉内的氧与钢表面的铁相互作用，形成一层松脆的氧化铁皮的现象称为氧化 脱碳是指钢在加热时，钢表面的碳与气体介质作用而逸出，使钢件表面含碳量降低的现象 钢在淬火加热时,由于加热温度过高或高温停留时间过长,造成奥氏体晶粒显著粗化的现象称为过热 若加热温度达到固相线附近，晶界已开始出现氧化和熔化的现象，则称为过烧 氧化与脱碳会降低钢件的表层的硬度和疲劳强度，而且还会影响零件的尺

10、寸 工件过热后，晶粒粗大，使钢的力学性能(尤其是韧性)降低，并易引起淬火时的变形和开裂 在盐浴炉内加热，或在工件表面涂覆保护剂，也可在保护气氛及真空中加热 严格控制加热温度和保温时间，发现过热，马上出炉空冷至火色消失，再立即重新加热到规定温度或通过正火予以补救 过烧后的工件只能报废，无法补救。第二十一页，共54页。五、淬火(cu hu)缺陷缺陷名称缺陷含义及产生原因后果防止与补救方法变形与开裂硬度不足 淬火内应力是造成工件变形和开裂的主要原因 由于加热温度过低、保温时间不足、冷却速度不够快或表面脱碳等原因，在淬火后无法达到预期的硬度无法使用 无法满足使用性能 应选用合理的工艺方法 变形的工件课

11、采取校正的方法补救，而开裂的工件只能报废 严格执行工艺规程 发现硬度不足，可先进行一次退火或正火处理，再重新淬火软点 淬火后攻击表面有许多未淬硬的小区域 原因包括加热温度不够，局部冷却速度不足(局部有污物、气泡等)及局部脱碳 组织不均匀，性能不一致 冷却时注意操作方法，增加搅拌 产生软点后，可先进行一次退火，正火或者调质处理，再重新淬火第二十二页，共54页。第二十三页，共54页。一、回火(hu hu)时钢的组织转变 随温度升高，淬火(cu hu)组织将发生五个阶段变化： 马氏体中碳原子偏聚（80100）马氏体的分解（80250） 产物：M回 残余奥氏体的转变（200300） 产物：M回（主要）

12、+ B下（微量） 碳化物析出和转变（250400） 产物：T回 相状态变化及碳化物聚集长大（400 ) 产物： S回第二十四页，共54页。第二十五页，共54页。第二十六页，共54页。第二十七页，共54页。第二十八页，共54页。3.残余奥氏体分解（200-300 ） 淬火(cu hu)后的残余奥氏体是不稳定组织，在本阶段，残余奥氏体分解为低碳马氏体和碳化物，此组织为回火马氏体。第二十九页，共54页。回火屈氏体 + + + + + + + + + （稳定(wndng)的回火屈氏体）中碳钢： + + （稳定(wndng)的回火屈氏体）低碳钢： + （稳定的回火屈氏体）第三十页，共54页。回火索氏体第

13、三十一页，共54页。第三十二页，共54页。硬度(yngd)第三十三页，共54页。强度(qingd)第三十四页，共54页。三、合金(hjn)元素对回火的影响提高(t go)钢的回火抗力第三十五页，共54页。第三十六页，共54页。引起(ynq)二次硬化第三十七页，共54页。四、回火(hu hu)脆性 在某些温度(wnd)区间回火时，钢的韧性显著下降的现象。第三十八页，共54页。 第一类（低温）回火脆性:是指淬火钢在250-350回火时出现的脆性。这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前(mqin)尚无有效消除办法。除弹簧钢之外，其它零件淬火后应避免在250350回火。第三十

14、九页，共54页。第二类（高温）回火脆性：（500650） 是指淬火钢在500-650范围内回火后缓冷时出现的脆性。 回火后快冷不出现。多发生在含Cr、Ni、Mn、Si等元素的合金钢中， 是一种可逆性的回火脆性。 预防措施：（1）高温回火后，在水中快速冷却。 一般适用于较小截面的零件。（2）加入(jir)降低回火脆性倾向的元素Mo或W。 适用大截面零件或合金钢(如Cr-Ni钢等)。第四十页，共54页。第四十一页，共54页。析出(xch)细片状-碳化物； AR分解为 -碳化物低碳M。第四十二页，共54页。 降低内应力，提高韧性。用途(yngt)：处理各种工具、模具、量具、轴承及经渗碳和表面淬火的工

15、件。第四十三页，共54页。回火屈氏体 M回转变为在保持(boch)马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状Fe3C的组织，称为回火屈氏体，用T回表示。 第四十四页，共54页。l主要(zhyo)用于各类弹簧的热处理。 汽车板簧热卷弹簧第四十五页，共54页。回火索氏体l这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织(zzh)称回火索氏体，用S回表示。 第四十六页，共54页。l调质广泛用于连杆、轴、齿轮等各种重要结构件的处理。也可作为精密(jngm)零件、量具等的预备热处理。 柴油机连杆第四十七页，共54页。用途(yngt) 组 织 性 能温度(wnd)()名 称耐磨(nai m)件 回火马氏体 高

16、硬度 5864HRC150250低温回火弹簧等回火屈氏体 高弹性 3545HRC 350500中温回火调质件回火索氏体 良好综合 力学性能500650高温回火 淬火 + 高温回火 = 调质处理调质处理用于各种重要结构零件，如轴、连杆等第四十八页，共54页。回火索氏体和索氏体在组织(zzh)和性能上的差别回火(hu hu)索氏体性能优于索氏体第四十九页，共54页。回火(hu hu)马氏体和下贝氏体在性能上的差别下贝综合性能优于回火(hu hu)马氏体第五十页，共54页。第五十一页，共54页。习题：1、钢在加热时，由于加热不当常出现那些缺陷？2、高碳钢淬火时容易变形和开裂的原因时什么？ 如何减少淬火冷却过程中的变形和开裂？ 3、回火可以分为哪三种？分别适用于哪三类零件？4、什么是钢的淬透性，淬硬性？影响钢的淬透性，淬硬性及淬透层深度的因素是什么？5、试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则。为什么过共析钢淬火加热温度不能超过Accm线？6、简述碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化，并简述合金元素对