《钢的热处理2》ppt课件

1、第五章第五章 钢的热处置钢的热处置 钢的热处置o前 言 o第一节 钢在加热时的转变 o第二节 钢的冷却转变 o第三节 钢的普通热处置 o第四节 钢的外表热处置 前 言 o什么叫钢的热处置 o常见的热处置方法 热处置的概念 热处置是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温暖冷却，以改动资料整体或外表组织，从而获得所需性能的工艺。 热处置工艺曲线的表示图 温度时 间 (h, ， min)850炉 冷空 冷油 冷600组 织图5-1常见的热处置方法第一节第一节 钢在加热时的转变钢在加热时的转变 o一、奥氏体化前的组织 o二、奥氏体的构成温度与Fe- Fe3C形状图的关系 o三、共析钢奥氏体的构成过程

2、o四、亚共析钢和过共析钢的奥氏体构成过程 o五、影响奥氏体构成速度的要素 o六、奥氏体晶粒大小及其影响要素 一、奥氏体化前的组织o我们只思索比较简单的情况即奥氏体化前的组织为平衡组织的情况。o 对于亚共析钢 F+Po 共 析 钢 Po 过共析钢 Fe3C+P 二、奥氏体的构成温度与Fe- Fe3C形状图的关系o 对于加热：非平衡条件下的相变温度高于平衡条件下的相变温度；o对于冷却：非平衡条件下的相变温度低于平衡条件下的相变温度。o这个温差叫滞后度。加热转变 过热度， 冷却转变 过冷度，且加热与冷却速度越大，温度提高与下降的幅度就越大，导致热度与过冷度越大。此外，过热度与过冷度的增大会导致相变驱

3、动力的增大，从而使相变容易发生。 钢在加热和冷却时的相变临界点 图5-2 实践相变温度与实际转变温度之间的关系 三、共析钢奥氏体的构成过程三、共析钢奥氏体的构成过程 1.奥氏体晶核的构成2.奥氏体晶核的长大3.剩余渗碳体的溶解4.奥氏体成分的均匀化共析碳钢A构成过程表示图 A 形核形核A 长大长大剩余剩余Fe3C溶解溶解A 均匀化均匀化图5-3四、亚共析钢和过共析钢的奥氏体构成过程o 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析相。其奥氏体的构成过程是先完成珠光体向奥氏体的转变，然后再进展先共析相的溶解。这个PA的转变过程同共析钢一样，也是经过前面的四个阶段。o 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当

4、加热到AC1以上温度时，PA，在AC1AC3的升温过程中，先共析的F逐渐溶入A，同样，对于过共析钢，平衡组织是Fe3C+P，当加热到AC1以上时，PA，在AC1ACCM的升温过程中，二次渗碳体逐渐溶入奥氏体中。五、影响奥氏体构成速度的要素 1. 加热速度的影响 加热速度越快，奥氏体化温度越高，过热度越大，相变驱动力也越大；同时由于奥氏体化温度高，原子分散速度也加快，提高形核与长大的速度，从而加快奥氏体的构成。2. 化学成分的影响钢中含碳量添加，碳化物数量相应增多，F和Fe3C的相界面增多，奥氏体晶核数增多，其转变速度加快。钢中的合金元素不改动奥氏体的构成过程，但能影响奥氏体的构成速度。由于合金

5、元素能改动钢的临界点，并影响碳的分散速度，且它本身也存在分散和重新分布的过程，所以合金钢的奥氏体构成速度普通比碳钢慢，尤其高合金钢，奥氏体化温度比碳钢要高，保温时间也较长。3. 原始组织的影响钢中原始珠光体越细，其片间距越小，相界面越多，越有利于形核，同时由于片间距小，碳原子的分散间隔小，分散速度加快导致奥氏体构成速度加快。同样片状P比粒状P的奥氏体构成速度快。六、奥氏体晶粒大小及其影响要素 o奥氏体的晶粒度及其分类 o起始晶粒度 o实践晶粒度 o本质晶粒度 o影响奥氏体晶粒大小的主要要素o加热温度和保温时间o钢的化学成分 规范晶粒度等级图5-4 晶粒度评定规范实践晶粒度o钢在加热时所获得的实

6、践奥氏体晶粒的大小o实践晶粒度决议钢的性能。 本质晶粒度 o钢加热到93010、保温8小时、冷却后测得的晶粒度 o表示钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向o本质细晶粒钢 o本质粗晶粒钢 本质细晶粒钢M和本质粗晶粒钢K晶粒长大表示图 图5-5第二节第二节 钢的冷却转变钢的冷却转变 o一、过冷奥氏体 o二、在冷却转变时，相变温度对转变速度的影响 o三、过冷奥氏体等温转变曲线 o四、过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能 o五、过冷奥氏体延续冷却转变曲线 冷却方式 o延续冷却 o等温冷却 图5-6 冷却方式表示图一、过冷奥氏体 高温时所构成的奥氏体冷却到A1点以下尚未发生转变的奥氏体 。 二、在冷却转变时，

7、相变温度对转变速度的影响 A1Dtn转变速率驱动力A1以下的冷却速度温度Ms后面会知道是Ms驱动力扩散系数D转变速率图5-7 相变温度对转变速度的影响表示图 三、过冷奥氏体等温转变曲线300 2101001 10200Ms 610 510 310时 间 （ s） 410700温度500400550600Ar图5-8 共析碳钢过冷共析碳钢过冷A A等温曲线的建立等温曲线的建立图5-9四、过冷奥氏体等温转变的产物的组织和性能 o珠光体转变 o贝氏体转变 o马氏体的组织与形状 珠光体转变珠光体转变 o转变过程 o组织与性能特征 珠光体构成表示图珠光体构成表示图 F e3CF e3CF e3C PF图

8、5-10珠光体组织特征图珠光体组织特征图 (a)珠光体 (b) 索氏体(c)屈氏体图5-11 珠光体组织贝氏体转变 o转变过程 o组织特征与性能 贝氏体构成表示图B上上 =过饱和碳过饱和碳 -Fe条状条状 + Fe3C细条状细条状过饱和碳过饱和碳-Fe条条状状 Fe3C细条状细条状羽毛状羽毛状图5-12B下下 =过饱和碳过饱和碳 -Fe针叶状针叶状 + Fe3C细片状细片状过饱和碳过饱和碳 -Fe针叶状针叶状 Fe3C细片状细片状针叶状针叶状贝氏体构成表示图图5-13上贝氏组织特征图 图5-14上贝氏体组织金相图上贝氏体组织金相图图5-15下贝氏组织特征图 图5-16下贝氏体组织金相图下贝氏体

9、组织金相图图5-17低碳板条状马氏体组织金相图低碳板条状马氏体组织金相图图5-18高碳针片状马氏体组织金相图高碳针片状马氏体组织金相图图5-19过冷奥氏体延续冷却转变曲线过冷奥氏体延续冷却转变曲线 300100110200Ms 610 510 310时间（s） 210 410700温度500400600A1AA1VKVKM+AP+M+ATTTPCCTKPSPf图5-20第三节第三节 钢的普通热处置钢的普通热处置 o一、钢的退火与正火 o二、钢的淬火 o三、钢的回火 一、钢的退火与正火o钢的退火o完全退火o等温退火 o球化退火不完全退火o去应力退火o钢的正火 o退火和正火的选择 完全退火o加热温

10、度：Ac3以上20-30度o组织：P+Fo目的：o细化，均匀化粗大、不均匀组织o接近平衡组织调整硬度切削性o消除内应力o运用范围：亚共折钢，共析钢，不适用于过共析钢。等 温 退 火o加热温度：Ac1以上10-20度，或Ac3以上30-50度o组织：Po目的：o与完全退火、球化退火一样o更均匀的组织和硬度o显著缩短消费周期o运用范围：高碳钢，合金工具钢，高合金钢。球化退火不完全退火o加热温度：Ac1以上20-40度o运用范围：过共析钢，共析钢o组织：球状PF+球状FeC3o目的：o使FeC3球化HRC，韧性切削性o为淬火作预备T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500 图5-21过共析钢球化退火

11、组织过共析钢球化退火组织退火和正火的选择 o1从切削加工性上思索o切削加工性又包括硬度，切削脆性，外表粗糙度及对刀具的磨损等。o普通金属的硬度在HB170230范围内，切削性能较好。高于它过硬，难以加工，且刀具磨损快；过低那么切屑不易断，呵斥刀具发热和磨损，加工后的零件外表粗糙度很大。表3-4列出了各种碳钢在退火与正火后的硬度值。可见，对于低、中碳构造钢以正火作为预先热处置比较适宜，高碳构造钢和工具钢那么以退火为宜。至于合金钢，由于合金元素的参与，使钢的硬度有所提高，故中碳以上的合金钢普通都采用退火以改善切削性。o2从运用性能上思索o如工件性能要求不太高，随后不再进展淬火和回火，那么往往用正火

12、来提高其机械性能，但假设零件的外形比较复杂，正火的冷却速度有构成裂纹的危险，应采用退火。o3从经济上思索o正火比退火的消费周期短，耗能少，且操作简便，故在能够的条件下，应优先思索以正火替代退火。 二、钢的淬火二、钢的淬火 o1.淬火的目的 o2.钢的淬火工艺 o3.钢的淬透性 1.淬火的目的 为了获取组织，它是强化钢材最主要的热处置方法。 2.2.钢的淬火工艺钢的淬火工艺o淬火加热温度的选择 o淬火冷却介质 o淬火方法 淬火加热温度的选择表示图图5-22淬火理想的冷却速度 时 间 (t)Mf温度( )MsA1图5-23淬火方法淬火方法 o单液淬火法单液淬火法 o双液淬火法双液淬火法 o马氏体分

13、级淬火法马氏体分级淬火法 o贝氏体等温淬火法贝氏体等温淬火法时间时间温度MsA1单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火图5-243.3.钢的淬透性钢的淬透性 o淬透性的概念 o淬透性表示的是钢在淬火时所能得到的淬硬层深度 o淬硬性指的是钢在淬火能到达的最高硬度。o影响淬透性的要素 o化学成分 o奥氏体化温度 o淬透性的表示方法及运用 钢的淬透性曲线 距水冷端距离? 25? 25水100淬透性曲线硬度HRC图5-25淬透性不同的钢调质后机械性能 a) 全淬透 b) 未淬透未淬透钢未淬透钢淬透钢淬透钢图5-26三、钢的回火 o1.什么是钢的回火及回火的目的 o2.淬火钢在

14、回火时组织和性能的变化 o3.回火的方法及运用 1.钢的回火及回火的目的回火的概念: 将淬火钢重新加热到A1点以下某一温度，保温后冷却到室温的热处置工艺。回火的目的:1改动强度、硬度高，塑性、韧性差的淬火组织。2使不稳定的淬火组织M和剩余A转变为稳定组织，保证工件不再发生外形和尺寸的改动。3消除淬火内应力，防止进一步变形、开裂。 钢淬火后普通都必需进展回火处置，回火决议了钢在运用形状的组织和寿命。2.淬火钢回火时组织和性能的变化o1.淬火钢回火时组织的变化o80200，发生马氏体的分解 o200300发生剩余奥氏体分解 o250400，马氏体分解完成 o400以上回复与再结晶o2.淬火钢回火时

15、性能的变化3.回火的方法及运用 o1低温回火o回火温度范围150250。得到的组织：回火马氏体。内应力和脆性降低，坚持了高硬度和高耐磨性。o这种回火主要运用于高碳钢或高碳合金钢制造的工、模具、滚动轴承及渗碳和外表淬火的零件，回火后的硬度普通为HRC 58-64。o2中温回火o回火温度范围为350500，回火后的组织为回火屈氏体，硬度HRC35-45，具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服极限。o这种回火主要运用于含碳0.5-0.7%的碳钢和合金钢制造的各类弹簧。o3高温回火o回火温度范围为500650，回火后的组织为回火索氏体，其硬度HRC 25-35，具有适当的强度和足够的塑性和韧性。o这种回火

16、主要运用于含碳0.3-0.5% 的碳钢和合金钢制造的各类衔接和传动的构造零件，如轴、连杆、螺栓等。o淬火后高温回火称调质处置。o运用：在冲击负荷下任务的重要构造零件，连杆，螺栓，齿轮及轴类第四节第四节 钢的外表热处置钢的外表热处置 o一、钢的外表淬火 o二、钢的化学热处置o三、外表处置的详细工艺 o四、钢的化学热处置详细工艺 一、钢的外表淬火o外表淬火概念及运用o快速加热使钢的外表奥氏体化后淬火冷却，获得表层硬而耐磨的M组织，心部仍坚持原来的组织。o运用：中碳钢和中碳低合金钢o外表淬火特点o a. 加热速度快 (几秒几十秒)o b. 加热时实践晶粒细小，淬火得到极细马氏体，硬度，脆性o c.

17、剩余压应力提高寿命o d. 不易氧化、脱碳、变形小o e. 工艺易控制，设备本钱高o外表淬火方法o 1. 感应加热外表淬火o 2. 火焰加热外表淬火o 3.接触电阻加热外表淬火二、钢的化学热处置 o钢的渗碳 o气体渗碳 o固体渗碳 o钢的氮化 o碳氮共渗 三、外表处置的详细工艺o火焰加热外表淬火 o感应加热外表淬火 火焰加热外表淬火图5-27 火焰加热外表淬火表示图感应加热外表淬火感应加热外表淬火表示图感应加热外表淬火表示图集肤效应表示图集肤效应表示图图5-28 感应加热外表淬火表示图四、钢的化学热处置详细工艺 o什么是化学热处置什么是化学热处置 o钢制工件放置于某种介质中，经过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工钢制工件放置于某种介质中，经过加热和保温，使化学介质中某些元素渗入到工件表层，从而改动表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性能。件表层，从而改动表层的化学成分，使心部与表层具有不同的组织与机械性能。 o钢的渗碳钢的渗碳o渗碳是把钢放在渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一定时间，使碳原子渗渗碳是把钢放在渗碳介质中，加热到单相奥氏体区，保温一定时间，使碳原子渗入钢表层的过程入钢表层的过程 o气体渗碳气体渗碳 o固体渗碳法固体渗碳法 o钢的氮化气体氮化钢的氮化气体氮化o在一定温度在一定温度( (普通在普通在AC1AC1以下以下) )使活