热处理原理与工艺(自总结)

影响对流换热系数的因素流体运动的状况：自然对流和强迫对流流体的性质：热导率、热容、密度、粘度工件的外形及在炉内的位置影响热导率的因素碳元素、合金元素含量越多，热导率越小物相：奥氏体＜淬火马氏体＜回火马氏体＜珠光体温度：对于纯铁、碳钢，温度越高，热导率越小随炉加热、到温入炉、高温入炉、高温入炉到温出炉、预热加热随炉加热：工件装入炉中后，随着炉子升温而加热，直至所需加热温度。到温入炉：先把炉子温度上升到工件要求的加热温度，再把工件放入炉内加热。高温入炉：先把炉子温度上升到高于工件要求的加热温度，再把工件放入炉内直至到达所需温度预热加热：工件先在已升温至较低温度的炉子中加热，到温后再转移至预定工件加热温度的炉中加热至工件所要求的温度。铁加热时的氧化反响小于570℃加热时，氧化产物为四氧化三铁；570℃加热时，氧化产物为氧化亚铁。Si、Mo等元素结合成氧化物的现〔缘由：SiO2、MoOFeOSi、Mo〕脱碳：钢在加热时，钢中的碳与气氛作用，使钢外表失去一局部碳，含碳量降低的现象。碳势：表征炉气对钢表层增碳或脱碳的力量。纯铁在肯定温度下于加热炉气中加热时到达既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时外表的含碳量。炉气碳势测量方法〔CO、H2、H2O、CO2、CH4、O2有定量关系，CO、H2含量是4中气体任一种含量即可知全部气体含量，从而可以得到碳势〕实际碳势曲线：直接测定不同温度时炉气成分及与之平衡的钢的含碳量。CO2CO2含量〔CO2含量越高，碳势越低〕H20的含量〔H2O含量越高，碳势越低〕氧探头：测定炉气中氧含量〔氧分压〔电势越高，碳势越高〕脱碳过程：①脱碳反响②碳由内部向外表集中钢在不同炉气碳势中脱碳后的组织分析半脱碳层：脱碳层组织自外表至中心，由铁素体加珠光体组织过渡到珠光体，再至原始含碳量的缓冷组织，这种脱碳层为半脱碳层。全脱碳层：脱碳层组织自外表至中心，由单一铁素体区到铁素体加珠光体渐渐过渡到相当于钢原始含碳量缓冷组织，这种脱碳层为全脱碳层。9近平衡组织的热处理工艺。AC3ACcm珠光体类组织的热处理工艺。AC1或AC3以上某一温度随之以大于临界冷却速度冷却得到亚稳态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。回火：将钢加热到临界点AC1以下某一温度保温一段时间使淬火组织转变为稳定的回火组织，随后以适当方式冷却至室温的热处理工艺。退火工艺成分偏析及显微组织的不均匀性，以到达均匀化目的的热处理工艺。Ac3于平衡组织的热处理工艺。不完全退火：将钢件加热到Ac1Ac3Ac1Accm之间，经保温并缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺。Ac3Accm以下，Ac1四周，保温一段时间，使钢中碳化物球化或获得球状珠光体的退火工艺。①低于Ac1的球化退火②一次球化退火〔先正火消退网状渗碳体〕③往复球化退火软化退火：转变为均匀的等轴晶粒，以消退形变强化和剩余应力的热处理工艺。去应力退火：消退剩余应力而不引起组织变化的退火工艺。影响碳化物球化的因素化学成分〔C集中越快，球化速度越快〕C含量越高，球化效果越好合金元素：无碳化物形成元素球化速度快，有碳化物形成元素球化速度慢。原始组织组织越细小，球化是速度越快〔集中距离短〕退火温度与保温时间Tt越大，越易形成片状珠光体，不易球化冷却速度冷速快，不利于球化形变量形变量越大，球化效果好双重正火：第一次正火在高于临界点Ac3以上150～200℃加热，以集中方法消退粗大组织，使成分均匀；其次次正火在一般条件下进展。集中退火与高温正火差异退火、正火后的组织和性能差异退火、正火选择原则〔1〕＜0.20%高温正火得到良好的切削性能〔2〕0.20%～0.25%正火消退锻造缺陷提高切削加工性能〔3〕0.25%～0.5%正火：0.25%～0.35%正火切削性能最正确；0.35%～0.5%正火效率高，本钱低〔4〕0.5%～0.75%完全退火：适宜硬度，适于切削加工〔5〕0.75%～0.1%弹簧钢：完全退火；刃具钢：球化退火＞0.1%工具钢：球化退火预处理合金钢：高温回火降低硬度，改善切削性能退火、正火缺陷过烧：温度过高引起的晶界氧化、熔化。黑脆：退火温度过高、保温时间过长、冷却缓慢引起的渗碳体石墨化。重奥氏体化消退。〔针状先共析相与片状珠光体混合物而后形成的魏氏组织。完全退火、双重正火消退。〔先共析铁素体四周有粗大渗碳体或先共析渗碳体四周有粗大铁素体Ar1四周冷速过慢或长期保温。重退火消退。网状组织：加热温度过高，冷速过慢。重正火消退。+一次球化退火消退。硬度过高：加热温度过高，冷速过快。重退火消退。3个阶段蒸气膜阶段：冷却速度缓慢沸腾阶段：冷却速度快对流阶段：冷却速度渐渐降低淬火烈度：表征淬火介质的冷却力量。淬火介质特性温度：蒸气膜开头裂开的温度。19淬透性：淬火时获得马氏体的难易程度。可硬性：淬成马氏体可能得到的硬度。影响淬透性的因素化学成分：对于过共析钢，在Accm以下加热，含碳量小于1%，含碳量越高，淬透1%AccmAc3以上加热，Ti、Zr、Co外，全部合金元素提高淬透性。奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒尺寸越大，过冷奥氏体稳定性提高，淬透性越好。奥氏体化温度：奥氏体化温度越高，晶粒长大，碳化物溶解，过冷奥氏体稳定性越高，淬透性越好。其次相的存在和分布：弥散均匀分布的其次相提高过冷奥氏体稳定性，淬透性好。影响淬火应力的因素含碳量：含碳量增加，热应力减弱，组织应力增加，外表压应力减小，拉应力位置越靠近外表。合金元素：热应力、组织应力均增加。工件尺寸的影响：完全淬透时，随工件直径增大，淬火应力由组织应力型转变为热应力型。未完全淬透时，淬火应力为热应力型，工件直径越大，淬硬层越薄，热应力特征越明显。淬火介质和冷却方式的影响。过冷奥氏体不稳定区冷却速度快，马氏体转变区冷却速度慢，为热应力型，反之为组织应力型。二次硬化：由于钢中含有较多碳化物形成元素，在500～650℃回火时形成合金碳化物导致硬度不降低反而上升的现象称为二次硬化。Ac1～Ac3之间的温度加热淬火称为亚温淬火。等温淬火：预冷等温淬火：工件加热奥氏体化后，先在温度较低的盐浴中冷却，然后转入等温淬火浴槽中进展下贝氏体转变，再取出空冷。Ms点热浴获得大于10%马氏体，然后转入等温淬火槽中进展下贝氏体转变，再取出空冷。分级等温淬火：工件加热奥氏体化后，现在中温区进展一次〔或两次〕分级冷却，然后转入等温淬火槽中进展下贝氏体转变，再取出空冷。回火脆性：在某些温度区间回火时随回火温度上升，钢韧性反而下降的现象。250～350℃回火时消灭的脆性。其次类回火脆性：淬火钢在500～650℃回火后缓冷时消灭的脆性。淬火缺陷热应力、组织应力引起的外形变化，内应力大于断裂强度引起的纵向裂缝和横向裂缝。氧化、脱碳、外表腐蚀及过烧硬度缺乏：淬火温度过低、保温时间缺乏，工具钢淬火温度过高引起的淬后剩余奥氏体过多，外表脱碳等。硬度不均匀：淬火前原始组织不均匀、渗碳件外表碳浓度不均匀等。组织缺陷：粗大马氏体、游离铁素体等。回火缺陷硬度过低、过高、不均匀：回火温度过低、过高、炉温不均匀。回火变形：回火应力松弛导致变形。屡次校直屡次加热，压具回火消退重加热回火，然后加速回火后冷却速度消退。外表淬火：被处理工件在外表有限深度范围内加热至相变点以上，然后快速冷却，在工件外表肯定深度范围内到达淬火目的的热处理工艺。钢在非平衡加热时的相变特点在肯定的加热速度范围内，临界点随着加热速度的增加而提高。奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增大。提高加热速度可显著细化奥氏体晶粒。快速加热对过冷奥氏体转变及马氏体的回火有明显影响。感应加热外表淬火：利用感应电流通过工件产生的热效应，使工件外表局部加热，随后快速冷却，获得马氏体组织的工艺。的工艺。电流透入深度：外表涡流强度降至外表初始涡流强度的1/e处的深度。冷态电流透入深度：20℃时的电流透入深度。热态电流透入深度：800℃时的电流透入深度。透入式加热：当零件加热时，电流透入深度大于淬硬层深度。传导式加热：当零件加热时，电流透入深度小于淬硬层深度。自回火：当淬火后未完全冷却，利用在工件内残留的热量进展回火。化学热处理：金属制件放在肯定的化学介质中，使其外表与化学介质相互作用，吸取其中某些化学元素的原子并通过加热，使该原子自外表对内部集中的过程。反响集中：由溶解度较低的固溶体转变为浓度更好的化合物，这种集中称为反响集中。31钢的渗碳：钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入外表，获得肯定的外表碳含量和肯定碳浓度梯度的工艺。32滴注式渗剂选择原则1COH2成分稳定、价格低廉资源丰富。33真空渗碳优点真空加热的外表净化作用使外表活化，缩短渗碳时间。渗碳外表质量好，渗碳层均匀，无过渗危急。直接用自然气作渗碳剂，无需气体发生炉。作业条件好。〔180～200℃低温回火〕渗碳后直接淬火优缺点优点：削减加热、冷却次数，简化操作，削减变形和氧化脱碳。缺点：由于渗碳时在较高渗碳温度停留较长时间，导致奥氏体晶粒粗大。不同钢渗碳后热处理选择本质细晶粒钢：直接淬火本质粗晶粒钢：一次加热淬火高合金钢：3次高温回火后一次加热淬火。两次淬火：第一次淬火温度在Ac3以上，其次次淬火温度在渗碳层成分的Ac1以上。目的渗层组织。二次淬火：高合金钢在回火冷却时剩余奥氏体转变为马氏体的现象。渗碳缺陷黑色组织：氧向钢晶界集中，形成氧化物——“内氧化淬透性降低，消灭费马氏体。降低氧含量，喷丸处理。反常组织：奥氏体均匀化后承受较快淬火冷却速度。粗大网状碳化物：渗碳温度过高，时间过长，集中温度过低。高于Accm的高温淬火或正火。渗碳层深度不均匀表层贫碳或脱碳：炉气碳势过低，或氧化脱碳。喷丸处理外表腐蚀及氧化。渗氮：向金属外表渗入氮元素的工艺。氮势：表征气氛渗氮力量的度量，定义为r

p NH33渗碳工艺方法强化渗氮

[p]2H2等温渗碳：渗氮温度不变，氨分解领先小后大，退氮更大。优点：渗碳温度低，变形小，硬度高。缺点：渗氮时间长，生产率低。两段渗氮：渗氮温度先低后高，氨分解领先小后大，退氮更大。三段渗氮：渗氮温度先低后高再低，氨分解领先小后大再小。抗腐蚀渗氮：工件外表获得致密的化学稳定性高的ε相层。渗氮缺陷变形：渗氮前残存内应力渗后松弛导致变形，装炉不当等。渗氮前去应力，装炉恰当。脆性和渗氮层剥落：表层氮浓度过大，渗氮前外表脱碳、过热导致渗后形成粗大针状碳化物。预防氧化、脱碳、过热，降低渗层氮含量。深层硬度缺乏及软点：外表氮浓度过低，渗氮温度过高氮化物粗大，渗氮时间缺乏渗层过浅导致硬度缺乏，渗氮外表有异物导致软点。抗腐蚀渗氮后的质量检验碳氮共渗：在钢外表同时渗入碳和氮的化学热处理工艺。碳氮共渗特点共渗温度不同，共渗层中碳氮含量不同。氮含量随共渗温度提高而降低，碳含量则先增加后降低。碳氮共渗时碳氮元素相互对钢中溶解度及集中深度有影响。氮扩大γ相区，可在更α、ε相中集中系数，故碳阻碍氮集中。碳氮共渗过程中碳对氮的吸附有影响。共渗其次阶段，碳的连续渗入使外表脱氮。44固溶处理：其次相在基体中固溶度随温度的降低而下降的合金，将其加热到其次相全部度冷却，以获得过饱和固溶体的工艺