4.3钢的淬火与回火 课件(共26张)- 中职《金属材料及热处理（第三版）》同步教学（劳动版）

03钢的淬火与回火1．淬火的概念将钢加热到Ac3

或Ac1

以上某一温度，保温一定时间，然后以适当的速度冷却，以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理称为淬火。淬火的主要目的是获得马氏体，以提高钢的强度、硬度和耐磨性。任务三钢的淬火与回火一、淬火2．淬火加热温度钢的淬火加热温度由钢中的含碳量决定，Fe-Fe3C相图是选择淬火加热温度的依据，如图4-10所示。任务三钢的淬火与回火（1）亚共析钢的淬火加热温度亚共析钢的淬火加热温度为Ac3

以上30～50℃，亚共析钢加热到这个温度，钢的组织转变为细晶粒的奥氏体，淬火后获得细小的马氏体组织，从而获得较好的力学性能。如加热温度低于Ac3，则钢的组织为铁素体加奥氏体，淬火后奥氏体转变为马氏体，而铁素体则被保留下来，将降低淬火后钢的强度和硬度；若温度过高，奥氏体晶粒粗化，马氏体组织粗大，会使钢脆化。因此，45钢的淬火加热温度以830～850℃为宜。任务三钢的淬火与回火（2）共析钢和过共析钢的淬火加热温度共析钢和过共析钢的淬火加热温度为Ac1

以上30～50℃，过共析钢加热到这个温度，钢的组织转变为细小的奥氏体和均匀分布的细颗粒状渗碳体，淬火后将在细小的马氏体基体上均匀分布着细颗粒渗碳体组织。该组织不仅耐磨性好，而且脆性也小。若加热到Accm

以上，将使奥氏体颗粒粗化，淬火后得到粗大马氏体，增大钢的脆性及变形开裂倾向，而且残留奥氏体也多，使钢的硬度和耐磨性下降。因此，T12钢的淬火加热温度以760～800℃为宜。任务三钢的淬火与回火3．淬火的冷却介质钢加热、保温一定时间后，需以适当的冷却速度淬火。冷却速度过慢易出现非马氏体组织，不能获得全部马氏体；冷却速度过快易产生较大内应力，造成工件变形和开裂。因此，淬火介质的选择是很重要的。根据钢的等温转变图可知，为了抑制非马氏体转变，在C曲线“鼻尖”附近（550℃左右）需快速冷却，而在“鼻尖”上下两个区间内（650℃以上和400℃以下）并不需要快速冷却。特别是在Ms

线附近发生马氏体转变时，尤其不应快冷，否则容易造成变形和开裂。任务三钢的淬火与回火钢的理想淬火冷却速度如图4-11所示。任务三钢的淬火与回火常用淬火介质有水、盐水（或碱水）、淬火油、盐浴（或碱浴）等。所有淬火介质均无法达到理想冷却速度的状态，但可根据不同淬火介质的冷却特性，以及不同零件在不同冷却阶段的要求，灵活搭配应用。常用冷却介质的冷却能力和应用范围见表4-5。任务三钢的淬火与回火4．淬火方法淬火时应最大限度地减小工件的变形和避免工件开裂。实际生产中，应根据工件的材料、尺寸、形状和技术要求，选择合适的淬火方法。常用淬火方法的特点及应用见表4-6。任务三钢的淬火与回火5．钢的淬透性和淬硬性淬火时，工件截面上各处的冷却速度是不同的，工件淬硬层与冷却速度的关系如图4-12所示。任务三钢的淬火与回火（1）淬透性淬透性是指在规定的条件下，钢在淬火后获得淬硬层深度的能力。获得的淬硬层越深，淬透性越好。它与钢的临界冷却速度有密切关系，临界冷却速度越低，淬透性越好。因此，一切增加过冷奥氏体稳定性、降低临界冷却速度的因素（主要是钢的化学成分）都可以提高钢的淬透性。例如，合金钢的淬透性好于非合金钢。淬透性是钢的主要热处理性能之一，对合理选用钢材，正确制定热处理工艺具有重要意义。淬透性好不仅有利于大截面零件获得均匀一致的组织和性能，而且在淬火时可采用比较缓和的淬火介质，减少工件的变形及开裂倾向。因此，截面尺寸大、形状复杂的零件，以及在动载荷下工作的零件，如连杆、螺栓、锻模等，都应选用淬透性好的钢材制作。任务三钢的淬火与回火（2）淬硬性淬硬性是指钢在淬火后能达到的最高硬度的能力。钢的淬硬性主要取决于钢的含碳量。钢的淬硬性好，其淬透性不一定就好。例如，高碳钢的淬硬性很高，但淬透性差。而低碳合金钢的淬透性很好，但它的淬硬性却不高。任务三钢的淬火与回火1．回火的概念将淬火后的钢再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫回火。2．回火的目的（1）减小或消除淬火内应力，以防止工件变形和开裂。（2）减轻淬火钢的脆性，改善塑性和韧性，适当调整钢的强度和硬度，获得所需要的力学性能。（3）使淬火后不稳定的组织趋于稳定，稳定形状和尺寸，从而保证工件的精度。任务三钢的淬火与回火二、回火3．回火时钢的组织与性能的变化钢的淬火组织是马氏体和少量的残余奥氏体，它们处于不稳定状态，都具有转变成稳定组织的倾向。但在室温条件下，原子扩散能力低，这种转变很难进行。随着回火温度的升高，原子扩散能力增强，其内部组织将发生明显变化。回火组织的转变，实际上是马氏体中的过饱和碳逐步析出形成碳化物，最后形成渗碳体的过程。碳析出后，由于马氏体中碳的过饱和程度有所下降，钢的硬度也相应地有所下降。任务三钢的淬火与回火图4-13所示为40钢的力学性能与回火温度的关系。从图中可以看出，随着回火温度的升高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。任务三钢的淬火与回火4．回火的方法和应用根据回火温度和回火组织的不同，回火分为低温回火、中温回火、高温回火三类。常用回火方法、回火组织、性能及应用见表4-7。任务三钢的淬火与回火生产中常把淬火及高温回火的复合热处理工艺称为调质，其广泛应用于各种重要的结构零件。调质钢与正火钢相比，不仅强度较高，而且塑性、韧性远高于正火钢。这是由于调质后钢的组织为回火索氏体，其渗碳体呈细颗粒状，而正火后的组织为索氏体，其渗碳体呈层片状。因此，重要零件均采用调质。45钢正火或调质后力学性能的比较见表4-8。任务三钢的淬火与回火任务三钢的淬火与回火1．什么是淬火？淬火的主要目的是什么？2．常用的淬火冷却方法有哪些？3．什么是淬透性和淬硬性？它们有何区别？4．什么是回火？回火的目的是什么？任务三钢的淬火与回火5．常用的回火方法有哪几种？指出各种回火方法的组织、性能及适用范围。6．分析45钢机床主轴、65Mn弹簧、T10钢锯条三种工件在淬火后，应采取何种回火方法？04钢的表面热处理和化学热处理为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺称为表面热处理，表面淬火是最为常用的表面热处理方法。表面淬火是指仅对工件表层进行淬火的一种热处理工艺，包括感应淬火、接触电阻加热淬火、火焰淬火、激光淬火、电子束淬火等。表面淬火适用于中碳钢和中碳合金钢。任务四钢的表面热处理和化学热处理一、表面热处理下面对常用的火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火两种热处理方法作简单介绍，其工艺、特点及应用见表4-9。任务四钢的表面热处理和化学热处理将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入工件表层，改变其化学成分和组织，从而改善表面性能的热处理工艺，称为化学热处理。图4-14所示为化学热处理装置示意图。任务四钢的表面热处理和化学热处理二、钢的化学热处理化学热处理是通过以下三个基本过程来完成的。1．分解。介质在一定的温度下发生化学分解，产生渗入元素的活性原子。2．吸收。活性原子被工件表面吸收。例如，活性原子溶入铁的晶格中形成固溶体或与铁化合形成金属化合物等。3．扩散。渗入的活性原子由表面向中心扩散，形成一定厚度的扩散层（即渗层）。化学热处理的种类很多，根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。任务四钢的表面热处