特种热处理技术.ppt

1、特殊热处理技术，演讲：杨玲，为什么要学习这门课程？先了解一下课程的内容结构。引言(2小时)1高效率加热和高效率热处理(2小时)2金属快速加热时相变特性(6小时)3感应热处理(6小时)4离子轰击热处理(7小时)5激光和电子束热处理(6小时)6电化学热处理先修课程：金属学，固相现代热处理技术熊剑。国外热处理新技术，教学手段：多媒体，板书结合，1 .热处理基础2。热处理方法3。钢的热处理基础理论研究进展4。钢，热处理适用范围：整体制造。热处理分类：热处理，普通热处理，表面热处理，退火正火；淬火、表面淬火、化学热处理、刘涛加热淬火、火焰加热淬火、渗碳；氮化；渗氮。碳氮共渗；一个。热处理基础，1，钢的内

2、部结构包括晶格(包括晶格常数和一般晶格类型等)、原子排列、相组织等。在空间中，通过一系列原子，精确地排列成距离相同、徐璐平行的想象平面，形成空间晶格，在这个晶格的节点上排列原子。晶格和晶胞，晶格为表达空间原子排列的几何规律，将粒子(原子或分子)作为空间平衡位置中的节点，人为地将节点连接成一系列徐璐平行的直线而形成的空间框架称为晶格。晶胞构成晶格的最基本单位。晶胞在三维空间中反复堆积，可以构成整个空间晶格，一般是小的平行六面体。晶胞应满足充分反映整个空间晶格的对称性，尽可能多的直角，体积最小化。确定平行立方体的三个边A、B、C及其角度、和平行立方体的大小和形状。这六个量也称为光栅常数。晶格常数，

3、晶界根据晶格常数对晶体分类。晶系、2、Fe-C相是热处理的基础，由5个单相区域、7个两相区域和3条水平线组成。分别是共融转换线(1148)、炮艇转换线(1495)和共融转换线(727)。铁碳合金的基本相，相C-Fe的间隙固溶体，晶体结构为bcc，仅相形成的组织称为铁素体，被记录为F(Ferrite)。-Fe中，相C的间隙固溶体，晶体结构为FCC，仅相形成的组织称为奥氏体，被记录为A(奥氏体)。C-Fe处的间隙固溶体，晶体结构也是bcc，常发生温度高，组织形式一般不观察，也称为铁素体高温。Fe3C上铁和碳生成的间隙化合物。其中碳的重量比为6.69%，晶体结构为复杂的正交晶系，只有Fe3C组成的组

4、织称为渗碳体，仍以Fe3C记录，以Cm(Cementite)记录。L相碳在高温下溶于液体，相上显示L(Liquid)。相位区域，5个单相区域：液体区域L高温固溶体奥氏体(a)铁氧体(f)渗碳体Fe3C，7个两相区域：L L L Fe3C Fe3C Fe3C，三相区域：HJB线(波正线)L ECK相变包括新相结晶核的形成和生长。相变分为同素异构转化、共析分解、过饱和固溶体分解三类。，4，加热时钢的转化包括加热温度、保温时间、加热速度、原始组织及化学成分对加热时转化的影响。马氏体、珠光体、贝等、奥氏体形成、A、A型核、A生长、剩余Fe3C溶解、A均质化、5、钢冷却时的转换、快速冷却中转变温度下降的

5、程度(过冷)决定了变化的机制和动力学。也就是说，它决定了转换产物的组织和性能。它包括马氏体和奥氏体的转移。热处理时钢的冷却方式，6，奥氏体晶粒大小不仅影响机械性能，还影响热处理运动，因此通过热处理可以大大改变晶粒大小。奥氏体晶粒大小包括起始晶粒大小、本质晶粒大小和实际晶粒大小。这包括确定晶粒大小和热处理对晶粒大小的影响。起始晶粒大小：奥氏体转换刚完成，晶界徐璐接触时的晶粒大小。实际晶粒大小：钢在特定加热条件下实际获得的奥氏体晶粒大小。本质结晶度：表示钢在特定条件下生长的倾向。一般将钢加热到(93010)，保温3-8小时后，使用测定奥氏体晶粒大小的标准实验方法。1，退火2，标准化3，淬火4，回火

6、5，变形热处理6，钢的表面淬火7，钢的化学热处理，2。热处理方法，1，退火，(1)概念，(2)目的：钢的化学成分和组织，晶粒曹征，硬度曹征，内部应力去除和加工硬化，提高钢的成型和切削性能，(3)分类：均匀化退火，完全退火，2，净化，(1)概念：将钢加热到Ac3或Accm以上的适当温度，保温后冷却空气中珠光体组织的热处理工艺。(2)目的：提高钢的切削性能，消除热加工缺陷，去除共晶钢中的网状碳化物，便于球形退火，提高普通结构件的机械性能。了解如何选择退火和净化。3，淬火，(1)概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上的特定温度，然后以大于临界冷却速度的速度冷却，以获得马氏体的热处理工艺。(2)目的：使奥

7、氏体化工件尽可能多的马氏体，在各种温度下回火，获得各种必要的性能。淬火可以大大提高钢的强度和硬度。4，回火，(1)概念：将淬火钢在A1以下的温度下加热，转变为稳定回火组织，用室温适当冷却的过程。回火包括回火温度和回火冷却方法。(2)目的：减少或消除淬火应力，确保适当的组织转换，提高钢的塑性和韧性，充分配合硬度、强度、可塑性和韧性，满足各种用途工件的性能要求。(3)分类：低温回火、中温回火、高温回火、5、变形热处理、塑性变形和热处理有机相结合的复合工艺。(1)原理高温变形热处理是将钢加热到Ac3以上，在稳定的奥氏体范围内变形，然后立即淬火，发生马氏体转换，以期望的性能回火。低温变形热处理是将钢加

8、热到奥氏体化状态，快速冷却到Ac1点以下，Ms点以上(过冷奥氏体准稳定温度范围)，执行大量塑性变形，然后立即点燃，以所需性能回火。(2)目的作用不仅提高了钢的强度，改善了钢的塑性和韧性，还简化了工艺，节约了能源。变形热处理是提高钢强韧度的主要手段之一。变形热处理是将塑性变形(锻造、轧制等)和热处理工艺紧密结合在一起的热处理方法。钢可以同时通过形变强化和相变强化而制成，从而大大提高钢的综合力学性能。根据变形温度的高低，可分为中温变形热处理和高温变形热处理。中温变形热处理是将钢加热到奥氏体，保温一段时间，快速冷却到过冷奥氏体的准稳定区域，执行大量(6090)塑性变形，然后淬火马氏体组织的综合热处理

9、工艺。淬火中温变形热处理后，需要低温化或中温化。高温变形热处理是将钢加热到奥氏体，保温一段时间，在该温度下进行塑性变形，然后淬火，得到马氏体组织。65，变形热处理动画，66，6，钢的表面淬火使工件加热到淬火温度，然后快速冷却，得到只有表面层淬火组织的热处理方法。某些零件的表面需要高硬度，中心有强度、足够的韧性和塑料的话，就可以用表面淬火处理。火焰加热表面淬火和刘涛加热表面淬火等。7，钢的化学热处理，概念：将工件放在包含特定活性原子的化学介质中，通过加热将介质中的原子扩散到一定深度，改变化学成分和组织，获得与心脏不同性能的热处理工艺。化学热处理和表面热处理的区别：首先工艺不同。此外，经过化学热处

10、理后，工件表面不仅有组织变化，还有化学成分变化。分类：根据渗透元素，化学热处理可以分为渗碳、氮化、碳、氮、渗、金属等。化学热处理的一般过程是分解、吸附、扩散。1 .奥氏体转变2。淬火钢的回火3。晶粒细化4。晶界脆性夹杂物减少5。晶体学结构开发，钢的热处理基础理论研究进展，钢的热处理应用研究新进展，1。加热过程的应用研究2。冷却过程的应用研究，概念：将碳钢或低合金钢加热为AA，加热过程的应用研究，作用：提高低温冲击韧性，降低脆性转换温度，同时抑制火焰的脆性。原因：获得少量残余铁素体，将脆杂质原子丰富到残余铁素体中，减少了原始奥氏体晶界中的偏转。(1)临界区域热处理，(2)高温奥氏体化提高淬火加热

11、温度，改善超高强度钢断裂韧性。(3)根据残余奥氏体的淬火工艺研究，对残余奥氏体的数量、形态和分布进行合理、严格的控制，尽可能发挥其有利影响(例如，变形少的淬火)。(4)超细处理，一般为快速加热炉奥氏体晶粒细化。根据钢的结晶动力学，钢的相变在再结晶过程中快速加热和快速冷却可以细化晶粒，迭代次数越多，颗粒越细。近年来，开发了精炼以下类型奥氏体晶粒和碳化物的工艺：a .循环相变细化奥氏体晶粒的快速加热方法b .奥氏体再结晶的淬火c .碳化物超细化处理，(5)马氏体时效钢的循环加热磷化将马氏体时效钢加热到825保温2min，然后将炉温冷却，按照此工艺进行一次以上，最后，(6)复合强韧化的研究a，冷却过

12、程的应用研究，(2)几种特殊的淬火冷却方法a .液氮淬火b .在流动颗粒炉中冷却的淬火c .悬浮淬火d .沸水冷却，1高能量率加热和高能率热处理，1 .高能率加热2。高能率热处理，高能率加热意味着加热物体时热源可以到达那个单位在工程中，通常加热时提供的能量密度比在火炉中加热时高的密度(0.5W/mm2)称为高能加热，也称为高能密度加热。高能加热概念，提高能量密度的措施：(1)提高发热体温度受发热体(部件)软化温度的限制。(2)由于操作和加热的物体(工件)的形状以及卡安装条件，需要与发热体的距离。因此，在炉子里加热时，能量密度很低。加热速度也很小。炉中加热，高能率加热形式，1 .内部散热式2。定

13、向传递(发射)式3。等离子加热4。化学反应式5。直接接触式，1 .通过内部发热、感应或直接电向加热的物体(如电磁感应、超声波振动)传递能量，这种方式通过物体本身的物理变化将电、机械能等能量直接转换为热，不通过中间物体的传递，只提供释放高密度能量的装置，就能在加热时提高能量密度。2 .定向传递(发射)式集中能量传递给物体，大大提高了能量密度和传输效率。激光束，电子束，离子束加热等的负荷。不仅可以将能量释放的能量聚合成密集的能量，还可以采取一系列措施向物体定向传递。3 .等离子加热是利用等离子体的高速粒子直接接触加热的物体，通过传统高能量来获得高能量密度。4 .化学反应式是利用加热物体周围的化学反

14、应释放的热量直接加热工件。电解加热属于这一类，化学反应的速度越快，提供的能量就越多。5 .直接接触式，热源直接接触加热的物体，通过传导的方式传递热量。火焰表面加热属于这个类别。(1)加热速度，高能加热特性，1011/S加热时间，氧化或氧化轻微(材料损失或缺陷，没有污染)，可应用于尺寸较小的工件、大工件的凹处、盲孔的底部等一般加热方法难以实现的特殊部位。表面状态、化学成分、组织构成等都发生了超常变化，不仅是加热手段，还可以进行冲压、焊接、熔化等多种形式的加工。(3)节约能源，没有二次环境污染，便于系统自动化，没有炉子变热，保温时吸收和消散的能量，没有工件出来时向周围散射的热量，也没有空载时炉子保

15、温或炉子对施工不满意的能量。加热速度快，减少了加热过程中向环境释放热量的时间。缩短保温时间，减少能耗。高能率加热大部分使用新型能源，使用这种能源时没有二次污染。同时，这些能源中的大部分都使用微型计算机等先进手段，易于控制，系统自动化。(4)大部分高能效供暖设备比较复杂，造价高，难以推广。1 .根据加热方式：感应热处理、离子轰击热处理、激光热处理、电子束热处理、火花表面强化、电解热处理、火焰加热热处理、电阻加热热处理。高能热处理类型，2 .根据热处理工艺，渗透加热，部分热处理，化学热处理，表面工程。高能量热处理的特点、(1)提高处理质量、(2)开发新的热处理方法、(3)金属处理和非金属会话处理(如陶瓷、高分子材料表面金属和化合物沉积、复合涂层和超薄(2D)材料的获取。(4)节能和资源节约、3感应热处理、感应加热应用于热处理已经50多年了，开始使用高频感应加热表