金材-第四章.ppt

1、第四章钢的热处理，41热处理的原理和分类42钢在加热和冷却过程中的组织转变43热处理的基本方法44钢的表面热处理45零件的热处理分析*46钢的热处理(实验)* 47参观热处理车间41热处理的原理和分类，现象：在水中冷却的钢丝坚硬易碎，容易折断；一块在空气中冷却的材料是柔软的塑料，可以卷成一个圆圈而不会破裂。实验表明，尽管钢的成分相同，加热温度相同，但通过不同的冷却方法可以获得不同的力学性能。这主要是因为在不同的冷却速率下，钢的内部结构会有不同的变化。热处理分类：42钢在加热和冷却过程中的显微组织转变。钢在加热过程中的微观组织转变。钢在冷却过程中的微观结构转变，1。钢在加热和冷却过程中的转变温度

2、，高于平衡状态下的临界点；它低于冷却时的临界点。加热过程中的临界点：Ac1、Ac3和Accm冷却过程中的临界点：Ar1、Ar3和Arcm 2的奥氏体形成，钢在加热过程中的微观组织转变，主要包括奥氏体形成和晶粒长大。残余渗碳体的成核、生长、溶解和均匀化。奥氏体晶粒长大，这依赖于较大晶粒兼并较小晶粒和晶界迁移的方式。2.钢在冷却过程中的微观组织转变。有两种冷却方法：等温处理和连续冷却；1.奥氏体的等温转变奥氏体在A1线以上是稳定相，在A1线以下冷却后未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。这是一种不稳定的过冷结构，只要等温保持一段时间，它就能等温转变成稳定的新相。这种转变被称为奥氏体的等温转变。共析钢的等温

3、转变曲线，(1)高温等温转变：珠光体转变区，(2)中温等温转变：贝氏体转变区，(3)低温连续转变：马氏体转变区、珠光体转变区、贝氏体转变区、马氏体转变区，(1)珠光体转变区经历高温等温转变。共析钢的过冷奥氏体在A1550的温度范围内，过冷奥氏体中会出现奥氏体。珠光体粗片状铁素体和渗碳体的混合物，其片层间距大于0.4m，一般在光学显微镜下可分辨500倍以下。索氏体为细小的片状珠光体，片层间距为0.40.2米，一般在8001000倍的光学显微镜下即可分辨。屈氏体是极细的片状珠光体，极薄的片层间距小于0.2米，只有在电子显微镜下(5000倍)才能区分为片状。(2)贝氏体相变区在中温下是等温的。在55

4、0毫秒的温度范围内，由于低转变温度，原子的迁移率很弱。转变后获得的显微组织是碳含量具有一定过饱和程度的铁素体和分散的渗碳体(或碳化物)的混合物，称为贝氏体，用符号B表示.贝氏体可分为上贝氏体(上贝氏体)和下贝氏体(下贝氏体)。(3)马氏体相变区在低温下连续转变。当钢从奥氏体区快速冷却到低于100毫秒时，奥氏体开始转变为马氏体。由于相变温度低，原子扩散能力低，马氏体相变时只有铁的晶格转变为铁，而没有碳原子的扩散。因此，在转变后，溶解在奥氏体中的碳在铁的晶格中保持完整，形成碳在铁中的过饱和固溶体，铁被称为马氏体，并由符号m表示，2奥氏体的连续冷却转变，v1:用炉冷却(退火)，v2:空气冷却(正火)

5、，v3:油冷却(油淬火)，v4:水冷(水冷淬火)，43热处理的基本方法，1。退火和正火。淬火和回火。退火和正火，机械零件的一般加工顺序：功能：取消前道工序。1退火，退火，热处理工艺是将钢加热到合适的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却(一般随炉冷却)。常用的退火方法：完全退火、球化退火、应力消除退火、退火目的：降低硬度、提高塑性、促进切削和冷变形、细化晶粒、均匀化显微组织、为后续热处理做准备、消除残余内应力、防止工件变形和开裂、正火、将钢加热至c3或CCM 3050以上，保温适当时间，然后在空气中冷却。亚共析钢：正火的目的是细化晶粒、均匀组织和提高机械性能。正常化可以作为低机械性能的普通结构件的最

6、终热处理。低碳和中碳结构钢：调整硬度和改善可加工性。高碳过共析钢：正火的目的是消除网状渗碳体，有利于球化退火，为淬火做好准备。加热温度范围、热处理工艺曲线、1完全退火、2球化退火、3消除应力退火、4正火、2淬火和回火、1钢淬火，将钢加热到Ac3或Ac1以上的适当温度，然后保温后迅速冷却(冷却速度大于V-Pro)，得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。目的：获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度和耐磨性。(1)选择淬火加热温度，碳钢、亚共析钢的淬火温度范围：Ac3以上3050(过共析钢):Ac1以上3050，(2)选择淬火冷却介质，淬火冷却速度必须大于该钢的临界冷却速度。避免在冷却过程中导致钢零件变

7、形和开裂。冷却介质对钢的理想淬火冷却速度应为“慢速”。(3)常用的淬火方法，单液淬火法，双介质淬火法，马氏体分级淬火法，贝氏体等温淬火法，(4)钢的淬透性和硬化能力，以及在规定的淬透性条件下淬火和冷却时钢获得马氏体组织深度的能力。在理想的淬火条件下，获得马氏体后，硬化能力钢的硬度最高。根据钢的临界冷却速率，临界冷却速率越低，钢的淬透性越好。钢的临界冷却速度主要取决于其化学成分。取决于碳含量。低碳钢淬火最大硬度低，硬化能力差。高碳钢淬火的最高硬度较高，因此硬化能力较好。(5)钢淬火缺陷，由于氧化和脱碳引起的过热，由于过烧和开裂引起的变形，硬度低于软点，和(2)钢回火，一种热处理工艺，其中淬火的钢

8、被再加热到低于Ac1点的某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温。降低硬化钢的脆性和内应力，防止变形或开裂。调整并稳定淬火钢的晶体结构，以确保工件的形状和尺寸不会再次改变。并获得不同的所需机械性能。目的：(1)回火温度与回火钢(45钢)、回火马氏体、回火屈氏体、回火索氏体、40钢力学性能的关系。随着加热温度的升高，钢的强度和硬度降低，塑性和韧性增加。回火钢的性能只与加热温度有关，而与冷却速度无关。(2)回火、低温回火、中温回火和高温回火的分类和应用，以及调质生产中淬火和高温回火相结合的热处理技术。44钢的表面热处理。表面淬火，2。化学热处理。表面淬火，仅淬火工件表面。原理：通过快速加热使钢的表层

9、奥氏体化，当热量没有完全传递到零件中心时，立即冷却并淬火。适用：中碳钢和中碳合金钢。方法：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火和激光加热表面淬火。1、火焰加热表面淬火，应用氧乙炔(o2感应加热表面淬火，利用感应电流通过工件产生的热效应，对工件表面进行局部加热，进行快速冷却淬火。特点：(1)加热速度快。(2)淬火质量好。(3)硬化层深度易于控制，实现机械化和自动化，适合大规模生产。(2)化学热处理，这是一种热处理工艺，其中将工件置于一定温度的活性介质中以保持温度，从而使一种或几种元素渗入其表层以改变其化学成分、结构和性质。不仅改变了钢材的结构，还改变了表层的化学成分，从而可以更

10、有效地改变零件表层的性能。根据渗元素：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、金属化等。1化学热处理工艺，分解、吸收和扩散，2钢渗碳，钢渗碳一种化学热处理工艺，其中钢零件在渗碳介质中加热和绝缘，使碳原子渗入工件表面。目的：提高钢表面的含碳量。渗碳后处理：淬火和低温回火。工艺路线：锻造、正火、机加工、渗碳、淬火和低温回火。分类：固体渗碳、盐浴渗碳、气体渗碳、气体渗碳工件在气体渗碳剂中渗碳。低碳钢渗碳后渗碳层的组织由表及里：过共析组织、共析组织和亚共析组织(过渡层)，中心仍是原来的亚共析组织。渗氮，渗氮，一种化学热处理工艺，其中活性氮原子在一定温度下渗入工件表面。目的：提高零件的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲

11、劳强度。与渗碳相比，渗氮具有以下特点：渗氮层具有高硬度和耐磨性；氮化层具有渗碳层所没有的耐腐蚀性；渗氮温度低于渗碳温度；工件变形小；渗氮工艺：(2)渗氮方法，气体渗氮，工件在气体介质中渗氮。将工件放入密闭炉中，加热至500，600，通入氨气(NH3)，分解活性氮原子。离子渗氮，在一个大气压以下的渗氮气氛中，利用工件(阴极)和阳极之间的辉光放电现象。渗氮层和HV痕量测量，渗氮层中致密针状氮化物(白色)，4碳氮共渗，碳氮共渗，在一定温度下，碳和氮原子同时渗入工件的表面奥氏体，而渗碳是主要的化学热处理工艺。零件热处理分析，1。热处理技术条件。热处理的工作位置。典型零件热处理分析，1。热处理技术条件、热处理后工件的显微组织、机械性能、精度和应达到的工艺性能等。统称为热处理技术条件。二是热处理的工艺位置；首先是初步热处理，包括退火、正火、淬火和回火等。最终热处理，包括淬火、回火和表面热处理。3.典型零件热处理分析，1档，2个汽车变速器齿轮，3个汽车变速器齿轮轴，*46钢热处理(实验)，碳钢热处理对其力学性能的影响，1。实验