《机械制造基础》工程材料-热处理.ppt

1、第四章 钢的热处理,引言：,1、热处理的概念,2、热处理的目的,将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织与性能的工艺。,（1）提高钢的力学性能 （2）改善钢的工艺性能,第一节 钢的热处理原理,根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为：,1、整体热处理,2、表面热处理,表面淬火、气相沉积,3、化学热处理：渗碳、氮化、碳氮共渗,退火、正火、淬火、回火,第4章 钢的热处理,热处理的理论依据,第4章 钢的热处理,第一节 钢的退火与正火,1、概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后在炉中缓慢地冷却的热处理工艺。,2、目的： 1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能； 2）细化

2、晶粒，消除组织缺陷； 3）消除内应力 。,一、钢的退火,第4章 钢的热处理,3、分类： 根据钢的成分和处理目的的不同，可分为完全退火、球化退火和去应力退火。 （1）完全退火 1、定义：将亚共析钢加热Ac3以上3050C,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到500C以下，出炉空冷。 2、目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。 3、适用范围：亚共析钢型材。,第4章 钢的热处理,（2）球化退火 1、定义：将过共析钢加热到Ac1以上2030 C,保温后随炉缓冷至600 C，出炉空冷。 2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。 3、适用范围：主要用于过共析钢及合金工具钢。,第

3、4章 钢的热处理,（3）去应力退火 1、定义：将钢加热到500-600 C,保温后随炉缓冷至200-300 C出炉空冷。又称低温退火。 2、目的：消除铸件、锻件和焊接件的内应力 。（没有发生组织变化） 3、适用范围：用于所有的钢。,第4章 钢的热处理,二、钢的正火,1、概念： 将钢件加热到Ac3或Accm线以上3050 C ，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。,2、目的： 1）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加工性能； 2）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理； 3）对高碳钢，可为球化退火作准备 。,第4章 钢的热处理,退火与正火的加热温度范围,第4章 钢的热处理,第二节

4、钢的淬火与回火,2、目的： 提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够的韧性。,1、概念： 将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间后，快速冷却的热处理工艺。,一、钢的淬火,第4章 钢的热处理,3、淬火剂：水、矿物油、盐水和碱水等。,为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火等，如图所示。,4. 淬火方法:,第4章 钢的热处理,4、淬火方法： （1）单液淬火：将加热后的零件投入一种 冷却 剂中冷却至室温。 特点：操作简单，容易实现自动化。 （2）双液淬火：先水后油，或先油后空气。 特点：可

5、防止变形与开裂。 （3）分级淬火：先放入一定温度的盐浴或碱浴中，再空冷。 特点：有效减小内应力，防止变形与开裂； 但只适于小尺寸工件。,第4章 钢的热处理,三、钢的回火,1、回火的概念： 将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度，保 温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺 。,2、回火的目的： 降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，消除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性能。,第4章 钢的热处理,3、回火的种类 按回火温度的不同，回火可分以下三种： 低温回火：150 C 250 C 中温回火：350 C 500 C 高温回火：500 C 650 C,第4章 钢的热处理,1、低温回火（1

6、50250）C 目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应 力,减少钢的脆性。硬度为58-64HRC。 主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火 件和表面淬火件。 2、中温回火（350500）C 目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。 又称弹性处理。硬度为35-45HRC. 主要用于：弹性零件及热锻模具等。 3、高温回火（500650）C 目的：获得良好的综合力学性能。 又称调质处理。硬度为25-35HRC. 主要用于：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。,第4章 钢的热处理,第四节 钢的表面热处理,引言: 为了兼顾零件表面和心部两种不同性能要求,生产中广泛采用表面热处理的方法

7、,即表面淬火和化学热处理. 一、表面淬火 1、概念：指仅改变钢的表层组织的局部热处理工艺。,第4章 钢的热处理,2、种类 火焰加热表面淬火 ： 用氧乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。 适用于含C 0.35%0.7%的中碳钢和中碳合金钢，如45，40Cr。 感应加热表面淬火 ： 用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。 适用于含C 0.4%0.5%的中碳钢和中碳合金钢，如40，40Cr。,第4章 钢的热处理,第五节 钢的化学热处理,引言 1、概念：将钢置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变其

8、化学成分、组织和性能的热处理工艺。 2、分类：渗碳、渗氮、 碳氮共渗,第4章 钢的热处理,第六节 钢的渗碳,概念：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。,目的：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定的强度和良好的韧性配合。,渗碳方法：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。,渗碳用钢：含碳量为0.1%0.25%的低碳钢和低碳合 金钢。,第4章 钢的热处理,第七节 钢的渗氮,概念：渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的热处理工艺。,目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。,渗氮方法：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是气体渗氮。,渗氮用钢：优质碳素结构钢，如20，40等；一般合金结构钢，如40Cr等；渗氮专用钢，如38CrMoAlA。,第4章 钢的热处理,第八节 其它化学热处理方法,碳氮共渗：碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。,渗铬：有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨性，可代替不锈钢和耐热钢用于机械