第十章-淬火与回火要点.ppt

1、第10章淬火和回火，热处理的原理和过程第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，简介。通过学习本章，我们可以掌握钢的淬透性和硬化能力及其影响因素，掌握常用淬火介质的特点。掌握常用的淬火工艺。第10章淬火和回火第10章钢的淬火和回火第1节定义、目的、必要条件淬火定义：将钢加热到临界点AC3或AC1以上，保持该温度，然后以大于临界冷却速度VC的速度冷却，以获得亚稳态马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。淬火的目的是提高零件的硬度、强度和耐磨性。结构钢经过调质处理，获得了良好的综合力学性能，改善了钢的理化性能。例如，提高磁钢的磁性，淬火不锈钢以消除第二相，从而提高其耐腐蚀性。第10章淬火和回火，65钢的淬

2、火组织(0.60)，45钢的正常淬火组织(包括0.45)，第10章淬火和回火，必要条件：1。临界点第10章淬火和回火第2节淬火介质，淬火介质：淬火用冷却介质。理想淬火介质：在过冷奥氏体最不稳定的区域(珠光体转变区)冷却速度快，但在接近MS的温度区域冷却速度慢，可降低淬火内应力。避免淬火变形和开裂；分类：固体、液体和气体。第10章淬火和回火，第8章淬火和回火，1。淬火介质的冷却效果，包括固体、液体和气体。对于固体介质或静态接触(热传导问题)，如果是流化床冷却，则主要与其冷却特性有关。气态是气体介质加热的逆过程。最常用的介质是液体介质，液体介质不仅产生热传递，而且在淬火过程中改变物质的状态，因此过

3、程是复杂的。第十章淬火和回火状态变化的介质冷却过程可分为三个阶段：1汽膜阶段：在工件附近形成连续的汽膜；冷却主要依靠辐射传热，冷却速度慢。2.沸腾阶段：蒸汽膜厚度变薄，越来越多的地方出现裂纹，使工件与液体直接接触，冷却速度更快，这取决于淬火介质的汽化热。3.对流阶段：当表面温度降至介质的沸点或分解温度以下时，工件的冷却主要依靠介质的对流，此时对流传热起主导作用。第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，状态不变：淬火温度高时，辐射散热占很大比例，同时还有传导传热。2.淬火介质冷却特性的测定。第十章淬火和回火。3.常用淬火介质及其冷却特性。1.水：良好的物理和化学性质，来源丰富

4、。冷却特性：1)水温对冷却特性有很大影响。随着水温的升高，水的冷却速率降低，尤其是蒸汽膜阶段延长，特征温度降低。2)水的冷却速度快，尤其是在400-100的温度范围内。3)循环水的冷却能力大于静态水。尤其是蒸汽膜级的冷却能力得到了更大的提高。13、第10章淬火和回火、第14、10章淬火和回火，10%的盐碱溶液溶于水中，降低了汽膜的稳定性，缩短了汽膜阶段，提高了特征温度，加快了冷却速度，提高了10%盐溶液的冷却能力。59897.19819191115当盐浓度较低时，盐溶液随着盐浓度的增加而增加，冷却速度高于纯水。20的碱性溶液也有较高的冷却能力，随温度的升高而降低，表面呈银白色，外观良好，腐蚀严

5、重。第15章，第10章淬火和回火，第50章，氯化钠溶液，第10章淬火和回火，第油的冷却过程也有三个阶段：(1)当油沸腾时，它也分解。因此，与在水中冷却不同，在油中围绕工件的蒸汽膜具有由油分解产物和油沸腾产生的混合气体蒸汽膜。此外，油的特征温度(500以上)高于水的特征温度(300左右)。第十章调质油在250-400的温度范围内沸腾，这比水的沸腾温度(100)要高得多。这使得油冷却过程中对流传热段的起始温度更高，对流段的范围更宽。该温度范围正是慢速冷却所需的马氏体相变区，工件在油中冷却的低温阶段通过小的对流换热进行冷却，因此工件在油中冷却变形和开裂的趋势很小。第10章淬火和回火，第19章淬火和回

6、火，1。水；2.石油；3.水和油、20、第10章淬火和回火、质量保证措施：控制油温，防止局部过热，最好用循环装置；避免潮湿；务必清除油渣和油垢，保持油的纯净，并及时补充新油。第十章调质光亮淬火油：用于可控气氛热处理，淬火后工件表面光滑无氧化。要求：良好的冷却性能和耐老化性能；低水分和最低硫含量；耐热性和稳定性好，不易氧化，不易还原。工件淬火时，产生的气体较少。类型：1 .选择灰分和杂质少的小型精密零件，如石蜡、凡士林、仪表油和变压器油；2.选择合适的粘度和杂质，加入高抗氧化性的添加剂，如10号机油、0.512，6二叔丁基对甲酚和15号植物油，形成光亮淬火油、22、10章淬火和回火、23、10章

7、淬火和回火、4有机水溶液，因此，有必要在两者之间找到一种冷却能力和理想冷却特性的介质。有机水溶液是理想的淬火介质。常用的聚乙二醇水溶液中加入一定的缓蚀剂。这种淬火介质正在开发中。第10章淬火和回火第3节钢的淬透性1钢的淬透性：钢的硬化能力和在淬火过程中获得马氏体的能力。注：不同钢种淬透性不同，截面上淬火马氏体组织的厚度也不同。淬火马氏体组织的厚度越大，钢的淬透性越高。这种马氏体结构厚度通常称为硬化层厚度或硬化深度、硬化层深度等。第十章淬火与回火淬透性与硬化能力的区别淬透性是指淬火时难以获得马氏体，主要与过冷奥氏体的稳定性或钢的临界淬火冷却速度有关，是钢本身的固有特性；淬透性(硬化能力)是指淬火

8、马氏体获得的硬度，主要与钢中的碳含量有关。硬化能力是钢淬火后获得的马氏体的最高硬度。第10章淬火和回火，第27章，第10章淬火和回火，1。影响钢淬透性的因素。钢的化学成分碳：过共析钢：当温度低于Acm点时，含C1%的钢会随碳含量而变化，当加热温度高于AC3或Acm时，VC随碳含量的增加而单调下降。除钴、钛和锆外，大多数合金元素都能提高钢的淬透性。第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，第10章奥氏体晶粒度增加奥氏体晶粒度并提高淬透性。奥氏体晶粒尺寸比贝氏体更能延迟珠光体转变。第十章淬火和回火奥氏体化温度不仅能促进奥氏体晶粒的增加，还能促进碳化物和其他非金属夹杂物的溶解，并使

9、奥氏体成分均匀化，这将提高过冷奥氏体的稳定性，从而提高淬透性。奥氏体中不溶性非金属夹杂物和碳化物的存在、大小和分布影响过冷奥氏体的稳定性，从而影响淬透性。第十章淬火和回火对钢原始组织的影响在钢的原始组织中，由于珠光体类型(片状或粒状)和分散性的不同，会影响奥氏体化过程中奥氏体的均匀性，从而影响钢的淬透性。碳化物越小，溶解到奥氏体的速度越快，这有利于提高钢的淬透性第10章淬透性的调质试验方法，1计算方法：根据钢的主要成分和奥氏体晶粒尺寸，通过一系列影响钢淬透性的连续产品来估算钢的理想临界直径D。第10章淬火和回火试验方法：断裂检验方法GB227-63碳素工具钢淬透性测定方法从退火钢筋中间取23个

10、样品。方形样品的截面尺寸为2020毫米0.2毫米，圆形截面为：2223毫米，长度为1005毫米。样品中间开有一个样品。样品分别在760、800和840下加热1520分钟，然后在1030水中淬火。通过观察断裂表面硬化层(脆性断裂区)的深度h，并与相应的等级标准图(GB227-63规定分为05级)进行比较，来评估淬透性等级。第10章淬火和回火(2) U曲线法(临界直径法):奥氏体化46倍长度和直径后，在淬火介质中冷却，从表面向内每隔12毫米测量一次硬度值，并将测量结果绘制成硬度分布曲线；淬透性用硬化层(半马氏体区)的厚度h或比率表示，其中DH是未硬化芯的直径，d是样品的直径。反映钢在一定条件下的淬

11、透性。淬火临界直径：可硬化的最大直径。第10章淬火和回火，0.45水淬后的断面硬度，第10章淬火和回火，上述临界直径是在一定的淬火条件下测量的，所以钢的淬透性应该用临界直径法表示，淬火介质的冷却能力和淬火强度应该标明。淬火强度h:表示淬火介质冷却能力的相对值。如果静水的淬火强度规定为H=1，则其他淬火介质的淬火强度通过与静水的冷却能力进行比较得到。第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，第39章，第10章淬火和回火温度：AC3 30；时间是3040分钟；喷嘴距离样品顶部12.5毫米，水柱自由高度为65毫米，水温为460。，第10章淬火和回火，硬度测量结果可每3毫米测量一次，

12、以绘制硬度分布曲线。钢的淬透性由以下公式表示：从d:到水冷端的距离，HRC是在那里测得的硬度值，43，第10章淬火和回火，4。淬透性在材料选择和工艺制定、钢材选择和设计以及热处理工艺制定中的应用。协助选择热处理工艺和材料。1.根据淬透性曲线合理选择钢材，以满足型芯的硬度要求。2.预测材料的结构和硬度。3.根据端部淬火试验曲线确定热处理工艺。例如，给定工件所用材料和淬火后硬度的要求，选择淬火介质等。第10章淬火和回火示例1，有一个直径为35毫米的圆柱形工件。油淬后(H=0.4)，铁芯的硬度大于HRC45。可以使用40Cr钢吗？例2:有一个直径为50毫米的40Cr钢瓶，计算油淬后沿截面的硬度。第1

13、0章淬火和回火第4节淬火应力、变形和裂纹1。淬火过程中工件的内应力热应力：当工件被加热(或冷却)时，由于不同部位的温差而被加热。结构应力：工件不同部位的不同结构转变引起的内应力。根据内应力的存在时间和特征：瞬时应力：内应力发生在冷却过程中的某一时刻。残余应力：工件冷却后的残余应力。第十章淬火和回火，热应力，这是热处理过程中常见的内应力。表层和芯层之间的温差导致工件体积膨胀和收缩不均匀而产生的内应力称为热应力。当样品快速冷却时，表层和芯层的冷却状态不同，导致温度差异。在冷却的初始阶段，表面温度较低，热收缩较大，但受到较高温度芯的阻碍，因此样品表层产生拉应力，芯为压应力。该应力值随着温差的增大而增

14、大，直到温差最大时应力达到最大。第十章淬火和回火热应力：热应力是热处理过程中常见的内应力。例如，工件被加热到低于A1的温度以进行快速冷却，并且在冷却过程中不会发生相变。由于表层和芯层之间的温差，工件的体积膨胀和收缩不均匀而产生的内应力称为热应力。热应力引起的残余应力分布特征：表层压应力，中心拉应力。第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，第10章淬火和回火，影响热应力的因素：1)冷却速度对热应力有显著影响，冷却速度越快，热应力越大。2)淬火温度高，工件截面尺寸大，钢的导热性差，会增加截面上的温差和热应力。3)钢的高温强度高，在早期热应力的作用下，不均匀塑性变形小，应力松弛程度降低。第10章淬火和回火，显微组织应力，也称为相变应力，是工件快速冷却时表层和核心相变不同时产生的应力。当型芯完全硬化时，由组织应力引起的工件最终应力分布是表层上的拉应力和型芯上的压应力分布。当硬化不完全时(表面仅形成马氏体)，残余应力与热应力相反且相同。第10章淬火和回火，第53章淬火和回火及其影响因素。当工件淬火时，热应力和显微组织应力通常同时发生，但这两种应力变化规律正好相反，所以如果使用得当，它们可以减少1)碳含量的影响；随着碳含量的增加，热应力逐渐减弱，显微组织应力逐渐增大，因此沿表面的应力值减小，拉应力增大。2)合金元素的影响；合金元素降低了热导率，导致热应力和显微组织应力增加