金属工艺学第4章课件.ppt

1、1掌握钢的热处理的定义、分类、原理；掌握热处理工艺的目的和应用。2了解常用的热处理设备及热处理方法；了解热处理工艺在零件生产中的应用，为以后制订零件热处理工艺积累经验。34 4.1.1钢的热处理概述钢的热处理概述4.1.1钢的热处理定义 所谓钢的热处理：所谓钢的热处理：就是把钢在固态下加热到一定温度，进行必要的保温，并以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。44 4.1.1钢的热处理概述钢的热处理概述4.1.1钢的热处理定义钢的热处理目的的两个主要阶段钢的热处理目的的两个主要阶段（1）预热处理预热处理（2）最终热处理最终热处理54.1.2钢的热处理分类4 4.1

2、.1钢的热处理概述钢的热处理概述64.1.3热处理工艺曲线4 4.1.1钢的热处理概述钢的热处理概述4 4.2 2钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变4.2.1钢的临界加热温度钢在加热和冷却时各临界点的实际温度钢在加热和冷却时各临界点的实际温度84.2.2钢的奥氏体化过程4 4.2 2钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变1 1）奥氏体晶核的形成）奥氏体晶核的形成2 2）奥氏体晶核的长大）奥氏体晶核的长大3 3）残余渗碳体的溶解）残余渗碳体的溶解4 4）奥氏体均匀化）奥氏体均匀化4.2.2钢的奥氏体化过程4 4.2 2钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变（1 1）（2 2）（3 3）

3、化学成分的影响。加热温度和加热速度的影响。原始组织状态的影响。104.2.2钢的奥氏体化过程4 4.2 2钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 钢加热至珠光体完全转变为奥氏体的温度时，晶粒一般尚未允分长大，较为细小，被称为“起始晶粒”。在实际的加热条件下获得的奥氏体晶粒大小，称为“实际晶粒度”。通常实际晶粒度都大于起始晶粒度。1 1）奥氏体晶粒大小）奥氏体晶粒大小 4.2.2钢的奥氏体化过程4 4.2 2钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 2 2）奥氏体晶粒大小的控制）奥氏体晶粒大小的控制（2 2）加入合金元素）加入合金元素（3 3）合理选择原始组织）合理选择原始组织（1 1）合理选

4、择加热温度和保温时间）合理选择加热温度和保温时间4 4.3 3钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变两种冷却方式示意图两种冷却方式示意图134.3.1钢的等温冷却转变4 4.3 3钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变共析钢等温转变图共析钢等温转变图144.3.1钢的等温冷却转变4 4.3 3钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变（2）（1）（3）高温转变区（珠光体型转变区）高温转变区（珠光体型转变区）中温转变区（贝氏体型转变区）中温转变区（贝氏体型转变区）低温转变区（马氏体型转变区）低温转变区（马氏体型转变区）154.3.2钢的连续冷却转变4 4.3 3钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的

5、组织转变共析钢连续冷却转变图共析钢连续冷却转变图164 4.4 4退火与正火退火与正火4.4.1退火 退火是将钢加热到适当温度，保温退火是将钢加热到适当温度，保温后缓冷以获得接近于平衡组织的热处后缓冷以获得接近于平衡组织的热处理工艺。理工艺。退火的具体目的，主要是：降低硬退火的具体目的，主要是：降低硬度，以利切削加工；消除残余应力，以度，以利切削加工；消除残余应力，以防变形、开裂；细化晶粒、改善组织，防变形、开裂；细化晶粒、改善组织，以提高力学性能，并为最后热处理作好以提高力学性能，并为最后热处理作好组织准备。组织准备。174 4.4 4退火与正火退火与正火4.4.1退火退火工艺的特点及应用范

6、围退火工艺的特点及应用范围184 4.4 4退火与正火退火与正火4.4.2正火正火的主要应用范围如下：（2）改善亚共析钢的切削性能。（1）消除或减少过共析钢的网状先共析渗碳体组织，为球化退火作组织准备。194 4.4 4退火与正火退火与正火4.4.2正火（4）对某些大型或形状复杂的零件，当淬火有开裂危险时，可用正火代替淬火、回火处理。（3）正火可作为一般结构件的最终热处理。204 4.4 4退火与正火退火与正火4.4.2正火几种退火和正火的加热范围及工艺曲线几种退火和正火的加热范围及工艺曲线214 4.5 5淬淬 火火4.5.1淬火的目的目的：目的：淬火的主要目：的是为了获得马氏体，提高淬火的

7、主要目：的是为了获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性是强化钢材最重要的工艺方钢的硬度和耐磨性是强化钢材最重要的工艺方法。法。224 4.5 5淬淬 火火4.5.2淬火的工艺亚共析钢的淬火温度为加热至亚共析钢的淬火温度为加热至 Ac3 以上以上30305050。共析钢和过共析钢的淬火加热温度为共析钢和过共析钢的淬火加热温度为 Ac1以上以上30305050。1 1）淬火温度）淬火温度234 4.5 5淬淬 火火4.5.2淬火的工艺2 2）淬火冷却介质）淬火冷却介质（3 3）盐或碱的水溶液盐或碱的水溶液（1 1）水水（2 2）油油244 4.5 5淬淬 火火4.5.2淬火的工艺1 1）单液淬火单液淬火

8、2 2）双液淬火双液淬火3 3）分级淬火分级淬火 4 4）等温等温淬火淬火254.5.3淬透性和淬硬性4 4.5 5淬淬 火火 是衡量钢在淬火后获得淬硬层深度大小的一个重要工艺性能指标。奥氏体化温度高，保温时间长和组织成分均匀，都有利于提高淬透性。264.5.3淬透性和淬硬性4 4.5 5淬淬 火火 淬火后获得的马氏体的硬度高，则淬硬性高。淬硬性和淬透性是不同的概念，如高碳钢淬硬性高而淬透性低；低碳合金钢的淬硬性不高，但淬透性高。274 4.6 6回回 火火4.6.1回火的目的目的：目的：钢件淬硬后，再加热到 Ac1 点以下某一温度，保温一定时间后冷却到室温的热处理工艺，称为回火。一般淬火件（

9、除等温淬火）必须经过回火才能使用。回火的目的是消除淬火产生的内应力，稳定工件尺寸，降低脆性，改善切削加工性能。一般来说，随着回火温度的升高，钢件的硬度和强度降低，塑性和韧性提高。284.6.2回火时组织的变化4 4.6 6回回 火火第一阶段（室温至250）：马氏体开始分解。第二阶段（230280）：残余奥氏体分解。第三阶段（260360）：马氏体分解完成及渗碳体的形成。第四阶段（400以上）：渗碳全的聚集长大和固溶体的回复与再结晶。294.6.3回火的种类、组织及性能4 4.6 6回回 火火1.1.低温回火低温回火回火温度为150250，低温回火后的组织为回火马氏体。回火后的硬度一般为：58H

10、RC64HRC。回火温度为250500，中温回火后的组织为回火托氏体。回火后的硬度一般为：35HRC45HRC。回火温度为500650，高温回火后的组织为回火索氏体。回火后的硬度一般为：25HRC35HRC。2.2.中温回火中温回火3.3.高温回火高温回火304 4.7 7表面热处理与化学热处理表面热处理与化学热处理4.7.1感应加热表面淬火感应淬火示意图感应淬火示意图4.7.2化学热处理4 4.7 7表面热处理与化学热处理表面热处理与化学热处理 渗碳是向钢的表面渗入碳原子的过程，目的是使其表面达到高碳钢的含碳量，增加耐磨性和表面硬度，而心部仍保持一定强度以及较高的韧性和塑性。渗碳的主要作用是

11、生产用于承受较大冲击载荷和严重磨损条件下工作的零件。4.7.2化学热处理4 4.7 7表面热处理与化学热处理表面热处理与化学热处理 渗氮是在一定温度下（一般在Ac1温度下）使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺，又称氮化。其目的是提高钢件天面的硬度和耐磨性，提高疲劳强度和抗蚀性。常用的氮化钢有：35CrAlA、38CrMoAlA、38CrWVAlA。4.7.2化学热处理4 4.7 7表面热处理与化学热处理表面热处理与化学热处理 碳氮共渗就是同时向零件表面渗入碳和氮的化学热处理工艺。由于共渗温度不同，可分为：低温(520580)、中温(760880)和高温(900950)碳氮共渗，其目的是提高工件表层的硬度和耐磨性。4 4.8 8热处理新技术简介热处理新技术简介4.4.形变热处理形变热处理3.3.激光热处理激光热处理2.2.真空热处理真空热处理1.1.可控气氛热处理可控气氛热处理