钢在冷却时的转变课件.ppt

1、热处理及表面处理热处理及表面处理第一节 钢的热处理概述钢的热处理概述钢的热处理概述时间温度临界温度 热加保温冷 却热处理的定义点击动画分 类特 点常 用 方 法整体热处理 是对工件整体进行穿透加热退火、正火、淬火+回火、调质等表面热处理是仅对工件的表面进行的热处理工艺表面淬火和回火（如感应加热淬火）、气相沉积等化学热处理是改变工件表层的化学成分、组织和性能渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、渗金属、多元共渗等热处理的分类箱式电阻炉台车式电阻炉连续式热处理炉平衡临界点：加热临界点：冷却临界点：A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm钢的临界点第二节 钢在加热和冷却钢在加热和

2、冷却 的转变的转变钢在加热时的转变钢在冷却时的转变 钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以共析钢的奥氏体形成过程为例。一、一、钢在加热时的转变钢在加热时的转变1、奥氏体的形成(PA)奥氏体晶粒度的概念 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。2、奥氏体晶粒的长大4级 5级 6级 7级奥氏体的标准晶粒度 100倍热处理工艺参数：热处理工艺参数：加热速度、加热温度越、保温时间，其中加热温度对奥氏体晶粒大小的影响最为显著。钢的化学成分：钢的化学成分：大多数合金元素（锰和磷除外）均能不同程度地阻止奥氏体晶粒的长大，特别是与碳结合能力较强的碳化物形成元素（如铬、钼、钨、钒等）及氮化物元素（如铌、钒、钛等），会

3、形成难熔的碳化物和氮化物颗粒，弥散分布于奥氏体晶界上，阻碍奥氏体晶粒的长大。因此，大多数合金钢、本质细晶粒钢加热时奥氏体的晶粒一般较细。原始组织：原始组织：钢的原始晶粒越细，热处理加热后的奥氏体的晶粒越细。3.影响奥氏体晶粒长大的因素 热加保温时间温度临界温度A1连续冷却等温冷却把加热到奥氏体状态的钢，快速冷却到低于A1的某一温度，并等温停留一段时间，使奥氏体发生转变，然后再冷却到室温。把加热到奥氏体状态的钢，以不同的冷却速度连续冷却到室温。二、二、钢在冷却时的转变钢在冷却时的转变1、过冷奥氏体的等温转变共析钢的等温转变图建立过程示意图（TTT曲线，C曲线）共析钢的等温转变图分析（TTT曲线，

4、C曲线）亚共析钢的等温转变图（TTT曲线，C曲线）过共析钢的等温转变图（TTT曲线，C曲线）只有P、M转变vk为临界冷却速度2、过冷奥氏体的连续冷却转变共析钢的连续转变图建立过程示意图（CCT曲线）“TTT曲线”在连续冷却过程中的应用马氏体转变马氏体转变 马氏体马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体，用符号“M”表示。在MS线以下过冷奥氏体发生的转变称马氏体转变，马氏体转变通常在连续冷却时进行，是一种低温转变。马氏体组织形貌：马氏体组织形貌：低碳马氏体组织通常呈板条状M；高碳马氏体组织通常呈针叶状M。马氏体性能：马氏体性能：马氏体的强度和硬度主要取决于马氏体的含碳量。随着马氏体含碳量的提

5、高，其强度与硬度也随之提高。低碳马氏体具有良好的强度及一定的韧性；高碳马氏体硬度高、脆性大。马氏体的碳含量与性能的关系第三节 钢的整体热处理钢的整体热处理退火正火淬火回火典型零件的制造过程：典型零件的制造过程：铸铸/锻锻 预备热处理预备热处理 粗加工粗加工 最终热处理最终热处理 精加工精加工预备热处理目的：预备热处理目的：消除前道工序的缺陷消除前道工序的缺陷 为后续工序作组织准备为后续工序作组织准备最终热处理目的：最终热处理目的：满足使用性能要求满足使用性能要求完全退火：完全退火：AcAc3 3+2030+2030，缓冷缓冷到到 600 600时空冷，得到时空冷，得到 F+PF+P；球化退火：

6、球化退火：AcAc1 1+2030+2030，消除网状消除网状 碳化物，使之成为球状；碳化物，使之成为球状；随炉缓冷随炉缓冷到到500-600500-600时出炉空冷。时出炉空冷。去应力退火：去应力退火：500-650500-650炉冷炉冷至至200200后空冷，后空冷，消除应力。消除应力。一、退火一、退火(降低硬度，改善钢的成形和切削加工性能；均匀钢的化学成分和组织；消除内应力等。)点击动画二、正火二、正火(可以作为预备热处理，为机械加工提供适宜的硬度，又能细化晶粒、消除内应力，并为最终热处理提供合适的组织状态；也可作为最终热处理，为某些受力较小，性能要求不高的碳素钢结构零件提供合适的力学性

7、能。正火还能消除过共析钢的网状碳化物，为球化退火作好组织准备。)点击动画SGP500650改善钢的切削加工性能改善钢的切削加工性能 170-230HBS 170-230HBS良好的切削加工性能良好的切削加工性能 低碳钢低碳钢 :正火正火 中、高碳钢中、高碳钢:完全退火、球化退火完全退火、球化退火使用性能方面使用性能方面 力学性能要求不高，用正火力学性能要求不高，用正火经济性方面经济性方面 正火周期短，操作简便，工艺成本低正火周期短，操作简便，工艺成本低 正火、退火都可以，优先用正火正火、退火都可以，优先用正火三、淬火三、淬火就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，提高强度硬度，以便在随后不同温度回火

8、后获得所需要的性能。理想冷却速度：理想冷却速度：慢慢快快慢慢冷却介质：冷却介质：水水(或水溶液或水溶液)，油油，盐浴等，盐浴等淬火方法淬火方法：单介质淬火，双介质淬火，：单介质淬火，双介质淬火，马氏体分级淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火贝氏体等温淬火在同样条件下，在同样条件下，淬透性好的钢淬硬层较深；淬透性好的钢淬硬层较深；淬透性差的钢淬硬层较浅。淬透性差的钢淬硬层较浅。钢的淬透性表示钢在淬火后获得马氏体的能力。钢在淬火时所能得到的淬硬层深度。过热和过烧氧化和脱碳变形和开裂硬度不足和软点四、回火四、回火(1）减少或消除淬火内应力；（2）稳定组织，稳定尺寸；（3）降低脆性、获得所需要的力学性

9、能。点击动画淬火40Cr钢回火时力学性能的变化回火时组织与性能的变化淬火钢的组织转变可分为四个阶段：马氏体的分解（200以下）残余奥氏体分解（200300）渗碳体的形成（250400）渗碳体聚集长大（400以上）。随着回火温度升高，淬火内应力不断下降或消除，硬度逐渐下降，塑性、韧性逐渐升高。低温回火（500）回火索氏体，F多边形Fe3C细粒状 2535HRC淬火+高温回火调质回火的分类第四节 钢的表面淬火与钢的表面淬火与化学热处理化学热处理表面淬火化学热处理表面热处理表面热处理：是指通过快速加热，仅对钢件表面进行热处理，以改变表面层组织和性能的热处理工艺。常用的表面热处理工艺为表面淬火，是强化

10、材料表面的重要手段，特别适合于要求表面表面具有较高硬度和耐磨性、心部心部具有一定强度的零件（如齿轮、活塞销、曲轴、凸轮等）。利用感应电流通过工件所产生的热量，使工件表层、局部或整体加热并快速冷却的淬火。【集肤效应】一、表面淬火一、表面淬火感应淬火点击录像高频常用200300KHz，淬硬深度为0.52mm。中小模数齿轮、轴类零件等。中频常用25008000Hz，淬硬深度36mm，直径较大的轴类和较大模数的齿轮等。工频50Hz，淬硬深度达1015mm。直径大于300mm的轧辊及轴类零件等。超音频2040KHz，(音频20KHz)，淬硬深度在2mm以上，适用于模数为36的齿轮及链轮、花键轴、凸轮等。

11、感应加热表面淬火的分类常用氧常用氧-乙炔火焰对零件表面进行加热，并快速冷却的淬火。乙炔火焰对零件表面进行加热，并快速冷却的淬火。火焰淬火点击动画激光加热表面淬火多功能激光加工中心激光淬火定义：将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其表面化学成分、组织和性能的热处理工艺。化学热处理的主要特点是：表层不仅有组织的变化，而且有成分的变化，故性能改变的幅度大。其主要作用是强化和保护金属表面。二、化学热处理二、化学热处理渗碳渗碳是将零件放在具有活性碳原子的介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺。渗碳方法：有固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳，渗碳新技术有真空渗碳和离子渗碳等。其中气体渗碳原料气资源丰富，工艺成熟，应用最广泛。固体渗碳示意图井式气体渗碳炉渗氮（氮化）渗氮是在一定温度下于一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。方法主要有气体渗氮和离子渗氮等。钢的氮化组织碳氮共渗碳氮共渗是在奥氏体状态下，同时将碳、氮渗入工件表层，并以渗碳为主的化学热处理工艺。常用的为气体碳氮共渗。氮碳共渗（软氮化）在工件表层同时渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺称为氮碳共渗，也称软氮化。氮碳共渗的温度一般为56010，保温时间一般为3h4h，保温后即可出炉空冷。氮碳共渗有气体氮碳共渗和液体氮碳共渗两种，生产上多采用气体氮碳共渗。