1、第三章钢的热处理【本章要点】掌握各种热处理工艺的目的、工艺参数的确定,主要性能及用途等,并能根据具体零件的性能要求正确选用热处理方法。第一节概述一、热处理的概念 所谓钢的热处理就是对钢进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构和性能的工艺。二、热处理的目的热处理的目的,一方面是提高金属材料的力学性能,如提高金属的强度、硬度、耐磨性等;另一方面是改善材料的工艺性能,如切削加工性、加工成形性等,使钢材更易于进行各种冷、热加工。三、热处理的基本工艺过程热处理工艺方法很多,但基本工艺过程都是由加热、保温和冷却这三个要素组成。1.加热加热是热处理的第一道工序,目的是为了得到奥氏体组织。2.保温保温是为了均
2、化钢的成分和温度。3.冷却决定热处理后钢性能的主要因素是冷却速度。图3-1钢的临界转变温度线图3-2热处理的基本工艺过程四、热处理的分类与应用根据加热温度和冷却速度的不同,钢的热处理分类如下:第二节钢的退火与正火 退火和正火是应用非常广泛的热处理方法,在生产中通常作为工件的预备热处理和一些性能要求不太高的零件的最终热处理。一、钢的退火 退火是将钢加热至适当温度,保持一定时间后缓慢冷却的热处理工艺。1.完全退火 完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却,获得接近平衡组织的退火。2.球化退火 球化退火主要用于将共析钢或过共析钢中的层片状渗碳体和网状渗碳体变成球状,从而改善它们的切削加工性能。3.去应
3、力退火去应力退火又称低温退火。正火是将钢件加热到Ac3(亚共析钢)或Accm(过共析钢)以上3050,保温后出炉,在空气中冷却的一种热处理工艺。表3-145钢退火和正火后的性能比较二、钢的正火 图3-5退火和正火热处理工艺规范一、钢的淬火钢经加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。1.淬火的目的 淬火是钢最重要的热处理工艺之一。2.淬火温度淬火温度是指零件淬火时的加热温度,是淬火的主要工艺参数之一。第三节钢的淬火与回火表3-2部分碳钢的临界转变温度(单位:)3.冷却速度多数情况下对钢进行淬火是为了获得马氏体。图3-6共析钢的奥氏体等温转变曲线图3-7Cr合
4、金结构钢奥氏体等温转变曲线二、钢的回火把淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度,保温后,以一定的时间及一定的方式冷却获得所需要的组织和性能的热处理工艺称为回火。1.低温回火 低温回火是将淬火后的工件加热到150250,保温后缓慢冷却的热处理工艺。2.中温回火中温回火是将淬火后的钢件加热到350500,保温后以一定速度冷却的热处理工艺过程。3.高温回火 高温回火是把淬火后的钢加热到500600之间,保温后以一定速度冷却的工艺过程。4.钢的回火性能 化学成分不同的钢,在回火时表现出来的性能也不一样。第四节钢的表面热处理表面热处理是专门用来改善金属表面性能的一种热处理工艺方法。一、钢的表面淬火钢的
5、表面淬火是利用快速加热的方法使钢的表面奥氏体化,在热量来不及传到工件心部之前就进行快速冷却的热处理工艺。1.感应加热表面淬火感应加热表面淬火是利用电磁感应原理使金属工件内部产生涡流,由于涡流产生的热量大部分集中在很薄的表层内,所以钢的表面被快速加热进入奥氏体区,这时对钢进行快速冷却就可实现表面淬火。2.火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火是以乙炔等可燃气体作为燃料,利用火焰喷射器对钢表面需淬火的部位进行加热,然后快速冷却的热处理工艺过程。二、钢的化学热处理钢的化学热处理是将工件置于某种化学介质中,并把它加热到一定的温度,使工件表层与化学介质发生化学反应使工件表面吸收化学原子,从而改变工件表层成分、
6、组织与性能的一种工艺过程。1.钢的渗碳渗碳是将低碳钢或低碳合金钢零件放入高碳介质中,进行加热、保温,使碳原子渗入零件表层,获得高碳表层的热处理工艺,也是应用最广泛的一种化学热处理工艺。3.钢的碳氮共渗碳氮共渗是同时向钢的表层渗入碳和氮的过程。2.钢的渗氮将氮渗入钢件表面的过程称为渗氮,俗称氮化。第五节热处理新技术随着科学技术的进步,人类在宇航事业、原子能及其他各行各业中对金属材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高耐磨性、耐腐蚀、耐高温、耐疲劳等。一、钢的真空热处理真空热处理是将工件置于气体压力低于一个大气压的真空状态下进行热处理。二、激光热处理激光热处理是采用高功率激光束以非接触的方式加热材料,同时借助材料自身的导热能力对材料进行热处理的一种新工艺。三、形变热处理形变热处理是把零件的塑性成形和热处理工艺结合在一起的综合加工工艺。四、热喷涂工艺热喷涂就是利用热源把喷涂材料熔融,并喷向基体材料表面,使其形成各种涂层的一种工艺过程。
