钢的淬火和回火课件.ppt

1、第二节第二节 钢的淬火与回火钢的淬火与回火淬火：淬火：AC3 或或AC1以上，奥氏以上，奥氏体化，体化，V冷冷 VC急剧冷却，急剧冷却，获马氏体组织。获马氏体组织。等温淬火等温淬火B下下一一 淬火加热工艺参数的选择淬火加热工艺参数的选择1 加热温度加热温度（1）化学成分：）化学成分：亚共析钢：亚共析钢：AC3+3050 过共析钢：过共析钢：AC1+3050回火：淬火钢，回火：淬火钢，AC1 以下以下等温淬火等温淬火 AC1 MS VC VC 淬火淬火 低合金钢：低合金钢：AC3 或或AC1+50100 高合金钢：高合金钢：AC3 或或AC1+300400 （2）工件尺寸、形状、淬）工件尺寸、形

2、状、淬火介质、晶粒长大倾向等火介质、晶粒长大倾向等2 保温时间保温时间 保温保温=升温升温+热透热透+转转 AC1 ACmAC3M+ARAM+AR+A+Fe3C(C)()A+FM+FFe3C若若T Acm：C%，MS；AR 粗大粗大M，氧化脱碳氧化脱碳 变形开裂变形开裂6008001280 W18Cr4V：Tt 3 淬火介质淬火介质（1）淬火介质的要求淬火介质的要求 鼻点冷速大鼻点冷速大,MS附近冷速小；附近冷速小；稳定，成本低；稳定，成本低；安全：无毒；不腐蚀工件。安全：无毒；不腐蚀工件。TA1MS理想理想水水油油(2)(2)常用淬火介质常用淬火介质 水：水：鼻鼻 温：温：150/S；Ms：

3、450/S。优点：冷却能力强；成本低。优点：冷却能力强；成本低。缺点：缺点：M 转变温区冷速过大，变形；转变温区冷速过大，变形；应用：小尺寸、形状简单碳钢件应用：小尺寸、形状简单碳钢件 油油：Vmax：100250/S，400500；鼻鼻 温：温：6070/S；Ms：50/S。优：优：M 转变温区冷速小，不易变形；转变温区冷速小，不易变形；缺点：鼻温区冷速过小，淬不透。缺点：鼻温区冷速过小，淬不透。应用：合金钢件应用：合金钢件 盐水与碱水盐水与碱水 10%NaCl水溶液；水溶液；15%NaOH水溶液；水溶液；5%NaCO3水溶液；水溶液；使蒸汽膜提前破裂；使蒸汽膜提前破裂；但腐蚀但腐蚀二二 钢

4、的淬透性钢的淬透性 为什么引入为什么引入“淬透性淬透性”概念概念V表V心VCV表V心淬透层深度淬透层深度VC1 概念：概念：奥氏体化的钢在淬火时获得马氏奥氏体化的钢在淬火时获得马氏体的能力体的能力 用钢在一定条件下淬火获得的淬透层用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度表示其大小。深度表示其大小。淬透层深度淬透层深度：由工件表面：由工件表面半马氏体点半马氏体点(50%M)的深度。的深度。硬度测量法：硬度测量法：50%M的硬度的硬度 C%淬透层深度淬透层深度50%M淬透性与实际条件下淬透层深度的差别淬透性与实际条件下淬透层深度的差别影响淬透性的因素影响淬透性的因素：与影响与影响 C 曲线因素一致曲线

5、因素一致 与钢种、奥氏体化条件与钢种、奥氏体化条件实际淬透层深度实际淬透层深度：与淬透性、工件大小、淬火介质等有与淬透性、工件大小、淬火介质等有关关 淬硬性淬硬性：钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏：钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。体可能得到的最高硬度表示。取决于马氏体中的取决于马氏体中的 C%。淬透性淬透性取决于钢的临界冷却速度取决于钢的临界冷却速度合金元素合金元素 例：例：T10、15MnVB2 2 淬透性与淬硬性淬透性与淬硬性3 3 淬透性测定方法淬透性测定方法（1 1）顶端淬火法）顶端淬火法 25100，（2）临界淬火直径临界淬火直径 临界淬火直径：钢在某种淬火介质

6、中能完全淬临界淬火直径：钢在某种淬火介质中能完全淬透的最大直径透的最大直径(Dk)临界淬火直径测量方法临界淬火直径测量方法：C%半马氏体硬度；半马氏体硬度；测该钢端淬曲线测该钢端淬曲线找出对应半马氏体硬找出对应半马氏体硬度的度的d端端值值；根据对零件淬透深度的实际要求根据对零件淬透深度的实际要求(淬透至淬透至1/2R、3/4R、中心等、中心等)从下图查出对应的临界从下图查出对应的临界淬火直径淬火直径DkTA1MS分分级级淬淬火火双双液液淬淬火火等等温温淬淬火火单单液液淬淬火火三三 淬火方法淬火方法 1 单液淬火单液淬火 尺寸小、尺寸小、形状简单的碳钢、合形状简单的碳钢、合金钢件金钢件。2 双液

7、淬火（水淬油冷）双液淬火（水淬油冷）尺寸较大碳钢件。尺寸较大碳钢件。3 分级淬火分级淬火 稍高于稍高于MS，盐浴；，盐浴；小尺寸工模具、变形小、精密件小尺寸工模具、变形小、精密件三三 淬火方法淬火方法4 等温淬火等温淬火 淬火热应力、组织应力小，淬火热应力、组织应力小，变形小；变形小；形状复杂、尺寸精密件。形状复杂、尺寸精密件。5 冷处理冷处理 目的：目的：减少减少AR%，HRC；稳定尺寸；稳定尺寸；挽救工件挽救工件四四 钢的回火工艺钢的回火工艺1 回火工艺参数的选择回火工艺参数的选择 回火温度的选择回火温度的选择：（1）零件使用性能零件使用性能硬度硬度回火温度回火温度 （2）应力消除：）应力

8、消除：T500,1h；T200,23h；回火后冷却方式回火后冷却方式：回火脆性钢回火脆性钢水、油冷；水、油冷；高合金钢的多次回火高合金钢的多次回火 2 回火种类回火种类 回火温度回火温度，内应力，内应力；强硬度强硬度；塑韧性；塑韧性。根据温度不同划分回火种类根据温度不同划分回火种类（1）低温回火（低温回火（150250）组织：组织：回火马氏体回火马氏体（与淬火马氏体比较）（与淬火马氏体比较）高碳钢：淬火片状高碳钢：淬火片状M回火回火M (片状过饱和片状过饱和+碳化物碳化物，共格，共格)性能：保持高强硬度；微裂纹焊合；性能：保持高强硬度；微裂纹焊合；内应力和脆性内应力和脆性；韧性略；韧性略。但低

9、碳钢：板条但低碳钢：板条M，只有，只有C的偏聚的偏聚 应用应用：工、模具钢；工、模具钢；低碳马氏体钢低碳马氏体钢（2）中温回火（）中温回火（350500）组织：回火屈氏体组织：回火屈氏体（与屈氏体比较）（与屈氏体比较）条、针状条、针状(未再结晶，平衡未再结晶，平衡C)相相 +弥散分布细粒状弥散分布细粒状相相性能：性能：基体已回复；内应力基体已回复；内应力；弹性极限高；较高的强硬度与良好韧性。弹性极限高；较高的强硬度与良好韧性。应用：弹簧钢、热锻模。（应用：弹簧钢、热锻模。（0.60.9%）（3）高温回火（）高温回火（550680）组织：回火索氏体组织：回火索氏体（与索氏体比较）（与索氏体比较）

10、等轴状等轴状(再结晶再结晶)相相+均匀分布粒状均匀分布粒状(球化球化)相相性能：内应力基本消除，强度与韧性最佳配合；性能：内应力基本消除，强度与韧性最佳配合；综合机械性能高综合机械性能高应用：重要结构件，轴、齿轮应用：重要结构件，轴、齿轮 调质处理调质处理：淬火：淬火+高温回火高温回火五五 钢的淬、回火缺陷钢的淬、回火缺陷1 种类种类：变形、开裂、氧化、脱碳、变形、开裂、氧化、脱碳、硬度不足、软点、过热、过烧。硬度不足、软点、过热、过烧。过热过热：晶粒粗大：晶粒粗大重结晶重结晶 过烧过烧：晶界熔化或氧化：晶界熔化或氧化 2 变形与淬火应力变形与淬火应力 变形方式：体积变化、弯曲翘曲。变形方式：

11、体积变化、弯曲翘曲。产生原因：产生原因：加热或冷却中热胀冷缩、加热或冷却中热胀冷缩、组织转变不同步组织转变不同步内应力内应力 种类：热应力、组织应力种类：热应力、组织应力 改进方法改进方法分级淬火、等温淬火分级淬火、等温淬火10-3 其他类型热处理其他类型热处理p钢的形变热处理钢的形变热处理p钢的表面淬火钢的表面淬火p钢的化学热处理钢的化学热处理 是把塑性变形（锻、轧等）和热处是把塑性变形（锻、轧等）和热处理工艺紧密结合起来的一种热处理方法。理工艺紧密结合起来的一种热处理方法。由于它可以使钢同时受到形变强化由于它可以使钢同时受到形变强化和相变强化，因此可以大大提高钢的综和相变强化，因此可以大大

12、提高钢的综合力学性能，另外，它还能大大简化钢合力学性能，另外，它还能大大简化钢件生产流程，节省能源，因而受到愈来件生产流程，节省能源，因而受到愈来愈广泛的重视，提高钢的强韧性的重要愈广泛的重视，提高钢的强韧性的重要手段之一。手段之一。一一 形变热处理形变热处理表面淬火是将工件表面快速加热到淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而心部仍保持淬火前组织的淬火组织，而心部仍保持淬火前组织的热处理方法。热处理方法。二二 表面淬火表面淬火中高频感应淬火装置图中高频感应淬火装置图 四、钢的化学热处理四、钢的化学热处理n化学热处理

13、化学热处理将钢件置于一定温度的活性介质将钢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中保温，使一种或几种元素渗入它 的表层，的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。n1 1化学热处理的作用化学热处理的作用n（1）强化工件表面）强化工件表面n（2）保护工件表面保护工件表面 主要包括主要包括 渗渗 C、N化、化、C N共渗、渗硼、渗共渗、渗硼、渗铬、渗铬、渗Al等等 n2 2化学热处理的种类化学热处理的种类n（1）分解分解：由介质中分解出渗入元素的活性原子。由介质中分解出渗入元素的活性原子。n（2）吸收吸收：工件表面吸收活性原子。工件

14、表面吸收活性原子。n（3）扩散扩散：被工件吸收的原子，在一定温度下，由被工件吸收的原子，在一定温度下，由表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。n3 3化学热处理的过程化学热处理的过程渗碳渗碳低低C钢在高钢在高C介质中加热到介质中加热到900950、保温、保温 高碳表层（约高碳表层（约1.0%）目的：表面硬度，耐磨性目的：表面硬度，耐磨性，心部保持一定的强，心部保持一定的强度和塑韧性。度和塑韧性。渗碳后的的热处理：淬火渗碳后的的热处理：淬火+低温回火低温回火固体渗碳法固体渗碳法气体渗碳法气体渗碳法真空渗碳法真空渗碳法钢的氮化钢的氮化工件表面渗入工件表面渗入N

15、原子，以提高硬度、耐磨性，原子，以提高硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。氮化温度低疲劳强度和耐蚀性。氮化温度低(500600)，时，时间长（间长（2050h），渗层薄。），渗层薄。氮化前调质处理、氮化后无须淬火。氮化前调质处理、氮化后无须淬火。气体渗氮气体渗氮离子氮化离子氮化碳氮共渗碳氮共渗第十章第十章 习题与思考题习题与思考题 1 确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的与退火后的组织：的与退火后的组织：（1）经冷轧后的钢板，要求降低硬度；）经冷轧后的钢板，要求降低硬度；（2）锻造过热的）锻造过热的60钢锻坯；钢锻坯；（3）具有片状渗碳体的）具有片状渗碳体

16、的T12钢坯。钢坯。2 指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目指出下列零件的锻造毛坯进行正火的主要目的及正火后的组织：的及正火后的组织：(1)20钢齿轮；钢齿轮；(2)45钢小轴；钢小轴；(3)T12钢锉刀钢锉刀 3 何谓钢的淬透性？何谓钢的淬硬性？影响淬何谓钢的淬透性？何谓钢的淬硬性？影响淬透性的因素有哪些？影响淬硬性的因素有哪些？透性的因素有哪些？影响淬硬性的因素有哪些？4 何谓钢的淬火临界冷却速度？影响因素有哪些？何谓钢的淬火临界冷却速度？影响因素有哪些？它和钢的淬透性有何关系？它和钢的淬透性有何关系？5 试分析下列说法是否正确：（试分析下列说法是否正确：（1）钢中合金元）钢中合金元素的

17、含量愈多，则淬火后硬度愈高；素的含量愈多，则淬火后硬度愈高；（2）同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬）同一钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。的淬透性好，小件比大件的淬透性好。6 6 指出指出10mm的的45钢钢(退火态退火态)经下列温度加热经下列温度加热并水冷后获得的组织：并水冷后获得的组织：700、760、840。(知知Ac1724，Ac3780，D水冷水冷20mm)7 今有今有Cr15钢，制成轴承套，试述其预备热处钢，制成轴承套，试述其预备热处理及最终热处理的名称、目的、工艺、获得的理及最终热处理的名称、目的、工艺、获得的组织和性能。组织和性能。8 8 现有现有60Si2Mn钢用作弹簧、钢用作弹簧、40Cr钢用作钢用作轴（要求良好的综合机械性能）、轴（要求良好的综合机械性能）、T10钢用钢用作工具，请分别针对这三个钢种回答：作工具，请分别针对这三个钢种回答：(1)淬火加热温度选择原则；淬火加热温度选择原则；(2)加热后的组织；加热后的组织；淬火后的组织；淬火后的组织；(3)回火温度选择原则；回火温度选择原则；(4)回火后的组织回火后的组织