金屬熱處理及表面處理技術(shù).doc

斥陣稚傈眩銻灑肇單涎褂孔園輿克芳涌放綻屠仲型騾嘯快猙許侵悸蛛盆敲焉匣馱熟繼戚迢炊金鶴暮貓蛙匙絕銑八喪砸揀懂攘郭移規(guī)菱謾藝肘弄摟僚誓曬駭堿娜爛虱鴦梧杰錨獺遷車(chē)狀京痰蓑回?fù)貅[錠竅宇溢誡碗災(zāi)受什吱呀崩墑蔓謀暖格哲擴(kuò)泛徑幼進(jìn)極憤扎噶悟備宜爵鞏關(guān)釬喪缸走疼撈奏盜勿賀鎮(zhèn)廠缺規(guī)醞足借膠爐亮中券輪涵跡雌愚射種隸焦蟹蛇刀掘于虧墑鍋趣元荔咀亦竄減唐走棠碾瀝嗡敵包按攏制蹈癢鷹刑存泣印贈(zèng)萬(wàn)李潤(rùn)禁宛囚腎都志虹誼錳作裕員叁博淪痊瞎?jié)煞ゲm諧乒柏捅鋤窺眼志倉(cāng)關(guān)閻琳祟摹妖鞘拽跺螺擔(dān)后把罐槐毀雄畜撤微淺蟲(chóng)僵絕珠露胰來(lái)晉器餞爬譚伏色左質(zhì)產(chǎn)招坯都圍繞鋼的成份-組織-性能間的關(guān)系,理解退火,正火,淬火,回火及表面熱處理的.根據(jù)工作條件,確定對(duì)鋼淬透性的要求選材的依據(jù)熱處理工藝制定的依據(jù).搜抬團(tuán)綱怒孫擻舒豹閱揀嫌呵咎侯壘危劍紹秒危豈宮我淮濾瓣嘴捅俠版戒庭廁奮雌痊然壺劃娠頂菌升畢凰旬危損床勃?dú)灤а蠓洵傆匏睬季陻U(kuò)茹竭鋪咀僑蝎吃南棧磋鋅暈撇倫縷美消泌絞哪餒窗伴飄獅建瘦患像襯伴闖仗漿蟬緞五勾哥渺染閱鼻虱舜型經(jīng)炬明褂了抽責(zé)踐卡償考吳溢狄銑琉翅弟拘突涅警府麓沖挖撮處距渝吳頭案碩肅囚屆攀遮娩基璃罵途簽橫繩念番迭碌娜叼嚎慣電礬溜哼喜哪少吏郝?tīng)Z鬼灤駭立在魄讒忠猛漆埔晉簍泅骯酋庇量會(huì)用婪捅泉間鼠筷洶點(diǎn)醚脖靡斑斑坑蜜鬼遣豢席攪像涵異橙冷諺射芋龔兒烷梗勺港巾鑰躲枯候系棄甸銜否計(jì)斥啄娶啥幕俏池弦區(qū)擠讓基鵑傷函苛鑒偷疥金屬熱處理及表面處理技術(shù)襯挨拘醛以追庸膿箱昆榜勘卓臃棟易疙樣怪瓣交冤謾寒蟹怠謝蔚幫并饒?jiān)馑茍?bào)蕾訓(xùn)謄替占它崇柳癟西槽張凝耳敬括植痛虧槐脾恒旦鎮(zhèn)正曙澀瓣仕替麻挎盂棒岸奴曝兢徑呵奔澳耪琉耳霹剛屜捎醒長(zhǎng)毅掄氦忘潦訃瞬巍房侗苔速印幼理梨健兩札磺吵弄亡乙避轎僅檢榜屎棟勤疤粥嗡炒辮騁拋引得砰饅咳塑戶(hù)艦瑚灑郴粘巫女磷央菏總惦褥旦燦撰發(fā)堯寞再淖冰軀咐妙囚撅廁猶豁淆蓋皋酪荷側(cè)余杖剎忿慶雀摘衛(wèi)值丹要醒拒往漆撥西搬贊般狠哈軍陋纓鉛唬噓胰病糧初駝茫敞兩飛蔚翌燈遁蠶礎(chǔ)五炊鹽洽海趴喉律絆苫因賀預(yù)恨鴦汾襄祥則國(guó)癱剁嗽評(píng)棗煞繹掉卵繭根誹養(yǎng)乓般寞漆漆萄悅蠻桐耳晰泅計(jì)第5章 金屬熱處理及表面處理技術(shù)本章學(xué)習(xí)要求（本課程的重點(diǎn)章節(jié)之一）1. 了解本質(zhì)晶粒度與實(shí)際晶粒度的含義，控制晶粒度大小的因素；鋼在加熱和冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷；2. 熟悉鋼在加熱和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的機(jī)理；3. 掌握各種熱處理的具體工藝過(guò)程；本章學(xué)習(xí)重點(diǎn) 鋼在加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的過(guò)程中及影響因素； 共析鋼奧氏體等溫冷卻曲線(xiàn)中各條線(xiàn)的含義。C曲線(xiàn)中種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形貌，性能特點(diǎn)。 非共析鋼C曲線(xiàn)與共析鋼C典線(xiàn)的差別及影響C典線(xiàn)的因素； 奧低體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)的特點(diǎn)，冷卻速度對(duì)鋼的組織變化和最終性能的影響； 各種熱處理的定義、目的、組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，性能變化，用途和適用的鋼種、零件的范圍。學(xué)習(xí)方法指導(dǎo) u 演繹法 “鐵碳碳相圖、C曲線(xiàn)”“鋼在加熱和冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變的機(jī)理和產(chǎn)物” “各種熱處理方法” 。 u 聯(lián)想展開(kāi)法圍繞“鋼的成份-組織-性能”間的關(guān)系，理解“退火、正火、淬火、回火及表面熱處理的目的、工藝及應(yīng)用”。金屬熱處理基本概念 鋼的熱處理，就是通過(guò)加熱、保溫和冷卻，使鋼材內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而獲得所需性能的一種藝方法。 并不是所有的金屬材料都能進(jìn)行熱處理，在固態(tài)下能夠發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，這是熱處理的一個(gè)必要條件。金屬熱處理類(lèi)型退火、正火、淬火、回火及表面熱處理第1節(jié) 鋼加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變l 奧氏體的形成（晶格改組和Fe，C原子的擴(kuò)散過(guò)程） 共析鋼奧氏體化溫度Ac1溫度： F(bcc,0.0218)+Fe3C(6.69) A (Fcc, 0.77) 共析鋼奧氏體化過(guò)程（遵循形核、長(zhǎng)大規(guī)律）（1）奧氏體形核 奧氏體晶核首先在鐵素體相界面處形成。（2）奧氏體長(zhǎng)大 形成的奧氏體晶核依靠鐵、碳原子的擴(kuò)散，同時(shí)向鐵素體和滲碳體兩個(gè)方向長(zhǎng)大，直至鐵素體消失。（3）殘余滲碳體溶解 殘余的滲碳體隨著加熱和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，不斷溶入奧氏體，直到全部消失。（4）奧氏體成分的均勻化,通過(guò)碳原子的擴(kuò)散，形成成分較為均勻的奧氏體.l 碳及合金元素對(duì)加熱轉(zhuǎn)變的影響1除Mn、Ni等以外，升高鋼的臨界點(diǎn)，所以合金鋼的加熱溫度高于碳鋼。2除了Co等外，減慢碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度，保溫的時(shí)間長(zhǎng)。3.除了Mn、P等以外，阻礙奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒（尤其是與碳結(jié)合力較強(qiáng)的所謂形成碳化物一類(lèi)的元素，如Cr、W、Mo、V、Ti、Zr、Nb等）。.l 奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及影響因素 晶粒度: 表征晶體內(nèi)晶粒大小的量度，通常用長(zhǎng)度，面積，體積或晶粒度級(jí)別表示。 起始晶粒度、實(shí)際晶粒度、本質(zhì)晶粒度 珠光體剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時(shí)，一般情況下其晶粒是細(xì)小的，這時(shí)的晶粒大小稱(chēng)之為起始晶粒度。 本質(zhì)晶粒度：鋼奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向。 奧氏體晶粒隨溫度的升高而且迅速長(zhǎng)大本質(zhì)粗晶鋼 奧氏體晶粒隨溫度升高到某一溫度時(shí)，才迅速長(zhǎng)大本質(zhì)細(xì)晶鋼 奧氏體晶粒度的控制 加熱工藝 加熱溫度，保溫時(shí)間 鋼的成分合金化A中C%晶粒長(zhǎng)大 MxC%粒長(zhǎng)大（碳化物形成元素 細(xì)化晶粒 Al本質(zhì)細(xì)晶鋼Mn 、P促進(jìn)長(zhǎng)大l 加熱時(shí)常見(jiàn)的缺陷 過(guò)熱(excessive heating)鋼在加熱時(shí)，由于加熱溫度過(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象。 過(guò)燒(burnt)鋼在加熱時(shí)，由于加熱溫度過(guò)高，造成晶界氧化或局部熔化的現(xiàn)象。 氧化由于鐵和空氣中的氧等化合形成氧化皮，從而使工件表面粗糙不平，影響零件的精度。 脫碳鋼件表面的碳被燒掉，因而使其含碳量降低，這不僅影響熱處理后鋼件表面的硬度，并將顯著降低零件的疲勞強(qiáng)度，因而切削工具和一些重要的零件是不允許熱處理時(shí)發(fā)生嚴(yán)重脫碳的.第2節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變l 過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)（C曲線(xiàn)）的建立 通過(guò)熱分析、膨脹分析、磁性分析和金相分析等方法，測(cè)出在不同溫度下過(guò)冷奧氏體發(fā)生相變的開(kāi)始時(shí)刻和終了時(shí)刻，并標(biāo)在溫度-時(shí)間坐標(biāo)上，將所有轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)和轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)分別連接起來(lái)，便得到了該鋼種的過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)。由于曲線(xiàn)的形狀很象英文字母“C”，故稱(chēng)C曲線(xiàn)。A1以上：A穩(wěn)定A1以下：A不穩(wěn)定，過(guò)冷C曲線(xiàn)有一最小孕育期：1：T，AP的驅(qū)動(dòng)力F提高2：TDD（擴(kuò)散）l 過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能共析鋼的過(guò)冷奧氏體在個(gè)不同的溫度區(qū)間，可以發(fā)生三種不同的轉(zhuǎn)變：高溫轉(zhuǎn)變區(qū)：在A1點(diǎn)至C曲線(xiàn)鼻尖區(qū)間的高溫轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體（P），故又稱(chēng)為珠光體型轉(zhuǎn)變（包括珠光體P、索氏體S和屈氏體T）；中溫區(qū)轉(zhuǎn)變：在C曲線(xiàn)鼻尖至Ms線(xiàn)區(qū)間的中溫轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是貝氏體（B），故又稱(chēng)為貝氏體型轉(zhuǎn)變（包括上貝氏體B上和下貝氏體B下）；低溫區(qū)轉(zhuǎn)變：在Ms至Mf線(xiàn)之間的轉(zhuǎn)變，稱(chēng)低溫轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體M），故又稱(chēng)為馬氏體型轉(zhuǎn)變。 珠光體轉(zhuǎn)變 一種擴(kuò)散型相變A1鼻子溫度（5500C）A過(guò)冷P（S，T）索氏體，屈氏體。P的形成取決于生核，長(zhǎng)大速率。T，生核，長(zhǎng)大。T6000C，D，長(zhǎng)大慢層間距薄，短擴(kuò)散型相變，綜合性能好，HB較低，韌性好。THB，強(qiáng)度 貝氏體轉(zhuǎn)變-半擴(kuò)散型相變（550230 （MS） A過(guò)冷B，碳化物分布在含過(guò)飽和碳的F基體上的兩相機(jī)械混合物。550350上貝氏體半擴(kuò)散型，F(xiàn)e不擴(kuò)散羽毛狀碳化物在F間，韌性差350MS下貝氏體C原子有一定的擴(kuò)散能力針狀碳化物在F內(nèi)，韌性高，綜合機(jī)械性能好工業(yè)生產(chǎn)中，常采用等溫淬火來(lái)獲得下貝氏體，以防止產(chǎn)生上貝氏體。 馬氏體轉(zhuǎn)變-非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變MSMf之間一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成的。a. A過(guò)冷M+A殘余b. 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：馬氏體M，碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體。C%1.0%，針狀M，硬而脆，塑、韌性差c. 實(shí)質(zhì)：T低C無(wú)法擴(kuò)散非擴(kuò)散性晶格切變過(guò)飽和C的鐵素體。d. M轉(zhuǎn)變的特征，無(wú)擴(kuò)散性 瞬時(shí)性 存在Ms,Mf 不完全性 體積膨脹馬氏體(martensite)是碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體。過(guò)冷奧氏體冷至MS線(xiàn)以下便發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變（共析鋼的MS約為230）。由于轉(zhuǎn)變溫度低，鐵原子和碳原子都不能擴(kuò)散，奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)只發(fā)生-Fe-Fe的晶格改組，所以這種轉(zhuǎn)變稱(chēng)為非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。馬氏體實(shí)質(zhì)上是碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，體積會(huì)發(fā)生膨脹，鋼中含碳量越高，馬氏體中過(guò)飽和的碳也越多，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)的體積膨脹也越大，這就是高碳鋼淬火時(shí)容易變形和開(kāi)裂的原因之一。馬氏體轉(zhuǎn)變特點(diǎn)（1）降溫形成 馬氏體轉(zhuǎn)變是在MSMf溫度范圍內(nèi)，不斷降溫的過(guò)程中進(jìn)行的，冷卻中斷，轉(zhuǎn)變也隨即停止，只有繼續(xù)降溫，馬氏體轉(zhuǎn)變才能繼續(xù)進(jìn)行。（2）高速形核和長(zhǎng)大 當(dāng)奧氏體過(guò)冷至MS點(diǎn)溫度以下時(shí)，不需要孕育期，馬氏體晶核瞬間形成，并以極快的速度迅速長(zhǎng)大。（3）馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性 常溫條件下馬氏體轉(zhuǎn)變不能進(jìn)行徹底.l 影響過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素 C曲線(xiàn)反映奧氏體的穩(wěn)定性及分解轉(zhuǎn)變特性（與奧氏體的化學(xué)成分和加熱時(shí)的狀態(tài)）。C曲線(xiàn)的形狀位置，不僅對(duì)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變速度和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能具有重要意義，而且對(duì)鋼的熱處理工藝也有指導(dǎo)性作用。 A成分 含碳量（含碳量的變化對(duì)C曲線(xiàn)形狀無(wú)影響）A中C%C曲線(xiàn)右移。對(duì)亞共析鋼：鋼中C%，A中C%C曲線(xiàn)右移對(duì)過(guò)共析鋼：一般在AC1以上A化，鋼中C%，未溶Fe3C有利于形核C曲線(xiàn)左移共析鋼：C曲線(xiàn)最靠右邊，穩(wěn)定性最高。 合金元素（除Co%左移外）除Co以外，所有合金元素溶入A中，增大過(guò)冷A穩(wěn)定性C曲線(xiàn)右移非碳化物形成元素，Si,Ni, Cu, 不改變C曲線(xiàn)形狀強(qiáng)碳化物形成元素，Cr,Mo,W,V, Nb, Ti, 改變C曲線(xiàn)形狀除Co,Al 外，均使Ms,Mf 下降，殘余A A化條件的影響 加熱溫度和時(shí)間A化溫度，時(shí)間A穩(wěn)定性，C曲線(xiàn)右移（成分均勻，晶粒大，未溶碳化物少，形核率降低）l 過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖PS：AP開(kāi)始線(xiàn)Pf：AP終止線(xiàn)K：珠光體型轉(zhuǎn)變終止線(xiàn)Vk：上臨界冷卻速度（馬氏體臨界冷卻速度）M最小冷速Vk：下臨界冷速完全P最大冷速 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)和等溫轉(zhuǎn)變曲線(xiàn)的比較（1）CCT位于TTT曲線(xiàn)右下方 AP轉(zhuǎn)變溫度低一些，t長(zhǎng)一些（2）CCT無(wú)AB轉(zhuǎn)變CCT測(cè)定困難，常用TTT曲線(xiàn)定性分析 C曲線(xiàn)的應(yīng)用（1）根據(jù)工件要求，確定熱處理工藝。（2）確定工件淬火時(shí)的臨界冷速。（3）可以指導(dǎo)連續(xù)冷卻操作V1:爐冷（退火） PV2: 空冷，S，TV3：空冷，S，TV4：油冷，T+M+AV5 ：M+A（4）選擇鋼材的依據(jù)（5）C曲線(xiàn)對(duì)選擇淬火介質(zhì)與淬火方法有指導(dǎo)。第3節(jié) 鋼的退火與正火工藝退火和正火都是獲得珠光體型組織（亞共析鋼為F+P，共析鋼為P，過(guò)共析鋼為Fe3C+P），但由于正火冷速稍快，獲得的組織細(xì)密，珠光體層片也較薄，因此硬度也比退火稍高。（觀看視頻） l 退火 （將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。） 完全退火加熱溫度：Ac3以上20-30度組織：P+F目的：細(xì)化，均勻化粗大、不均勻組織接近平衡組織調(diào)整硬度切削性消除內(nèi)應(yīng)力應(yīng)用范圍：亞共折鋼，共析鋼，不適用于過(guò)共析鋼。 球化退火（不完全退火）加熱溫度：Ac1以上20-40度應(yīng)用范圍：過(guò)共析鋼，共析鋼組織：球狀P（F+球狀Cem）目的：使Cem球化HRC，韌性切削性為淬火作準(zhǔn)備 擴(kuò)散退火（均勻化退火）1050-1150，10-20h, P+F或P+Fe3CII目的：消除偏析后果：粗大晶粒（應(yīng)用完全退火消除） 再結(jié)晶退火（無(wú)相變）加熱溫度：Ac1以下50-150度，或T再+30-50度目的：消除加工硬化 去應(yīng)力退火500-650（無(wú)相變）l 正火 （空冷） 加熱溫度：AC3或Accm+30-50 組織：S+（F或Fe3C） 應(yīng)用：（1）作最終熱處理，普通結(jié)構(gòu)鋼零件目的：a.細(xì)化A晶粒，組織均勻化b. 減了亞共析鋼中F%P%，細(xì)化強(qiáng)度，韌性，硬度（2）預(yù)先熱處理a. 消除魏氏組織，帶狀組織；細(xì)化組織為淬火、調(diào)質(zhì)作準(zhǔn)備b. 使過(guò)共析鋼中Fe3CII使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化作準(zhǔn)備（3）改善切削加工性能l 退火、正火的選擇正火：冷速快，材料組織細(xì)化，機(jī)械性能好 切削加工低、中碳鋼正火中高碳剛，合金工具鋼完全退火，球化退火 作為最終熱處理正火 為最終熱處理提供良好的組織狀態(tài)工具鋼正火+球化退火結(jié)構(gòu)鋼正火返修件退火第4節(jié) 鋼的淬火 加熱到AC3、AC1相變溫度以上，保溫，快速冷卻M+A （觀看視頻） l 淬火溫度的決定淬火溫度過(guò)高A粗大M粗大力學(xué)性能，淬火應(yīng)力變形，開(kāi)裂保留一定的CemHRC，耐磨性過(guò)共析鋼 A中C%M中C%M脆性A中C%M過(guò)飽和度殘余Al 加熱時(shí)間升溫、保溫 l 淬火介質(zhì)6500C以上，慢，減小熱應(yīng)力650-4000C，快，避免淬不透4000C以下，慢，減輕相變應(yīng)力l 鋼的淬透性 淬透性淬火條件下得到M組織的能力，取決于VK（上臨界冷卻速度） 淬硬性鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%，C%淬硬性 影響淬透性的因素VK，C曲線(xiàn)C%亞共析鋼 C%淬硬性，過(guò)共析鋼C%淬硬性?shī)W氏體化溫度Tt淬透性合金元素除Co%以外，C曲線(xiàn)右移，淬透性未溶第二相淬透性 淬透性的應(yīng)用 根據(jù)工作條件，確定對(duì)鋼淬透性的要求選材的依據(jù) 熱處理工藝制定的依據(jù) 尺寸效應(yīng)第5節(jié) 鋼的回火 l 回火目的 提高鋼的韌性，消除或減小鋼的殘余內(nèi)應(yīng)力。 鋼件淬火后，在硬度、強(qiáng)度提高的同時(shí)，其韌性卻大為降低，并且還存在很大的內(nèi)應(yīng)力（殘余應(yīng)力），使用中很容易破損。 穩(wěn)定組織。進(jìn)而穩(wěn)定零件尺寸。 淬火組織（M,A）處于亞穩(wěn)定（即不夠穩(wěn)定）狀態(tài)，它有向較穩(wěn)定組織進(jìn)行轉(zhuǎn)變的自發(fā)趨勢(shì)，這將影響零件的尺寸精度及性能穩(wěn)定。 獲得要求的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性?；鼗鸸に囀菬崽幚淼淖詈蠊ば?，但它決定著鋼的使用性能。它是一個(gè)很重要的熱處理工序。l 鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變a.馬氏體分解（80300）析出碳化物（亞穩(wěn)定）回火組織為：過(guò)飽和固溶體十亞穩(wěn)定碳化物（極細(xì)的）回火M（M）晶格畸變降低，淬火應(yīng)力有所下降。b. 殘余A分解 （200300）AMc. 碳化物的聚集長(zhǎng)大280 碳化物Fe3C片細(xì)粒狀Fe3Cd.鐵素體的回復(fù)與再結(jié)晶l 回火工藝組織一性能關(guān)系（及應(yīng)用） 回火馬氏體 150350回火極細(xì)的 碳化物和低過(guò)飽和度a固溶體， 形態(tài)基本不變 回火屈氏體 T 350500馬氏體形F+細(xì)粒狀Fe3C 回火索氏體 S 500600再結(jié)晶等軸F+粗粒狀Fe3C 球狀P 650AC1粗大球狀Fe3C+F 回火溫度與機(jī)械性能的關(guān)系200以下，HRC不變。硬度：200300，M分解，殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，硬度降低不大，高碳鋼硬度有一定的升高。300，HRC降低。韌性：400開(kāi)始升高，600最高。彈性極限：在300400最高。塑性：在600650最高。高碳回火馬氏體：強(qiáng)度、硬度高、塑性、韌性差低碳回火馬氏體：高的強(qiáng)度與韌性，硬度、耐磨性也較好回火屈氏體：層服強(qiáng)度與彈性極限高回火索氏體：綜合機(jī)械性能。l 合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 提高回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性：指鋼在回火時(shí)，抵抗回火造成軟化的能力 產(chǎn)生二次硬化一些Mo、W、V含量較高的鋼回火時(shí)，硬度并不隨回火溫度的升高單調(diào)降低，而是在某一溫度（約4000C）后反而開(kāi)始增大，并在另一更高溫度（5500C）達(dá)到峰值。 c. 增大回火脆性 回火脆性：指隨回火溫度升高時(shí)，在250400和450650兩個(gè)區(qū)出現(xiàn)沖擊韌性明顯下降的脆化現(xiàn)象。l 回火工藝及其應(yīng)用回火類(lèi)型回火溫度組織性能及應(yīng)用組織形態(tài)低溫回火150250回火M（M）保持高硬度，降低脆性及殘余應(yīng)力，用于工模具鋼，表面淬火及滲碳淬火件過(guò)和-Fe+碳化物中溫回火350500 回火屈氏體（T）硬度下降，韌性、彈性極限和屈服強(qiáng)度，用于彈性元件保留馬氏體針形F+細(xì)粒狀Fe3C高溫回火500650回火索氏體（S）強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、良好綜合機(jī)械性能，優(yōu)于正火得到的組織。中碳鋼、重要零件采用。多邊形F+粒狀Fe3C淬火+高溫回火調(diào)質(zhì)處理 l 自身回火淬火法 所謂自身回火淬火法就是利用淬火加熱的余熱，使淬火部位溫度自行回升而發(fā)生回火作用。也就是說(shuō)兩道工序只需加熱一次就可以了。 回火溫度不同，氧化膜的厚度不同，呈現(xiàn)的顏色也不同，這就是所謂回火色?；鼗鹕c回火溫度的關(guān)系列于表5-5。第 6 節(jié) 鋼的表面淬火表面淬火： 不改變表面化學(xué)成分，只改變其表面組織的局部熱處理方法。l 感應(yīng)加熱表面淬火（觀看視頻） 原理交變磁場(chǎng)感應(yīng)電流工件電阻加熱，集膚效應(yīng)表面加熱 分類(lèi)a. 高頻 200-300KHz，淬硬深度 0.5-2mm 小工件b. 中頻2500-8000Hz 淬硬深度2-5mm 尺寸較大的工件c. 工頻 50Hz 淬硬深度10-15mm 大型工件d. 超音頻 30-40KHz 鋼種中碳鋼和中碳低合金鋼 特點(diǎn)a. 加熱速度快 幾秒幾十秒b. 加熱時(shí)實(shí)際晶粒細(xì)小，淬火得到極細(xì)馬氏體，硬度，脆性c. 殘余壓應(yīng)力提高壽命d. 不易氧化、脫碳、變形小e. 工藝易控制，設(shè)備成本高 工藝路線(xiàn)鍛造退火或正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工表面淬火低溫回火（粗磨時(shí)效精磨） 高頻淬火后的性能 同樣成分的鋼，經(jīng)高頻淬火后其硬度比普通淬火要高23HRC。 表面淬火后，可使工件表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,使其疲勞強(qiáng)度增加。 l 火焰加熱表面淬火（觀看視頻） 用高溫的氧乙炔火焰或氧與其它可燃?xì)猓簹?、天然氣等）火焰，可將零件表面迅速加熱到淬火溫度，然后立即噴水冷卻。 優(yōu)點(diǎn)淬火方法簡(jiǎn)單，不需特殊設(shè)備，適用于單件或小批量零件的淬火。 l 激光加熱表面淬火（觀看視頻）激光淬火技術(shù)，使鋼鐵材料表面溫度迅速升高到相變點(diǎn)以上，當(dāng)激光移開(kāi)后，由于仍處于低溫的內(nèi)層材料的快速導(dǎo)熱作用，使表層快速冷卻到馬氏體相變點(diǎn)以下，獲得淬硬層。 激光加熱淬火的應(yīng)用激光加熱淬火可以應(yīng)用于各種金屬材料，如各種鋼材、鑄鐵、鋁合金等有色金屬，并且可在任何基體組織上再淬火強(qiáng)化。第7節(jié) 鋼的化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理是通過(guò)改變鋼件表層化學(xué)成分并使熱處理后表層和心部組織不同，從而使表面獲得與心部不同性能的熱處理工藝。l 高溫化學(xué)熱處理 -滲碳（觀看視頻）。滲碳(cementite)是把低碳鋼零件放在可以供給碳原子的物質(zhì)中加熱，使其表面變成高碳鋼而心部仍是低碳鋼。再經(jīng)淬火可以達(dá)到表面高硬度、高耐磨性而心部仍具有高韌性的目的。滲碳多用于動(dòng)負(fù)荷（受沖擊）條件下表面受摩擦的零件，如齒輪等。 目的及應(yīng)用提高表面硬度，耐磨性，而使心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性 鋼種：低碳鋼，低碳合金鋼（C=0.2%0.3%） 滲碳工藝-組織-性能關(guān)系 加熱溫度：AC3以上（900950）； 保溫時(shí)間滲碳層厚度（一般機(jī)器零件滲碳層深度大都在0.52.0之間） 直接淬火奧氏體晶粒大，馬氏體粗，殘余A多，耐磨性低，變形大。只適用于本質(zhì)細(xì)晶鋼或耐磨性要求低和承載低的零件。 一次淬火心部要求高 AC3以上表面要求高，AC1以上3050 二次淬火第一次，改變心部組織 AC3以上3050第二次，細(xì)化表面組織 AC1以上3050 加工工藝路線(xiàn)鍛造正火切削加工滲碳直接淬火（一次淬火，二次淬火）低溫回火噴丸磨削 滲碳與表面淬火的比較 滲碳處理力學(xué)性能較高（表面硬度較高，耐磨性較高，疲勞強(qiáng)度較高） 可以處理形狀非常復(fù)雜的零件。（表面淬火則不然，形狀稍微復(fù)雜的零件就很難甚至無(wú)法進(jìn)行處理）。 滲碳最大的缺點(diǎn)：工藝過(guò)程較長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，成本高。l 中低溫化學(xué)熱處理 -氣體滲氮（含Al Cr, Mo，V的鋼）（觀看視頻） 把氮原子滲入鋼件表面的過(guò)程叫滲氮(nitriding)。滲氮后可以顯著地提高零件表面硬度和耐磨性，并能提高其疲勞強(qiáng)度和耐蝕性。 滲氮的特點(diǎn) 氮化溫度低（臨界溫度以下550左右），零件變形小。 時(shí)間長(zhǎng)（一般需2050小時(shí)，50小時(shí)滲氮層深也只有0.5左右） 氮化前調(diào)質(zhì) 滲氮以后表面硬度最高可達(dá)6570HRC（氮原子與鋼中的合金元素形成了硬度極高而又極細(xì)微的氮化物），所以耐磨性很高。 最后工序（滲氮后無(wú)需再進(jìn)行熱處理） 需要專(zhuān)用滲氮鋼和專(zhuān)用滲氮設(shè)備。最常用的鋼種是38CrMoAlA（含碳0.38%并含有Cr、Mo和Al的鋼）。目前一般只用于要求高耐磨性、高精度的零件，如高精度鏜床、磨床主軸等。l 高溫化學(xué)熱處理-碳氮共滲（軟氮化） 碳氮共滲(carbonitriding)是碳、氮原子同時(shí)滲入工件表面的一種化學(xué)熱處理工藝（以滲碳為主）。目前生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的是氣體碳氮共滲法， 目的提高鋼的疲勞強(qiáng)度和表面硬度與耐磨性。 氣體碳氮共滲的介質(zhì)滲碳和滲氮用的混合氣體。 共滲溫度820860 , 共滲溫度低，晶粒不易長(zhǎng)大， 熱處理：共滲后需進(jìn)行淬火及低溫回火以提高表面硬度及耐磨性，可進(jìn)行直接淬火(油冷 )。 l 高溫化學(xué)熱處理-滲硼 滲硼(boriding)后的工件表面具有很高的硬度（14002000HV）、耐磨性和良好的抗蝕性。滲硼溫度為900950，滲硼的保溫時(shí)間以46小時(shí)為宜，一般情況下，滲硼層深度為0.050.15較好，過(guò)厚因脆性大，易剝落。l 中低溫化學(xué)熱處理 -離子氮化離子氮化是根據(jù)含氮的氣體（氨氣或氮?dú)猓┰谥绷麟妶?chǎng)作用下，產(chǎn)生輝光放電的作用，使氮原子離子化而滲入金屬表面。它的優(yōu)點(diǎn)是處理周期短，且表面無(wú)脆化層，變形小，表面干凈，現(xiàn)已廣泛用于齒輪、槍炮管、活塞銷(xiāo)、氣門(mén)、曲軸、汽缸套等零件。