《鋼的熱處理NEW》PPT課件.ppt

目錄 第一節(jié)鋼在加熱和保溫時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 第二節(jié)鋼的退火與正火 第三節(jié)鋼的淬火與回火 第四節(jié)表面淬火與化學(xué)熱處理 第三章鋼的熱處理 熱處理 固態(tài)下 將鋼經(jīng)過加熱 保溫和冷卻三個(gè)階段 以改變組織 從而改變性能的一種工藝過程 第一節(jié)鋼在加熱和保溫時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 一 加熱和保溫的目的 加熱溫度 Ac1以上 加熱目的 得到奧氏體 保溫目的 奧氏體成分均勻 晶粒大小適中 加熱實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度位置冷卻實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度位置 二 奧氏體形成過程 1 奧氏體晶核的形成F Fe3C相界上形成A晶核 2 奧氏體晶核的長(zhǎng)大 1 長(zhǎng)大方式F轉(zhuǎn)變成A Fe3C溶入A 2 長(zhǎng)大速度F轉(zhuǎn)變成A的速度大于Fe3C溶入的速度3 剩余Fe3C溶解4 奧氏體成分均勻化加熱溫度T 保溫時(shí)間t A成分均勻 三 奧氏體晶粒大小對(duì)熱處理后組織與性能的影響 加熱保溫后的奧氏體越細(xì)小 熱處理后鋼的組織越細(xì)小 性能越好 反之亦反 要求 嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間 防止 過熱 鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變 一 等溫冷卻轉(zhuǎn)變 二 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 冷卻目的 獲得所需的組織和性能 一 等溫轉(zhuǎn)變曲線 1 等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立 2 曲線分析 aa線 轉(zhuǎn)變開始線 bb線 轉(zhuǎn)變終了線 aa線以左 孕育期 bb線以右 產(chǎn)物區(qū) 過冷奧氏體 550 二 等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與性能 1 珠光體類型轉(zhuǎn)變 A1 550 組織名稱性能珠光體P 索氏體S 屈氏體T好 2 貝氏體轉(zhuǎn)變 550 Ms B上 硬度高于T 塑性低 無應(yīng)用價(jià)值B下 較高的強(qiáng)度硬度 塑性韌性好 3 馬氏體轉(zhuǎn)變 Ms Mf 1 連續(xù)冷卻C曲線 2 等溫C曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用 1 組織分析V1 隨爐冷卻 PV2 空氣中冷卻 SV3 油中冷卻 T MV4 水中冷卻 M A 2 臨界冷卻速度過冷A不發(fā)生分解 直接轉(zhuǎn)變?yōu)镸的最小冷速度 3 注意a 冷速 強(qiáng)度硬度 V VK時(shí) V 強(qiáng)度硬度不變 內(nèi)應(yīng)力 b 表層和心部冷速不同 組織不同 1 含碳量 左右位置與含碳量有關(guān)2 合金元素 a C曲線右移 VK b 使A穩(wěn)定區(qū)擴(kuò)大3 加熱溫度和保溫時(shí)間增加使C曲線右移 影響c曲線的因素 第三章鋼的熱處理 鋼的退火將鋼加熱到某一溫度并保溫 然后緩慢冷卻下來的熱處理工藝 目的 鋼的正火將鋼加熱到單一的A區(qū)域 經(jīng)保溫 在空氣中冷卻下來的熱處理工藝 目的 普通結(jié)構(gòu)件 可作為最終熱處理 低碳鋼 使強(qiáng)度硬度上升 便于切削加工 高碳鋼 消除Fe3C 為球化退火準(zhǔn)備 鋼的退火與正火 選用 1 切削加工性 硬度對(duì)切削加工性有很大影響 一般認(rèn)為硬度在HB170 230時(shí) 切削加工性最好 太軟或太硬都不好 當(dāng)含碳量不同時(shí) 可按以下原則選擇 C 0 25 時(shí) 正火0 25 0 5 完全退火 正火0 5 0 77 完全退火C 0 77 時(shí) 正火 球化退火2 使用性能對(duì)亞共析鋼零件 正火比退火具有更好的機(jī)械性能 若零件性能要求不高時(shí) 一般使用零件 可將正火作為最終熱處理3 經(jīng)濟(jì)性正火比退火生產(chǎn)周期短 成本低 效率高 操作簡(jiǎn)便 在可能的條件下 應(yīng)優(yōu)先采用 第三節(jié)鋼的淬火 一 淬火工藝 二 淬透性 三 淬火缺陷 鋼的淬火將鋼加熱到Ac3 Ac1 30 50 經(jīng)保溫后 急速冷卻下來的熱處理工藝 目的 得到M 獲得高的強(qiáng)度 硬度和耐磨性 加熱溫度及組織 亞共析鋼 Ac3 30 50 M共析 過共析鋼 Ac1 30 50 M 球狀Fe3C 思考 a 當(dāng)亞共析鋼加熱溫度處于Ac1 Ac3之間 淬火后的組織 性能會(huì)怎樣 b 當(dāng)過共析鋼加熱溫度在Accm 30 50 時(shí) 淬火后的組織 性能會(huì)怎樣 注意 a 過共析鋼淬火工藝流程 正火 球化退火 淬火b 鋼在淬火時(shí) 要嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間 在保證V冷 VK的前提下 盡量選擇冷速較慢的冷卻劑 以防零件的變形 開裂 淬火劑的選擇 淬火方法 鋼的淬火 淬透性 1 定義 淬火后 得到M層深度的能力 主要取決于VK 2 影響因素 1 成分一般情況下 合金元素使C曲線右移 VK 淬透性 2 淬火劑淬火劑的冷卻速度 心部冷速 淬透性 3 尺寸 尺寸 心部冷速 淬透性 大尺寸合金鋼油淬小尺寸碳素鋼水淬 3 淬硬性 鋼淬火后 M所能達(dá)到的最高硬度 淬硬性不同于淬透性 它與冷速無關(guān) 僅取決于C量 C 淬硬性 鋼的淬火 淬火缺陷 1 氧化 脫碳 加熱溫度高 表面氧化起皮 表層C 強(qiáng)度硬度不足 防止 控制熱處理氣氛 2 硬度不足加熱溫度 保溫時(shí)間 冷速 組織不均勻 出現(xiàn)軟點(diǎn) 硬度不足防止 正火均勻組織 重新淬火3 過熱加熱溫度過高 晶粒粗大 硬度 正火 退火 細(xì)化晶粒 淬火4 過燒加熱溫度 沿A晶界氧化 熔化 報(bào)廢5 變形 開裂淬火時(shí) 冷速 內(nèi)應(yīng)力 零件變形 開裂改善結(jié)構(gòu) 對(duì)稱 選擇合適的冷卻劑和冷卻方法 鋼的回火 一 回火 二 回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 三 回火的分類 四 回火性能 鋼的回火 1 定義 淬火后的鋼 重新加熱到A1以下溫度 保溫后 冷卻下來的熱處理工藝 2 目的 1 去除內(nèi)應(yīng)力 防止變形與開裂 2 降低脆性 提高塑性韌性 獲得所需的性能 3 穩(wěn)定尺寸 組織 回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 1 M及A 的分解 150 250 時(shí) M中的C原子偏聚 析出碳化物 A 也發(fā)生分解 變成M 產(chǎn)物 碳量稍低的M 細(xì)小碳化物 回火馬氏體M 性能 保持高的強(qiáng)度硬度的同時(shí) 有一定的塑性韌性 2 滲碳體的形成350 500 M放出全部碳 F 碳化物聚集長(zhǎng)大成Fe3C 產(chǎn)物 F 顆粒Fe3C 極細(xì) 回火屈氏體T 性能 有較高的強(qiáng)度硬度 較好塑性韌性 特別是具有很高的彈性極限 3 滲碳體的長(zhǎng)大500 650 時(shí) F 顆粒Fe3C長(zhǎng)大 產(chǎn)物 多邊形F 粒狀Fe3C 細(xì)小 回火索氏體S 性能 具有較高強(qiáng)度硬度的同時(shí) 良好的塑性韌性 良好的綜合機(jī)械性能 鋼的回火 回火的分類 生產(chǎn)中 將淬火 高溫回火的工藝合稱調(diào)質(zhì) 鋼的回火 回火性能 1 調(diào)質(zhì)與正火的性能比較 調(diào)質(zhì)的性能要優(yōu)于正火 即強(qiáng)度硬度高 塑性韌性好 原因 正火組織S中F Fe3C為片狀 應(yīng)力集中 調(diào)質(zhì)組織S 中F Fe3C為球狀 2 回火溫度與性能的關(guān)系 鋼回火后的性能與溫度有關(guān) 一般情況下 T 塑性韌性 強(qiáng)度硬度 內(nèi)應(yīng)力 但不是絕對(duì)的 當(dāng)T 由于F Fe3C長(zhǎng)得很大 會(huì)導(dǎo)致性能 3 回火脆性 低溫回火脆性 250 350 回火 高溫回火脆性 合金鋼450 600 回火 鋼的表面熱處理與形變熱處理 表面熱處理 形變熱處理 表面淬火 化學(xué)熱處理 目的 獲得外硬內(nèi)韌的性能要求 表面淬火 1 含義 對(duì)零件表面快速加熱 保溫后快冷 2 工藝流程 調(diào)質(zhì) 正火 表面淬火 低溫回火 3 組織 表層M 心部為原始組織S 或S 4 適用材料 中碳鋼 感應(yīng)加熱表面淬火機(jī) 感應(yīng)圈 中頻電爐感應(yīng)圈 二 化學(xué)熱處理 1 含義 通過化學(xué)手段 改變零件表面的成分 C量或其它元素 然后進(jìn)行熱處理 使表層和心部產(chǎn)生性能異 2 滲碳 低碳鋼 0 10 0 25 在900 950 活性碳?xì)夥占訜?滲碳后 表層達(dá)到過共析成分 并有一定的滲碳層厚度 心部碳量不變 表層高碳 強(qiáng)度 耐磨性好 心部低碳 塑性 韌性好 耐沖擊 3 組織 表層 高碳M 少量滲碳體心部 低碳M 或S 4 適用材料 低碳鋼5 應(yīng)用 汽車變速齒輪 20CrMnTi 毛坯成型 預(yù)備熱處理 正火 切削加工 滲碳 淬火 低溫回火 噴丸 精加工 鋼的化學(xué)熱處理 井式氣體滲碳爐 15鋼滲碳后金相組織 激光表面處理 鋼的表面熱處理與形變熱處理 形變熱處理 1 含義 2 種類 把塑性變形與熱處理工藝結(jié)合起來的一種綜合工藝 零件可在獲得加工硬化 形變強(qiáng)化 的同時(shí)獲得熱處理強(qiáng)化 簡(jiǎn)化了工藝流程 汽車鋼板彈簧 55Si2Mn 退火 切削加工 加熱 彎曲 形變 淬火 中溫回火 噴丸 精加工 第三章鋼的熱處理 小結(jié) 典型零件的生產(chǎn)工藝流程 低碳鋼 20CrMnTi 毛坯成型 預(yù)備熱處理 正火 切削加工 滲碳 碳 氮共滲 淬火 低溫回火 噴丸 精加工中碳鋼 45 毛坯成型 預(yù)備熱處理 正火 切削加工 淬火 高溫回火 調(diào)質(zhì) 表面淬火 低溫回火 噴丸 精加工 1 齒輪 2 彈簧 鋼板彈簧 55Si2Mn 退火 切削加工 加熱 彎曲 形變 淬火 中溫回火 噴丸 精加工氣門彈簧 65Mn 退火 切削加工 加熱 卷簧