鋼的熱處理舉例

1、Beijing Institute of Petro-chemical Technology,1,工作條件,用于傳遞動(dòng)力、改變方向或速度的重要零,件，受力情況復(fù)雜,2,常見失效形式,齒輪接觸面磨損或齒面塑性變形（表面硬度不足,齒輪面剝落（疲勞損壞、點(diǎn)蝕,斷齒（強(qiáng)度低或超載,一,齒輪熱處理,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,一,齒輪熱處理,3,齒輪的技術(shù)要求,齒面高的硬度、接觸疲勞、耐磨損性能,齒輪根部及齒輪具有高的強(qiáng)度和韌性,4,齒輪用鋼,低、中碳,輕載齒輪,45,調(diào)質(zhì)或正火,中載齒輪,45,40Cr,調(diào)質(zhì)，耐磨部位表面淬火,重載齒輪

2、,20Cr,20CrMnTi,滲碳淬火,高精度齒輪,38CrMoAlA,調(diào)質(zhì)滲氮,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,1,滲碳齒輪,材料,20CrMnTi,20Cr,30CrMnTiA,等,服役場(chǎng)合：高速重載（汽車齒輪,下料,工藝,鍛造,正火,切削加工,滲碳,淬火,低溫回火,5,齒輪熱處理工藝,精加工,掌握各熱處理工序的目的，工藝，組織,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,1,正火,細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，便于切削加工,加熱至,Ac,3,30,50,空冷,組織細(xì)珠光體,少量鐵素體,2

3、,滲碳,提高表面含碳量,920,930保溫,3,9h,3,滲碳后淬火,獲得馬氏體，提高表面硬度,直接淬火或一次淬火,表面,高碳,M+Ar,碳化物,過(guò)渡層,M+Ar,心部,低碳,M+F,少量,4,回火,消除淬火應(yīng)力，低溫,200,MM,回,下料,鍛造,正火,切削加工,滲碳,淬火,低溫回火,精加工,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,20 CrMnTi,鋼制造齒輪的,熱處理工藝曲線,Beijing Institute of Petro-chemic

4、al Technology,加工工藝路線,下料,鍛造,粗加工,半精加工,精車加工,及,精磨,5,齒輪熱處理工藝,2,中載齒輪（中碳鋼）熱處理（表面淬火,適用于,35,55,40Cr,35CrMn,35CrMo,42SiMn,等材料齒輪,正火,調(diào)質(zhì),表面淬火,低溫回火,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,1,正火,或完全退火,細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度,加熱至,Ac,3,30,50,空冷,細(xì)珠光體,少量鐵素體,2,調(diào)質(zhì)熱處理,使心部具有良好強(qiáng)韌性,加熱至,Ac,3,30,50后淬火,500,600高溫回火,回火索氏體,3,表面感應(yīng)淬火,表面火焰淬

5、火,提高表面硬度,表面加熱至,Ac,3,30,50，心部沒有加熱,淬火后,表面,獲得馬氏體,殘余奧氏體,過(guò)渡層,馬氏體,F,殘余奧氏體,心部,回火索氏體,4,低溫回火,消除淬火應(yīng)力，低溫,200,MM,回,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,二、滾動(dòng)軸承熱處理,滾珠軸,承,滾針軸承,滾柱軸承,1,工作條件,高載荷，交變應(yīng)力,高轉(zhuǎn)速，一定沖擊,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,接觸疲勞破

6、壞,二、滾動(dòng)軸承熱處理,2,失效形式,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,塑性變形,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,磨損,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,3,性能要求,內(nèi)外圈和滾動(dòng)體,高的硬度和耐磨性,高的接觸疲勞強(qiáng)度,足夠的韌性和耐蝕性,尺寸穩(wěn)定性,滾珠軸承,滾針軸承,滾柱軸承,二、滾動(dòng)軸承熱處理,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,4,軸承用鋼,二、滾動(dòng)

7、軸承熱處理,G,Cr15,含,Cr,量,W,Cr,1.5 ,滾動(dòng)軸承鋼,高碳,Wc = 0.95,1.15,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,GCr15,軸承鋼制造軸承的工藝路線,鍛造,機(jī)加工,球化退火,淬火,冷處理,60,80,1h,低溫回火,正火,磨削加工,穩(wěn)定化處理,120,150,5,10h,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,5,熱處理工藝,預(yù)備熱處理,正火,消除網(wǎng)狀碳化物，細(xì)化晶粒,球化退火,降低硬度，提高韌性，為淬火組織準(zhǔn)備,淬火,獲得馬氏體組織,810,860（

8、溫度偏高），讓,Cr,盡量溶入,A,又不致于導(dǎo)致晶粒粗大,A,含碳過(guò)高；油冷,冷處理,獲得馬氏體組織,減少,Ar,低溫回火,消除殘余應(yīng)力，保持高硬度,二、滾動(dòng)軸承熱處理,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,汽車板簧,扭轉(zhuǎn)彈簧,大型熱卷彈簧,彈簧絲,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,三、彈簧熱處理,1,工作條件,儲(chǔ)存能量和減輕震動(dòng),主要承受拉力、壓力、扭力、交變載荷,2,失效形式,疲勞斷裂，永久變形,3,性能要求,高的強(qiáng)度極限、彈性極限、疲勞極限、成型加工性能（塑性,成型、熱處理

9、性能,4,常用材料,65,65Mn,60Si2Mn,等中碳鋼及中碳合金鋼,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,5,熱處理工藝,一）冷成形彈簧（小彈簧,由強(qiáng)化過(guò)的鋼絲（鉛淬冷拔、冷拔、淬火,回火的鋼絲,冷卷成彈簧,只需進(jìn)行去應(yīng)力退火（加熱溫度,250,300 ），以消,除變形過(guò)程中或淬火中形成的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸,二）熱成形彈簧,采用熱軋鋼絲或鋼板制成（如汽車板簧,淬火提高強(qiáng)度,中溫回火消除應(yīng)力，提高彈性極限,淬火溫度,Ac3,以上，回火溫度,350,450,組織,回火屈氏體,大型熱卷彈簧,去應(yīng)力退火,淬火,中溫回火,或采用等溫淬火,或采

10、用等溫淬火，得到貝氏體組織,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,工具一般包括刃具、模具、量具,常用鋼包括,碳素工具鋼,低合金工具鋼,高合金工具鋼（高速鋼等,四,工具熱處理,模,具,量具,刃具,成分特點(diǎn)：高碳,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,4.1,刃具熱處理,性能要求,高硬度,HRC60,主要取決于含碳量,高耐磨性,靠高硬度和析出細(xì)小均勻,硬碳化物來(lái)達(dá)到,紅硬性,即高溫下保持高硬度的能力,足夠的韌性,以防止脆斷和崩刃,刃具用鋼,碳素工具鋼,T7,T12,0.7,1.2%C,木

11、,工,鑿,手錘,圓沖,T12,鋼正常淬火組織,球狀珠光體,碳工鋼熱處理及組織,熱處理,正火,球化退火,淬火,低溫,回火,球化退火目的,降低硬度，便于加工,為淬火作組織準(zhǔn)備,使用狀態(tài)下的組織,M,回,顆粒狀碳化物,A,R,少量,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,絲,錐,板牙,刃具用鋼,低合金工具鋼,CrWMn,9SiCr,熱處理及組織同碳素工具鋼,只是淬火介質(zhì)為油（碳工鋼為水,板牙,絲錐,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,9 SiCr,鋼板牙熱處理工藝曲線,板牙,Beijing

12、 Institute of Petro-chemical Technology,W18Cr4V,的生產(chǎn)工藝及熱處理,鑄造,鍛造,球化退火,機(jī)加工,淬火,三次高溫回火,磨削加工,刃具用鋼,高合金刃具鋼：（高速鋼,W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,W18Cr4V,鋼的鑄態(tài)組織,W18Cr4V,鑄態(tài)組織,420,鑄造,高速鋼屬于,萊氏體,鋼,鑄態(tài)組織中含有大量呈魚,骨狀分布的粗大共晶碳化物,M6C,鋼的韌性大幅下降,Beijing Institute of Petro-chemical Technolo

13、gy,鍛造,魚骨狀碳化物不能用熱處理（正火）來(lái)消除,只能依靠反復(fù)多次鍛打來(lái)?yè)羲?W18Cr4V,鍛造組織,210,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,球化退火,消除應(yīng)力,降低硬度，便于機(jī)加工,調(diào)整組織,為淬火作好組織準(zhǔn)備,球化退火后的組織,S,粒狀,Cm,球化退火溫度,830,880,易于機(jī)械加工,W18Cr4V,球化退火組織,420,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,淬火,1200,1300,淬火后的組織,M+Cm+A,R,20,25,溫度高,高速鋼淬火溫度高的原因,讓,C,

14、和,Me,充分溶入,A,淬火后得到高合金馬氏體,高溫回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，提高硬度,提高紅硬性,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,三次高溫回火,在560回火時(shí),產(chǎn)生二次硬化,多次回火,獲得更多碳化物析出,讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變,回火組織,S,回,碳化物,Ar ( 1,2 ,淬火后,A,殘約,20,25 ,第一次回火,后,A,殘約剩,15,18 ,第二次回火,后,A,殘約剩,3,5 ,第三次回火,后,A,殘約剩,1,2 ,組織硬度,為,HRC65,以上,Beijing Institute of Petro-chemical Technolo

15、gy,W18Cr4V,鋼的熱處理過(guò)程示意圖,進(jìn)展,現(xiàn)在對(duì)這種熱處理工藝還不滿意,對(duì)高速鋼淬火,回火后,再進(jìn)行,TiN,沉積,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,4.2,冷作模具熱處理,性能要求,高硬度,HRC50,60,高耐磨性、強(qiáng)度和韌性,熱處理變形小,汽車沖壓模具,應(yīng)用,冷沖模、冷鐓模,冷擠模、搓絲板等,冷作模具用鋼,碳素工具鋼,T7,T8,低合金工具鋼,9SiCr,9Mn2V,CrWMn,或,GCr15,高合金工具鋼,Cr12,Cr12MoV,C1.4,2.3,Cr11,12,Beijing Institute of Petro-

16、chemical Technology,Cr12,型冷作模具鋼的熱處理,C1.4,2.3,Cr11,12,球化退火,冷作模具鋼鑄態(tài)組織極不均勻,含有大量共晶碳化物，需反復(fù),鍛打后退火處理,球化退火溫度,830,880，獲得細(xì)化碳化物,珠光體組織,易于機(jī)械加工,淬火,回火,一次硬化法,較低溫度淬火（980）低溫回火,回火組織為,M,回,碳化物,Ar,二次硬化法,較高溫度淬火（1050,2,3,次高溫回火,回火組織為,S,回,碳化物,Ar,少量,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,4.3,熱作模具熱處理,性能要求,應(yīng)用,熱作模具用鋼,使熱金

17、屬或液態(tài)金屬成型的模具,包括熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等,高的熱硬性、高溫耐磨性,高的熱強(qiáng)性和足夠高的韌性,高的熱疲勞抗力和導(dǎo)熱性,中碳,0.3,0.6 ,熱變形模具鋼,5CrNiMo,5CrMnMo,壓鑄模具,3Cr2W8V,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,5 CrMnMo,熱處理,熱處理工藝,完全退火,淬火,550,回火,曲軸模具,熱處理后的組織,S,回,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,3 Cr2W8V,鋼熱處理,熱處理工藝,淬火,550,三次回火,回火時(shí)二次硬化現(xiàn)象,

18、HRC47,汽車四缸壓鑄模,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,4.4,量具熱處理,性能要求,量具用鋼,高的硬度,HRC62,和耐磨性,熱處理變形小、尺寸穩(wěn)定，保證,尺寸精度,卡,尺,量,規(guī),千分尺,碳素工具鋼,T8,T12,低合金工具鋼,淬透性高，用于精度要求較高的量具,CrWMn,4Cr13,GCr15,9SiCr,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,千分,尺,卡尺,特點(diǎn),預(yù)備熱處理組織為球化退火或調(diào)質(zhì)處理組織,下限溫度淬火及冷處理，目的是減少A,長(zhǎng)時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方,度,淬火,冷處理,70,80,低溫回火,時(shí)效處理,120,130,幾十小時(shí),熱處理,Beijing Institute of Petro-chemical Technology,CrWMn,鋼制造塊規(guī)退火后熱處理工藝,650,820,840,油冷,3h,70,80,冷處理,140,160,3h,110,120,36h,時(shí)效處理,精磨,3h,研磨,溫,度,時(shí)間,Beijing Institute of Petro-che