機械設計中材料的選材及熱處理PPT課件

1、2021-11-131黑色金黑色金屬屬有色金屬有色金屬鑄鐵鑄鐵鋼鋼金屬材料金屬材料常用工程材料常用工程材料鋁合金鋁合金銅合金銅合金非金屬材料非金屬材料橡膠橡膠塑料塑料工程材料分類：工程材料分類：第1頁/共54頁2021-11-132鑄鐵鑄鐵 鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，鑄鐵和鋼都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。含碳量小于不同。含碳量小于2 2的鐵碳的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于合金稱為鋼，含碳量大于2 2的稱為鑄鐵。的稱為鑄鐵。 鑄鐵具有適當?shù)囊兹坌?，鑄鐵具有適當?shù)囊兹坌?，良好的液態(tài)流動性，因而可鑄良好的液態(tài)流動性，因而可鑄成形狀復雜的零件。此外，它成形狀復雜的零

2、件。此外，它的減震性、耐磨性、切削性的減震性、耐磨性、切削性（指灰鑄鐵）均較好且成本低（指灰鑄鐵）均較好且成本低廉，因此在機械制造中應用甚廉，因此在機械制造中應用甚廣。廣。第2頁/共54頁2021-11-133 性能：（與鋼相比）性能：（與鋼相比）1.1.強度、塑性低（石墨對基體有割裂作用）強度、塑性低（石墨對基體有割裂作用）2.2.抗壓強度不低抗壓強度不低3.3.減震性好（機器運動時，有減震性好）減震性好（機器運動時，有減震性好）4.4.耐磨性好（碳含量高，硬度高，石墨：軟，可作為潤滑劑）耐磨性好（碳含量高，硬度高，石墨：軟，可作為潤滑劑）5.5.加工性好加工性好6.6.成本低成本低鑄鐵鑄鐵

3、第3頁/共54頁2021-11-134灰口鑄鐵：灰口鑄鐵：碳以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色碳以片狀石墨形式存在，斷口呈暗灰色可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：團絮狀石墨，塑性很低，不能鍛造，只有鋼能鍛造，鑄鐵不能團絮狀石墨，塑性很低，不能鍛造，只有鋼能鍛造，鑄鐵不能鍛造，經過兩個生產過程制得的，首先制得白口鐵鑄件，然后再經石墨化鍛造，經過兩個生產過程制得的，首先制得白口鐵鑄件，然后再經石墨化退火而最終制得可鍛鑄鐵退火而最終制得可鍛鑄鐵球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：球狀石墨球狀石墨白口鑄鐵白口鑄鐵：一般液體鐵水冷卻下來，發(fā)生石墨化，變成石墨，若冷的太快，一般液體鐵水冷卻下來，發(fā)生石墨化，變成石墨，若冷的太快，變不成石墨

4、，而是作為滲碳體保存下來，白口鑄鐵很硬，沒有用，要避免變不成石墨，而是作為滲碳體保存下來，白口鑄鐵很硬，沒有用，要避免出現(xiàn)出現(xiàn)合金鑄鐵合金鑄鐵：在鑄鐵中加入數(shù)量不等的合金元素，從而改善鑄鐵的物理、化在鑄鐵中加入數(shù)量不等的合金元素，從而改善鑄鐵的物理、化學和力學性能，如耐磨性、耐蝕性和耐熱性學和力學性能，如耐磨性、耐蝕性和耐熱性根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分類：根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式及石墨的形態(tài)，可將鑄鐵分類：第4頁/共54頁2021-11-135常用鑄鐵常用鑄鐵（其中灰鑄鐵應用最廣，球墨鑄鐵次之）其中灰鑄鐵應用最廣，球墨鑄鐵次之） 片狀石墨片狀石墨 鑄鐵的性能，但片狀石墨對

5、基體的分割作用，和引起應力集中效應，故其抗拉強度遠鑄鐵的性能，但片狀石墨對基體的分割作用，和引起應力集中效應，故其抗拉強度遠 低于鋼，其強度、塑性低。鑄造性能好低于鋼，其強度、塑性低。鑄造性能好( (灰鑄鐵含碳量高，熔點比鋼低灰鑄鐵含碳量高，熔點比鋼低) )，成本最低，成本最低 （冷卻下來后直接就可得到）（冷卻下來后直接就可得到） 牌號：牌號：HT250HT250（HTHT：灰鐵的漢語拼音首字母，：灰鐵的漢語拼音首字母，250250代表抗拉強度值）代表抗拉強度值） 成分（成分（HT250HT250） ：碳含量：碳含量：2.92.93.53.5，硅含量：，硅含量：1.41.42.12.1 錳含量

6、：錳含量：0.71.1， 硫含量硫含量0.150.15，磷含量，磷含量0.12 常用熱處理常用熱處理 去應力退火：加工前進行，人工時效處理去應力退火：加工前進行，人工時效處理 高溫退火：降低硬度，使?jié)B碳體分解成鐵和石墨高溫退火：降低硬度，使?jié)B碳體分解成鐵和石墨 表面淬火：提高表面耐磨性表面淬火：提高表面耐磨性灰口鑄鐵：灰口鑄鐵：制動盤（制動盤（HT250，190-230HBS）第5頁/共54頁2021-11-136牌號HT100HT100HT150HT150HT200HT200HT250HT250HT300HT300HT350HT350性能 強度切削加工性表面粗糙度耐熱疲勞性高溫強度減震性彈行

7、模量對缺口敏感程度耐磨性鑄造工藝性第6頁/共54頁2021-11-137液體鐵水經過球化處理，石墨呈球狀分布于基體中液體鐵水經過球化處理，石墨呈球狀分布于基體中 性能：強度、塑性高（與灰口鑄鐵相比）性能：強度、塑性高（與灰口鑄鐵相比） 牌號：牌號：QT500QT5007 7（QTQT：球鐵的漢語拼音首字母，：球鐵的漢語拼音首字母，500500代表最低抗拉強度值，代表最低抗拉強度值，7 7代表最低代表最低延伸率值）延伸率值） 成分（成分（QT5007）： 碳含量：碳含量：3.63.8，硅含量：，硅含量：2.52.9 錳含量錳含量0.6% ， 硫含量硫含量0.025，磷含量，磷含量0.08 熱處理

8、熱處理 退火：降低應力，表面白口鑄鐵消除，變成灰口鑄鐵或球墨退火：降低應力，表面白口鑄鐵消除，變成灰口鑄鐵或球墨 正火：得到以珠光體為主的基體組織正火：得到以珠光體為主的基體組織 淬火回火：得到回火馬氏體、回火托氏體淬火回火：得到回火馬氏體、回火托氏體 或回火索氏體組織或回火索氏體組織球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：卡鉗（卡鉗（ QT600-3，190-240HBS）支架（）支架（ QT500-7，180-240HBS）第7頁/共54頁2021-11-138牌號QT400-18QT400-18QT400-15QT400-15QT450-10QT450-10QT500-7QT500-7 QT600-3QT6

9、00-3QT700-2QT700-2性能 抗拉強度伸長率彈行模量硬度沖擊韌度減震性疲勞極限熱疲勞抗力耐磨性可加工性第8頁/共54頁2021-11-139鋼鋼n 鋼具有高的強度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善鋼具有高的強度、韌性和塑性，并可用熱處理方法改善其力學性能和加工性能。其力學性能和加工性能。n 鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法鋼制零件的毛坯可用鍛造、沖壓、焊接或鑄造等方法取得，因此其應用極為廣泛。取得，因此其應用極為廣泛。第9頁/共54頁2021-11-1310鋼的分類及牌號鋼的分類及牌號1. 按照化學成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼按照化學成分，鋼又可分為碳素鋼和合金鋼a

10、 a、碳素鋼（簡稱碳鋼，由于鋼碳鋼具有較好的力學性能碳素鋼（簡稱碳鋼，由于鋼碳鋼具有較好的力學性能和工藝性能，并且產量大，價格較低，使它成為機械工和工藝性能，并且產量大，價格較低，使它成為機械工程上應用最廣泛的金屬材料）程上應用最廣泛的金屬材料） 按碳含量的多少分為低碳鋼：Wc0.3中碳鋼：Wc0.30.6高碳鋼：Wc0.6第10頁/共54頁2021-11-1311低碳鋼：塑性、韌性好，大型支架結構、橋梁中碳鋼：綜合機械性能好，受力復雜的機器零件高碳鋼：硬度高，工具、耐磨零件碳素鋼的性質主要取決于含碳量，含碳量越高則碳素鋼的性質主要取決于含碳量，含碳量越高則鋼的強度越高，但塑性越低鋼的強度越高

11、，但塑性越低a a、碳素鋼碳素鋼第11頁/共54頁2021-11-1312b b、合金鋼合金鋼 由于現(xiàn)代工業(yè)和科學技術的不斷發(fā)展，對力學性能和物理、化學性能提出了更高的要求，碳鋼雖然經過熱處理，也不能滿足要求，從而就發(fā)展了合金鋼，合金鋼就是為了改善和提高碳鋼的性能或使之獲得某些特殊性能，在碳鋼的基礎上，特意的加入某些合金元素而得到的多元的以鐵為基的合金。 合金鋼的優(yōu)良性能不僅取決于化學成分，而且在更大程度上取決于適當?shù)臒崽幚淼?2頁/共54頁2021-11-1313a a、結構鋼結構鋼：大型結構和：大型結構和機器零件機器零件b b、工具鋼：工具、模具、量具、工具鋼：工具、模具、量具c c、特殊

12、性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、特殊性能鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼2、按用途分大平墊（1Cr13）第13頁/共54頁2021-11-1314a a、普通鋼、普通鋼b b、優(yōu)質鋼、優(yōu)質鋼c c、高級優(yōu)質鋼、高級優(yōu)質鋼3、按質量分分類方法比較多，按習慣叫即可，如45鋼可被稱為中碳鋼、結構鋼、優(yōu)質鋼 按按S S、P P的含量分的，的含量分的，S S、P P含量越多，脆性越含量越多，脆性越大，質量也就越差高級優(yōu)質鋼：大，質量也就越差高級優(yōu)質鋼：S S、P P去的特別好去的特別好第14頁/共54頁2021-11-13154、牌號普通碳素結構鋼：用Q數(shù)字（屈服強度數(shù)值）表示優(yōu)質碳素結構鋼：用鋼中平均碳含量

13、分數(shù)的兩位數(shù)字表示，單位為萬分之幾，也就是說用碳含量萬分之幾表示碳素工具鋼：T數(shù)字，在鋼號前加T（碳的漢語拼音字頭），數(shù)字：鋼號用平均碳含量的千分數(shù)的數(shù)字表示（千分之幾） T8表示平均碳含量為0.8（千分之八）的碳素工具鋼高級優(yōu)質則在鋼號后加A，如T10A 第15頁/共54頁2021-11-1316合金結構鋼：數(shù)字元素數(shù)字表示4、牌號如：60Si2Mn（60：碳含量的萬分之幾，即0.6；Si、Mn：合金元素；2：表示前邊合金元素的平均質量分數(shù)，當含量1.5%時，是四舍五入后的數(shù)字，當1.5時，數(shù)字省略）合金工具鋼：數(shù)字合金元素數(shù)字 如：9CrSi(9：碳含量的千分之幾即0.9，當碳含量1時，此

14、數(shù)字省略；Cr、Si含量都小于1.5)滾動軸承鋼：GCr數(shù)字（G：滾；數(shù)字：Cr質量分數(shù)的千分之幾）第16頁/共54頁2021-11-13174、牌號數(shù)字：碳含量以千分之幾表示，當碳質量分數(shù)0.03及0.08時，分別以00及0表示特殊性能鋼：數(shù)字合金元素數(shù)字鑄鋼：ZG數(shù)字數(shù)字（前邊數(shù)字表示屈服強度值，后邊數(shù)字表示抗拉強度值） 如：ZG270-500 第17頁/共54頁2021-11-1318結構鋼普通結構鋼普通結構鋼 普通碳素結構鋼1、普通碳素結構鋼：碳含量是在0.060.38，雜質比較多，但價格便宜，成本低，適用于要求不高的機械零件和工程構件 如壓板（Q235A30）、推動板（Q235A）普

15、通低合金結構鋼第18頁/共54頁2021-11-13192、普通合金結構鋼普通結構鋼普通結構鋼 a、成分特點：低碳（C0.2）、低合金、Mn（以Mn為主加元素，因為錳的資源豐富， 強化鐵素體的效果明顯，能降低鋼的冷脆溫度，另外，加錳后還使組織中的珠光體含量 增加，以而進一步提高強度）b、典型鋼號：16Mn（16：萬分之幾，Mn含量1.5，數(shù)字省略）碳含量很低，只有0.16c、性能： 塑性、韌性號（低碳）強度高（與沒加合金元素的低碳鋼相比，高3050，但不要與45鋼相比）焊接性好（焊接最麻煩的是斷裂，應力大，但是塑性、韌性好的材料不易開裂） 大型結構、橋梁（不易斷裂，有以上特點，價格也低，工藝很

16、成熟） 第19頁/共54頁2021-11-1320優(yōu)質結構鋼優(yōu)質結構鋼 硫、磷含量較低，非金屬夾雜物也較少，強度、塑性、韌性均比硫、磷含量較低，非金屬夾雜物也較少，強度、塑性、韌性均比普通碳素結構鋼好，常用于制造較重要的零件普通碳素結構鋼好，常用于制造較重要的零件 如齒輪(Q235A 45)，支點圓柱（45 40Cr）應用最廣泛的是45鋼（也被稱為外能鋼），經調質處理后，可獲得良好的綜合力學性能 1 1、優(yōu)質碳素結構鋼、優(yōu)質碳素結構鋼 第20頁/共54頁2021-11-1321優(yōu)質結構鋼優(yōu)質結構鋼2 2、滲碳鋼、滲碳鋼 成分特點：低碳（碳含量很低，屬于低碳鋼） 作用：強化提高淬透性性能：心部韌

17、性好，表面硬度特別高 應用：受沖擊同時要表面高硬度、高耐磨性的零件 壓力臂（20CrMnTi ），大滾針副托架（15CrMo） 第21頁/共54頁2021-11-1322優(yōu)質結構鋼優(yōu)質結構鋼3 3、調質鋼、調質鋼 淬火高溫回火 后獲得綜合機械性能，即強度與韌性的配合應用：受力復雜的重要零件，最普通的調質鋼為35，40，45，但由 于熱處理后變形大，實際都加合金元素，隨合金量增加強度 增加 ，順序為 4040Cr 40CrNi 40CrNiMo為提高某些部位耐磨性，通常要局部高頻淬火或表面氮化；需提高表面疲勞抗力，有時要進行噴丸處理主軸（40Cr，260-300HBS,表面離子氮化）長導套（45

18、，260-300HBS，高頻淬火） 第22頁/共54頁2021-11-1323優(yōu)質結構鋼優(yōu)質結構鋼3 3、調質鋼、調質鋼 35CrMo，調質后，具有高的靜強度、沖擊韌度和較高的疲勞強度42CrMo，與35CrMo性能相近，強度和淬透性更好調整六方頭（35CrMo，淬火50-55）轉向節(jié)（42CrMo與40Cr） 第23頁/共54頁2021-11-1324優(yōu)質結構鋼優(yōu)質結構鋼4 4、彈簧鋼、彈簧鋼碳含量：0.60.9 最普通彈簧鋼是Mn系列和 Cr系列 Mn系列選擇原則65Mn60Si2Mn55SiMnMoVNb Cr系列選擇原則50CrMn50CrV 50CrMnV淬火中溫回火 ，獲得高彈性和

19、高韌性，通常需要進行噴丸處理獲 得表面壓應力彈簧有大有小，制作方式也不一樣，主要有兩種：冷成型和熱成型 第24頁/共54頁2021-11-1325優(yōu)質結構鋼優(yōu)質結構鋼彈簧鋼的特性彈簧鋼的特性基準座擋圈（65Mn），回位彈簧、波形彈簧（60Si2Mn）大小扭簧（ 60Si2Mn 70） 高碳鋼如65，70，85，經熱處理和冷拔硬化后，可得較高強度和適當韌性塑性，淬透性差只適用較小尺寸彈簧65Mn，熱處理后，綜合性能優(yōu)于碳鋼60Si2Mn ，Si與Mn提高彈性極限、屈強比、淬透性和抗松弛穩(wěn)定性第25頁/共54頁2021-11-1326優(yōu)質結構鋼優(yōu)質結構鋼4 4、滾動軸承鋼有高而均勻的硬度、提高耐磨

20、性 有高的接觸疲勞強度和彈性極限 滾針（GCr15 ）第26頁/共54頁2021-11-1327銅合金銅合金- -銅鋅合金，并含有少量的銅鋅合金，并含有少量的錳、錳、鋁、鎳鋁、鎳特點：特點：具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐具有良好的塑性和液態(tài)流動性。青銅合金還具有良好的減摩性和抗腐蝕性。蝕性。青銅青銅黃銅黃銅軸承合金（巴氏合金）軸承合金（巴氏合金）- -含錫青銅、不含錫青銅含錫青銅、不含錫青銅軸套，襯套軸套，襯套（巴氏合金巴氏合金）有色金屬有色金屬第27頁/共54頁2021-11-1328高分子材料高分子材料復合材料復合材料陶瓷陶瓷- 塑料、橡膠、合成纖維塑料、橡膠

21、、合成纖維。 -強度高、彈性模量大、質量輕。強度高、彈性模量大、質量輕。非金屬材料非金屬材料-強度高、彈性模量大、質量輕。強度高、彈性模量大、質量輕。塑料塑料-塑料的比重小，易于制成形狀復雜的零件，而塑料的比重小，易于制成形狀復雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕且各種不同塑料具有不同的特點，如耐蝕性、絕熱性、熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機械制造中其應用日益廣泛。制造中其應用日益廣泛。 第28頁/共54頁2021-11-1329橡膠橡膠-橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量

22、。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。 螺桿防塵罩（DF 6454）非金屬材料非金屬材料第29頁/共54頁2021-11-1330非金屬材料非金屬材料 復合材料復合材料 克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，綜合了各種克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，綜合了各種不同材料的優(yōu)良性能，具有高的比強度、比剛度、抗疲勞、減振、不同材料的優(yōu)良性能，具有高的比強度、比剛度、抗疲勞、減振、耐磨性能優(yōu)良等特點。尤其是金屬基復合材料，從力學性能角度看，耐磨性能優(yōu)良等特點。尤其是金屬基復合材料，

23、從力學性能角度看，可能是最理想的機械工程材料。但復合材料價格昂貴，除在航天航可能是最理想的機械工程材料。但復合材料價格昂貴，除在航天航空、船舶、武器裝備等國防工業(yè)中的重要結構件上應用外，在一般空、船舶、武器裝備等國防工業(yè)中的重要結構件上應用外，在一般的民用工業(yè)上應用有限。但應注意的是，隨著復合材料的生產成本的民用工業(yè)上應用有限。但應注意的是，隨著復合材料的生產成本降低，其應用潛力巨大、前景極其廣闊。降低，其應用潛力巨大、前景極其廣闊。 剎車片（M432A)第30頁/共54頁2021-11-1331o陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件；陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要

24、的受力零件； 目前主要應用領域是建筑陶瓷和功能材料。目前主要應用領域是建筑陶瓷和功能材料。o陶瓷材料具有高熱硬性及化學穩(wěn)定性，可用作耐熱、耐磨、耐蝕陶瓷材料具有高熱硬性及化學穩(wěn)定性，可用作耐熱、耐磨、耐蝕的零件，如燃燒器噴嘴、刀具與模具、石油化工容器等。的零件，如燃燒器噴嘴、刀具與模具、石油化工容器等。o由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應用前景，在高新技術產品中由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應用前景，在高新技術產品中占據(jù)重要地位，故有人認為占據(jù)重要地位，故有人認為2121世紀是世紀是“第二個石器時代第二個石器時代”。陶瓷。陶瓷作為結構材料，目前尚處開發(fā)應用階段。作為結構材料，目前尚處開發(fā)應用階段

25、。 非金屬材料非金屬材料陶瓷材料陶瓷材料第31頁/共54頁2021-11-1332普通熱處理：退火、正火、淬火、回火 表面熱處理：滲碳、滲氮、高頻淬火鋼的熱處理鋼的熱處理 在鑄造、壓力加工和焊接成形過程中，不可避免地存在組織缺在鑄造、壓力加工和焊接成形過程中，不可避免地存在組織缺陷。對金屬材料進行熱處理主要源于提高其綜合機械性能，符合材陷。對金屬材料進行熱處理主要源于提高其綜合機械性能，符合材料在設計和制備過程中所遵循的料在設計和制備過程中所遵循的“成分組織性能成分組織性能”的原則。的原則。 熱處理是將金屬材料以一定的速度加熱到預定溫度并保持預定熱處理是將金屬材料以一定的速度加熱到預定溫度并保

26、持預定的時間，再以預定的冷卻速度進行冷卻的綜合工藝方法。的時間，再以預定的冷卻速度進行冷卻的綜合工藝方法。第32頁/共54頁2021-11-1333鋼的退火 加熱保溫緩冷（隨爐冷卻） 退火退火1、去應力（應力存在，使材料本身性能下降）、去應力（應力存在，使材料本身性能下降）2 2、調整內部組織（最大目的，使之變成均勻細小的組織）、調整內部組織（最大目的，使之變成均勻細小的組織）3 3、改善切削加工性能（鑄件、鍛件冷卻下來后，表面硬度太高，不易、改善切削加工性能（鑄件、鍛件冷卻下來后，表面硬度太高，不易 切削加工，首先熱處理，緩冷，表面硬度就會下降）切削加工，首先熱處理，緩冷，表面硬度就會下降）

27、 目的：第33頁/共54頁2021-11-1334完全退火 目的：a、使熱加工造成的粗大、不均勻的組織細化 b、降低硬度，改善切削加工性能等溫退火 目的及加熱過程與完全退火相同，但組織轉變容易控制球化退火 目的： a、為以后的熱處理作組織準備 b、降低硬度，改善切削加工性能去應力退火 目的：消除殘余應力（不改變組織，只是去應力，因此加熱溫度很低）再結晶退火：目的：消除加工硬化的影響，不想讓它加工硬化，加熱后發(fā)生再結晶，性能回復到加工硬化前 鋼的常用退火工藝鋼的常用退火工藝第34頁/共54頁2021-11-1335鋼的正火 加熱保溫空冷（冷卻速度比退火快一些） 正火正火與退火一樣，只是第三個不同

28、：退火是讓它硬度與退火一樣，只是第三個不同：退火是讓它硬度而正火是當材料表面而正火是當材料表面太軟時，讓它變硬一些太軟時，讓它變硬一些目的：第35頁/共54頁2021-11-1336冷卻速度快，晶粒細小，強度、硬度更好可以作為最終熱處理（一些重要零件，要先預先 熱處理，再最終熱處理，但有些零件，受力不大 而且不非常重要，可把正火作為組中熱處理 效率高（不用占用爐子，快）對所有零件的預先熱處理，能正火不退火區(qū)別（與退火相比）40Cr：退火b /MPa: 656 正火b /MPa: 754第36頁/共54頁2021-11-1337淬火淬火目的：1、獲得硬、脆的馬氏體2、得到優(yōu)異的力學性能 經過退火

29、或正火的工件只能獲得一般的強度和硬度，對于許多經過退火或正火的工件只能獲得一般的強度和硬度，對于許多需要高強度、高耐磨條件下工作的零件則必須淬火與回火處理。需要高強度、高耐磨條件下工作的零件則必須淬火與回火處理。（所有重要機器零件都要進行淬火處理，退火、正火為它所準備）第37頁/共54頁2021-11-1338淬透性與淬硬性 鋼的淬透性鋼的淬透性大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱大小通常用規(guī)定條件下淬火獲得淬透層的深度（又稱有效淬硬深度）的距離作為有效淬硬深度）的距離作為淬透層深度淬透層深度。指淬火后馬氏體所能達到的最高硬度，淬硬性主要決定于指淬火后馬氏體所能達到的最高硬度，淬硬性

30、主要決定于馬氏體的碳含量。馬氏體的碳含量。 第38頁/共54頁2021-11-1339（1 1）淬透性大的件易淬透，組織和性能均勻一致；）淬透性大的件易淬透，組織和性能均勻一致；（2 2）淬火性大的工件在淬火時，可選用冷卻能力較小的）淬火性大的工件在淬火時，可選用冷卻能力較小的 淬火介質以減小淬火應力。淬火介質以減小淬火應力。（3 3）對受力大而復雜的工件，為確保組織性能均勻一致，）對受力大而復雜的工件，為確保組織性能均勻一致， 可選用淬透性大的鋼。可選用淬透性大的鋼。（4 4）當要求工件表面硬度高，而心部韌性好時，可選用）當要求工件表面硬度高，而心部韌性好時，可選用 低淬透性鋼。低淬透性鋼。

31、淬透性的應用：淬透性的應用：（45與40Cr） 第39頁/共54頁2021-11-1340 為了保證獲得所需淬火組為了保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，必織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質再配以須采用已有的淬火介質再配以各種冷卻方法才能解決。各種冷卻方法才能解決。 通常的通常的淬火方法淬火方法包括單液淬包括單液淬火、雙液淬火、分級淬火和等火、雙液淬火、分級淬火和等溫淬火等，如圖所示。溫淬火等，如圖所示。第40頁/共54頁2021-11-1341回火所有的鋼淬火后立即回火處理（回火一定在淬火后進行）所有的鋼淬火后立即回火處理（回火一定在淬火后進行）去除淬火應力去除淬火應力 得

32、到所需的組織和性能得到所需的組織和性能 淬火鋼件經回火可以減少或消除淬火應力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑淬火鋼件經回火可以減少或消除淬火應力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強度、硬度和塑性、韌性得到適當配合，以滿性和韌性，從而使鋼的強度、硬度和塑性、韌性得到適當配合，以滿足不同工件的性能要求。足不同工件的性能要求。第41頁/共54頁2021-11-1342 回火的目的是降低應力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具回火的目的是降低應力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高的硬度、強度和耐磨性。低溫回火一般用來處理要求高硬度和高有高的硬度、強度和耐磨性。低溫回火一般用來處理要求高硬度和高耐磨性的

33、工件，如刀具、量具、滾動軸承和滲碳件等。（耐磨性的工件，如刀具、量具、滾動軸承和滲碳件等。（HRC60HRC60）1 1）低溫回火（）低溫回火（150150250250）第42頁/共54頁2021-11-13432 2）中溫回火（）中溫回火（350350500500） 回火的目的是獲得回火屈氏體，具備高的彈性極限和回火的目的是獲得回火屈氏體，具備高的彈性極限和韌性，并保持一定的硬度，主要用于各種韌性，并保持一定的硬度，主要用于各種彈簧彈簧，鍛模、壓，鍛模、壓鑄模等模具。（鑄模等模具。（35HRC4535HRC45） 第43頁/共54頁2021-11-13443 3）高溫回火（）高溫回火（500

34、500650650） 回火的目的是具備良好的綜合機械性能（較高的強度、塑性、回火的目的是具備良好的綜合機械性能（較高的強度、塑性、韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高溫回火的熱處理稱韌性），得到回火索氏體組織。一般把淬火加高溫回火的熱處理稱為為“調質處理調質處理”。（。（28HRC3328HRC33） 第44頁/共54頁2021-11-1345同樣的產品，工藝不同，達到的效果也不同，不同熱處理可達到不同目的主動轉軸用擋圈（65Mn，低溫回火，47-54HRC）壓力臂保持架（65Mn，淬火38-44HRC）調整套用卡簧（65Mn） 鋼鐵材料熱處理通過加熱、保溫和冷卻方式借以改變合金的組鋼鐵

35、材料熱處理通過加熱、保溫和冷卻方式借以改變合金的組織與性能，織與性能，強韌化的兩個重要途徑之一。強韌化的兩個重要途徑之一。第45頁/共54頁2021-11-1346 如果需要由表面到心部具有不同的性能，通常采用表面熱處理如果需要由表面到心部具有不同的性能，通常采用表面熱處理 利用電磁感應原理，表層感應電流密度大，溫度高；心部幾利用電磁感應原理，表層感應電流密度大，溫度高；心部幾乎不受熱。將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使乎不受熱。將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織，而心部仍保持淬火前組織。電流頻率越高淬表面層獲得淬火組織，而心部仍保持淬火前組織。電

36、流頻率越高淬透層越薄透層越薄調整套（40Cr高頻淬火） 第46頁/共54頁2021-11-1347 淬火溫度高于一般淬火溫度。淬火溫度高于一般淬火溫度。 淬火后馬氏體晶粒細化，表淬火后馬氏體晶粒細化，表層硬度比普通淬火高層硬度比普通淬火高2 23HRC3HRC。 表層存在很大的殘余壓應力。表層存在很大的殘余壓應力。 不易產生變形和氧化脫碳。不易產生變形和氧化脫碳。 易于實現(xiàn)機械化與自動化。易于實現(xiàn)機械化與自動化。感應加熱淬火后，為了減小淬感應加熱淬火后，為了減小淬火應力和降低脆性，需進行火應力和降低脆性，需進行170170200200低溫回火。低溫回火。 感應加熱表面淬火的特點：感應加熱表面淬火的特點：第47頁/共54頁2021-11-1348其目的是其目的是通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面獲得通過滲碳及隨后的淬火和低溫回火，使表面獲得高碳回火馬氏體，具有高硬度、耐磨性和抗疲勞性能；而高碳回火馬氏體，具有高硬度、耐磨性和抗疲勞性能；而心部為低碳回火馬氏體或索氏體，具有一定的強度和良好心部為低碳回火馬氏體或索氏體，具有一定