鋼的熱處理論文

1、第五章鋼的熱處理熱處理固態(tài)下，通過(guò)加熱、保溫、冷卻、改變組織得到所需性能的工 藝方法。?特點(diǎn)：在固態(tài)下，只改變工件的組織，不改變形狀和尺寸?目的：改善材料的使用、工藝性能。?基本過(guò)程：加熱一保溫一冷卻?分類：1、普通熱處理一一退火、正火、淬火、回火2、表面熱處理一一表面淬火、化學(xué)熱處理第一節(jié)鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變實(shí)際加熱和冷卻時(shí)的相變點(diǎn)：平衡時(shí)A1 A3 Acm加熱時(shí)Ac1 Ac3 Accm冷卻時(shí)Ar1 Ar3 Arcm、奧氏體的形成加熱工序的目的：得到奧氏體F + Fe3c - A結(jié)構(gòu)體心 復(fù)雜 面心含碳量 0.0218 6.69 0.77共析鋼奧氏體形成過(guò)程：(1) A形核(在F / Fe

2、3c相界面上形核)(2) A晶核長(zhǎng)大(F- A晶格重構(gòu)，F(xiàn)eC溶解，C- A中擴(kuò)散)(3)殘余FeC溶解(4)奧氏體均勻化奧氏訃4鐵型 一蕨丈鐵累,體十珠光體,夕奧氏體曳士啕 1/Qnfi 才斐Jltt光體i跺光休 十港娛體保溫工序的目的：得到成分均勻的奧氏體，消除內(nèi)應(yīng)力，促進(jìn)擴(kuò)散對(duì)亞共析鋼：P + F - A + F 一 A對(duì)過(guò)共析鋼： P + Fe 3Cn - A + Fe 3G - A二、奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其影響因素1、奧氏體晶粒度?加粒度一一在單位面積或單位體積中晶粒數(shù)量的多少。晶粒大小的尺度?本質(zhì)粗晶粒鋼長(zhǎng)大傾向較大（Al脫氧）?本質(zhì)粗晶粒鋼長(zhǎng)大傾向較?。∕n,Si脫氧）2、影響奧氏體

3、晶粒長(zhǎng)大的因素（1）加熱溫度T ,保溫時(shí)間T - A晶粒長(zhǎng)大快（2）加熱速度T - A晶粒細(xì)（3）加入合金元素一 A晶粒細(xì)（4）原始組織細(xì)一 A晶粒細(xì)第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變冷卻方式：等溫冷卻和連續(xù)冷卻45鋼加熱后，隨冷卻速度的增加，強(qiáng)度、硬度增加，但塑性、韌性降低。 冷卻是熱處理的關(guān)鍵，故必須研究奧氏體冷卻過(guò)程的變化規(guī)律。一、過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變1、共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（C曲線或TTT線）的建立O -0000 0 0 口INft(>窗口口 QS 7 6 5 4 3 2 JO W IO-1 10q 10時(shí)向（時(shí)數(shù)出標(biāo)）?過(guò)冷奧氏體：在A線以下，未發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定奧氏體。?孕育期

4、表示過(guò)冷A的穩(wěn)定程度?四個(gè)區(qū)域一一奧氏體穩(wěn)定區(qū)、過(guò)冷奧氏體區(qū)、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)、轉(zhuǎn)變區(qū)?三種轉(zhuǎn)變類型：高溫轉(zhuǎn)變（Ai550C） : A 一 P中溫轉(zhuǎn)變（550Ms） : A 一 B低溫轉(zhuǎn)變（Ms Mf） : A 一 M2、過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（1）珠光體轉(zhuǎn)變?珠光體組成：F和Fe 3c的機(jī)械混合物?形成特點(diǎn)： 在固態(tài)下形核、長(zhǎng)大，是擴(kuò)散型相變。?形態(tài)：Ai650c : 珠光體 P20HRC片狀t650600c :索氏體S （細(xì)P）30HRC600550c :托氏體T （極細(xì)P又稱屈氏體） 40HRC球狀Fe3c呈球狀（時(shí)浦IG?珠光體性能珠光體片越細(xì)一 HBT, （Tbf且ST, ak

5、3C%g同時(shí)，球狀P比片狀P相界面少一 HBJ , crb； , 6 T , a k T（2）貝氏體轉(zhuǎn)變?貝氏體組成：過(guò)飽和F和 碳化物的雙相組成物。?形成特點(diǎn)：在固態(tài)下形核、長(zhǎng)大，是半擴(kuò)散型相變。塑性差40-45HRC綜合性能好45-50HRC?形態(tài)：550350C：上貝氏體（B上）羽毛狀組織350c Ms：下貝氏體（B下）針片狀組織過(guò)冷奧氏體在Ms點(diǎn)以下，A-M屬非擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變3、影響C曲線的因素（1）含碳量（2）合金元素（3）加熱溫度和保溫時(shí)間O酎閭對(duì)敢步折）B足共西忡的金曲里Q士迪窺 W2S2S3337414750第耐間時(shí)敏坐行）閡過(guò)苑田堂的門(mén)曲修時(shí)訶i的麻屆初;二、過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)

6、變1、共析鋼過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCTB）特點(diǎn)：K珠光體型轉(zhuǎn)變中途停止線，只有A - P, AM ,無(wú)貝氏體轉(zhuǎn)變，臨界冷卻速度Vk獲得全部馬氏體的最小冷卻速度2、C曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用共析鋼C曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用：V1（爐冷）：A-P （170220HBS）V2（空冷）：A-S （2535HRc）V3（油冷）：A-T+M+A ' （4555HRc）Vk:臨界冷卻速度V4（水冷）：A-M+A ' （5565HRc）地 ,壯霜I）H赤明-S，S5HH.C）MV5-t>HRC> i I I3、馬氏體轉(zhuǎn)變A 一 M （F過(guò)）-Fe a - Fe時(shí)間（肘M

7、型標(biāo)）計(jì)前3?馬氏體品格結(jié)構(gòu)：體心正方（比容隨 C%勺增加而增加，易變形，開(kāi)裂）?馬氏體組成：碳在a - Fe中的過(guò)飽和固溶體。?形成特點(diǎn)：在固態(tài)下形核、長(zhǎng)大，是非擴(kuò)散型相變。（屬切變型轉(zhuǎn)變）。轉(zhuǎn)變不完全（在C >0.5%的鋼中總有殘余A）。?形態(tài)：板條M 低碳M （C<0.2%）立體形態(tài)：細(xì)長(zhǎng)條狀片狀M 高碳M （C>1.0%）立體形態(tài)：雙凸透鏡0.21.0%C之間的鋼得到混合M低碳M笆惹福福?馬氏體性能：馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量（即母相奧氏體的含碳量） 塑性和韌性一一低碳 M的塑性韌性好，高碳 M塑性韌性差。馬氏體性能一一低碳M （板條M） 強(qiáng)而韌高碳M （片

8、狀M） 硬而脆第三節(jié)鋼的熱處理工藝一、鋼的退火典型零件的制造過(guò)程：鑄/鍛一預(yù)備熱處理一 粗加工一 最終熱處理一 精加工預(yù)備熱處理目 的：消除前道工序的缺陷，為后續(xù)工序作組織準(zhǔn)備。最終熱處理目的：滿足使用性能要求。退火定義：加熱、保溫、慢冷（爐冷），得到近似的平衡組織退火的目的：軟化、穩(wěn)定化、細(xì)化、均勻化?完全退火 一一力口熱至I Ac3+3050C ,保溫后爐冷。目的：細(xì)化，軟化應(yīng)用: 亞共析鋼的鑄、鍛件，熱軋型材，焊接件組織：F + P?等溫退火一一加熱到Ac3 （Ac1） +2050C,保溫后在Ari以下等溫后爐 冷。目的：細(xì)化，軟化、省時(shí)口時(shí)31 6-23蔚逸工鼻旭的有由“火號(hào)等法是丈工

9、藝四埋球化退火一一加熱到Aci+2040C ,保溫后爐冷應(yīng)用：共析、過(guò)共析鋼和合金鋼目的：Fe3c片，網(wǎng) 一 Fe 3c球 （降低硬度；為淬火作組織準(zhǔn)備）760-700時(shí)閽/h擴(kuò)散退火加熱到Ac3+150300C,長(zhǎng)時(shí)間保溫后慢冷目的：均勻成分應(yīng)用：鑄鋼件組織：晶粒粗大，擴(kuò)散退火后應(yīng)完全退火或正火以細(xì)化組織去應(yīng)力退火 加熱到Aci-100200C,保溫后爐冷目的：去內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織應(yīng)用：冷加工件，熱加工件二、鋼的正火正火力口熱至I Ac3（Accm）+3050C,保溫后空冷退火強(qiáng)調(diào)軟化，正火強(qiáng)調(diào)高效率。正火的應(yīng)用：（1）細(xì)化晶粒，提高性能；（2）提高低碳鋼和低合金鋼硬度，改善切削加工性；（3）

10、打破網(wǎng)狀滲碳體（以 便球化退火，提高球化效果）J M 01 UE 0.812 L4叫:期f4加推?？?。事I三、鋼的淬火淬火一一加熱、保溫、快冷，得馬氏體組織，提高硬度和耐磨性。目的：得到馬氏體組織（貝氏體），提高硬度和耐磨性分析：45鋼分別在700C, 750C , 840c加熱淬火后的硬度高低T12鋼分別在700C, 750C , 900c加熱淬火后的硬度高低1、淬火加熱溫度亞共析鋼：Ac3+3050c淬火組織：細(xì)小均勻M 加熱溫度過(guò)低一一有 F, HRC加熱溫度過(guò)高一一氧化脫碳,晶粒粗大，淬火應(yīng)力大過(guò)共析鋼：Ac1+3050 c淬火組織：細(xì)小均勻M + Fe 3c粒+ A殘加熱溫度過(guò)低一一

11、得不到M加熱溫度過(guò)高一一氧化脫碳， 晶粒粗大，淬火應(yīng)力大，殘余A量T , HRQ 2、淬火冷卻介質(zhì)理想冷卻速度：慢一快一慢冷卻介質(zhì)：純水，鹽水，油，鹽浴，堿浴碳鋼淬水，合金鋼淬油3、淬火方法(1)單液淬火(2)雙液淬火(難控制)(3)分級(jí)淬火(4)等溫淬火(B下加一綜合性能良好) 4、鋼的淬透性(1)淬透性的概念淬透性 鋼淬火時(shí)獲得M的能力。(用規(guī)定條件下淬硬層深度表示)淬硬層深度：表面到半M組織的距離。淬硬層深，淬透性好淬硬性 鋼淬火時(shí)所能達(dá)到的最高硬度能力。概念區(qū)別：淬透性是鋼本身的固有屬性，取決于 C曲線位置實(shí)際淬硬層深度與工件形狀、大小、冷卻介質(zhì)、淬透性有關(guān)淬硬性主要取決于M中的含碳量

12、(2)淬透性的應(yīng)用大截面、形狀復(fù)雜、受動(dòng)載荷的零件(重要齒輪、彈簧)一一淬透性好的鋼受彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力及表面耐磨的零件(軸)淬透性中等鋼淬接件一一淬透性差的鋼 四、鋼的回火回火 淬一淬火后在Ai線以下加熱、保溫、冷卻的工藝目的：消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，穩(wěn)定組織和尺寸，獲得所需性能1、淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變(1)馬氏體分解(100350C)M 一過(guò)飽和a相+ e碳化物組織保持M特征，內(nèi)應(yīng)力降低，硬度變化不大。(2)殘余奧氏體分解(200300C)A - B下(同時(shí)馬氏體繼續(xù)分解)內(nèi)應(yīng)力進(jìn)一步降低，硬度變化不大( 3)碳化物轉(zhuǎn)變(250400)過(guò)飽和a相+e碳化物-針狀F+細(xì)FeC(4)滲碳體長(zhǎng)大和a相再結(jié)

13、晶針狀F+細(xì)FeC - 塊狀F+粒X犬FeC 淬火應(yīng)力全部消除，硬度明顯降低。組織轉(zhuǎn)變：200300400M f過(guò)飽和a相+e碳化物-針狀F+細(xì)Fe3c 塊狀F+粒狀Fe3c 回火 M回火 T回火 S性能變化：隨回火溫度的升高，強(qiáng)度、硬度降低，塑性、韌性提高。同時(shí)內(nèi) 應(yīng)力降低，直到消除。2、回火種類及應(yīng)用( 1)低溫回火(150250 )組織：回火M極細(xì)£碳化物+過(guò)飽和a相目的：，內(nèi)應(yīng)力，J脆性，保持高硬度和耐磨性 5 864 HRC 適用：工具、量具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳件、表面淬火件。( 2)中溫回火(350500 )組織：回火T 針狀 F + 極細(xì)Fe3C目的：獲得高 (rb/

14、(TS 3050 HRC 適用：各類彈簧件。( 3)高溫回火(500650 )組織：回火S 塊狀 F + 粒狀Fe3C目的：獲得良好的綜合力學(xué)性能2535 HRC適用：軸，齒輪，螺栓等重要結(jié)構(gòu)件 中碳鋼回火硬度主要取決于回火溫度和回火時(shí)間淬火 + 高溫回火= 調(diào)質(zhì)45 鋼調(diào)質(zhì)與正火性能比較：正火 一一S Fe3c為片狀調(diào)質(zhì)一一回火S 一 Fe3c為粒狀一一綜合力學(xué)性能好 同一鋼種調(diào)質(zhì)后的硬度與正火相當(dāng)，但塑性、韌性更好。3、回火脆性回火脆性：在某溫度區(qū)間回火時(shí)，a k顯著降低回火溫度的禁區(qū)第一類回火脆性：250350，每種鋼都有，難以避免第二類回火脆性：500600c含Cr、Mn. Ni的鋼明

15、顯可以消除：鋼中加Mo、W回火后快冷。齒輪、凸輪的力學(xué)性能要求：表面：硬，耐磨，耐疲勞 M心部：塑，韌，耐沖擊F, P解決思路：選材一低淬透性材料工藝一只改變表層組織一表面淬火同時(shí)改變表層組織、成分一化學(xué)熱處理五、鋼的表面淬火表面淬火通過(guò)快速加熱，使工件表層進(jìn)行淬火的工藝1、感應(yīng)淬火(1)基本原理感應(yīng)圈通入交流電 一形成渦流(集膚效應(yīng)) 一表層得A 一水冷得M電流頻率越高，集膚效應(yīng)越強(qiáng)烈，加熱層越薄。(2)特點(diǎn)?加熱速度極快，溫度高，時(shí)間短；?表層得極細(xì)馬氏體，硬度、耐磨性、韌性較好；?表層存在殘余壓應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度較高；?工件不易氧化脫碳，變形??；?易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化；?設(shè)備價(jià)貴，維修調(diào)整困

16、難。用鋼一一中碳鋼、中碳合金鋼，40, 45, 40Cr一餐出水淬火吸水套工悵 閭隙, 加熱感應(yīng)圈g /v *進(jìn)水水鍛適一退火一機(jī)加工一調(diào)質(zhì)一半精加工一感應(yīng)淬火感應(yīng)淬火零件的一般工藝路線：(7-1 ,心部塑韌,一低溫回火一磨削加工2、火焰淬火特點(diǎn)：?操作簡(jiǎn)便，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，靈活性大;?加熱溫度不易控制，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定；?主要用于單件、小批量生產(chǎn)的大型零件。六、鋼的化學(xué)熱處理目的：強(qiáng)化表面一 T表面 HRC耐磨性，保護(hù)表面一 T表面抗蝕性，耐熱性。基本過(guò)程：分解一吸收一擴(kuò)散 常用方法：滲碳、滲氮、碳氮共滲1、鋼的滲碳(1)滲碳目的和用鋼汽車傳動(dòng)齒輪、活塞銷的工作條件：循環(huán)載荷，沖擊載荷，嚴(yán)重磨損 性能要求：表層一一高的硬度，耐磨性T T履嗣電動(dòng)機(jī)爐氣火始爐長(zhǎng)沖封電阻燈耐熱岸r.件爐悻心部一一強(qiáng)而韌滲碳用鋼：0.10.25%C碳鋼或合金鋼(2)滲碳方法氣體滲碳法；固體滲碳法滲碳后的組織及熱處理：(滲層深：0.52.5mm)成分(C)：緩冷組織：淬火、低溫回火硬度：碳零件工藝路線:0.85-1.050.1-0.25工件：表層心部P + Fe3CHF + PM回+ Fe 3C+AaM板條+ （ F+T）（合金鋼）F