金屬工藝學(xué)概述(共39頁).ppt

1、二、回火二、回火o 淬火鋼一般不能直接使用。鋼的淬火組織是淬火馬氏體和剩余奧氏體，都是不穩(wěn)定組織，而淬火馬氏體又極脆，并存在很大的內(nèi)應(yīng)力，假設(shè)不及時回火，會使工件發(fā)生變形甚至開裂。o 回火是將淬火鋼重新加熱到Ac1點以下某一溫度，保溫后再冷卻至室溫的熱處理工藝?；鼗鸬哪康幕鼗鸬哪康?消除或降低內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，防止變形和消除或降低內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，防止變形和開裂。開裂。2穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸和形狀，保證零件使用穩(wěn)定組織，穩(wěn)定尺寸和形狀，保證零件使用精度和性能。精度和性能。3通過不同的回火工藝，來調(diào)整零件的強度、通過不同的回火工藝，來調(diào)整零件的強度、 硬度，獲得所需要的韌性和塑性。硬度，獲得所需要

2、的韌性和塑性。回火工藝及應(yīng)用回火工藝及應(yīng)用o根據(jù)回火溫度的不同，回火方法主要有以下三種：根據(jù)回火溫度的不同，回火方法主要有以下三種：o1 1低溫回火低溫回火150150250250：組織為回火馬氏體，：組織為回火馬氏體，其目的是降低淬火應(yīng)力和脆性，保持高硬度其目的是降低淬火應(yīng)力和脆性，保持高硬度565664HRC64HRC和高耐磨性。常用于處理各種工模具以及滲碳和高耐磨性。常用于處理各種工模具以及滲碳淬火或外表淬火的工件。淬火或外表淬火的工件。 回火馬氏體是淬火馬氏體內(nèi)脫溶沉淀析出高度彌散的碳化物質(zhì)點。此時，碳已經(jīng)局部的從固溶體中析出并形成了過渡碳化物，其固溶體仍有一定的碳的過飽和度，仍是一種

3、亞穩(wěn)組織?；鼗瘃R氏體仍保持針條狀特征 。2 2中溫回火中溫回火350350500500：組織為回火托屈氏：組織為回火托屈氏體，硬度體，硬度353550HRC50HRC。中溫回火的目的是具有較高的彈。中溫回火的目的是具有較高的彈性極限和屈服極限，并有一定的韌性和抗疲勞性，多性極限和屈服極限，并有一定的韌性和抗疲勞性，多用于各種彈簧和鍛模等。用于各種彈簧和鍛模等。 回火托氏體是鐵素體與滲碳體的混合物，在鐵素體基體中彌散分布著微小顆粒狀滲碳體。回火托氏體中的鐵素體仍然根本保持原來針狀馬氏體的形態(tài)，滲碳體那么呈細(xì)小的顆粒狀。 回火托氏體具有很高的彈性極限，同時有一定的塑性。 回火工藝及應(yīng)用回火工藝及應(yīng)

4、用3 3高溫回火高溫回火500500650650：組織為回火索氏體，：組織為回火索氏體，硬度硬度202035HRC35HRC。特點是在保持較高強度的同時，。特點是在保持較高強度的同時，具有較好的塑性和韌性?；鼗鹚魇象w組織是鐵具有較好的塑性和韌性?；鼗鹚魇象w組織是鐵素體素體+ +細(xì)粒狀滲碳體的混合物細(xì)粒狀滲碳體的混合物 調(diào)質(zhì)處理：淬火加高溫回火的熱處理又稱為調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理：淬火加高溫回火的熱處理又稱為調(diào)質(zhì)處理，廣泛用于處理各類重要零件，例如軸、齒輪、連廣泛用于處理各類重要零件，例如軸、齒輪、連桿、螺栓等。桿、螺栓等。n回火索氏體是在充分興旺的等軸鐵素體中彌散分布著已經(jīng)聚集回火索氏體是在充分興

5、旺的等軸鐵素體中彌散分布著已經(jīng)聚集長大了的球狀滲碳體。回火索氏體中的鐵素體已不呈針狀形態(tài)而長大了的球狀滲碳體?；鼗鹚魇象w中的鐵素體已不呈針狀形態(tài)而呈等軸狀。呈等軸狀。 n回火索氏體比正火索氏體組織具有適中的強度和優(yōu)異的沖擊韌回火索氏體比正火索氏體組織具有適中的強度和優(yōu)異的沖擊韌性，這就是為什么多數(shù)結(jié)構(gòu)零件要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理淬火性，這就是為什么多數(shù)結(jié)構(gòu)零件要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理淬火+ +高溫回高溫回火的原因?；鸬脑颉?第四節(jié)第四節(jié) 外表淬火和化學(xué)熱處理外表淬火和化學(xué)熱處理o 在生產(chǎn)中，許多機械零件如軸、齒輪、凸輪等，要求外表有較高的耐磨性，而心部那么要求有足夠的塑性和韌性。o 外表淬火就是通過快速將零件外

6、表加熱使鋼表層奧氏體化，而心部未被加熱，然后淬火冷卻，使表層獲得馬氏體組織，而心部組織并未發(fā)生變化，到達(dá)“外硬內(nèi)韌狀態(tài)。o 生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是感應(yīng)加熱外表淬火和火焰加熱外表淬火。 感應(yīng)加熱外表淬火感應(yīng)加熱外表淬火o 將工件至于通過交變電流的線圈中，由于電磁感應(yīng)和集膚效應(yīng)，將鋼件表層迅速加熱至淬火溫度，而心部電流幾乎為零、溫度變化很小，這時經(jīng)噴水冷卻，鋼件表層快冷淬火，得到一定深度的馬氏體層。感應(yīng)加熱外表淬火感應(yīng)加熱外表淬火o 感應(yīng)加熱淬火的淬硬層深度與電流頻率有關(guān)電流頻率越高，淬火后工件淬硬層越薄。o 根據(jù)所用電流頻率，感應(yīng)加熱分為三種：o 高頻感應(yīng)加熱 常用頻率200300kHz，脆硬層深度

7、0.52.5 mm，適用于中小尺寸軸類零件及中小模數(shù)的齒輪等。o 中頻感應(yīng)加熱 常用頻率25008000Hz，脆硬層深度38mm，適用于較大尺寸的軸和大中模數(shù)的齒輪等。o 工頻感應(yīng)加熱電流頻率50kHz，脆硬層深度1020mm，適用于大直徑軋輥、火車車輪等的外表淬火?；鹧婕訜嵬獗泶慊鸹鹧婕訜嵬獗泶慊餺 用乙炔氧火焰對工件外表進(jìn)行快速加熱，當(dāng)?shù)竭_(dá)淬火溫度時立即噴水冷卻，其淬硬層深度一般為26mm。 火焰外表淬火 p優(yōu)點：操作簡單、不需要特殊設(shè)備、本錢低、靈活性大，可適合各種生產(chǎn)場合。p缺點：加熱溫度不易控制，工件外表易過熱，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定，對工人的技術(shù)水平要求較高。p適用：單件小批量生產(chǎn)以及大

8、型零件如大型軸類、大模數(shù)齒輪等的外表淬火和需要局部淬火及外形復(fù)雜的零件。化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理o 鋼的化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱和保溫，使一種或幾種元素滲入工件外表，以改變表層的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。o 化學(xué)熱處理不僅可以使工件外表硬度、耐磨性提高，還可以使工件外表獲得一些特殊性能，如耐蝕性等。o 化學(xué)熱處理一般以滲入的元素來命名，如滲碳、氮化、碳氮共滲 。滲碳滲碳o(jì) 滲碳是為了增加鋼件表層的含碳量和使其具有滲碳是為了增加鋼件表層的含碳量和使其具有一定的碳濃度，向低碳鋼一定的碳濃度，向低碳鋼0.10.25%C或低合金鋼的表層滲入碳原子的化學(xué)熱處理工或低合金鋼的表層滲入碳原子

9、的化學(xué)熱處理工藝。藝。o 滲碳處理廣泛用于表層要求高硬度、高的耐磨滲碳處理廣泛用于表層要求高硬度、高的耐磨性及疲勞強度，而心部要求一定強度和高韌性性及疲勞強度，而心部要求一定強度和高韌性的零件，如汽車主軸和變速齒輪等。的零件，如汽車主軸和變速齒輪等。o 滲碳后的工件表層為過共析鋼組織，其硬度和滲碳后的工件表層為過共析鋼組織，其硬度和耐磨性滿足不了零件要求，必須進(jìn)行淬火和低耐磨性滿足不了零件要求，必須進(jìn)行淬火和低溫回火處理。溫回火處理。o 常用的滲碳方法是氣體滲碳和固體滲碳。常用的滲碳方法是氣體滲碳和固體滲碳。電 阻 絲工 件爐 體耐 熱 罐煤 油砂 封廢 氣 火 焰爐 蓋風(fēng) 扇 電 動 機滲氮

10、滲氮o 滲氮是向鋼的外表層滲入氮原子以提高表層的硬滲氮是向鋼的外表層滲入氮原子以提高表層的硬度、耐磨性、疲勞強度及耐蝕性的化學(xué)熱處理工度、耐磨性、疲勞強度及耐蝕性的化學(xué)熱處理工藝。藝。o 目前最廣泛的滲氮工藝是氣體滲氮。滲氮過程與目前最廣泛的滲氮工藝是氣體滲氮。滲氮過程與氣體滲碳過程根本相同，但滲氮溫度低，速度非氣體滲碳過程根本相同，但滲氮溫度低，速度非常緩慢。常緩慢。o 氮化后工件不需再進(jìn)行其他處理。氮化后工件不需再進(jìn)行其他處理。o 氮化主要用于耐磨性和精度均要求很高的零件，氮化主要用于耐磨性和精度均要求很高的零件，如鏜床主軸、精密傳動齒輪等。由于氮化層很薄，如鏜床主軸、精密傳動齒輪等。由于

11、氮化層很薄，一般不超過一般不超過0.600.70mm， 碳氮共滲碳氮共滲o 目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲應(yīng)用較為廣泛。o 中溫氣體碳氮共滲以滲碳為主，但比滲碳處理加熱溫度低、時間短、零件變形小、生產(chǎn)效率高。o 低溫氣體碳氮共滲是在500570的溫度下，向鋼的外表層同時滲入碳、氮原子的過程。共滲溫度較低，是以滲氮為主的碳氮共滲過程，共滲層深度可達(dá)0.010.02mm。低溫氣體碳氮共滲低溫氣體碳氮共滲o 低溫氣體碳氮共滲的共滲介質(zhì)常用尿素，受熱分解提供活性碳、氮原子，與氣體氮化相比，其滲層硬度較低，脆性較小，故稱為軟氮化。到達(dá)提高耐磨性、疲勞強度和耐蝕性的目的。o 低溫氣體碳氮共滲和滲

12、氮一樣，不需要再進(jìn)行其他處理，而且不受鋼種限制。o 例如高速鋼刀具經(jīng)氣體軟氮化后，壽命可提高20%-200%。第五節(jié)第五節(jié) 熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性o 零件應(yīng)盡量防止尖角、棱角熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性o 零件應(yīng)盡量防止尖角、棱角熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件截面厚度應(yīng)力求均勻熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件截面厚度應(yīng)力求均勻熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件的形狀應(yīng)盡量對稱和封閉熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性零件的形狀應(yīng)盡量對稱和封閉1.退火與正火的比較。退火與正火的比較。2.生產(chǎn)中常用的冷卻

13、介質(zhì)分為是水、溶液和油？生產(chǎn)中常用的冷卻介質(zhì)分為是水、溶液和油？3.常用的淬火方法有單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、常用的淬火方法有單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火法、貝氏體等溫淬火法、冷處馬氏體分級淬火法、貝氏體等溫淬火法、冷處理等？理等？4.淬火后獲得組織是馬氏體和珠光體組織嗎？淬火后獲得組織是馬氏體和珠光體組織嗎？5.感應(yīng)加熱淬火所用的電流頻率越高，淬火后工感應(yīng)加熱淬火所用的電流頻率越高，淬火后工件淬硬層越?。考阌矊釉奖。?.為什么淬火后的工件要經(jīng)過熱處理？為什么淬火后的工件要經(jīng)過熱處理？習(xí)習(xí) 題題7.根據(jù)回火溫度的不同，回火方法主要有幾根據(jù)回火溫度的不同，回火方法主要有幾種？種？8.回

14、火是將淬火鋼重新加熱到回火是將淬火鋼重新加熱到Ac1點以下某點以下某一溫度，保溫后再冷卻至室溫的熱處理工一溫度，保溫后再冷卻至室溫的熱處理工藝？藝？9.把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理又稱為把淬火和高溫回火相結(jié)合的熱處理又稱為調(diào)質(zhì)處理？調(diào)質(zhì)處理？第四章第四章 工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼o 教學(xué)目的：教學(xué)目的： 1 1、了解鋼的分類方法、了解鋼的分類方法、編號及用途編號及用途 學(xué)會選擇材料學(xué)會選擇材料 2 2、了解了解雜質(zhì)元素對鋼性能的影響雜質(zhì)元素對鋼性能的影響o 鋼是含碳量小于鋼是含碳量小于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。o 鋼的種類繁多。鋼的種類繁多。一、鋼的分類一、鋼的分類按化學(xué)成分分類：碳素鋼以鐵

15、、碳為主要合金按化學(xué)成分分類：碳素鋼以鐵、碳為主要合金元素元素合金鋼除鐵碳外還人為參加其它元合金鋼除鐵碳外還人為參加其它元素素按按用途用途分類：分類：結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼特殊鋼特殊鋼按質(zhì)量分類：按質(zhì)量分類：普通鋼普通鋼P0.045%，S0.050%優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼P、S均均0.035%高級優(yōu)質(zhì)鋼高級優(yōu)質(zhì)鋼P0.035%，S0.030%按含碳量分類：低碳鋼按含碳量分類：低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼雜質(zhì)對鋼性能的影響雜質(zhì)對鋼性能的影響 o 鋼中根本元素為：Fe 、C；o 雜質(zhì)元素主要有：Si、Mn、S、P。1. Si、Mno 是煉鋼時用硅鐵、錳鐵脫氧后殘留在鋼中的雜質(zhì)元素。o 在碳鋼中wsi0.

16、37% wMn=0.25%-0.8%對力學(xué)性能影響不大。但作為合金元素，可提高鋼的力學(xué)性能。 Si1可去除鋼中的FeO，脫氧能力比Mn強。 它與鋼液中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽以爐渣的形式被除去。從而消除FeO對鋼的不良影響2硅能溶入鐵素體中，使鐵素體強化，從而提高鋼的強度和硬度，但降低塑性和韌性。當(dāng)含硅量不多時，其對鋼的性能影響不大。3總起來說，硅也是一種有益的元素。作為雜質(zhì)其含量應(yīng)小于0.4%。Mn1可去除鋼中的FeO，改善鋼的品質(zhì)。 錳從FeO中奪取氧形成MnO進(jìn)入爐渣，從而把鋼中的FeO復(fù)原成鐵，改善鋼的質(zhì)量 。2減輕硫的有害作用，降低鋼的脆性，改善鋼的熱加工性能。MnS在高溫時有

17、一定塑性，切削加工中MnS能起斷屑作用，因此改善了鋼的切削加工性，這類鋼稱作易切削鋼)3在室溫下錳能大局部溶入鐵素體中形成含錳鐵素體的置換固溶體，使鐵素體強化，提高鋼的強度和硬度。 4錳在碳鋼中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.25%0.80%，最高可達(dá)1.2%。總起來說，錳是一種有益的元素。p S是在煉鋼時由礦石和燃料帶入鋼中的 熱脆 ，是有害元素。p P是由礦石帶入鋼中的冷脆，是有害元素。p 因此衡量鋼質(zhì)量的主要指標(biāo)為鋼中的S、 P含量。S一般控制在0.065%以下,P一般控制在0.045%以下。2. S、 PSo 硫可與鐵生成FeS， FeS與Fe能形成低熔點985的共晶體，且分布在晶界上。當(dāng)鋼材在10001200 進(jìn)行熱壓力加工時，由于共晶體熔化，從而導(dǎo)致熱加工時開裂。這種金屬在高溫時出現(xiàn)脆裂的現(xiàn)象，稱為“熱脆。Po 磷在鋼中能全部溶于鐵素體中，提高鐵素體的強度和硬度。但在室溫下卻使鋼的塑性和韌