常用金屬的調質工藝

1、常用金屬的調質工藝DngL調質件的工作條件及應用范圍調質即淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝。調質件大都在比較大的動載荷作用下工作，它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉或剪切的作用，有的表面還具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等?？傊慵幵诟鞣N復合應力下工作。這類零件主要為各種機器和機構的結構件，如軸類、連桿、螺栓、齒輪等，在機床、汽車和拖拉機等制造工業(yè)中用得很普遍。尤其是對于重型機器制造中的大型部件，調質處理用得更多.因此，調質處理在熱處理中占有很重要的位置。在機械產品中的調質件，因其受力條件不同，對其所要求的性能也就不完全一樣。一般說來，各種調質件都應具有優(yōu)良的綜合力學性能，即高強度和高韌性的適當

2、配合，以保證零件長期順利工作。在強度方面，調質件應具有較高的抗拉強度（刈疲勞強度（-1）使零件在工作中不致因外加載荷作用而產生過量塑性變形或斷裂而失效。在韌性方面，應具有較高的沖擊韌度，具有一定的塑性和較小的脆性破壞傾向,零件在塑性變形過程中有較高的應力重新分布能力，以防止因沖擊震動或應力集中而引起砧壞。對于某些工作條件的調質件，還要具有較高的耐磨性、耐蝕性，這就需要再進行化學熱處理或表面熱處理。根據(jù)零件工作條件和為保證零件的性能要求，如確定選用調質處理時，首先要考慮調質件用鋼的問題.通常下列幾點必須予以注意：1.在力學性能方面，鋼材經調質處理后，性能應能達到零件要求的性能指標。根據(jù)大多數(shù)調質

3、件對力學性能要求來看，其性能指標在如下范圍內。（rb:6001200MPa。(rs：320800MPaoo/(rb:5060%>1:380620MPa。B:1020%山：4050%布氏硬度170320HB2.在工藝性能方面，除應具有良好的鍛造性和切削加工性以外，最重要的是淬透性。因為鋼的性能決定于鋼的組織，而鋼的組織又與其淬透性有直接關系。實踐證明，完全淬透適當回火后，鋼具有最好的綜合力學性能。當零件完全淬透時，不論碳鋼或合金鋼，要回火到相同的硬度，具抗拉強度，屈服強度和疲勞強度也基本相同。若鋼的淬透性過小，淬火時不能淬透，組織中除馬氏體外，只有托氏體時，高溫回火后以得到回火索氏體組織，

4、鋼的性能下降尚不甚顯著。但當含有珠光體、鐵素體時，鋼的性能就急劇下降，疲勞強度和沖擊韌度最為敏感，屈服強度下降也比較大。所以對于調質鋼來講，加入合金元素主要是為了提高鋼件的淬透性。零件對淬透深度的要求是不一致的，應視零件具體要求而定。例如承受扭轉彎曲的零件，從受力條件分析，表面處應力最大，向里逐漸減小，在這種情況下就不要求完全淬透，盲目追求淬透性就會造成優(yōu)質鋼材浪費和成本的提高。調質鋼應具有較高的回火穩(wěn)定性，以便零件可以在較高的溫度下回火，充分消除應力，提高鋼的韌性和塑性，而不失去規(guī)定的硬度和強度。調質處理應用甚廣，因此，上面的原則只能是個參考，還需根據(jù)具體情況作具體分析。常用鋼的調質處理參考

5、表:常用鋼的調質處理規(guī)范上傳的圖像常用鋼的闔質處理規(guī)范銅號立上制回火溫度T回人介質疆度HE45呢。740水55-60?？諝?QQ72Q5。820640水560620空氣220250T10.T12$1073。水或油BOOT4"交氣2叩23。40Cr油630650交氣200230SSSlftiMo-e&o潮EMT5Q交氣220-25042SIKie40-e&o水640660空氣200-23045MnE84Q7E0油E0Q75Q空氣220250S5Q7TQ油640-6S0交氣220-250SKrilA930750油E3Q75?？諝?605。而12510-840潮500-60

6、0空氣255-3022Crl310001050油EQQ700空氣220-250、共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼1 .共析鋼碳溶解在鐵的晶格中形成固溶體，碳溶解到鐵中的固溶體叫鐵素體，溶解到丫鐵中的固溶體叫奧氏體。鐵素體與奧氏體都具有良好的塑性。當鐵碳合金中的碳不能全部溶入鐵素體或奧氏體中時，剩余出來的碳將與鐵形成化合物一一碳化鐵（Fe3C）這種化合物的晶體組織叫滲碳體，它的硬度極高，塑性幾乎為零。從反映鋼的組織結構與鋼的含碳量和鋼的溫度之間關系的鐵碳平衡狀態(tài)圖上可見，當碳的含量正好等于0.77%時，即相當于合金中滲碳體（碳化鐵）約占12%,鐵素體約占88%時，該合金的相變是在恒溫下實現(xiàn)的。即在這種

7、特定比例下的滲碳體和鐵素體，在發(fā)生相變時，如果消失兩者同時消失（加熱時），如果出現(xiàn)則兩者又同時出現(xiàn)，在這一點上這種組織與純金屬的相變類似?；谶@個原因，人們就把這種由特定比例構成的兩相組織當作一種組織來看待，并且命名為珠光體，這種鋼就叫做共析鋼。即含碳量正好是0.77%的鋼就叫做共析鋼，它的組織是珠光體。2 .亞共析鋼常用的結構鋼含碳量大都在0.5%以下，由于含碳量低于0.77%,所以組織中的滲碳體量也少于12%,于是鐵素體除去一部分要與滲碳體形成珠光體外，還會有多余的出現(xiàn)，所以這種鋼的組織是鐵素體+珠光體。碳含量越少，鋼組織中珠光體比例也越小，鋼的強度也越低，但塑性越好，這類鋼統(tǒng)稱為亞共析鋼

8、。3 .過共析鋼工具用鋼的含碳量往往超過0.77%,這種鋼組織中滲碳體的比例超過12%,所以除與鐵素體形成珠光體外，還有多余的滲碳體，于是這類鋼的組織是珠光體+滲碳體。這類鋼統(tǒng)稱為過共析鋼。二、有關鋼材機械性能的名詞1 .屈服點（TS）鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產生屈服現(xiàn)象時的最小應力值即為屈服點。設Ps為屈服點s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點（7S=Ps/Fo（MPa）,MPa稱為兆帕等于N（牛頓）Zmm2,（MPa=106Pa,Pa：帕斯卡=N/m2）2 .屈服強度（60.2）有的金屬材料的屈服點

9、極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度（70.2o3 .抗拉強度（Tb）材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強度（Tb=Pb/Fo（MPa）。4 .伸長率（6s）材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。5 .屈強比（tS/（tb）鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零

10、件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65,低合金2構鋼為0.65-0.75合金結構鋼為0.84-0.86。6 .硬度硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。布氏硬度（HB）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB）,單位為公斤力Zmm2（N/mm2）。洛氏硬度（HR）當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120。的金剛

11、石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：HRA:是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質合金等）。HRB:是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。HRC:是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）。維氏硬度（HV）以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）三、有關

12、鋼的熱處理的名詞1 .鋼的退火將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間,然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細化晶粒，提高鋼的力學性能，減少殘余應力；同時可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內應力，又為后續(xù)工序作好準備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預先熱處理。2 .鋼的正火正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉變?yōu)榫鶆虻膴W氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細化晶格

13、，提高綜合力學性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經濟的。3 .鋼的淬火淬火是將鋼加熱到臨界溫叵以上，保溫一段時間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低.以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。4 .鋼的回火將已經淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產生的內應力，降低硬度和脆性，以取得預期的力學性能?；鼗鸱指邷鼗鼗?、中溫回火和低溫回火三類。回火多與淬火、正火配合使用。調質處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調質處理。高溫回

14、火是指在500-650C之間進行回火。調質可以使鋼的性能，材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。時效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火通區(qū)150-250C）精加工前，把工件重新加熱到100-150C,彳持5-20小時，這種為穩(wěn)定精密制件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘余應力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。5 .鋼的表面熱處理表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒有發(fā)

15、生相變，這就實現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼?；瘜W熱處理：是指將化學元素的原子，借助高溫時原子擴散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學成分和結構，從而達到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮、氟化和滲金屬法等四種。滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強度、抗腐蝕性等。目前生產中多采用氣體滲氮法。氟化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時滲入碳原子與氮原子的過程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。滲金屬：是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產中常用的有滲鋁、滲銘、滲硼、滲硅等。牌號=45材料狀態(tài)=退火鋼(TbMpa=>6000-sMpa=>35565%=>16巾%=>40硬度HB=<197試樣毛坯尺寸mm=25熱處理=化學成分=組成元