熱處理的基本方法淬火與回火學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1熱處理的基本方法淬火熱處理的基本方法淬火(cu hu)與回火與回火第一頁，共54頁。第二頁，共54頁。為什么過共析鋼淬火加熱溫度(wnd)在Ac1 + 3050 ，而不是Acm + 3050？第三頁，共54頁。 為什么過共析鋼淬火(cu hu)加熱溫度在Ac1 + 3050 ，而不是Acm + 3050？答： 1）由于滲碳體全部溶于奧氏體，淬火后耐磨性下降； 2）溫度過高會引起奧氏體粗化，淬火后得到粗大的馬氏體，顯微裂紋增大； 3）滲碳體溶于奧氏體，導(dǎo)致奧氏體中含碳量增加，Ms點下降，殘余奧氏體增加，導(dǎo)致鋼的硬度下降； 4）溫度過高，會使氧化脫碳加劇，淬火變形和開裂(ki li)傾向加

2、大，這樣Ac1 + 3050 得到奧氏體和滲碳體，淬火后得到 馬氏體和粒狀滲碳體第四頁，共54頁。在A1650緩慢冷卻，以減少熱應(yīng)力；在過冷奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)域（650400 ），快速冷卻；而在MS附近的溫度區(qū)域冷速比較緩慢，它可以減少淬火內(nèi)應(yīng)力，避免(bmin)淬火變形 開裂。緩冷（理想冷卻速度）快冷緩冷淬火介質(zhì)(jizh)：為實現(xiàn)淬火目的用的冷卻介質(zhì)(jizh)。理想淬火介質(zhì)(jizh)具備：高溫慢冷；奧氏體鼻子溫度快冷；馬氏體轉(zhuǎn)變慢冷。第五頁，共54頁。 傳統(tǒng)的淬火冷卻介質(zhì)(jizh)有油、水、鹽水和堿水等，它們的冷卻能力依次增加。其中，水和油是目前生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的冷卻介質(zhì)(jizh)。介

3、質(zhì)冷卻特點應(yīng)用場合水、鹽水和堿水油 在550650范圍內(nèi)的冷卻能力較大,但在200300范圍內(nèi)冷卻能力過強(qiáng)，易使淬火零件變形與開裂 常用于尺寸不大，外形較簡單的碳鋼零件的淬火油的冷卻能力較低，在200300范圍內(nèi)冷卻速度較慢，能減少工件變形與開裂的現(xiàn)象，但是在550650范圍內(nèi)冷卻能力過低 對截面較低的碳鋼及低合金鋼不易淬硬，一般作為形狀 復(fù)雜的中小型合金鋼零件的淬火介質(zhì)第六頁，共54頁。(3)淬火(cu hu)方法：第七頁，共54頁。操作方法 ： 將鋼件奧氏體化后，在單一(dny)淬火介質(zhì)中冷卻到室溫的處理，稱為單液淬火。單液淬火時碳鋼一般采用水冷淬火，合金鋼采用油冷特點及應(yīng)用(yngyng

4、)場合 ： 操作簡單，易于實現(xiàn)機(jī)械化、自動化。但由于單獨用水或油進(jìn)行冷卻，冷卻特征不夠理想，所以容易產(chǎn)生硬度不足或開裂(ki li)等淬火缺陷。第八頁，共54頁。 將鋼件奧氏體化后，先浸入一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中，在鋼的組織還未開始轉(zhuǎn)變時候迅速取出，馬上(mshng)浸入另一種冷卻能力弱的介質(zhì)中，緩冷到室溫，如先水后油、先油后空氣等 優(yōu)點是內(nèi)應(yīng)力小、變形及開裂(ki li)少，缺點是操作困難，不易掌握，故主要應(yīng)用于碳素工具鋼制造的易開裂(ki li)的工件，如絲錐等。操作方法 ：特點及應(yīng)用(yngyng)場合 ：第九頁，共54頁。 將鋼件奧氏體化后，隨之浸入溫度稍高或者稍低于Ms點的液態(tài)介質(zhì)(j

5、izh)中，保持適當(dāng)?shù)臅r間，待鋼件的內(nèi)外層都達(dá)到介質(zhì)(jizh)溫度后取出空冷以獲得馬氏體組織的淬火工藝。 通過Ms點附近的保溫，使工件內(nèi)外溫差最小，可以減小淬火應(yīng)力，防止工件變形和開裂。但由于鹽浴的冷卻能力較差，對碳鋼零件，淬火后悔出現(xiàn)非馬氏體組織，因此主要應(yīng)用(yngyng)于淬透性好的合金鋼或截面不大、形狀復(fù)雜的碳鋼工件操作方法 ：特點及應(yīng)用場合 ：第十頁，共54頁。 將鋼件奧氏體化后，隨之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間（260400）等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w的淬火(cu hu)工藝稱為貝氏體等溫淬火(cu hu) 主要目的是強(qiáng)化鋼材，使工件獲得較高的強(qiáng)度、硬度，較好的耐磨性和比馬氏體

6、好的韌性，可以顯著地減少淬火應(yīng)力，從而減少工件的淬火變形，避免淬火工件的開裂，常應(yīng)用于各種中、高碳工具鋼和低合金鋼制造的形狀復(fù)雜、尺寸(ch cun)較小、韌性要求較高的各種模具、成形刀具等工件操作方法 ：特點及應(yīng)用(yngyng)場合 ：第十一頁，共54頁。 工件淬硬層與冷卻速度的關(guān)系(gun x)示意圖（a）零件截面的不同冷卻速度; （b）未淬透區(qū)的示意圖ab(4)鋼的淬透性與淬硬性(yngxng)第十二頁，共54頁。M量和硬度隨深度的變化如果工件中心在淬火后獲得(hud)了50以上的M，則認(rèn)為工件已經(jīng)被淬透。鋼的淬透性第十三頁，共54頁。淬透性的大小(dxio)對鋼的熱處理后的力學(xué)性能的

7、影響未淬透淬透HRCHRC鋼的淬透性第十四頁，共54頁。、影響(yngxing)淬透性的因素決定因素:臨界冷卻速度(sd); 取決于A成分。因此使C曲線右移的元素均使淬透性提高;奧氏體化溫度越高,保溫時間越長,則晶粒越粗大,成分越均勻,過冷奧氏體越穩(wěn)定,C曲線越向右移,淬火臨界(ln ji)冷卻速度越小,鋼的淬透性越好鋼的淬透性第十五頁，共54頁。n同一材料的淬硬層深度與工件的尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力(nngl)強(qiáng)，淬硬層深。n淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間的比較。是在尺寸、冷卻介質(zhì)相同時，用不同材料的淬硬層深度來進(jìn)行比較的。 鋼的淬透性第十六頁，共5

8、4頁。n注意區(qū)別(qbi)：n 淬透性和淬硬性淬硬性: 鋼在理想條件下淬火后所能 達(dá)到(d do)的最高硬度。影響(yngxing)因素: 主要取決于馬氏體的含碳量。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%第十七頁，共54頁。 淬硬性(yngxng)與淬透性: （兩個完全不同的概念）淬透性淬硬性(yngxng)鋼 種小低碳素結(jié)構(gòu)鋼 ( 20 )小高碳素工具鋼( T12A )大低低碳合金(hjn)結(jié)構(gòu)鋼( 20Cr2Ni4A )大高高碳高合金工具鋼( W18Cr4V )第十八頁，共54頁。高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪第十九頁，共54頁。五、淬火(cu hu)缺陷 在熱處理生產(chǎn)中，由于淬火工藝控制不當(dāng)，常會產(chǎn)

9、生氧化與脫碳、過熱與過燒、變形與開裂(ki li)、硬度不足及軟點等缺陷。五、鋼的淬火(cu hu)缺陷第二十頁，共54頁。五、淬火(cu hu)缺陷缺陷名稱缺陷含義及產(chǎn)生原因后果防止與補(bǔ)救方法氧化與脫碳過熱與過燒 鋼在加熱時，爐內(nèi)的氧與鋼表面的鐵相互作用，形成一層松脆的氧化鐵皮的現(xiàn)象稱為氧化 脫碳是指鋼在加熱時，鋼表面的碳與氣體介質(zhì)作用而逸出，使鋼件表面含碳量降低的現(xiàn)象 鋼在淬火加熱時,由于加熱溫度過高或高溫停留時間過長,造成奧氏體晶粒顯著粗化的現(xiàn)象稱為過熱 若加熱溫度達(dá)到固相線附近，晶界已開始出現(xiàn)氧化和熔化的現(xiàn)象，則稱為過燒 氧化與脫碳會降低鋼件的表層的硬度和疲勞強(qiáng)度，而且還會影響零件的尺

10、寸 工件過熱后，晶粒粗大，使鋼的力學(xué)性能(尤其是韌性)降低，并易引起淬火時的變形和開裂 在鹽浴爐內(nèi)加熱，或在工件表面涂覆保護(hù)劑，也可在保護(hù)氣氛及真空中加熱 嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時間，發(fā)現(xiàn)過熱，馬上出爐空冷至火色消失，再立即重新加熱到規(guī)定溫度或通過正火予以補(bǔ)救 過燒后的工件只能報廢，無法補(bǔ)救。第二十一頁，共54頁。五、淬火(cu hu)缺陷缺陷名稱缺陷含義及產(chǎn)生原因后果防止與補(bǔ)救方法變形與開裂硬度不足 淬火內(nèi)應(yīng)力是造成工件變形和開裂的主要原因 由于加熱溫度過低、保溫時間不足、冷卻速度不夠快或表面脫碳等原因，在淬火后無法達(dá)到預(yù)期的硬度無法使用 無法滿足使用性能 應(yīng)選用合理的工藝方法 變形的工件課

11、采取校正的方法補(bǔ)救，而開裂的工件只能報廢 嚴(yán)格執(zhí)行工藝規(guī)程 發(fā)現(xiàn)硬度不足，可先進(jìn)行一次退火或正火處理，再重新淬火軟點 淬火后攻擊表面有許多未淬硬的小區(qū)域 原因包括加熱溫度不夠，局部冷卻速度不足(局部有污物、氣泡等)及局部脫碳 組織不均勻，性能不一致 冷卻時注意操作方法，增加攪拌 產(chǎn)生軟點后，可先進(jìn)行一次退火，正火或者調(diào)質(zhì)處理，再重新淬火第二十二頁，共54頁。第二十三頁，共54頁。一、回火(hu hu)時鋼的組織轉(zhuǎn)變 隨溫度升高，淬火(cu hu)組織將發(fā)生五個階段變化： 馬氏體中碳原子偏聚（80100）馬氏體的分解（80250） 產(chǎn)物：M回 殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（200300） 產(chǎn)物：M回（主要）

12、+ B下（微量） 碳化物析出和轉(zhuǎn)變（250400） 產(chǎn)物：T回 相狀態(tài)變化及碳化物聚集長大（400 ) 產(chǎn)物： S回第二十四頁，共54頁。第二十五頁，共54頁。第二十六頁，共54頁。第二十七頁，共54頁。第二十八頁，共54頁。3.殘余奧氏體分解（200-300 ） 淬火(cu hu)后的殘余奧氏體是不穩(wěn)定組織，在本階段，殘余奧氏體分解為低碳馬氏體和碳化物，此組織為回火馬氏體。第二十九頁，共54頁?；鼗鹎象w + + + + + + + + + （穩(wěn)定(wndng)的回火屈氏體）中碳鋼： + + （穩(wěn)定(wndng)的回火屈氏體）低碳鋼： + （穩(wěn)定的回火屈氏體）第三十頁，共54頁?；鼗鹚魇象w第

13、三十一頁，共54頁。第三十二頁，共54頁。硬度(yngd)第三十三頁，共54頁。強(qiáng)度(qingd)第三十四頁，共54頁。三、合金(hjn)元素對回火的影響提高(t go)鋼的回火抗力第三十五頁，共54頁。第三十六頁，共54頁。引起(ynq)二次硬化第三十七頁，共54頁。四、回火(hu hu)脆性 在某些溫度(wnd)區(qū)間回火時，鋼的韌性顯著下降的現(xiàn)象。第三十八頁，共54頁。 第一類（低溫）回火脆性:是指淬火鋼在250-350回火時出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會出現(xiàn)脆性，目前(mqin)尚無有效消除辦法。除彈簧鋼之外，其它零件淬火后應(yīng)避免在250350回火。第三十

14、九頁，共54頁。第二類（高溫）回火脆性：（500650） 是指淬火鋼在500-650范圍內(nèi)回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性。 回火后快冷不出現(xiàn)。多發(fā)生在含Cr、Ni、Mn、Si等元素的合金鋼中， 是一種可逆性的回火脆性。 預(yù)防措施：（1）高溫回火后，在水中快速冷卻。 一般適用于較小截面的零件。（2）加入(jir)降低回火脆性傾向的元素Mo或W。 適用大截面零件或合金鋼(如Cr-Ni鋼等)。第四十頁，共54頁。第四十一頁，共54頁。析出(xch)細(xì)片狀-碳化物； AR分解為 -碳化物低碳M。第四十二頁，共54頁。 降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。用途(yngt)：處理各種工具、模具、量具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工

15、件。第四十三頁，共54頁?；鼗鹎象w M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３?boch)馬氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀Fe3C的組織，稱為回火屈氏體，用T回表示。 第四十四頁，共54頁。l主要(zhyo)用于各類彈簧的熱處理。 汽車板簧熱卷彈簧第四十五頁，共54頁?；鼗鹚魇象wl這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織(zzh)稱回火索氏體，用S回表示。 第四十六頁，共54頁。l調(diào)質(zhì)廣泛用于連桿、軸、齒輪等各種重要結(jié)構(gòu)件的處理。也可作為精密(jngm)零件、量具等的預(yù)備熱處理。 柴油機(jī)連桿第四十七頁，共54頁。用途(yngt) 組 織 性 能溫度(wnd)()名 稱耐磨(nai m)件 回火馬氏體 高

16、硬度 5864HRC150250低溫回火彈簧等回火屈氏體 高彈性 3545HRC 350500中溫回火調(diào)質(zhì)件回火索氏體 良好綜合 力學(xué)性能500650高溫回火 淬火 + 高溫回火 = 調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理用于各種重要結(jié)構(gòu)零件，如軸、連桿等第四十八頁，共54頁?；鼗鹚魇象w和索氏體在組織(zzh)和性能上的差別回火(hu hu)索氏體性能優(yōu)于索氏體第四十九頁，共54頁?；鼗?hu hu)馬氏體和下貝氏體在性能上的差別下貝綜合性能優(yōu)于回火(hu hu)馬氏體第五十頁，共54頁。第五十一頁，共54頁。習(xí)題：1、鋼在加熱時，由于加熱不當(dāng)常出現(xiàn)那些缺陷？2、高碳鋼淬火時容易變形和開裂的原因時什么？ 如何減少淬火冷卻過程中的變形和開裂？ 3、回火可以分為哪三種？分別適用于哪三類零件？4、什么是鋼的淬透性，淬硬性？影響鋼的淬透性，淬硬性及淬透層深度的因素是什么？5、試述亞共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度的選擇原則。為什么過共析鋼淬火加熱溫度不能超過Accm線？6、簡述碳鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變過程及相應(yīng)性能變化，并簡述合金元素對