熱處理基本知識及工藝原理

1、熱處理基本知識及工藝原理1主講人：王明亮主講人：王明亮2012014 4年年3 3月月2222日日2022-5-291王明亮王明亮 版權所有版權所有2常見熱處理設備常見熱處理設備目目錄錄1234金屬學與熱處理基本原理金屬學與熱處理基本原理工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝22022-5-295熱處理常見缺陷熱處理常見缺陷王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理基本知識金屬學與熱處理基本知識132022-5-29一一 鐵碳合金及其相圖鐵碳合金及其相圖1 純鐵的晶體結(jié)構(gòu)與性能純鐵的晶體結(jié)構(gòu)與性能（1）純鐵冷卻中晶體結(jié)構(gòu)的變化：）純鐵冷卻中晶體結(jié)構(gòu)的變化： 1538

2、 1394 912 L Fe Fe Fe bcc fcc bcc 純鐵在冷卻過程中經(jīng)歷兩次同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（2）純鐵性能：）純鐵性能： 強度低、硬度低、塑性好 、鐵磁性王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理基本知識金屬學與熱處理基本知識142022-5-292 鐵碳合金與鐵碳相圖鐵碳合金與鐵碳相圖（1）鐵碳合金中的基本相與基本組織）鐵碳合金中的基本相與基本組織基本組元基本組元： Fe、C基本相基本相：鐵素體(或 F ) C在體心立方Fe中的間隙固溶體；0.0218%(727) 強硬度低；塑韌性好；與工業(yè)純鐵相同奧氏體(或 A )C在面心立方Fe中的間隙固溶體強硬度較低；塑性較好, 變形抗力較

3、低, 易于鍛壓成形; 順磁性。滲碳體(Fe3C) Fe與C形成的金屬化合物，含6.69%C，復雜正交晶系。強度低；硬度高； 無塑性; 弱的鐵磁性(230 )王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理基本知識金屬學與熱處理基本知識152022-5-29（2）鐵碳相圖）鐵碳相圖（1）鐵素體(F)（2）奧氏體()（3）滲碳體(Fe3C)（4）珠光體(P) ：F Fe3C 共析反應產(chǎn)物（5）萊氏體(Ld)：Fe3C共晶反應產(chǎn)物（6）變態(tài)萊氏體(Ld)：PFe3C王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理基本知識金屬學與熱處理基本知識162022-5-29鐵碳合金含碳量為2.11%6.69%的鐵碳合

4、金。共晶白口鑄鐵： 含碳量為4.3% ；亞共晶白口鑄鐵：含碳量在2.11%4.3%之間；過共晶白口鑄鐵：含碳量在4.3%6.69%之間；含碳量小于0.0218%的鐵碳合金。工業(yè)純鐵碳鋼白口鑄鐵含碳量為0.0218%2.11%的鐵碳合金。根據(jù)金相 組織的不同，可分為三種:共析鋼： 含碳量為0.77%;亞共析鋼：含碳量在0.0218%0.77%之間；過共析鋼：含碳量在0.77%2.11%之間；（2）鐵碳合金分類）鐵碳合金分類附件：附件：王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理172022-5-29二二 熱處理基本原理熱處理基本原理1 熱處理基本概念與知識熱處理基本概念與知

5、識 定義定義：在一定介質(zhì)中，通過加熱、保溫、冷卻以使金屬的組織發(fā)生轉(zhuǎn)變以獲得所需性能的一種工藝過程。三個基本過程三個基本過程：TtT保溫保溫t保溫保溫V冷卻冷卻V加熱加熱加熱、保溫、冷卻四個重要參數(shù)：四個重要參數(shù)： V加熱加熱、 T保溫保溫、 t保溫保溫、V冷卻冷卻王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理182022-5-29冷卻方式冷卻方式 V冷卻冷卻 小小大大隨爐空冷油冷水冷HRC1518182440505260組織P+FP+F（少）組織細M+PM45#鋼 V冷卻不同對其性能的影響示例示例王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理19202

6、2-5-292 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變目的目的：獲成分均勻、晶粒細小的奧氏體晶粒 形核Fe3C 的溶解長大的均勻化奧氏體化奧氏體化：將鋼件加熱至臨界點以上，使之轉(zhuǎn)變?yōu)椋Q為奧氏體化。 共析碳鋼奧氏體形成過程示意圖王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1102022-5-29 亞共析鋼：F + P F + A A 過共析鋼： Fe3C + P Fe3C + A A王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1112022-5-293 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變冷卻方式有兩種：一是等溫冷卻（常用于理論研究） 二是連續(xù)冷卻（常用于生產(chǎn)

7、）王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1122022-5-29（1）過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖）過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖 （C曲線或TTT曲線）共析鋼C曲線王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1132022-5-29亞共析鋼和過共析鋼的C曲線王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1142022-5-29共析鋼的CCT曲線（2）過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖）過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖 （CCT曲線）王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1152022-5-29亞共析鋼和過共析鋼的CCT曲線王明亮王

8、明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1162022-5-29轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度擴散性擴散性組織（組織（圖片見下頁圖片見下頁）珠光體轉(zhuǎn)變高溫（Ar1-550）Fe、C、Me擴散珠光體（+Fe3C）貝氏體轉(zhuǎn)變上貝氏體（550-350） C擴散; Fe、 Me不擴散貝氏體（鐵素體碳化物）下貝氏體（350-Ms）馬氏體轉(zhuǎn)變MsC、Fe、 Me均不擴散馬氏體C在-Fe中過飽和的間隙固溶體（3）幾種轉(zhuǎn)變的特點）幾種轉(zhuǎn)變的特點王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1172022-5-29片狀珠光體粒狀珠光體王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學

9、與熱處理原理1182022-5-29上貝氏體下貝氏體王明亮王明亮 版權所有版權所有金屬學與熱處理原理金屬學與熱處理原理1192022-5-29板條狀馬氏體針狀馬氏體王明亮王明亮 版權所有版權所有202022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2熱處理工藝分類（加熱冷卻方式、組織性能）熱處理工藝分類（加熱冷卻方式、組織性能）普通熱處理退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面淬火、化學熱處理形變熱處理高溫形變熱處理、低溫形變熱處理熱處理分類工藝（生產(chǎn)工藝中的位置與作用）熱處理分類工藝（生產(chǎn)工藝中的位置與作用）預備熱處理最終熱處理王明亮王明亮 版權所有版權所有212022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱

10、處理工藝2一一 退火退火1 1 定義定義：鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間后緩慢隨爐冷卻或控制其冷速，獲平衡組織的工藝。王明亮王明亮 版權所有版權所有222022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝22 2 目的：目的： 降低硬度，改善切削加工性能； 適合機加工的硬度范圍：150250HB； 細化晶粒；均勻組織； 消除內(nèi)應力。王明亮王明亮 版權所有版權所有232022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝23 3 各種退火工藝及其特點各種退火工藝及其特點 ：（1 1）球化退火）球化退火工藝規(guī)范：工藝規(guī)范：王明亮王明亮 版權所有版權所有242022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2特點：特

11、點：工藝：不完全奧氏體化 組織：球狀(粒狀)珠光體目的：目的：降低(過)共析鋼硬度,適合切削 為最終熱處理做組織準備適用范圍適用范圍：含碳量較高的工、模具鋼的預備熱處理王明亮王明亮 版權所有版權所有252022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2（2 2）完全退火）完全退火工藝規(guī)范：工藝規(guī)范：特點：特點：工藝：完全奧氏體化 組織：層片狀珠光體目的：目的：降低硬度，改善切削加工性能 細化晶粒；消除內(nèi)應力；減輕組織不均勻性(消除魏氏組織等)適用范圍：適用范圍：亞共析鋼、合金鋼的鑄、鍛、熱軋、焊件的預備熱處理王明亮王明亮 版權所有版權所有262022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2（3

12、3）均勻化退火）均勻化退火工藝規(guī)范：工藝規(guī)范：特點：特點：(1)高溫、長時間 (2)需再經(jīng)重結(jié)晶工藝(完全退火或正火)以細化晶粒目的：目的：消除或減輕偏析、帶狀組織等適用范圍：適用范圍：合金鋼錠、大型鑄鋼件王明亮王明亮 版權所有版權所有272022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2（4 4）再結(jié)晶退火）再結(jié)晶退火工藝規(guī)范：工藝規(guī)范：目的：目的： 消除加工硬化 完全消除殘余應力適用范圍：適用范圍：冷塑性變形件王明亮王明亮 版權所有版權所有282022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2（5 5）去應力退火）去應力退火工藝規(guī)范：工藝規(guī)范：目的：目的：消除內(nèi)應力，防工件變形適用范圍：適用范

13、圍：鑄、鍛、焊、沖壓、機加工件王明亮王明亮 版權所有版權所有292022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2（6 6）等溫退火）等溫退火工藝規(guī)范：工藝規(guī)范： AC3 +2030 AC3 Ar1 tTAc1 AC1 +2030 Ar1 -2030 特點：特點：(1)縮短時間； (2)組織更均勻；王明亮王明亮 版權所有版權所有302022-5-29二二 正火正火1 1 定義定義：鋼加熱到AC3或ACm以上的區(qū)域，保持一定時間后在空氣中冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝。正火 退火鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2Tt王明亮王明亮 版權所有版權所有312022-5-292 2 目的目的： 細化晶粒，

14、消除鑄鍛焊件組織缺陷； 提高低碳鋼硬度，改善切削加工性能； 消除高碳鋼網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備； 型材或大型復雜鑄鋼件的最終熱處理鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2王明亮王明亮 版權所有版權所有322022-5-29區(qū)別區(qū)別正火正火退火退火1加熱溫度較高加熱溫度較低2冷卻速度較快冷卻速度較慢3獲得組織較細（索氏體）獲得組織較粗（珠光體）4強硬度與塑韌性較高硬度較低5生產(chǎn)效率較高生產(chǎn)時間較長3 正退火區(qū)別正退火區(qū)別鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2王明亮王明亮 版權所有版權所有332022-5-2945#鋼鋼 退火態(tài)與正火態(tài)性能對比退火態(tài)與正火態(tài)性能對比狀態(tài)b(MPa)(%)k (J.cm-

15、2)HB正火70080015205080220完全退火65070015204060180鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2示例示例王明亮王明亮 版權所有版權所有342022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝24 正火與退火的選用正火與退火的選用 原則原則：能用正火處則不用退火 正火可作為大件或不重要工件的最終熱處理，而 退火一般不作為最終熱處理含碳量含碳量選用工藝選用工藝C%0.75% 球化退火C%0.9% 正火消網(wǎng)球化退火王明亮王明亮 版權所有版權所有352022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2三三 淬火淬火淬火與回火時不可分割的、緊密銜接在一起的兩種熱處理工藝淬火與回火時不可分割的

16、、緊密銜接在一起的兩種熱處理工藝1 1 定義定義：鋼加熱到AC3 或AC1以上，保溫一定時間后使其奧氏體化，然后以大于其臨界冷速的速度急劇冷卻，獲馬氏體或貝氏體體組織的工藝方法。等溫淬火 AC1 MS VC VC 淬火 2 2 目的目的：淬火可以顯著提高鋼的硬度、強度及耐磨性等。Tt王明亮王明亮 版權所有版權所有362022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝23.3.加熱溫度加熱溫度亞共析鋼(碳鋼)AC3+3050共析鋼(碳鋼)AC1+3050過共析鋼(碳鋼)AC1+3050低合金鋼AC3或AC1+50100 高合金鋼AC3或AC1+300400 王明亮王明亮 版權所有版權所有372022

17、-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2AC3 AC1 ACmM+ARAM+AR+A+Fe3C(C)()A+FM+FFe3C亞共析鋼與過共析鋼加熱溫度為何有區(qū)別？亞共析鋼:若AC3 AC1保溫， F多，硬度等過共析鋼:若T ACm C%，AR，硬度等 組織粗大王明亮王明亮 版權所有版權所有382022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝24淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)理想理想：650以上，慢，減小熱應力 650-400，快，避免C曲線 400以下，慢，減輕相變應力TtA1MS理想水油王明亮王明亮 版權所有版權所有392022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝25淬透性與淬硬性淬透性與淬硬性淬透性：淬

18、透性：淬火條件下得到M組織的能力，取決于 VK（上臨界冷卻速度）淬硬性淬硬性：鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%，C%淬硬性王明亮王明亮 版權所有版權所有402022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2 淬透層深度淬透層深度：由工件表面半馬氏體點(50%M)的深度。 淬透層深度50%M王明亮王明亮 版權所有版權所有412022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2淬透性影響因素淬透性影響因素C%亞共析鋼C%淬透性過共析鋼C%淬透性 奧氏體化溫度 T淬透性 合金元素 除Co以外，C曲線右移，淬透性 未溶第二相 淬透性 王明亮王明亮 版權所有版權所有422022-5-29鋼的熱處理工藝

19、鋼的熱處理工藝2TtA1MS分級淬火雙液淬火等溫淬火單液淬火5幾種淬火方法幾種淬火方法序號序號淬火方法淬火方法適用范圍及特點適用范圍及特點1單液淬火尺寸小、 形狀簡單的碳鋼、合金鋼件 2雙液淬火尺寸較大碳鋼件3分級淬火稍高于MS ，鹽?。恍〕叽绻つ＞?、變形小、精密件4等溫淬火淬火熱應力、組織應力小， 變形??； 形狀復雜、尺寸精密件。5冷處理高碳軸承鋼王明亮王明亮 版權所有版權所有432022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2四四. .回火回火1.1.定義定義：將淬火后的鋼在A1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當方式冷卻的工藝過程。2.2.目的目的：消除淬火應力，降低脆性；

20、穩(wěn)定工件尺寸，由于M、殘余A不穩(wěn)定 獲得要求的強度、硬度及塑性、韌性的配合 回火脆性鋼回火脆性鋼水、油冷；水、油冷； 高合金鋼的多次回火高合金鋼的多次回火 王明亮王明亮 版權所有版權所有442022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝23. 回火與溫度的關系回火與溫度的關系不同含碳量的碳鋼回火溫度與硬度之間的關系王明亮王明亮 版權所有版權所有452022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝24.4.回火種類回火種類回火類型組織性能特點應用范圍低溫回火（150250）回火馬氏體保持高強硬度；內(nèi)應力和脆性；韌性略。 工、模具鋼； 低碳馬氏體鋼中溫回火（350500）回火屈氏體基體已回復；內(nèi)應力

21、；彈性極限高；較高的強硬度與良好韌性。彈簧鋼、熱作模具鋼（0.60.9%）高溫回火（550680）回火索氏體內(nèi)應力基本消除，強度與韌性最佳配合；綜合機械性能高重要結(jié)構(gòu)件，軸、齒輪王明亮王明亮 版權所有版權所有462022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝25.5.調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理淬火+高溫回火調(diào)質(zhì)處理42CrMo調(diào)質(zhì)工藝及其金相組織王明亮王明亮 版權所有版權所有472022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2五五. .表面淬火表面淬火表面淬火：表面淬火：不改變表面化學成分，只改變其表面組織的局部熱處理方法。 目的：目的：心部保持較高的綜合機械性能，表面具有高硬度和耐磨性。感應加熱表面淬

22、火感應加熱表面淬火原理：原理：電磁感應及集膚效應分類：分類： a. 高頻 200-300KHz 淬硬深度0.5-2mm 小工件 b. 中頻 2500-8000Hz 淬硬深度2-5mm 尺寸較大的工件 c. 低頻 50Hz 淬硬深度10-15mm 大型工件適用范圍：適用范圍：中碳鋼和中碳低合金鋼，如：40、45、50和40Cr、40MnB等王明亮王明亮 版權所有版權所有482022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2特點：特點：a.組織：MMFT FPb.加熱T ， 形核，不易長大，實際晶粒組度小，淬火得到極細隱晶馬氏體，硬度，脆性c.殘余壓應力提高壽命d.不易氧化、脫碳、變形小e.工藝易控

23、制，設備成本高王明亮王明亮 版權所有版權所有492022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2定義：定義：將工件在特定的介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中的某些元素滲入工件表層，以改變其表層化學成分和組織，獲得與心部不同性能的熱處理工藝。分類：分類：滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、碳氮共滲等基本過程：基本過程：分解、吸附和擴散三個基本過程六六. .化學熱處理化學熱處理王明亮王明亮 版權所有版權所有502022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝21 滲碳滲碳目的：目的：提高表面硬度（62-68HRC），耐磨性，而使心部仍保持一定的強度和良好的塑性 和韌性。分類：分類：氣體滲碳、液體滲碳及固體滲碳氣體滲碳原

24、理：氣體滲碳原理：在高溫（900950）氣體介質(zhì)中的滲碳適用范圍：適用范圍：低碳鋼、低碳合金鋼碳原子的分解COC+1/2O2CH4C+2H2碳原子的吸收碳原子的擴散王明亮王明亮 版權所有版權所有512022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2組織：組織：過共析層回火M+細小碳化物+殘共析滲碳層回火M亞共析過渡層回火MF王明亮王明亮 版權所有版權所有522022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝2淬火方法：淬火方法：（1）直接淬火 （如圖a、b曲線） 奧氏體晶粒大，馬氏體粗大，殘余多，耐磨性低，變形大。 只適用于本質(zhì)細晶鋼或耐磨性要求低和承載低的零件。（2）一次淬火 （如圖c曲線）（3）

25、二次淬火 （如圖d曲線）王明亮王明亮 版權所有版權所有532022-5-29鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝22 其他化學熱處理其他化學熱處理滲氮滲氮500-600比滲碳更高的表面硬度比滲碳更高的表面硬度（65-72HRC）、疲勞強）、疲勞強度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好碳氮共滲高溫（900-950） 表面硬度、耐磨性、耐蝕性、疲勞強度等優(yōu)于滲碳處理，但耐磨性、疲勞低于滲氮處理中溫（700-880）低溫（500-570）軟氮化提高耐磨性及疲勞強度王明亮王明亮 版權所有版權所有542022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理31 1 碳鋼碳鋼優(yōu)點優(yōu)點：價廉、實用；缺點：缺點：

26、(1)淬透性低：水淬，D臨 =10 20mm (2)強度、屈強比較低； 20鋼與16Mn的s：240、360MN/m2； 40鋼與35CrNi3Mo的s/b：0.43、0.74 (3)回火穩(wěn)定性差，綜合機械性能較差 (4)不能滿足特殊性能要求一一. .概述概述王明亮王明亮 版權所有版權所有552022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3合金鋼：合金鋼：提高淬透性：Si、Mn、Cr、B、Ni、W、Mo、Cu固溶強化 ：Si、Mn、Ni細化晶粒：Al、V、Ti、W、Mo、Nb、Zr提高回火穩(wěn)定性：W、Mo、V、Si、Cr消除高溫回火脆性：W、Mo特殊耐蝕、耐熱性王明亮王明亮 版權所有版

27、權所有562022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3二二. .工業(yè)用鋼工業(yè)用鋼1 結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼要求要求: : (1) 尺寸大，形狀復雜，需承受較大的載荷，因此，要求鋼材必須具有較高的強度(包括屈服強度和抗拉強度)和足夠的韌性； (2)具有良好的塑性與焊接性能 (3)必須具有良好的冷脆性和耐候性成分特點：成分特點： (1)低碳、C0.2% ， 滿足成型、焊接性要求 (2) Me(3%)，微合金化或低合金化 Mn（0.81.7%）： 固溶強化、增加珠光體量、細化珠光體 V、Ti、Nb：彌散強化、細化晶粒 王明亮王明亮 版權所有版權所有572022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及

28、其熱處理3種類：種類：碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195、Q215、Q235等低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼： Q345、Q390、Q460等熱處理熱處理: :使用狀態(tài)一般為熱軋，組織為鐵素體珠光體；有時也在正火及正火加回火狀態(tài)下使用，使組織更加均勻、細化。王明亮王明亮 版權所有版權所有582022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理32 滲碳鋼滲碳鋼滲碳鋼是指經(jīng)滲碳處理后使用的鋼種，碳氮共滲用鋼與滲碳鋼大體相同。主要應用為汽車及機床上的齒輪、活塞銷等要求要求: : (1)具備高的耐磨性、接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度和屈服強度 (2)較高的塑性與韌性成分特點：成分特點：(1)低碳、0.100.25% (2)加入

29、提高淬透性的元素 (3)加入能夠細化晶粒的元素 王明亮王明亮 版權所有版權所有592022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3種類及應用：種類及應用：滲碳鋼分類按其淬透性或強度級別可以分為三類分類分類強度范圍強度范圍典型鋼種典型鋼種應用應用低淬透性滲碳鋼（低強度）800MPa15、20、20Cr、20MnV小型滲碳件：套筒、鏈條等中淬透性滲碳鋼（中強度）8001200MPa20CrNiMo、20CrMnTi較為重要的部件：汽車齒輪、活塞銷高淬透性滲碳鋼（高強度）1200MPa20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18CrNi3MoA截面較大的重負荷滲碳件：航空發(fā)動機齒輪、坦克齒輪

30、等熱處理：熱處理：見第二章王明亮王明亮 版權所有版權所有602022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理33 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的結(jié)構(gòu)鋼稱為調(diào)質(zhì)鋼。主要用作汽車、機床及其他設備等的重要零件如曲軸、連桿等要求要求: :(1)比較全面的力學性能：高強度、良好塑韌性、高的疲勞強度； (2)脆性轉(zhuǎn)變溫度較低成分特點：成分特點：(1)中碳：0.250.45% (2)加入提高淬透性的元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、B等 (3)加入防止第二類回火脆性的元素，如Mo、W、V等王明亮王明亮 版權所有版權所有612022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3種類及應用：種類及應

31、用：調(diào)質(zhì)鋼分類按其淬透性高低可以分為三類分類分類油淬臨界直徑油淬臨界直徑典型鋼種典型鋼種應用應用低淬透性調(diào)質(zhì)鋼3040mm45、40Cr、40Mn連桿、螺栓、傳動軸等中淬透性調(diào)質(zhì)鋼4060mm42CrMo、35CrMo、40CrMn、40CrNi截面尺寸較大的中、大型零件：曲軸、尺寸、刀柄高淬透性調(diào)質(zhì)鋼60mm45CrNiMoVA40CrNiMo大截面承受重載荷的重要零件：航空發(fā)動機軸、螺紋釬頭等王明亮王明亮 版權所有版權所有622022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3熱處理熱處理: :（1）預備熱處理：正火（含碳量較低、合金元素較低） 正火高回（合金元素較高） 退火（含碳量較

32、高）（2）最終熱處理：淬火高回王明亮王明亮 版權所有版權所有632022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理34 彈簧鋼彈簧鋼用于制作各種彈性元件的鋼種，起緩和機械振動和沖擊、吸收沖擊能量的作用。要求要求: :(1)高的彈性極限和屈強比 (2)高的疲勞極限 (3)一定的塑性和韌性成分特點：成分特點： (1) 中、高碳 普通碳素彈簧鋼含碳 0.600.90% 合金彈簧鋼含碳0.500.60% (2)含Si、Mn (3)含Cr、V、W王明亮王明亮 版權所有版權所有642022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3種類：種類：碳素彈簧鋼：65、70、85等，用于制造小截面彈簧 合

33、金彈簧鋼65Mn、55Si2Mn、 60Si2Mn、60Si2CrV、50CrV等熱處理熱處理: :(1)熱成型彈簧 (大型彈簧) d1015mm 淬火+中溫回火（400 500 ） 回火托氏體 (2)冷成型彈簧(小型彈簧)d15%； Cr: 淬透性；回火后形成細小碳化物 W、Mo：高的紅硬性；二次硬化 V：紅硬性；細化晶粒王明亮王明亮 版權所有版權所有712022-5-29種類：種類：種類種類特點特點W系：系：W18Cr4V、W18Cr4V2Co5耐磨性稍高、韌性較差W-Mo系：系：W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Al熱硬性較好、脫碳和過熱傾向大工業(yè)用鋼及其熱

34、處理工業(yè)用鋼及其熱處理3王明亮王明亮 版權所有版權所有722022-5-29熱處理特點熱處理特點: :萊氏體鋼：粗大的共晶碳化物 a.反復鍛造；打碎粗大的魚骨狀共晶碳化物 b.分級預熱（650、850）； c.高溫淬火（12501300）； d.分級淬火（600、400）； e.多次回火（560，三次以上） 目的：產(chǎn)生二次硬化； 消除殘余奧氏體：淬火：2030AR 一次回火：15 AR 二次回火：57 AR 三次回火：12 AR；工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3王明亮王明亮 版權所有版權所有732022-5-29f：淬火組織：隱晶馬氏體+粒狀碳化物+ 2030AR 回火組織：極細回火馬氏

35、體+大量粒狀碳化物+少量（ 12）AR 硬度：HRC6365 600 ：HRC60工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3王明亮王明亮 版權所有版權所有742022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3W18Cr4V鋼的熱處理規(guī)范王明亮王明亮 版權所有版權所有752022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理38 模具鋼模具鋼用來制造各種鍛造、沖壓或壓鑄成形工件模具的鋼種。根據(jù)其工作條件，模具鋼分為冷作模具鋼和熱作模具鋼 （一）冷作模具鋼（一）冷作模具鋼用來制作使金屬冷變形的模具，如冷沖、切邊、冷擠壓、拉絲等模具。要求：要求：(1)承受較大的變形抗力 (2)高強度、高硬度、高耐

36、磨性及一定的韌性成分特點：成分特點：(1)高強韌模具鋼含碳0.55% 0.70%、高硬度高耐磨的冷作模具鋼含碳0.85% 2.30%； (2)含W、Mo、V、Cr、Mn等元素王明亮王明亮 版權所有版權所有762022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3種類：種類：高碳高鉻模具鋼熱處理高碳高鉻模具鋼熱處理: :a. 預備熱處理：球化退火b. 最終熱處理： 淬火（如Cr12、Cr12MoV 9501000 ） 低溫回火（ 150180 ） 6163HRC （200 275 ） 5759HRC 275 375 回火脆性區(qū)尺寸小、形狀簡單、負荷輕的冷作模具模具T8A、T10A、T12A尺寸

37、較大、形狀復雜、淬透性要求較大的冷作模具9SiCr、9Mn2V、CrWMn尺寸大、形狀復雜、負荷重、變形要求嚴的冷作模具Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V王明亮王明亮 版權所有版權所有772022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3（二）熱作模具鋼（二）熱作模具鋼使熱態(tài)金屬或液態(tài)金屬成形的模具用鋼，如熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模要求：要求：(1)高溫硬度、高溫強度 (2)良好的耐磨性及一定的韌性 (3)高的抗疲勞性能和抗氧化能力 (4)高的淬透性和較小的熱處理變形成分特點：成分特點：(1)中碳0.30% 0.60% (2)加入W、Mo、Si等提高鋼的高溫硬度、強

38、度和回火穩(wěn)定性 (3)加入Cr、Ni、Si、Mn等提高淬透性的元素王明亮王明亮 版權所有版權所有782022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3典型熱作模具鋼及其熱處理：典型熱作模具鋼及其熱處理：典型鋼種典型鋼種熱處理方式熱處理方式性能及組織性能及組織熱鍛模5CrNiMo5CrMnMo淬火：830860 油回火：520580 3543HRC回火索氏體熱擠壓模壓鑄模3Cr2W8V4Cr5MoSiV以3Cr2W8V為例淬火：10501100 油回火：550600 23次 4448HRC 回火馬氏體王明亮王明亮 版權所有版權所有792022-5-299不銹鋼不銹鋼不銹鋼是指能抵抗大氣及弱

39、腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼成分特點：成分特點：(1)低碳： 0.10% 0.20% (2)Cr13% (3)添加Ni、Mn、Cu、Ti等工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3王明亮王明亮 版權所有版權所有802022-5-29工業(yè)用鋼及其熱處理工業(yè)用鋼及其熱處理3類別類別成分特點成分特點常見牌號常見牌號熱處理方式熱處理方式馬氏體鋼較高碳、較低鉻：0.1%0.4%C、13%15%Cr1Cr13、 2Cr13、 3Cr13淬火+低回回火索氏體鐵素體型低碳高鉻：0.15%C、15%Cr1Cr17退火鐵素體奧氏體型低碳高鉻高鎳：C1000）中溫爐（6501000）低溫爐（650）適用介質(zhì)空氣介質(zhì)爐、火焰爐、可控

40、氣氛爐、鹽浴爐、油浴爐、鉛浴爐、流態(tài)化爐、真空爐爐膛形式箱式爐、井式爐、罩式爐、貫通式爐、轉(zhuǎn)底式爐、管式爐機械形式臺車式爐、升降底式爐、推桿式爐、輸送帶式爐、輥底式爐、振底式爐、步進式爐工藝用途退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳爐、滲氮爐、實驗爐控制形式溫度控制爐、工藝過程控制爐、計算機仿真控制爐王明亮王明亮 版權所有版權所有952022-5-29常見熱處理設備常見熱處理設備5二二 常用熱處理爐常用熱處理爐常用的熱處理設備主要有以下幾類：箱式爐、井式爐、鹽浴爐、推盤爐、網(wǎng)帶爐、真空爐等。王明亮王明亮 版權所有版權所有962022-5-29常見熱處理設備常見熱處理設備5應用應用：中小型零件的熱處理，退

41、火、正火、淬火、回火和固體滲碳等，特別是對單件和小批量生產(chǎn)的車間采用的較多1 箱式爐箱式爐箱式爐是一種周期性作業(yè)的熱處理設備特點：特點：優(yōu)點：1.結(jié)構(gòu) 簡單，成本低缺點：1.冷爐升溫慢； 2.爐內(nèi)溫差較大； 3.工件容易產(chǎn)生氧化和脫碳； 4.操作不方便，特別是大型箱式 電阻爐，工人在操作時的勞動強度較大。 王明亮王明亮 版權所有版權所有972022-5-29常見熱處理設備常見熱處理設備52 井式爐井式爐井式爐是一種周期性作業(yè)的熱處理設備結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：爐身是圓筒形的深井，工件由專用吊車垂直裝入爐內(nèi)加熱。一般安裝在車間地平面以下，也有安置在地平面以上的，或地平面之上之下各一半的。應用：應用：井式電阻爐常用來加熱細長工件，因為在吊掛狀態(tài)下加熱可以防止工件產(chǎn)生彎曲，小型零件可以放在料框中再送入爐內(nèi)加熱，裝爐與出爐采用起重設備，操作方便。 王明亮王明亮 版權所有版權所有982022-5-29常見熱處理設備常見熱處理設備5特點：特點：1.爐膛較深，散熱條件不同，上下溫度不均，采用分段控制溫度。 2.密封性好