熱處理(有2個熱處理組織照片)ppt課件

1、第四章 資料的改性改造資料性能的手段改動資料的成分采用不同的加工工藝改動資料的內(nèi)部構(gòu)造。4.1 鋼的熱處置1、熱處置：將鋼在固態(tài)下采用適當?shù)姆绞竭M展加熱、 保溫暖冷卻以獲得所需的組織構(gòu)造與性能的工藝要素：加熱、保溫、冷卻時間溫度臨界溫度加熱保溫冷卻2、熱處置特點：只經(jīng)過改動工件的組織來改動性能， 而不改動其外形。 3、熱處置適用范圍：只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的資料， 不發(fā)生固態(tài)相變的資料不能用熱處置強化。 4、熱處置的分類整體熱處置 外表熱處置退火；正火；淬火；回火；外表淬火 化學 熱處置感應加熱淬火火焰加熱淬火滲碳；滲氮；碳氮共滲；熱處置(1)按照國家規(guī)范(2)按零件在消費中工藝流程的位置和作

2、用不同為隨后的加工冷拔、沖壓、切削或進一步熱處置作預備的熱處置。預備熱處置最終熱處置賦予工件所要求的運用性能的熱處置。4.1.1鋼的整體熱處置工藝1、退火將鋼加熱至適當溫度保溫，然后緩慢冷卻 (爐冷)的熱處置工藝。第二類退火：以改動組織與性能為目的的退火工藝方法。 完全退火、等溫退火、球化退火等。第一類退火：不以組織轉(zhuǎn)變?yōu)槟康牡耐嘶鸸に嚪椒ā?均勻化退火、再結(jié)晶退火、去應力退火。工藝：隨爐緩慢冷卻至500以下空冷。Ac3+3050，保溫一定時間，(1)完全退火空冷爐冷FeC%AGPSQ時間/s溫度/Ac3Ac1Ac3+3050目的：細化組織；降低硬度、改善切削加工性能； 去除內(nèi)應力。運用：wC

3、=0.30.6%的中碳及中碳合金鋼的鑄件、 鍛件、軋制件及焊接件。不適于過共析鋼C0.3%不宜用退火方式改善切削加工性能組織：平衡組織對于某些A比較穩(wěn)定的合金鋼，需十幾個小時甚至幾天。退火時間很長完全退火的局限性：保溫后快冷到Ar1以下某一溫度下等溫保溫，使過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)镻體，等溫退火工藝：AFeC%GPSQ時間/s溫度/Ac3Ar1時間/s溫度/Ac1Ar1Ac1+2040空冷相變完成后空冷至室溫。亞共析Ac3+3050；Ac3+3050共、過共析Ac1+2040空冷AP特點：大大縮短合金鋼(A較穩(wěn)定)的退火時間。運用：A較穩(wěn)定的合金鋼轉(zhuǎn)變易控制，能獲得均勻的預期組織；爐冷將鋼中滲碳體球狀化的

4、退火工藝球化退火600空冷。FeC%AGPSQ時間/s溫度/Ac1Ar1Ac11020爐冷空冷空冷目的：降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；工藝：Ac1(1020)保溫，獲得均勻組織，改善熱處置工藝性能，為以后的淬火作組織預備。等溫冷卻或緩慢冷卻，退火組織：球狀P(F+顆粒狀滲碳體)。運用：共析和過共析成分的碳鋼和合金鋼鍛、軋件。 球化退火前原始組織中不允許有網(wǎng)狀Fe3C存在，否那么球化效果不好(難以將網(wǎng)狀碳化物熔斷、球化)。如有，應先進展正火，以消除網(wǎng)狀Fe3C?？绽銯eC%AGPSQ時間/s溫度/Ac31100左右保溫1015h工藝：Ac3+150200(溫度高) ，保溫1015h，隨爐

5、緩冷到350，出爐空冷。退火組織：粗大過熱平衡組織退火后需進展一次完全退火或正火來細化晶粒運用：質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠、鑄件或鍛件(4)均勻化退火(分散退火)目的：減輕化學成分偏析和組織不均勻性。爐冷350(5)去應力退火目的：消除剩余內(nèi)應力，提高工件尺寸穩(wěn)定性， 防止變形和開裂。(不發(fā)生組織的轉(zhuǎn)變)工藝：工件隨爐緩慢加熱到Ac1-(100200)保溫，隨爐緩慢冷卻至200出爐FeC%AGPSQ時間/s溫度/Ac1500650空冷爐冷200運用：鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件及機加工件AFeC%GPSQ時間/s溫度/Ac3Ac12、正火消除過共析鋼二次網(wǎng)狀滲碳體，有利于球化退火的進展。(1)目的

6、：細化晶粒，提高低碳鋼、低碳低合金鋼硬度 (140190HBS)，改善切削加工性；在靜止的空氣中冷卻。Ac3(Ac1)+3050空冷加熱到Ac3(或Accm)+3050，完全A化后，(2)工藝：(3)組織：偽共析組織C%=0.6%1.4%，偽共析的P或索氏體S。C%0.6%，S+有少量的F。(4)優(yōu)點(與退火比)力學性能高 退火組織正火組織操作方便消費周期短、耗能少e.用于某些碳鋼、低合金鋼的淬火返修件 注：不適于高合金鋼(C曲線右移，空氣中也能淬火)(5)運用a.改善低碳鋼的切削加工性能b.中碳構(gòu)造鋼件的預備熱處置 c.普通構(gòu)造零件的最終熱處置 d.消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物 3、鋼的淬火淬火

7、加熱溫度溫度過低(Ac3)：淬火組織中有F殘。FeC%AGPSQ(1)鋼的淬火工藝淬火將鋼加熱到Ac3或Acl以上，堅持一定時間后以適 當速度冷卻，獲得馬氏體和(或)貝氏體組織。溫度過高：A晶粒粗化，M粗大，使鋼的脆性增大； 淬火組織：細小而均勻的M。a.亞共析鋼Ac3+3050預備熱處置組織：退火或正火組織。淬火應力增大，易產(chǎn)生變形和開裂。氧化脫碳嚴重；過共析鋼M+粒狀滲碳體+A殘 (預備組織為P球)過共析鋼加熱溫度大于Accm，有害：)A的C%添加，Ms和Mf點降低，淬火后A殘?zhí)砑樱?鋼的硬度和耐磨性降低。)A晶粒粗大，M片粗，使鋼的脆性增大。組織：共析鋼M+A殘FeC%AGPSQ)淬火

8、應力大，工件外表氧化、脫碳嚴重。b.共析鋼、過共析鋼 過共析鋼組織中有未溶滲碳體，淬火后鋼的硬度和耐磨性高。 Ac1+3050c.合金鋼 Ac1(Ac3)+50100提高淬火溫度有利于合金元素在A中充分溶解和均勻化。淬火介質(zhì)a.理想淬火冷卻速度得到M；防止零件的變形和開裂A時間(s)3001021031010800-100100200500600700溫度()0400A1MsMfvk)淬火冷卻速度必需大于vk)“鼻子附近快冷；“鼻子上方，在不出現(xiàn)P前提下，盡量緩冷，以降低零件的熱應力；“鼻子下方M轉(zhuǎn)變區(qū)，應緩冷，減緩相變應力。 此介質(zhì)不存在。b.常用淬火介質(zhì))水運用：只適于尺寸較小、外形簡單的

9、碳鋼零件淬火。特點：650500(“鼻子附近)，冷卻才干不夠。300200(M區(qū))不夠緩冷。)鹽水 5%15%的鹽水溶液650500冷卻才干遠大于水，且件Ra低。特點：300200冷卻才干也大于水，工件易產(chǎn)生變 形，甚至開裂。運用：用于外形簡單、硬度要求較高而均勻、外表要 求光潔、變形要求不嚴厲的碳鋼零件。螺釘、銷、墊圈價廉 冷卻才干較強)油特點：300200V冷水，零件淬火應力大大降低。650500V冷小，對防止過冷A的分解不利。運用：過冷A較穩(wěn)定的合金鋼或尺寸較小的碳鋼件。(2)淬火方法可彌補介質(zhì)的缺乏a.操作簡單、易實現(xiàn)機械化和自動化特點：單液淬火法b.易呵斥淬火內(nèi)應力(工件外表與心部溫

10、差大)運用：適用于外形簡單的工件。 c.水淬易變形和裂紋；油淬易硬度缺乏或硬度不均勻A1MsMf時間溫度0單液V冷小雙液淬火法 將A化后的工件在水中冷卻到接近Ms時，立刻取出放入油中冷卻。運用：外形中等復雜的高碳鋼小件和尺寸較大的合金鋼 零件。特點： 既防止AM發(fā)生中途分解，又防止淬火變形、開裂(M相變在緩冷的介質(zhì)中進展)a.冷卻條件理想b.工件外表與心部溫差較大； 工藝操作困難。A1MsMf時間溫度0單液雙液分級淬火法 將A化工件放入溫度稍高于Ms點的鹽浴中，使工件各部分與鹽浴溫度一致后，取出空冷完成M轉(zhuǎn)變。特點：a.淬熾熱應力小(比雙液淬火)，組織應力顯著下降。b.鹽浴的冷卻才干較小， 使

11、其適用性遭到限制。工件內(nèi)外溫度差小；V冷較小 條件下完成M轉(zhuǎn)變。A1MsMf時間溫度0單液雙液分級運用：適用于尺寸較小，要求變形小、尺寸精度高的工 件，如刀具、量具等。等溫淬火 將A化鋼件快冷到B轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫堅持，使AB下后，取出空冷。特點：淬火應力與變形極小， 有較高的塑性和韌性。運用： 常用來處置外形復雜、尺寸要求準確，強韌性高的工具、模具和彈簧等。A1MsMf時間溫度0單液雙液分級等溫冷處置 將零件淬火至室溫后，立刻放入0以下的介質(zhì)(如溫度為-78的干冰+酒精)中繼續(xù)冷卻，以添加馬氏體的轉(zhuǎn)變量的工藝。目的：減少A殘，提高硬度、耐磨性、穩(wěn)定尺寸。運用：wC0.6、尺寸穩(wěn)定性要求很高的高

12、精度零件。 如精細量具、精細絲杠、精細軸承等(3)鋼的淬透性淬透性鋼在淬火時獲得M的才干目的鋼的淬透性實踐工件淬硬(透)層深度淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關。同一資料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻才干強，淬硬層深。有效淬透層深度工件外表至半M的深度影響淬透性要素：vkvk愈小，A愈穩(wěn)定淬透性好 )合金元素 除Co外，大多數(shù)溶于A的合金，使鋼的 淬透性(C曲線右移)。)含碳量 共析鋼淬透性最好)A化溫度淬透性高A穩(wěn)定性，C曲線右移，vk緣由：A晶粒長大，成分均勻化)鋼中未溶第二相C%-0.77%淬透性緣由：未溶第二相成為A分解的非自發(fā)形核中心A越易分解，淬透性未溶第二

13、相越多a.臨界直徑測定法 臨界直徑Dc淬火鋼在冷卻介質(zhì)中冷卻后，心部能淬透 的最大直徑。Dc越大，鋼的淬透性越高。臨界直徑測定法端淬實驗法淬透性的測定Dc測定方法 制造一系列直徑不同的圓棒，淬火后分別測定各試樣截面上沿直徑分布的硬度U形曲線，從中找出中心恰為半M組織的圓棒，該圓棒直徑即為臨界徑。b.端淬實驗法表示方法：J 表示末端淬透性；d 表示半馬氏體區(qū)到水冷端的間隔；HRC為半馬氏體區(qū)的硬度。 規(guī)范試樣(25mm100mm)經(jīng)A化后，在公用設備上對末端噴水冷卻，冷卻后沿軸線方向測出硬度距水冷端間隔的關系曲線(淬透性曲線)的實驗方法淬透性的運用 截面較大、外形復雜及受力情況特殊的重要零件，用

14、淬透性高的鋼。如拉桿、鍛模、錘桿等。 a.根據(jù)零件不同的任務條件合理確定鋼的淬透性要求 受改動或彎曲載荷的零件，用淬透性較低的鋼。如軸類、齒輪等。 焊接件，不宜選用淬透性高的鋼，否那么工件變形、開裂。b.思索鋼材的“尺寸效應尺寸效應：隨件尺寸增大而熱處置強化效果減弱的景象尺寸越大，淬火時V冷越慢合金元素含量高，鋼的尺寸效應那么不明顯。淬透層越薄，性能越差 c.合理的加工工序影響要素：馬氏體的含碳量。含碳量越高，淬硬性越好 合金元素對淬硬性無顯著影響。淬硬性鋼在淬火后所能到達的最高硬度。留意 淬硬性淬透性。淬透層淺的大尺寸工件應在淬火前先切削加工(3)鋼的淬硬性)要求高塑性、韌性的焊接件及其它機

15、械零件，應選 用淬硬性低的低碳、低合金鋼。淬硬性的運用)高硬度、高耐磨性的各種工、模具，可選用淬硬性 高的高碳、高合金鋼；)綜合力學性能要求高的機械零件，可選用淬硬性中 等的中碳及中碳合金鋼；4、回火回火鋼件淬硬后加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一定 時間然后冷卻到室溫的熱處置工藝。未淬火的鋼回火無意義。鋼淬火后應立刻進展回火。(1)目的降低脆性、消除或降低剩余應力，防止工件變形開裂賦予工件所要求的力學性能。 (淬火鋼硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性) 穩(wěn)定工件尺寸 淬火M和A殘不穩(wěn)定，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向(2)鋼在回火時的轉(zhuǎn)變隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個階段變化。 共析鋼為例

16、 淬火組織：M+A殘 M分解(200以下)a.T80 M中碳原子偏聚，組織無變化b.80200 M開場分解，析出亞穩(wěn)定的-碳化物。硬度變化不大；內(nèi)應力減小保管淬火M形狀組織：過飽和固溶體+-碳化物，即回火馬氏體(M回)鋼的硬度根本不變，ReL略，應力進一步。組織：回火馬氏體(M回)+ B下回火托氏體(T回)的構(gòu)成(300400) 淬火應力大部分消除，鋼的硬度、強度，塑性、韌性M進一步分解；A殘B下。A殘轉(zhuǎn)變(200300)固溶體F；-碳化物細球狀滲碳體，并與-固溶體失去共格關系T回T回針狀F和球狀滲碳體組 成的復相組織。保管淬火M形狀組織：回火索氏體S回多邊形F基體上分布著球狀滲 碳體 滲碳體

17、的聚集長大和F的再結(jié)晶(400以上)滲碳體球聚集長大；F由針片狀變?yōu)槎噙呅?。強度、硬度進一步下降，韌塑進一步上升。 隨回火溫度提高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。S回低溫回火中溫回火高溫回火溫度150250350500500650組織M回 5864HRC T回3550HRC S回2535HRC 目的 在保留高硬度、高耐磨性的同時，降低淬火應力和脆性。 提高Re及ReL，同時使工件具有一定韌性 獲得良好的綜合力學性能，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。 應用適用于各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。適用于彈簧熱處理廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要求較高精密件、量具等

18、預備熱處理。 (3)回火的分類與運用淬火+高溫回火=調(diào)質(zhì) (4)回火脆性 淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩慢冷卻經(jīng)過該溫度區(qū)間時沖擊韌性明顯下降的脆化景象。淬火后在300左右回火時所產(chǎn)生的回火脆性。第一類回火脆性(低溫回火脆性)特點：不可逆機理：300左右回火時，M條或片的邊境析出斷續(xù)的 薄殼狀碳化物，降低了晶界斷裂強度。措施：不在該溫度區(qū)間回火(出爐空冷)特點：可逆 機理：鋼中Ni、Cr等合金元素促進Sb、Sn、P等雜質(zhì) 元素在原A晶界上偏聚；同時其本身也向晶界偏 聚，從而增大了產(chǎn)生回火脆性的傾向。c.回火后快冷。防止措施：a.盡量減少鋼中雜質(zhì)元素的含量b.參與Mo、W等能抑制晶界偏聚

19、的元素。第二類回火脆性(高溫回火脆性) 含鉻、錳、鎳等元素的合金鋼，在450650回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性。4.1.2 鋼的外表淬火和化學熱處置表硬里韌，單從選材方面思索無法滿足性能要求 1、外表淬火 在不改動鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進展淬火以強化零件外表的熱處置方法。適用于接受彎曲、改動、摩擦和沖擊的零件。(1)感應淬火 利用感應電流經(jīng)過工件產(chǎn)生熱效應，使工 件外表、部分或整體加熱并快速冷卻的淬火工藝。感應淬火火焰淬火方法電磁感應：工件內(nèi)產(chǎn)生與感應線圈中頻率一樣、方向相反的感應電流，電流在工件內(nèi)自成回路，成為“渦流集膚效應：感應電流在工件外表密度max、心部0

20、電流透入深度：f 根本原理 電磁感應、“集膚效應、熱傳導。 分類與運用 電流頻率 淬硬深度 應用 高頻感應加熱淬火 200300kHz 0.52mm 適用于淬硬層深度較淺的中、小型零件，如中小模數(shù)齒輪、小型軸類等 中頻感應加熱淬火 25008000Hz 210mm 適用于淬硬層要求較深的大、中型零件，如D較大軸類和m較大齒輪等 工頻感應加熱淬火 50Hz 1015mm 適用于大型零件，如直徑大于300mm的軋輥及軸類零件等。超音頻感應加熱淬火 2040kHz 2mm 適用于m=36的齒輪及鏈輪、花鍵軸、凸輪等 特點比普通淬火高23HRC加熱V快、時間短A晶粒細小而均勻, M極細a.工件外表硬度

21、高、脆性低b.疲勞極限高工件表層發(fā)生M轉(zhuǎn)變，構(gòu)成剩余壓應力c.工件外表質(zhì)量好、變形小 d.工藝過程易于控制，易實現(xiàn)機械化和自動化操作e.設備較貴、復雜零件的感應器不易制造； 不適用于單件消費。加熱V快、保溫時間短，件外表不易氧化、脫碳；工件內(nèi)部末被加熱，淬火變形減小。a.資料的選用感應加熱淬火件的技術要求b.合理確定有效淬硬深度有效淬硬深度耐磨壽命，但脆性破壞傾向作用：保證工件外表獲得均勻細小的M并減少淬火變 形、改動心部的力學性能及切削加工性能。c.工件需進展預備熱處置重要件：調(diào)質(zhì)；非重要件：正火0.40.5%C的中碳調(diào)質(zhì)鋼及鑄鐵添加淬硬層脆性，心部塑韌性下降；增大淬火開裂傾向。外表淬硬層硬

22、度和耐磨性達不到強化效果0.1R(R為工件半徑)C%過高)C%過低目的：降低內(nèi)應力和脆性，獲得M回。特點：操作簡單，本錢低； 淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。d.淬火后低溫回火 180200 鍛造退火或正火粗機械加工調(diào)質(zhì)或正火精機械加工感應加熱淬火低溫回火磨削利用乙炔火焰直接加熱工件外表的方法(2)火焰加熱淬硬深度：26mm運用：單件或小批量消費的大型零件。常用工藝道路2、化學熱處置 將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改動其化學成分、組織和性能的熱處置工藝。特點：表層不僅有組織變化，而且有成分變化。種類：滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等。根本過程分解 介質(zhì)中分解出滲入元素的

23、活性原子如：CH42H2+C 2NH33H2+2N 吸收 工件外表吸收活性原子，進入晶格 內(nèi)構(gòu)成固溶體或化合物。分散 在一定溫度，由外表向內(nèi)部分散。(1)鋼的滲碳 指向鋼的外表滲入碳原子的過程目的表層C%由0.100.25%到1.01.2% 提高工件外表硬度、耐磨性及疲勞強度，同時堅持心部良好的韌性。運用：適用于外表有較高耐磨性要求，并接受較大沖 擊載荷的低碳、低合金鋼件。如齒輪、活塞銷滲碳方法 a.氣體滲碳 消費率高，勞動條件好；滲碳過程容易控制；適用于大批量消費。 b.固體滲碳 將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。滲碳劑：木炭粉+碳酸鹽滲碳工藝參數(shù)特點：設備、操作簡單； 滲速慢、

24、勞動條件差、質(zhì)量 不易控制；a.T 用于單件、小批量消費。滲碳溫度、時間T過高：A晶粒顯著長大，且滲碳后冷卻時易變形Ac3以上，通常為900950T過低：滲碳速度太慢，消費率低；滲碳后熱處置：淬火+低溫回火處置a.直接淬火法工件預冷至850880淬火，180200回火預冷目的：減少淬火變形及開裂；減少A殘，提高表層硬度(表層析出一些碳化 物，降低A的含碳量) 滲碳后的慢冷組織 過共析組織(P+Fe3C)、共析組織(P)、過渡區(qū)亞共 析組織(P+F)和原始亞共析組織(F+P)b.t(s)滲碳層厚度普通0.52.5mm，39小時c.二次淬火法： 滲碳緩冷后第一次加熱為Ac3+3050，細化心部；

25、第二次加熱為Ac1+3050，細化表層。 b.一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。特點：晶粒細化(重新加熱A化)，性能。 特點：工藝復雜，本錢高； 工件經(jīng)反復加熱冷卻后易產(chǎn)生 變形和開裂。特點：)操作簡單、本錢低、消費率高， )適用于滲碳件心部和表層都不過熱的情況。用于比較重要的零件，如高速柴油機齒輪等。用于少數(shù)對性能要求特別高的工件。熱處置后組織 表層：M回粒狀碳化物少量A殘 硬度5864HRC心部：低碳鋼 P+F 硬度1015HRC 滲碳工件工藝道路(2)鋼的滲氮 在一定溫度下(普通在Ac1溫度以下) 使活性氮原子滲入工件外表的化學熱處置工藝目的：提高工件外表硬度、耐磨性、疲勞性能、耐蝕

26、 性及熱硬性。低碳合金鋼 低碳M回F 硬度3545HRC鍛造正火機加工滲碳淬火+低溫回火精加工種類：氣體滲氮、離子滲氮氣體滲氮 )溫度低 常用550570，遠低于滲碳溫度。緣由：N在鐵素體中有一定的溶解才干)時間長 2050h，氮化層厚度為0.40.6mm)滲氮前需進展調(diào)質(zhì)預處置目的：改善機加工性能和獲得均勻的回火S組織， 保證較高的強度和韌性。b.滲氮組織 N化物(Fe4N、Fe2-3N)過飽和N的固溶體回火Sa.工藝特點c.滲氮件的性能 )高的硬度、耐磨性和熱硬性 緣由：合金氮化物硬度高達1100HV，大于碳化物； 彌散N化物在600650下不聚集、不粗化。)高的疲勞極限 工件外表產(chǎn)生剩余

27、壓應力，疲勞極限提高15%35%)滲氮層脆性大；要運用公用合金鋼。)良好的抗咬合性能及抗蝕性氮化物化學穩(wěn)定性高。)小變形 滲氮溫度低，不需進展任何其它熱處置。f.滲氮工藝道路 d.用途：用于交變載荷下并要求耐磨的重要構(gòu)造件，如 高速傳動的精細齒輪、曲軸、高精度機床主軸； 高溫下任務的耐熱、耐蝕、耐磨零件，如齒輪 套、閥門、排氣閥等。 e.滲氮件資料：需選用與N親合力大的A1、Cr、Mo、 Ti、V等合金元素的合金鋼。 如38CrMoAlA、35CrAlA、38CrMo等 鍛造正火(或退火) 粗加工調(diào)質(zhì)精加工去應力粗磨氮化精磨或研磨離子滲氮 滲氮速度快、消費周期短、滲氮層質(zhì)量高、工件變形小、對資

28、料的順應性強，投資高。 (3)碳氮共滲 以滲碳為主)共滲溫度低、時間短，消費效率高，變形小。工藝時間：12h，滲層深度為0.20.5mm(較薄)。共滲溫度：820860。淬火+低溫回火特點a.與滲碳相比)外表硬度、耐磨性、疲勞強度和耐腐性高于滲碳件。 氮的高碳M回組織，硬度達5863HRC。c.可用于中碳鋼和中碳合金鋼。外形復雜、要求變形小的小型耐磨零件。如汽車、機床的各種齒輪、蝸輪、蝸桿和軸類零件。b.與滲氮相比共滲層深度深，外表脆性小，抗壓強度高運用(4)氮碳共滲 以滲氮為主工藝共滲溫度540570，14h，油冷或水冷c.適用于碳鋼、合金鋼、鑄鐵、粉末冶金制品。d.滲層較薄(碳氮化合物層0

29、.010.02mm)，共滲層硬度 梯度較大，不宜于重載條件下運用。運用：模具、量具、高速鋼刀具、曲軸、齒輪、氣缸 套等耐磨件的處置。a.硬度高(500900HV)而不脆。能顯著提高零件的耐 磨、耐疲勞、抗咬合、抗腐蝕等才干。b.處置溫度低，時間短，工件的變形小。特點4.1.3 熱處置常見缺陷1、過熱和過燒(1)過熱：加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長，引起 A晶粒顯著長大，使其轉(zhuǎn)變后的組織粗大，力 學性能顯著下降的景象。補救措施：重新A化后正火(或退火)過燒只能報廢2、氧化和脫碳(1)氧化 工件尺寸減小，Ra升高，并影響淬火冷卻速度(2)過燒：由于加熱溫度高至固相線附近，使鋼的晶界嚴 重氧化或

30、熔化，而使鋼的性能變得極脆的景象(2)脫碳 工件外表C%降低，使工件外表硬度、耐磨性 及疲勞強度降低。工件外表涂一層維護涂料。(3)影響氧化、脫碳的要素加熱溫度越高保溫時間越長氧化作用越猛烈脫碳層越深(4)措施在保證A化的條件下，盡能夠降低加熱溫度和縮短保 溫時間。工件在鹽浴爐、維護氣氛爐和真空爐中加熱。3、變形與開裂緣由：淬火時構(gòu)成的內(nèi)應力所致(1)淬火冷卻應力工件淬火冷卻時由于不同部位的溫度 差別及組織轉(zhuǎn)變的不同時性所引起的應力熱應力由于工件不同部位存在著溫度差而導致熱脹 冷縮不一致所引起的應力。開場表層-拉，心部-壓；后期表層-壓，心部-拉；終了表層-壓，心部-拉。熱應力相變應力(組織應

31、力)種類開場表層-壓，心部-拉；后期表層-拉，心部-壓；終了表層-拉，心部-壓。(2)淬火冷卻變形相變應力各部位相變的不同時性所引起的應力熱應力變形 淬火初期產(chǎn)生，它使物體向球形開展a.Dh的圓柱體：D、h，呈腰鼓形的趨勢b.hD的扁平體：D、h，成陀螺狀c.空心圓柱體：內(nèi)孔心部分鼓凸(內(nèi)孔較外外表冷卻慢)d.內(nèi)徑與外徑均較大的套圈狀零件：內(nèi)、外徑均減小 而高度添加應力大于屈服強度時即產(chǎn)生變形 相變應力變形 a.尺寸較大的圓柱體：直徑、高度b.尺寸大于一定值后： Dh時，h、D； hD時，h、D。c.空心圓柱體零件： 尺寸較小時，內(nèi)、外徑與高度都增大； 尺寸較大時，內(nèi)徑增大。減少變形的途徑a.

32、合理選材和改良零件設計的構(gòu)造工藝性 選擇淬透性較好的合金鋼，以便采用較為緩和的淬火介質(zhì)；零件截面尺寸盡量均勻、外形對稱。高合金工具鋼應反復鐓鍛。淬火前退火 (退火有利于組織均勻)b.選擇適宜的鍛造和預先熱處置工藝c.采用低淬火冷卻變形的熱處置工藝一次或多次預熱、降低淬火溫度、預冷淬火、分級淬火、等溫淬火等。d.已變形的工件可采用各種矯正措施來彌補(3)淬火冷卻開裂 200以下，M轉(zhuǎn)變產(chǎn)生較大的相變應力，此時鋼的塑性又較差，易于產(chǎn)生裂紋。淬火裂紋類型c.孔內(nèi)壁面裂紋 管形零件或帶孔零件由于孔內(nèi)壁和其 它部位存在V冷差別。a.縱向裂紋 細長圓柱體淬火后切向剩余應力縱向。b.橫向裂紋 直徑特別大或直

33、徑不太大而未能淬透，心 部軸向拉應力遠大于切向應力。防止措施盡量防止截面變化過大或加大截面過渡半徑，堅持外形的對稱性；雙介質(zhì)淬火、分級淬火或等溫淬火。盡量采用淬透性好的鋼；工件完全冷卻前即行回火；a.降低拉應力b.使各部位均勻冷卻消除應力集中的各種要素(銳角倒鈍、倒角半徑稍大)；對圓筒形零件，可內(nèi)壁先噴液冷卻，然后再整體淬火。4.2 金屬資料的固溶處置和時效強化1、固溶處置：將雙相組織加熱到固溶度線以上某一溫 度保溫足夠時間，獲得均勻單相固溶體，然后速冷， 抑制相分解，獲得在室溫下過飽和的相固溶體。自然時效：室溫下進展人工時效：低溫加熱下 進展2、時效：過飽和固溶體在室溫或低溫加熱下保溫一段

34、時間，隨時間延伸其強度、硬度顯著升高而塑 性降低的景象。3、運用固溶處置的運用：高錳鋼或高鉻高鎳鋼這類奧氏體鋼 常用固溶處置來遏止緩冷過程中碳 化物的析出以保證鋼的耐磨性或耐 蝕性。固溶時效強化處置的運用：用于沉淀硬化不銹鋼及非 鐵合金如Al-Cu-Mg系合 金、復雜青銅。原理：第二相與母相(相)的共格程度不同，使母相產(chǎn) 生晶格畸變而強化。4.3 金屬的形變改性 塑性變形及隨后的加熱對金屬資料組織和性能有顯著的影響。4.3.1 塑性變形機理1、單晶體的塑性變形主要方式：滑移(1)滑移 在切應力作用下晶體的一部分相對于另一部分沿一定晶面和晶向發(fā)生相對滑動。 (2)滑移特點滑移是在切應力作用下產(chǎn)生

35、的臨界切應力：晶體產(chǎn)生滑移的最小切應力。滑移是沿著晶體中原子陳列最嚴密的晶面和晶向發(fā)生 原子密度最大的晶面和晶向之間原子間距最大，結(jié)合力最弱，產(chǎn)生滑移所需切應力最小。密排面滑移面 密排方向滑移方向滑移系：由一個滑移面與該面上的一個滑移方向構(gòu)成。切應力產(chǎn)生滑移，使資料產(chǎn)生塑性變形正應力正斷，不能引起塑性變形；滑移系多滑移能夠性大；一樣滑移系，滑移方向多塑性好例如： 面心立方塑性體心立方密排六方滑移系=滑移面4滑移方向3 62 13滑移量為原子間距整數(shù)倍滑移同時伴隨晶體的轉(zhuǎn)動 當滑移面和滑移方向與外力的夾角成45時，滑移方向的切應力分量最大，此時最易滑移。相反，假設平行或垂直，切應力分量為零，晶體

36、不能滑移。一是滑移面向外力軸向的轉(zhuǎn)動。二是滑移面上的滑移方向向最大切應力 方向轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)動軸線為滑移面法線)。滑移的本質(zhì)是位錯沿滑移面運動的結(jié)果a.剛性滑移不符合實踐銅實際計算值k1500MPa，實測k0.98MPa。由PQP/Q/，只需位錯中心附近的少數(shù)原子作遠小于一個原子間距的位移，且離位錯中心越遠的原子需作的位移越小。顯然，這種方式的位錯運動，只需求很小的切應力。b.滑移是經(jīng)過位錯在滑移面逐漸挪動的結(jié)果2、多晶體的塑性變形 多晶體各個晶粒位向不同，且存在許多晶界，變形比單晶體復雜。(1)晶界和晶粒方位的影響 當位錯運動到晶界附近時，遭到晶界的妨礙而堆積起來,稱位錯的塞積。要使變形繼續(xù)進展,

37、 那么必需添加外力, 從而使金屬的變形抗力提高。晶粒位向的影響 任一晶粒的滑移都必然會遭到它周圍不同位向晶粒的約束和妨礙。各晶粒必需相互協(xié)調(diào)，才干發(fā)生塑性變形，因此增大其滑移的抗力。晶界的影響1、晶粒沿變形方向拉長，性能趨于各向異性4.3.2 冷塑性變形對金屬組織和性能的影響(1)晶粒由多邊形扁平形或長條形，出現(xiàn)纖維組織(2)塑性雜質(zhì)物被拉長為細條狀； 脆性雜質(zhì)物破碎，沿變形方向呈鏈狀分布。2、亞構(gòu)造細化，位錯密度增大，產(chǎn)生冷變形強化。 由少數(shù)晶粒開場，逐漸擴展到多數(shù)晶粒，最后到全體晶粒；從不均勻的變形逐漸開展到均勻的變形；從小變形量到大變形量。(2)多晶體的塑性變形過程(2)變形強化運用強化

38、金屬的重要工藝手段(無法用熱處置強化的合金)可使金屬拉伸、沖壓成形時均勻變形提高零件在運用過程中的平安性(3)變形強化危害影響金屬繼續(xù)變形(變形抗力)影響零件運用。深度冷變形后資料塑韌性太低。(1)變形強化：隨著變形程度的添加，金屬的強度、硬度 顯著升高，而塑性、韌性顯著下降景象措施：再結(jié)晶退火。 但添加消費本錢、延伸消費周期3、產(chǎn)生變形織構(gòu) 變形量很大時，由于晶體轉(zhuǎn)動，使多晶體中原為任意取向的各個晶粒會逐漸伐整其而趨于一致，從而破壞了多晶體中各晶粒取向的無序性。板織構(gòu) 軋制時構(gòu)成的織構(gòu)絲織構(gòu) 拉拔時構(gòu)成的織構(gòu)(3)對資料性能和加工工藝的影響金屬性能各向異性，變形不均勻可使鐵損大大減少沖壓件產(chǎn)

39、生“制耳景象(1)構(gòu)成緣由(2)種類4、產(chǎn)生剩余應力 點陣畸變(第三類內(nèi)應力)變形不均晶格畸變殘留變形功(1)緣由(2)種類宏觀內(nèi)應力(第一類內(nèi)應力)工件各部分宏觀變形不均勻而引起的內(nèi)應力。各晶?；騺喚ЯＶg變形不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應力。微觀內(nèi)應力(第二類內(nèi)應力)(3)危害：變形、開裂、應力腐蝕(5)應力消除：去應力退火(4)運用 工件外表殘留一層壓應力，可提高運用壽命 。 例如噴丸、化學熱處置可有效地提高工件疲勞抗力4.3.3 塑性變形金屬在加熱時組織與性能的變化 冷變形金屬晶體缺陷多，畸變能高，熱力學上處于不穩(wěn)定形狀。假設加熱，原子分散才干添加，金屬將依次發(fā)生回復、再結(jié)晶和晶粒長大。 1、回復

40、：冷塑性變形金屬加熱時，在顯微組織發(fā)生改 變前所產(chǎn)生的某些亞構(gòu)造和性能的變化過程(1)機理點缺陷數(shù)目明顯減少雜亂分布的位錯逐漸集中并重新陳列，使晶格畸變T稍高，位錯運動T不高時，點缺陷運動， 空位與間隙原子結(jié)合電阻率和剩余內(nèi)應力顯著； 耐蝕性改善。(2)特點顯微組織無明顯變化； 強度、硬度略，塑性略 (位錯密度降得很少)。(3)運用冷變形金屬去應力退火(即回復處置)；鑄件和焊件去應力退火。2、再結(jié)晶(1)再結(jié)晶：指冷變形金屬加熱到足夠高的溫度時，通 過新晶核的構(gòu)成及長大，最終構(gòu)成無應變 的新晶粒組織的過程。驅(qū)動力：預先冷變形所產(chǎn)生的儲存能。中心：破碎晶粒中無畸變小晶塊。a.獲得細小等軸晶(顯微

41、組織徹底改組)。 新晶粒位向與變形晶粒不同，但晶格類型一樣。 b.晶體缺陷大大Rm、硬度顯著，塑性、韌性大大；內(nèi)應力根本消除。 性能重新恢復到冷變形前的高塑性和低強度形狀特點運用 再結(jié)晶退火廣泛用作金屬冷變形加工的中間工序。 T再不是一個物理常數(shù)，而是一個自某一溫度開場的溫度范圍。 通常以經(jīng)1h保溫能完成再結(jié)晶的最低退火溫度作為資料的再結(jié)晶溫度。a.冷變形程度影響要素晶體缺陷，內(nèi)能T再變形達一定程度T再不變化最低再結(jié)晶溫度變形大(2)再結(jié)晶溫度：開場產(chǎn)生再結(jié)晶景象的最低溫度。b.金屬純度、合金含量雜質(zhì)多、高熔點元素多妨礙原子分散和晶界遷移T再c.原始晶粒變形抗力大細冷變形后金屬儲存的能量高T再

42、d.退火保溫時間原子分散挪動充分T再e.加熱速度T再太緩慢緣由：變形金屬有足夠的時間回復，使變 形儲存能以致再結(jié)晶驅(qū)動力減小 T再 最低再結(jié)晶溫度TR實踐再結(jié)晶退火溫度=TR+100200(3)再結(jié)晶后晶粒大小取決于變形程度、退火溫度和保溫時間變形程度：變形越不均勻，再結(jié)晶退火后晶粒越粗大長快TR(0.350.4)Tm Tm熔點a.變形量很小，晶粒尺寸根本不變緣由：畸變能小，缺乏以引起再結(jié)晶。臨界變形度：使晶粒發(fā)生異常長大的變形度 b.變形度達2%10%時，再結(jié)晶晶粒粗大c.變形度臨界變形度變形度晶粒越細變形度達一定程度后，再結(jié)晶后晶粒大小根本堅持不變。 緣由：只需少數(shù)晶粒發(fā)生變形，變形很不均

43、勻，再結(jié) 晶中心少，晶粒大小相差懸殊，晶粒易發(fā)生相 互吞并而長大。 加熱溫度越高，保溫時間越長，金屬的晶粒越粗大，加熱溫度的影響尤為顯著。退火溫度、保溫時間冷變形量38580C保溫3秒580C保溫4秒580C保溫8秒580C保溫15分700C保溫10分黃銅再結(jié)晶和晶粒長大各階段金相照片3、晶粒長大(1)機理：再結(jié)晶剛完成時，等軸晶細而均勻，晶界界面 能大，假設繼續(xù)提高加熱溫度或延伸保溫時間，會促使 大晶粒逐漸吞并小晶粒，最后得到粗大晶粒的組織。(2)類型正常長大 晶粒均勻延續(xù)地長大異常長大(二次再結(jié)晶) 不均勻、不延續(xù)地迅速長大緣由：正常晶粒長大受阻時，能夠由于某種緣由(例如 溫度升高導致第二

44、相微粒聚集長大，甚至固溶入基 體)，消除了妨礙要素，會有少數(shù)大晶粒急劇長大， 將周圍的小晶粒全部吞并掉。二次再結(jié)晶力學性能顯著；資料冷變形后的Ra4.3.4金屬的熱塑性變形1、金屬熱加工的概念熱加工在再結(jié)晶溫度以上進展塑性變形冷加工在再結(jié)晶溫度以下進展塑性變形動態(tài)再結(jié)晶熱加工過程中 發(fā)生的再結(jié)晶 位錯增殖導致的冷變形強化能被變形過程發(fā)生的動態(tài)再結(jié)晶軟化過程所抵消。靜態(tài)再結(jié)晶塑性變形終止 后加熱時發(fā)生的再結(jié)晶2、熱加工變形過程3、熱加工特點(1)可繼續(xù)地進展大變形量的加工。(2)變形阻力小，可減少動力耗費。緣由：高溫下全屬的強度低、變形阻力小。4、熱加工對金屬組織和性能的影響(1)改善鑄錠和鋼坯

45、的組織和性能可部分消除偏析(溫度和壓力作用下原子分散速度加快) 金屬資料的致密度。例如：氣孔和疏松被焊合柱狀晶和樹枝晶被破碎構(gòu)成細小均勻的等軸晶粒改善夾雜物與脆性相的形狀、大小、分布(打碎并呈 均勻分布)(2)構(gòu)成纖維組織(加工流線) 隨金屬晶粒變形而被拉長或壓扁的非金屬夾雜物呈纖維狀。由于夾雜物無再結(jié)晶才干，再結(jié)晶后依然以纖維狀保管下來，構(gòu)成纖維組織。措施a.流線分布合理流線沿工件外形輪廓延續(xù)分布。纖維組織特點：使金屬資料力學性能各向異性； 最大拉應力方向與流線方向一致；切應力或沖擊力方向與流線方向垂直；熱處置方法無法消除。b.采用不同方向的變形打亂流線的方向性。 如鍛造時采用鐓粗與拔長交替

46、進展。(3)構(gòu)成帶狀組織帶狀組織熱加工后鋼中常出現(xiàn)沿變形方向呈帶狀 或?qū)訝罘植嫉娘@微組織構(gòu)成緣由：a.鋼嚴重偏析、夾雜 措施： 用熱處置方法消除危害：力學性能方向性；切削性能b.熱變形加工時溫度過低高溫分散退火+正火：用于嚴重磷偏析產(chǎn)生的帶狀組織正火：用于高溫下能獲得單相組織的資料4.4 鋼的合金化改性碳鋼 (非合金鋼)特點：加工容易、本錢低廉；淬透性低，回火穩(wěn)定性差；不能滿足如耐熱性、耐磨性、耐蝕性等特殊性能要求。4.4.1 鋼中常存雜質(zhì)元素對鋼性能的影響鋼中的雜質(zhì)普通是指Mn、Si、P、S。是由原料帶入或脫氧殘留的元素。合金鋼：抑制了碳鋼運用性能的缺乏； 本錢升高，某些工藝性能惡化(例如鍛造)1、硅 脫氧； 強化鐵素體，提高鋼的強度、硬度，但韌塑性 SiO2是脆性夾雜物，對鋼的性能不利。Si0.4%時，是有益元素2、錳 脫