熱處理技術培訓課件

1、熱處理資料熱處理介紹熱處理分類退火正火淬火回火65Mn彈簧墊圈熱處理工藝分析化學熱處理電鍍氫脆鈹青銅熱處理彈簧熱處理電工純鐵熱處理硬度檢測熱處理工藝設計目錄現(xiàn)代熱處理手冊中國材料工程大典 第15卷 材料熱處理工程熱處理工藝學 熱處理手冊 第1卷 工藝基礎 (第4版)熱處理手冊 第4卷 熱處理質量控制和檢驗實用熱處理手冊熱處理常見缺陷分析與對策熱處理技術數(shù)據(jù)手冊哈爾濱工業(yè)大學熱處理工藝學課件相關熱處理工藝實例記錄參考文獻熱處理介紹定義：意義：熱處理介紹意義：搞好熱處理，零件一頂幾熱處理介紹歷史：1中國河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，產(chǎn)于公元前六世紀，其顯微組織中都有馬氏體存在，說明是經(jīng)過淬

2、火的。 2.三國蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說明中國在古代就注意到不同水質的冷卻能力了，同時也注意了油和尿的冷卻能力。3.化學熱處理是古老的工藝之一，在中國可上溯到西漢時期。已出土的西漢中山靖王劉勝的佩劍，表面含碳量達O.60.7%，而心部為O.15O.4%，具有明顯的滲碳特征。明代宋應星撰天工開物一書中，就記載有用豆豉、動物骨炭等作為滲碳劑的軟鋼滲碳工藝。 4. 明代方以智在物理小識“淬刀”一節(jié)中，還記載有“以醬同硝涂鏨口，煅赤淬火”。硝是含氮物質，當有一定的滲氮作用。這說明滲碳、滲氮或碳氮共滲等化學熱處理工藝，早在古代就已被勞動人民所掌握，

3、并作為一種工藝廣泛用于兵器和農(nóng)具的制作。 熱處理分類熱處理普 通熱處理表 面熱處理退火; 正火;淬火; 回火;表面淬火 化 學 熱處理感應加熱淬火火焰加熱淬火滲碳; 滲氮;碳氮共滲;1.根據(jù)加熱冷卻方式分熱處理分類2.常用熱處理方法的工藝曲線示意圖 退火 定義： 退火是將金屬制件加熱到高于或低于這種金屬的臨界溫度，經(jīng)保溫一定時間，隨后在爐中或埋入導熱性較差的介質中緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的一種熱處理工藝。目的： a. 降低硬度，以利于切削加工； b. 細化晶粒，改善組織，提高機械性能； c. 消除內應力，為下一道熱處理作好準備； d. 提高金屬材料的塑性、韌性，便于進行冷沖壓或冷拉拔加

4、工。 退火的缺點：占用設備；生產(chǎn)率低。退火 分類：退火重結晶退 火低溫退火完全退火擴散退火球化退火再結晶退火去應力退火普通退火等溫退火普通球化 退 火等溫球化 退 火 工藝參數(shù)：名 稱溫 度 ( C )完全退火Ac3 + 3050球化退火Ac1 + 3050去應力退火500600擴散退火Ac3 + 150250退火 工藝參數(shù)：正火 定義： 正火是將金屬制件加熱到高于或低于這種金屬的臨界溫度，經(jīng)保溫一定時間，隨后在空氣中冷卻，以獲得更細組織的一種熱處理工藝。目的: 改善低碳鋼的切削加工性能；消除中碳鋼熱加工缺陷；消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物；提高普通結構件的機械性能； 區(qū)別： 正火的作用與退火相似，

5、與退火不同之處是： a. 正火是在空氣中冷卻，冷卻速度快，所獲得的組織更細。 b. 正火后的強度、硬度較退火后的稍高，而塑性、韌性則稍低。 c. 不占用設備；生產(chǎn)率高。熱處理后的組織:S (Wc=0.61.4%)； S+F (Wc0.6%)正火 工藝參數(shù)：名 稱溫 度 ( C )亞共析鋼Ac3 + 3050共析鋼Ac1 + 3050過共析鋼Ac3 + 150250應用范圍: 預備熱處理:調整低、中碳鋼的硬度;消除過共析鋼中的Fe3C。 最終熱處理:用于力學性能要求不高的普通零件。淬火 定義： 淬火是將金屬制件加熱到這種金屬的臨界溫度以上3050，經(jīng)保溫一定時間，隨后在水或油中快速冷卻，以獲得高

6、硬度組織的一種熱處理工藝。目的： 提高金屬材料的強度和硬度，增加耐磨性，并在回火后獲得高強度和一定韌性相配合的性能。名 稱溫 度 ( C )亞共析鋼Ac3 + 3050共析鋼Ac1 + 3050過共析鋼Ac1 + 150250淬火 熱處理后的組織：鋼種淬火溫度()最終組織亞共析鋼Wc0.5%Ac3+3050 M亞共析鋼Wc0.5%Ac3+3050 M + A殘共析鋼Ac1+3050 M + A殘過共析鋼 Ac1+3050 M+Fe3C+A殘淬火加熱時間的選擇: = K D工 件 有 效 厚 度(尺寸最小部位)裝爐量有關系數(shù)一般 K = 11.5加熱系數(shù),與鋼種及加熱介質有關淬火常用的淬火冷卻介

7、質： 名 稱 最大冷卻速度時平均冷卻速度/(s-1)所在溫度/ 冷卻速度/( s-1)65055030020020靜止水34077513545040靜止水28554511041060靜止水2202758018510%NaCl 溶液58020001900100010%NaOH 溶液560283027507752010號機油43023060658010號機油4302307055203號錠子油50012010050淬火常用的淬火方法雙液淬火等溫淬火時間溫度MsA1單液淬火分級淬火淬火鋼的淬硬性 定義:是指鋼在淬火后所能達到的最高硬度。影響鋼的淬硬性的因素:主要取決于馬氏體的含碳量。鋼的淬透性 定義:

8、是指鋼在淬火時所能得到的淬硬層 (馬氏體組織占50%處) 的 深度。影響鋼的淬透性的因素:主要是臨界淬火冷卻速度VK 的大小, VK 越大,鋼的淬透性越小。表面淬火定義:是一種不改變鋼表層化學成分,但改變表層組織的局部熱 處理工藝。工藝特征:通過快速加熱使鋼的表層奧氏體化,然后急冷,使表層 形成馬氏體組織,而心部仍保持原有組織不變。表面淬火用鋼: 選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。表面淬火加工的方法: 感應加熱( 高、中、工頻 )、火焰加熱、電接觸加熱法等。表面淬火感應加熱表面淬火1)感應加熱的基本原理:感應電流 - 渦流集膚效應*淬火層深度()與電流頻率( f )的

9、關系: = 500 /f （mm）感應加熱表面淬火示意圖集膚效應示意圖表面淬火感應加熱表面淬火2)工藝要求: * 表面淬火前,必須對零件進行正火或調質處理,以保證零件有良好的基體。 * 表面淬火后,必須對零件進行低溫回火處理,以降低淬火應力和脆性。3)生產(chǎn)特點: 淬火件的質量好; 工件變形小;不易氧化及脫碳;淬火層容易控制;生產(chǎn)率高。設備投資大,不適于復雜形狀零件和小批量生產(chǎn)。表面淬火火焰加熱表面淬火1)火焰加熱表面淬火的基本方法 2)火焰加熱表面淬火的特點:*設備簡單, 操作方便, 成本低。*淬火質量不穩(wěn)定。*適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)回火 定義： 回火是把淬火后的金屬制件重新加熱到某

10、一溫度，保溫一段時間，然后置于空氣或油中冷卻的熱處理工藝。目的： 為了消除淬火時因冷卻過快而產(chǎn)生的內應力，降低金屬材料的脆性，使它具有一定的韌性。 根據(jù)加熱溫度的不同，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。 （1）低溫回火：回火溫度為150250。低溫回火能消除一定的內應力，適當?shù)亟档弯摰拇嘈?，提高韌性，同時工件仍保持高硬度、高耐磨性，應用于各種量具和刃具。 （2）中溫回火：回火溫度為350500。中溫回火可大大減小鋼的內應力，提高了彈性、韌性，但硬度有所降低，應用于彈簧和熱鍛模等。 （3）高溫回火：回火溫度為500650。高溫回火可以消除內應力，硬度有顯著的下降，可獲得具有強度、塑性、韌性

11、等綜合機械性能，應用于齒輪、連桿、曲軸等。調質處理： 淬火后再經(jīng)高溫回火的熱處理工藝，稱為調質處理。一般要求具有較高綜合機械性能的重要結構零件，都要經(jīng)過調質處理。 回火 工藝參數(shù)： 回火方法 加熱溫度（） 力學性能 特點應用范圍 硬度（HRC）低溫回火150250 高硬度、耐磨性刃具、量具、冷沖模等5865中溫回火350500高彈性、韌性彈簧、鋼絲繩等3550高溫回火500650良好的綜合力學性能連桿、齒輪及軸類2030淬火 + 高溫回火 = 調質處理熱處理對比預備熱處理 : 退火 ; 正火；最終熱處理 : 淬火 ; 回火；毛坯生產(chǎn) 預備熱處理 機械加工 最終熱處理 機械精加工一般零件生產(chǎn)的工

12、藝路線:熱處理對比熱處理方式定義作用退火將金屬構件加熱到高于或低于臨界點，保持一定時間，隨后緩慢冷卻。降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向使金屬內部組織達到或接近平衡狀態(tài)。正火將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻。正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。淬火將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。使鋼件變硬，但同時變脆?；鼗饘⒋慊鸷蟮匿摷诟哂谑覝囟陀?50的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高

13、于室溫而低于650的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻。調質淬火+回火獲得一定的強度和韌性熱處理對比65Mn彈簧墊圈熱處理工藝分析65Mn彈簧墊圈熱處理工藝分析65Mn彈簧墊圈熱處理工藝分析65Mn彈簧墊圈熱處理工藝分析化學熱處理定義:將零件置于一定的化學介質中 , 通過加熱、保溫,使介質 中一種或幾種元素原子滲入工件表層,以改變鋼表層的化學成分和組織的熱處理工藝。 1. 化學熱處理的基本過程:1)分解: 化學介質在高溫下釋放出待滲的活性原子。 2CO CO2 +C2)吸收: 活性原子被零件表面吸收和溶解。3)擴散: 活性原子由零件表面向內部擴散, 形成一定的擴散層。 2.化學熱處理進行

14、的條件:1)滲入元素的原子必須是活性原子, 而且具有較大的擴散能力。2)零件本身具有吸收滲入原子的能力, 即對滲入原子有一定的溶解度或能 與之化合, 形成化合物。3. 化學熱處理的種類: 滲碳; 滲氮; 碳氮共滲; 滲硼; 滲鋁; 滲硫; 滲硅; 滲鉻等。化學熱處理鋼的滲碳 ( Carburize of steel )定義: 向鋼的表面滲入碳原子的過程。目的: 獲得具有表硬里韌性能的零件用鋼:低碳鋼和低碳合金鋼方法: 固體、氣體、液體滲碳。工藝: 加熱溫度為900950; 滲碳時間一般為39小時;滲碳后的組織: 1%CP+Fe3C0.2%C F + P少表面中心零 件PP+F化學熱處理滲碳后的

15、熱處理工藝時間溫度930850方案1方案2滲 碳淬火加熱化學熱處理零件滲碳劑試棒蓋泥封滲碳箱 固體滲碳法示意圖化學熱處理氣體滲碳法示意圖化學熱處理2)鋼的滲氮 ( Nitridation of steel ) 定義:向鋼的表面滲入氮原子的過程。目的:獲得具有表硬里韌及抗蝕性能的零件。用鋼:中碳合金鋼。方法:氣體滲氮。工藝:加熱溫度500600; 保溫時間0.30.5mm/2050h。熱處理特點: 滲氮前需調質處理; 滲氮后不需熱處理滲氮處理后的組織 表層 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。 心部 : S回。常用的鋼種 : 35CrMo、18CrNiW、38CrMoA

16、lA ( 氮化王牌鋼 ) 等。化學熱處理滲碳與滲氮的工藝特點名稱處理溫度( )處理時間 ( h )處理后是否需要熱處理滲碳90095039需要滲氮5006002050不需要電鍍氫脆電鍍氫脆介紹：電鍍氫脆電鍍滲氫規(guī)律：電鍍氫脆電鍍除氫熱處理：鈹青銅的熱處理鈹青銅的熱處理鈹青銅的熱處理鈹青銅的熱處理鈹青銅的熱處理關于如何防止彈簧力的快速衰減問題 1.產(chǎn)品設計人員要根據(jù)工件使用的條件和要求，正確地選用合適的彈簧鋼。 2.成型后的彈簧在熱處理前其形狀尺寸不能受外力作用，否則會產(chǎn)生塑性變形。 3.要根據(jù)所用的具體材料進行相應的淬火、回火、去應力熱處理。 4.對彈簧必須在彈簧試驗機上或專用試驗裝置上進行彈

17、簧永久變形試驗。關于如何防止彈簧力的快速衰減問題熱成型彈簧鋼熱處理關于如何防止彈簧力的快速衰減問題關于如何防止彈簧力的快速衰減問題熱成型彈簧鋼熱處理關于如何防止彈簧力的快速衰減問題冷成型彈簧鋼熱處理關于如何防止彈簧力的快速衰減問題提高彈簧質量的工藝方法關于如何防止彈簧力的快速衰減問題彈簧淬火和回火時常見缺陷及防止措施電工純鐵熱處理電工純鐵熱處理電工純鐵熱處理電工純鐵熱處理電工純鐵熱處理硬度檢測洛氏硬度硬度檢測布氏硬度硬度檢測維氏硬度硬度檢測硬度檢測硬度換算熱處理零件的結構設計熱處理工序位置設計 熱處理技術條件設計熱處理工藝設計熱處理零件的結構設計設計淬火零件的結構形狀時，應考慮零件的結構形狀與

18、熱處理工藝性的關系，以避免或減少變形與開裂的發(fā)生。表9-7為淬火件結構設計應遵循的一般原則。 熱處理零件的結構設計表9-7 淬火件結構設計的原則序號避免尖角、棱角，以防淬火時應力集中而開裂 1熱處理零件的結構設計序號合理安排孔的位置或開設工藝孔，避免厚薄懸殊的截面形狀，以防因冷卻不均勻而引起變形 2表9-7 淬火件結構設計的原則熱處理零件的結構設計序號盡量采用對稱、封閉結構，以減少變形工使變形有規(guī)律性 3表9-7 淬火件結構設計的原則熱處理零件的結構設計表9-7 淬火件結構設計的原則序號采用組合結構或鑲拼結構，避免淬火變形 4熱處理工序位置設計熱處理工序位置設計的一般原則 根據(jù)熱處理的目的和工序位置的不同，可將其分為預先熱處理和最終熱處理兩大類。（1）預備熱處理的工序位置 毛坯生產(chǎn)之后，切削加工之前；或粗加工之后，精加工之前。（2）最終熱處理的工序位置 半精加工之后，磨削加工(精加工)之前 。熱處理工序位置設計2. 確定熱處理工序位置實例車