工程材料講稿六

1、工程材料講稿六第1頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 第五節(jié) 鋼的淬火 淬火： 將鋼加熱到 、 線以上，保溫完全奧化，再以大于臨界速度Vk的速度冷卻，使鋼產(chǎn)生馬氏體（M）轉(zhuǎn)變的工藝過程。目的：使鋼馬氏體化，提硬、耐磨“強化處理”。第2頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 一、 淬火工藝加熱、保溫溫度的選擇： 淬火加熱溫度可按鐵碳平衡圖選擇。見圖6-24圖示 亞，共析鋼 以上，3050； 過析鋼 以上，3050。 亞，共析鋼選擇加熱溫度不可低于 ， 否則，淬火后易出現(xiàn)鐵素體F ,減低硬度； 過共析鋼加熱溫度T，不可高過Acm， 否則，淬火后易得粗片馬氏體

2、M，脆性大。第3頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三第4頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 冷卻速度選擇： 實際冷卻速度 V應(yīng)大于 Vk臨界冷卻速度。 理想冷卻速度應(yīng)該在C曲線鼻尖處快冷，鼻尖上下緩冷。特別是300200溫度區(qū)間不希望快冷，否則將產(chǎn)生熱應(yīng)力、組織應(yīng)力，使工件易變形，開裂。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三淬火介質(zhì) 常用淬火介質(zhì)為：水、油，其冷卻特性如下： 水 鋼溫度 鋼溫度 550650 200300 水溫 18， 26， 50， 74 1850 74 冷卻速度 600S，500S，100S，30S， 270S

3、， 200S， 水在650400的溫度區(qū)間內(nèi)冷速很大，對C曲線鼻尖靠左（過冷奧r不穩(wěn)定）的碳鋼有利。第6頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 油 一般全用礦物油，如機油、柴油、變壓器油等。 鋼溫 650550 300200 冷卻速度 100170S 1730S， 油冷，對碳鋼鼻尖處冷卻速度不夠。對于鋼在 300200的區(qū)間內(nèi)的冷卻有利，可減少工件變 形、開裂。對C曲線鼻尖靠右的合金鋼有利。第7頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 二、淬火方法：（整體淬火的方法） 單液淬火： 鋼加熱奧r化后，在同一種介質(zhì)中（水或油）冷卻到室溫的淬火方式，見圖626a。 例

4、如：碳鋼的水淬，合金鋼的油淬。此種方法適用于： 小尺寸、形狀簡單的零件。其優(yōu)點是操作簡 單對操作者技術(shù)要求低，易實現(xiàn)機械化。注意： 淬火時零件表面與心部冷卻速度的差異。 第8頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三第9頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 雙液淬火： 為防止形狀復(fù)雜、尺寸過大的工件，在馬變范圍內(nèi)變形、開裂，可在A1Ms線以上區(qū)間采用水冷；接近Ms線時，再使用油冷的淬火方法。見圖626b示。技術(shù)要點：應(yīng)恰當(dāng)?shù)目刂圃谒械臅r間，操作技術(shù)要求高。 第10頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 分級淬火：（鹽、堿?。?把在加熱、保溫

5、溫度的鋼件直接放入溫度稍高于Ms線的鹽、堿熔液中保溫一定時間，使工件表面與心部溫度均勻、一致，然后拿出空氣冷卻，使之發(fā)生馬變的淬火方法，見圖626c。 優(yōu)點： 可大大減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，減少開裂，變形。 應(yīng)用： 只適于小尺寸工件。因鹽堿浴冷卻能力低?！盁崛萘啃　薄?第11頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三第12頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 等溫淬火： 操作過程同分級淬火，只是在鹽浴中的時間應(yīng)足夠長，使過冷奧r充分轉(zhuǎn)變?yōu)橄翨氏體的淬火方法。 應(yīng)用： 形狀復(fù)雜，尺寸要求準(zhǔn)確，高強、韌性的工具，模具，彈簧等的淬火。 見圖626d。第13頁，共29頁

6、，2022年，5月20日，4點13分，星期三 局部淬火： 對需要局部淬硬的工件采用。 工藝：見圖627。 整體加熱+局部在介質(zhì)中冷卻。 但要避免不淬火部位的變形、開裂。 局部加熱+局部冷卻。第14頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 冷處理： 把淬火鋼冷卻到室溫，再繼續(xù)用干冰或冷凍機等冷卻到零下-70-80。目的： 進一步促使淬火后零件中剩余的殘余奧r繼續(xù) M變，以提高硬度，穩(wěn)定尺寸。適用： 精密量具，滾動軸承等精密零件的 處理。注意： 冷處理后工件，應(yīng)再低溫回火，消應(yīng)力。第15頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 一、鋼的淬透性： 概念： 指鋼在淬火時

7、獲得M體的能力，是鋼的主要熱處理工藝性能。 解釋： 同一工件淬火冷卻時，表面與心部淬火冷卻速度不同，表面與心部均可獲得M體組織即為淬透，否則未淬透。第16頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 淬透性的評價： 不同鋼種（即含碳量不同的鋼），制成同形狀、同尺寸試件，在同樣淬火條件下，淬透層愈深的鋼淬透性愈好，即用淬透層深度作為淬透性的評價標(biāo)準(zhǔn)。第17頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三淬透層深度的標(biāo)定： 規(guī)定從淬火工件表面，到心部半馬氏體 (百分之50馬氏體)區(qū)的距離為淬透層深。 如:淬火工件心部是百分之50以上馬氏體 即認為該工件全部淬透了。第18頁，共2

8、9頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 如此標(biāo)定的原因： 鋼淬火組織中含少量非M組織時，硬度變化 不明顯，不好測定。 鋼淬火組織中，半馬區(qū)恰為淬火組織硬度拐 點，容易測定。不同成分鋼的半馬氏體硬度主要取決于鋼的含碳量。見圖629。第19頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三影響淬透性的因素： 鋼的淬透性主要取決于其臨界冷卻速 度Vk。Vk受C曲線形狀位置（含碳量、 合金元素含量）決定。見圖628a。含碳量定鋼種定Vk定淬透性就確定。 例如： “亞”隨C鼻尖右移，Vk變小（慢）， 淬透性趨好； “共”鼻尖最右。 “過”隨C鼻尖左移，Vk變大（快）， 淬透性趨差。 第2

9、0頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 合金元素： 使C曲線鼻尖右移，位置降低、形狀變異。但，總是使淬透性增加。 即相同含碳量的合金鋼與碳鋼比淬透性增加。第21頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三淬透性與淬硬性的區(qū)別： 淬硬性鋼淬火時的硬化能力，用淬后能達到的最高硬度（HRC）表征，其主要取決于含C量。 淬透性鋼淬火時獲得馬氏體M的能力。取決Vk（含C與含合金量），用淬透層深度表示。 淬透性好的鋼，淬硬性并不一定好。 第22頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 淬透性的測定：利用末端淬火法，淬火后打硬度來標(biāo)定工件的淬透性。第23頁，共

10、29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 末端淬火法： 將鋼試樣加熱、保溫奧化后，置于末端裝 置上淬火。見圖630。 從末端開始，每隔一定間距測打硬度值（模 擬大型工件由表及心部的硬度變化），得硬 度分布曲線淬透性曲線。 鋼的淬透性用下示符號表示： 其中： HRC表示該處硬度，J表示末端淬透性， d至末端距離。 第24頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三第25頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三臨界淬透直徑 ： 指鋼在某種介質(zhì)中淬火冷卻時，心部 能淬透（獲50M）時材料 的最大的直徑。 同一種鋼，在不同冷卻介質(zhì)中，介質(zhì) 冷卻能力越大， 越大。

11、同一冷卻介質(zhì)對不同鋼，臨界淬透直 徑 越大，其淬透性愈好。第26頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 淬透性的應(yīng)用： 淬透性在機械設(shè)計中的應(yīng)用： 機械零件強度計算時，必須考慮材料淬透性的影響。 設(shè)計手冊中表列的各項強度值（ 等） 都是淬透時的指標(biāo)。 淬火后可用打硬度的方法，抽樣檢測材料的實際 值。第27頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 按零件工作時的受力狀況， 選擇淬透性不同的鋼材 截面尺寸較大、形狀復(fù)雜，受軸向拉壓或交變應(yīng) 力、 沖擊的零件，例如：螺栓、拉桿，鍛模等工 件，應(yīng)全淬透可選擇高強合金鋼。 受交變應(yīng)力、振動的彈簧：應(yīng)選高淬透性鋼（65Mn 等高碳低合金鋼）防止心部未淬透，出現(xiàn)游離鐵素 體而降低屈強比，使彈簧產(chǎn)生塑 性變形。 承受彎、扭交變應(yīng)力、沖擊和局部磨損的軸類零 件，要求表面硬、強，心部受力較小，則可不完全 淬透。應(yīng)選擇低淬透性的鋼。第28頁，共29頁，2022年，5月20日，4點13分，星期三 幾點要注意的問題： 因碳鋼淬透性低，故設(shè)計大尺寸零件時因淬不透，用正 火比 “調(diào)質(zhì)”經(jīng)濟，而效果相似。 大尺寸碳鋼調(diào)質(zhì)零件由于淬不透，應(yīng)在粗加工后調(diào)質(zhì)