中職機械鋼材熱處理2教學課件

1、中職機械鋼材熱處理2教學ppt課件中職機械鋼材熱處理2教學ppt課件【學習目標】本單元主要介紹鋼材熱處理的定義、分類、原理及其各種工藝的應用范圍，在學習過程中，第一，要了解鋼材熱處理的定義和分類，以便為學習后續(xù)課程奠定基礎；第二，要了解鋼材熱處理的原理(如鋼的加熱與冷卻過程等內容)，了解鋼材熱處理的本質是通過不同的加熱溫度、保溫時間和冷卻速度等方式進行組合，最終獲得所需的組織與性能；第三，初步了解各種熱處理工藝在零件生產中的應用，為以后零件制定熱處理工藝建立感性經驗，如了解彈簧零件的熱處理工藝、軸與齒輪類零件的熱處理工藝等，這樣學習可以做到觸類旁通，提高學習效率。第六單元鋼材熱處理【學習目標】

2、本單元主要介紹鋼材熱處理的定義、分類、原理及其圖6-1熱處理工藝曲線示意圖綜合知識模塊一熱處理概念 熱處理是采用適當的方式對金屬材料或工件進行加熱、保溫和冷卻，以獲得預期的組織結構與性能的工藝。熱處理工藝方法較多，但其過程都是由加熱、保溫、冷卻三個階段組成。熱處理工藝可用加熱與冷卻曲線來表示，如圖6-1所示。第六單元鋼材熱處理圖6-1熱處理工藝曲線示意圖綜合知識模塊一熱處理概念 能力知識點一相變點金屬材料在加熱或冷卻過程中，發(fā)生相變的溫度稱為相變點或臨界點。鐵碳合金相圖中的臨界點是在極其緩慢的加熱或冷卻條件下測得的，而實際生產中的加熱和冷卻并不是極其緩慢的，所以，實際發(fā)生組織轉變的溫度與鐵碳合

3、金相圖中所示的理論臨界點A1、A3、Acm之間有一定的偏離，如圖6-2所示。圖6-2實際加熱(冷卻)時，Fe-Fe3C相圖上各相變點的位置第六單元鋼材熱處理能力知識點一相變點圖6-2實際加熱(冷卻)時，Fe-能力知識點二奧氏體的形成 研究證明，奧氏體的形成是通過形核和核長大過程來實現的。珠光體向奧氏體的轉變可以分為四個階段：(1) 奧氏體形核(2) 奧氏體長大(3) 殘余滲碳體溶解(4) 奧氏體成分均勻化奧氏體轉變結束時，其化學成分處于不均勻狀態(tài)，在原來鐵素體之處碳的質量分數較低，在原來滲碳體之處碳的質量分數較高。圖63為共析鋼奧氏體形核及其長大過程示意圖。圖6-3共析鋼奧氏體形核及其長大過程

4、示意圖a)奧氏體形核b)奧氏體晶核長大c)殘余滲碳體溶解d)奧氏體成分均勻化第六單元鋼材熱處理能力知識點二奧氏體的形成 研究證明，奧氏體的形成是能力知識點三奧氏體晶粒長大及其控制措施 鋼材中奧氏體晶粒的大小直接影響到冷卻后的組織和性能。奧氏體晶粒細小，則其轉變產物的晶粒也較細小，其力學性能也較好；反之，轉變產物的晶粒則粗大，其性能則較差。1.合理選擇加熱溫度和保溫時間2.選用含有合金元素的鋼第六單元鋼材熱處理能力知識點三奧氏體晶粒長大及其控制措施 鋼材中奧氏表6-1w(C)=0.45%的非合金鋼加熱到840，以不同方法冷卻后的力學性能綜合知識模塊三鋼材在冷卻時的組織轉變 實踐證明，同一化學成分

5、的鋼材，加熱到奧氏體狀態(tài)后，若采用不同的冷卻方法和冷卻速度進行冷卻，將得到形態(tài)不同的各種組織，從而獲得不同的性能，見表6-1。第六單元鋼材熱處理表6-1w(C)=0.45%的非合金鋼加熱到840，以不圖6-4等溫冷卻曲線和連續(xù)冷卻曲線鋼材在冷卻時，可以采取兩種冷卻轉變方式：等溫轉變和連續(xù)冷卻轉變，如圖6-4所示。第六單元鋼材熱處理圖6-4等溫冷卻曲線和連續(xù)冷卻曲線鋼材在冷卻時，可以采表6-2共析鋼過冷奧氏體轉變溫度與轉變產物的組織和性能 等溫轉變是指工件奧氏體化后，冷卻到臨界點以下的某一溫度區(qū)間內等溫保持時，過冷奧氏體發(fā)生的相變。表6-2是共析鋼過冷奧氏體轉變溫度與轉變產物的組織和性能。第六單

6、元鋼材熱處理表6-2共析鋼過冷奧氏體轉變溫度與轉變產物的組織和性能 圖6-5各種退火、正火加熱溫度范圍示意圖綜合知識模塊四退火與正火 退火與正火是鋼材常用的兩種基本熱處理工藝方法，主要用來熱處理鋼制毛坯件，為以后切削加工和最終熱處理做組織準備。能力知識點一退火 各種退火工藝與正火工藝的加熱溫度范圍如圖6-5所示。部分退火工藝曲線與正火工藝曲線如圖6-6所示。第六單元鋼材熱處理圖6-5各種退火、正火加熱溫度范圍示意圖綜合知識模塊四退圖6-6部分退火、正火工藝曲線示意圖第六單元鋼材熱處理圖6-6部分退火、正火工藝曲線示意圖第六單元鋼材熱處理圖6-7球狀珠光體顯微組織1.完全退火2.球化退火 球化退

7、火是使工件中碳化物球狀化而進行的退火，所得到的室溫組織為鐵素體基體上均勻分布著球狀(粒狀)滲碳體，即球狀珠光體組織，如圖6-7所示。3.去應力退火第六單元鋼材熱處理圖6-7球狀珠光體顯微組織1.完全退火2.球化退火第六單能力知識點二正火 正火是指工件加熱奧氏體化后在空氣中冷卻的熱處理工藝。在生產中正火主要應用于如下場合：1)改善切削性能。2)消除網狀碳化物，為球化退火作組織準備。3)用于普通結構零件或某些大型非合金鋼工件的最終熱處理，以代替調質處理，如鐵道車輛的車軸。4)用于淬火返修件，消除應力，細化組織，防止重新淬火時產生變形與開裂。第六單元鋼材熱處理能力知識點二正火 正火是指工件加熱奧氏體

8、化后在圖6-8非合金鋼淬火加熱的溫度范圍綜合知識模塊五淬火 淬火是指工件加熱奧氏體化后以適當方式冷卻獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝。淬火時的臨界冷卻速度是指鋼材獲得馬氏體的最低冷卻速度。能力知識點一淬 火 工 藝一、淬火的目的 淬火的目的主要是使鋼件得到馬氏體(或貝氏體)組織，提高鋼件的硬度和強度，與回火工藝合理配合，獲得需要的力學性能。二、淬火工藝1.淬火加熱溫度 不同的鋼種其淬火加熱溫度不同。非合金鋼的淬火加熱溫度可由Fe-Fe3C相圖確定，如圖6-8所示。第六單元鋼材熱處理圖6-8非合金鋼淬火加熱的溫度范圍綜合知識模塊五淬火2.淬火介質3.淬火方法 下面據介紹常用的淬火方法。(

9、1)單液淬火它是將已奧氏體化的鋼件在一種淬火介質中冷卻的方法，如圖6-9中的圖線所示。(2)雙液淬火它是將工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質中，在組織即將發(fā)生馬氏體轉變時立即轉入冷卻能力弱的介質中冷卻的方法，稱為雙液淬火(圖6-9中的圖線)。(3)馬氏體分級淬火工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高于或稍低于Ms點的鹽浴或堿浴中，保持適當時間，在工件整體達到冷卻介質溫度后取出空冷以獲得馬氏體組織的淬火方法，稱為馬氏體分級淬火，如圖6-9中的圖線所示。(4)貝氏體等溫淬火工件加熱奧氏體化后快冷到貝氏體轉變溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉變?yōu)樨愂象w的淬火，如圖6-9中的圖線所示。4.冷處理第六單元鋼材熱

10、處理2.淬火介質第六單元鋼材熱處理圖6-9常用淬火方法示意圖單液淬火雙液淬火馬氏體分級淬火貝氏體等溫淬火第六單元鋼材熱處理圖6-9常用淬火方法示意圖單液淬火雙液淬火能力知識點二鋼的淬透性與淬硬性 鋼的淬透性是評定鋼淬火質量的一個重要參數，它對于選擇鋼材，編制熱處理工藝具有重要意義。在規(guī)定條件下以鋼試樣淬硬深度和硬度分布特征來反映鋼材的特性，稱為淬透性。換句話說，淬透性是鋼材的一種屬性，是鋼材淬火時獲得馬氏體的能力。第六單元鋼材熱處理能力知識點二鋼的淬透性與淬硬性 鋼的淬透性是評定鋼能力知識點三淬 火 缺 陷 工件在淬火加熱和冷卻過程中，由于加熱溫度高，冷卻速度快，很容易產生某些缺陷。一、過熱與

11、過燒 工件加熱溫度偏高，使晶粒過度長大，導致工件力學性能顯著降低的現象稱為過熱。鋼件過熱后，形成的粗大奧氏體晶?？梢酝ㄟ^正火和退火來消除。二、氧化與脫碳 工件加熱時，介質中的氧、二氧化碳、水蒸氣等與之反應生成氧化物的過程稱為氧化。三、硬度不足和軟點 鋼件淬火后較大區(qū)域內硬度達不到技術要求，稱為硬度不足。加熱溫度過低或保溫時間過短；淬火介質冷卻能力不夠；鋼件表面氧化脫碳等，均容易使鋼件淬火后達不到要求的硬度值。四、變形和開裂 變形是淬火時鋼件產生形狀或尺寸偏差的現象。開裂是淬火時鋼件表層或內部產生裂紋的現象。第六單元鋼材熱處理能力知識點三淬 火 缺 陷 工件在淬火加熱綜合知識模塊六回火 回火是指

12、工件淬硬后，加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間，然 后冷卻到室溫的熱處理工藝。回火一般安排在淬火之后進行，通常也是零件進行熱處理的最后一道工序。能力知識點一鋼材在回火時組織和性能的變化 淬火鋼材中的馬氏體與殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，它們有自發(fā)向穩(wěn)定組織轉變的趨勢，如馬氏體中過飽和的碳要析出、殘余奧氏體要分解等。1.回火第一階段(200)馬氏體分2.回火第二階段(200300)殘余奧氏體分解3.回火第三階段(250400)碳化物轉變4.回火第四階段(400)碳化物的聚集長大與鐵素體的再結晶第六單元鋼材熱處理綜合知識模塊六回火 回火是指工件淬硬后圖6-1040鋼回火后其力學性能與溫度關系 由

13、圖6-10可以看出，淬火鋼材隨回火溫度的升高，強度、硬度降低而塑性與韌性提高。第六單元鋼材熱處理圖6-1040鋼回火后其力學性能與溫度關系 由圖6-能力知識點二回火方法及其應用 回火是最終熱處理，根據鋼材在回火過程中的溫度范圍，可將回火分為三種：低溫回火、中溫回火和高溫回火。1.低溫回火2.中溫回火3.高溫回火第六單元鋼材熱處理能力知識點二回火方法及其應用 回火是最終熱處綜合知識模塊七表面熱處理與化學熱處理 在生產中有些零件如齒輪、花鍵軸、活塞銷等，要求表面具有高硬度和耐磨性，心部具備一定的強度和足夠的韌性。能力知識點一表面熱處理 表面熱處理是為改變工件表面的組織和性能，僅對其表面進行熱處理的

14、工藝。其中表面淬火是最常用的表面熱處理。一、感應加熱表面淬火 利用感應電流通過工件所產生的熱效應，使工件表面、局部或整體加熱并進行快速冷卻的淬火工藝稱為感應加熱淬火。1.感應加熱基本原理 依靠感應電流產生的熱效應，可以使鋼件表層在幾秒鐘內快速加熱到淬火溫度，然后迅速噴水冷卻，就可以淬硬鋼件表層，這就是感應加熱表面淬火的基本原理，如圖6-11所示。第六單元鋼材熱處理綜合知識模塊七表面熱處理與化學熱處理 在生圖6-11感應加熱表面淬火示意圖1工件2加熱感應器(接高頻電源)3淬火噴水套4電流集中層5加熱淬火層第六單元鋼材熱處理圖6-11感應加熱表面淬火示意圖1工件2加熱感應器表6-3感應加熱表面淬火

15、的應用2.感應加熱表面淬火的特點 根據電流頻率不同，感應加熱表面淬火分為三類：高頻感應加熱表面淬火、中頻感應加熱表面淬火和工頻感應加熱表面淬火。表6-3為感應加熱表面淬火的應用。第六單元鋼材熱處理表6-3感應加熱表面淬火的應用2.感應加熱表面淬火的特點圖6-12火焰加熱表面淬火示意圖1燒嘴2噴水管3加熱層4淬硬層5工件二、火焰加熱表面淬火 火焰加熱表面淬火是利用乙炔-氧或其他可燃氣燃燒的火焰對工件表層進行加熱，隨之快速冷卻的淬火工藝，如圖6-12所示。第六單元鋼材熱處理圖6-12火焰加熱表面淬火示意圖1燒嘴2噴水管3圖6-13氣體滲碳示意圖1滲碳劑2風扇電動機3廢氣火焰4爐蓋5砂封6電阻絲7耐

16、熱罐8工件9爐體能力知識點二化學熱處理 化學熱處理是將工件置于適當的活性介質中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入到它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。一、滲碳 根據滲碳時介質的物理狀態(tài)不同，滲碳可分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳，其中氣體滲碳應用最廣泛。它是將工件放入密封的加熱爐中(如井式氣體滲碳爐)，通入氣體滲碳劑進行滲碳的，如圖6-13所示。第六單元鋼材熱處理圖6-13氣體滲碳示意圖1滲碳劑2風扇電動機3二、滲氮 在一定溫度下于一定介質中，使氮原子滲入工件表層的化學熱處理工藝稱為滲氮。滲氮的目的是為了提高工件表層的硬度、耐磨性、熱硬性、耐蝕性和疲勞強度。三、碳氮共滲 在奧氏體

17、狀態(tài)下同時將碳、氮原子滲入工件表層，并以滲碳為主的化學熱處理工藝稱為碳氮共滲。根據共滲溫度不同，碳氮共滲可分為低溫(520580) 碳氮共滲、中溫(760880) 碳氮共滲和高溫(900950)碳氮共滲。碳氮共滲的目的主要是提高工件表層的硬度和耐磨性。第六單元鋼材熱處理二、滲氮 在一定溫度下于一定介質中，使氮原子滲入工件綜合知識模塊八熱處理新技術簡介能力知識點一形變熱處理 形變熱處理是將塑性變形和熱處理結合，以提高工件力學性能的復合工藝。工件經形變熱處理后，可以獲得形變強化和相變強化綜合效果。這種工藝既可提高鋼的強度，改善其塑性和韌性，又可節(jié)能，因此，在生產中得到了廣泛的應用。能力知識點二真空熱處理 在低于一個大氣壓(10-110-3Pa)的環(huán)境中加熱的熱處理工藝，稱為真空熱處理。真空熱處理的特點為：1)真空加熱緩慢而且均勻，故熱處理變形小。2)提高工件表面力學性能，延長工件使用壽命。3)節(jié)省能源，減少污染，勞動條件好。4)真空熱處理設備造價較高，目前它多用于工具、模具及精密零件的熱處理。第六單元鋼材熱處理綜合知識模塊八熱處理新技術簡介能力知識點一形變熱處理能