金屬熱處理原理及工藝課件第一章金屬熱處理3

1.3金屬熱處理分類什么是熱處理？

有三個基本參數(shù)：

分類

加熱、保溫、冷卻。

熱處理質(zhì)量就是通過控制這三個工藝參數(shù)來保證的。

普通熱處理：

4把火：

表面熱處理：

表面淬火及化學(xué)熱處理。

退火、正火、淬火、回火。

熱處理普通（整體）熱處理表面熱處理退火正火淬火回火固溶時效表面淬火表面化學(xué)熱處理感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱表面淬火激光加熱表面淬火等滲碳滲氮碳氮共滲滲金屬等常用熱處理方法的工藝曲線示意圖

一、退火1.退火

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(dǎo)熱性較差的介質(zhì)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。退火的目的：a.降低硬度，以利于切削加工；b.細(xì)化晶粒，改善組織，提高機(jī)械性能；c.消除內(nèi)應(yīng)力，為下一道熱處理作好準(zhǔn)備；d.提高金屬材料的塑性、韌性，便于進(jìn)行冷沖壓或冷拉拔加工。退火的缺點(diǎn)：占用設(shè)備；生產(chǎn)率低。2.正火

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(xì)組織的一種熱處理工藝。正火的作用與退火相似，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(xì)。b.正火后的強(qiáng)度、硬度較退火后的稍高，而塑性、韌性則稍低。c.不占用設(shè)備；生產(chǎn)率高。3.淬火

淬火是將金屬制件加熱到這種金屬的臨界溫度以上30～50℃，經(jīng)保溫一定時間，隨后在水或油中快速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。淬火的目的：提高金屬材料的強(qiáng)度和硬度，增加耐磨性，并在回火后獲得高強(qiáng)度和一定韌性相配合的性能。4.回火

回火是把淬火后的金屬制件重新加熱到某一溫度，保溫一段時間，然后置于空氣或油中冷卻的熱處理工藝。回火的目的：為了消除淬火時因冷卻過快而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低金屬材料的淬性，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150～250℃。低溫回火能消除一定的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)?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(yīng)用于各種量具和刃具。（2）中溫回火：回火溫度為350～500℃。中溫回火可大大減小鋼的內(nèi)應(yīng)力，提高了彈性、韌性，但硬度有所降低，應(yīng)用于彈簧和熱鍛模等。（3）高溫回火：回火溫度為500～650℃。高溫回火可以消除內(nèi)應(yīng)力，硬度有顯著的下降，可獲得具有強(qiáng)度、塑性、韌性等綜合機(jī)械性能，應(yīng)用于齒輪、連桿、曲軸等。5.調(diào)質(zhì)處理淬火后再經(jīng)高溫回火的熱處理工藝，稱為調(diào)質(zhì)處理。一般要求具有較高綜合機(jī)械性能的重要結(jié)構(gòu)零件，都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理?；鼗鸱椒訜釡囟龋ā妫┝W(xué)性能特點(diǎn)應(yīng)用范圍硬度（HRC）低溫回火150～250高硬度、耐磨性刃具、量具、冷沖模等58～65中溫回火350～500高彈性、韌性彈簧、鋼絲繩等35～50高溫回火500～650良好的綜合力學(xué)性能連桿、齒輪及軸類20～30表面熱處理和化學(xué)熱處理一、表面淬火表面淬火是僅對工件表層進(jìn)行淬火的工藝。目的：為了獲得高硬度的表面層和有利的殘余應(yīng)力分布，提高工件的硬度和耐磨性。表面淬火加熱的方法很多，如感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱、激光加熱等。

二、化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將金屬和合金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，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲和滲金屬元素等。1.4典型鋼種及用途1.4.1鋼的分類按化學(xué)成分分類可分為碳素鋼和合金鋼碳素鋼按含碳量多少可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼合金鋼按合金元素的含量又可分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼合金鋼按合金元素的種類可分為錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、硅錳鋼等

按冶金質(zhì)量分類按鋼中所含有害雜質(zhì)硫、磷的多少，可分為：普通鋼（S%≤0.055%，P%≤0.045%）優(yōu)質(zhì)鋼（S%、P%≤0.040%）高級優(yōu)質(zhì)鋼（S%≤0.030%，P%≤0.035%）

按冶煉時脫氧程度，可將鋼分為：沸騰鋼（脫氧不完全）、鎮(zhèn)靜鋼（脫氧較完全）和半鎮(zhèn)靜鋼三類。

按用途分類

按鋼的用途可分為：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼結(jié)構(gòu)鋼又分為：工程構(gòu)件用鋼和機(jī)器零件用工具鋼分為：刃具鋼、量具鋼、模具鋼特殊性能鋼分為：不銹鋼、耐熱鋼等

按金相組織分類按退火態(tài)的金相組織可分為：亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼三種。按正火態(tài)的金相組織可分為：珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼等四種。

1.4.2合金元素在鋼中的作用鋼中常存雜質(zhì)元素

主要來源？

常見的常存元素有硅、錳、硫、磷四種。煉鐵、煉鋼過程中，由于礦石和焦炭含雜質(zhì)以及脫氧等原因而帶入，對鋼的性能有一定的影響。

1、Si和Mn的影響（少含量是有益的）

2、S和P的影響（熱脆、冷脆）

合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的存在形式兩種形式存在：一是溶解于碳鋼原有的相中（固溶體），另一種是形成某些碳鋼中所沒有的新相（化合物）按與碳親合力的大小，可將合金元素分為弱碳化物形成元素、強(qiáng)碳化物形成元素與非碳化物形成元素三大類非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B；

弱碳化物形成元素：Mn；強(qiáng)碳化物形成元素：Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr。合金元素對鋼的熱處理的影響合金元素對加熱轉(zhuǎn)變的影響

（1）大多數(shù)合金元素（除鎳、鈷以外）都減緩鋼的奧氏體化過程；（2）幾乎所有的合金元素（除錳以外）都能阻止奧氏體晶粒的長大，細(xì)化晶粒。合金元素對冷卻轉(zhuǎn)變的影響（1）大多數(shù)合金元素（除鈷以外），都能提高過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線位置右移，臨界冷卻速度減小，從而提高鋼的淬透性。合金元素對鋼的熱處理的影響（2）除鈷、鋁外，多數(shù)合金元素溶入奧氏體后，使馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms和Mf點(diǎn)下降；合金元素對淬火鋼回火轉(zhuǎn)變的影響（1）對淬火鋼回火穩(wěn)定性的影響；（2）在回火過程中有二次硬化作用；（3）影響第二類回火脆性。

碳鋼分類按鋼中含碳量多少分：低碳鋼中碳鋼高碳鋼Wc<0.25%Wc=0.25%—0.6%Wc>0.6%1.4.3低碳鋼特點(diǎn)：塑性好、韌性好、硬度強(qiáng)度低（軟剛）、耐磨性差。熱處理：通常情況下將其進(jìn)行滲碳，然后淬火，再低溫回火后使用。滲碳鋼中合金元素的作用：1.提高心部強(qiáng)度（加入Mn、Cr、Ni等）2.提高淬透性3.細(xì)化奧氏體晶粒（加入Ti、Mo、W等）1.4.4中碳鋼特點(diǎn)：熱加工及切削性能良好，強(qiáng)度硬度比低