機(jī)制工藝學(xué)(熱處理)

機(jī)制工藝學(xué)主講人：陳慧萍蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、課程性質(zhì)

數(shù)控專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課二、課程目標(biāo)

學(xué)會(huì)編制一般產(chǎn)品零件的工藝規(guī)程三、考核方法

20%+10%+70%蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院需要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)：熱處理方法與原理；機(jī)械加工工藝過(guò)程；機(jī)床知識(shí)（車(chē)床）；機(jī)床夾具的知識(shí)；切削原理（切削參數(shù)、刀具知識(shí)等）；工藝規(guī)程的概念、作用及其制定步驟等；加工階段劃分與工序的安排；加工余量、切削用量及時(shí)間定額等的確定。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一部分

熱處理知識(shí)一、金屬材料的力學(xué)性能（一）靜載時(shí)金屬的力學(xué)性能

拉伸試驗(yàn)圖

1低碳鋼的應(yīng)力

－

伸長(zhǎng)率曲線(xiàn)單

位

長(zhǎng)

度上的伸

長(zhǎng)

量蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1.彈性(

Oe

階段）和剛度不產(chǎn)生永久變形的性能稱(chēng)為彈性，變形為彈性變形。剛度Oe

的斜率,為彈性模量，工程材料稱(chēng)為剛度（

金屬材料最穩(wěn)定的性能之一

）蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3.強(qiáng)度任一時(shí)刻的力除以試樣原始橫截面積之商

——

應(yīng)力，工程材料稱(chēng)強(qiáng)度（材料抵抗塑性變形和斷裂的能力）⑴屈服強(qiáng)度

es段應(yīng)力未增加，但變形仍在進(jìn)行，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“屈服”。不能恢復(fù)的殘余變形叫

塑性變形金屬材料在被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力，稱(chēng)為抗拉強(qiáng)度

⑵抗拉強(qiáng)度。

強(qiáng)度為設(shè)計(jì)依據(jù)3.塑性金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。

A、Z

數(shù)值越大，材料的塑性越好

。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（二）硬度

材料抵抗外物壓入的能力稱(chēng)為硬度。

1.

布氏硬度

（

HB

）圖布氏硬度的測(cè)定布氏硬度的測(cè)定F/S

d

，

載荷除以壓痕的表面積布氏硬度法硬度值較穩(wěn)定，但因壓痕較大，不適于成品檢驗(yàn)。

常用于

HB

值小于

450

的材料符號(hào)

HBS

表示鋼球壓頭測(cè)得的硬度值，符號(hào)

HBW

表示硬質(zhì)合金壓頭測(cè)得的硬度值。

蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院洛氏硬度的測(cè)定圖洛氏硬度的測(cè)定

`2.

洛氏硬度（

HR

）

從刻度盤(pán)直接讀取

洛氏硬度測(cè)試簡(jiǎn)單，且壓痕小，可用于成品檢驗(yàn)。但是重復(fù)性差。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

（二）動(dòng)載荷時(shí)金屬的力學(xué)性能一種是載荷以較高的速度作用于零件上，形成沖擊，稱(chēng)為

沖擊載荷

；另一種是載荷的大小或方向呈周期性或非周期性變化地作用于零件上，稱(chēng)為

循環(huán)載荷

。1.韌性

金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱(chēng)作韌性。常用金屬材料斷裂前所吸收的沖擊功與斷口橫截面積的比值作為韌性的指標(biāo)，稱(chēng)為

沖擊韌度

。

沖擊試驗(yàn)2.疲勞強(qiáng)度

當(dāng)應(yīng)力低于某一值時(shí)，材料可經(jīng)無(wú)數(shù)次應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞斷裂，這個(gè)應(yīng)力值稱(chēng)為材

料的疲勞極限或

疲勞強(qiáng)度

。

改善其結(jié)構(gòu)形狀、減小應(yīng)力集中、進(jìn)行表面強(qiáng)化以及控制材料的內(nèi)部質(zhì)量等措施蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院高溫長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力下工作的金屬材料，即使所加應(yīng)力小于該溫度下的屈服強(qiáng)度，也會(huì)產(chǎn)生明顯的塑性變形直至發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象稱(chēng)為金屬材料的蠕變。（三）高溫下金屬材料的機(jī)械性能以上性能外，金屬材料還具有一定的物理性能、較好的化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)良的工藝性能蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

固態(tài)物質(zhì)按其原子（或分子）的聚集狀態(tài)不同分為晶體與非晶體。非晶體的原子是無(wú)規(guī)則雜亂地堆積的，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，各向同性。晶體的原子是按一定的幾何形狀作有規(guī)律的排列，有固定的熔點(diǎn)，各向異性。鋼和鑄鐵等固態(tài)金屬一般都是晶體

。

2.

常見(jiàn)的金屬晶格類(lèi)型用于描述原子在晶體中規(guī)律排列方式的空間格子稱(chēng)為

晶格

。晶格中直線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為

結(jié)點(diǎn)

。晶格中能代表原子排列規(guī)律的基本幾何單元稱(chēng)為

晶胞

。純鐵的晶格類(lèi)型

：

體心立方晶格

、

面心立方晶格

二、鐵碳合金（一）純鐵的晶體結(jié)構(gòu)

1.

晶體與非晶體蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3.

純鐵的晶格

⑴

體心立方晶格：

晶胞是一個(gè)立方體，立方體的八個(gè)頂角和立方體中心

各有一個(gè)原子。

⑵

面心立方晶格

：

晶胞是一個(gè)立方體，立方體的八個(gè)頂角和六個(gè)面中心各有一個(gè)原子。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（二）純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變

在固態(tài)下，隨溫度的變化，其晶格類(lèi)型會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，這種現(xiàn)象

稱(chēng)為金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變。純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變可用下式表示：蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

金屬的同素異晶轉(zhuǎn)變是通過(guò)原子的重新排列來(lái)完成的，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)重結(jié)晶過(guò)程。有一定的轉(zhuǎn)變溫度；轉(zhuǎn)變時(shí)需要過(guò)冷；有潛熱釋放；轉(zhuǎn)變過(guò)程也是通過(guò)形核和晶核長(zhǎng)大來(lái)完成的。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（三）鐵碳合金的基本組織

合金

就是由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素組成的具

有金屬特性的物質(zhì)。

合金中凡是結(jié)構(gòu)、成分和性能相同并且與其它部分有界面分開(kāi)的均勻組成部分稱(chēng)為

相

。

組織

是指用肉眼或借助顯微鏡能觀(guān)察到的具有某種形態(tài)特征的合金組成物。其實(shí)質(zhì)是一種或多種相按一定的方式相互結(jié)合所構(gòu)成的整體的總稱(chēng)。它直接決定合金的性能。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1

、鐵素體（

F

或

α

）

鐵素體是碳溶于

α-Fe

中所形成的間隙固溶體，體心立方晶格。碳在

α-Fe

中的溶解度很小，

727

℃

時(shí)

0.0218%

；室溫時(shí)為

0.0008%,

幾乎為零。其強(qiáng)度和硬度很低，塑性、韌性好。顯微組織是明亮的多邊形晶粒。

2

、奧氏體（

A

或

γ

）

奧氏體是碳溶于

γ-Fe

中所形成的間隙固溶體，面心立方晶格。碳在

γ-Fe

中的溶碳量較高，

1148

℃

時(shí)

2.11%

；

727

℃

時(shí)為0.77%

。其強(qiáng)度和硬度比鐵素體高，塑性、韌性也好。其晶粒呈多邊形，晶界較鐵素體平直。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3

、滲碳體（

Fe

3

C

）

滲碳體是鐵與碳形成的金屬化合物，碳含量是

6.69

％，具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。其硬度很高，塑性和韌性很差，

δ

、Ak

接近于零，脆性很大。4

、珠光體（

P

）

珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。是奧氏體冷卻時(shí)，在

727

℃

恒溫下發(fā)生共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。顯微組織是鐵素體與滲碳體片層狀交替排列。性能介于鐵素體和滲碳體之間，強(qiáng)度較高，硬度適中，有一定的塑性。5

、萊氏體（

Ld

或

Ld'

）

萊氏體是由奧氏體和滲碳體組成的機(jī)械混合物。是在1148

℃

恒溫下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，平均碳含量

4.3%

。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（四）鐵碳合金狀態(tài)圖蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1

、主要特性點(diǎn)

1

）

A

點(diǎn)

純鐵的熔點(diǎn)，溫度

1538

℃

,Wc=0

2

）

G

點(diǎn)

純鐵的同素異晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，冷卻到

912

℃

時(shí)

,

發(fā)生

γ

-F→α-Fe

3

）

Q

點(diǎn)

600

℃

時(shí)

,

碳在

α-Fe

中的溶解度

,Wc=0.0057%4

）

D

點(diǎn)滲碳體熔點(diǎn)

,

溫度

1227

℃

,Wc=6.69%蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院5

）

C

點(diǎn)共晶點(diǎn)，溫度

1148

℃

，

Wc=4.3%成分為

C

的液相，冷卻到此溫度時(shí)，發(fā)生共晶反應(yīng)：

Lc→Ld

（

AE+Fe3C

）6

）

E

點(diǎn)碳在

γ-Fe

中的最大溶解度

,

溫度

1148

℃

，

Wc=2.11%7

）

S

點(diǎn)共析點(diǎn)，溫度

727

℃

，

Wc=0.77%成分為

S

點(diǎn)的奧氏體，冷卻到此溫度時(shí)，發(fā)生共析反應(yīng)：

As→P

（

Fp+Fe3C

）8

）

P

點(diǎn)碳在

α-Fe

中的最大溶解度

,

溫度

727

℃

，

Wc=0.0218%蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

2

、特性線(xiàn)

1

）

ACD

線(xiàn)

液相線(xiàn)，由各成分合金開(kāi)始結(jié)晶溫度點(diǎn)所組成的線(xiàn)，鐵碳

合金在此線(xiàn)以上處于液相。

2

）

AECF

線(xiàn)

固相線(xiàn)，由各成分合金結(jié)晶結(jié)束溫度點(diǎn)所組成的線(xiàn)。在此

線(xiàn)以下，合金完成結(jié)晶，全部變?yōu)楣腆w狀態(tài)。

3

）

ECF

水平線(xiàn)

共晶線(xiàn)，

Wc

＞

2.11%

的鐵碳合金，緩冷至該線(xiàn)（

1148

℃

）

時(shí)，均發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，生成萊氏體。

4

）

ES

線(xiàn)

碳在奧氏體中的溶解度曲線(xiàn)，通常稱(chēng)為

Acm

線(xiàn)。碳在奧氏

體中最大溶解度是

E

點(diǎn)（

wC

＝

2.11

％），隨著溫度的降低，

碳在奧氏體中的溶解度減小，將由奧氏體中析出二次滲碳

體

Fe3C

Ⅱ

。5

）

GS

線(xiàn)奧氏體冷卻時(shí)開(kāi)始向鐵素體轉(zhuǎn)變的溫度線(xiàn)，通常稱(chēng)為

A3

線(xiàn)。

6

）

PSK

水平線(xiàn)

共析線(xiàn)，通常稱(chēng)為

A1

線(xiàn)。奧氏體冷卻到共析線(xiàn)溫度

（

727

℃

）時(shí)，將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變生成珠光體（

P

），

w

C

＞

0.0218%

的鐵碳合金均會(huì)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7

）

GP

線(xiàn)0

＜

Wc

＜

0.0218%

的鐵碳合金，緩冷時(shí)，由奧氏體中析出鐵素體的終了線(xiàn)。8

）

PQ

線(xiàn)碳在鐵素體中的溶解度曲線(xiàn)。在

727

℃

時(shí)，

Wc=0.0218%

，溶碳量最大，在

600

℃

時(shí)，

Wc=0.0057%

。

在

727

℃

緩冷時(shí)，鐵素體隨著溫度降低，溶碳量減少，鐵素體中多余的碳將以滲碳體（三次滲碳體

Fe3C

Ⅲ

）的形式析出。一般情況下，忽略

Fe3C

Ⅲ

的存在。

以上各特性線(xiàn)的含義，均是指合金緩慢冷卻過(guò)程中的相變。若

是加熱過(guò)程，則相反。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院4

、鐵碳合金的分類(lèi)蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（五）雜質(zhì)元素的影響

1、錳的影響

改善鋼的質(zhì)量；

提高鋼的強(qiáng)度和硬度；

減輕硫的危害；

是有益元素，一般WMn＝0.25%～0.80%。

2

、硅的影響

消除

FeO

對(duì)鋼的不良影響；

產(chǎn)生固溶強(qiáng)化；

是鋼中有益元素，一般

Wsi

＜

0.4%

。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

3、磷的影響

使鋼的強(qiáng)度、硬度增加，但塑性和韌性顯著降低；

使鋼低溫時(shí)脆性嚴(yán)重（冷脆）；

是有害元素，應(yīng)嚴(yán)格控制磷含量。

4

、硫的影響與鐵形成化合物FeS，使鋼變脆（熱脆）；是鋼中有害元素，應(yīng)嚴(yán)格控制硫含量。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

分為低碳鋼(Wc＜0.25%)、中碳鋼(0.25≤Wc≤0.60%)和高碳鋼(Wc＞0.60%)。1、按含碳量分類(lèi)2

、按質(zhì)量分類(lèi)1

）普通質(zhì)量碳鋼（

Ws

＞

0.045%

、

Wp

＞

0.045%

）不需要特別控制質(zhì)量的鋼種，包括一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素鋼筋鋼、鐵道用一般碳素鋼等。2

）優(yōu)質(zhì)碳鋼需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量的碳鋼。主要包括：機(jī)械結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳鋼、工程結(jié)構(gòu)用優(yōu)質(zhì)碳鋼、沖壓薄板的低碳結(jié)構(gòu)鋼、鍋爐和壓力容器用碳鋼、優(yōu)質(zhì)鑄造碳鋼等。（六）碳鋼的分類(lèi)蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3、按用途分類(lèi)1

）碳素結(jié)構(gòu)鋼主要用于制造各種工程構(gòu)件和機(jī)器零件。一般屬于低碳鋼和中碳鋼。2

）碳素工具鋼主要用于制造各種刃具、量具、模具等。一般屬于高碳鋼。此外，鋼按冶煉時(shí)脫氧方法不同，分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼和半鎮(zhèn)靜鋼等

牌號(hào)：

由代表屈服點(diǎn)的字母

Q

、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、

脫氧方法符號(hào)四部分順序組成。

質(zhì)量等級(jí)有：

A

表示

Ws≤0.050%

、

Wp≤0.045%

；

B

表示

Ws≤0.045%

、

Wp≤0.045%

；

C

表示

Ws≤0.040%

、

Wp≤0.040%

；

D

表示

Ws≤0.035%

、

Wp≤0.035%

。

脫氧方法

有

F

（沸騰鋼）、

b

（半鎮(zhèn)靜鋼）、

Z

（鎮(zhèn)靜鋼）、

TZ

（特殊鎮(zhèn)靜鋼）四種，通常

Z

和

TZ

可省略。

例：

Q235

－

AF

。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（七）碳鋼的牌號(hào)和應(yīng)用

1、碳素結(jié)構(gòu)鋼蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)：

用兩位數(shù)字表示鋼平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。例：

45

鋼。又分為

普通含錳量（

WMn≤0.7%

）和較高含錳量（

WMn=0.7%

～

1.2%

）兩類(lèi)。含錳量較高的鋼在兩位數(shù)字后面加“Mn”

字。例：

65Mn

鋼。脫氧方法表示法同碳素結(jié)構(gòu)鋼。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加

“A”

；特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，加

“E”

。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3、碳素工具鋼牌號(hào)：

用

“

碳

”

的漢語(yǔ)拼音字首

“T”

加數(shù)字（鋼的平均

Wc的千分?jǐn)?shù)）表示。例：

T12

。碳素工具鋼含碳量高，硫、磷雜質(zhì)含量較少，一般經(jīng)淬火，低溫回火后硬度比較高，耐磨性好，但塑性較低。主要用于要求不很高的刃具、量具和模具。4、鑄鋼

牌號(hào)：

用

“ZG”

表示。

牌號(hào)有兩種表示方法：

以強(qiáng)度表示時(shí)

,

在

“ZG”

后面有兩組數(shù)字，第一組數(shù)字表示

該牌號(hào)屈服點(diǎn)的最低值，第二組數(shù)字表示其抗拉強(qiáng)度的最低

值，兩組數(shù)字間用

“

－

”

隔開(kāi)。

例

：

ZG230

－

450

。

以化學(xué)成分表示鑄鋼牌號(hào)時(shí)，在

“ZG”

后面的數(shù)字表示

鑄鋼平均碳含量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)。平均碳含量＞

1

％時(shí)不標(biāo)出

,

平均

碳含量＜

0.1

％時(shí)

,

其第一位數(shù)字為

“0”

。在含碳量后面排

列各主要合金元素符號(hào)

,

每個(gè)元素符號(hào)后面用整數(shù)標(biāo)出含量

的百分?jǐn)?shù)。

例

：

ZG15Cr1MolV

。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（八）鋼的熱處理

鋼的熱處理是采用適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)固態(tài)鋼進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，使鋼的

內(nèi)部組織改變，以獲得所需性能的工藝方法。

熱處理的目的是改變金屬材料的組織和性能，而不是改變形狀和尺寸。

退火

就是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火主要用于鑄、鍛、焊毛坯或半成品零件。

退火的目的：

降低鋼的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能；均勻鋼的成分，細(xì)化晶粒，改善組織與性能；消除工件的內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開(kāi)裂；為最終熱處理作準(zhǔn)備。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1、完全退火

將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。目的：

降低鋼的硬度、以利于切削加工；消除應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸，防止變形和開(kāi)裂；細(xì)化晶粒，改善組織，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。加熱溫度：

Ac3以上20～40℃。應(yīng)用范圍：

亞共析碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及熱軋型材等。過(guò)共析鋼不宜采用完全退火。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

2、等溫退火

將鋼加熱到Ac3或Ac1以上20～40℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度，等溫一定時(shí)間，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷至室溫的退火工藝。目的：

與完全退火相同，但所用時(shí)間比完全退火縮短約1/3，并能得到均勻的組織和性能。加熱溫度：

Ac3(Ac1)以上20～40℃。應(yīng)用范圍：

亞共析、過(guò)共析碳鋼，合金鋼的鑄件、鍛件等。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3、球化退火

使鋼中的碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝。目的：

使網(wǎng)狀Fe3CⅡ或片狀

滲

碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?/p>

滲

碳體，降低硬度，便于切削加工，為淬火作好組織準(zhǔn)備。加熱溫度：

Ac1以上20～40℃。應(yīng)用范圍：

過(guò)共析鋼和合金工具鋼、軸承鋼等。對(duì)網(wǎng)狀Fe3CⅡ比較嚴(yán)重的鋼，在球化退火前先進(jìn)行一次正火處理。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

4、去應(yīng)力退火

將鋼加熱到Ac1以下，保溫一定時(shí)間，然后隨爐冷卻的退火工藝。目的：

消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減少變形。加熱溫度：

Ac1以下溫度，一般500～650℃。應(yīng)用范圍：

鑄件、鍛壓件、焊件、切削加工件等。去應(yīng)力退火因加熱溫度低于A1，故不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，只消除內(nèi)應(yīng)力。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

5、均勻化退火

將工件加熱到高溫，并長(zhǎng)時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻的退火工藝。目的：

減少化學(xué)成分偏析和組織不均勻性。加熱溫度：

1050～1150℃高溫。應(yīng)用范圍：

質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠和鑄件等。均勻化退火后，鋼件晶粒粗大，應(yīng)進(jìn)行完全退火或正火。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院6、鋼的正火1、淬火加熱鋼的淬火1

）加熱溫度

鋼的含碳量是決定其淬火加熱溫度的主要因素。2

）加熱時(shí)間

加熱時(shí)間包括升溫時(shí)間和保溫時(shí)間兩部分。加熱時(shí)間長(zhǎng)短與加熱介質(zhì)、加熱速度、鋼的種類(lèi)、工件形狀和尺寸、裝爐方式及裝爐量有關(guān)。具體加熱時(shí)間可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，再用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)修正后決定。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2、淬火冷卻

1

）冷卻介質(zhì)

鋼淬火的目的是為了獲得馬氏體，但又要減少工件變形和防止工件開(kāi)裂。由C曲線(xiàn)可知，冷卻介質(zhì)的理想淬火冷卻速度如右圖所示。生產(chǎn)上常用的冷卻介質(zhì)有水、礦物油、鹽水、堿水等。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2

）淬火方法1

）單介質(zhì)淬火2

）雙介質(zhì)淬火3

）馬氏體分級(jí)淬火4

）貝氏體等溫淬火蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3、鋼的淬透性和淬硬性1

）鋼的淬透性鋼的淬透性是以在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布的特性。淬硬深度是從淬硬的工件表面到規(guī)定硬度值（一般為

550HV

）處的垂直距離。淬硬深度越深，淬透性越好。2

）鋼的淬硬性

鋼的淬硬性是指鋼試樣在規(guī)定條件下淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度的能力。其含義是鋼試樣在規(guī)定條件下淬火時(shí)馬氏體組織所能達(dá)到的硬度。鋼的淬硬性主要取決于鋼中含碳量。鋼中含碳量越高，淬硬性越好。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

鋼的回火

回火

是將淬硬后的工件加熱到

Ac1

點(diǎn)以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。是緊接淬火之后的熱處理工序。

目的：

獲得工件所需要的力學(xué)性能；消除或減少內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，防止工件變形和開(kāi)裂；穩(wěn)定工件組織和尺寸，保證精度。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1、回火方法

1

）低溫回火

加熱溫度在

250

℃

以下進(jìn)行的回火。目的：

保持淬火工件高硬度和高耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)力和脆性。回火后組織：

回火馬氏體。力學(xué)性能：

58

～

64HRC

，高的硬度和耐磨性。應(yīng)用范圍：

各種刃具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳及表面淬火等要求硬而耐磨的零件。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

2）中溫回火

加熱溫度在350～500℃之間進(jìn)行的回火。目的：

使工件獲得較高的彈性和強(qiáng)度，適當(dāng)?shù)捻g性和硬度?；鼗鸷蠼M織：

回火托氏體。力學(xué)性能：

35～50HRC，較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。應(yīng)用范圍：

各種彈性元件及熱鍛模等。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

3）高溫回火

加熱溫度在

500

℃

以上進(jìn)行的回火。目的：

使工件獲得強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能?；鼗鸷蠼M織：

回火索氏體。力學(xué)性能：

200

～

350HBS

，較好的綜合力學(xué)性能。應(yīng)用范圍：

各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2、回火脆性

淬火鋼在某些溫度區(qū)間或回火后緩冷通過(guò)該溫度區(qū)間時(shí)，出現(xiàn)脆化的現(xiàn)象稱(chēng)回火脆性?；鼗鸫嘈苑謨煞N：

在

250

℃

～

350

℃

范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性稱(chēng)第一類(lèi)回火脆性，又稱(chēng)

“

低溫回火脆性

”

或

“

不可逆回火脆性

”

。不管是碳素鋼還是合金鋼，都應(yīng)避免這種回火脆性。

含鉻、鎳、錳等元素的合金鋼淬火后，在

450

℃

～650

℃

范圍內(nèi)回火，緩冷易產(chǎn)生第二類(lèi)回火脆性，又稱(chēng)“

高溫回火脆性

”

或

“

可逆回火脆性

”

。為防止第二類(lèi)回火脆性的出現(xiàn)，小零件可采用回火時(shí)快冷；大零件可選用含鎢或鉬的合金鋼。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理1、鋼的表面熱處理

表面熱處理是只對(duì)工件表層進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的熱處理工藝。常用的方法是表面淬火。

表面淬火是僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的熱處理工藝。

表面淬火不改變零件表層的化學(xué)成分，只改變表層的組織，并且心部仍保留原來(lái)退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。工業(yè)上常用的表面淬火方法有火焰淬火和感應(yīng)淬火。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1）感應(yīng)淬火

感應(yīng)淬火是指利用感應(yīng)電流通過(guò)工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使工件表層、局部或整體加熱，并快速冷卻的淬火工藝。

特點(diǎn)：

加熱速度快；工件表

面質(zhì)量高，淬火變形??；易

實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化及大批

量生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；設(shè)

備昂貴，維修調(diào)整較難。

主要用于

中碳鋼或中碳低合

金鋼，也可用于工具鋼，不

宜用于形狀復(fù)雜的零件及單

件生產(chǎn)。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2、鋼的化學(xué)熱處理簡(jiǎn)介

化學(xué)熱處理是將工件放入一定溫度的活性介質(zhì)中加熱并保溫，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。常用的化學(xué)熱處理是滲碳和滲氮。

1）鋼的滲碳

滲碳是將工件放入富碳的介質(zhì)中加熱到高溫，使碳

原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。

2）鋼的滲氮（氮化）

滲氮是在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的

化學(xué)熱處理工藝。鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理2）火焰表面淬火

火焰表面淬火是應(yīng)用氧－乙炔（或其它可燃?xì)怏w）火焰，

對(duì)零件表面加熱，然后快速冷卻的淬火，淬硬層深度一般為

2

～

6mm

。

特點(diǎn)：

淬火設(shè)備簡(jiǎn)單，成本

低，使用方便靈活。但生產(chǎn)

效率低，淬火質(zhì)量較難控制。

適用于

單件、小批量生產(chǎn)或

用于中碳鋼、中碳低合金鋼

制造的大型工件，如大齒輪、

軸等零件的表面淬火。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1、熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注

設(shè)計(jì)者根據(jù)零件的性能要求，提出熱處理技術(shù)條件，

并標(biāo)注在零件圖上。其內(nèi)容包括最終熱處理方法及熱處理

后應(yīng)達(dá)到的力學(xué)性能，供熱處理生產(chǎn)及檢驗(yàn)時(shí)用。

熱處理技術(shù)條件可用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的熱處理代號(hào)來(lái)標(biāo)注，

也可用簡(jiǎn)單的文字和數(shù)字來(lái)說(shuō)明。

一般零件只標(biāo)出硬度值。

標(biāo)定的硬度值允許有一定的波動(dòng)范圍，布氏硬度值一

般為

30

～

40

個(gè)單位左右，洛氏硬度值為

5

個(gè)單位左右。

熱處理技術(shù)條件一般標(biāo)注在零件圖標(biāo)題欄的上方（技術(shù)要

求中），所標(biāo)的內(nèi)容應(yīng)合理，不需規(guī)定具體的熱處理工藝，

熱處理工作者可根據(jù)材料成分及技術(shù)要求等，結(jié)合實(shí)際情

況和操作水平等因素決定。蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

熱處理工藝的應(yīng)用2、熱處理工藝位置1）預(yù)先熱處理（

1

）退火、正火的工序位置

退火和正火作為預(yù)先熱處理通常安排在毛坯生產(chǎn)之后，粗加工之前。其作用是消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組織，改善切削加工性，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。退火（或正火）工藝路線(xiàn)一般為：毛坯生產(chǎn)

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