熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn)課件

1、熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),一、元素,元素又稱(chēng)化學(xué)元素，指自然界中一百多種基本的金屬和非金屬物質(zhì)，它們只由幾種有共同特點(diǎn)的原子組成，其原子中的每一核子具有同樣數(shù)量的質(zhì)子，質(zhì)子數(shù)來(lái)決定元素是由種類(lèi)。 到目前為止,人們?cè)谧匀恢邪l(fā)現(xiàn)的物質(zhì)有3000多萬(wàn)余種,但組成他們的元素目前（2010年）只有118種,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),金Au,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),銀Ag,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),銅Cu,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鋁Al,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鈦Ti,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鎢,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鎂,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),釩V,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),錳Mn,熱

2、處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),C,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),硫,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),金屬材料,金、銀、銅、鐵、鋁,鈦、鈷、鎳、鉬,金屬元素,非金屬元素,C N,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),二、金屬學(xué)基本概念,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),金屬：具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固體(即晶體,純金屬,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),晶體,原子成規(guī)則排列的物體,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質(zhì),合 金,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),相,合金中成份、結(jié)構(gòu)、性能相同的組成部分,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),固溶體

3、,是一個(gè)(或幾個(gè))組元的原子(化合物)溶入另一個(gè)組元的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類(lèi)型的固態(tài)金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),化合物,合金組元間發(fā)生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的晶體固態(tài)結(jié)構(gòu),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鐵素體,碳在-Fe(體心立方結(jié)構(gòu)的鐵)中的間隙固溶體,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),奧氏體,碳在-Fe(面心立方結(jié)構(gòu)的鐵)中的間隙固溶體,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),滲碳體,碳和鐵形成的穩(wěn)定化合物(Fe3c,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),珠光體,鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物(F+Fe3c含碳0.8,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),三、鐵碳合金,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鋼 F

4、e 、 C 合金 鐵 碳,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鋼,碳素鋼,合金鋼,0.0022.11,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),碳素鋼,Fe C,主要元素,重要作用,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),Fe-C相圖,A奧氏體,鑄鐵,鋼,鐵素體,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),第一節(jié) 純鐵,1.含碳量小于0.02%的叫純鐵 2.金相組織為鐵素體(圖片2張)3,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鋼,碳素鋼,合金鋼,高碳鋼 中碳鋼 低碳鋼,合金結(jié)構(gòu)鋼,合金工具鋼,特殊性能鋼,普通低合金結(jié)構(gòu)鋼,機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼,低合金工具鋼 高合金工具鋼,不銹鋼 耐熱鋼 耐磨鋼,滲碳鋼 調(diào)質(zhì)鋼 彈簧鋼,回Fe-C相圖,熱處理及金

5、相檢驗(yàn)培訓(xùn),按用途分類(lèi) 按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼三大類(lèi),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),結(jié)構(gòu)鋼：1.用作各種機(jī)器零件的鋼。它包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動(dòng)軸承鋼。用作工程結(jié)構(gòu)的鋼。它包括碳素鋼中的甲、乙、特類(lèi)鋼及普通低合金鋼,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),工具鋼：用來(lái)制造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),特殊性能鋼：是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼?？煞譃椴讳P鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),二.按化學(xué)成分分類(lèi) 按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類(lèi)。 碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼(含碳量0.25%)；中碳鋼(0.25%含碳量

6、0.6%)；高碳鋼(含碳量0.6,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),合金鋼,合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼(合金元素總含量5%)；中合金鋼(合金元素總含量=5%-10%)；高合金鋼(合金元素總含量10,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),碳素鋼金相圖片,1.低碳鋼金相圖片(20#鋼) 2.中碳鋼金相圖片(45#鋼) 3.高碳鋼金相圖片(T8 鋼,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),高速鋼,1.高速鋼球化退火 2.高速鋼淬火、回火,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),

7、其他鋼金相圖片,1.軸承鋼GCr15,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鑄鐵,1.灰鑄鐵 2.球磨鑄鐵 3.蠕墨鑄鐵 4.可鍛鑄鐵,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),相圖,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),四、熱處理基礎(chǔ),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程,溫度,時(shí)間,保溫,加熱,冷卻,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類(lèi),熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),1.退火 操作方法：

8、將鋼件加熱到Ac3+3050度或Ac1+3050度或Ac1以下的溫度（可以查閱有關(guān)資料）后，一般隨爐溫緩慢冷卻。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備；3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 應(yīng)用要點(diǎn)：1.適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態(tài)進(jìn)行退火,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),2.正火 操作方法：將鋼件加熱到Ac3或Accm 以上3050度，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為

9、下一步工序做準(zhǔn)備；3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 應(yīng)用要點(diǎn)：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預(yù)先熱處理工序。對(duì)于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對(duì)于一般中、高合金鋼，空冷可導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),3.淬火 操作方法：將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時(shí)間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。 目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時(shí)對(duì)某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時(shí)，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。 應(yīng)用要點(diǎn)：1.一般用于含碳量大于百分之零點(diǎn)三的

10、碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發(fā)揮鋼的強(qiáng)度和耐磨性潛力，但同時(shí)會(huì)造成很大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進(jìn)行回火以得到較好的綜合力學(xué)性能,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),4.回火 操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。 目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開(kāi)裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學(xué)性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。 應(yīng)用要點(diǎn)：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時(shí)用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強(qiáng)度時(shí)用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強(qiáng)度時(shí)用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在23

11、0280度、不銹鋼在400450度之間回火，因?yàn)檫@時(shí)會(huì)產(chǎn)生一次回火脆性。 操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。 目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開(kāi)裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學(xué)性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。 應(yīng)用要點(diǎn)：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時(shí)用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強(qiáng)度時(shí)用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強(qiáng)度時(shí)用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在230280度、不銹鋼在400450度之間回火，因?yàn)檫@時(shí)會(huì)產(chǎn)生一次回火脆性,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),5.調(diào)

12、質(zhì) 操作方法：淬火后高溫回火稱(chēng)調(diào)質(zhì)，即將鋼件加熱到比淬火時(shí)高1020度的溫度，保溫后進(jìn)行淬火，然后在400720度的溫度下進(jìn)行回火。 目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光潔程度；2.減小淬火時(shí)的變形和開(kāi)裂；3.獲得良好的綜合力學(xué)性能。 應(yīng)用要點(diǎn)：1.適用于淬透性較高的合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和高速鋼；2. 不僅可以作為各種較為重要結(jié)構(gòu)的最后熱處理，而且還可以作為某些緊密零件，如絲杠等的預(yù)先熱處理，以減小變形,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),6.時(shí)效 操作方法：將鋼件加熱到80200度，保溫520小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，然后隨爐取出在空氣中冷卻。 目的：1. 穩(wěn)定鋼件淬火后的組織，減小存放或使用期間的變形；2

13、.減輕淬火以及磨削加工后的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定形狀和尺寸。 應(yīng)用要點(diǎn)：1. 適用于經(jīng)淬火后的各鋼種；2.常用于要求形狀不再發(fā)生變化的緊密工件，如緊密絲杠、測(cè)量工具、床身機(jī)箱等,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),7.冷處理 操作方法：將淬火后的鋼件，在低溫介質(zhì)（如干冰、液氮）中冷卻到6080度或更低，溫度均勻一致后取出均溫到室溫。 目的：1使淬火鋼件內(nèi)的殘余奧氏體全部或大部轉(zhuǎn)換為馬氏體，從而提高鋼件的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和疲勞極限；2 穩(wěn)定鋼的組織 ，以穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸。 應(yīng)用要點(diǎn)：1鋼件淬火后應(yīng)立即進(jìn)行冷處理，然后再經(jīng)低溫回火，以消除低溫冷卻時(shí)的內(nèi)應(yīng)力；2冷處理主要適用于合金鋼制的緊密刀具、量具和緊密零件,熱處

14、理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),8火焰加熱表面淬火 操作方法：用氧乙炔混合氣體燃燒的火焰，噴射到鋼件表面上，快速加熱，當(dāng)達(dá)到淬火溫度后立即噴水冷卻。 目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍保持韌性狀態(tài)。 應(yīng)用要點(diǎn)：1多用于中碳鋼制件，一般淬透層深度為26mm；2適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),9感應(yīng)加熱表面淬火 操作方法：將鋼件放入感應(yīng)器中，使鋼件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時(shí)間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。 目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部保持韌性狀態(tài)。 應(yīng)用要點(diǎn)：1多用于中碳鋼和中堂合金結(jié)構(gòu)鋼制件；2 由于肌膚效應(yīng)，高頻感應(yīng)淬火淬透層一

15、般為12mm，中頻淬火一般為35mm，高頻淬火一般大于10mm,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),滲碳 操作方法：將鋼件放入滲碳介質(zhì)中，加熱至900950度并保溫，使鋼件便面獲得一定濃度和深度的滲碳層。 目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍然保持韌性狀態(tài)。 應(yīng)用要點(diǎn)：1用于含碳量為015025的低碳鋼和低合金鋼制件，一般滲碳層深度為0525mm；2滲碳后必須進(jìn)行淬火，使表面得到馬氏體，才能實(shí)現(xiàn)滲碳的目的,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),四、鋼的熱處理應(yīng)力,熱應(yīng)力 組織應(yīng)力,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),熱應(yīng)力,工件在加熱和冷卻過(guò)程中,由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致,形成溫差，就會(huì)導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而

16、產(chǎn)生應(yīng)力,即熱應(yīng)力,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),組織應(yīng)力,另一方面鋼在熱處理過(guò)程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí),因比容的增大會(huì)伴隨工件體積的膨脹,工件各部位先后相變，造成體積長(zhǎng)大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),第一課結(jié)束,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),1.強(qiáng)度 強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞(過(guò)量塑性變形或斷裂)的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)

17、度指針。 2.塑性 塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形(永久變形)而不破壞的能力。 3.硬度 硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指針。目前生產(chǎn)中測(cè)定硬度方法最常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測(cè)試的金屬材料表面，根據(jù)被壓入程度來(lái)測(cè)定其硬度值。 常用的方法有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和維氏硬度(HV)等方法。 4.疲勞 前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指針。實(shí)際上，許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零件會(huì)產(chǎn)生疲勞。 5.沖擊韌性 以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱(chēng)為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞

18、的能力叫做沖擊韌性,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),1.正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)Ac3(對(duì)于亞共析鋼)或Accm（過(guò)共析鋼）以上3050,保溫適當(dāng)時(shí)間后，在自由流動(dòng)的空氣中均勻冷卻的熱處理工藝為正火. 正火后的組織:亞共析鋼為F+S,共析鋼為S，過(guò)共析鋼為S+Fe3C正火與完全退火的主要差別在于冷卻速度快些，目的是讓鋼組織正?；?，亦稱(chēng)?；幚?。 2.退火annealing：將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20-40度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻(或埋在砂中或石灰中冷卻)至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝 3.固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過(guò)剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，

19、以得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝 4.時(shí)效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時(shí)，其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。 5.固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工成型 6.時(shí)效處理：在強(qiáng)化相析出的溫度加熱并保溫，使強(qiáng)化相沉淀析出，得以硬化，提高強(qiáng)度 7.淬火：將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝 8.回火：將經(jīng)過(guò)淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝 9.鋼的碳氮共滲：碳氮

20、共滲是向鋼的表層同時(shí)滲入碳和氮的過(guò)程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱(chēng)為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強(qiáng)度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。 10.調(diào)質(zhì)處理quenchingandtempering：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱(chēng)為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類(lèi)等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在HB200-350之間。 11.釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝,熱處理及金相檢驗(yàn)培訓(xùn),根據(jù)工件性能要求的不同，按其回火溫度的不同，可將回火分為以下幾種： (一)低溫回火(150250度) 低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時(shí)崩裂或過(guò)早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動(dòng)軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為HRC58