綜合車間生產工藝培訓

1、綜合車間工藝文件培訓第一章熱處理工藝文件第一節(jié)鋼鐵材料分類 一.鋼和鑄鐵(生鐵) 通常鋼按化學成分碳素鋼，合金鋼。碳素鋼以鐵（Fe)和碳（C）為主，簡稱碳鋼。 碳鋼根據(jù)含碳（C）的不同可分為:低碳鋼，含碳量為小于0.25%；中碳鋼，含碳量為0.25%0.55%或0.25%0.60%；高碳鋼，含碳量為0.60%2%。 鋼與鑄鐵（生鐵）主要區(qū)別是含碳量不同，生鐵含碳量為2%6.67%（或2.11%);鋼的含碳量為0.25%2%（或2.11%）。二.鋼中元素對鋼的性能影響1.碳(C) 鋼的性能與含碳量有直接關系。含碳量越高，硬度就越高，合金鋼的硬度取決于合金中含碳量的多少，含碳量增加，滲碳體組織多，

2、硬度就呈直線上升。 合金的塑形主要是由鐵素體提供的，低碳鋼的鐵素體組織多，所以塑性就最好。隨著含碳量的增加，鐵素體減少，合金的塑性也不斷下降。當合金的基體為滲碳體時，塑性趨于零。合金的沖擊韌性隨著脆性的滲碳體的增多，急劇下降。 碳對焊接性有著不良影響。含碳越高，它的熔點越低；發(fā)過來含碳越低熔點就越高。2.猛(Mn) 猛是煉鋼生鐵和脫氧劑猛鐵帶入鋼中的雜質元素。猛的脫氧能力很好，能還原鋼中的氧化鐵，提高產量。猛能溶入鐵素體，提高鋼的強度，并使鋼材在熱軋后冷卻時得到片層較細強度較高的珠光體。猛還能與硫形成MnS,以消除硫的有害作用。 工業(yè)鋼一般都含有一定數(shù)的猛，它能消除或減弱鋼因硫引起的熱脆性，從

3、而改善鋼的熱加工性能。猛在鋼中由于降低臨界轉變溫度而起到細化珠光體的作用。它具有使鋼形成和穩(wěn)定奧氏體組織的能力，猛也強烈增加鋼的淬透性。它還能減低鋼的紅折性。 含猛量大于0.5%，含碳較高時，水淬容易發(fā)生裂紋，主要是由于猛會促使晶粒長大的原因。3.硅(Si) 硅也是由煉鋼生鐵和脫氧劑硅鐵帶入鋼中的雜質元素。硅能好地消除氧化鐵對鋼的不良影響。硅也溶入鐵素體，使鐵素體化，提高鋼的強度.硬度和彈性.彈性極限和耐磨性。 硅對鋼的回火穩(wěn)定性和抗氧化性有很大好處，因此，硅對鋼中也是有益元素。4.硫(S) 硫是在煉鋼時由礦石和燃燒帶到鋼中有害物質。但鋼加熱到1000進行壓力加工時，晶界上的共晶體熔化，使鋼材

4、在加工過程中沿晶界開裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。為了消除硫的有害作用，可增加含猛量，猛能從FeS中奪走S而形成硫化猛（MnS),熔點1620，并呈粒狀分布在晶粒內，能有效消除熱脆性。5.磷()磷也是鋼中有害物質，容易形成冷脆。冷加工時如含磷量高時，很容易開裂，在常溫時用力擊打就可以折斷。.鎢() 鎢是合金元素，熔點為()鎢對鋼的淬透性不大。它在鋼中的用途主要是增加鋼的回火穩(wěn)定性。它在鋼中增加紅硬度和熱強性，增加耐磨性。鎢提高鋼的臨界溫度，必須采用較長的加熱溫度時間，不然達不到所期待的結果。鎢能阻止晶粒長大，可細化晶粒。鎢的塑性低，導熱性差。.鉻(Cr) 鉻是合金鋼的元素，加入鋼中能顯著改善鋼的抗

5、氧化作用，抗腐蝕能力。能顯著增加鋼的淬透性，增加鋼的回火脆性傾向。鉻一定量加入鐵和鋼中能提高強度、硬度、耐磨性。8.釩(V) 釩是合金鋼元素，它在鋼中的作用為細化鋼組織和晶粒，提高鋼的強度.韌性.耐磨性。但是含釩量過高會使鋼的鍛造性變壞。釩高溫熔入奧氏體時，會增加鋼的淬透性，增加鋼的回火穩(wěn)定性。9.鉬(o) 鉬是合金元素。它在鋼中的作用為提高淬透性.熱強性，防止回火脆性。鉬提高鋼的零界點，含鉬鋼在熱處理時溫度偏高一些。10.鎳(Ni) 鎳是合金元素。鎳和碳不形成碳化物，它是形成和穩(wěn)定奧氏體(A)的主要元素。鎳降低零界轉變溫度和降低鋼中各元素的擴散速度，因而提高鋼淬透性了。11.鋁(Al) 鋁在

6、鋼的作用：是作為煉鋼脫氧，并且細化晶粒；作為合金元素加入鋼中，提高鋼的抗氧化性；它也不良影響，在某些鋼中脫氧，如果用量過多，會促進鋼石墨化傾向。12.鈦(Ti) 鈦是合金元素，鈦提高鋼的零界點，由于鋼中的鈦和碳形成十分穩(wěn)定的碳化鈦(TiC),在一般熱處理的奧氏體化溫度范圍內，碳化鈦極難溶解，由于碳化鈦，使奧氏體晶粒細化，奧氏體分解轉變是，新相晶核的機會增多，這些都將加速奧氏體的轉變。13.硼(B) 硼在鋼中主要用途是增加鋼中的淬透性，從而節(jié)約其他較稀缺、較貴重的合金元素，如Ni、Cr、Mo等。 第二節(jié)金屬材料性能 一、物理性能1.密度 物質單位體積的質量稱為密度，以克/厘米為計量單位。如鐵(F

7、e)的密度為7.85克/厘米。金屬最輕的鎂(Mg)的密度為1.74克/厘米；最重的是鉑(Pt)密度為21.45克/厘米。按金屬密度大小可分為：輕金屬，密度小于5克/厘米；重金素，密度為大于5克/厘米。2.熔點 金屬材料緩慢加熱時由固體熔化為液體時的溫度叫做熔點。熔點低的金屬有鉛(Pt)327、錫(Sn)232等，可以用來制造釬焊的釬料、熔體(保險絲)和鉛等。熔點高的金屬有鐵(Fe)1535、鎳(Ni)1452、鉻(Cr)1550、鉬(Mo)2620、鎢(W)3370、鈦(Ti)1813等，可以用來制造高溫零件，如加熱爐構件、電熱元件以及火箭、導彈中的耐高溫零件。非金屬材料中的陶瓷(金屬陶瓷)有

8、一定熔點，如石英(SiO )熔點為1670，而塑料和一般玻璃等非晶態(tài)材料，則沒有熔點，只有軟化點，或稱玻璃化溫度。3.導電性 材料傳到電流的能力稱為導電性。 純金屬中銀(Ag)的導電性最好，其次是銅(Cu)、鋁(Al)。工程中為減少電能損耗，常采用純銅或純鋁作為輸電導體；采用導電性差的材料如Fe-Cr、Ni-Cr、Fe-Cr-Al等合金，碳硅棒等作為加熱元件。4.絕緣性 阻礙傳導電流的能力叫絕緣性。5.導熱性 材料傳導熱量的能力稱為導熱性。導熱率越大，導熱性越好。純金屬的導熱性 比合金好，銀和銅的導熱性最好，鋁其次。6.熱膨脹性 材料因溫度改變而引起的體積變化現(xiàn)象稱為熱膨脹性，金屬受熱時體積長

9、大的性質稱熱膨脹性。7.磁性 材料在磁場中能被磁化的能力稱為導磁性。材料受磁場作用的性能稱為磁性。二、化學性能 材料的化學性能是指材料抵抗其周圍介質侵蝕的能力，主要包括耐飾性和熱穩(wěn)定性等。1.耐蝕性 金屬材料在常溫下抵抗周圍介質侵蝕的能力稱為耐蝕性，包括化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。 (1) 化學腐蝕 一般是在干燥氣體及電解液中進行的，腐蝕時沒有電流產生。 (2) 電化學腐蝕 是在電解液中進行，腐蝕時有微電流產生。根據(jù)介質侵蝕能力的強弱，對于不同介質中工作的金屬材料的耐腐蝕性要求也不同。如鎳鉻不銹鋼在稀酸中耐蝕，而在鹽酸中則不耐蝕；銅及銅合金在一般的大氣中耐蝕，但在氨氣中卻不耐蝕。2.熱穩(wěn)定性 材

10、料在高溫下抵抗氧化的能力稱為熱穩(wěn)定性。在高溫（高壓）下工作的鍋爐、內燃機零件等都要考慮具有良好的熱穩(wěn)定性。材料對氧化的抵抗能力稱為抗氧化性能。三.機械性能 1.硬度 材料抵抗另一種更硬物體壓入的性能稱為硬度。生產上往往用硬度作為衡量工件的耐磨性和強度的依據(jù)。常用的硬度試驗的方法有：布氏硬度，洛氏硬度，肖氏硬度，還有超聲波硬度等。 2.鋼度 金屬材料零件在受力時，抵抗彈性變形的能力，稱為鋼度。 3.強度 是指材料抵抗外力作用，而不被破壞的一種能力稱為強度。根據(jù)外力作用的性質，由于受力種類不同材料的強度可分為以下五種。.抗拉強度 .抗壓強度 .抗彎強度 .抗扭強度 .抗剪強度。4.彈性 金屬在外力

11、作用下產生變形，當外力取消后，具有恢復原有行狀和大小的能力，稱為彈性。即不發(fā)生塑性變形的能力。5.疲勞極限 金屬受變載荷作用時，在低于抗拉強度極限的應力下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞。金屬在交變載荷作用下，經無限次循環(huán)而不破壞的最大應力稱為疲勞極限。6.塑性 金屬在外力作用下產生變形而不止破裂，并在外力取消后，仍能保持變形后的形狀的能力稱為塑性。7.延伸率 金屬在外力作用下破斷時，其伸長量與原來長度之比稱為延伸率。8.收縮性 金素在冷卻時，體積的縮小性質叫縮性。9.截面收縮率 金屬在外力作用下破斷以后，其截面積的收縮量與原來截面積之比稱為截面收縮率。10.韌性 材料抵抗沖擊破壞的能力稱為韌性。第三節(jié)

12、金屬晶體結構一、晶體的概念 物質是由原子組成的。根據(jù)原子在物體內部的排列方式，可以把固態(tài)物質分為晶體和非晶體兩大類。 1.非晶體物質如松香、玻璃、瀝青、石蠟等。其內部原子是無規(guī)則、無次序地堆砌在一起的。 2.晶體物質如食鹽、鐵、精鋼石等。其內部原子都是按一定的幾何形狀，有規(guī)則、有次序地排列著。晶體都是具有固定的熔點，并呈各向異性；非晶體則與之相反，沒有固定的熔點并呈各向同性。 3.晶格 原子有規(guī)則地排列所形成的空間幾何形狀，稱為空間晶格，簡稱晶格。由于原子排列的具體方式不同，便組成了幾種不同類型的晶格。常有的有：體心立方晶格，面心立方晶格，密排六方晶格。 體心立方晶格它的晶胞是一個立方體，在立

13、方體的每個角上和立方體的中心都有一個原子，稱為體心立方晶格。 具有這種晶格形式的金屬有：鐵，鉻(Cr),鎢(W),釩(V),鉬(Mo). 純鐵在910以下時，其原子呈體心立方晶格排列。這種具有體心立方晶格的鐵稱為- 鐵。 面心立方體晶格 它的晶胞是一個立方體，在立方體每個角上和每個面的中心都有一個原子，具有立方晶體結構的金屬除了-鐵外，還有Al(銀)，Cu(銅)，鎳(Ni),Ag(銀)，Au(金)。 秘排六方晶格 它的晶胞是一個六方柱體，在六方柱體的每個角上和上下底面的中心都有一個原子。此外在六方柱體中心還有三個原子，稱為密排六方晶格。具有這種晶格形式的金屬有鎂(Mg)、 鋅(Zn)、鈦(Ti

14、)等。 二、結晶的概念 金屬由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固。由于凝固后的固態(tài)金屬通常為晶體，所以又將這一轉變過程稱為結晶。 第二章 鋼的熱處理原理 第一節(jié)概述 熱處理就是使固態(tài)金屬加熱到一定的溫度，并在這個溫度保持一定時間(保溫)然后以一定的冷卻速度、方式冷卻下來，從而改變金屬其內部組織，獲得預期性能的工藝過程。達到充分發(fā)揮材料潛力，提高產品質量，延長使用壽命的目的。 第二節(jié)臨界點 把發(fā)生相轉變的溫度稱為臨界點。臨界點用字母A表示；下臨界點用 A1表示;上零界點用A3或Acm表示。鋼在加熱或者冷卻時，就會發(fā)生組織轉變，組織轉變開始或終了的那個溫度，叫做臨界溫度或零界點。為了便于識別，規(guī)定和 通

15、常在表示臨界點的符號中，加以表示加熱和冷卻的符號與，以示區(qū)別：加熱時，珠光體轉變?yōu)閵W氏體溫度；加熱時，鐵素體轉變?yōu)閵W氏體的終了的溫度；加熱時，二次滲碳體在奧氏體中的溶解的終了的溫度；r冷卻時，奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w的溫度；r冷卻時，奧氏體轉變?yōu)殍F素體的溫度；r冷卻時，二次滲碳體從奧氏體中分析出的開始溫度。平衡圖上表示臨界點實際加熱時表示的臨界點實際冷卻時表示的臨界點AAc1Ar1AAc3Ar3AcmAccmArcm 第二節(jié) 熱處理對鋼的影響 一、馬氏體 也叫馬丁體、馬田賽體、馬登散體，符號用M表示。碳在鐵中的過飽和的固溶體，稱為馬氏體。馬氏體是奧氏體在極大的過冷度下形成的，馬氏體它是各種組織中比容

16、最大的一個。然而馬氏體的組織很不穩(wěn)定的。馬氏體的密度比奧氏體小，所以當奧氏體轉變?yōu)轳R氏體時，鋼的體積增大。由于馬氏體轉變的不均勻，這種體積變化，將引起很大的內應力，使鋼發(fā)生變形甚至裂紋。奧氏體向馬氏體轉變開始溫度，通常用符號Ms或用MH表示。馬氏體轉變終了的溫度符號Mz或Mk、ME表示。馬氏體是淬火時，要求得到的組織。馬氏體性能：硬而脆；韌性很低。硬度HB:600700. 二、 索氏體 也叫索必體，符號S表示。索氏體也是鐵素體與滲碳體的混合物，它比珠光體要細得多。它具有優(yōu)良的綜合機械性能；它有良好屈服極限和沖擊韌性，抗拉強度為7001400MPa；伸長率10%20%;硬度HB250320。 索

17、氏體的獲得有以下幾種方法；用正火獲得索氏體。用等溫轉變獲得索氏體。將鋼加熱到臨界點溫度以上，然后投入550650的鹽浴中，并讓其等溫分解為索氏體。將淬火鋼在450600進行回火也可以獲得索氏體。由回火得到的索氏體，稱為回火索氏體?；鼗鹚魇象w中的碳化物分散度更大，且呈球狀，具有更好的機械性能。 三、屈氏體 又稱托氏體、讬氏體、讬羅司脫體，用符號T表示。屈氏體是一種最細的珠光體組織。由于它比索氏體更細，因它比索氏體有更高硬度，HB為400500,HRC為4351；抗拉強度14001700MPa；延伸率為5%10%。獲得屈實體的方法: 與索氏體一樣，可以由奧氏體等溫轉變而獲得; 也可以由淬火鋼回火而獲得，加熱300450的溫度回火而獲得，稱為回火屈氏體; 碳素鋼加熱到臨界溫度以上(奧氏體)，然后投入450550的鹽浴中進行等溫轉變，使其等溫分解為屈實體; 碳素鋼在油中冷卻，也能獲得屈氏體。 四、貝氏體 也加貝茵體，用符號B表示。 貝氏體使過飽和碳的鐵素體與滲碳體的混合物。 貝氏體是等溫淬火得到的。 第三節(jié) 鋼在回火時的轉變 1.回火 將淬火鋼加熱到Ac1以下的任意一個溫度，保溫一段時間后，然后冷卻下來，這種熱處理操作稱為回火。淬火工件組織極不穩(wěn)定的組織，它具有極大的內應力和高硬度、高脆性的性質，不能達到我們所要求的機械性能。為了獲得