熱處理精品課件

1、關(guān)于熱處理第一張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月熱處理工藝熱處理工藝的分類常規(guī)熱處理：退火、正火、淬火、回火。 火焰加熱表面淬火 表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火表面熱處理 滲碳 化學(xué)熱處理 滲氮（氮化） 碳氮共滲第二張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月熱處理工藝熱處理原理概念熱處理原理 工件經(jīng)過不同熱處理工藝之后，性能將會發(fā)生顯著變化。零件熱處理質(zhì)量的高低對成品的質(zhì)量往往具有決定性的影響。因此要制定正確的熱處理工藝規(guī)范，改變金屬內(nèi)部組織，保證熱處理質(zhì)量，必須了解鋼在不同加熱（包括保溫）和冷卻過程中它的組織變化規(guī)律。第三張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月熱處理工藝鋼在加熱和冷卻

2、時的轉(zhuǎn)變鐵碳合金平衡相圖 Fe-Fe3c合金相圖中的臨界點(A1、 A3 、Acm)是正確選擇熱處理加熱和冷卻時組織變化的主要依據(jù)。鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變獲得較高力學(xué)性能的細(xì)晶粒組織的方法 1、采用高溫、短時的加熱方法。如高頻感應(yīng)加熱淬火。 2、在鋼中加入微量合金元素（如Al、Ti、V、W、Mo、Ni等）可阻礙奧氏體晶粒度長大。鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變冷卻的方式： 1、等溫冷卻把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼件，快速冷卻到相變點以下的某一溫度內(nèi)等溫，使奧氏體發(fā)生的轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。 2、連續(xù)冷卻把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼件，以不同冷卻速度（如爐冷、空冷、油冷、水冷等）連續(xù)冷卻到室溫。 第四張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作

3、于2022年6月熱處理工藝鋼在回火時的轉(zhuǎn)變鋼在回火時的轉(zhuǎn)變 鋼的回火是將鋼件淬硬后加熱到相變溫度以下，保溫一定時間，然后冷卻在到室溫的熱處理工藝。工件淬火后的組織一般為馬氏體+殘余奧氏體，在不同溫度下回火時組織將發(fā)生變化。 1、 200 以下轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體； 2、 200-300 時殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體； 3、 300-400 轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹜惺象w； 4、 400 -A1轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w。 鋼在回火時力學(xué)性能的變化 淬火鋼隨回火溫度的升高強度和硬度降低，塑性和韌性提高。第五張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月熱處理工藝常規(guī)熱處理常規(guī)熱處理：即常說的“四火”，包括退火、正火、淬火和回火

4、。 第六張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月常規(guī)熱處理退火的概念、目的和種類 退火將鋼（金屬或合金）加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（如爐冷）的熱處理工藝。目的降低硬度以利于切削加工。細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能 。 消除零件中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂。為最終熱處理（淬火與回火）做好組織準(zhǔn)備。種類完全退火將鋼件完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得平衡組織的退火工藝。適用于中碳鋼和中碳合金鋼的鑄、焊、軋制件等。等溫退火將鋼件隨爐加熱至Ac3（或Ac1）溫度，保持適當(dāng)時間后，較快冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織后在空氣中冷卻的退火工藝。適用于中碳合金鋼和某些高合

5、金鋼的大型鑄、鍛件及沖壓件。球化退火為使鋼件中的碳化物球狀化而進(jìn)行的退火工藝。主要用于共析或過共析成分的碳鋼和合金鋼的鍛、軋件。均勻化退火（擴(kuò)散退火）為了減少工件化學(xué)成分和組織的不均勻性，將其加熱到高溫并長時間保溫，然后緩慢冷卻的工藝方法。第七張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月常規(guī)熱處理正火的概念及正火與退火的區(qū)別正火將鋼加熱到Ac3或Acm以上3050，保溫一定時間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。目的 正火的基本目的與退火相同。但由于冷卻較快，因而力學(xué)性能較高。生產(chǎn)周期短，能耗少，操作簡單。為此，在可能的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用正火處理。正火與退火的主要區(qū)別在于正火的冷卻速度快，轉(zhuǎn)變溫度

6、低。對低碳鋼為了改善切削加工性可以用正火進(jìn)行預(yù)備熱處理，時間短、費用低。在生產(chǎn)中常常用正火來消除過共析鋼及合金鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火做好組織準(zhǔn)備。第八張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月常規(guī)熱處理淬火的概念、目的和方法淬火將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時間，然后以適當(dāng)速度冷卻獲得馬氏體和（或）貝氏體組織的熱處理工藝。目的在于提高鋼的強度、硬度和耐磨性，與回火配合后賦予工件最終的使用性能。冷卻介質(zhì)在生產(chǎn)上最常用的是水和油。方法單液淬火：如水冷用于形狀簡單的碳鋼工件，主要是調(diào)質(zhì)件。油冷常用于合金鋼、合金工具鋼工件。雙介質(zhì)淬火：既工件奧氏體化后先侵入冷卻能力強的介質(zhì)，在

7、材料即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時立即轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻的淬火方法。多用于碳素工具鋼及大截面合金工具鋼，要求減小淬火畸變，防止淬裂，并獲得較高硬度及淬硬層深度的工件。常用的有水-油雙介質(zhì)淬火。分級淬火：用于合金工具鋼及小截面碳素工具鋼，可減少變形和開裂。等溫淬火：使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝。用于要求變形小、韌性高的合金鋼工件。局部淬火第九張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月常規(guī)熱處理鋼的淬透性與淬硬性鋼的淬透性鋼在淬火時能獲得淬硬層深度的能力。鋼的淬透性大小取決于鋼的臨界冷卻速度，則臨界冷卻速度愈小，淬透性愈大。合金元素（除Co以外）都能提高鋼的淬透性。鋼的淬硬性是指鋼在淬火后能達(dá)到

8、最高硬度的能力。僅與鋼中含碳量有關(guān)。第十張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月常規(guī)熱處理回火的概念、目的和分類回火鋼件淬火后，再加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一段時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。 目的回火的目的是為了消除淬火造成的內(nèi)應(yīng)力，提高鋼的韌性，獲得所需要的力學(xué)性能。分類根據(jù)回火溫度和對淬火力學(xué)性能的要求，一般分三類：低溫回火（150 250 ），組織為回火馬氏體。 目的：是保證淬火后工件的高硬度和高耐磨性，降低淬火應(yīng)力，提高韌性。 應(yīng)用：用于各種刀具、模具、量具、滾動軸承等。中溫回火（250 500 ），組織為回火屈氏體。 目的：可顯著減小工件淬火內(nèi)應(yīng)力，提高彈性、屈服強度及一

9、定的塑性和韌性。 應(yīng)用：常用于彈簧和熱作模具的處理。高溫回火（500 700 ），組織為回火索氏體。 目的：獲得較高的強度和良好的塑性與韌性(即綜合力學(xué)性能較好）。 應(yīng)用：常用于軸、齒輪、連桿等的處理。 通常將淬火+高溫回火稱為“調(diào)質(zhì)處理”，獲得良好的綜合力學(xué)性能。淬火鋼的回火溫度越高，硬度和強度越低，而塑性和韌性越高。第十一張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月表面熱處理鋼的表面淬火表面淬火是將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量未傳到心部時立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部淬火方法。方法火焰加熱淬火感應(yīng)加熱淬火 高頻感應(yīng)加熱（1001000KHZ)

10、中頻感應(yīng)加熱（0.510KHZ) 工頻感應(yīng)加熱（50HZ)第十二張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月表面熱處理鋼的表面淬火火焰加熱淬火 應(yīng)用氧-乙炔等混合氣體的火焰對零件表面進(jìn)行加 熱，隨之淬火冷卻的工藝。淬硬層深度一般為2-6毫米。特點 簡便、無需特殊設(shè)備，成本低。但生產(chǎn)率低，工件表面易過熱，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。應(yīng)用 適用單件或小批量生產(chǎn)的工件及大型零件（如軸、齒輪、軋輥等）的淬火。第十三張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月表面熱處理鋼的表面淬火感應(yīng)加熱淬火 利用感應(yīng)電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使工件表面、局部或整體加熱并快速冷卻的淬火工藝。分類 高頻感應(yīng)加熱（1001000KHZ)

11、，淬硬層為0.2-2mm，適用中小齒輪、軸等零件。 中頻感應(yīng)加熱（0.510KHZ)，淬硬層為2-8mm，適用于中型齒輪、軸等零件。 工頻感應(yīng)加熱（50HZ)，淬硬層大于10-15mm，適用于直徑大于300mm的軋輥、軸等大型工件。 感應(yīng)加熱淬火的電流頻率愈高，淬硬層愈淺。特點 優(yōu)點：質(zhì)量好，表層組織細(xì)、硬度高、脆性小、生產(chǎn)效率高、便于自動化。 缺點：設(shè)備一次性投入大，形狀復(fù)雜的感應(yīng)器不易制造；不適于單件生產(chǎn)。第十四張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月表面熱處理鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理是將工件置于某種化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫使介質(zhì)中某些元素滲入工件表層以改變工件表層的化學(xué)成分和組織

12、，從而使其表面具有與心部不同性能的一種熱處理。特點同時改變工件表層的成分、組織。第十五張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理的基本過程和方法基本過程滲入介質(zhì)的分解，形成活性組分。活性組分被工件表面吸收。滲入元素向工件內(nèi)部擴(kuò)散。主要方法滲C滲NC-N共滲第十六張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鋼的化學(xué)熱處理滲 碳滲碳為了增加鋼件表層的含碳量，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入到鋼件表層的化學(xué)熱處理工藝。目的提高工件表層的含碳量和一定的碳的濃的梯度；處理后的工件表面具有高硬度和耐磨性，心部保持一定的強度及較高的塑性和韌性。應(yīng)用 如齒輪、活塞銷、套筒等。滲

13、碳用鋼 低碳鋼、低合金鋼。如20、20Cr、20CrMnTi等。滲碳方法 固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳。 滲碳設(shè)備 井式爐、可控氣氛爐、真空爐。第十七張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鋼的化學(xué)熱處理滲 氮滲氮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。目的提高鋼件表面硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性及熱硬性。應(yīng)用用于交變載荷下工作的，要求耐磨和尺寸精度高的重要零件。如高速傳動的精密齒輪、精密機(jī)床主軸、鏜床鏜桿等。滲氮用鋼一般采用中碳合金鋼。如38CrMoAlA、38CrWVAlA等。滲氮方法氣體氮化、離子氮化。第十八張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鋼的化學(xué)熱處理碳氮共

14、滲碳氮共滲在一定溫度下，同時向工件表面滲入碳和氮原子的化學(xué)熱處理。目的提高零件表面的硬度、耐磨性、抗蝕性和疲勞強度。優(yōu)點與滲碳相比，碳氮共滲溫度低，速度快，零件變形小。應(yīng)用常用于低中碳合金鋼制造的重、中負(fù)荷齒輪。第十九張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月齒輪表面熱處理方法的選用序號齒面硬度模數(shù)適用范圍材料表面處理方法14555HRC大冶金、礦山、機(jī)械用的大齒輪40Cr火焰淬火或中頻感應(yīng)單齒淬火2小機(jī)床齒輪45高頻感應(yīng)加熱淬火35862HRC汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪20CrMnTi滲碳淬火回火46572HRC高速傳動精密齒輪38CrMoAl滲氮處理第二十張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年

15、6月鑄鐵熱處理強化鑄鐵的方式 鑄鐵的力學(xué)性能主要受基本組織和石墨所控制，因此，在強化鑄鐵時從兩方面考慮：改變石墨的數(shù)量大小、形狀和分布，盡量減少石墨的有害作用。通過合金化、熱處理或表面處理方法調(diào)整基體組織，提高性能，以改善鑄鐵的強韌性。 第二十一張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鑄鐵熱處理灰鑄鐵的熱處理 熱處理只能改變灰鑄鐵的基體組織，改變不了石墨的形態(tài)，因此，灰鐵經(jīng)熱處理提高其力學(xué)性能作用不大，生產(chǎn)中主要用于消除內(nèi)應(yīng)力和改善切削加工性能。常用的方法有三種：消除內(nèi)應(yīng)力退火（人工時效）消除鑄件白口、降低硬度可選用退火或正火表面淬火（表面熱處理）第二十二張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022

16、年6月鑄鐵熱處理球墨鑄鐵熱處理 與鋼一樣，球鐵可進(jìn)行多種熱處理以改善組織性能。常用的熱處理方法根據(jù)目的不同有四種：退火消除內(nèi)應(yīng)力退火其工藝與灰鑄鐵相同。高溫退火為消除白口，獲得高韌性的鐵素體基體球鐵。 低溫退火當(dāng)基體組織中自由滲碳體較少時，可用低溫退火以改善其韌性。 正火細(xì)化組織以提高球鐵的強度、硬度和耐磨性。高溫正火 中溫正火調(diào)質(zhì)處理適用于要求綜合力學(xué)性能較高的球鐵。如曲軸、連 桿等。等溫淬火適用于形狀復(fù)雜易變形、又要求綜合力學(xué)性能高的 球墨鑄鐵。 第二十三張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鑄鐵熱處理可鍛鑄鐵的熱處理可鍛鑄鐵的石墨化退火 將白口鑄鐵加熱（900 1000 ）后，長時間

17、保溫（3040h），然后以一定的冷卻速度（200300 /h）冷卻到720 后再空冷。第二十四張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鑄鐵熱處理蠕墨鑄鐵熱處理目的為了調(diào)整基體組織，以獲得不同力學(xué)性能。方法正火：普通蠕鐵在鑄態(tài)時，基體是大量鐵素體，通過正火可增加珠光體量，提高強度和耐磨性。退火：為獲得85%以上的鐵素體基體，或清除薄壁處的游離滲碳體。第二十五張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鑄鐵熱處理合金鑄鐵的熱處理合金鑄鐵在灰鐵、球鐵、蠕墨鑄鐵中加入少量合金元素，顯著提高鑄鐵的耐熱、耐蝕、耐磨等特殊的物理化學(xué)性能。耐磨合金鑄鐵生產(chǎn)中在灰鐵中加入Ni、Cr等合金，采用“激冷”的辦法使鑄

18、件表面獲得白口組織，心部仍保留灰鑄鐵組織，從而使鑄件既有高耐磨性，又有一定的強度和韌性。應(yīng)用：可用于制造缸體、凸輪軸，并可進(jìn)行感應(yīng)加熱淬火。第二十六張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鑄鐵熱處理機(jī)床床身熱處理選材：灰鑄鐵如HT200、HT250、HT300、HT350等。熱處理消除內(nèi)應(yīng)力退火。目的是消除鑄造后產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，防止鑄件變形、開裂。表面淬火。為了提高導(dǎo)軌表面硬度和耐磨性可采用火焰加熱或感應(yīng)加熱的方法。第二十七張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月鑄鐵熱處理汽車、拖拉機(jī)曲軸熱處理選材：球墨鑄鐵熱處理：正火+感應(yīng)加熱淬火（或正火+氮碳共滲）目的：提高強度、硬度和耐磨性。也可用調(diào)質(zhì)處理獲得較高的綜合機(jī)械性能。第二十八張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月典型件熱處理軸