場(chǎng)協(xié)同理論與強(qiáng)化換熱技術(shù)課件

1、第八講 鋼的熱處理工藝 主講：曹光明1文庫(kù)專用第八講 鋼的熱處理工藝 主講：曹光明1文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝一、退火 1、完全退火 2、等溫退火 3、球化退火 4、擴(kuò)散退火 5、去應(yīng)力退火 6、再結(jié)晶退火 二、正火 三、淬火 1、淬火溫度 2、淬火介質(zhì)3、淬火方法 4、鋼的淬透性 五、回火 六、鋼的表面熱處理 1、表面淬火 2、表面化學(xué)熱處理 1、回火的對(duì)象 2、回火的目的 3、回火分類、組織及性能4、回火后的力性 2文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝一、退火 1、完全退火 2、等溫退火 3、球化鋼的熱處理工藝一、鋼的退火 什么是退火？ 退火的分類。1、完全退火 工藝： 加熱至Ac3以上2030，保溫后爐冷

2、。目的： 細(xì)化組織，消除應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工。 適于鋼種： 亞共析鋼（包括合金鋼）的鑄、鍛、焊件。低碳鋼及過(guò)共析鋼不宜。 組織： 珠光體P 2、等溫退火 除冷卻方式外，其他均與完全退火相同 將鋼A化后快冷至Ar1以下的珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)某一溫度等溫，使AP后空冷。 與完全退火相比，退火時(shí)間縮短，組織更均勻 3文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝一、鋼的退火 什么是退火？ 退火的分類。1、完鋼的熱處理工藝3、球化退火 工藝：目的： 降低硬度，改善切削性能，為淬火作好準(zhǔn)備。 適于鋼種： （過(guò)）共析碳鋼及合金鋼。 組織： 球狀P。 說(shuō)明球化過(guò)程： 若退火前有嚴(yán)重的Fe3C網(wǎng)，先施以正火，再行球化退火。 4、擴(kuò)散

3、退火工藝： 加熱至Ac3+（150300）， 長(zhǎng)時(shí)間保溫 ，然后爐冷。 目的： 消除成分偏析。 適于鋼種： 合金鋼鑄件及鍛坯。 組織： 不變。 但可能出現(xiàn)過(guò)熱 ，且工件燒損嚴(yán)重。 4文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝3、球化退火 工藝：目的： 降低硬度，改善鋼的熱處理工藝5、去應(yīng)力退火 工藝：目的： 去應(yīng)力，以防鋼件的變形及開裂。 適于工件：鑄、鍛、焊接件及冷加工件。 組織： 不變。 6、再結(jié)晶退火工藝： 加熱加熱至T再+150250，保溫后空冷。 目的： 消除加工硬化，恢復(fù)原來(lái)的組織。 適于鋼件： 冷扎、冷拉、冷沖等冷加工件。 加熱至Ac1以下100200，保溫，爐冷至200以下空冷。 5文庫(kù)專用鋼的熱

4、處理工藝5、去應(yīng)力退火 工藝：目的： 去應(yīng)力，以防鋼的熱處理工藝二、鋼的正火 定義： 完全A化后空冷。 （1）工藝： 加熱， Ac3+100150 將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上3050或更高， 低碳鋼： 中碳鋼： Ac3+50100 高碳鋼： Accm+3050 冷卻：空冷。（2）組織及性能 P組織， 但比退火的更細(xì)。 b、HR， k， 、不下降。 （3）正火應(yīng)用 作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理。 作為低、中碳結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)先熱處理， 可獲得合適硬度，便于切削加工。 用于過(guò)共析鋼消除網(wǎng)狀的Fe3C， 為球化退火做好組織準(zhǔn)備。 6文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝二、鋼的正火 定義： 完全A化后空冷。 （1）鋼的熱處理工

5、藝三、鋼的淬火定義： 以大于臨界冷速的速度進(jìn)行冷卻， 以得到M組織的熱處理工藝。把鋼加熱至A化后， 1、淬火溫度一般在臨界點(diǎn)以上3050。 亞共析鋼： Ac3+（3050）， 過(guò)高，M粗大， 鋼件易變形開裂； 過(guò)低， 容易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。 組織主要為M板。 （過(guò)）共析鋼： Ac1+（3050）， 合金鋼淬火溫度可適當(dāng)提高， 組織為M+Fe3C。 加熱至Accm以上完全A化反而有害: Ar，鋼的耐磨性、硬度； A粗化，淬后M粗大，使鋼的性能下降；氧化、脫碳；淬火應(yīng)力，工件易變形、開裂。 7文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝三、鋼的淬火定義： 以大于臨界冷速的速度進(jìn)行冷鋼的熱處理工藝2、淬火介質(zhì) 淬火難操作 矛

6、盾為得到M需要快冷； 快冷又導(dǎo)致很大的內(nèi)應(yīng)力，使鋼件易變形和開裂。 解決此矛盾，方法有二： 一是選擇理想的淬火介質(zhì)（具有理想冷速的淬火介質(zhì)）。 一是改進(jìn)淬火的冷卻方法。什么是理想冷速？ 常用的淬火介質(zhì)：（1）水。 冷速快， 但和理想冷速相反， 主要用于小尺寸形狀簡(jiǎn)單碳鋼工件的淬火。 （2）鹽水。 冷速更快， 較為理想： 在C曲線的鼻溫附近冷速快， 但300以下仍很快，鋼件易變形及開裂。（3）油。 冷卻能力差， 在300以下冷速低， 有利于減少變形與開裂， 主要用于形狀復(fù)雜的中小合金鋼工件的淬火。 （4）堿浴和鹽浴。 主要用于尺寸小、形狀復(fù)雜、對(duì)變形要求嚴(yán)格的工模具鋼工件的淬火。 8文庫(kù)專用鋼的

7、熱處理工藝2、淬火介質(zhì) 淬火難操作 矛盾為得到M需要快冷鋼的熱處理工藝3、淬火的方法單液淬火法。 雙液淬火法。分級(jí)淬火法。 適用于形狀復(fù)雜的對(duì)變形要求嚴(yán)格的小尺寸合金鋼工件（C鋼也可）。 等溫淬火法。 適用于各種形狀復(fù)雜，尺寸要求精確，且硬、韌性要求高的冷熱沖模及成型刃具等。 9文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝3、淬火的方法單液淬火法。 雙液淬火法。鋼的熱處理工藝4、鋼的淬透性（1）定義： （2）影響淬透性的因素。 鋼的淬透性與鋼的臨界冷速有關(guān)。 c，淬透性； （3）淬透性對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響 鋼淬火后獲得淬硬層深度的能力。 反之，c，淬透性。 因此，所有影響臨界冷速（即A的穩(wěn)定性）的因素都是影響淬透性

8、的因素。 （4）淬透性與淬硬性不同 淬透性是指淬硬層的深度， 淬硬性是指淬火后表面硬度的高低。 淬透性好，淬硬性不一定好， 如低碳鋼； 淬硬性好，淬透性不一定好， 如高碳鋼。 10文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝4、鋼的淬透性（1）定義： （2）影響淬透性的鋼的熱處理工藝四、鋼的回火什么是回火？ 1、回火的對(duì)象 淬火鋼。 淬火組織為M+Ar， 不穩(wěn)定， 加熱時(shí)都要分解； 且淬火鋼件內(nèi)應(yīng)力較大。 2、回火的目的 穩(wěn)定組織及性能， 消除或減少淬火內(nèi)應(yīng)力。 3、回火分類、組織及性能 低溫回火（150250）。 去應(yīng)力及脆性， 保留M的高硬度及耐磨性。 組織為M回（過(guò)飽和的正方M+-Carbide）， 5864

9、HRC。 主要用于高碳工、模具鋼，滾動(dòng)軸承鋼，滲碳鋼等鋼件的處理。 中溫回火（350500）。 組織為T回（針狀F+粒狀Fe3C）， 3545HRC， 高的s、e、k， 即彈韌性好， 主要用于彈簧的處理。 高溫回火（500650）。 組織為S回 （多邊形F+球狀Fe3C）， 2535HRC 綜合機(jī)械性能比較好。 工業(yè)生產(chǎn)上，淬火+高溫回火 S回 =調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)組織在硬度相同情況下，塑性及韌性比正火要好。11文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝四、鋼的回火什么是回火？ 1、回火的對(duì)象 淬火鋼的熱處理工藝4、回火后的力性總的規(guī)律是： T回， 、k。 b、HR， 但不是單調(diào)變化。 300400時(shí)，eemax； 600

10、時(shí)，kkmax， 且存在兩個(gè)回火脆性區(qū)。 低溫回火脆： 在250400， k值下降， 一般認(rèn)為與-carbide在晶界析出有關(guān)， 具有不可逆性，唯一辦法是避免在該區(qū)溫度回火。 高溫回火脆： 在500650， k值下降， 一般認(rèn)為與Sb、Sn、P、As等雜質(zhì)元素在晶界偏聚有關(guān)，具有可逆性。 12文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝4、回火后的力性總的規(guī)律是： T回， 、鋼的熱處理工藝五、鋼的表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理。 1、表面淬火表面淬成M硬； 心部保持正火或調(diào)質(zhì)態(tài)韌。 （1）感應(yīng)加熱表面淬火 原理： 交流電 交變磁場(chǎng) 工件內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流） +工件內(nèi)阻 產(chǎn)生焦耳熱 加熱工件。 熱源： “渦流效

11、應(yīng)”產(chǎn)生的焦耳熱。 為什么只能表面加熱？ 因?yàn)闇u流的“集膚效應(yīng)”， 電流透入深度1/ ，且熱態(tài)冷態(tài)。 頻率選用 鋼種： 中碳鋼及中碳低合金鋼。 高頻淬火的特點(diǎn)： a：V加熱t(yī)時(shí)間b：-1 殘余壓應(yīng)力， M細(xì)，比普通淬火硬度高23HRC，且韌性好； c：生產(chǎn)率高。氧化、脫碳，過(guò)熱、變形等淬火缺陷；13文庫(kù)專用鋼的熱處理工藝五、鋼的表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理。 鋼的熱處理工藝2、表面化學(xué)熱處理 （1）什么是化學(xué)熱處理？ 所謂化學(xué)熱處理 ，就是把工件放在一定溫度的化學(xué)介質(zhì)中保溫， 元素滲入工件的表層， 改變表面的化學(xué)成分， 進(jìn)而改變組織及性能的熱處理工藝。 讓一些化學(xué)鋼件和鑄鐵件非金屬元素、金屬元素C、N、O、S、B，與Fe形成間隙固溶體和化合物，強(qiáng)化表面，提高表面的力性