普通熱處理培訓(xùn)資料課件

目錄一.熱處理作用 二.Fe-C相圖、C曲線及熱處理基本工藝 三.常用熱處理材料及相關(guān)失效模式 四.熱處理相關(guān)設(shè)備 五.熱處理質(zhì)量控制 熱處理知識(shí)講座一.熱處理作用1.1熱處理 將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，并在該溫度下保持一段時(shí)間，然后以一定的速度冷卻下來(lái)的一種熱加工工藝。1.2熱處理目的改變鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以改善鋼的性能。通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高機(jī)械性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命。電廠鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)以及輔機(jī)，多數(shù)零部件要在制造(或檢修)過(guò)程中進(jìn)行熱處理，至于工具、模具、刃具以及軸承等，都須全部熱處理。可見(jiàn)，熱處理是現(xiàn)代機(jī)器制造或修理中不可缺少的環(huán)節(jié)。滲碳后零件調(diào)質(zhì)后零件1.3熱處理作用通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢燥@著提高機(jī)械性能，延長(zhǎng)零件的使用壽命。熱處理工藝不但可以強(qiáng)化金屬材料、充分挖掘材料的性能潛力、降低結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省材料與能源，而且能挺高產(chǎn)品的質(zhì)量，大幅度延長(zhǎng)機(jī)械零件的使用壽命，做到一個(gè)頂幾個(gè)、幾十個(gè)。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囅T鍛件等熱加工工藝造成的各種缺陷，細(xì)化晶粒、消除偏析、降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。熱處理也是機(jī)械零件工藝加工過(guò)程中的重要工序。例如含碳量較高的鍛件，鍛后的組織是細(xì)珠光體，硬度偏高，難以切削，有時(shí)工件的內(nèi)應(yīng)力也較大，不利于以后的加工，如采用退火熱處理，可降低硬度，為后續(xù)加工和最終獲得滿意的性能奠定基礎(chǔ)。

通過(guò)熱處理還可使工件表面具有抗磨損，耐腐蝕等特殊的物理化學(xué)性能。鋼熱處理之所以發(fā)生如此重大的變化，是由于經(jīng)過(guò)不同的加熱及冷卻過(guò)程，鋼的內(nèi)部組織發(fā)生了變化，因此要制定正確的熱處理規(guī)范，保證熱處理質(zhì)量，必須了解鋼在不同的加熱及冷卻條件下的組織變化規(guī)律。鋼中組織變化規(guī)律，就是熱處理原理。二.Fe-C相圖、C曲線及基本熱處理工藝2.1Fe-C相圖鐵碳平衡圖（iron-carbonequilibriumdiagram），又稱鐵碳相圖或鐵碳狀態(tài)圖。它以溫度為縱坐標(biāo)，碳含量為橫坐標(biāo),表示在接近平衡條件（鐵-石墨）和亞穩(wěn)條件（鐵－碳化鐵）下（或極緩慢的冷卻條件下）以鐵、碳為組元的二元合金在不同溫度下所呈現(xiàn)的相和這些相之間的平衡關(guān)系。鐵碳平衡圖是研究碳鋼和鑄鐵的基礎(chǔ)，也是研究合金鋼的基礎(chǔ)，它的許多基本特點(diǎn)即使對(duì)于復(fù)雜合金鋼也具有重要的指導(dǎo)意義，如在簡(jiǎn)單二元Fe-C系中出現(xiàn)的各種相，往往在復(fù)雜合金鋼中也存在。當(dāng)然，需要考慮到合金元素對(duì)這些相的形成和性質(zhì)的影響，因此研究所有鋼鐵的組成和組織問(wèn)題都必須從鐵碳平衡圖開始。?????LJNG+Fe3C+Fe3CL+Fe3CL++

2.2C曲線過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線是表示不同溫度下過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間關(guān)系的曲線。由于通常不需要了解某時(shí)刻轉(zhuǎn)變量的多少，而比較注重轉(zhuǎn)變的開始和結(jié)束時(shí)間，因此常常將這種曲線繪制成溫度—時(shí)間曲線，簡(jiǎn)稱C曲線。2.3.常規(guī)熱處理工藝2.3.1退火與正火退火與正火是生產(chǎn)上應(yīng)用很廣泛到的預(yù)備熱處理。機(jī)器零件加工工藝過(guò)程中，退火與正火是一種先行工藝，具有承上啟下的作用。大部分機(jī)器零件及工、模具的毛坯經(jīng)退火或正火后，不僅可以消除鑄件、鍛件及焊接件的內(nèi)應(yīng)力及成分和組織的不均勻性，而且也能改善和調(diào)整鋼的機(jī)械性能和工藝性能，為下道工序做好組織準(zhǔn)備。對(duì)于一些受力不大、性能要求不高的機(jī)械零件，退火與正火可以作為最終熱處理。對(duì)于鑄件，退火與正火通常就是最終熱處理。退火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)AC1以上或以下溫度，保溫以后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)的組織的熱處理工藝。其主要目的是均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力及加工硬化，改善鋼的成形及切削加工性能，并為淬火做好組織準(zhǔn)備。退火工藝種類較多，按加熱溫度可分為臨界溫度(AC1或AC3）以上或以下的退火。前者包括完全退火、擴(kuò)散退火、不完全退火和球化退火，后者包括再結(jié)晶退后及去應(yīng)力退火。常見(jiàn)的退火工藝為：完全退火：AC3+(30-50)℃；等溫退火：AC3+(30-50)℃（亞共析鋼），AC1+（20-40）℃（共析鋼和過(guò)共析鋼）；球化退火：AC1+(10-20)℃；均勻化退火：AC3+(150-200)℃正火時(shí)將鋼加熱到AC3（或ACm）以上適當(dāng)溫度，保溫以后再空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。與完全退火相比，二者的加熱溫度相同，但正火的冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低。因此，相同的鋼材正火后獲得的珠光體組織較細(xì)，鋼的強(qiáng)度、硬度也較高。珠光體正火作為預(yù)備熱處理，為機(jī)械加工提供適宜的硬度，又能細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力、消除魏氏組織和帶狀組織，為最終的熱處理提供合適的組織狀態(tài)正火加熱溫度通常在AC3（或ACm）以上30-50℃，高于一般的退火溫度，對(duì)于含V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金鋼，可采用更高的加熱溫度，即AC3+(100-150)℃.2.3.2淬火與回火鋼的淬火與回火是熱處理工藝中最重要、也是用途最廣泛的工序。淬火可以顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度。為了消除淬火鋼的殘余內(nèi)應(yīng)力，得到不同強(qiáng)度、硬度和韌性配合的性能，需要配以不同溫度的回火。所以淬火與回火是不可分割的、緊密銜接在一起的兩種熱處理工藝。淬、回火作為各種機(jī)器零件及工、模具的最終熱處理是賦予鋼件最終性能的關(guān)鍵工序，也是鋼件熱處理強(qiáng)化的重要手段之一。淬火：將鋼加熱至臨界點(diǎn)AC3或AC1以上一定溫度，保溫以后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝叫淬火。淬火的主要目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同的溫度回火獲得各種需要的性能。馬氏體組織奧氏體淬透性：表示鋼在一定條件下淬火時(shí)獲得淬透層深度的能力，主要受奧氏體中的碳含量和合金元素的影響，例如久隆螺桿、臂軸心部硬度偏低與鋼的淬透性相關(guān)淬硬性：鋼淬火時(shí)的硬化能力，主要取決于馬氏體中的碳含量淬火裂紋-淬火應(yīng)力-熱應(yīng)力與組織應(yīng)力常用冷卻介質(zhì):鹽水、水、水基淬火液、油（冷卻能力由大到?。┗鼗穑簩⒋慊痄撛贏C1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當(dāng)方式冷卻至室溫的工藝過(guò)程?；鼗鹬饕康氖菧p少或消除淬火應(yīng)力，保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，提高鋼的塑性和韌性，獲得硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性的適當(dāng)配合，滿足工件性能要求。低溫回火：約150-250℃，回火組織為回火馬氏體，與淬火馬氏體相比，保持了鋼的高硬度、高強(qiáng)度和良好的耐磨性，又適當(dāng)提高了韌性，適合于刀具、量具、滾動(dòng)軸承、滲碳件及高頻表面淬火的工件。中溫回火：一般在350-500℃，回火組織為回火索氏體，中溫回火后鋼具有高的彈性極限，較高的硬度，良好的強(qiáng)度及硬度、塑韌性，適用于各種彈簧鋼及熱鍛模具高溫回火：約在500-650℃，回火組織為回火索氏體，淬火與隨后的高溫回火叫做調(diào)質(zhì)處理，適用于中碳鋼或低合金鋼回火脆性：指淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火或從回火溫度緩慢冷卻通過(guò)該溫度區(qū)間的脆化現(xiàn)象?；鼗鸫嘈钥煞譃榈谝活惢鼗鸫嘈院偷诙惢鼗鸫嘈浴５谝活惢鼗鸫嘈杂址Q不可逆回火脆性，主要發(fā)生在回火溫度為250～400℃時(shí)，在重新加熱脆性消失后，重復(fù)在此區(qū)間回火，不再發(fā)生脆性第二類回火脆性又稱可逆回火脆性，發(fā)生的溫度在400～650℃，當(dāng)重新加熱脆性消失后，應(yīng)迅速冷卻，不能在400～650℃區(qū)間長(zhǎng)時(shí)間停留或緩冷，否則會(huì)再次發(fā)生脆化現(xiàn)象。三常用熱處理材料3.1鋼的分類1.按碳含量分類低碳鋼（C≤0.25%）中碳鋼（C≤0.25-0.60%）高碳鋼（C>0.60%）。2.按鋼的質(zhì)量分類普通鋼（P≤0.045%，S≤0.050%）優(yōu)質(zhì)鋼（P、S均≤0.035%）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（P≤0.035%，S≤0.030%）3.按鋼的用途分碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼4.按合金元素加入量分類低合金鋼（C≤5%）中合金鋼（C≤5-10%）高合金鋼（C>10%）5.按鋼的用途分合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能合金鋼7.按鋼的組織分類：珠光體鋼、奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼8.按所含主要合金分類：鉻鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、硅錳鋼3.2鋼中雜質(zhì)元素作用Mn:一般認(rèn)為錳在鋼中是一種有益的元素。在碳鋼中含錳量通常在0.25～0．80％范圍；在含錳合金鋼中，一般控制在1.0～1.2％范圍Si:硅在鋼中也是一種有益的元素。在鎮(zhèn)靜鋼(用鋁、硅鐵和錳鐵脫氧的鋼)中含硅最通常在0.10～O.40％之間；沸騰鋼(只用錳鐵脫氧的鋼)中只含有0.03～0.07％SiS:硫主要以硫化鐵形式存在。硫化鐵與鐵形成低熔點(diǎn)共晶體（熔點(diǎn)985℃）分布于晶界上，當(dāng)鋼材在800—1200℃鍛軋時(shí)，由于低熔點(diǎn)共晶體熔化而使鋼材沿晶界開裂，即“熱脆”。為了避免熱脆，鋼中含硫量必須嚴(yán)格控制，壓力容器專用鋼板含硫量應(yīng)≤0.020％。P：磷也是一種有害雜質(zhì)。磷在鋼中全部溶于鐵素體中，雖可使鐵素體的強(qiáng)度、硬度有所提高，但卻使室溫下鋼的塑性、韌性急劇降低，并使脆性轉(zhuǎn)化溫度有所升高，使鋼變脆，這種現(xiàn)象稱為“冷脆”。磷的存在也使焊接性能變壞，因此鋼中含磷量要嚴(yán)格控制，壓力容器專用鋼材含磷量應(yīng)≤0.030％目前應(yīng)用比較多的材料有調(diào)質(zhì)鋼、滲碳鋼、刀具鋼、模具鋼、球墨鑄鐵及鋁合金3.3常用材料調(diào)質(zhì)鋼35#鋼140Cr45#鋼設(shè)備工藝失效模式分析滲碳鋼20CrMnTi22CrMo18CrNiMo設(shè)備工藝失效模式分析多用爐井式爐推盤爐磨損折斷剝落失效模式分析脆斷磨損工具、刀具鋼W18Cr4V(刀具）GCr15(擠壓棒）W6Mo5Cr4V2(絲錐）真空爐高溫中溫鹽爐模具鋼熱磨（H13、4CrMoViSi)冷模性能性能失效失效在高溫下保持良好的強(qiáng)度塌陷磨損在高溫下保持良好的強(qiáng)韌性及耐磨性能磨損斷裂GCr15工藝：下料-檢測(cè)-鍛造-預(yù)處理（固溶細(xì)化）-加熱淬火回火（中溫鹽爐）-檢測(cè)W18Cr4V下料-檢測(cè)-鍛造-預(yù)處理（球化退火、組織檢驗(yàn)）-加熱淬火（高溫）-回火（三次）-檢測(cè)3.4工刀具鋼工藝四.熱處理相關(guān)設(shè)備4.1設(shè)備分類普通箱式爐、網(wǎng)帶爐（推盤爐）、鹽爐、回火爐幾種不同類別熱處理爐的區(qū)別連續(xù)式推盤爐普通箱式爐鹽浴爐井式回火爐4.2設(shè)備常出現(xiàn)的問(wèn)題淬火延時(shí)、