金屬熱處理課件

金屬熱處理課件第一頁，共23頁。熱處理普通（整體）熱處理表面熱處理退火正火淬火回火表面淬火表面化學(xué)熱處理感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱表面淬火激光加熱表面淬火等滲碳滲氮碳氮共滲滲金屬等金屬熱處理分類第二頁，共23頁。金屬熱處理

金屬熱處理：是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。

金屬熱處理的意義：是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。金屬熱處理過程：包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過程。金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳，因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一。冷卻是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。第三頁，共23頁。常用熱處理方法的工藝曲線示意圖

第四頁，共23頁。

一、退火1.退火

退火是將金屬制件加熱到高于或低于這種金屬的臨界溫度，經(jīng)保溫一定時(shí)間，隨后在爐中或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的一種熱處理工藝。退火的目的：

a.降低硬度，以利于切削加工；

b.細(xì)化晶粒，改善組織，提高機(jī)械性能；

c.消除內(nèi)應(yīng)力，為下一道熱處理作好準(zhǔn)備；

d.提高金屬材料的塑性、韌性，便于進(jìn)行冷沖壓或冷拉拔加工。退火的缺點(diǎn)：占用設(shè)備；生產(chǎn)率低。第五頁，共23頁。2.正火

正火是將金屬制件加熱到高于或低于這種金屬的臨界溫度，經(jīng)保溫一定時(shí)間，隨后在空氣中冷卻，以獲得更細(xì)組織的一種熱處理工藝。正火的作用與退火相似，與退火不同之處是：

a.正火是在空氣中冷卻，冷卻速度快，所獲得的組織更細(xì)。

b.正火后的強(qiáng)度、硬度較退火后的稍高，而塑性、韌性則稍低。

c.不占用設(shè)備；生產(chǎn)率高。第六頁，共23頁。3.淬火

淬火是將金屬制件加熱到這種金屬的臨界溫度以上30～50℃，經(jīng)保溫一定時(shí)間，隨后在水或油中快速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。淬火的目的：提高金屬材料的強(qiáng)度和硬度，增加耐磨性，并在回火后獲得高強(qiáng)度和一定韌性相配合的性能。第七頁，共23頁。4.回火

回火是把淬火后的金屬制件重新加熱到某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后置于空氣或油中冷卻的熱處理工藝?；鼗鸬哪康模簽榱讼慊饡r(shí)因冷卻過快而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低金屬材料的淬性，使它具有一定的韌性。根據(jù)加熱溫度的不同，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。

第八頁，共23頁。

（1）低溫回火：回火溫度為150～250℃。低溫回火能消除一定的內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)?shù)亟档弯摰拇嘈?，提高韌性，同時(shí)工件仍保持高硬度、高耐磨性，應(yīng)用于各種量具和刃具。（2）中溫回火：回火溫度為350～500℃。中溫回火可大大減小鋼的內(nèi)應(yīng)力，提高了彈性、韌性，但硬度有所降低，應(yīng)用于彈簧和熱鍛模等。（3）高溫回火：回火溫度為500～650℃。高溫回火可以消除內(nèi)應(yīng)力，硬度有顯著的下降，可獲得具有強(qiáng)度、塑性、韌性等綜合機(jī)械性能，應(yīng)用于齒輪、連桿、曲軸等。5.調(diào)質(zhì)處理淬火后再經(jīng)高溫回火的熱處理工藝，稱為調(diào)質(zhì)處理。一般要求具有較高綜合機(jī)械性能的重要結(jié)構(gòu)零件，都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理。第九頁，共23頁?；鼗鸱椒?/p>

加熱溫度（℃）

力學(xué)性能特點(diǎn)應(yīng)用范圍

硬度（HRC）低溫回火150～250高硬度、耐磨性刃具、量具、冷沖模等58～65中溫回火350～500高彈性、韌性彈簧、鋼絲繩等35～50高溫回火500～650良好的綜合力學(xué)性能連桿、齒輪及軸類20～30第十頁，共23頁。熱處理中的“四把火”熱處理方式定義作用退火將金屬構(gòu)件加熱到高于或低于臨界點(diǎn)，保持一定時(shí)間，隨后緩慢冷卻。降低硬度，改善切削加工性；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)。正火將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻。正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。淬火將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。使鋼件變硬，但同時(shí)變脆?；鼗饘⒋慊鸷蟮匿摷诟哂谑覝囟陀?50℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻。調(diào)質(zhì)淬火+回火獲得一定的強(qiáng)度和韌性第十一頁，共23頁。第十二頁，共23頁。表面熱處理和化學(xué)熱處理一、表面淬火表面淬火是僅對(duì)工件表層進(jìn)行淬火的工藝。目的：為了獲得高硬度的表面層和有利的殘余應(yīng)力分布，提高工件的硬度和耐磨性。表面淬火加熱的方法很多，如感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱、激光加熱等。二、化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將金屬和合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲和滲金屬元素等。第十三頁，共23頁。鋼的分類按化學(xué)成分分類可分為碳素鋼和合金鋼碳素鋼按含碳量多少可分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼合金鋼按合金元素的含量又可分為低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼合金鋼按合金元素的種類可分為錳鋼、鉻鋼、硼鋼、鉻鎳鋼、硅錳鋼等

第十四頁，共23頁。

按冶金質(zhì)量分類按鋼中所含有害雜質(zhì)硫、磷的多少，可分為：普通鋼（S%≤0.055%，P%≤0.045%）優(yōu)質(zhì)鋼（S%、P%≤0.040%）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（S%≤0.030%，P%≤0.035%）

按冶煉時(shí)脫氧程度，可將鋼分為：沸騰鋼（脫氧不完全）、鎮(zhèn)靜鋼（脫氧較完全）和半鎮(zhèn)靜鋼三類。

第十五頁，共23頁。

按用途分類

按鋼的用途可分為：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼結(jié)構(gòu)鋼又分為：工程構(gòu)件用鋼和機(jī)器零件用工具鋼分為：刃具鋼、量具鋼、模具鋼特殊性能鋼分為：不銹鋼、耐熱鋼等

第十六頁，共23頁。

按金相組織分類按退火態(tài)的金相組織可分為：亞共析鋼、共析鋼、過共析鋼三種。按正火態(tài)的金相組織可分為：珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼等四種。奧氏體－碳與合金元素溶解在γ-fe中的固溶體，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比較直，呈規(guī)則多邊形；淬火鋼中殘余奧氏體分布在馬氏體間的空隙處

珠光體－鐵碳合金中共析反應(yīng)所形成的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。

第十七頁，共23頁。合金元素在鋼中的作用鎳：增加強(qiáng)韌性、耐蝕性、耐磨性、彈性細(xì)述和低溫沖擊抵抗性鉻：增加耐磨性、耐蝕性及高溫強(qiáng)度鎢：增加耐磨性及高溫強(qiáng)度、硬度硅：增加耐熱性、耐蝕性；低合金鋼之強(qiáng)度增加，增加電磁氣性質(zhì)錳：高溫之抗拉強(qiáng)度、硬度增加，防止因硫而產(chǎn)生的脆性鉬：作用與鎢相同，但效果大兩倍鈷：增加硬度與磁性釩：增加韌性、耐磨性、淬火性鈦：增加耐高溫強(qiáng)度及對(duì)海水的耐蝕性銅：增加在空氣中之抗氧化性及抗蝕性鋁：增加流動(dòng)性磷：增加耐蝕性，但超過0.1％時(shí)會(huì)有熱脆性硫：增加鋼的切削性及熱脆性，但一般含量要少第十八頁，共23頁。碳鋼分類按鋼中含碳量多少分：低碳鋼中碳鋼高碳鋼Wc<0.25%Wc=0.25%—0.6%Wc>0.6%第十九頁，共23頁。低碳鋼特點(diǎn)：塑性好、韌性好、硬度強(qiáng)度低（軟剛）、耐磨性差。熱處理：通常情況下將其進(jìn)行滲碳，然后淬火，再低溫回火后使用。第二十頁，共23頁。中碳鋼特點(diǎn)：熱加工及切削性能良好，強(qiáng)度硬度比低碳鋼高，韌性塑性低于低碳鋼，焊接