第九章 钢铁的热处理工艺.ppt

第九章　钢的热处理工艺　 退火 正火 淬火 回火 其他类型热处理 第一节 钢的退火与正火 机械零件的一般加工工艺为： 毛坯（铸、锻）→预备热处理→机加工→最终热处理。 退火与正火主要用于预备热处理，只有当工件性能要求不高时才作为最终热处理。 一、钢的退火 概念：将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 目的: 消除应力;降低硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理作好组织准备。 种类 二、钢的正火 概念: 把零件加温到临界温度以上30～50℃, 在空气中冷却 目的: 消除应力;调整硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理作好组织准备。 第二节 钢的淬火与回火 一、钢的淬火 概念: 把零件加温到AC1或AC3相变温度以上一定温度,保温一段时间,然后快速冷却 。 目的: 为了获得马氏体组织（或下贝氏体组织）,提高钢的硬度和耐磨性。 （一）淬火应力 1、热应力 工件加热或冷却时由于内外温差导致热胀冷缩不一致而产生的内应力为热应力。 圆柱体试样淬火中应力变化 热应力与冷却速度，淬火温度，截面尺寸，材料热导率及线膨胀系数等有关。 2、组织应力 工件在冷却过程中，由于内外温差造成组织转变不同时，引起内外比体积的不同变化而产生的内应力为组织应力。 组织应力与钢件尺寸、在M转变温度范围的冷速、钢的导热性及淬透性等有关。 3、淬火应力的影响因素 碳和合金元素的含量 碳——M比体积；Ms 合金元素——导热性；A稳定性 工件尺寸 淬火介质和冷却方法 4、淬火应力的影响 淬火变形（ σ0.2） 热应力——心部受压 组织应力——心部受拉 淬火裂纹（σb） 淬透——沿轴的纵向裂纹 未淬透——横向/弧形裂纹 45钢和65MnV钢淬火组织 （?0.5%C时为M；?0.5%C时为M+A’） 共析钢淬火组织（M+A’） 过共析钢（T12）淬火组织: M+Fe3C颗粒+A’ (预备组织为P球) （3）概念比较： ①与淬硬性 　　淬硬性表示钢在淬火后获得硬度的能力；用淬火马氏体的硬度表示。C%↑→淬硬性↑ ②与淬透层深度 淬透性不随工件形状、尺寸和介质冷却能力而变化。 （6）淬透性的应用 预测零件淬火后的硬度分布。（预测50mm直径40MnB钢轴淬火后断面的硬度分布.） 利用淬透性曲线进行选材。（求厚60mm汽车转向节淬火后表面硬度超过HRC50，1/4半径处为HRC45） 利用淬透性可控制淬硬层深度。 对于截面承载均匀的重要件,要全部淬透。如螺栓、连杆、模具等。 对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透(淬硬层深度一般为半径的1/2~1/3)，如轴类、齿轮等。 注意尺寸效应。 二、钢的回火 回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。 目的：减少或消除淬火内应力, 防止变形或开裂；获得所需要的力学性能；稳定尺寸 回火保温时间 温度均匀且组织转变充分，并减少内应力 一般1～2h 回火后冷却 一般空冷 重要件缓冷/高温回脆件快冷 三、淬火加热缺陷及防止 过热：淬火加热时温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷 过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界出现局部熔化或者发生氧化的现象。 氧化：造成工件尺寸减小，表面光洁度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足的缺陷 脱碳：降低淬火后的钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度 第三节 其他类型热处理 表面淬火 化学热处理 深冷处理 一、钢的表面淬火 表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。 适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。 表面淬火用材料： 0.4-0.5%C的中碳钢。 含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。 含碳量过高，心部韧性下降； 铸铁 提高其表面耐磨性。 表面淬火后的回火 采用低温回火，温度不高于200℃。 回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。 表面淬火+低温回火后的组织 表层组织为M回；心部组织为S回(调质)或F+S(正火)。 表面淬火常用加热方法 感应加热: 利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。 感应加热分为： ① 高频感应加热 频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm ② 中频感应加热 频率为2500-8000Hz，淬硬层深度2-10mm ③ 工频感应加热 频率为50Hz,淬硬层深度10-15 mm 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法。成本低，但质量不易控制。