机械制造基础 教学课件 ppt 作者 邹积德 主编 胡传松 余新旸 副主编第二章 钢的热处理.ppt

机械制造基础 热处理过程一般包括加热、保温、冷却几个阶段。其基本工艺如图2-1所示。 1、复习“钢在室温下的组织”：亚共析钢，共析钢，过共析钢的组织组成物。 2、以共析钢为例，了解钢在加热时（727°C以上）组织的转变。（相图上组织和相的转变是可逆的。） 3、影响奥氏体晶粒大小的因素。 （1）钢的奥氏体化:加热时获得奥氏体的组织转变过程（以共析钢为例） （2）奥氏体晶粒的长大及控制 ②奥氏体晶粒度:反映钢材加热时奥氏体晶粒长大的倾向的度量标准。 ③奥氏体晶粒度对钢在室温下组织和性能的影响 奥氏体晶粒细小时，冷却后转变产物的组织也细小，其强度、塑性与韧性都较高；反之，粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织，使钢的机械性能（特别是冲击韧性）降低，甚至在淬火时产生变形、开裂。所以，热处理加热时获得细小而均匀的奥氏体晶粒，往往是保证热理零件质量的关键之一。 ④奥氏体晶粒度的控制 a.加热温度和保温时间 :加热温度越高，晶粒长大越快，奥氏体晶粒越粗大。当加热温度一定时，随着保温时间延长，晶粒不断长大， b.加热速度:快速高温加热短时保温是细化晶粒 的重要手段之一 c.钢的成分 2.1.2 钢在冷却时的组织转变 冷却的方式和速度不同，决定了冷却后的组织和性能。实际生产中，钢在热处理时采用的冷却方式通常有以下两种等温冷却 、连续冷却 下面以共析钢为例，说明冷却方式对钢组织及性能的影响。 2．等温冷却:就是使加热到A的钢，先以较快的冷却速度冷至A1线以下一定的温度，这时A尚未转变，但成为过冷奥氏体。然后进行保温，使A在等温状态下发生组织转变。转变完成后再冷却到室温。 共析钢 C曲线建立过程示意图 (2)中温转变产物 ：贝氏体B如图 是一种含C量饱和的F和更微小的渗碳体组成的机械混合物。 560--3500C: 贝氏体呈羽毛状，称为上贝氏体，记为B上。 350-- Ms（2300C）：贝氏体呈针叶状，称之为下贝氏体记为B下。 B上的硬度高，塑性、韧性差，工业上几乎不用。 B下高强度、硬度、塑性韧性较好。 (3)低温转变产物 马氏体M如图 共析钢奥氏体快速过冷到230℃（Ms）时，C原子来不及扩散，就是C在a-Fe中过饱和的固溶体(?)，是个非扩散组织。 亚共析钢和过共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线与共析钢相类似，通常亚共析钢的C曲线随着含碳量的增加而右移，过共析钢的C曲线随含碳量的增加而左移，如图2-7所示。 （2）过冷奥氏体连续冷却转变 ①过冷奥氏体连续冷却转变曲线2-8所示 2.2 钢的退火与正火 （2）退火类型 ①完全退火 将亚共析钢加热至AC3以上20-30℃，经完全奥氏体化后进行缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。 ②球化退火 球化退火是不完全退火的一种。将过共析钢或过共析钢加热到AC1以上10～20℃，保温一定时间后缓慢冷却，使过网状渗碳体球化成颗粒状渗碳体，均匀分布在铁素体基体上，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。以降低硬度、改善切削加工性。 ③均匀化退火 均匀化退火又称扩散退火，它是将钢锭、铸件加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。 ④去应力退火 又称低温退火。即将钢加热至低于AC1的某一温度 (一般为500-600℃)，经保温后缓慢冷却。 ⑤再结晶退火 把这类钢加热到再结晶温度以上150-250℃，即650-750℃，保温后空冷。 正火是将钢加热到AC3(或Accm )以上30-50℃，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。 正火与退火的区别：正火的冷却速度较快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍高一些 2.3 钢的淬火与回火 （1） 淬火工艺① 淬火加热温度见图 对于亚共析钢，适宜的淬火温度为Ac3以上30～50 ℃ 对于共析钢和过共析钢，适宜的淬火温度为Acl以上30～50 ℃，淬火后，共析钢的组织为均匀细小的马氏体和少量残余奥氏体，过共析钢的组织为均匀细小的马氏体和粒状二次渗碳体、少量残余奥氏体。这种组织具有高强度、高硬度、高耐磨性，还具有较好的韧性。 ② 保温时间 如保温时间太短，则奥氏体成分不均匀，甚至工件心部未热透，淬火后出现软点或淬不硬。如保温时间太长，则将助长氧化、脱碳和晶粒粗化。 回火：将淬火后的钢加热到A1以下温度，保温一段时间，然后置于空气或水等介质中冷却的热处理工艺。 (1)低温回火（150 ～ 250）oC 组织：为回火马氏体，硬度为58～64HRC 目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低