《钢的热处理NEW》PPT课件.ppt

目录 第一节钢在加热和保温时的组织转变 第二节钢的退火与正火 第三节钢的淬火与回火 第四节表面淬火与化学热处理 第三章钢的热处理 热处理 固态下 将钢经过加热 保温和冷却三个阶段 以改变组织 从而改变性能的一种工艺过程 第一节钢在加热和保温时的组织转变 一 加热和保温的目的 加热温度 Ac1以上 加热目的 得到奥氏体 保温目的 奥氏体成分均匀 晶粒大小适中 加热实际转变温度位置冷却实际转变温度位置 二 奥氏体形成过程 1 奥氏体晶核的形成F Fe3C相界上形成A晶核 2 奥氏体晶核的长大 1 长大方式F转变成A Fe3C溶入A 2 长大速度F转变成A的速度大于Fe3C溶入的速度3 剩余Fe3C溶解4 奥氏体成分均匀化加热温度T 保温时间t A成分均匀 三 奥氏体晶粒大小对热处理后组织与性能的影响 加热保温后的奥氏体越细小 热处理后钢的组织越细小 性能越好 反之亦反 要求 严格控制加热温度和保温时间 防止 过热 钢在冷却时的转变 一 等温冷却转变 二 连续冷却转变 冷却目的 获得所需的组织和性能 一 等温转变曲线 1 等温转变曲线的建立 2 曲线分析 aa线 转变开始线 bb线 转变终了线 aa线以左 孕育期 bb线以右 产物区 过冷奥氏体 550 二 等温转变产物与性能 1 珠光体类型转变 A1 550 组织名称性能珠光体P 索氏体S 屈氏体T好 2 贝氏体转变 550 Ms B上 硬度高于T 塑性低 无应用价值B下 较高的强度硬度 塑性韧性好 3 马氏体转变 Ms Mf 1 连续冷却C曲线 2 等温C曲线在连续冷却中的应用 1 组织分析V1 随炉冷却 PV2 空气中冷却 SV3 油中冷却 T MV4 水中冷却 M A 2 临界冷却速度过冷A不发生分解 直接转变为M的最小冷速度 3 注意a 冷速 强度硬度 V VK时 V 强度硬度不变 内应力 b 表层和心部冷速不同 组织不同 1 含碳量 左右位置与含碳量有关2 合金元素 a C曲线右移 VK b 使A稳定区扩大3 加热温度和保温时间增加使C曲线右移 影响c曲线的因素 第三章钢的热处理 钢的退火将钢加热到某一温度并保温 然后缓慢冷却下来的热处理工艺 目的 钢的正火将钢加热到单一的A区域 经保温 在空气中冷却下来的热处理工艺 目的 普通结构件 可作为最终热处理 低碳钢 使强度硬度上升 便于切削加工 高碳钢 消除Fe3C 为球化退火准备 钢的退火与正火 选用 1 切削加工性 硬度对切削加工性有很大影响 一般认为硬度在HB170 230时 切削加工性最好 太软或太硬都不好 当含碳量不同时 可按以下原则选择 C 0 25 时 正火0 25 0 5 完全退火 正火0 5 0 77 完全退火C 0 77 时 正火 球化退火2 使用性能对亚共析钢零件 正火比退火具有更好的机械性能 若零件性能要求不高时 一般使用零件 可将正火作为最终热处理3 经济性正火比退火生产周期短 成本低 效率高 操作简便 在可能的条件下 应优先采用 第三节钢的淬火 一 淬火工艺 二 淬透性 三 淬火缺陷 钢的淬火将钢加热到Ac3 Ac1 30 50 经保温后 急速冷却下来的热处理工艺 目的 得到M 获得高的强度 硬度和耐磨性 加热温度及组织 亚共析钢 Ac3 30 50 M共析 过共析钢 Ac1 30 50 M 球状Fe3C 思考 a 当亚共析钢加热温度处于Ac1 Ac3之间 淬火后的组织 性能会怎样 b 当过共析钢加热温度在Accm 30 50 时 淬火后的组织 性能会怎样 注意 a 过共析钢淬火工艺流程 正火 球化退火 淬火b 钢在淬火时 要严格控制加热温度和保温时间 在保证V冷 VK的前提下 尽量选择冷速较慢的冷却剂 以防零件的变形 开裂 淬火剂的选择 淬火方法 钢的淬火 淬透性 1 定义 淬火后 得到M层深度的能力 主要取决于VK 2 影响因素 1 成分一般情况下 合金元素使C曲线右移 VK 淬透性 2 淬火剂淬火剂的冷却速度 心部冷速 淬透性 3 尺寸 尺寸 心部冷速 淬透性 大尺寸合金钢油淬小尺寸碳素钢水淬 3 淬硬性 钢淬火后 M所能达到的最高硬度 淬硬性不同于淬透性 它与冷速无关 仅取决于C量 C 淬硬性 钢的淬火 淬火缺陷 1 氧化 脱碳 加热温度高 表面氧化起皮 表层C 强度硬度不足 防止 控制热处理气氛 2 硬度不足加热温度 保温时间 冷速 组织不均匀 出现软点 硬度不足防止 正火均匀组织 重新淬火3 过热加热温度过高 晶粒粗大 硬度 正火 退火 细化晶粒 淬火4 过烧加热温度 沿A晶界氧化 熔化 报废5 变形 开裂淬火时 冷速 内应力 零件变形 开裂改善结构 对称 选择合适的冷却剂和冷却方法 钢的回火 一 回火 二 回火时的组织转变 三 回火的分类 四 回火性能 钢的回火 1 定义 淬火后的钢 重新加热到A1以下温度 保温后 冷却下来的热处理工艺 2 目的 1 去除内应力 防止变形与开裂 2 降低脆性 提高塑性韧性 获得所需的性能 3 稳定尺寸 组织 回火时的组织转变 1 M及A 的分解 150 250 时 M中的C原子偏聚 析出碳化物 A 也发生分解 变成M 产物 碳量稍低的M 细小碳化物 回火马氏体M 性能 保持高的强度硬度的同时 有一定的塑性韧性 2 渗碳体的形成350 500 M放出全部碳 F 碳化物聚集长大成Fe3C 产物 F 颗粒Fe3C 极细 回火屈氏体T 性能 有较高的强度硬度 较好塑性韧性 特别是具有很高的弹性极限 3 渗碳体的长大500 650 时 F 颗粒Fe3C长大 产物 多边形F 粒状Fe3C 细小 回火索氏体S 性能 具有较高强度硬度的同时 良好的塑性韧性 良好的综合机械性能 钢的回火 回火的分类 生产中 将淬火 高温回火的工艺合称调质 钢的回火 回火性能 1 调质与正火的性能比较 调质的性能要优于正火 即强度硬度高 塑性韧性好 原因 正火组织S中F Fe3C为片状 应力集中 调质组织S 中F Fe3C为球状 2 回火温度与性能的关系 钢回火后的性能与温度有关 一般情况下 T 塑性韧性 强度硬度 内应力 但不是绝对的 当T 由于F Fe3C长得很大 会导致性能 3 回火脆性 低温回火脆性 250 350 回火 高温回火脆性 合金钢450 600 回火 钢的表面热处理与形变热处理 表面热处理 形变热处理 表面淬火 化学热处理 目的 获得外硬内韧的性能要求 表面淬火 1 含义 对零件表面快速加热 保温后快冷 2 工艺流程 调质 正火 表面淬火 低温回火 3 组织 表层M 心部为原始组织S 或S 4 适用材料 中碳钢 感应加热表面淬火机 感应圈 中频电炉感应圈 二 化学热处理 1 含义 通过化学手段 改变零件表面的成分 C量或其它元素 然后进行热处理 使表层和心部产生性能异 2 渗碳 低碳钢 0 10 0 25 在900 950 活性碳气氛加热 渗碳后 表层达到过共析成分 并有一定的渗碳层厚度 心部碳量不变 表层高碳 强度 耐磨性好 心部低碳 塑性 韧性好 耐冲击 3 组织 表层 高碳M 少量渗碳体心部 低碳M 或S 4 适用材料 低碳钢5 应用 汽车变速齿轮 20CrMnTi 毛坯成型 预备热处理 正火 切削加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 精加工 钢的化学热处理 井式气体渗碳炉 15钢渗碳后金相组织 激光表面处理 钢的表面热处理与形变热处理 形变热处理 1 含义 2 种类 把塑性变形与热处理工艺结合起来的一种综合工艺 零件可在获得加工硬化 形变强化 的同时获得热处理强化 简化了工艺流程 汽车钢板弹簧 55Si2Mn 退火 切削加工 加热 弯曲 形变 淬火 中温回火 喷丸 精加工 第三章钢的热处理 小结 典型零件的生产工艺流程 低碳钢 20CrMnTi 毛坯成型 预备热处理 正火 切削加工 渗碳 碳 氮共渗 淬火 低温回火 喷丸 精加工中碳钢 45 毛坯成型 预备热处理 正火 切削加工 淬火 高温回火 调质 表面淬火 低温回火 喷丸 精加工 1 齿轮 2 弹簧 钢板弹簧 55Si2Mn 退火 切削加工 加热 弯曲 形变 淬火 中温回火 喷丸 精加工气门弹簧 65Mn 退火 切削加工 加热 卷簧