金属材料概论第六章ppt课件

1、第三节 退火和正火,退火和正火是应用很广泛的预备热处理工艺 ： 安排在工件毛坯生产之后、切削(粗)加工之前 用以消除前一工序带来的某些缺陷； 并为后一工序作好组织准备,一、退火,工艺：将金属或合金加热到适当温度，保持一定时 间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡态组织的 热处理工艺,分类： 完全退火 等温退火 球化退火 均匀化退火 去应力退火,一）完全退火 简称退火，应用最广,1 加热温度,Ac3+2030 完全奥氏体化,2 组织：P + F,3. 目的,细化组织，降低硬度 改善可加工性能 消除内应力,4 适用范围,亚共析钢的锻件、热轧件、铸钢件,不适用：低碳钢，过共析钢,45钢 经锻造及完全退火前

2、后的性能与组织,如：45, 50, 65Mn, 40Cr, ZG270-500铸造齿轮,二）球化退火 (不完全退火,2 加热温度,Ac1 + (2030),4 适用范围,适用于共析和过共析成分的 碳钢和钢锻,a,3.组织：球状P（F+球状Fe3C,如：T7,T8,T12,T12A,1 球化退火：使钢中的碳化物球化，获得粒状 P 的 一种热处理工艺,三）均匀化退火（扩散退火,1加热温度： Ac3+150200,碳钢：1100 1200， 合金钢：1200 1300 保温时间：10 20h,3.应用范围：优质合金钢或偏析严重的合金钢铸件,4后果：粗大晶粒（应用完全退火消除,2.目的: 消除偏析,

3、组织不均匀性,四）去应力退火,1. 加热温度： Ac1 (100200),钢铁材料：500 650,2. 目的: 去除工件内部的残留应力,3. 后果：不发生组织的转变,4. 应用：55，60，65，70， Cr12, 9Cr18,二、正火,工艺:将钢加热到 Ac3(亚共析钢) 或 Accm(过共析钢) 以上 3050，保温以后在空气中冷却得到索光体(S,空冷,正火与退火的区别,强度,硬度,韧性较高,塑性基本不降低,正火的冷却速度要快一些,形成S,应用,调整锻、铸钢件的硬度，细化晶粒，消除网状渗碳体并为淬火作好组织准备,目的,1)改善低碳钢的切削加工性能； (2)预先热处理,中碳结构钢; (3)

4、 最终热处理，普通结构钢零件; (4) 消除过共析钢的网状碳化物; (5)用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件,工艺曲线,退火、正火的工艺示意图,加热温度范围,第四节 淬火与回火,淬火：显著提高钢的强度和硬度,回火：消除淬火钢的残余内应力 得到不同强度、硬度 和韧性配合的性能,淬火和回火作为最终热处理,第四节 淬火与回火,淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一 定时间后以适当速度冷却，获得M或下B组织 的热处理工作 强化钢材最重要的热处理手段,一、淬火,一)淬火工艺,1 加热温度的选定,为获得细小而 均匀的奥氏体，使淬火后得到细小而均匀的马氏体或下贝氏体组织,淬火加热目的,2 淬火

5、冷却介质,理想淬火介质的冷却特性,650以上，慢，减小热应力 650-500，快，避免C曲线 400以下，慢，减轻相变应力,理想淬火介质的冷却特性,常用淬火介质,水，水基(盐水，碱水溶液)及油及油基,符合该特性的未找到,常用淬火介质的冷却特性,注：冷却速度均由直径为20mm的银球所测,二）常用淬火方法,由于淬火介质不能完全满足淬火质量要求，所以在热处理工艺上还应在淬火方法上加以解决,单介质淬火,双介质淬火,M分级淬火,贝氏体等温淬火,分类,二）常用淬火方法,1 单介质淬火,加热奥氏体化后的工件放入一种淬火冷却介质中连续冷却到室温的淬火方法,方法操作简便，适用于形 状简单的工件,缺点：工件表面与

6、心部温差大 造成淬火内应力,碳钢在水中的淬火 合金钢在油中淬火,2 双介质淬火,先在水中冷却到接近Ms 点时，立即取出再放入油中冷却的方法,在缓冷介质中进行马氏体转变，产生的内应力，减少了变形、开裂的可能性,优点,操作复杂，操作人员要有实践经验,缺点,3 M分级淬火,把加热好的工件先放入温度稍 高于 Ms 点的盐浴或碱浴中， 保温适当时间,工件内外的温度达到均匀，然后取出在空气中冷却 发生M转变,缺点,盐浴或碱浴的冷却能力较小，它只适用于截面尺寸较小(10mm)、变形小、尺寸精度高的工件,4 贝氏体等温淬火,快冷到 B 转变温度区(260400,钢件的内应力，变形；常用来处理形状复 杂、尺寸要

7、求精确，并且要求有较高强度、韧性 的工具、模具和弹簧,二、钢的淬透性和淬硬性,钢在淬火后的淬硬层深度,表征钢在淬火时获得马氏体的能力,一) 淬透性,影响因素：临界冷却速度 vK,vK ,奥氏体愈稳定，钢的淬透性越好,1、合金元素 2、碳的质量分数 3、奥氏体化温度 4、钢中未溶第二相,主要因素,大多数合金元素(除Co) vK ,提高淬透性,钢中的C含量越接近共析成分 vK ，淬透性越好,亚共析钢的淬透性随 C含量而过共析钢的淬透性随 C含量而,奥氏体化温度, vK ,提高淬透性,未溶碳化物, vK ,降低淬透性,二） 钢的淬硬性,影响因素：马氏体中的含碳量 C,C% ,淬火后的硬度愈高,三、回

8、火,将淬火钢重新加热到 Ac1 以下某一温度 保温 冷却到室温的热处理工艺,一） 淬火钢的回火组织转变和性能 共析钢,马氏体的分解（80 200） 回火马氏体（M回,析出亚稳定的 - 碳化物（Fe2.4C,残余奥氏体的分解（200300,AR M回(下B,回火T氏体的形成（300400,渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶（400,二） 回火的分类与应用,中温回火(350500,获得较高的弹性极限和屈服强度，改善塑性和韧 性，并且具有一定的硬度,多用于处理各种弹簧,高温回火(500650,强度、硬度及耐磨性，塑性、韧性,低温回火(150250,主要用于处理高碳钢工具、模具、滚动轴承,钢件淬火+ 高

9、温回火的复合热处理工艺,调质与正火比较：调质强度高，塑性和韧性较好,调质得到的 S 中的渗碳体为粒状 正火得到的 S 中渗碳体为片状,又粒状渗碳体对阻止断裂的发展 片状渗碳体,3. 回火脆性,淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度通过该温度区间时，冲击韧性显著，产生脆化现象,第一类回火脆性,250 400,几乎所有钢都存在低温回火脆性,消除方法：避免在此温度区间回火,第二类回火脆性,550左右回火或经更高温度 回火缓慢冷却情况下出现,快速冷却，淬火现象将消失 或受到抑制,不是所有钢都存在高温回火 脆性 钢中含有Cr、Mn、P,第七章 钢铁材料,一、 钢中常存硫和磷元素对其性能的影响,钢进行热加工时，共晶