钢的热处理工艺ppt课件

1、第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 供应窄带钢行业热处置设备供应窄带钢行业热处置设备第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 教学内容教学内容 5.1 钢的退火与正火工艺5.2 钢的淬火与回火5.3 钢的外表热处置5.4 钢的化学热处置 普通要求普通要求 1. 钢在加热和冷却时组织转变的机理；2. 各种热处置的详细工艺过程； 3. 钢在加热和冷却过程中产生的缺陷.第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 1. 钢在加热时组织转变的过程中及影响要素； 2. 本质晶粒度与实践晶粒度的含义，控制晶粒度大小的要素； 3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线

2、中各条线的含义。C曲线中种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。 4. 非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的要素； 5. 奥低体延续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响； 6. 各种热处置的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种，零件的范围。重点掌握重点掌握 第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 5 51 1 钢的退火与正火工艺钢的退火与正火工艺一、退火一、退火 将钢件加热到适当温度，保温一定时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置工艺。间，然后缓慢冷却的热处置工艺。 退火工艺曲线退火工艺曲线第五章第五章 钢的热处

3、置工艺钢的热处置工艺 1完全退火完全退火 加热温度：加热温度： Ac3以上以上20-30度度 组组 织：织： P+F 目目 的：的： 细化，均匀化粗细化，均匀化粗大、大、 不均匀组织不均匀组织 接近平衡组织接近平衡组织 消除内应力消除内应力 运用范围：运用范围： 亚共折钢，共析钢，亚共折钢，共析钢， 不适用于过共析钢。不适用于过共析钢。2球化退火不完全退火球化退火不完全退火 加热温度：加热温度： Ac1以上以上20-40度度 运用范围：运用范围： 过共析钢，共析钢过共析钢，共析钢 组组 织：织： 球状球状PF+球状球状Cem 目目 的：的： 使使Cem球化球化HRC，韧性，韧性切削性切削性 为

4、淬火作预备为淬火作预备第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 1050-1150，10-20h, P+F或或P+Fe3CII 目的：消除偏析目的：消除偏析 后果：粗大晶粒后果：粗大晶粒 运用完全退火消除运用完全退火消除4再结晶退火再结晶退火 加热温度：加热温度：Ac1以下以下50-150度，度， 或或T再再+30-50度度 目的：消除加工硬化目的：消除加工硬化5去应力退火去应力退火 500-6503分散退火均匀化退火分散退火均匀化退火第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 二、正火二、正火 空冷空冷 Ac3或或Accm+30-50 组织：组织：S+F或或Fe3C 运用：运用： 1作最终

5、热处置，普通构造钢零件作最终热处置，普通构造钢零件 目的：目的： a. 细化细化A晶粒，组织均匀化晶粒，组织均匀化 b. 减少亚共析钢中减少亚共析钢中F%P%， c. P细化细化强度，韧性、硬度强度，韧性、硬度 2预先热处置预先热处置 a. 消除不均匀组织魏氏组织，带状组织；消除不均匀组织魏氏组织，带状组织； b. 细化组织细化组织为淬火、调质作预备为淬火、调质作预备 c. 使过共析钢中使过共析钢中Fe3CII使其不构成延续网状，为球化使其不构成延续网状，为球化 作预备作预备 3改善切削加工性能低碳钢改善切削加工性能低碳钢第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 以以45#钢为例的正火工艺曲

6、线：钢为例的正火工艺曲线： 保温时间的阅历公式:=KD(单位为min,式中,K加热系数,普通K=1.5-2.0m/min,假设装炉量大那么可延伸保温时间,D工件有效厚度,单位为m) 操作步骤如下：操作步骤如下： 第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 三、退火、正火的选择三、退火、正火的选择 正火：冷速快，资料组织细化，机械性能好正火：冷速快，资料组织细化，机械性能好1切削加工切削加工 低碳钢低碳钢正火正火 中高碳钢中高碳钢完全退火完全退火 高碳钢、合金工具钢高碳钢、合金工具钢正火球化退火正火球化退火2作为最终热处置作为最终热处置正火正火3为最终热处置提供良好的组织形状为最终热处置提供良好

7、的组织形状4. 正火可替代完全退火以提高效率正火可替代完全退火以提高效率第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 5.2 5.2 钢的淬火与回火钢的淬火与回火一、淬火：加热到一、淬火：加热到AC3、AC1相变温度以上，保温，快速冷却相变温度以上，保温，快速冷却M+A 1 1淬火温度的决议淬火温度的决议 亚共析钢Ac3+30-50度 共析钢 Ac1+30-50度 过共析钢 Ac1+30-50度 A、 保留一定的CemHRC，耐磨性 B、 A中C%M中C%M脆性 A中C%M过饱和度残余A C、 防止A粗大粗大淬火温度过高淬火温度过高A粗大粗大M粗大粗大力学性能力学性能，淬火温度过高淬火温度过高A

8、粗大粗大M粗大粗大淬火应力淬火应力变形，开裂变形，开裂第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 2淬火介质淬火介质理想：理想：650以上，慢，减小热应力以上，慢，减小热应力 650-400，快，防止，快，防止C曲线曲线 400以下，慢，减轻相变应力以下，慢，减轻相变应力第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 以以45#钢为例的淬火工艺曲线：钢为例的淬火工艺曲线： 油冷油冷MT第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 二、钢的淬透性二、钢的淬透性 1淬透性：淬火条件下得到M组织的才干，取决于 VK上临界冷却速度2淬硬性：钢在淬火后获得硬度的才干，取决于M中C%， C%淬硬性第五章第五章

9、钢的热处置工艺钢的热处置工艺 3影响淬透性的要素影响淬透性的要素 VK，C曲线曲线 C%亚共析钢 C%淬透性，过共析钢C%淬透性 奥氏体化温度奥氏体化温度 Tt淬透性 合金元素合金元素 除Co%以外，C曲线右移，淬透性 未溶第二相未溶第二相 淬透性 影响影响C曲线的要素曲线的要素第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 1根据服役条件，确定对钢淬透性的要求 选材的根据2热处置工艺制定的根据3尺寸效应4淬透性的运用淬透性的运用 第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 三、回火三、回火 a. 消除淬火应力，降低脆性 b. 稳定工件尺寸，由于M，剩余A不稳定 c. 获得要求的强度、硬度、塑性、

10、韧性。 2钢在回火时的组织转变钢在回火时的组织转变 a. 马氏体分解马氏体分解200以下：析出以下：析出-Fe2.4C碳化物亚稳定碳化物亚稳定 组织：回火马氏体组织：回火马氏体M过饱和过饱和固溶体十亚稳定固溶体十亚稳定碳化物碳化物极细的极细的) 作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。 b. 剩余剩余A分解分解200-300：AM或或AB下下 组织：回火马氏体组织：回火马氏体M c. 回火屈氏体回火屈氏体T构成构成250-400 ：Fe3C; F维维持持M外形外形 组织：回火屈氏体组织：回火屈氏体T(F+ Fe3C) d. 碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再

11、结晶碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶400 组织：回火索氏体组织：回火索氏体SF等轴晶等轴晶+ Fe3C粒粒1回火目的淬火组织的问题回火目的淬火组织的问题第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 3回火工艺回火工艺组织组织性能关系性能关系1 1低温回火低温回火150-250150-250 回火马氏体回火马氏体 M M 降低淬火应力，提高韧性，保证高硬度降低淬火应力，提高韧性，保证高硬度HRC58-64HRC58-64和耐磨和耐磨性性 高碳的工具、模具、滚动轴承，渗碳与外表淬火的零件高碳的工具、模具、滚动轴承，渗碳与外表淬火的零件2 2中温回火中温回火350-500350-500 回火屈

12、氏体回火屈氏体 T T 高弹性极限和屈服强度，一定的韧性，硬度普通为高弹性极限和屈服强度，一定的韧性，硬度普通为HRC35-45HRC35-45 弹簧弹簧 3 3高温回火高温回火500-650500-650 回火索氏体回火索氏体 S S 淬火高温回火淬火高温回火调质处置调质处置 综合机械性能好综合机械性能好( (强度、韧性、塑性的配合强度、韧性、塑性的配合) )，硬度普通为，硬度普通为HRC25-35HRC25-35 接受交变载荷，连杆、轴、齿轮等重要构造件接受交变载荷，连杆、轴、齿轮等重要构造件最终热处置最终热处置 精细量具、模具精细量具、模具预先热处置预先热处置第五章第五章 钢的热处置工艺

13、钢的热处置工艺 45钢钢 400 回火索氏体回火索氏体 正火与调质处置的比较：正火与调质处置的比较：4545钢钢 b (MN/m2) (%) ak(kJ/m2) HB b (MN/m2) (%) ak(kJ/m2) HB 组织组织 正火正火 700-800 12-20 500-800 163-220 700-800 12-20 500-800 163-220 细片细片S+FS+F调质调质 750-850 20-25 800-1200 210-250 750-850 20-25 800-1200 210-250 细粒细粒S S第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 硬硬 度：度： 200 2

14、00度以下，度以下，HRCHRC不变。不变。 200-300 200-300度，度，M M分解，剩余分解，剩余A A转变为马氏体，硬度降低不大，转变为马氏体，硬度降低不大， 高碳钢硬度高碳钢硬度, ,有一定的升高。有一定的升高。 300 300度，度，HRCHRC降低。降低。韧韧 性：性： 400 400度开场升高，度开场升高，600600度最高。度最高。弹性极限：弹性极限： 在在300-400300-400度最高。度最高。塑塑 性：性： 在在600-650600-650度最高。度最高。 1 1、高碳回火马氏体：、高碳回火马氏体： 强度、硬度高、塑性、韧性差强度、硬度高、塑性、韧性差2 2、低

15、碳回火马氏体：、低碳回火马氏体： 高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好。高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好。3 3、回火屈氏体：、回火屈氏体： 屈服强度与弹性极限高屈服强度与弹性极限高4 4、回火索氏体：、回火索氏体： 综合机械性能。综合机械性能。4 4回火温度与机械性能的关系回火温度与机械性能的关系第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 5 5回火脆性回火脆性1 1低温回火脆性低温回火脆性250-400250-400 碳化物片沿碳化物片沿M M晶界析出晶界析出 防止在此温度回火防止在此温度回火3 3高温回火脆性高温回火脆性450-650450-650 P P等元素在原等元素在原A A晶界偏

16、聚，晶界偏聚，慢冷时慢冷时 Cr Cr、NiNi等促进偏聚等促进偏聚 Mo Mo等抑制偏聚等抑制偏聚 减少减少P P等杂质元素，等杂质元素， 添加添加MoMo等合金元素等合金元素第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 回火类型回火类型回火温度回火温度 组织组织 性能及应用性能及应用 组织形态组织形态 低温回火 150250 回火M（M） 保持高硬度，降低脆性及残余应力，用于工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件 过饱和a-Fe+e 碳化物 中温回火 350-500 回火屈氏体（T ） 硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度，用于弹性元件 保留马氏体针形F+细粒Fe3C 高温回火 500-650 回火索

17、氏体（S ） 强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械性能，优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用。 多边形F+粒状Fe3C 5 5回火工艺及其运用回火工艺及其运用 记注：淬火记注：淬火+高温回火高温回火调质处置调质处置 第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 以以45#钢为例的调质工艺曲线：钢为例的调质工艺曲线： 淬火淬火+高温回火高温回火调质处置调质处置第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 5.3 钢的外表热处置钢的外表热处置外表淬火：外表淬火： 不改动外表化学成分，只改动其外表组织的部分不改动外表化学成分，只改动其外表组织的部分 热处置方法。热处置方法。 目目 的：心部坚持较高的

18、综合机械性能，外表具有高硬度的：心部坚持较高的综合机械性能，外表具有高硬度 和耐磨性。和耐磨性。一、感应加热外表淬火一、感应加热外表淬火 1 1原理原理 交变磁场交变磁场感应电流感应电流工件电阻工件电阻加热，集加热，集肤效应肤效应 外表加热外表加热 2 2分类分类 a. a. 高频高频 200-300KHz 200-300KHz，淬硬深度，淬硬深度 0.5- 0.5-2mm 2mm 小工件小工件 b. b. 中频中频2500-8000Hz 2500-8000Hz 淬硬深度淬硬深度2-5mm 2-5mm 尺寸较大的工件尺寸较大的工件 c. c. 低频低频 50Hz 50Hz 淬硬深度淬硬深度10

19、-10-15mm 15mm 大型工件大型工件 d. d. 超音频超音频 30-40KHz 30-40KHz 3 3钢种钢种 中碳钢和中碳低合金钢中碳钢和中碳低合金钢 磨损部位高硬度，耐磨磨损部位高硬度，耐磨第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 加热速度快 几秒几十秒b. 加热时实践晶粒组小，淬火得到极细马氏体，硬度，脆性c. 剩余压应力提高寿命d. 不易氧化、脱碳、变形小e. 工艺易控制，设备本钱高4特点特点 锻造退火或正火粗加工调质精加工外表淬火低温回火粗磨时效精磨 5工艺道路工艺道路第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 5.4 钢的化学热处置钢的化学热处置一、渗碳一、渗碳 ：A

20、C3以上；以上；900950 ， 低碳钢低碳钢 1目的及运用目的及运用 提高外表硬度，耐磨性，而使心部仍坚持一定的强度提高外表硬度，耐磨性，而使心部仍坚持一定的强度 和良好的塑性和韧性和良好的塑性和韧性2钢种钢种 低碳钢，低碳合金钢低碳钢，低碳合金钢3加工工艺道路加工工艺道路 锻造锻造正火正火切削加工切削加工渗碳渗碳淬火直接淬火、淬火直接淬火、一次淬火，二次淬火一次淬火，二次淬火低温回火低温回火喷丸喷丸磨削磨削第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 1直接淬火 如图a、b曲线 奥氏体晶粒大，马氏体粗，剩余A多，耐磨性低，变形大。 只适用于本质细晶钢或耐磨性要求低和承载低的零件。2一次淬火

21、如图c曲线 心部要求高时AC3以上 外表要求高时AC1以上30-500 3二次淬火 如图d曲线 第一次，改动心部组织 AC3以上30-500 第二次，细化外表组织 AC1以上30-500 4渗碳工艺渗碳工艺-组织组织-性能关系性能关系 加热温度，保温时间加热温度，保温时间渗碳层厚度渗碳层厚度第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 二、氮化二、氮化 含含Al, Cr, Mo，V的钢的钢 它系指在一定温度普通在AC1以下，使活性氮原子渗入工件外表的化学热处置工艺。其目的是使工件外表获得高硬度和良好的耐蚀性能，且因氮化温度低、变形小，因此在工艺中的运用也非常广泛。常用的氮化方法又气体氮化、离子氮

22、化、氮碳共渗软氮化等。1、气体氮化、气体氮化 气体氮化是将工件放在密封的炉内加热，并通入氮气。渗碳的加热温度低小于Ac1温度，钢的组织处于铁素体形状，因此工件变形小、氧化脱碳少。气体氮化的原理：气体氮化的原理： 氨气在氨气在300以上是便可以受热分解出活性氮以上是便可以受热分解出活性氮原子，原子， 即：即：2NH33H2+2N 活性氮原子被钢的外表吸收，构成固溶体和化活性氮原子被钢的外表吸收，构成固溶体和化合物。合物。第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 气体氮化的温度低气体氮化的温度低500600变形小，对心部调质组织影变形小，对心部调质组织影响小响小气体氮化的工艺道路：气体氮化的工艺

23、道路： 锻造锻造退火退火机械粗加工机械粗加工调质调质半精加工半精加工去应力退火去应力退火粗磨粗磨氮化氮化精磨精磨阐明：阐明： 为保证零件的心部具有良好的综合力学性能，氮化前为保证零件的心部具有良好的综合力学性能，氮化前要经过调质处置；要经过调质处置； 为减少在氮化中的变形，在切削加工后要进展去应力为减少在氮化中的变形，在切削加工后要进展去应力退火。退火。氮化作为最后工序氮化作为最后工序气体氮化的时间长气体氮化的时间长3050h气体氮化的硬度高气体氮化的硬度高HV1000-1100高耐磨性，热硬性高耐磨性，热硬性气体氮化气体氮化高的疲劳强度和抗腐蚀性能高的疲劳强度和抗腐蚀性能第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 钢的氮化层显微组织钢的氮化层显微组织 400X钢的氮化层显微组织钢的氮化层显微组织第五章第五章 钢的热处置工艺钢的热处置工艺 A3钢多元共渗渗层钢多元共渗渗层 X400 42rMo钢多元共渗组织钢多元共渗组织 X400 第五章第五章 钢的