哈工大金属学与热处理钢的热处理工艺实用教案

1、第九章第九章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺(gngy)学习(xux)要求掌握各工艺的目的、参数(cnsh)及所得组织，正确制定热处理工艺。 第1页/共23页第一页，共24页。退火(tu hu)9.1钢的退火钢的退火(tu hu)和正火和正火正火得到近似平衡(pnghng)组织得到伪共析组织第2页/共23页第二页，共24页。种类种类(zhngli)：（：（1）完全完全退火：退火：（2）不完全退火：不完全退火：（3）球化退火；球化退火；（4）扩散退火：扩散退火：（5）再结晶退火：再结晶退火：（6）去应力退火：去应力退火：(一)退火(tu hu)定义：将组织(zzh)偏离平衡状态的钢加热到适当温度，

2、保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织(zzh)的热处理工艺。第3页/共23页第三页，共24页。完全退火完全退火u定义：将钢加热到定义：将钢加热到Ac3温度以上，保温足够时间温度以上，保温足够时间(shjin)，使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，获得使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的热处理工艺。接近平衡组织的热处理工艺。u保温温度：保温温度：Ac3+2030u保温时间保温时间(shjin)：=KD（min）u冷却方式：随炉冷却，冷却方式：随炉冷却，600以下出炉空冷以下出炉空冷u室温组织：室温组织：P+Fu目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷、降低硬度、目的：

3、细化晶粒、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷、降低硬度、改善切削加工性能和冷塑性变形性能。改善切削加工性能和冷塑性变形性能。u工序：预备热处理（个别时）工序：预备热处理（个别时）u应用：亚共析钢应用：亚共析钢K加热(ji r)系数，碳钢1.5-2.0min/mm，低合金钢2.0-2.5min/mm ，高合金钢2.5-3.0min/mm ）D有效(yuxio)厚度，饼类-h，环类-D-d，棒类-d第4页/共23页第四页，共24页。球化退火球化退火定义：将钢加热，使片状渗碳体转变为球状或粒状，获得粒状定义：将钢加热，使片状渗碳体转变为球状或粒状，获得粒状珠光体的热处理工艺。（是不完全退火的一种）珠光

4、体的热处理工艺。（是不完全退火的一种）保温温度：（保温温度：（Ac1+20-30）保温时间：保温时间：2-4h(不易过长不易过长)冷却方式：炉冷冷却方式：炉冷室温组织：室温组织：P粒粒目的：降低硬度目的：降低硬度,均匀组织均匀组织,改善切削加工性能改善切削加工性能,为淬火作好组织准备为淬火作好组织准备工序：预备热处理工序：预备热处理应用：共析钢、过共析钢、工具钢、轴承钢和量具钢。应用：共析钢、过共析钢、工具钢、轴承钢和量具钢。过共析钢中如有网状渗碳体，必须用正火来加以消除，否则过共析钢中如有网状渗碳体，必须用正火来加以消除，否则(fuz)球化难以进行。球化难以进行。第5页/共23页第五页，共2

5、4页。u u 定义：是将钢加热到定义：是将钢加热到Ac3Ac3或或AccmAccm以上，以上，保温一定时间，使之完全保温一定时间，使之完全(wnqun)(wnqun)奥氏体化，然奥氏体化，然后在空气中冷却，以得到细片状珠光体类型组织的热处理后在空气中冷却，以得到细片状珠光体类型组织的热处理工艺。工艺。u u 保温温度：亚共析钢保温温度：亚共析钢 Ac3 + 3050Ac3 + 3050 共析钢共析钢/过共析钢过共析钢 Accm + 3050 Accm + 3050u u 保温时间：保温时间：=KD=KD（minmin）u u 冷却方式：空冷冷却方式：空冷u u 室温组织：室温组织：PP类组织类

6、组织-伪共析组织伪共析组织正火第6页/共23页第六页，共24页。AC3或ACcm+30第7页/共23页第七页，共24页。uu目的及应用：目的及应用：（11）改善低碳钢的切削加工性能；）改善低碳钢的切削加工性能；（2 2）消除中碳钢热加工组织缺陷；）消除中碳钢热加工组织缺陷；（3 3）消除过共析钢的网状碳化物，降低硬度、改善和）消除过共析钢的网状碳化物，降低硬度、改善和冷塑性变形性能，为淬火作好准备；冷塑性变形性能，为淬火作好准备；（44）提高普通结构件的机械性能。不重要零件可代替）提高普通结构件的机械性能。不重要零件可代替调质处理。调质处理。u u 工序：预备工序：预备(ybi)(ybi)热处

7、理或最终热处理热处理或最终热处理正火第8页/共23页第八页，共24页。（1）低碳钢-正火代替退火 较快的冷速可防止低碳钢沿晶界析出游离的三次渗碳体；提高硬度，改善低碳钢的切削加工性能。（2）中碳钢-正火代替退火 硬度虽较高，但可切削加工。成本低，生产率高。（3）高碳钢-球化退火正火后硬度高，不利于切削加工。但是，如果有网状碳化物存在，必须正火消除后再球化退火（为淬火作好(zu ho)准备）；（4）不重要零件可代替调质处理。退火(tu hu)与正火的选择-尽可能正火代替尽可能正火代替(dit)退火退火第9页/共23页第九页，共24页。uu 保温保温(b(bowown)n)温度：温度： 亚 共 析

8、 钢亚 共 析 钢 A c 3 + A c 3 + 30503050-完全淬火完全淬火 过过 / 共 析 钢共 析 钢 A c 1 + A c 1 + 30503050-不完全淬火不完全淬火是将钢件加热到是将钢件加热到Ac3或或Ac1以上，保温一定时间，然后以上，保温一定时间，然后(rnhu)快速冷却（通常大于临界冷却速度快速冷却（通常大于临界冷却速度Vc），以得到马），以得到马氏体（或下贝氏体）组织的热处理工艺。氏体（或下贝氏体）组织的热处理工艺。淬火(cu hu)第10页/共23页第十页，共24页。淬火(cu hu)加热介质(jizh)（水-碳素钢 油-合金钢）过烧AC3或AC1+3050

9、氧化(ynghu)脱碳正火报废余量、保护气氛、真空淬火冷却过热9.2钢的淬火钢的淬火第11页/共23页第十一页，共24页。9.2钢的淬火(cu hu)淬火(cu hu)应力热应力组织(zzh)应力变形、开裂变形、开裂温度梯度相的比容差第12页/共23页第十二页，共24页。热应力热应力 1)产生原因产生原因: 内外内外(niwi)温差温差 2)应力应力(yngl)结果结果: 表层表层压应力压应力(yngl),心部心部拉应力拉应力(yngl)3) 影响(yngxing)热应力因素: （1）冷却速度：V （2）淬火温度：T （3）截面尺寸：D （4）线膨胀系数：9.2钢的淬火第13页/共23页第十三

10、页，共24页。1)产生原因: 冷却时组织转变的不同时性2)应力结果: 表层拉应力, 心部压应力(与热应力相反)3)影响因素:（1）化学成分:含碳量 Wc 合金元素W （2）冷却速度：V（3）淬火温度：T（4）截面(jimin)尺寸：D（5）线膨胀系数：组织组织(zzh)应应力力9.2钢的淬火(cu hu)第14页/共23页第十四页，共24页。（1）含碳量: Wc 高-组织应力为主 Wc 低-热应力为主（2）合金元素(yun s):W 热应力/组织应力（3）截面尺寸：D大-热应力为主 D小-组织应力为主影响内应力大小的主要影响内应力大小的主要(zhyo)因素因素(飞船(fi chun)对接)9.

11、2钢的淬火第15页/共23页第十五页，共24页。淬火(cu hu)冷却9.2钢的淬火钢的淬火(cu hu)第16页/共23页第十六页，共24页。淬火(cu hu)方法1单液淬火单液淬火(cu hu)2双液淬火双液淬火(cu hu)3分级淬火分级淬火(cu hu)4等温淬火等温淬火(cu hu)9.2 钢的淬火钢的淬火(cu hu)第17页/共23页第十七页，共24页。钢的淬透性钢的淬透性一、概念(ginin)1. 淬透性: 是指钢在淬火时获得马氏体的能力, 它是钢的固有属性，取决于钢的临界冷却速度、过冷奥氏体的稳定性。淬透性的大小用钢在一定(ydng)条件下淬火所获得的淬透层深度来表示. 2.

12、 淬透层深度:规定(gudng)为由表面到半马氏体区的深度. 第18页/共23页第十八页，共24页。9.3 钢的淬透性钢的淬透性第19页/共23页第十九页，共24页。钢的淬透性钢的淬透性淬透性: 是指钢在淬火时获得马氏体的能力(nngl), 它是钢的固有属性（不随工件的尺寸、形状和介质冷却能力(nngl)而变化），取决于钢的临界冷却速度、过冷奥氏体的稳定性。淬硬性: 是指钢在淬火(cu hu)后形成的马氏体组织所能达到的硬度, 取决于马氏体中的含碳量. 第20页/共23页第二十页，共24页。9.4 钢的回火钢的回火(hu hu)温度(wnd)低温(dwn)（250）中温（350500）高温（5

13、00650）时间2h冷却通常空冷，特殊急冷第21页/共23页第二十一页，共24页。退火退火正火正火淬火淬火回火回火加热温度加热温度亚共析亚共析过过/共析钢共析钢Ac3+2030Ac1+2030Ac3+3050Accm+3050Ac3+3050Ac1+3050低温：低温：150250中温：中温：350500高温：高温：500650保温时间保温时间min(mm)(1.52.0)D(1.52.0)D(1.01.5)D2h冷却方式冷却方式炉冷炉冷(随炉冷却随炉冷却)空冷空冷(空气中放置空气中放置)水水(碳素钢碳素钢)油油(合金钢合金钢)空冷空冷显微组织显微组织平衡组织平衡组织P+F/P/P+Fe3CP类组织类组织M+Ar/M+Ar+Fe3CM回回T回回S回回性能性能易切削，易切削，韧性好韧性好较高强韧性较高强韧性高强度高强度,高韧性高韧性M回回: 高硬度高硬度,耐磨耐磨T回回: 弹性好弹性好S回回: 综合性能好综合性能好第22页/共23页第二十二页，共24页。谢谢您的观看(gunkn)！第23页/共23页第二十三页，共24页。NoImage内容(nirng)总结第九章 钢