热处理(有2个热处理组织照片)ppt课件

1、第四章 资料的改性改造资料性能的手段改动资料的成分采用不同的加工工艺改动资料的内部构造。4.1 钢的热处置1、热处置：将钢在固态下采用适当的方式进展加热、 保温暖冷却以获得所需的组织构造与性能的工艺要素：加热、保温、冷却时间温度临界温度加热保温冷却2、热处置特点：只经过改动工件的组织来改动性能， 而不改动其外形。 3、热处置适用范围：只适用于固态下发生相变的资料， 不发生固态相变的资料不能用热处置强化。 4、热处置的分类整体热处置 外表热处置退火；正火；淬火；回火；外表淬火 化学 热处置感应加热淬火火焰加热淬火渗碳；渗氮；碳氮共渗；热处置(1)按照国家规范(2)按零件在消费中工艺流程的位置和作

2、用不同为随后的加工冷拔、冲压、切削或进一步热处置作预备的热处置。预备热处置最终热处置赋予工件所要求的运用性能的热处置。4.1.1钢的整体热处置工艺1、退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却 (炉冷)的热处置工艺。第二类退火：以改动组织与性能为目的的退火工艺方法。 完全退火、等温退火、球化退火等。第一类退火：不以组织转变为目的的退火工艺方法。 均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。工艺：随炉缓慢冷却至500以下空冷。Ac3+3050，保温一定时间，(1)完全退火空冷炉冷FeC%AGPSQ时间/s温度/Ac3Ac1Ac3+3050目的：细化组织；降低硬度、改善切削加工性能； 去除内应力。运用：wC

3、=0.30.6%的中碳及中碳合金钢的铸件、 锻件、轧制件及焊接件。不适于过共析钢C0.3%不宜用退火方式改善切削加工性能组织：平衡组织对于某些A比较稳定的合金钢，需十几个小时甚至几天。退火时间很长完全退火的局限性：保温后快冷到Ar1以下某一温度下等温保温，使过冷A转变为P体，等温退火工艺：AFeC%GPSQ时间/s温度/Ac3Ar1时间/s温度/Ac1Ar1Ac1+2040空冷相变完成后空冷至室温。亚共析Ac3+3050；Ac3+3050共、过共析Ac1+2040空冷AP特点：大大缩短合金钢(A较稳定)的退火时间。运用：A较稳定的合金钢转变易控制，能获得均匀的预期组织；炉冷将钢中渗碳体球状化的

4、退火工艺球化退火600空冷。FeC%AGPSQ时间/s温度/Ac1Ar1Ac11020炉冷空冷空冷目的：降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；工艺：Ac1(1020)保温，获得均匀组织，改善热处置工艺性能，为以后的淬火作组织预备。等温冷却或缓慢冷却，退火组织：球状P(F+颗粒状渗碳体)。运用：共析和过共析成分的碳钢和合金钢锻、轧件。 球化退火前原始组织中不允许有网状Fe3C存在，否那么球化效果不好(难以将网状碳化物熔断、球化)。如有，应先进展正火，以消除网状Fe3C。空冷FeC%AGPSQ时间/s温度/Ac31100左右保温1015h工艺：Ac3+150200(温度高) ，保温1015h，随炉

5、缓冷到350，出炉空冷。退火组织：粗大过热平衡组织退火后需进展一次完全退火或正火来细化晶粒运用：质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件(4)均匀化退火(分散退火)目的：减轻化学成分偏析和组织不均匀性。炉冷350(5)去应力退火目的：消除剩余内应力，提高工件尺寸稳定性， 防止变形和开裂。(不发生组织的转变)工艺：工件随炉缓慢加热到Ac1-(100200)保温，随炉缓慢冷却至200出炉FeC%AGPSQ时间/s温度/Ac1500650空冷炉冷200运用：铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件AFeC%GPSQ时间/s温度/Ac3Ac12、正火消除过共析钢二次网状渗碳体，有利于球化退火的进展。(1)目的

6、：细化晶粒，提高低碳钢、低碳低合金钢硬度 (140190HBS)，改善切削加工性；在静止的空气中冷却。Ac3(Ac1)+3050空冷加热到Ac3(或Accm)+3050，完全A化后，(2)工艺：(3)组织：伪共析组织C%=0.6%1.4%，伪共析的P或索氏体S。C%0.6%，S+有少量的F。(4)优点(与退火比)力学性能高 退火组织正火组织操作方便消费周期短、耗能少e.用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件 注：不适于高合金钢(C曲线右移，空气中也能淬火)(5)运用a.改善低碳钢的切削加工性能b.中碳构造钢件的预备热处置 c.普通构造零件的最终热处置 d.消除过共析钢的网状碳化物 3、钢的淬火淬火

7、加热温度温度过低(Ac3)：淬火组织中有F残。FeC%AGPSQ(1)钢的淬火工艺淬火将钢加热到Ac3或Acl以上，坚持一定时间后以适 当速度冷却，获得马氏体和(或)贝氏体组织。温度过高：A晶粒粗化，M粗大，使钢的脆性增大； 淬火组织：细小而均匀的M。a.亚共析钢Ac3+3050预备热处置组织：退火或正火组织。淬火应力增大，易产生变形和开裂。氧化脱碳严重；过共析钢M+粒状渗碳体+A残 (预备组织为P球)过共析钢加热温度大于Accm，有害：)A的C%添加，Ms和Mf点降低，淬火后A残添加，使 钢的硬度和耐磨性降低。)A晶粒粗大，M片粗，使钢的脆性增大。组织：共析钢M+A残FeC%AGPSQ)淬火

8、应力大，工件外表氧化、脱碳严重。b.共析钢、过共析钢 过共析钢组织中有未溶渗碳体，淬火后钢的硬度和耐磨性高。 Ac1+3050c.合金钢 Ac1(Ac3)+50100提高淬火温度有利于合金元素在A中充分溶解和均匀化。淬火介质a.理想淬火冷却速度得到M；防止零件的变形和开裂A时间(s)3001021031010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfvk)淬火冷却速度必需大于vk)“鼻子附近快冷；“鼻子上方，在不出现P前提下，尽量缓冷，以降低零件的热应力；“鼻子下方M转变区，应缓冷，减缓相变应力。 此介质不存在。b.常用淬火介质)水运用：只适于尺寸较小、外形简单的

9、碳钢零件淬火。特点：650500(“鼻子附近)，冷却才干不够。300200(M区)不够缓冷。)盐水 5%15%的盐水溶液650500冷却才干远大于水，且件Ra低。特点：300200冷却才干也大于水，工件易产生变 形，甚至开裂。运用：用于外形简单、硬度要求较高而均匀、外表要 求光洁、变形要求不严厉的碳钢零件。螺钉、销、垫圈价廉 冷却才干较强)油特点：300200V冷水，零件淬火应力大大降低。650500V冷小，对防止过冷A的分解不利。运用：过冷A较稳定的合金钢或尺寸较小的碳钢件。(2)淬火方法可弥补介质的缺乏a.操作简单、易实现机械化和自动化特点：单液淬火法b.易呵斥淬火内应力(工件外表与心部温

10、差大)运用：适用于外形简单的工件。 c.水淬易变形和裂纹；油淬易硬度缺乏或硬度不均匀A1MsMf时间温度0单液V冷小双液淬火法 将A化后的工件在水中冷却到接近Ms时，立刻取出放入油中冷却。运用：外形中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢 零件。特点： 既防止AM发生中途分解，又防止淬火变形、开裂(M相变在缓冷的介质中进展)a.冷却条件理想b.工件外表与心部温差较大； 工艺操作困难。A1MsMf时间温度0单液双液分级淬火法 将A化工件放入温度稍高于Ms点的盐浴中，使工件各部分与盐浴温度一致后，取出空冷完成M转变。特点：a.淬炽热应力小(比双液淬火)，组织应力显著下降。b.盐浴的冷却才干较小， 使

11、其适用性遭到限制。工件内外温度差小；V冷较小 条件下完成M转变。A1MsMf时间温度0单液双液分级运用：适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工 件，如刀具、量具等。等温淬火 将A化钢件快冷到B转变温度区间等温坚持，使AB下后，取出空冷。特点：淬火应力与变形极小， 有较高的塑性和韧性。运用： 常用来处置外形复杂、尺寸要求准确，强韧性高的工具、模具和弹簧等。A1MsMf时间温度0单液双液分级等温冷处置 将零件淬火至室温后，立刻放入0以下的介质(如温度为-78的干冰+酒精)中继续冷却，以添加马氏体的转变量的工艺。目的：减少A残，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。运用：wC0.6、尺寸稳定性要求很高的高

12、精度零件。 如精细量具、精细丝杠、精细轴承等(3)钢的淬透性淬透性钢在淬火时获得M的才干目的钢的淬透性实践工件淬硬(透)层深度淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。同一资料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷却才干强，淬硬层深。有效淬透层深度工件外表至半M的深度影响淬透性要素：vkvk愈小，A愈稳定淬透性好 )合金元素 除Co外，大多数溶于A的合金，使钢的 淬透性(C曲线右移)。)含碳量 共析钢淬透性最好)A化温度淬透性高A稳定性，C曲线右移，vk缘由：A晶粒长大，成分均匀化)钢中未溶第二相C%-0.77%淬透性缘由：未溶第二相成为A分解的非自发形核中心A越易分解，淬透性未溶第二

13、相越多a.临界直径测定法 临界直径Dc淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透 的最大直径。Dc越大，钢的淬透性越高。临界直径测定法端淬实验法淬透性的测定Dc测定方法 制造一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各试样截面上沿直径分布的硬度U形曲线，从中找出中心恰为半M组织的圆棒，该圆棒直径即为临界径。b.端淬实验法表示方法：J 表示末端淬透性；d 表示半马氏体区到水冷端的间隔；HRC为半马氏体区的硬度。 规范试样(25mm100mm)经A化后，在公用设备上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度距水冷端间隔的关系曲线(淬透性曲线)的实验方法淬透性的运用 截面较大、外形复杂及受力情况特殊的重要零件，用

14、淬透性高的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。 a.根据零件不同的任务条件合理确定钢的淬透性要求 受改动或弯曲载荷的零件，用淬透性较低的钢。如轴类、齿轮等。 焊接件，不宜选用淬透性高的钢，否那么工件变形、开裂。b.思索钢材的“尺寸效应尺寸效应：随件尺寸增大而热处置强化效果减弱的景象尺寸越大，淬火时V冷越慢合金元素含量高，钢的尺寸效应那么不明显。淬透层越薄，性能越差 c.合理的加工工序影响要素：马氏体的含碳量。含碳量越高，淬硬性越好 合金元素对淬硬性无显著影响。淬硬性钢在淬火后所能到达的最高硬度。留意 淬硬性淬透性。淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工(3)钢的淬硬性)要求高塑性、韧性的焊接件及其它机

15、械零件，应选 用淬硬性低的低碳、低合金钢。淬硬性的运用)高硬度、高耐磨性的各种工、模具，可选用淬硬性 高的高碳、高合金钢；)综合力学性能要求高的机械零件，可选用淬硬性中 等的中碳及中碳合金钢；4、回火回火钢件淬硬后加热到Ac1以下某一温度，保温一定 时间然后冷却到室温的热处置工艺。未淬火的钢回火无意义。钢淬火后应立刻进展回火。(1)目的降低脆性、消除或降低剩余应力，防止工件变形开裂赋予工件所要求的力学性能。 (淬火钢硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性) 稳定工件尺寸 淬火M和A残不稳定，有自发向平衡组织转变的倾向(2)钢在回火时的转变随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。 共析钢为例

16、 淬火组织：M+A残 M分解(200以下)a.T80 M中碳原子偏聚，组织无变化b.80200 M开场分解，析出亚稳定的-碳化物。硬度变化不大；内应力减小保管淬火M形状组织：过饱和固溶体+-碳化物，即回火马氏体(M回)钢的硬度根本不变，ReL略，应力进一步。组织：回火马氏体(M回)+ B下回火托氏体(T回)的构成(300400) 淬火应力大部分消除，钢的硬度、强度，塑性、韧性M进一步分解；A残B下。A残转变(200300)固溶体F；-碳化物细球状渗碳体，并与-固溶体失去共格关系T回T回针状F和球状渗碳体组 成的复相组织。保管淬火M形状组织：回火索氏体S回多边形F基体上分布着球状渗 碳体 渗碳体

17、的聚集长大和F的再结晶(400以上)渗碳体球聚集长大；F由针片状变为多边形。强度、硬度进一步下降，韧塑进一步上升。 随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。S回低温回火中温回火高温回火温度150250350500500650组织M回 5864HRC T回3550HRC S回2535HRC 目的 在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低淬火应力和脆性。 提高Re及ReL，同时使工件具有一定韧性 获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。 应用适用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件。适用于弹簧热处理广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等

18、预备热处理。 (3)回火的分类与运用淬火+高温回火=调质 (4)回火脆性 淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却经过该温度区间时冲击韧性明显下降的脆化景象。淬火后在300左右回火时所产生的回火脆性。第一类回火脆性(低温回火脆性)特点：不可逆机理：300左右回火时，M条或片的边境析出断续的 薄壳状碳化物，降低了晶界断裂强度。措施：不在该温度区间回火(出炉空冷)特点：可逆 机理：钢中Ni、Cr等合金元素促进Sb、Sn、P等杂质 元素在原A晶界上偏聚；同时其本身也向晶界偏 聚，从而增大了产生回火脆性的倾向。c.回火后快冷。防止措施：a.尽量减少钢中杂质元素的含量b.参与Mo、W等能抑制晶界偏聚

19、的元素。第二类回火脆性(高温回火脆性) 含铬、锰、镍等元素的合金钢，在450650回火后缓冷时出现的脆性。4.1.2 钢的外表淬火和化学热处置表硬里韧，单从选材方面思索无法满足性能要求 1、外表淬火 在不改动钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进展淬火以强化零件外表的热处置方法。适用于接受弯曲、改动、摩擦和冲击的零件。(1)感应淬火 利用感应电流经过工件产生热效应，使工 件外表、部分或整体加热并快速冷却的淬火工艺。感应淬火火焰淬火方法电磁感应：工件内产生与感应线圈中频率一样、方向相反的感应电流，电流在工件内自成回路，成为“涡流集肤效应：感应电流在工件外表密度max、心部0

20、电流透入深度：f 根本原理 电磁感应、“集肤效应、热传导。 分类与运用 电流频率 淬硬深度 应用 高频感应加热淬火 200300kHz 0.52mm 适用于淬硬层深度较浅的中、小型零件，如中小模数齿轮、小型轴类等 中频感应加热淬火 25008000Hz 210mm 适用于淬硬层要求较深的大、中型零件，如D较大轴类和m较大齿轮等 工频感应加热淬火 50Hz 1015mm 适用于大型零件，如直径大于300mm的轧辊及轴类零件等。超音频感应加热淬火 2040kHz 2mm 适用于m=36的齿轮及链轮、花键轴、凸轮等 特点比普通淬火高23HRC加热V快、时间短A晶粒细小而均匀, M极细a.工件外表硬度

21、高、脆性低b.疲劳极限高工件表层发生M转变，构成剩余压应力c.工件外表质量好、变形小 d.工艺过程易于控制，易实现机械化和自动化操作e.设备较贵、复杂零件的感应器不易制造； 不适用于单件消费。加热V快、保温时间短，件外表不易氧化、脱碳；工件内部末被加热，淬火变形减小。a.资料的选用感应加热淬火件的技术要求b.合理确定有效淬硬深度有效淬硬深度耐磨寿命，但脆性破坏倾向作用：保证工件外表获得均匀细小的M并减少淬火变 形、改动心部的力学性能及切削加工性能。c.工件需进展预备热处置重要件：调质；非重要件：正火0.40.5%C的中碳调质钢及铸铁添加淬硬层脆性，心部塑韧性下降；增大淬火开裂倾向。外表淬硬层硬

22、度和耐磨性达不到强化效果0.1R(R为工件半径)C%过高)C%过低目的：降低内应力和脆性，获得M回。特点：操作简单，本钱低； 淬火质量不稳定。d.淬火后低温回火 180200 锻造退火或正火粗机械加工调质或正火精机械加工感应加热淬火低温回火磨削利用乙炔火焰直接加热工件外表的方法(2)火焰加热淬硬深度：26mm运用：单件或小批量消费的大型零件。常用工艺道路2、化学热处置 将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改动其化学成分、组织和性能的热处置工艺。特点：表层不仅有组织变化，而且有成分变化。种类：渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。根本过程分解 介质中分解出渗入元素的

23、活性原子如：CH42H2+C 2NH33H2+2N 吸收 工件外表吸收活性原子，进入晶格 内构成固溶体或化合物。分散 在一定温度，由外表向内部分散。(1)钢的渗碳 指向钢的外表渗入碳原子的过程目的表层C%由0.100.25%到1.01.2% 提高工件外表硬度、耐磨性及疲劳强度，同时坚持心部良好的韧性。运用：适用于外表有较高耐磨性要求，并接受较大冲 击载荷的低碳、低合金钢件。如齿轮、活塞销渗碳方法 a.气体渗碳 消费率高，劳动条件好；渗碳过程容易控制；适用于大批量消费。 b.固体渗碳 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。渗碳剂：木炭粉+碳酸盐渗碳工艺参数特点：设备、操作简单； 渗速慢、

24、劳动条件差、质量 不易控制；a.T 用于单件、小批量消费。渗碳温度、时间T过高：A晶粒显著长大，且渗碳后冷却时易变形Ac3以上，通常为900950T过低：渗碳速度太慢，消费率低；渗碳后热处置：淬火+低温回火处置a.直接淬火法工件预冷至850880淬火，180200回火预冷目的：减少淬火变形及开裂；减少A残，提高表层硬度(表层析出一些碳化 物，降低A的含碳量) 渗碳后的慢冷组织 过共析组织(P+Fe3C)、共析组织(P)、过渡区亚共 析组织(P+F)和原始亚共析组织(F+P)b.t(s)渗碳层厚度普通0.52.5mm，39小时c.二次淬火法： 渗碳缓冷后第一次加热为Ac3+3050，细化心部；

25、第二次加热为Ac1+3050，细化表层。 b.一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火。特点：晶粒细化(重新加热A化)，性能。 特点：工艺复杂，本钱高； 工件经反复加热冷却后易产生 变形和开裂。特点：)操作简单、本钱低、消费率高， )适用于渗碳件心部和表层都不过热的情况。用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。用于少数对性能要求特别高的工件。热处置后组织 表层：M回粒状碳化物少量A残 硬度5864HRC心部：低碳钢 P+F 硬度1015HRC 渗碳工件工艺道路(2)钢的渗氮 在一定温度下(普通在Ac1温度以下) 使活性氮原子渗入工件外表的化学热处置工艺目的：提高工件外表硬度、耐磨性、疲劳性能、耐蚀

26、 性及热硬性。低碳合金钢 低碳M回F 硬度3545HRC锻造正火机加工渗碳淬火+低温回火精加工种类：气体渗氮、离子渗氮气体渗氮 )温度低 常用550570，远低于渗碳温度。缘由：N在铁素体中有一定的溶解才干)时间长 2050h，氮化层厚度为0.40.6mm)渗氮前需进展调质预处置目的：改善机加工性能和获得均匀的回火S组织， 保证较高的强度和韧性。b.渗氮组织 N化物(Fe4N、Fe2-3N)过饱和N的固溶体回火Sa.工艺特点c.渗氮件的性能 )高的硬度、耐磨性和热硬性 缘由：合金氮化物硬度高达1100HV，大于碳化物； 弥散N化物在600650下不聚集、不粗化。)高的疲劳极限 工件外表产生剩余

27、压应力，疲劳极限提高15%35%)渗氮层脆性大；要运用公用合金钢。)良好的抗咬合性能及抗蚀性氮化物化学稳定性高。)小变形 渗氮温度低，不需进展任何其它热处置。f.渗氮工艺道路 d.用途：用于交变载荷下并要求耐磨的重要构造件，如 高速传动的精细齿轮、曲轴、高精度机床主轴； 高温下任务的耐热、耐蚀、耐磨零件，如齿轮 套、阀门、排气阀等。 e.渗氮件资料：需选用与N亲合力大的A1、Cr、Mo、 Ti、V等合金元素的合金钢。 如38CrMoAlA、35CrAlA、38CrMo等 锻造正火(或退火) 粗加工调质精加工去应力粗磨氮化精磨或研磨离子渗氮 渗氮速度快、消费周期短、渗氮层质量高、工件变形小、对资

28、料的顺应性强，投资高。 (3)碳氮共渗 以渗碳为主)共渗温度低、时间短，消费效率高，变形小。工艺时间：12h，渗层深度为0.20.5mm(较薄)。共渗温度：820860。淬火+低温回火特点a.与渗碳相比)外表硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐性高于渗碳件。 氮的高碳M回组织，硬度达5863HRC。c.可用于中碳钢和中碳合金钢。外形复杂、要求变形小的小型耐磨零件。如汽车、机床的各种齿轮、蜗轮、蜗杆和轴类零件。b.与渗氮相比共渗层深度深，外表脆性小，抗压强度高运用(4)氮碳共渗 以渗氮为主工艺共渗温度540570，14h，油冷或水冷c.适用于碳钢、合金钢、铸铁、粉末冶金制品。d.渗层较薄(碳氮化合物层0

29、.010.02mm)，共渗层硬度 梯度较大，不宜于重载条件下运用。运用：模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸 套等耐磨件的处置。a.硬度高(500900HV)而不脆。能显著提高零件的耐 磨、耐疲劳、抗咬合、抗腐蚀等才干。b.处置温度低，时间短，工件的变形小。特点4.1.3 热处置常见缺陷1、过热和过烧(1)过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起 A晶粒显著长大，使其转变后的组织粗大，力 学性能显著下降的景象。补救措施：重新A化后正火(或退火)过烧只能报废2、氧化和脱碳(1)氧化 工件尺寸减小，Ra升高，并影响淬火冷却速度(2)过烧：由于加热温度高至固相线附近，使钢的晶界严 重氧化或

30、熔化，而使钢的性能变得极脆的景象(2)脱碳 工件外表C%降低，使工件外表硬度、耐磨性 及疲劳强度降低。工件外表涂一层维护涂料。(3)影响氧化、脱碳的要素加热温度越高保温时间越长氧化作用越猛烈脱碳层越深(4)措施在保证A化的条件下，尽能够降低加热温度和缩短保 温时间。工件在盐浴炉、维护气氛炉和真空炉中加热。3、变形与开裂缘由：淬火时构成的内应力所致(1)淬火冷却应力工件淬火冷却时由于不同部位的温度 差别及组织转变的不同时性所引起的应力热应力由于工件不同部位存在着温度差而导致热胀 冷缩不一致所引起的应力。开场表层-拉，心部-压；后期表层-压，心部-拉；终了表层-压，心部-拉。热应力相变应力(组织应

31、力)种类开场表层-压，心部-拉；后期表层-拉，心部-压；终了表层-拉，心部-压。(2)淬火冷却变形相变应力各部位相变的不同时性所引起的应力热应力变形 淬火初期产生，它使物体向球形开展a.Dh的圆柱体：D、h，呈腰鼓形的趋势b.hD的扁平体：D、h，成陀螺状c.空心圆柱体：内孔心部分鼓凸(内孔较外外表冷却慢)d.内径与外径均较大的套圈状零件：内、外径均减小 而高度添加应力大于屈服强度时即产生变形 相变应力变形 a.尺寸较大的圆柱体：直径、高度b.尺寸大于一定值后： Dh时，h、D； hD时，h、D。c.空心圆柱体零件： 尺寸较小时，内、外径与高度都增大； 尺寸较大时，内径增大。减少变形的途径a.

32、合理选材和改良零件设计的构造工艺性 选择淬透性较好的合金钢，以便采用较为缓和的淬火介质；零件截面尺寸尽量均匀、外形对称。高合金工具钢应反复镦锻。淬火前退火 (退火有利于组织均匀)b.选择适宜的锻造和预先热处置工艺c.采用低淬火冷却变形的热处置工艺一次或多次预热、降低淬火温度、预冷淬火、分级淬火、等温淬火等。d.已变形的工件可采用各种矫正措施来弥补(3)淬火冷却开裂 200以下，M转变产生较大的相变应力，此时钢的塑性又较差，易于产生裂纹。淬火裂纹类型c.孔内壁面裂纹 管形零件或带孔零件由于孔内壁和其 它部位存在V冷差别。a.纵向裂纹 细长圆柱体淬火后切向剩余应力纵向。b.横向裂纹 直径特别大或直

33、径不太大而未能淬透，心 部轴向拉应力远大于切向应力。防止措施尽量防止截面变化过大或加大截面过渡半径，坚持外形的对称性；双介质淬火、分级淬火或等温淬火。尽量采用淬透性好的钢；工件完全冷却前即行回火；a.降低拉应力b.使各部位均匀冷却消除应力集中的各种要素(锐角倒钝、倒角半径稍大)；对圆筒形零件，可内壁先喷液冷却，然后再整体淬火。4.2 金属资料的固溶处置和时效强化1、固溶处置：将双相组织加热到固溶度线以上某一温 度保温足够时间，获得均匀单相固溶体，然后速冷， 抑制相分解，获得在室温下过饱和的相固溶体。自然时效：室温下进展人工时效：低温加热下 进展2、时效：过饱和固溶体在室温或低温加热下保温一段

34、时间，随时间延伸其强度、硬度显著升高而塑 性降低的景象。3、运用固溶处置的运用：高锰钢或高铬高镍钢这类奥氏体钢 常用固溶处置来遏止缓冷过程中碳 化物的析出以保证钢的耐磨性或耐 蚀性。固溶时效强化处置的运用：用于沉淀硬化不锈钢及非 铁合金如Al-Cu-Mg系合 金、复杂青铜。原理：第二相与母相(相)的共格程度不同，使母相产 生晶格畸变而强化。4.3 金属的形变改性 塑性变形及随后的加热对金属资料组织和性能有显著的影响。4.3.1 塑性变形机理1、单晶体的塑性变形主要方式：滑移(1)滑移 在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面和晶向发生相对滑动。 (2)滑移特点滑移是在切应力作用下产生

35、的临界切应力：晶体产生滑移的最小切应力。滑移是沿着晶体中原子陈列最严密的晶面和晶向发生 原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。密排面滑移面 密排方向滑移方向滑移系：由一个滑移面与该面上的一个滑移方向构成。切应力产生滑移，使资料产生塑性变形正应力正断，不能引起塑性变形；滑移系多滑移能够性大；一样滑移系，滑移方向多塑性好例如： 面心立方塑性体心立方密排六方滑移系=滑移面4滑移方向3 62 13滑移量为原子间距整数倍滑移同时伴随晶体的转动 当滑移面和滑移方向与外力的夹角成45时，滑移方向的切应力分量最大，此时最易滑移。相反，假设平行或垂直，切应力分量为零，晶体

36、不能滑移。一是滑移面向外力轴向的转动。二是滑移面上的滑移方向向最大切应力 方向转动(转动轴线为滑移面法线)。滑移的本质是位错沿滑移面运动的结果a.刚性滑移不符合实践铜实际计算值k1500MPa，实测k0.98MPa。由PQP/Q/，只需位错中心附近的少数原子作远小于一个原子间距的位移，且离位错中心越远的原子需作的位移越小。显然，这种方式的位错运动，只需求很小的切应力。b.滑移是经过位错在滑移面逐渐挪动的结果2、多晶体的塑性变形 多晶体各个晶粒位向不同，且存在许多晶界，变形比单晶体复杂。(1)晶界和晶粒方位的影响 当位错运动到晶界附近时，遭到晶界的妨碍而堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进展,

37、 那么必需添加外力, 从而使金属的变形抗力提高。晶粒位向的影响 任一晶粒的滑移都必然会遭到它周围不同位向晶粒的约束和妨碍。各晶粒必需相互协调，才干发生塑性变形，因此增大其滑移的抗力。晶界的影响1、晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性4.3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响(1)晶粒由多边形扁平形或长条形，出现纤维组织(2)塑性杂质物被拉长为细条状； 脆性杂质物破碎，沿变形方向呈链状分布。2、亚构造细化，位错密度增大，产生冷变形强化。 由少数晶粒开场，逐渐扩展到多数晶粒，最后到全体晶粒；从不均匀的变形逐渐开展到均匀的变形；从小变形量到大变形量。(2)多晶体的塑性变形过程(2)变形强化运用强化

38、金属的重要工艺手段(无法用热处置强化的合金)可使金属拉伸、冲压成形时均匀变形提高零件在运用过程中的平安性(3)变形强化危害影响金属继续变形(变形抗力)影响零件运用。深度冷变形后资料塑韧性太低。(1)变形强化：随着变形程度的添加，金属的强度、硬度 显著升高，而塑性、韧性显著下降景象措施：再结晶退火。 但添加消费本钱、延伸消费周期3、产生变形织构 变形量很大时，由于晶体转动，使多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐伐整其而趋于一致，从而破坏了多晶体中各晶粒取向的无序性。板织构 轧制时构成的织构丝织构 拉拔时构成的织构(3)对资料性能和加工工艺的影响金属性能各向异性，变形不均匀可使铁损大大减少冲压件产

39、生“制耳景象(1)构成缘由(2)种类4、产生剩余应力 点阵畸变(第三类内应力)变形不均晶格畸变残留变形功(1)缘由(2)种类宏观内应力(第一类内应力)工件各部分宏观变形不均匀而引起的内应力。各晶粒或亚晶粒之间变形不均匀而产生的内应力。微观内应力(第二类内应力)(3)危害：变形、开裂、应力腐蚀(5)应力消除：去应力退火(4)运用 工件外表残留一层压应力，可提高运用寿命 。 例如喷丸、化学热处置可有效地提高工件疲劳抗力4.3.3 塑性变形金属在加热时组织与性能的变化 冷变形金属晶体缺陷多，畸变能高，热力学上处于不稳定形状。假设加热，原子分散才干添加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 1、回复

40、：冷塑性变形金属加热时，在显微组织发生改 变前所产生的某些亚构造和性能的变化过程(1)机理点缺陷数目明显减少杂乱分布的位错逐渐集中并重新陈列，使晶格畸变T稍高，位错运动T不高时，点缺陷运动， 空位与间隙原子结合电阻率和剩余内应力显著； 耐蚀性改善。(2)特点显微组织无明显变化； 强度、硬度略，塑性略 (位错密度降得很少)。(3)运用冷变形金属去应力退火(即回复处置)；铸件和焊件去应力退火。2、再结晶(1)再结晶：指冷变形金属加热到足够高的温度时，通 过新晶核的构成及长大，最终构成无应变 的新晶粒组织的过程。驱动力：预先冷变形所产生的储存能。中心：破碎晶粒中无畸变小晶块。a.获得细小等轴晶(显微

41、组织彻底改组)。 新晶粒位向与变形晶粒不同，但晶格类型一样。 b.晶体缺陷大大Rm、硬度显著，塑性、韧性大大；内应力根本消除。 性能重新恢复到冷变形前的高塑性和低强度形状特点运用 再结晶退火广泛用作金属冷变形加工的中间工序。 T再不是一个物理常数，而是一个自某一温度开场的温度范围。 通常以经1h保温能完成再结晶的最低退火温度作为资料的再结晶温度。a.冷变形程度影响要素晶体缺陷，内能T再变形达一定程度T再不变化最低再结晶温度变形大(2)再结晶温度：开场产生再结晶景象的最低温度。b.金属纯度、合金含量杂质多、高熔点元素多妨碍原子分散和晶界迁移T再c.原始晶粒变形抗力大细冷变形后金属储存的能量高T再

42、d.退火保温时间原子分散挪动充分T再e.加热速度T再太缓慢缘由：变形金属有足够的时间回复，使变 形储存能以致再结晶驱动力减小 T再 最低再结晶温度TR实践再结晶退火温度=TR+100200(3)再结晶后晶粒大小取决于变形程度、退火温度和保温时间变形程度：变形越不均匀，再结晶退火后晶粒越粗大长快TR(0.350.4)Tm Tm熔点a.变形量很小，晶粒尺寸根本不变缘由：畸变能小，缺乏以引起再结晶。临界变形度：使晶粒发生异常长大的变形度 b.变形度达2%10%时，再结晶晶粒粗大c.变形度临界变形度变形度晶粒越细变形度达一定程度后，再结晶后晶粒大小根本坚持不变。 缘由：只需少数晶粒发生变形，变形很不均

43、匀，再结 晶中心少，晶粒大小相差悬殊，晶粒易发生相 互吞并而长大。 加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。退火温度、保温时间冷变形量38580C保温3秒580C保温4秒580C保温8秒580C保温15分700C保温10分黄铜再结晶和晶粒长大各阶段金相照片3、晶粒长大(1)机理：再结晶刚完成时，等轴晶细而均匀，晶界界面 能大，假设继续提高加热温度或延伸保温时间，会促使 大晶粒逐渐吞并小晶粒，最后得到粗大晶粒的组织。(2)类型正常长大 晶粒均匀延续地长大异常长大(二次再结晶) 不均匀、不延续地迅速长大缘由：正常晶粒长大受阻时，能够由于某种缘由(例如 温度升高导致第二

44、相微粒聚集长大，甚至固溶入基 体)，消除了妨碍要素，会有少数大晶粒急剧长大， 将周围的小晶粒全部吞并掉。二次再结晶力学性能显著；资料冷变形后的Ra4.3.4金属的热塑性变形1、金属热加工的概念热加工在再结晶温度以上进展塑性变形冷加工在再结晶温度以下进展塑性变形动态再结晶热加工过程中 发生的再结晶 位错增殖导致的冷变形强化能被变形过程发生的动态再结晶软化过程所抵消。静态再结晶塑性变形终止 后加热时发生的再结晶2、热加工变形过程3、热加工特点(1)可继续地进展大变形量的加工。(2)变形阻力小，可减少动力耗费。缘由：高温下全属的强度低、变形阻力小。4、热加工对金属组织和性能的影响(1)改善铸锭和钢坯

45、的组织和性能可部分消除偏析(温度和压力作用下原子分散速度加快) 金属资料的致密度。例如：气孔和疏松被焊合柱状晶和树枝晶被破碎构成细小均匀的等轴晶粒改善夹杂物与脆性相的形状、大小、分布(打碎并呈 均匀分布)(2)构成纤维组织(加工流线) 随金属晶粒变形而被拉长或压扁的非金属夹杂物呈纤维状。由于夹杂物无再结晶才干，再结晶后依然以纤维状保管下来，构成纤维组织。措施a.流线分布合理流线沿工件外形轮廓延续分布。纤维组织特点：使金属资料力学性能各向异性； 最大拉应力方向与流线方向一致；切应力或冲击力方向与流线方向垂直；热处置方法无法消除。b.采用不同方向的变形打乱流线的方向性。 如锻造时采用镦粗与拔长交替

46、进展。(3)构成带状组织带状组织热加工后钢中常出现沿变形方向呈带状 或层状分布的显微组织构成缘由：a.钢严重偏析、夹杂 措施： 用热处置方法消除危害：力学性能方向性；切削性能b.热变形加工时温度过低高温分散退火+正火：用于严重磷偏析产生的带状组织正火：用于高温下能获得单相组织的资料4.4 钢的合金化改性碳钢 (非合金钢)特点：加工容易、本钱低廉；淬透性低，回火稳定性差；不能满足如耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性能要求。4.4.1 钢中常存杂质元素对钢性能的影响钢中的杂质普通是指Mn、Si、P、S。是由原料带入或脱氧残留的元素。合金钢：抑制了碳钢运用性能的缺乏； 本钱升高，某些工艺性能恶化(例如锻造)1、硅 脱氧； 强化铁素体，提高钢的强度、硬度，但韧塑性 SiO2是脆性夹杂物，对钢的性能不利。Si0.4%时，是有益元素2、锰 脱