钢的普通热处理(四火)解析课件

1、钢的普通热处理(四火)解析课件钢的普通热处理(四火)解析课件1 钢的退火和正火一、退火定义： 加热随炉冷却P钢临界温度以上或以下分类： 完全退火（等温退火）球化退火去应力退火（低温退火）扩散退火（均匀化退火）再结晶退火1 钢的退火和正火一、退火定义：加热随炉冷却P钢临界温度以适用范围：亚共析钢（铸、锻、焊件）加热温度：AC3+30 50 AC3+30 50 完全退火AC3+30 50 炉冷AC3500 ，空冷完全退火工艺曲线适用范围：亚共析钢（铸、锻、焊件）AC3+30 50 A退火后组织：P+F中碳钢：珠光体+铁素体 完全退火目的：降低硬度，改善切削加工性能 （Wc：0.5% 0.77%）细

2、化晶粒消除应力均匀成份、组织提高塑性退火后组织：P+F中碳钢：珠光体+铁素体 完全退火目的：完全退火等温退火完全退火的特例优点: 退火时间短，组织均匀高速钢的退火工艺曲线完全退火等温退火完全退火的特例优点: 退火时间短，组适用范围：共析钢 、过共析钢加热温度：目的：使片状 Fe3C 球化 Ar1- 20 炉冷AC1500 ，空冷AC1+20 30 AC1+20 30 H 便于切削加工使塑性达到最佳为淬火、回火做准备 球化退火AC1+20 30 适用范围：共析钢 、过共析钢Ar1- 20 炉冷AC150球状珠光体Fe3C的 球化过程退火后组织：球状P（粒状P） 球化退火球状珠光体Fe3C的 球化

3、过程退火后组织：球状P（粒状P） 加热温度：目的：消除工件残余应力，稳定工件的尺寸；软化处理；扩散退火去应力退火再结晶退火T加热AC1T加热=AC3150 250 T加热T再结晶去应力退火（低温退火）均匀化退火（扩散退火）再结晶退火 加热温度：目的：消除偏析，均匀成份、组织；加热温度：目的：消除加工硬化，提高塑性；加热温度：扩散退火去应力退火再结晶退火T加热AC1T加热=二、正火加热空冷S类型组织钢临界温度以上定义：加热温度：亚共析钢：Ac3+30 50 共析钢及过共析钢：Accm+30 50 AC3 (ACCM )+30 50 空冷AC3或ACCM正火工艺曲线二、正火加热空冷S类型组织钢临界

4、温度以上定义：加热温度：亚共二、正火S类型组织具有与退火相同的目的； 消除应力、细化晶粒、改善组织，提高钢的综合性能对于中低碳钢，可适当提高硬度，改善其切削加工性能；对于过共析钢，可消除网状Fe3C，为球化退火做准备；作为普通结构件的最终热处理。正火后组织：目的：二、正火S类型组织具有与退火相同的目的；正火后组织：目的：加热温度 ？组织和性能对切削加工的影响热处理缺陷经济问题为什么亚共析钢不在两相区加热？为什么过共析钢退火不能在Accm以上，但正火可以？三、退火与正火比较加热温度为什么亚共析钢不在两相区加热？三、退火与正火比较 定义：加热快冷（vvk）B区等温MB钢临界温度（Ac3或Ac1）以

5、上2 钢的淬火目的：工艺特点： 获得M，以提高钢的硬度和耐磨性； 经回火后可获得理想的性能； 获得B，以提高钢的综合性能。 冷却速度快，热应力和组织转变应力大，工件易变形和开裂；淬火（+回火）一般是最终热处理，是决定产品质量的关键工序。 定义：加热快冷（vvk）B区等温MB钢临界温度（Ac3下贝氏体板条状马氏体针状马氏体淬火后组织：下贝氏体板条状马氏体针状马氏体淬火后组织： 淬火工艺参数的选择亚共析钢：AC3+30 50 （完全淬火）共析钢及过共析钢：AC1 +30 50 （不完全淬火）淬火加热温度1. 加热温度为什么亚共析钢不在两相区加热？为什么过共析钢必须在两相区加热？如果T淬火 Accm

6、会有什么后果？选择原则： 保证获得马氏体 防止工件变形开裂 淬火工艺参数的选择亚共析钢：AC3+30 50 （完全中碳钢：马氏体+铁素体 （不完全淬火）中碳马氏体 (完全淬火) 淬火工艺参数的选择奥氏体化程度对淬火组织的影响中碳钢：马氏体+铁素体 （不完全淬火）中碳马氏体 (完全淬碳钢：尽可能快地加热合金钢淬火加热条件的选择 T淬火 (AC+50 100 ) 需预热t 淬火工艺参数的选择 2.保温时间t = KD 加热系数（电阻炉1-1.5min/mm）K 装炉系数( 11.5)D 工件尺寸（mm） 3.加热速度碳钢：尽可能快地加热t 淬火工艺参数的选择 2.保温时间tCABD650400理想

7、淬火冷却曲线 淬火工艺参数的选择4. 冷却速度vkA BA MCABD650400理想淬火冷却曲线 淬火工艺参数的选择淬火介质水油盐水碱浴硝盐浴冷速650550600/s 快150/s 太慢10001200/s比油快比油稍弱200300270/s 太快30/s 慢300/s比油弱比油弱特 点 高温冷速快，可保证工件淬硬 低温冷速快，工件易变形开裂 冷却能力对水温敏感 杂质使冷却能力下降 低温冷速慢，工件不易变形、开裂 高温冷速慢，工件易分解，淬不硬 易老化、易燃 油温增加，冷却能力增加（2080） 冷却能力强 工件表面质量好，硬度均匀 易变形开裂 易腐蚀 既能保证工件淬硬，又能使变形开列程度减

8、少 流动性好 工作环境差用途碳钢合金钢小截面碳钢形状简单，截面尺寸大的碳钢小件、形状复杂、精度要求高的工件 淬火工艺参数的选择4. 冷却速度淬火介质淬火介质水油盐水碱浴硝盐浴冷650550600/s 心部表面T( )tT 淬火工艺参数的选择4. 冷却速度淬火方法单介质淬火：碳钢水；合金钢油优点：操作简单、成本低；缺点：淬火件质量较低、热应力大双介质淬火：水油；水空气优点：能保证淬火件的质量要求缺点：操作难度大、热应力大分级淬火：转变产物M；优点：热应力小，工件不易变形；缺点：操作难度大等温淬火：转变产物B下；优点：综合性能及尺寸精度高、不需回火；缺点：工艺复杂、成本高心部表面T( )tT 淬火

9、工艺参数的选择4. 冷加热淬火钢Ac1以下保温冷却室温3 钢的回火 定义：目的：松懈淬火应力，防止工件变形和开裂。使组织向稳态过度，保证工件尺寸和性能的稳定性。改善材料的塑性和韧性，获得所需要的性能。马氏体的分解残余奥氏体的分解碳化物的析出和变化相（F）的回复和再结晶 回火时的组织转变及性能变化加热淬火钢Ac1以下保温冷却室温3 钢的回火 定义：目的：回火时的组织转变及性能变化回火阶段组织变化内应力体积性能回火后组织（一）200（二）200300（三）300400（四）400c/a 1c/a 1c/a1c/a1Fe3CAr B下或M回马氏体分解MH 不变或略、ak 略含C过饱和(针)+ (点)

10、 M回马氏体分解残余奥氏体分解 (略)、H (略) 脆性M回1马氏体分解碳化物聚集长大相（F）的回复和再结晶消失H、ak M回、H 较高弹性 最佳s 最佳针状 F+颗粒状Fe3C T回、H、ak综合性能 最佳等轴 F+颗粒状Fe3C S回回火时的组织转变及性能变化回火阶段组织变化内应力体积性能回火回火后钢的的组织回火托氏体回火索氏体回火板条马氏体回火片状马氏体马氏体回火后钢的的组织回火托氏体回火索氏体回火板条马氏体回火片回火后的性能：影响回火后性能的关键因素：回火温度回火后的性能：影响回火后性能的关键因素：回火温度40Cr钢经不同温度回火后的机械性能(直径D=12mm, 油淬)回火后的性能：4

11、0Cr钢经不同温度回火后的机械性能回火后的性能：工艺名称回火温度( )回火后组织回火后硬度(HRC)性能特点用途低温回火 150250 M回5864硬度 耐磨性 内应力降低工具钢、滚动轴承 渗碳件、表面淬火件 调质处理 淬火 高温回火中温回火 350500T回3550弹性 s 屈强比(s/s)一定韧性、抗疲劳性弹簧钢、热作模具高温回火 500600S回2535综合性能重要结构件、机械零件回火工艺：工艺名称回火温度回火后组织回火后硬度性能特点用途低温回火 1合金钢的回火 回火稳定性高 回火温度相应升高 合金碳化物弥散析出 二次硬化 残余奥氏体多 需多次回火合金钢的回火 回火稳定性高 回火温度相应

12、升高 回火脆性的概念 第一类回火脆性 250350 （低温、不可逆） 产生范围：所有钢 防止措施：避免在该脆性区回火； 钢中加少量 Si； 第二类回火脆性 500650 （高温、可逆） 产生范围：部分合金结构钢 （含Cr、Ni、Si、Mn） 防止措施： 回火后快冷 加少量 Mo、W 减少钢中杂质 改变热处理工艺 形变热处理 回火脆性： 回火脆性的概念 形变热处理 回火脆性：小型工件：V表面V心部Vk 能淬透 组织为100%M大型工件：V表面VkV心部 淬不透 表面M ；心部非M大尺寸工件的淬透情况示意图淬透性不同的钢调质后机械性能4 钢的淬透性小型工件：V表面V心部Vk 能淬透 组织为100淬

13、硬层深度（淬透层深度、有效淬硬尺寸）50%M表面心部淬硬层 半马氏体层的硬度/HRC4 钢的淬透性淬硬层深度（淬透层深度、有效淬硬尺寸）50%M表面心部淬硬层 淬透性 在规定条件下，决定钢的淬硬深度和硬度分布的特性 （钢淬火时获得M的能力） 一定条件下， Vk 淬透性淬硬性（可硬性） 在理想条件下，钢淬火时所能达到的最高硬度 wc 淬硬性 vC (vk)4 钢的淬透性淬透性淬硬性 淬透性vC (vk)4 钢的淬透性淬透性淬硬性影响淬透性的因素合金元素的影响：除Co、Al，均使 C 曲线右移 淬透性 碳的影响：亚共析钢，wc C曲线右移 淬透性 过共析钢，wc C曲线左移 淬透性 碳钢中共析钢淬

14、透性最好加热条件的影响未溶第二相的影响 合金元素对钢淬透性的影响凡能使 A 稳定性增加的因素都能增加钢的淬透性影响淬透性的因素合金元素对钢淬透性的影响凡能使 A 稳定性 淬透性值的表示：半M区到水冷端距离半M区硬度如: 淬透性曲线的测定末端淬火法（端淬试验）4 钢的淬透性 淬透性值的表示：半M区到水冷端距离半M区硬度如: 淬透性临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径，用D0（Dc）表示。D0与冷却介质有关，如 45 钢 D0水= 16mm，D0油= 8mm只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比较 如：45钢 D0油= 8mm，40Cr D0油= 20mm 临界淬火直径（D0）的测定临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最断面受力均匀、应力状态复杂的重要零件淬透（螺栓、连杆）受弯曲、扭转应力作用的零件不必淬透（轴类）受交变应力和震动的弹簧零件，要求无塑性变形，屈强比高淬透工具类，要求高硬度、强度、耐磨性高淬透性钢（模具）形状复杂、尺寸精度高的工件高淬透性钢特殊零件低淬透性钢