金属的热加工

1、金属的热加工第1页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三金属热加工的定义23 金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称叫热加工。有时也将热切割、热喷涂等工艺包括在内。 热加工能使金属零件在成形的同时改善它的组织，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件的机械性能。铸造、焊接是将金属熔化再凝固成型。 热扎、锻造是将金属加热到塑性变形阶段，再进行成型加工，如合金钢需加热到形成均匀奥氏体后，进行热扎、锻造，温度低塑性不好，易产生裂纹，温度过高金属件易过分氧化，影响加工件质量。第2页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三铸造定义 熔炼金属，制造铸型，并将熔

2、融金属浇入铸型，凝固后获得一形状、尺寸、成分、组织和性能金属零件或毛坯的液态成形方法。特点 适应性强、成本较低、铸件组织性能较差、工序较多分类（1）砂型铸造 （2）特种铸造第3页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三砂型铸造 第4页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三特种铸造TextTextText压力铸造第5页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三熔模铸造 TextTextTextText第6页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三锻压ConceptTextTextTextTextTextText 对坯料施加外力，使其

3、产生塑性变形改变尺寸、形状及性能，用以制造毛坯、机械零件的成形加工方法。第7页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三自由锻镦粗弯曲冲孔拔长扭转切割第8页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三模锻与胎模锻 第9页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三冲压切断弯曲拉深冲裁第10页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三焊接第11页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三金属的热处理 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料

4、表面或内部的显微组织结构来控制其性能的一种工艺。 下面我们以钢的热处理为例进行交流第12页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三23何谓钢的热处理？ 钢的热处理是将固态下的钢经过加热、保温和冷却，使其组织结构发生变化，从而获得所需性能的工艺方法。 钢的热处理的特点 与其他加工工艺相比，热处理最大的特点是不改变工件的形状和尺寸，而是通过改变工件的内部组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。 对钢进行热处理有什么实际意义？ 热处理不仅可以用于强化钢材，提高零件的使用性能，延长零件的使用寿命，还可以改善钢的加工性能，减少刀具磨损，提高零件的加工质量。 第13页，共

5、24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三根据加热和冷却方式的不同，热处理可分为普通热处理、表面热处理和化学热处理三种。一. 普通热处理（退火、正火、淬火、回火） 1.退火 退火是将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。 退火的主要目的是降低硬度、消除内应力、改善组织和性能，为后续的机械加工和热处理做准备。 适用范围完全退火消除中碳钢铸、锻件组织缺陷。球化退火改善高碳钢工件（如刀具、量具、模具等）加工性能去应力退火取出大型铸、锻件内应力第14页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三 2.正火 正火是将钢加热到适当温度，保温一定时间

6、后在空气中冷却的热理工艺。 正火的目的细化晶粒和消除内应力，这与退火的目的基本相同。但由于正火的冷却速度比退火的冷却速度快，故同类钢正火后的硬度和强度要略高于退火的。而且由于正火不是随炉冷却，所以生产率高、成本低。因此在满足性能要求的前提下，应尽量采用正火。普通的机械零件常用正火作最终热处理。 3.淬火 淬火是将钢件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却的热处理工艺。 淬火的目的是提高钢的强度和硬度,增加耐磨性，并在回火后获得高强度和一定韧度相配合的性能。因此，淬火是强化钢件最经济、最有效的热处理工艺，几乎所有的工模具和重要的机械零部件都需要进行淬火处理。第15页，共

7、24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三 （1）淬火介质 淬火时的冷却物质称为淬火介质。由于不同成分的钢所要求的冷却速度不同，故应使用不同的淬火介质。常用的淬火介质有水、油、盐溶液和碱溶液及其他合成淬火介质。淬火冷却的基本要求是：既要使工件淬硬，又要避免产生变形和开裂。 （2）淬火的操作 工件淬火时浸入淬火介质的操作是否正确，对减小工件变形和避免工件开裂有重要影响。淬火时，应保证工件得到均匀冷却，以减小工件内应力，并要保证工件的重心稳定。4.回火 回火是指将淬火钢件重新加入到适当温度，保温一定时间后进行冷却的热处理工艺。 回火的目的是使钢的组织趋于稳定，降低钢的脆性，提高韧性与塑性

8、，消除或者减少淬火应力，稳定钢的形状与尺寸，防止淬火零件变形和开裂，高温回火还可以改善切削加工性能。第16页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三回火 温度 目的 应用低温回火150250 降低淬火内应力，提高工件韧度，保持淬火后的高硬度和高耐磨性各种工具、模具、量具中温回火250450 消除钢中大部分内应力，并使其具有一定的韧度和高的弹性处理各类弹簧高温回火500650 习惯上将淬火加高温回火的复合热处理工艺称为调质。钢经调质后具有强度、硬度韧性、韧度都较好的综合力学性能各种重要机械零件，如连杆、螺栓、齿轮及轴据回火根加热温度的不同，回火可分为三种第17页，共24页，202

9、2年，5月20日，22点24分，星期三二.表面热处理 表面热处理是指仅对工件表面进行热处理以改变其表层组织和性能的热处理工艺。表面热处理只对一定深度的表层进行强化，而心部的组织和性能基本保持不变。处理后的工件表面可获得高的硬度和耐磨性，而心部则具有足够的强度和韧性。 第18页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三 1.感应加热表面淬火热处理 感应加热表面淬火热处理 利用感应电流产生大量的电阻热,使工件表面迅速加热, 而表面迅速冷却,即达到淬火目的。这一方法的优点是设备简单，操作方便，加热深度快，表面氧化、脱碳少和变形小，因此生产率高，处理质量好，易于自动化、机械化,不需要回火

10、，能显著提高工件的耐磨性和抗擦伤能力。其缺点是设备较贵，形状复杂零件的感应器不易制造。第19页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三 2.火焰加热表面淬火热处理 利用氧-乙炔或其它燃气火焰对零件表面进行快速加热，随之淬火冷却的工艺称为火焰加热表面淬火。该方法设备简单，成本低，但生产率低，质量较难控制，因此只适用于单件、小批生产或大型零件如大型齿轮、轴等得表面淬火。 表面淬火前一般需进行调质 或正火处理，表面淬火后进行低温回火，已达到使工件外硬内韧的目的。一般表面淬火的工艺路线为：下料、锻造、正火、粗加工、调质、精加工、表面淬火+低温回火、精磨。第20页，共24页，2022年，

11、5月20日，22点24分，星期三TEXTTEXTTEXTTEXTTEXT三.表面化学热处理 表面化学热处理是将工件置于特定的介质中加热和保温，使一种或几种元素的原子渗入工件表面，以改变表面的化学组分和组织，从而获得所需性能的热处理工艺。 表面化学热处理的目的是提高钢件的表面硬度、耐磨性和耐蚀性，而钢件的心部仍保持原有性能。常用的表面化学热处理有渗碳、渗氮、渗硼、渗铝及多元素共渗等。目前应用最多的是渗碳、渗氮。第21页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三渗碳 为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。渗碳用于低碳钢和低碳合金结构钢，如20、20Cr、20CrMnTi钢等得表面热处理。渗碳后可获得0.52.0mm的高碳表层，再经淬火、低温回火，使工件表面具有高硬度、高耐磨性，而心部具有良好塑性和韧度，使零件既耐磨，又抗冲击。主要用于汽车齿轮、活塞销等得热处理。第22页，共24页，2022年，5月20日，22点24分，星期三渗氮 渗氮是将钢件在渗氮介质中加热并保温使氮原子渗入表层的化学热处理工艺。渗氮后可获得0.3