（中职）机械基础2、了解材料的热处理教学课件

1、YCF正版可修改PPT（中职）机械基础2、了解材料的热处理教学课件任务二 了解材料的热处理任务目标： 1、理解钢的热处理的定义及作用。 2、理解钢的预备热处理退火与正火。 3、理解钢的补充热处理去应力退火与人工时效。 4、理解钢的最终热处理淬火与回火。 5、了解钢的最终热处理表面热处理：表面淬火、 渗碳、渗氮和渗硼等。 6、了解灰铸铁、球墨铸铁的热处理方法。 7、了解热处理的常见缺陷。一、钢的热处理 钢铁材料是以铁、碳为基本组元的合金，也是生产中应用最广泛的金属材料。铁碳合金按碳含量不同主要分为三类：按室温组织不同，碳钢又可分为：钢的热处理 钢的热处理是指将固态钢进行加热、保温和冷却，以获取所

2、需的组织和性能的工艺方法。钢的热处理的主要作用通过适当的热处理： 能显著提高钢的力学性能，以满足零件的使用要求和延长零件的使用寿命。 能改善钢的加工工艺性能（如切削加工性能、冲压性能等），以提高生产率和加工质量。 还能消除钢在加工过程中产生的残余内应力，以稳定零件的形状和尺寸等。1、热处理方法的分类常用热处理方法： （1）预备热处理； （2）补充热处理； （3）最终热处理。2、钢的预备热处理 预备热处理是指为消除毛坯或工件的热加工缺陷或加工硬化，为后续加工和最终热处理做准备的热处理。 常用方法有退火、正火等。（1）钢的退火 退火是将钢加热至一定温度，保温一定时间后，缓慢冷却的热处理工艺。 退火

3、主要用于消除某些钢晶体粗大或晶粒大小不均匀等热加工缺陷；同时消除残余内应力，降低硬度，以利于切削加工。（2）钢的正火 正火是将钢加热到一定温度，保温一定时间后，在空气中冷却的热处理工艺。 正火的冷速快于退火，使正火钢的强度、硬度高，且生产周期短。 对中、低碳的亚共析钢通常采用正火来代替退火。 此外正火可用做某些要求不高的中碳钢零件的最终热处理。3、钢的补充热处理 为了消除或减小工件在加工过程中产生的残余内应力，以稳定零件的尺寸和形状的热处理，称为补充热处理。常用的补充热处理方法：（1）去应力退火 将具有残余内应力的钢制件加热至550650并保持适当时间，然后缓慢冷却的补充热处理，称为去应力退火

4、。 去应力退火主要用于铸件、焊接件或经切削粗加工的退火态在制精密零件。（2）人工时效 将存在残余内应力的钢制件加热至250280，或150以下温度并保持较长时间的补充热处理，称为人工时效。 250280的人工时效主要用于高强度弹簧钢丝（带），提高其有效强度和稳定弹簧尺寸。 150以下温度的人工时效主要用于经切削半精加工的在制精密零件。4、钢的最终热处理淬火与回火 钢的最终热处理是指使零件获得最终使用性能的热处理。（1）钢的淬火 淬火是将钢加热到一定温度，保温一定时间后，快速冷却的热处理工艺。经淬火的钢，具有高硬度和高脆性。 生产中最常用的快速冷却的介质是水和油。（2）钢的回火 钢的回火是将淬火

5、钢重新加热至一定温度，并保温一定时间后，然后冷却至室温的热处理工艺。 回火的作用是：消除或减小淬火应力，降低淬火钢的脆性，达到零件要求的使用性能，稳定钢件的组织和尺寸。（2）按回火温度不同，回火可分三类：低温回火。回火温度：150250。 保持淬火钢硬度基本不变或略有降低的条件下，降低淬火钢的脆性和淬火应力，稳定钢件的组织和尺寸。 要求高硬度的各种工具、耐磨零件、渗碳淬火和表面淬火零件等。作用：常用于：中温回火。回火温度：350500。 使淬火钢的硬度降低至3552HRC，使钢获得高的强度和足够的韧性。 各种弹簧、热作模具及某些螺钉、销钉等高强度零件。作用：常用于：高温回火。回火温度：5006

6、50。 使淬火钢的硬度降低至2032HRC，使钢获得具有一定强度和高韧性的良好的综合力学性能。作用：调质： 淬火和高温回火的复合热处理，称为调质。 调质主要用于：要求综合力学性能良好的重要零件。如主轴、曲轴、某些齿轮和表面淬火件、渗氮零件等。 在250350回火时，钢的韧性最低，此现象称为低温回火脆性。 注意：（3）钢的淬硬性与淬透性钢的淬硬性是指淬火钢获得最高硬度的能力。淬硬性钢的淬硬性主要取决于钢的含碳量；钢的含碳量越高，则钢的淬硬性越高。淬透性是指在规定淬火条件下，钢获得的高硬度层（淬硬层）深度的能力。淬透性碳钢的淬透性较差，含碳量对钢的淬透性影响不大；合金钢的淬透性较好，且合金元素含量

7、越高，其淬透性越好。5、钢的最终热处理表面热处理 钢的表面热处理是指：仅改变钢表层的组织和化学成分，以提高表层性能的热处理工艺。 常用于：工件表层要求具有高强度、高硬度、耐磨性好，而心部要求具有良好的综合力学性能的零件。 钢的表面热处理的方法主要有表面淬火和化学热处理。（1）表面淬火 钢的表面淬火是指对钢件表层淬火，以提高表层硬度和耐磨性的表面热处理工艺。 常用方法有感应加热淬火和火焰加热淬火。火焰加热淬火感应加热淬火 感应加热淬火是利用感应电流在零件表层产生热效应，使零件表层快速加热至一定温度，随即快速冷却的表面淬火工艺。 火焰加热表面淬火是利用可燃气体的火焰对零件表面快速加热至一定温度，然

8、后快速冷却的表面淬火工艺。 为了提高零件心部的综合力学性能，减小零件的表面淬火应力和表面脆性；零件在表面淬火前应先进行调质或正火，表面淬火后应进行低温回火。 表面淬火主要用于表层要求具有较高的硬度和耐磨性，心部要求具有良好的综合性能，有时还用于要求具有较高疲劳抗力的调质钢零件。 此外，有时表面淬火也可用于碳素工具钢、低合金工具钢和铸铁零件，以提高其耐磨性。（2）化学热处理 化学热处理是指：钢件置于含有某些元素的活性介质中加热、保温，使介质分解释放出这些元素的活性原子并渗入钢件表层，以改变钢表层的化学成分和性能的表面热处理工艺。 用于强化零件表面的化学热处理主要有渗碳、渗氮和渗硼等。 用于强化零

9、件表面的化学热处理主要有渗碳、渗氮和渗硼等。渗碳 渗碳是将低碳钢件在渗碳介质中加热至900950保温，使碳原子渗入钢件表层，以增加其表层含碳量的化学热处理工艺。 零件渗碳后，还需进行淬火低温回火。 渗碳的常用方法有气体渗碳和固体渗碳。 气体渗碳是将工件置于气体渗碳剂中进行渗碳的方法。 固体渗碳是将工件在固体渗碳剂中进行渗碳的方法。渗氮 渗氮（氮化）是向钢表层渗入氮原子的化学热处理工艺。 目的：提高零件的表面硬度、耐磨性、疲劳抗力和耐蚀性等。 常用的方法有气体渗氮、离子渗氮和软渗氮（低温碳氮共渗）。渗硼 渗硼是将钢件置于8001000的含硼介质中，使硼原子渗入钢的表层形成高硬度的硼化物层的化学热

10、处理工艺。 渗硼件具有极高的表面硬度和耐磨性，良好的减摩性和抗粘着性；在800以下能保持高硬度和抗氧化性；对硫酸、盐酸和碱具有良好的耐蚀性。 钢件渗硼后，还应进行淬火、低温回火的热处理。 渗氮的常用方法有盐浴渗硼和固体渗硼。二、铸铁的热处理1、灰铸铁常用的热处理 灰铸铁热处理的主要目的是消除铸造应力和提高铸铁表面硬度与耐磨性。（1）低温退火 将灰铸铁制件加热至530550，保温后缓慢冷却的方式，称为低温回火。 作用是消除铸件的铸造应力，防止铸件变形，稳定尺寸。（2）天然时效 在实际生产中，当时间允许时，常将铸铁件在露天长期放置数月乃至数年，以达到减小铸造应力的目的，这种处理称为天然稳定化处理，

11、又称“天然时效”。（3）表面淬火 将灰铸铁制件的局部表面快速加热到9001000高温，然后进行快冷淬火的工艺，以提高灰铸铁制件表面硬度和耐磨性，提高疲劳抗力。 另外，灰铸铁还可根据需要进行正火或高温退火，改善切削性能。2、球墨铸铁常用的热处理（1）去应力退火 目的是消除铸造应力。对于形状复杂、壁厚不均匀的铸件，应及时进行去应力退火。（2）正火目的是提高球墨铸铁的强度、硬度和耐磨性。（3）等温淬火 等温淬火是将加热保温的工件投入到某一温度的盐浴中，保温足够时间后空冷的淬火方式。 等温淬火可使球墨铸铁具有高强度、高硬度和较高韧性的良好配合（4）调质 主要适用于受力复杂的重要零件，如连杆、曲轴等。（

12、5）软氮化（碳氮共渗） 可在球墨铸铁表面形成较高硬度的渗碳层，从而提高铸件的疲劳抗力、表面硬度和耐磨性。三、常见热处理的缺陷（1）淬火变形与淬火开裂淬火变形 淬火时，工件形状和尺寸发生变化的现象称为淬火变形。淬火开裂 淬火时，工件产生裂纹的现象称为淬火开裂。（2）过热与过烧 工件淬火时，因加热温度过高或保温时间过长，使晶粒显著粗化的现象。 工件淬火时，因加热温度过高并接近熔化温度，使得晶界氧化或熔化的现象称为过烧。（3）氧化与脱碳 工件淬火加热时，因加热介质中的氧、二氧化碳和水汽等与钢表面的氧化作用，导致钢件表面形成氧化物的现象，称为氧化。 工件淬火加热时，因加热介质中的氧、二氧化碳和水汽等与钢表层的碳的作用，导致钢件表层