机械制造工业用钢热处理类型及特点

机械制造工业用钢热处理类型及特点一、绪论热处理是将金属或合金在固态下于一定的介质中加热到一定的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以一定的速度冷却下来的一种综合工艺。热处理一般不改变工件形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。金属整个生产过程中均可进行相应的热处理以改善金属材料性能。金属铸件通常需要进行消除内应力的低温退火，或完全退火，或正火，有的还需要淬火后回火（时效）。对金属锭的热处理，压力加工过程中的和成品的热处理，在冶金企业和机械工厂内，他是半成品和机器零件制造的主要工序之一。在影响金属材料结构变化的深度和多样性方面，热处理较机械加工和其他处理也更为有效。热处理还可与化学处理、形变加工和磁场作用等联合进行，进一步改善金属材料的性能。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，其复杂的显微组织可以通过热处理予以控制，从而获得所需的力学性能和物理化学。在机械制造行业中，工业用钢进行热处理是非常必要的。那么在本篇论文中，我们就来具体谈一谈在机械制造工业用钢热处理类型及其特点。二、机械制造工业工业用钢热处理的类型热处理（按生产工艺）普通热处理表面热处理其他热处理退火表面淬火控制气氛热处理正火真空热处理淬火化学热处理形变热处理回火激光热处理淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650°C的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质（气体、液体、固体）中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和格等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。激光热处理缩写LHT，也称激光淬火或激光相变硬化，是以高能量激光束快速扫描工件，使被照射的金属或合金表面温度以极快速度升高到相变点以上，激光束离开被照射部位时，由于热传导作用，处于冷态的基体使其迅速冷却而进行自冷淬火，得到较细小的硬化层组织，硬度一般高于常规淬火硬度。在本篇论文中，只对普通热处理和表面热处理的特点作主要说明，分类中的其他热处理方法只做了解，不详细介绍其特点。三、机械制造工业工业用钢各类热处理的特点热处理一一固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。•特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸・目的：改善材料的使用、工艺性能•基本过程：加热一保温一冷却•分类：1、普通热处理一一退火、正火、淬火、回火2、表面热处理 表面淬火、化学热处理刚的普通热处理1、钢的退火典型零件的制造过程：铸/锻一预备热处理一粗加工一最终热处理一精加工预备热处理目的：消除前道工序的缺陷，为后续工序作组织准备最终热处理目的：满足使用性能要求退火：加热、保温、慢冷得到P类组织退火的目的：软化、稳定化、细化、均匀化•完全退火一一加热到Ac3+30~50C，保温后炉冷。目的：细化，软化应用：亚共析钢的铸、锻件，热轧型材，焊接件组织：F+P•等温退火一一加热到Ac3(Acl)+20~50C，保温后在Ar1以下等温后炉冷。目的：细化，软化、省时° 时间川图° 时间川图6-23高速工具钢的完全退火与等温退火工艺曲线球化退火一一加热到Ac1+20~40°C，保温后炉冷应用：共析、过共析钢和合金钢目的：Fe3C片，网一Fe3C球（降低硬度；为淬火作组织准备）**2-^-4*,r* 4^-6**2-^-4*,r* 4^-6 时间fhfflft-74TH）扳珑化丈工艾曲建扩散退火一一加热到Ac3+150~300°C,长时间保温后慢冷目的：均匀成分应用：铸钢件组织：晶粒粗大，扩散退火后应完全退火或正火以细化组织去应力退火一一加热到Ac1-100~200C，保温后炉冷目的：去内应力，稳定组织应用：冷加工件，热加工件2、钢的正火正火一一加热到Ac3（Accm）+30~50C，保温后空冷退火强调软化，正火强调高效率。正火的应用1、 细化晶粒，提高性能；2、 提高低碳钢和低合金钢硬度，改善切削加工性；消除网状渗碳体（以便球化退火）址热涅席敝闱 曲姓用址热涅席敝闱 曲姓用「.丈曲羟3、钢的淬火淬火一一加热、保温、快冷，提高硬度和耐磨性目的：得到马氏体组织（贝氏体），提高硬度和耐磨性

分析：45钢分别在700°C,750°C,840°C加热淬火后的硬度高低T12钢分别在700C,750C,900C加热淬火后的硬度高低C% *碳钢的淬火温度范围C% *碳钢的淬火温度范围1、淬火加热温度亚共析钢：Ac3+30~50C淬火组织：细小均匀M过低——有F,!HRC过高一一氧化脱碳，晶粒粗大，淬火应力大过共析钢：Ac1+30~50C淬火组织：细小均匀M+Fe3C粒+A残过低 得不到M过高 氧化脱碳，晶粒粗大，淬火应力大，残余A量LHRC!4、钢的回火回火一一淬火后在A1以下加热、保温、冷却目的：消除内应力，降低脆性稳定组织和尺寸获得所需性能淬火钢的回火转变1、 马氏体分解（100~350C）M—过饱和a相+£碳化物组织保持M特征，内应力降低，硬度变化不大。2、 残余奥氏体分解（200~300C）A一B下（同时马氏体继续分解）内应力进一步降低，硬度变化不大3、 碳化物转变（250~400C）过饱和a相+£碳化物一针状F+细Fe3C4、渗碳体长大和a相再结晶针状F+细Fe3C一块状F+粒状Fe3C淬火应力全部消除，硬度明显降低。组织转变:200°C300°C400°CM—过饱和a相+£碳化物一针状F+细Fe3C一块状F+粒状Fe3C回火M 回火T 回火S性能变化：随回火温度的升高，强度、硬度降低，塑性、韧性提高。同时内应力降低，到消除。刚的表面热处理1、钢的表面淬火表面淬火一一通过快速加热，使工件表层进行淬火的工艺。(1)感应淬火1、 基本原理感应圈通入交流电一形成涡流(集肤效应)一表层得A一水冷得M电流频率越高，集肤效应越强烈，加热层越薄。2、 特点•加热速度极快，温度高，时间短；•表层得极细马氏体，硬度、耐磨性、韧性较好;•表层存在残余压应力，疲劳强度较高；・工件不易氧化脱碳，变形小;•易实现机械化，自动化；•设备价贵，维修调整困难。用钢——中碳钢、中碳合金钢，40，45,40Cr感应淬火零件的一般工艺路线：锻造一正火一机加工一调质一半精加工一感应淬火一低温回火一磨削加工(2)火焰淬火 火焰喷嘴特点：•操作简便，设备简单，成本低，灵活性大；—-1一淬硬层一、一一 「件7加热层•加热温度不易控制，淬火质量不稳定;•主要用于单件、小批量生产的大型零件。2、钢的化学热处理目的：强化表面一1表面HRC，耐磨性，a-1,心部塑韧保护表面一1表面抗蚀性，耐热性基本过程：分解一吸收一扩散常用方法：渗碳、渗氮、碳氮共渗(1)钢的渗碳1、渗碳目的和用钢汽车传动齿轮、活塞销的工作条件