★第七章提高金属材料性能的方法

造船材料第七章提高金属材料性能的方法主讲：王臻第三节表面热处理第二节普通热处理第一节概述1.金属热处理的定义：将金属在固态下通过加热、保温、冷却的方式改变其内部组织，获得所需性能的一种工艺方法。2.金属热处理的目的：（1）使各种机械零件、加工工具获得良好的机械性能；（2）为了使各种金属材料便于加工；（3）发挥材料内在潜力，延长机械零件的使用寿命；（4）提高产品加工质量和劳动效率。概述热处理的分类概述1.热处理的分类（按热处理工艺在零件生产中所处位置的不同）：（1）预先热处理；（2）最终热处理。2.预先热处理与最终热处理的目的：（1）预先热处理：又称为中间热处理，目的是改善材料的工艺性能，为后继加工作准备，通常是为了降低硬度，消除内应力和组织缺陷；（2）最终热处理的目的：为了改善使用性能，满足使用的要求，如提高其强度、硬度、耐磨性等。概述概述热处理工艺曲线无论何种热处理，都必须通过加热到预定的温度，保温一定时间，然后以某种方式冷却三个阶段。右图为热处理的工艺曲线。普通热处理软化组织：降低硬度，消除内应力，细化晶粒，以利于切削加工

强化组织：增加强硬度和耐磨性，稳定组织，消除内应力。机械零件一般的加工工艺顺序普通热处理退火退火是将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后慢慢冷却的热处理工艺。按照退火的目的和方法不同，退火可分为完全退火、球化退火和去应力退火（又称为低温退火）。右为退火工艺的视频/动画。普通热处理正火是将钢件加热到AC3（ACcm）以上30～50℃，保持一段时间，在空气中冷却的热处理工艺。正火可以使低、中碳钢构件及渗碳件的组织细化，增加强度与韧性，减少内应力，改善切削性能。此外，还可缩短生产周期，提高经济效益。右为正火工艺的视频/动画。正火普通热处理淬火是将钢件加热到AC3（AC1）以上30～50℃，保持一定时间，然后快速冷却，使之获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火在大多数情况下，属于钢的最终热处理。淬火的目的是使零件和工具达到要求的性能，为回火作好结构和性能上的准备。右为淬火工艺的视频/动画。淬火普通热处理回火是将淬硬的钢件再加热到AC1以下的某一温度，保持一定时间，然后以一定方式冷却到室温的热处理工艺。回火的目的：（1）减少或消除淬火产生的内应力；（2）防止工件使用时的变形和开裂；（3）提高钢的韧性，调整钢的强度和硬度，满足不同工件的需要；（4）稳定钢的内部组织，保证工件的形状和尺寸不变，保证工件的精度。右为回火的视频/动画。回火普通热处理选择正确的热处理方式退火正火淬火回火得到马氏体组织，增加强硬度，耐磨性细化晶粒，调整硬度，为淬火和后期加工做准备降低硬度，消除内应力以利于切削加工。稳定组织、结构和尺寸，消除内应力表面热处理1.表面热处理的定义：为了满足零件表面的性能要求，需要进行的热处理工艺成为表面热处理。常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。（1）表面淬火：把钢的表面迅速加热到淬火温度，而心部温度保持在组织转变温度之下，然后快速冷却，使表面获得高硬度和高耐磨性，而心部仍然保持原来的组织，保持原来的韧性和塑性，这种淬火称为表面淬火。表面热处理（2）化学热处理：化学热处理是将工件置于化学介质中加热和保温，以改变表层的化学成分和组织，从而改变工件表层性能的热处理工艺，包括渗碳、渗氮氰化和渗金属四种。渗碳&渗氮：（1）渗碳：将碳原子渗入钢件表面的过程称为渗碳，能使钢件表面获得高硬度、高耐磨性，心部又具有高韧性（如：轴、齿轮等的热处理加工）；（2）渗氮：把氮原子渗入钢件表面的过程称为渗氮。渗氮后可以提高钢件表面硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度。表面热处理氰化（碳氮共渗）：向钢件表面同时渗入碳原子和氮原子的过程称为氰化。经过氰化后的零件，兼顾了渗碳和渗氮热处理的性能特点。（如：蜗杆、模具、量具、高速钢刀具等