《金属热处理技术》2行业资料金属学与金属工艺

.为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，（速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发解到固溶体中，的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，（速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发解到固溶体中，的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行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，又以不同速度冷却的一种工艺。1．金属组织金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显微镜下呈白亮色，但受碱性苦味酸钠的腐蚀，在显微镜下呈黑色。渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。同时Fe3C又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的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。制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处.针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很使冷变形时的强化达不到要求，而且影响耐磨性，还可能由于变形不具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。它是利用氨气在加热时分解出活性针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很使冷变形时的强化达不到要求，而且影响耐磨性，还可能由于变形不具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。它是利用氨气在加热时分解出活性在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到Ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才能分辨的片层称为屈氏体。并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细的热处理工艺九回火的种类及应用根据工件性能要求的不同，按其回18％～20％，含镍10％以下，含碳低于0.2％的不锈钢，经正比增加。例如高速钢的脱碳层在1000℃加热0.5h，深度达的热处理工艺九回火的种类及应用根据工件性能要求的不同，按其回18％～20％，含镍10％以下，含碳低于0.2％的不锈钢，经正比增加。例如高速钢的脱碳层在1000℃加热0.5h，深度达全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形马氏体＋下贝氏体＋屈氏体过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和.无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏250×轴承钢表面脱碳后会造成淬火软点，使用时易发生接触疲劳化物成颗粒状分布在铁素体上。15.魏氏组织－如果奥氏体晶粒比ing无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏250×轴承钢表面脱碳后会造成淬火软点，使用时易发生接触疲劳化物成颗粒状分布在铁素体上。15.魏氏组织－如果奥氏体晶粒比ing：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。转变成几个板条束（通常3到5个）。）：两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120o角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。无碳化物贝氏体一般出现在低碳钢中，在硅、铝含量高的钢中也容易形成。..体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳呈规那么多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处铁素小，常温下仅能溶解为0.0008％的碳，在727℃时最大的溶杆的疲劳破坏就是由于脱碳引起的。图片8-67所示的30CrM150~250℃体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳呈规那么多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处铁素小，常温下仅能溶解为0.0008％的碳，在727℃时最大的溶杆的疲劳破坏就是由于脱碳引起的。图片8-67所示的30CrM它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。它由马氏体在500~650℃时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成的复相组织，呈树枝状的奥氏体分布在渗碳体的基体上。它是经球化退火或马氏体在650℃~A1温度范围内回火形成。其特征是碳化物成颗粒状分布在铁素体上。类、喷嘴、阀座、阀片等需要一定硬度及耐腐蚀的场合。真空度在1的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用以中温气体碳氮共渗和低温气体氮碳共渗（即气体软氮化）应用较是，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗在奥氏体晶界，同时向晶内生长。过共析钢中魏氏组织渗碳体的形态有针状或杆状，它出现在奥氏体晶粒类、喷嘴、阀座、阀片等需要一定硬度及耐腐蚀的场合。真空度在1的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用以中温气体碳氮共渗和低温气体氮碳共渗（即气体软氮化）应用较是，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗在奥氏体晶界，同时向晶内生长。过共析钢中魏氏组织渗碳体的形态有针状或杆状，它出现在奥氏体晶粒珠光体混合存在，称为魏氏组织。具有复杂的斜方晶体结构，熔点为1227℃。在钢中，渗碳体以不同形态和大小的晶体出现在组织中，对钢魏氏组织：如果奥氏体晶粒比较粗大，冷却速度又比较适宜，先共析相有可能呈针状（片状）形态与片状铁素体＋粒状碳化物亚共析钢中魏氏组织的铁素体的形态有片状、羽毛状或三角形，粗大铁素体呈平行或三角形分布。它出现渗碳体（Fe3C或Cm渗碳体是铁和碳形成的金属化合物，含碳量为6.67%（有些书上为6.69%.部机械性能和氮化层质量。钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。10.回火马氏体－马氏体分解得过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~65稳定化合物（Fe3c部机械性能和氮化层质量。钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。10.回火马氏体－马氏体分解得过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~65稳定化合物（Fe3c）。渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐蚀，在显渗碳体可以分解而形成石墨状的自由碳：Fe3C→3Fe+C(石墨)。这一过程对于铸铁和石墨钢具有重要意的脆性化合物。渗碳体内经常固溶有其他元素。在碳钢中，一部分铁为锰所置换；在合金钢中铁为铬、钨、钼等元素所置换，形成合金渗碳体。..件上不加工的部分（黑皮部分）脱碳层全部保留在零件上，这将使性过淬火的工件加热到临界点Ac1以下的适当温度保持一定时间，随件上不加工的部分（黑皮部分）脱碳层全部保留在零件上，这将使性过淬火的工件加热到临界点Ac1以下的适当温度保持一定时间，随金相图的作用在铸造方面选择合适的浇铸温度，流动性好在煅造方面因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺几种常见的热处理概念1．正火：将钢材或钢件加热到临界点Ac3或Acm以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺处理工艺4．时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的续加工成型6．时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度7．淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发解到固溶体8．回火：将经过淬火的工件加热到临界点Ac1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺9．钢的氮化及碳氮共渗概念：氮化是向钢的表面层渗入氮原子的过程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲劳强度和抗它是利用氨气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面形成氮化层，同时向心部扩散。氮化通常利用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴高速柴油机曲轴、阀门等。提高心部机械性能和氮化层质量。.固溶体和金属化合物组成的机械混合物。下面分述铁碳合金在固态下、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。氮化晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm固溶体和金属化合物组成的机械混合物。下面分述铁碳合金在固态下、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。氮化晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次，以及提高疲劳强度和抗腐蚀性。它是利用氨气在加热时分解出活性钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的表面硬度及耐磨性。氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火相比，变形小得多(2).钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程，习惯上碳氮共渗又称作氰化。目前以中温气体碳氮共渗和低温气体氮碳共渗（即气体软氮化）应用较是广。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。11．钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。.的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形，脱碳使其表层的含碳量降低，淬火后不能发生马氏体转变，或转变充分溶速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺4．时效：合金经铁碳合金是钢和铁的总称，是工业上应用最广泛的合金。铁碳合金是以铁为基本元素，以碳为主加元素组成的合金。在液态时，铁和碳可以无限互溶。在固态时，碳溶于铁中形成固溶体。当含碳量超过碳在铁中的固态溶解度时，那么出现金属化合物。此外，还可以形成由固溶体和金属化合物组成的机械混合物。下面分述铁碳合金在固态下出现的几种基本组织。其晶格为复杂的正交晶格，硬度很高HBW＝800，塑性、韧性几乎为零，脆性很大。在铁碳合金中有不同形态的渗碳体，其数量、形态与分布对铁碳合金的性能有直接影响。珠光体是奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替性很差。.度降低，导致零件在使用中过早地发生疲劳损坏，图片3-3所示连时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成度降低，导致零件在使用中过早地发生疲劳损坏，图片3-3所示连时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成出现的几种基本组织。●铁素体铁素体是碳溶解在a－Fe中的间隙碍着碳的扩散，故可减小脱碳层的深度。在中性介质.中加热时，可2.1铁碳合金的基本组织碳与α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用F表示。强度和硬度低，塑性和韧性好。碳与γ-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体，用A表示。高温组织，在大于727℃时存在。塑性好，强度和硬度高于F，在锻造、轧制时常要加热到A，提高塑性，易于加工。铁与碳形成的金属化合物，硬度高，脆性大。用Fe3CF与Fe3C混合物。强度，硬度，塑性，韧性介于两者之间。A与Fe3C混合物硬度高，塑性差。2.2铁碳合金状态图金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共钢的表面利用覆盖物及涂料保护以防止氧化和脱碳；6）正确的操作于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。11．钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共钢的表面利用覆盖物及涂料保护以防止氧化和脱碳；6）正确的操作于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。11．钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起液相线，液相冷却至此开始析出，加热至此全部转化。ABCD线AHJECF线固相线，液态合金至此线全部结晶为固相，加热至此开始转化GS线状态图主要点线主要点特性点ACDEGPSQ温度℃912727727室温含义纯铁熔点共晶点渗碳体熔点C在γ-Fe中最大溶解度纯铁的同互异晶转变点C在α-Fe中最大溶解度共析点室温时C在α-Fe中最大溶解度..过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥选择合适的温度区，奥氏体区在热处理方面退火，正火，淬火等2.工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~653过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥选择合适的温度区，奥氏体区在热处理方面退火，正火，淬火等2.工件工艺路线：锻造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~653ES线Acm线，C在A中溶解度曲线ECF线共晶线，含C量2.11-6.69%至此发生共晶反应，结晶出A与Fe3C混合物，莱氏体。PSK线共析线，含C量在0.0218-6.69%至此反生共析反应，产生出珠光体铁碳合金分类共析钢含C量0.77%亚共析钢0.0218-0.77%过共析钢白口铸铁2.11-6.69%共晶白口铸铁4.3%亚共晶白口铸铁2.11-4.3%过共晶白口铸铁铁碳合金相图的作用在铸造方面选择合适的浇铸温度，流动性好在煅造方面选择合适的温度区，奥氏体区在热处理方面退火，正火，淬火等2.2.4碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响一、含碳量对平衡组织的影响室温下，铁碳合金均由+FeC两相组成随含碳量不同，可分为七个典型组织区二、含碳量对机械性能的影响珠光体P：为F+FeC的混合物，呈层片状，由于FeC的强化作用，珠光体性能较好；3不如奥氏体不锈钢好。常用的无磁性不锈钢的主要缺点是抗晶界间腐火温度的不同，可将回火分为以下几种：（一）低温回火（150－不完全，结果得不到所要求的硬度。图片3-2为30CrMnSi最低，回火一般作为正火和淬火的辅助热处理。这个顺序是对同种钢脱碳在前一章中概要介绍了锻造生产过程中常见的各种锻件缺陷。本章详细介绍脱碳、晶粒粗大、过热、过不如奥氏体不锈钢好。常用的无磁性不锈钢的主要缺点是抗晶界间腐火温度的不同，可将回火分为以下几种：（一）低温回火（150－不完全，结果得不到所要求的硬度。图片3-2为30CrMnSi最低，回火一般作为正火和淬火的辅助热处理。这个顺序是对同种钢脱碳在前一章中概要介绍了锻造生产过程中常见的各种锻件缺陷。本章详细介绍脱碳、晶粒粗大、过热、过烧、折叠、流线不顺、涡流、穿流、裂纹、白点和缺陷断口等几种主要缺陷形成的机理、规律和对策。（一）概述脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。脱碳的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳。其化学方程式如下；2Fe3C+O2Fe3C+2H2Fe3C+H2O6Fe+2CO3Fe+CH43Fe+CO+H2Fe3C+CO23Fe+2CO这些反应是可逆的，即氢、氧和二氧化碳使钢脱碳，而甲烷和一氧化碳那么使钢增碳。层产生后铁即被氧化而成氧化铁皮。因此，在氧化作用相对较弱的气氛中，可以形成较深的脱碳层。量进一步下降，从而获得容易磁化的性能。但对大多数钢来说，脱碳会使其性能变坏，故均视为缺陷。特上其渗碳体（Fe3C）的数量较正常组织少；反映在力学性能上其强度或硬度较正常组织低。钢的脱碳层包括全脱碳层和部分脱碳层（过渡层）两部分。部分脱碳层是指在全脱碳层之后到钢含碳量钢的表面脱碳情况。金相法测定钢的脱碳层最为普遍。（二）脱碳对钢性能的影响.时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。7.粒状贝氏体时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金钢细。7.粒状贝氏体状复相物，也称片装珠光体。用符号P表示，含碳量为ωc＝0.7晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次的塑性大大降低，模锻时容易开裂。2）奥氏体锰钢脱碳后，表层将得不到均匀的奥氏体组织。这不仅使冷变形时的强化达不到要求，而且影响耐磨性，还可能由于变形不均匀产生裂纹。3）钢的表面脱碳以后，由于表层与心部的组织不同和线膨胀系数不同，因此淬火时所发生的不同组织转变及体积变化将引起很大的内应力，同时表层经脱碳后强度下降，甚至在淬火过程中有时使零件表面产对于需要淬火的钢，脱碳使其表层的含碳量降低，淬火后不能发生马氏体转变，或转变不完全，结果得不到所要求的硬度。图片3-2为30CrMnSiA钢淬火后的金相组织30CrMnSiA钢表面脱碳后的淬火组织250×就是由于脱碳引起的。图片8-67所示的30CrMnSiNi2A钢摇臂零件的疲劳断裂也是由于模锻件表面脱碳降低了零件疲劳性能所致，图片8-70所示是脱碳层裂纹。图3-3使用中断裂的连杆.ωc＝6.69ωc＝6.69％，熔点为1227℃。其晶格为复杂的正交晶格，氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。10.回火马氏体－马氏体分解得不完全，结果得不到所要求的硬度。图片3-2为30CrMnSi时间2005-11-1209:44问题补充：要有科学依据提问图8-6730CrMnSiNi2A摇臂使用中产生裂纹的部位（箭头所指）图8-70裂纹及表面脱碳100×零件上不加工的部分（黑皮部分）脱碳层全部保留在零件上，这将使性能下降。而零件的加工面上脱碳层的深度如在机械加工余量范围内，可以在加工时切削掉；但如超过加工余量范围，脱碳层将部分保留下引起性能不均，严重时造成零件报废。（三）影响钢脱碳的因素影响钢脱碳的因素有钢料的化学成分，加热温度，保温时间和煤气成分等。钢料的化学成分对脱碳有很大影响。钢中含碳量愈高脱碳倾向愈大W、Al、Si、Co等元素都使钢脱碳倾向增加；而Cr、Mn等元素能阻止钢脱碳。由图3-1可以看出，随着加热温度的提高，脱碳层的深度不断增加。一般低于1000℃时，钢表面的氧化扩散速度也加快，此时氧化皮失去保护能力，达到某一温度后脱碳反而比氧化快。例如GC15钢在1100～1200℃温度下发生强烈的脱碳现象。图3-1钢的脱碳层深度与化学成分和加热温度的关系脱碳能力最强的介质是H2O（汽其次是CO2与O2，最后是H2；而有些气氛那么使钢增碳，如CO和内的脱碳速度随着含水量的增加而增大。因此，在煤气无氧化加热炉中加热，当炉气中含H2O较多时，也要引起脱碳；当α过大时，由于形成的氧化皮多，阻碍着碳的扩散，故可减小脱碳层的深度。在中性介质.过小时、燃烧产物中出现H2，在潮湿的氢气内的脱碳速度随着含水3Crl4Crl3过小时