中职课件-钢的热处理概要.ppt

1、钢的热处理，徐水职教中心机械加工技术专业2017.3，钢的热处理，中职机械加工课件，第三章钢的热处理，钢的热处理：在固体下对钢进行加热、保温、蒸发制冷，获得预期的组织和性能的技术。 作用：可提高零配件强度、硬度、韧性、弹性，改善切削加工性能的分类普通热处理：退火、正火、淬火、回火表面热处理：表面淬火、化学热处理，第一节钢加热和蒸发制冷时的组织转换，一、钢加热时的组织转换，加热是热处理，钢加热到临界温度以上，将原组织转换为奥氏体不锈钢临界温度A1、A3、Acm是在极其缓慢的加热或蒸发制冷条件下测定的。 Ac1、Ac3、Accm是加热时的实际转变温度。 Ar1、Ar3、Arcm是蒸发制冷时的实际转

2、变温度。 在加热或蒸发制冷时各限制点的位置共析钢完全变为奥氏体，对于必须加热到Ac1以上的亚共析钢，必须合理选择加热到Ac3以上的钢的加热温度和保温时间，形成晶粒细小、成分均匀的奥氏体，不仅强度高，而且塑性和韧性也好。 如果加热温度过高或保温时间过长，则会引起奥氏体晶粒的急剧生长。 亚共析钢： 0.021%碳质量分数0.77%共析钢：碳质量分数=0.77%过共析钢： 0.77%碳质量分数2.11%、二、钢蒸发制冷时的组织转移等温转移：指将奥氏体化后的钢快速蒸发制冷至A1以下的任一温度，将等温转移曲线：不同的温度改变，经过多次测试，并加以描绘V1慢炉蒸发制冷V2静止空气中蒸发制冷V3油中蒸发制冷

3、V4水中快速蒸发制冷Vk临界冷却速度，c曲线在连续蒸发制冷中的应用，第二节钢的退火和正火，一、退火定义：加热保温钢，然后埋在炉和灰中慢蒸发制冷的热处理工艺。 分类：完全退火、球化退火、脱应力退火；(1)完全退火把亚共析钢加热到Ac3以上30-50C，保温后逐渐蒸发制冷，得到接近平衡态的组织。 应用：用于铸钢、重要锻件的功能：降低硬度，改善切削加工性。 原理：钢材加热到Ac3以上，就会变成完全奥氏体不锈钢定状态。 初期形成的奥氏体不锈钢晶粒非常小，通过Ar3线缓慢蒸发制冷时，“再结晶”使钢材得到微细晶粒，消除了内部应力。 注意：必须严格控制退火的加热温度，加热温度过高时，奥氏体晶粒会急剧生长，蒸

4、发制冷后也会粗大晶粒。 (2)球化退火原理：球化退火时将钢加热到ac12030，此时，在初期形成的奥氏体不锈钢内及其晶界上，残留有少量未完全溶解的渗碳体。 在之后的蒸发制冷过程中，从奥氏体不锈钢经过共析反应析出的渗碳体以未溶解渗碳体为结晶核而析出为球状，分布在镍锌铁氧体沉积基质上，该组织被称为球状化体。 对淬火前的过共析钢最为期待，因为车削板状珍珠岩刀具容易磨损，球状珍珠岩硬度低，可节约刀具。 应用：过共析钢经锻造，其珍珠岩粒粗大，并且存在少量网状二次渗碳体，硬度高脆性大，在进行切削加工时刀具易磨损，淬火时易产生裂纹和变形，这些个问题能够通过球化退火解决。 降低硬度，改善切削加工性，准备淬火。

5、 (3)脱应力退火原理：将钢加热至500650C，保温后逐渐蒸发制冷。 应用：主要用于部分铸造件、锻件及焊接品，也用于精密零配件的切削加工，能消除内应力，防止钢材变形。 二、将正火、钢加热至Ac3 (亚共析钢)或Accm (共析、过共析钢)以上3050，保温后在空气中蒸发制冷的热处理工艺。功能：与完全退火一样，钢在奥氏体区加热，再结晶形成翘曲体，强度、硬度略高于珠光体，韧性不降低。 应用： (1)改善低碳钢的切削加工性能；(2)取代部分的完全退火；(3)用于普通结构物的最终热处理；(4)用于减少或消除二次渗碳体呈网状析出的过共析钢。 第三节淬火和回火，一、淬火是将钢加热至Ac3或Ac1以上30

6、50，保温后，在淬火介质中迅速蒸发制冷，得到高碳马氏体组织的热处理工艺。 淬火容易产生裂纹和变形。 为了防止淬火缺陷，(1)严格控制淬火加热温度，淬火加热温度硬度不足。 淬火加热温度过高时脆性增加，工件产生裂纹、变形倾向。 (2)合理选择淬火介质，水蒸发制冷速度大，易获得高碳马氏体，用于碳钢。 油的蒸发制冷速度低，不易在工件上产生裂纹或变形，用于合金钢材。 (3)正确选择淬火方法最常用于生产的是单介质淬火法，在淬火介质中连续蒸发制冷至室温。 单介质淬火法应用最广泛，因为操作简单，易于机械化和自动生产。 对于容易产生裂纹和变形的工件，有时采用先水后油的二介质淬火法和分级淬火等其他淬火法。 盐浴炉

7、、真空淬火炉、中频电炉感应环、二、回火，定义：将淬火钢再加热至Ac1以下某温度，保温后蒸发制冷的热处理工艺称为回火。 作用：消除淬火内应力，降低钢脆性，防止裂纹的发生，同时使钢具有必要的力学性能。 网带式焚烧电炉由于是淬火形成的高碳马氏体在快速蒸发制冷条件下强制形成的不稳定组织，因此有再转化为稳定组织的自发倾向。 烘烤时，被再加热，原子活动能力变强，因此，随着温度的上升，高碳马氏体中的过饱和碳会以碳化物析出。 整体的倾向是退火温度越高，析出的碳化物越多，钢的强度、硬度降低，塑性、韧性上升。 分类： (1)低温回火(150250 ) :目的：降低淬火钢的内部应力和脆性，但基本保持淬火得到的高硬度

8、(5664HRC )和高耐磨耗性。 应用：低温回火用途最广泛，主要用于工具钢的热处理，如各种刀具、模具、滚动轴承和耐磨材料等。 (2)中温烘烤(350500 ) :目的：使钢具有高弹性，高硬度(3550HRC )和保持一定的韧性。 应用：主要用于各种弹簧、发条、冲模等。 (3)高温回火(500650 ) :淬火和高温回火热处理合称为调质处理。 适用：连杆、曲轴、主轴、齿轮、重要螺纹等承受疲劳负荷的中碳钢的重要零配件。 其硬度为2035HRC。 目的：所调质处理的钢强度和韧性都能获得良好的综合力学性能。 第四节时效、时效处理：指合金工件经固溶热处理、冷塑性形变或铸造，锻造后在高温下放置或保持在室

9、温下，其性能、形状、尺寸随时间变化的热处理工艺。 目的：消除工件内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能。 方法：有自然时效、热时效、形变时效、振动时效等。 第五节表面淬火和化学热处理，一、表面淬火的定义：由于快速加热，钢材表层很快达到淬火温度，热量还没有传到工件的中心部位就立即淬火，在其表面得到高碳马氏体组织，中心部位还保持原始组织。 目的：表层具有高硬度、高耐磨性，但心部维持原来良好的韧性。 工作母机的主轴、齿轮、发动机的曲轴等，经常使用弯曲、扭转、摩擦、冲击的零配件。 材料：中碳钢、方法：电感量响应、火焰、电接触、激光等，目前应用最广泛的是电感量响应加热法。感应加热表面淬火、感应加热表面淬火

10、法使一个加感线圈通过一定频率的交流(有射频波、中频、商用频率三种)，在加感线圈周围产生相同频率、相反方向的感应电流，这种电流称为涡流。 由于趋肤效应，涡流主要集中在工件表层。 由于涡流产生的电阻热，工件表层被急速加热到淬火温度，立刻向工件喷射水，对工件表层进行淬火。 感应加热表面淬火、射频波感应加热、淬火层深度一般为0.52mm。 主要用于要求淬火层薄的中小型零配件，如齿轮、转轴等。 中频感应加热、电流渗透深度(约25mm )主要用于中、小齿轮、抢先版轴、曲轴的表面淬火。 工频感应加热，电流透过深度大(超过10mm )，主要用于冷辊表面淬火。 感应加热表面淬火机、感应环、二、化学热处理、定义：

11、将钢材放入适当的化学介质中加热保温，使介质中的活性原子渗透钢材表层，改变钢材表层的化学成分和组织，得到所需的力学性能或理化性能。 种类：根据渗透元素体的不同，有渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、硅渗、金属渗等。 用碳氮共渗碳氮共渗提高工件表面硬度。 硼化、硅渗透、金属渗透提高了工件表面的耐腐蚀性和抗氧化性。 渗碳：定义：将钢材放入渗碳介质加热保温，使分解后的活性炭原子渗透钢表面。 原理：将钢放入密封的渗碳炉中，加入气体渗碳剂(煤油等)加热至900950，经过长时间保温，使工件表层碳增加。 适用：用于同时承受强摩擦和冲击或疲劳负荷的工件。 例如汽车汽车变速器齿轮、活塞大头针、抢先版、自行车、平缝机零配

12、件等。 可以控制尺气体渗碳形象、气氛的渗碳炉、渗碳炉、渗碳回炉、氮化定义：将钢材放入氮化炉内加热，通过氮瓦斯气体，分解阿摩尼亚瓦斯气体，使活性氮原子渗透钢材表面，形成氮化物，使钢材表面具有高硬度、高耐磨损性、高耐疲劳性和高耐腐蚀性。 优点：加热温度550570，钢材变形非常小。 缺点：生产周期长，采用专用中碳合金钢材，成本高。 应用：用于制造排气阀、精密机床螺杆、齿轮等要求耐磨损性和尺寸精度的零配件。 井式瓦斯气体氮化炉、离子氮化炉、第五节热处理新技术，近年来金属材料表面处理新技术迅速发展，开发出了许多新的工艺方法，在此只介绍了主要的几个方面。 全方位络离子注入和沉积设备，将喷涂材料加热至熔化

13、或半熔化状态，用高压气流雾化，喷射到工件表面形成涂层的工艺称为喷涂。 利用等络离子喷涂、一、热喷涂技术、热喷涂技术可改善材料的耐磨耗性、耐腐蚀性、耐热性和绝缘性等。 广泛应用于包括航空宇宙、核电源、电子等尖端技术在内的大部分领域。 热喷涂、二、气相沉积技术、气相沉积技术是指通过物理或化学方法将含有沉积元素体的气相物质沉积在材料表面形成薄膜的新型电镀技术。 根据气相沉积工艺原理，气相沉积技术可分为物理气相沉积(PVD )和化学汽相淀积(CVD )两大类。 物理气相沉积TiAl营销对象、1、物理气相沉积(PVD )物理气相沉积是指在真空条件下，用物理方法，使材料汽化原子、分子或电离形成络离子，通过气相工艺在材料表面沉积薄膜的技术。 物理沉积技术主要包括真空镀膜、溅射和络离子电镀三种基本方法。 磁控溅射涂覆机、真空镀膜是使成膜材料蒸发而在工件表面气化或热升华堆积来形成薄膜的方法。 溅射镀膜是在真空下通过辉光放电与氩瓦斯气体电分离，氩络离子是通过电场加速与阴极的碰撞，使溅射粒子堆积在工件表面而成膜的方法。、磁控溅射Al电镀塑胶制品、磁控溅射电镀机、络离子电镀机在真空下利用瓦斯气体放电技术，使蒸发的原子部分络离子化，使云同步产生大量的高能中性粒子，多弧络离子电镀机，由于化学汽相淀积膜层具有良好的耐磨损性、耐腐蚀性， 因为具有耐热性和电光等特殊性能，所以在机械制造中广泛