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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,熱處理工藝基本知識(shí),*,熱處理工藝基本知識(shí),2024/12/2,熱處理工藝基本知識(shí),熱處理工藝基本知識(shí)2023/10/5熱處理工藝基本知識(shí),1,9.1 鋼的退火與正火,9.1.1 退火操作及其應(yīng)用,退火：,將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻(例如隨爐冷卻)，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝叫做“退火”。,熱處理工藝基本知識(shí),9.1 鋼的退火與正火 9.1.1 退火操作及其應(yīng)用 退火,2,1完全退火,方法：,將亞共析鋼加熱到Ac,3,以上3050，保溫一定時(shí)間緩慢冷卻(隨,爐
2、冷卻或埋入石灰、干沙中自然冷卻)到500以下，取出空冷。,目的：,先得到均勻的奧氏體，緩慢冷 卻轉(zhuǎn)變基本接近相圖描述轉(zhuǎn)變過(guò)程，得到接近平衡組織，降低硬度，便于加工，消除內(nèi)應(yīng)力。,用途：,碳鋼和合金鋼的鍛、鑄、軋制型材，可作為一般要求工件的最終熱處理，大多為重要零件的預(yù)先熱處理。,適用對(duì)象：,0.30.6%C。低碳或過(guò)共,析鋼不適用。,保溫時(shí)間：,t=KD (min)，D為工件有效厚度(mm)，一般K=1.52.0min/mm。,熱處理工藝基本知識(shí),1完全退火 方法：將亞共析鋼加熱到Ac3以上3050，,3,2等溫退火,完全退火,需要的時(shí)間很長(zhǎng)，尤其是過(guò)冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼，可以采用,等溫退
3、火,工藝取代完全退火。,方法,：加熱方法同上(將亞共析鋼加熱到Ac3以上3050，保溫一定時(shí)間)，在溫度到珠光體轉(zhuǎn)變開(kāi)始前快速冷卻(打開(kāi)爐門，甚至吹風(fēng))到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)保溫到珠光體轉(zhuǎn)變完畢后，取出空冷。,目的和用途,同完全退火，效率和組織控制較好。,熱處理工藝基本知識(shí),2等溫退火 完全退火需要的時(shí)間很長(zhǎng)，尤其是過(guò)冷奧氏體比較穩(wěn),4,3.球化退火,方法：,將過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上3050，保溫2-4h，時(shí)間，冷卻到Ar1溫度附近時(shí)要足夠慢的冷卻(保溫冷卻，比隨爐冷卻還要緩慢)。,目的：,最終組織為鐵素體的基體上均勻分布顆粒狀的滲碳體，稱為球狀珠光體。,用途：,降低過(guò)共析鋼材料的硬度，保證足夠
4、的韌性，便于進(jìn)行機(jī)械加工，均勻組織為以后淬火作好組織準(zhǔn)備。,熱處理工藝基本知識(shí),3.球化退火 方法：將過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上3050,5,4.去應(yīng)力退火,方法,：,將鋼較慢(100150/hr)加熱到500650(低于A1)，保溫后隨爐慢冷(50100/hr)到200300以下出爐。,目的：,無(wú)相變發(fā)生，組織沒(méi)有明顯變化，可完全消除殘余內(nèi)應(yīng)力。,如果材料原始有大的彈性應(yīng)變能存在，可發(fā)生再結(jié)晶，組織也會(huì)有對(duì)應(yīng)的變化。,用途：,鍛造冷卻未全恢復(fù)塑性變形，鑄件的冷卻熱應(yīng)力，焊接構(gòu)件的熱應(yīng)力，拉、拔、擠壓的加工硬化等都會(huì)存在殘余內(nèi)應(yīng)，利用去應(yīng)力退火可以消除變形或其它原因產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。,熱處理工藝基本
5、知識(shí),4.去應(yīng)力退火 方法：將鋼較慢(100150/hr)加,6,9.1.2 正火,將鋼加熱到A,c3,和A,ccm,以上3050，保溫得到均勻的奧氏體后，從爐中取出自然空冷，發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變的熱處理工藝稱為“正火”。,由于冷速大于退火，得到的珠光體組織較細(xì)，材料硬度和強(qiáng)度均比退火要高。合金鋼在空氣中冷卻可能發(fā)生珠光體型、貝氏體型甚至馬氏體型相變，但正火一般是指空冷時(shí)珠光體轉(zhuǎn)變的這一部分。,用途：,中低碳鋼用正火代替退火進(jìn)行預(yù)先熱處理，改善加工性能。,普通結(jié)構(gòu)鋼(中碳鋼)正火盡管未達(dá)到最佳性能，但可達(dá)到希望的強(qiáng)度和韌性，可以進(jìn)行機(jī)械加工，作為最終熱處理的成本較低。,過(guò)共析鋼正火時(shí)，可抑制二次滲
6、碳體網(wǎng)狀析出，對(duì)已經(jīng)存在網(wǎng)狀碳化物的工具鋼，利用正火先溶化后抑制，用來(lái)消除網(wǎng)狀碳化物，為下一部的球化處理作組織準(zhǔn)備。,熱處理工藝基本知識(shí),9.1.2 正火將鋼加熱到Ac3和Accm以上3050,7,9.2 鋼的淬火,淬火：,將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫一定時(shí)間進(jìn)行奧氏體化，然后快速冷卻到Ms點(diǎn)以下，發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝，叫作“淬火”。,目的：,鋼的淬火組織主要是馬氏體，可以提高鋼的高硬度，保證高的耐磨性和承受高的接觸應(yīng)力。雖然馬氏體不是熱處理所要得到的最終組織，但馬氏體再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)幕鼗?，可以得到需要的組織和使用性能，最終達(dá)到理想的性能。,熱處理工藝基本知識(shí),9.2 鋼的淬火 淬火：將鋼加熱
7、到臨界點(diǎn)以上，保溫一定時(shí)間,8,9.2.1 淬火加熱溫度,淬火加熱溫度的確定應(yīng)以獲得晶粒細(xì)小、成分均勻的奧氏體為原則，以便得到細(xì)小的馬氏體組織。,亞共析鋼：,Ac3以上3050,，鐵素體可以全部溶解得到得到單一的奧氏體，從而消除未溶鐵素體而帶來(lái)的軟相。也不宜過(guò)高，防止奧氏體晶粒粗大帶來(lái)馬氏體粗大，并且溫度高帶來(lái)的熱變形也將嚴(yán)重。,過(guò)共析鋼：,含碳量在0.8以上時(shí)，,Ac1以上3050,。這時(shí)得到的馬氏體有了足夠的硬度同時(shí)保持未溶解的顆粒狀碳化物也可以提高材料的硬度和耐磨性。如果加熱溫度過(guò)高，淬火開(kāi)裂的傾向加大，淬火后殘余奧氏體量增加反而降低硬度；,合金鋼：,合金元素大多可以阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，
8、為了合金元素的均勻，加熱溫度和保溫時(shí)間都要比碳鋼稍微提高一些。,熱處理工藝基本知識(shí),9.2.1 淬火加熱溫度 淬火加熱溫度的確定應(yīng)以獲得晶粒細(xì),9,9.2.2 淬火冷卻介質(zhì),理想的淬火冷卻速度,為保證得到多的馬氏體，冷卻速度應(yīng)該大于臨界冷卻速度Vc；為防止零件變形、開(kāi)裂，冷卻應(yīng)慢一些。所以理想的冷卻速度如圖，開(kāi)始冷卻慢一些，在快要發(fā)生組織轉(zhuǎn)變時(shí)快冷，以躲開(kāi)鼻子尖，隨后又慢冷讓馬氏體轉(zhuǎn)變慢慢的進(jìn)行。,常用淬火介質(zhì),鹽水、堿水,1015的NaCl水溶液是最強(qiáng)的冷卻介質(zhì)。,清水,直接冷卻和沸騰的蒸汽冷卻，冷卻能力也很強(qiáng)。,堿浴、硝鹽浴,熔融的氫氧化鈉、硝酸鹽、亞硝酸鹽導(dǎo)熱能力很強(qiáng)，在120180以上
9、的高溫下有好的冷卻能力。,礦物油,冷卻能力約為水的1/41/8，用于奧氏體較穩(wěn)定鋼，如大多數(shù)合金鋼，可以有效防止零件的變形開(kāi)裂。,熱處理工藝基本知識(shí),9.2.2 淬火冷卻介質(zhì) 理想的淬火冷卻速度 為保證得到,10,9.2.3,淬火方法,單液淬火,直接放入某介質(zhì)(水或油)中冷卻到室溫。方法簡(jiǎn)單，易于操作。,雙液淬火,(水淬油冷)對(duì)復(fù)雜碳鋼零件，先在水或鹽水中快速冷卻，躲開(kāi)鼻子溫度，估計(jì)溫度低于500時(shí)立即轉(zhuǎn)入油中，放慢冷卻速度繼續(xù)冷卻到室溫。,分級(jí)淬火,淬入150260硝鹽浴中躲過(guò)了鼻尖，停留一段時(shí)間讓表面和心部溫度均勻，熱應(yīng)力松弛。取出空冷。,等溫淬火,直接淬入硝鹽浴中保溫，發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。,
10、局部淬火,局部加熱法或局部冷卻法,冷處理,冷卻到室溫以下的過(guò)程稱為“冷處理”。,熱處理工藝基本知識(shí),9.2.3 淬火方法 單液淬火 直接放入某介質(zhì)(水或油)中,11,9.2.4 淬火組織缺陷,加熱缺陷,過(guò)熱、過(guò)燒、氧化脫碳、奧氏體晶粒過(guò)大等。,硬度不足或出現(xiàn)軟點(diǎn),前者是整體硬度低于要求，后者是個(gè)別部位硬度低于要求。產(chǎn)生原因有加熱不足，冷卻介質(zhì)的冷卻能力不夠，工件表面不干凈，局部散熱不良等。,變形與開(kāi)裂,零件淬火后發(fā)生變形是熱應(yīng)力和組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)構(gòu)，完全不變形是困難的，但超量的變形甚至開(kāi)裂則是要防止的。減小變形的途徑有：零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)對(duì)稱，避免過(guò)大的尺寸突變；淬火前組織要均勻，必要
11、時(shí)經(jīng)過(guò)退火或正火；加熱溫度適當(dāng)，不要過(guò)熱；冷卻介質(zhì)和方法適當(dāng)，包括入水的角度；及時(shí)回火，防止當(dāng)時(shí)未裂在放置時(shí)開(kāi)裂。,熱處理工藝基本知識(shí),9.2.4 淬火組織缺陷 加熱缺陷 過(guò)熱、過(guò)燒、氧化脫碳,12,9.2.5 鋼的淬透性,當(dāng)試樣尺寸較大時(shí)，從表面向內(nèi)冷卻速度逐漸減小，當(dāng)冷卻速度低于Vc，就不能得到全部馬氏體，隨著深度的加深，馬氏體的數(shù)量愈來(lái)愈少，到達(dá)一定的深度后，冷卻速度低于V,c,，根本不能發(fā)生馬氏體相變。所以大尺寸試樣想全部得到馬氏體是不可能的，隨著馬氏體數(shù)量的減少，對(duì)應(yīng)的硬度也不斷下降，,通常把淬火鋼從表面到馬氏體組織占50處的距離成為淬透層深度,。實(shí)際淬透層的深度除了與材料本身有關(guān)外
12、，還與試樣的大小、冷卻方式有密切的關(guān)系。,淬透層深度,1.淬透性的概念,熱處理工藝基本知識(shí),9.2.5 鋼的淬透性 當(dāng)試樣尺寸較大時(shí)，從表面向內(nèi)冷卻速,13,同樣形狀和尺寸的工件，在同樣加熱和冷卻條件下淬火，由于鋼種類不同，淬透層的深度將不同，把,鋼在淬火后能獲得淬透層深度的一種性質(zhì)或獲得馬氏體的能力叫淬透性,。它是一種材料特性，與零件的尺寸和淬火工藝無(wú)關(guān)，并不直接表明鋼淬火能得到多大的淬透層深度，同樣淬透性的鋼，用不同冷卻方法得到的淬透層深度是不一樣的。,淬透性,熱處理工藝基本知識(shí),同樣形狀和尺寸的工件，在同樣加熱和冷卻條件下淬火，由于鋼種類,14,淬硬性,指在正常情況下，淬火后能得到多高的
13、硬度，也就是形成全部馬氏體所能達(dá)到的最高硬度。顯然它決定于淬火時(shí),奧氏體的含碳量,。淬火后的實(shí)際硬度決定于鋼的淬硬性和實(shí)際獲得的馬氏體比例。,鋼的淬透性好壞取決于鋼的過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，即C曲線上的臨界冷卻速度?？偟膩?lái)說(shuō)有：,鋼的含碳量，共析鋼的淬透性最高；,合金元素中除Co外，絕大部分都使C曲線右移，提高淬透性；鋼的成分組織不均勻，或因含有某些微量雜質(zhì)，組成第二相質(zhì)點(diǎn)存在，可促使奧氏體分解，降低鋼的淬透性；,奧氏體化的溫度、時(shí)間參數(shù)影響奧氏體的均勻性和穩(wěn)定性，影響淬透程度，但這不全部為材料特征。,影響淬透性的因素,熱處理工藝基本知識(shí),淬硬性 指在正常情況下，淬火后能得到多高的硬度，也就是形成
14、,15,2.淬透性的測(cè)定方法,目前普遍采用的是“末端淬火法”(簡(jiǎn)稱端淬)方法，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB22563執(zhí)行。,將,f,25100,的試樣加熱奧氏體化后，迅速放在專門的設(shè)備中噴水冷卻。噴水條件：噴水管孔直徑,f,12.5，,水溫,23-30，,自由水柱高度655mm，噴水口到端面距離12.5mm。測(cè)量出到端面不同距離的硬度，作出硬度距離曲線，即淬透性曲線。,淬透性的表示方法：,J,HRC-d，其中,J,表示端淬法，HRC為硬度，d到端面的距離。,J,40-6表示在淬透性帶上距末端6mm處的硬度為40HRC。顯然,J,40-6比J35-6淬透性好。,熱處理工藝基本知識(shí),2.淬透性的測(cè)定方法 目前普
15、遍采用的是“末端淬火法”(簡(jiǎn)稱,16,3.淬透性的意義,鋼的淬透性不同，淬火后表層和心部的組織、性能也有一定的差別，在機(jī)械設(shè)計(jì)和施工工藝主要注意以下問(wèn)題：,重要零件對(duì)心部性能要求較高的，如連桿、鍛模等，為保證心部的性能需要淬透，選用淬透性較高的鋼；對(duì)焊接件為減小熱影響區(qū)內(nèi)出現(xiàn)淬火組織，造成變形開(kāi)裂，應(yīng)用淬透性較低的鋼為宜。,根據(jù)鋼的淬透性不同，在淬火時(shí)選用合適的淬火冷卻介質(zhì)。,對(duì)于大尺寸、低淬透性的鋼，反正淬不透，進(jìn)行淬火后回火的意義不大，經(jīng)常直接用正火來(lái)代替調(diào)質(zhì)，可以減少因淬火帶來(lái)的可能開(kāi)裂，工藝簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。,熱處理工藝基本知識(shí),3.淬透性的意義 鋼的淬透性不同，淬火后表層和心部的組織、,17
16、,熱處理工藝基本知識(shí),熱處理工藝基本知識(shí),18,9.3 鋼的回火,9.3.1 回火概念,消除內(nèi)應(yīng)力,鋼在淬火后，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，加上淬火馬氏體性能較脆時(shí)，容易出現(xiàn)開(kāi)裂，有的零件淬火當(dāng)時(shí)未裂，在大的內(nèi)應(yīng)力作用下，放置或稍有受力就開(kāi)裂。利用回火可以消除或減小內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到防止以后變形開(kāi)裂。,將,淬火,后的工件，加熱到A,1,以下的某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后冷卻到室溫的一種熱處理工藝操作叫“回火”。,目的,熱處理工藝基本知識(shí),9.3 鋼的回火 9.3.1 回火概念 消除內(nèi)應(yīng)力 鋼,19,9.3.5 回火種類及其應(yīng)用,回火溫度為,150250,，得到的組織為,回火馬氏體,，保留淬火時(shí)的高硬度，消除淬火的殘余應(yīng)力。這時(shí)鋼有好的耐磨性，常用于軸承、冷作模具的熱處理，回火溫度低于200時(shí)，硬度可達(dá)到5864HRC。,低溫回火,熱處理工藝基本知識(shí),9.3.5 回火種類及其應(yīng)用 回火溫度為150,20,回火溫度為350500,，得到的組織是,回火屈氏體,，在具有一定韌性的同時(shí)，有高的彈性極限和屈服強(qiáng)度。主要用于彈簧類和要求較高強(qiáng)度硬度又要一定韌性的工件，如刀桿、軸套等。,中溫回火,熱處理工藝基本知識(shí),
熱處理工藝基本知識(shí)課件
