金属学与热处理(2).ppt

,CollegeofMechanical应用于亚共析钢锻件P组织片间距加大，硬度降低。特点加热温度低；工艺周期短；降低成本，提高生产率；对锻造工艺正常件，可代替完全退火。,2不完全退火,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,3球化退火,将共析钢或过共析钢加热到Ac120～30℃，保温适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。目的降低硬度，改善切削加工性能；形成球状珠光体，为后面的淬火作组织准备。,对于存在网状二次渗碳体的过共析钢，应在球化退火前进行正火消除网状渗碳体，以利于球化。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,4扩散退火（均匀化退火）将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷却的热处理工艺称为扩散退火。目的消除成份偏析。特点温度高，时间长，能耗大，成本高，生产周期长，工件易烧损。应用偏析严重的合金钢铸件扩散后，由于奥氏体晶粒粗大，必须完全退火或正火细化晶粒。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,5去应力退火,将工件加热到Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却的热处理工艺称为去应力退火。目的消除铸、锻、焊的残余内应力。,6再结晶退火,把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力的热处理工艺。经过再结晶退火，钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,将钢加热到AC3以上温度并保温，出炉空冷至室温的热处理工艺。正火比退火加热温度高，冷却速度大，珠光体的数量多，片间距小，先共析铁素体、渗碳体的数量少，因而正火后强度、硬度较高。,7正火,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,正火生产周期短，设备利用率高，工艺操作简单，比较经济。在条件允许的情况下，应尽量选择正火。,1．从切削加工性上考虑,2．从使用性能上考虑,3．从经济性上考虑,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,应用①用正火作为性能要求的一般结构件的最终热处理。②亚共析钢采用正火来调整硬度，改切削加工性能。过共析钢的正火可消除网状碳化物。消除中碳钢热加工缺陷。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,定义将钢加热到临界点Ac3或Ac1以上，保温后以大于Vk的速度冷却的热处理工艺。目的为了获得马氏体，提高钢的力学性能。淬火回火-------最终热处理淬火高温回火（调质）---综合性能好；淬火中温回火---很好的弹性极限；淬火低温回火---高硬度、高耐磨性,9.2钢的淬火,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,1．淬火应力,热应力工件加热或冷却时由于内外温差导致热胀冷缩不一致而产生的内应力组织应力工件在冷却过程中，由于内外温差造成组织转变不同时，引起内外比体积的不同变化而产生的内应力,淬火应力为两者叠加结果。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,2．淬火温度选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。一般淬火温度在临界点以上。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,①对亚共析钢，淬火温度为Ac330～50℃，淬火组织为马氏体。,亚温淬火加热温度在Ac1～Ac3之间，淬火组织为马氏体加铁素体。亚温淬火也是一种强韧化处理方法。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,②对共析钢和过共析钢，淬火温度为Ac130～50℃，组织为细马氏体加颗粒状渗碳体。,③对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50～100℃。提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀化。,过热----退火，正火过烧----控制温度氧化----盐浴，气氛保护，真空，装箱脱碳----同氧化,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,3．淬火介质,①为了保证得到马氏体组织，淬火速度必须大于临界冷却速度Vk，但往往会引起工件变形和开裂。②要想既得到马氏体又避免变形和开裂，理想的淬火冷却曲线如图所示。,400-600oC，过冷A不稳定；600oC，400oC，过冷A稳定,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,③最常用的淬火介质是水和油。,⑤油主要用于合金钢或小尺寸碳钢工件的淬火。⑥熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。这类介质只适用于形状复杂和变形要求严格的小件的分级淬火和等温淬火。,④水是经济且冷却能力较强的淬火介质。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,4．淬火方法,1）单液淬火法将加热的工件放入一种淬火介质中连续冷却至室温的操作方法，如水淬、油淬等。,2）双液淬火法将加热的工件放入一种冷却能力较强的介质中冷却，然后转入另一种冷却能力较弱的介质冷却的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。双液淬火主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,3）分级淬火法,将加热的工件在Ms点附近的盐浴或碱浴中淬火，然后取出缓冷的淬火方法。其特点是显著减少淬火变形与开裂，是用于截面尺寸较小淬透性较高的钢件。,4）等温淬火,将加热工件在稍高于Ms点附近温度的盐浴或碱浴中冷却并保温足够时间而获得下贝氏体组织的淬火方法。其特点是工件具有良好的综合力学性能，一般不必回火。多用于形状复杂和要求较高的小件。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,1.淬透性,淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。一般规定由工件表面到半马氏体区的深度作为淬硬层深度。淬硬性也叫可硬性，指钢在淬火后能达到最高硬度的能力，取决于马氏体的含碳量,2.钢的淬透性直接影响其热处理后的力学性能。,9.3钢的淬透性,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,①淬透性高的钢，其力学性能沿截面均匀分布,②淬透性低的钢，其截面心部的力学性能低,3.淬透性的测定及其表示方法,①淬透性的测定方法测定钢的淬透性最常用的方法是末端淬火法。A.将φ25100mm的标准试样经奥氏体化后，对末端进行喷水冷却。B.按规定方法测定硬度值，作出淬透性曲线；,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,C.利用钢的半马氏体区硬度与钢的含碳量关系图，和淬透性曲线图可找出其淬透性的大小。,②淬透性的表示方法,淬透性值可用表示。其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度值。,钢的淬透性还可用钢在某种冷却介质中完全淬透的最大直径，即临界直径D0表示。,4.淬透性的应用①对于截面尺寸较大和形状较复杂的重要零件以及要求机械性能均匀的零件，应选用高淬透性的钢制造。②对于承受弯曲和扭转的轴类、齿轮类零件，可选用低淬透性的钢制造。③在设计和制造零件时，必须考虑钢的热处理尺寸效应。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,回火的目的①降低脆性，减少或消除内应力②获得工艺所要求的力学性能③稳定工件尺寸④对某些高淬透性的合金钢，可降低硬度，以利加工,9.4钢的回火,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,1．回火温度,2）中温回火（350～500℃）组织为回火屈氏体，具有较高弹性，较高的强度、硬度，良好的塑性、韧性，主要用于弹簧的处理。3）高温回火（500～650℃）组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称作调质处理，简称“调质”。调质广泛用于处理重要的结构零件，如轴、齿轮等。,1）低温回火（150～250℃）组织为回火马氏体，能降低内应力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模具、轴承、渗碳件及经表面淬火的工件。,,CollegeofMechanicalElectricalEngineering,NCUTCHINA,