汽车材料与金属加工 作者 高美兰 第3章 钢的热处理.ppt

S 消除应力、细化晶粒、改善组织，提高钢的综合性能 对于中低碳钢，可适当提高硬度，改善其切削加工性能； 对于过共析钢，可消除网状Fe3CⅡ，为球化退火做准备； 作为普通结构件的最终热处理。 正火后组织： 目的： 3.2.1 钢的退火和正火 ——钢的正火 加热温度 组织和性能 对切削加工的影响 正火——细化、硬化 退火——软化 生产周期——在满足使用性能要求的情况下，优选正火。 3.2.1 钢的退火和正火 ——退火与正火比较 普 通 件：提高力性低 碳 钢：提高硬度过共析钢：细化晶粒 细化晶粒、提高硬度，消除网状Fe3C 保温适当时间，出炉空冷 AC3（Accm）+30-50℃ 正火 所有钢件 稳定化 随炉冷却到200~300℃出炉空冷 Ac1以下（一般为500~650℃） 去应力 退火 质量要求高的合金钢铸锭或铸件 均匀化 长时间（10-15h）保温后，随炉冷却 固相线以下100~200℃ 扩散退火 具有共析或过共析成分的碳钢或合金钢 软化（P球） 经充分保温后，随炉冷却到600℃出炉空冷 Ac1+30~50℃ 球化退火 A较稳定的合金钢工件 与完全退火相同。 可缩短生产周期，提高生产效率（1/3） 快速冷却到Ar1以下某一温度，等温一定时间，出炉空冷 Ac3（Ac1）+30~50℃ 等温退火 亚共析钢（WC=0.3~0.6%）的铸、锻、焊接件 过共析钢不宜完全退火 细化、均匀化，软化、稳定化 随炉冷却到600℃以下，出炉空冷 Ac3+30~50℃ 完全退火 适用范围 目的 冷却方式 加热温度 退火分类 表3-4 退火和正火的工艺特点及适用范围 3.2.1 钢的退火和正火 3.2.1 钢的退火和正火 淬火：将钢加热到Ac3（或Ac1）以上 30~50℃，保温一定时间，然后 以大于υk的速度快速冷却，以获 得马氏体或下贝氏体组织的热处 理工艺。 目的：提高钢的硬度和耐磨性。 是强化钢材最重要的工艺方法。 M+A′ 钢的淬火 钢的退火 钢的正火 蘸火 冷却速度快，热应力和组织转变应力大，工件易变形和开裂； 淬火（+回火）一般是最终热处理，是决定产品质量的关键工序。 3.2.2 钢的淬火 （1）淬火加热温度 亚共析钢： Ac3 + 30～50 ℃ （过）共析钢 ：Ac1 + 30～50 ℃ 合金钢——比相同含碳量的碳钢高 碳钢——以铁碳相图为依据 850 782 40Cr 830 780 45 T/℃ Ac3 /℃ 钢号 3.2.2 钢的淬火 ——淬火工艺 （2）淬火保温时间： 用经验公式τ=αKD估算 常用冷却介质：水、油、盐或碱的水溶液 　 冷却速度： 盐水 ＞ 水 ＞ 盐浴 ＞ 油 理想的冷却介质： 在保证淬后获得M的前提下，又不造成开裂，且变形最小 。 3.2.2 钢的淬火 ——淬火工艺 （3）淬火冷却介质 ① ② ④ ③ ①单介质淬火：碳钢→水；合金钢→油 优点：操作简单、成本低； 缺点：淬火件质量较低、热应力大 ②双介质淬火：水—油；水—空气 优点：能保证淬火件的质量要求 缺点：操作难度大、热应力大 ③分级淬火：转变产物→ M； 优点：热应力小，工件不易变形； 缺点：操作难度大 ④等温淬火：转变产物→ B下； 优点：综合性能及尺寸精度高、不需回火； 缺点：工艺复杂、成本高 3.2.2 钢的淬火 ——常用淬火方法 淬透性：是指钢淬火时获得淬硬层深度的能力。 通常以在规定条件下获得淬硬层深度来衡量。 淬硬（透）层越深，表明淬透性越好。 决定于υK，υK越小，A越稳定，淬透性越好。 淬硬性：是指钢在淬火后所能达到的最高硬度。 决定于马氏体的含碳量。 含碳量越高，淬硬性越好。 淬透性≠淬硬性 3.2.2 钢的淬火 ——钢的淬透性 淬透性值的表示： 半M区到水冷端距离 半M区硬度 如: 淬透性曲线的测定——末端淬火法（端淬试验） 3.2.2 钢的淬火 ——钢的淬透性 加热 淬火钢 Ac1以下保温 冷却 室温 定义： 目的： 减少或消除淬火应力，防止工件变形与开裂 稳定工件组织及尺寸； 获得所需的力学性能。 马氏体的分解 残余奥氏体的分解 碳化物的析出和变化 α相（F）的回复和再结晶 回火时的组织转变及性能变化 3.2.3 钢的回火 回火时的组织转变及性能变化 回火阶段 组织变化 内应力 体积 性能 回火后组织 （一） ＜200℃ （二） 200～300