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主要内容 12.1 真空热处理 12.2 形变热处理 金属热处理原理及工艺——真空热处理与形变热处理 第十二章  真空热处理和形变热处理  材料与冶金学院 李伟 定义：将热处理的加热和冷却过程置于真空中进行的热处理。 真空度：真空状态下，负压的程度。 真空的分类：据真空度的大小，分为四类， 低真空：（10-10-2）×133.3Pa； 中真空：（10-3-10-4）×133.3Pa； 高真空：（10-5-10-7）×133.3Pa； 超高真空：10-8×133.3Pa。 12.1 真空热处理 真空热处理的特点： 高质量：零件表面无氧化、不脱碳、变形小； 提高机械性能，延长使用寿命：其中塑、韧性的提高明显，是由于真空热处理的脱气作用所致； 低能耗：采用绝热性能好及热容量小的隔热材料，使得炉子蓄热和散热损失都很小，热效率较高 减少污染、无公害：真空电加热，不存在炉气，也没有燃烧的废气，所以对大气无污染 高成本。 真空热处理的特异效果和伴生现象： 表面保护作用； 表面净化作用：防止氧化的同时，会使已氧化的物质分解； 脱脂作用：机加时带入的油污，受热后分解为氧、水蒸气和二氧化碳等； 脱气作用：金属中的气体向表面扩散、气体从金属表面逸出、气体从真空炉中排出。 元素的脱出（蒸发）现象：蒸汽压高的合金元素从工件表面蒸发掉，造成材料性能的降低；同时，可能会发生真空蒸镀，影响真空热处理的质量。 真空加热油淬引起钢件渗碳： 如，对30CrMnSiA和30CrMnSiNi2A钢在真空度为10-2×133.3Pa、加热温度为900℃的情况下油淬，发现有渗碳现象。 真空热处理的应用： 真空热处理工艺 真空退火 真空淬火 真空气体淬火 真空油淬火 合金钢的真空热处理 真空化学热处理 真空渗碳 真空离子渗碳 真空碳氮共渗 定义：将压力加工与热处理操作相结合，起到形变强化与相变强化的综合作用。 一种既可以提高强度、又可以改善塑性和韧性的有效工艺。 塑性变形中，合金内部缺陷（以位错为主）增加，且晶体缺陷分布发生改变； 若有相变，则相变与缺陷相互影响，不是简单的形变强化与相变强化的叠加，也不是任何变形与热处理的简单组合； 形变热处理与常规热处理相比，具有高密度位错和亚结构（亚晶） 实质：亚结构强化 12.2 形变热处理 适用范围：冶金厂生产的钢材中供用户直接使用而不需要再机械加工的板、管、丝、带、棒材、小型型材等。 分类： 按形变与相变过程的相互顺序，分为相变前形变、相变中形变、相变后形变 按形变温度，分为高温形变、低温形变 按相变类型，分为珠光体形变、贝氏体形变、马氏体形变、时效 复合形变热处理：即形变热处理、化学热处理及表面淬火相结合的热处理工艺 一、相变前形变的形变热处理 （1）高温形变热处理：包括高温形变淬火、高温形变正火和高温形变等温淬火。 加热温度：Ac3以上 形变温度：Ar3以上或Ar1-Ar3之间 形变冷却方式： 高温形变淬火：快冷得到马氏体再回火 高温形变正火：空冷或水冷至550℃，再空冷得到铁素体+珠光体或贝氏体（控轧控冷） 高温形变等温淬火：贝氏体区等温，获得贝氏体组织。 高温形变淬火 高温形变正火 高温形变淬火 材料强度提高10-30%，塑性提高40-50%，冲击韧性成倍增长，抗脆断能力提高； 适用：碳钢，低、中合金钢的板、带、管、线、棒材，以及形状简单的机械零件。 高温形变正火 提高屈服强度的同时，可得到优异的低温韧性。 适用：生产低碳钢、低碳含Nb、V、Ti的非调质可焊接钢的板、带、线材等产品。 高温形变等温淬火 高温形变等温淬火 与一般的等温淬火相比，除了屈服强度略低外，其余别的性能均优越得多。 （2）低温相变热处理：包括低温形变淬火和低温形变等温淬火。 加热温度：Ac3以上； 形变温度：迅速快冷至过冷奥氏体稳定区（500-600℃），进行形变，然后淬火、回火； 优点：在保证钢的塑性条件下，大幅度提高钢的强度； 适用：强度要求高的中合金高强度钢的零件。 低温形变淬火 形变后淬火+回火，获得马氏体组织； 适用于强度要求很高的零件，如固体火箭壳体、飞机起落架等； 低温形变等温淬火 形变后在贝氏体区等温后淬火，获得贝氏体组织。 特点：零件强度较低温形变淬火略低，但塑性较高 适用：热作模具、高强度小零件。 二、相变中进行形变的形变热处理 包含相变中进行的等温形变处理和马氏体相变中进行形变的形变热处理。 1、等温形变处理 加热温度：Ac3以上； 形变和相变温度：快冷至Ac1以下过冷奥氏体稳定的区域进行形变和相变； 相变中进行的等温形变热处理包括珠光体相变中进行的等温形变热处理和贝氏体相变中