M2 1铁碳合金热处理.ppt

模块二 铁碳合金的热处理 内容一 热处理的基本概念 内容二 退火与正火 内容一 热处理的基本概念 改善钢的性能，是零件加工、使用中的主要需求，且主要有两个途径： 1、调整钢的化学成分，加入合金元素，即合金化的办法； 2、钢的热处理，两者关系相辅相成。 1、钢的热处理： 钢在固态下，通过对其进行加热、保温以及冷却的操作，使钢的组织结构按照人们的需要发生变化，从而获得所需性能的一种工艺方法。 2、热处理的特点： 与铸造、锻压、焊接、切削加工不同，热处理只改变金属材料的组织和性能，而不改变其形状和大小。 因而热处理工艺可用于零件、工具等制成品的处理。 3、热处理的重要性： （1）提高硬度、强度、韧性、弹性、增加耐磨性。 （2）改变原材料（毛坯）的切削性能，易于加工。 （3）保证产品质量，延长使用寿命，提高经济效益。 实际生产中， 60%~70%机械零件、 70%~80%的汽车、拖拉机零件、 100%的各种刃具、模具、量具和滚动轴承等零件在制造中需要热处理。 4、影响热处理的三大要素 （1）加热温度：不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。 （2）保温时间：保温的目的是要保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。 （3）冷却时间：钢在不同冷却速度下可以转变为不同的组织。 这三大基本要素决定了材料热处理后的组织和性能。 5、常见的热处理方法 （3）热处理在加工过程中所处的环节 中间工序：消除前道工序的某些缺陷，为后续工序做准备的热处理。 如锻、轧、铸毛坯组织的退火或正火，消除内应力，降低工件硬度，改善切削加工性能的退火等。 6、热处理的依据 热处理的依据是铁碳合金状态图。 当铁碳合金加热到临界温度以上，原有的组织转变为均匀的奥氏体A后，再以不同的冷却方法使之转变为不同的组织，以获得所需性能。 加热后保温一段时间，其实质是加热的继续，使工件内外温度趋于一致，铁碳合金组织充分转变。 7、热处理能够改变钢的性能的根本原因 由于铁有同素异构转变，从而使钢在加热和冷却过程中发生了组织与结构的变化。 图2-2 钢在加热或冷却时各临界点的位置 钢加热时常见的缺陷： 1）氧化：加热时的氧化性气体（如空气、气体中O2、CO2、H2O等）氧化钢铁，在工件表面形成FeO，Fe2O3，Fe3O4等氧化物。 2）脱碳：钢中的碳被烧损使钢表面含碳量降低的现象。 3）过热 ：加热温度比正常温度偏高，出现的现象是钢的奥氏体晶粒较正常的要大，即晶粒变粗。 4）过烧 ：加热温度太高，奥氏体晶界或部分晶界氧化甚至熔化的现象。 加热缺陷的防止办法 1、真空加热：即将工件在真空中加热是防止氧化脱碳的最有效措施。 2、可控气体加热：工件加热过程中向炉内充入一定保护性气体，保证钢在不脱碳，不增碳，不氧化的气体下加热。 3、盐浴加热：工件置于一熔化了的中性盐液中加热，盐液进行充分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至无氧化。 9.钢在冷却时的组织转变 过冷奥氏体——暂时保留在A1以下的奥氏体。 冷却方法 1）连续冷却转变 ——使加热到奥氏体化的钢 连续降温进行组织转变 2）等温冷却转变 ——使加热到奥氏体化的钢 以较快的冷却速度冷到A1以 下某温度保温，在等温下发 生组织转变。 过冷奥氏体的等温转变产物组织和性能 （1）高温转变（A1~ 550 ℃）：珠光体型转变 A1 ~ 650 ℃ 片层珠光体 25HRC 650℃~ 600℃ 细珠光体（索氏体 S）25~30HRC 600℃~ 550℃ 极细珠光体（托氏体T）35~40HRC （2）贝氏体型转变——中温转变（550 ℃~ Ms ） 550℃~350℃ （上贝氏 上B）平行条状铁素体上分布细微渗碳体 40~45HRC 350℃~Ms （上贝氏 下B）针状铁素体分布极细小碳化物 50~55 HRC （3）MS线（220 ℃ ）低温转变 马氏体M 开始转变线 内容二 退火和正火 一、退火 将钢加热到适当的温度，保温一定的时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。退火后获得珠光体型组织。 2、退火种类 完全退火 主要对象：亚共析成分的碳钢及合金钢的铸件、锻件和热轧型材。 工艺过程：将钢加热到Ac3线以上（30~50℃)，保温一定时间，完全奥氏体化，随炉冷至600℃以下，出炉空冷。 主要目的： 1）细化晶粒，消除过热组织，为零件的最终热处理做好准备； 2）消除残余应力，防止变形和开裂； 3）降低硬度，便于切削加工 。 完全退火应注意的问题： 过共析钢不宜采用：因为过共析钢在缓慢冷却时将得到二次渗碳体Fe3CⅡ ，会使钢的组织变坏； 必须严格