热处理概述工学设计.doc

第一讲 退火基本知识 1、热处理发展回顾 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 加热是热处理的重要步骤之一。金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 　　 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。 加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度 ，是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得需要的组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间或保温时间很短，而化学热处理的保温时间往往较长。 金属热处理就是通过加热、保温和冷却改变金属内部组织或表面的组织，从而获得所需性能的工艺方法。常用的钢的热处理有退火、正火、淬火、回火及表面热处理等。在机械制造业中，热处理占有非常重要的地位，通过热处理才能充分发挥材料的潜能，延长零件的使用寿命。以激光束、电子束和等离子束为代表的高能束表面改性技术，已发展成为表面工程技术，以改变金属材料表面层组织和结构，达到抗磨和耐蚀等其它特殊性能要求 ?热处理： 用加热、保温、冷却的方法，改变材料的内部组织，从而改变材料的性能。 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。 　　 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 　　 2、退火（1050～1200℃45号钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低，来源广，所以应用广泛，45钢主要用于汽车和航空工业等行业。 退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间， 然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备如果后续工序没有热处理，且锻打后的硬度不是太高，可以不退火。但是如果后续有热处理工序，则建议退火处理，调整一下组织，得到较细的铁素体和珠光体，为后续热处理做加热温度820～840℃/、加热速度150～200℃/h、保温时间1小时/20mm（工件厚度）、冷却速度200～100℃/h。 （考虑到加热不均等因素,可在加热过程中增加一保温台阶。要适当控制冷却速度。） 45钢退火组织：铁素体+珠光体 。