第四章钢的热处理基础解析.ppt

第四章 钢的热处理基础 一、概述 二、钢在加热时的组织转变 三、钢在冷却时的组织转变 四、钢的热处理工艺 五、热处理零件的结构工艺性 六、热处理技术要求的标注 4.2 钢在加热时的组织转变 在热处理工艺中，钢的加热目的是为了获得奥氏体，奥氏体是钢在高温状态时的组织，其强度及硬度高，塑性良好，晶粒的大小、成分及其均匀化程度，对钢冷却后的组织和性能有重要影响。因此，钢在加热时，为了得到细小均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保温时间，以求在冷却后获得高性能的组织。 4.2.2. 钢在加热时的组织转变 2.奥氏体晶粒的大小及影响因素 1）奥氏体的晶粒度 2）影响奥氏体晶粒度的因素 最主要是加热温度，其次是合金元素 4.3 钢在冷却时的组织转变 钢在高温时所形成的均匀奥氏体，奥氏体在A1以上的温度是稳定的。当温度处于临界点A1以下时，奥氏体就变得不稳定，要发生分解和转变。 但在实际冷却过程中，处在临界点以下的奥氏体并不立即发生转变，这种在临界点以下存在的奥氏体，称为过冷奥氏体。 过冷奥氏体冷却时可以两种方式进行，即在等温条件下转变，和在连续冷却条件下进行转变。现以共析钢为例讨论过冷奥氏体的转变。 4.3.1 过冷奥氏体等温转变 等温转变—把奥氏体化后的钢件迅速冷却到临界点以下某一温度，等温保持一定时间后再冷却至室温。在保温过程中完成的组织转变为等温转变 2）贝氏体型转变 贝氏体型转变： 550℃~Ms→贝氏体→B 40~45 550℃→350℃→上贝氏体→B上 350℃~Ms→下贝氏体→B下 45~55 4.3.2 过冷奥氏体连续冷却转变 4.4 钢的热处理工艺 热处理的目的 一是消除前道工序产生的某种缺陷，改善钢材的工艺性能，确保后续加工顺利进行。常用有退火、正火。 二是提高零件或工、模具的使用性能。 2）不完全退火 是将钢加热至亚共析钢或过共析钢之间，保温后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺 目的：降低硬度，改善切削性能，消除应力 3） 等温退火 是将钢加热至亚共析钢或过共析钢以上30-50℃，保温一段时间，冷却到稍低于Ar1以下某一温度进行等温转变，以获得珠光体组织，然后空冷的工艺。 目的：获得较为均匀的组织和硬度 5） 扩散退火 是将钢加热到Ac3或Acm线以上150-300℃，保温10-15h，然后随炉缓慢冷却到350℃，再出炉冷却。 目的：消除化学成分的偏析及显微组织的不均匀性，使成分均匀化。 7)再结晶退火 把冷变形金属加热到再结晶温度以上，保温一段时间，使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒的热处理工艺。 目的：消除冷变形加工产品的加工硬度，提高塑性。 2.淬火的加热时间 加热时间包括：加热升温时间与保温时间 常用经验公式估算，通过试验最终确定 3.淬火冷却介质 水 碱或盐的水溶液 油 4.淬火方法 单液淬火 等温淬火 双液淬火 局部淬火 分级淬火 6.钢的淬火变形与开裂 1）变形与开裂 2）减少变形与开裂的措施 （1）合理选择钢材与正确设计零件 （2）正确锻造和进行预先热处理 （3）采用合理的热处理工艺 4.4.4 回火 钢的回火是指将淬火后的钢，在组织转变为奥氏体的临界温度以下加热，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 （2）钢的渗氮　是指在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。 （3）碳氮共渗 （4）其他化学热处理 渗硼、渗铝、渗铬 4.5 热处理零件的结构工艺性 1.避免尖角和棱角 2.避免截面尺寸变化较大 3.采用封闭、对称结构 4.采用组合结构5.便于加热冷却时装夹、吊挂 4.6 热处理技术要求的标注 1.原则 2.热处理工艺方法的表示 1.淬火的加热温度 对亚共析钢，适宜的淬火加热温度为Ac3以上30～50℃，淬火后可获得细小均匀的马氏体组织。 如果淬火加热温度不足（＜Ac3），则淬火后的组织中将会出现铁素体，造成硬度不足、强度降低。 若淬火加热温度过高，淬火后获得粗大的马氏体组织，零件的性能变坏，同时容易引起零件变形和开裂。 过共析钢：淬火加热温度为Ac1以上30～50℃，淬火后的组织为：细小均匀的马氏体和粒状渗碳体，硬度和耐磨性都比较高。 如果淬火加热温度过高（＞Accm），将获得粗大的马氏体组织，同时引起较严重的变形或开裂。 5.钢的淬透性 钢的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层（又称为淬透层）深度的能力 ，反映了钢在淬火时能够获得马氏体的能力，是钢的固有的属性。 一定尺寸的圆柱形工件，淬火时工件表面冷却较快，心部冷却较慢，如果工件表面和心部冷却速度V表和V心都大于临界冷却速度 V临时，则整个工件的截面上都可转变为马氏体，即被淬透了。如果工件心部