钢的热处理-金属工艺学案例.ppt

钢的热处理 §1 钢的热处理概述 §2 钢在加热和冷却时的转变 §3 钢的整体热处理工艺 §4 钢的表面热处理工艺 §5 热处理新技术简介 1、奥氏体的形成(P?A) 奥氏体形核条件 成分起伏 结构起伏 能量起伏 ?G?0 2、奥氏体晶粒的长大 1、过冷奥氏体的等温转变 珠光体转变：扩散相变(A1～550℃, A→P（F+Fe3C）) 珠光体转变：扩散相变(A1～550℃, A→P（F+Fe3C）) 珠光体转变：扩散相变(A1～550℃, A→P（F+Fe3C）) 珠光体转变：扩散相变(A1～550℃, A→P（F+Fe3C）) 珠光体转变：扩散相变(A1～550℃, A→P（F+Fe3C）) 贝氏体转变：半扩散相变（C）550℃～Ms, A→B) 贝氏体转变：半扩散相变（C）550℃～Ms, A→B) 贝氏体转变：半扩散相变（C）550℃～Ms, A→B) 马氏体转变：非扩散相变，Ms以下, A→M 低碳(0.25%)马氏体：板条状__高的强韧性 高碳(1.0%)马氏体：片状__硬而脆 马氏体转变的特点 非扩散型相变，是C在α-Fe中的过饱和固溶体 残余奥氏体(AR)的影响 少量的残留奥氏体与马氏体共存时，对钢的性能有一定影响。 不利影响 降低工件的淬火硬度、耐磨性及工具钢的疲劳强度，降低硬磁钢的磁感应强度，易产生磨削裂纹。残留奥氏体不稳定，容易产生时效变形甚至开裂。 有益的作用 残留奥氏体具有缓和应力集中、提高钢的韧性和降低脆性转变温度及减振作用。在交变压应力作用下可提高轴承钢的疲劳强度。当其含量达10～25％时可防止齿轮的齿面发生点蚀。 近年来又常利用残留奥氏体的存在，采用新工艺，发展优良的低温用钢和高韧性钢。 2. 过冷奥氏体连续冷却转变图 过冷奥氏体连续冷却转变图又称 CCT(Continuous-Cooling-Transformation diagram)曲线，是通过测定不同冷速下过冷奥氏体 的转变量获得的。 图中的Vk 为CCT 曲线的临界冷却速 度，即获得全部马 氏体组织时的最小 冷却速度. Vk’ 为TTT曲线的 临界冷却速度. Vk’ ? 1.5 Vk 。 钢的退火与正火 一、退火和正火的目的 二、退火工艺及其应用 钢的淬火 一、淬火的目的 获得马氏体组织 二、淬火的一般工艺 1.淬火温度的选择 (1) 亚共析钢： Ac3+30～50℃——细小均匀M 温度过低：残余F 温度过高：粗大马氏体 2.保温时间 原则：在保证工件热透和内部组织充分转变的前提下，尽量缩短保温时间，以提高生产率，降低能耗，减小氧化脱碳，提高热处理质量。 3.淬火冷却介质 三、常用的淬火方法 四、钢的淬透性 1.淬透性与淬硬性 2、影响淬透性的因素 3.淬透性的测定 3．淬火钢在回火时的组织转变 （1）马氏体分解(100～200℃) （2）残余奥氏体转变 (200～300℃) （3）马氏体分解完成和碳化物的转变 （300～400℃） 4、淬火钢在回火时的性能变化 5．回火种类、组织、性能及应用 （1）低温回火(150～250℃) （2）中温回火(350～500℃) （3）高温回火(500～650℃) 6.回火脆性 例题1 例题2 表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 表面淬火常用加热方法 (1) 感应加热: 利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。 ⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直 接加热工件表面的方法。成本 低，但质量不易控制。 ⑶ 激光热处理: 利用高能量密 度的激光对工件表面进行加热的方法。效率高，质量好。 化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温， 1. 钢的渗碳 渗碳目的 提高工件表面硬度、 耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。 ⑴ 渗碳方法 气体渗碳法 将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。 渗剂为气体 (煤气、液化气 等)或有机液体(煤油、甲醇等)。 优点: 质量好, 效率高； （3）渗碳后的热处理 淬火+低温回火, 回火温度为160-180℃。淬火方法有： 直接淬火法 渗碳后预冷到略高于Ar1温度直接淬火。 常用方法是渗碳缓冷后，重新加热到Ac1+30-50℃ 淬火+低温回火。此时组织为： 表层：M回+颗粒状碳化物+A’(少量) 心部：M回+F（淬透时） 2. 钢的渗氮