第3章黑色金属材料课件.ppt

一、纯铁的同素异晶转变 　　　在固态下，金属的晶格类型随温度（或压力）变化的特性——同素异晶转变。 　　　　 1394 912 　　δ—Fe → γ—Fe → α—Fe 体心立方晶格 面心立方晶格 体心立方晶格 　铁的同素异构转变是钢铁材料能够进行热处理的依据。 　 Fe-Fe3C相图中的特性点 　 Fe-Fe3C相图中的特性线 3 、淬火和回火 (1) 淬火 将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。淬火是钢的最重要的强化方法。 (1) 淬火温度的选定 一般情况下，亚共析钢的淬火加热温度为Acэ以上３０℃～５０℃共析钢和过共析钢的淬火加热温度为Ac1以上３０℃～５０℃。 (2) 加热时间的确定 加热时间包括升温和保温两个阶段。通常以装炉后炉温达到淬火温度所需时间为升温阶段，并以此为保温时间的开始。保温阶段指钢件温度均匀并完成奥氏体化所需的时间。 (3) 淬火冷却介质 水、盐水—适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。 机油和柴油—一般用作为合金钢的淬火介质。 盐浴、碱浴和硝盐浴—常用于处理形状复杂、尺寸较小、变形要求严格的工具等。 (4) 淬火方 法 单介质淬火法采用一种介质冷却，操作简单，易实现机械化，应用较广。缺点是水淬变形开裂倾向大；油淬冷却速度小，淬透直径小，大件淬不硬。 双介质淬火和分级淬火能有效的减少热应力和相变英里，降低工件变形和开裂的倾向，所以可用于形状复杂和截面不均匀的工件的淬火。 等温淬火大大降低了钢件的内应力，减少变形，适用于处理复杂和精度要求高的小件，如弹簧、螺栓、小齿轮、轴及丝锥等，也可用于高合金钢较大截面零件的淬火。其缺点是生产周期长、生产效率低。 3、回火 钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫回火。 淬火纲一般不宜直接使用，必须进行回火。这是因为第一淬火后得到的是性能很脆的马氏体，并存在有内应力，容易产生变形和开裂；第二，淬火马氏体和残余奥氏体艘是不稳定组织，在工作中会发生分解，导致零件尺寸的变化，而这对精密零件是不允许的，第三，为了获得要求的强度，硬度，塑性和韧性，以满足零件的使用要求。 根据回火温度的高低，一般将回火分为三种： （1）低温回火（150℃-250℃） 低温回火后，组织为极细的e 碳化物和低过饱和度a固溶体， 形态基本不变。 即为：回火马氏体+残余奥氏体。 低温回火的目的 — 是降低淬火应力，提高工件的韧性，保证淬火后的高硬度和高耐磨性。 应用 — 主要用于处理各种高碳钢工具、模具、滚动轴承以及渗碳和表面淬火的零件。 （2）中温回火（350℃-500℃） 得到铁素体基体与大量弥散分布的细粒状的混合组织，叫做回火屈氏体。 中温回火的目的 — 获得回火屈氏体。因为回火屈氏体具有高的弹性极限和屈服强度，同时也具有一定的韧性，硬度一般为35HRC-45HRC。 应用 — 主要用于处理各种弹簧及需要高屈服强度的零件。 （3）高温回火（500℃-650℃） 组织为再结晶等轴F+粗粒状Fe3C，称为回火索氏体 S’。 高温回火的目的：获得良好的综合机械性能。 淬火+高温回火→调质处理 应用 — 适用于承受各种复杂载荷的重要的机械零件。 如轴类件、齿轮类件等 回火温度与机械性能的关系： 200℃以下，HRC不变。200-300℃，M分解，残余A转变为马氏体，硬度降低不大，高碳钢硬度有一定的升高。300℃，HRC降低。韧性：400度开始升高，600℃最高。 弹性极限：在300-400℃最高。塑性：在600-650℃最高。 4 钢的表面热处理 仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理，也叫表面淬火。 种类: 有感应加热、火焰加热、电接触加热和电解加热等表面热处理，最常用的是前两种。 (1) 感应加热表面热处理 1) 感应加热的基本原理 感应线圈通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场。把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，产生电阻热。由于交流电的集肤效应，感应电流，靠近表面的电流密度大，而