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钢的热处理 教学目的和要求: 1.掌握有几种热处理工艺。 2.掌握各种热处理工艺有何异同,如何操作,及其目的。 热处理 整体热处理 退火、正火、淬火、回火 表面热处理 火焰加热法 感应加热法 激光加热法 化学、物理气相沉积 化学热处理 渗碳、渗氮、多元共渗 保温 临界点 冷却 加热 时间 温度 一 、钢的退火 将工件加热到一定温度并保温,然后再随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。 根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法,常用的退火方法有:完全退火(普通退火);球化退火(不完全退火);去应力退火(低温退火)等。 退火 完全退火 球化退火 去应力退火 方法:将亚共析钢加热到AC3线以上30—50℃,保温一定时间后缓慢冷却(随炉冷却)。 方法:将共析钢或过共析钢加热到AC1线以上20—30℃,保温后缓慢冷却。 方法:将钢加热到AC1线以下,保温后缓慢冷却。 退火 完全退火 球化退火 去应力退火 目的:细化晶粒,均匀组织,降低硬度,消除应力。同时也是为切削加工和最终热处理做准备 目的:消除网状或片状渗碳体,降低硬度,提高韧性。同时也是为切削加工和最终热处理做准备 目的:消除铸件、焊件中的内应力,稳定尺寸。 主要应用于:亚共析钢的铸件、锻件和轧件 主要应用于:共析、过共析钢和合金工具钢 主要特点:没有组织变化 二 、正火 方法:是将钢件加热到AC3或ACm以上30~50℃,保温一定时间后,从炉中取出在空气中冷却。 主要应用于以下几方面: ② 改善低碳钢的可切削性 。 ③ 作为中碳钢的预备热处理(可以替代部分退火热处理)。 ① 对机械性能要求不高的零件的最终热处理。 注意:正火和普通退火属于同一类型的热处理工艺。都是将钢加热到奥氏体状态。所不同的是正火在空气中冷却,而退火是随炉冷却。 三 、淬火 方法: 将钢加热到AC3(亚共析钢)或ACcm(共析钢或过共析钢)以上30~50℃,保温一定时间使其奥氏体化,然后在冷却介质(水/盐水或油水)中迅速冷却。 目的: 是获得均匀细小的马氏体组织,再经过回火处理,提高钢的力学性能。 注意: ①淬火的关键是:确定淬火温度和冷却方式。 ②它是最常用的一种热处理,是决定产品质量的关键。 四 、回火 方法: 将淬火钢加热到AC1以下某一温度,经过保温,然后以一定的冷却方法冷到室温。 目的: 减少或消除淬火应力,防止钢件变形与开裂;稳定组织和尺寸;获得所需要的组织和性能。 注意: ①淬火钢不经过回火一般不能直接使用。 ②淬火钢的回火转变 :马氏体分解和残余奥氏体的分解 。 回火种类及应用: (1)低温回火(150—250℃),目的是降低淬火钢的内应力和脆性,并保持高硬度(56—64HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。 (2)中温回火(350—500℃),目的是使钢获得高弹性,并保持较高硬度(35—50HRC)和一定的韧性。如弹簧、锻模等。 (3)高温回火—调质处理(500—650℃)目的是获得得强度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。 有些零件,采用表面热处理可以获得表面高硬度和心部高韧性。 五 钢的表面热处理 一、表面淬火 表面淬火的特点是快速加热,使工件要求淬硬的表面迅速升至淬火温度,而心部仍保持AC1以下温度,再迅速冷却,结果工件表面层被淬硬为马氏体组织,心部仍为原来的组织,保持了良好的韧性。再经过适当的低温回火,就能获得要求的性能。 根据加热方法不同,表面淬火方法可分为三种: 1.火焰加热表面淬火法 淬深为2~6mm需凭经验难以把握。 2.感应加热表面淬火法 利用电流的集肤效应对工件表面迅速加热 ,而心部则几乎未被加热。 ① 高频感应加热 电流频率为(f=200~300)KHZ 淬深为0.5~2mm 。主要用于淬硬层较浅的中、小 型零件加热,如小轴、小模数齿轮等。 高频淬火齿轮的工艺路线为: 锻造→正火或退火→粗加工→调质→精加工→高频淬火→低温回火→磨削。 二、化学热处理 化学热处理是把工件放在特定介质中加热和保温,使一种或几种元素渗入工件表面,以改变表层成份和组织。使用工件表面与心部具有不同的机械性能或特殊的物理、化学性能。 原理:将要渗的活性元素加热分解,即所谓激活,然后被工件表面吸收,进而向工件内部扩散。 常用的化学热处理方法有: 1.渗碳 钢的表面吸收碳原子的过程,称为渗碳。 目的:使零件表面获得高硬度(HRC58~64),心部获得较高的强度和韧性。
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