机械制造工程第三章节范例.ppt

教学目的与要求： 1.了解热处理的基本原理。 2.掌握常用热处理的主要工艺过程、作用与应用。 3.了解机械零件常用的表面防护方法。 教学内容： 1.钢的热处理的基本原理。 2.钢的常规热处理及表面热处理的种类，工艺过程，作用及应用。 3.钢的热处理工艺选用。 4.金属的表面防护处理。 重点、难点 重点：钢的常用热处理，作用及应用。 难点：钢的热处理的基本原理。 1. 热处理及其主要参数 概念：热处理就是在固态下，将金属以一定的加热速度加热到预定的温度，保温一定的时间，再以预定的冷却速度进行冷却的综合工艺方法 。 工艺参数——加热温度（T）、保温时间（t）、冷却速度(V冷) 热处理工艺曲线示意图 热处理工艺曲线示意图 2. 热处理的主要作用 ⑴ 改变工件的内部组织； ⑵ 改变工件的性能，便于切削加工，或者满足工件使用性能的要求； ⑶ 改变工件表层的成分、组织、性能； ⑷ 热处理可以消除铸造、锻造、焊接等加工工艺过程中所造成的多种缺陷。 3. 热处理的分类 4. 表面处理 概念：表面处理是指通过化学或电化学的方法使金属表面或表层生成新的物质，这些物质具有不同于工件基体的性能，从而提高工件表层的耐腐蚀性、硬度，或者起到装饰作用。 第一节 钢的热处理基本原理 一、钢在加热时的组织转变 （一）相变温度 （二）奥氏体的形成和晶粒长大 1、奥氏体的形成 2、影响A晶粒大小的因素 加热温度对晶粒度的影响 二、钢在冷却时的组织转变 (一)等温冷却组织转变（以共析钢为例） 1. 高温组织转变 2. 中温组织转变 3. 低温组织转变 珠光体3800倍 光学显微照片 500 倍 板条马氏体 （二）共析钢的连续冷却组织转变 第二节 钢的普通热处理 概念：将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后 随炉冷或将工件埋入石灰等冷却能力弱的介质中缓 慢冷却到600℃以下，再空冷至室温的热处理工艺。 方法分类: 完全退火、不完全退火、扩散退火、再结 晶退火、去应力退火。 1. 完全退火（亚共析钢） 加热温度：Ac3以上20～30℃ 作用和目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。 2.不完全退火（共析钢和过共析钢） 加热温度： Ac1+（20～40℃） 作用和目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并为以后的淬火作组织准备。 3. 扩散退火 加热温度:略低于固相线的温度 作用和目的:是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的成分偏析，使成分和组织均匀化。 4. 再结晶退火 加热温度：再结晶温度以上。 作用和目的：要消除加工硬化，降低强度和硬度，使钢的机械性能恢复到冷变形前的状态。 5. 去应力退火 加热温度：温度低、保温时间长 作用和目的是减少和消除工件在铸造、锻造、焊接、切削、热处理等加工过程中产生的残余内应力，稳定工件的尺寸，防止工件的变形。 正火的目的： 1. 改善钢的切削加工性能； 2. 消除工件的热加工缺陷； 3. 消除过共析钢的网状渗碳体，便于球化退火； 4. 代替调质处理作为最终热处理，提高加工效率。 三、淬火 淬火就是把钢件加热到Ac3或Ac1以上温度，经过保温后迅速冷却至室温的热处理工艺。 1.淬火的目的 （1）等温淬火，目的是获得下贝氏体； （2）普通淬火，目的是获得马氏体。 1）加热温度 2）保温时间 保温的目的是使工件烧透，组织转变充分。 保温时间主要根据钢的成分特点、加热介质和零件尺寸来确定。 3. 常用的淬火方法 4. 钢的淬硬性与淬透性 1）钢的淬硬性 定义：是指钢能够淬硬的程度，也就是钢淬火后得到的马氏体的硬度的高低，是指钢在正常淬火条件下可能达到的最高硬度。 影响因素： C%=0.8%以下，含C量增加，淬硬性提高； C%〉0.8%以后，没有明显提高。 例：T10 〉40Cr 〉20CrMnTi 2）钢的淬透性 定义：是指钢在一定淬火条件下淬火获得马氏体层深度的多少，以钢在一定淬火条件下得到马氏体深度来表示，深度越大，淬透性越好。 影响因素： 钢的淬透性主要与合金元素及其含量有关，合金元素（除钴、铝外）使“C”曲线右移，减小临界淬火冷却速度，提高钢的淬透性。 例：20CrMnTi 〉40Cr〉 T10 四、回火 回火是把淬火后的工件重新加热到A1以下某一温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。 1、回火的目的 ⑴ 消除内应力 ； ⑵ 稳定工件组织 ； ⑶ 调整组织、性能 。 2、回火的种类 ⑴ 低温回火（150~250℃） 回火组织：回火马氏体。 目的是降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的 高硬度和高耐磨性