14版-5钢的热处理-2素材.ppt

Contents 5.2 钢的退火和正火 5.2.1 钢的退火 (annealing) 典型零件的制造过程： 铸/锻→ 预备热处理→ 粗加工→ 最终热处理→ 精加工 预备热处理目的： 消除前道工序的缺陷 为后续工序作组织准备（机加工和淬火） 退火：加热、保温、缓慢冷却得到 P 组织 退火的目的：软化、稳定化、细化、均匀化 完全退火和球化退火 等温退火和扩散退火 去应力退火和再结晶退火 5.2.2 钢的正火 (Normalizing) 正火 加热到Ac3(Accm)+30~50℃，保温后空冷 目的：细化晶粒，改善性能 组织：珠光体类组织 如索氏体S或托氏体T 正火与退火比较 （1）硬度和强度：随C%↑→ 正火与退火的差别越大 中、高碳钢正火后硬度偏高，不利于切削加工 （2）退火强调软化，正火强调高效率和机械性能提高 5.2.3 钢的退火与正火的选择 5.3 钢的淬火+回火 5.3.1钢的淬火 (Quenching or Hardening) 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不稳定的马氏体组织的热处理工艺。 淬火目的：得到马氏体组织（或下贝氏体组织），提高强度、硬度和耐磨性即实现钢的强化。 （固溶强化，位错强化，细晶强化） 1.淬火加热温度的确定 2.冷却介质及冷却方式 理想冷却速度：慢-快-慢 实际冷却介质： 水（纯水、盐水、碱水）：从上到下都快，适合于碳钢 油：从上到下都慢，适合于合金钢 盐浴、碱浴 分级淬火：在Ms附近稍保温，使内外均温，最后得M 等温淬火：在Ms上等温，最后得到B下 等温淬火的内应力最小，工件不易变形开裂，→适合形状复杂零件 冷处理 —— 淬火后继续在 0℃以下冷却，使残A→ M 目的：稳定组织，↑HRC 用于：量具（模具） 局部淬火 局部加热淬火 整体加热，局部冷却 Tool Steel Color vs Temperature 热处理零件设计要求 5.3.2 淬火钢的回火 (tempering) 回火 —— 淬火钢在A1以下加热、保温、冷却 目的： 消除内应力，降低脆性 稳定组织和尺寸 获得所需性能 随着回火温度的升高，淬火钢的机械性能：强度、硬度下降而塑韧性回复。 回火硬度与回火温度 “二次硬化”：某些含有较多W、Mo、V、Cr、Ti的合金钢在500 ℃—600 ℃高温回火时，高硬度特殊碳化物（W2C、 Mo2C、 VC、Cr7 C3、TiC ）以高弥散的小颗粒析出，使钢的硬度升高，这种现象称为钢的“二次硬化” 退火、正火与回火组织比较 回火种类与应用 组织：回火M —— 极细ε碳化物 + 过饱和α相 目的：↓内应力，↓脆性，保持高硬度和耐磨性 适用：工具，量具，轴承 —— 高碳钢 渗碳件，表面淬火件 HRC60 组织：回火T —— 针状 F + 极细 Fe3C 目的：获得高σs ，σe HRC40 适用：弹簧，扳手，模具 —— 中高碳钢 组织：回火S —— 块状 F + 粒状 Fe3C 目的：获得良好的综合机械性能 HRC25 适用：轴，齿轮，螺栓等重要结构件 —— 中碳钢 回火问题注意：回火脆性 回火脆性：在某温度区间回火时， αk显著降低 第一类回火脆性：250~400℃ 每种钢都有，难以避免 —— 回火温度禁区 第二类回火脆性：500~600℃ ① 含Cr、Mn、Ni的钢明显 ② 可以消除 钢中加 Mo、W 回火后快冷 典型零件选材和工艺安排举例 手锯锯条：T8 弹簧：65Mn 锻造——？退火——粗加工——淬火+？回火——精加工 F+P M+A’ T回 HB200 HRC60 HRC40 小轴：45 锻造—？退火——粗加工——淬火+？回火（调质）—精加工 F+P M+A’ S回 HB200 HRC60 HRC25 热处理工艺实例 锉 刀 2 中温回火（400℃ ） 3 高温回火（600℃ ） 淬火 + 高温回火 = 调质 讨论：能否用正火取代调质？ 300 600 ℃ αk 韧性随回火温度升高而升高？ 高温回火脆性，快速冷却是可以消除的 锻造——？退火——粗加工——淬火+？回火——精加工 球状P M+A’（大量）+未溶Cm M回+A’（少量）+未溶Cm HB200 HRC60以上