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第二章 钢的热处理
钢的热处理
思考:
小李同学暑期去叔叔的模具厂学钳工,学做用折断的手用钢锯条改制削铅笔刀。他试着在砂轮机上将锯条的锯齿磨去,并磨出刀刃。他用自己做好的铅笔刀削铅笔,发现刀的锋利度远不如师傅用同样材料做的。
钢的热处理
什么叫退火?
把钢加热到一定温度,保温一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火。
退火的目的
1
降低钢的硬度,改善切削加工性能
2
提高钢的塑性和韧性,便于冷变形加工
3
消除组织缺陷,改善性能
4
消除内应力,稳定尺寸,防止变形和开裂
钢的热处理
钢的热处理
什么叫正火?
把钢加热到一定温度,经保温后,随后在静止空气中冷却的热处理工艺过程。
正火的应用
1
改善低碳钢和低合金钢的切削性能
2
消除过共析钢中的网状渗透碳
3
代替要用很长时间的完全退火来消除锻件和铸件的组织缺陷
4
代替大直径或形状复杂的碳钢零件的调质处理
钢的热处理
什么叫淬火?
把钢加热到某一定温度,保温一定时间,然后以快速冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺过程。
淬火的目的
提高钢的强度,硬度,使钢强化,然后和不同回火温度相配合,获得所需要的力学性能。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
钢的热处理
钢的热处理
冷却阶段不仅零件获得合理的组织,达到所需要的性能,而且要保持零件的尺寸和形状精度,是淬火工艺过程的关键环节。
淬火冷却介质:
水、盐水、碱水、矿物油等
碳钢一般用水淬
合金钢一般用油淬
钢的热处理
淬火时,工件截面上各处的冷却速度是不相同的。表面的冷却速度最大,越到中心冷却速度越小,如果工件表面及中心的冷却速度都很大,则沿工件的整个截面都能获得马氏体组织,即钢被完全淬透了。如果中心部分冷却速度低,则表面得到马氏体,心部获得非马氏体组织,表示钢未被淬透。钢在淬火时,奥氏体转变为马氏体的难易程度叫淬透性。淬透性好的钢比淬透性差的钢便于整体淬硬。钢的淬透性与钢的化学成分有关,例如除钴外,所有合金元素都提高钢的淬透性。
淬透性好的钢,经淬火回火后,截面上组织均匀一致,综合力学性能好;而且淬火冷却时,可采用比较缓和的淬火介质,减少工件的变形及开裂倾向。淬硬性的概念与淬透性不同,淬硬性是指钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。钢的淬硬性主要取决于钢的含碳量,低碳钢淬硬性差,高碳钢淬硬性好。
钢的热处理
淬火缺陷
氧化与脱碳 氧化不仅造成金属损耗,还影响工件的力学性能和表面质量。脱碳使钢件表面含碳量降低,钢件表面的强度、硬度和疲劳强度也降低。
过热与过烧 工件过热后,晶粒粗大,不仅降低钢的力学性能(尤其是韧性),也容易引起变形和开裂。过热后可以用正火处理予以纠正,过烧后的工件只能报废
淬火变形与开裂 是由于淬火应力造成的,变形的工件可以通过校正减少其变形,而开裂的工件只能报废。
硬度不足与软点 局部小区域硬度不足称为软点。硬度不足与软点,一般情况下可采用重新淬火来消除,但淬火前要进行一次退火或正火处理。
钢的热处理
什么叫回火?
钢件淬火后,再加热到某一温度,经保温后,冷却到室温的热处理工艺称为回火。
淬火处理所获得的淬火马氏体组织很硬、很脆,并存在很大的内应力而易于突然变形和开裂,因此除等温淬火外,一切淬火钢都必须进行回火后才能使用。
回火的目的
1
获得所需要的力学性能
2
稳定工件尺寸
3
减少或消除内应力,以防开裂
钢的热处理
淬火钢在回火时性能的变化
淬火钢在回火时,其性能也随之改变,总的变化规律是:随回火加热温度的升高,钢的强度、硬度下降;而塑性、韧性提高。但某些结构钢,在250~350℃回火后韧性反而降低产生脆性。某些合金结构钢在450~650℃回火后空冷,也出现韧性降低的现象,这些都称为回火脆性。对前者防止的办法是避开此温度区回火,对后者消除的办法是,回火后快冷或再次回火并快冷。至于产生的原因,目前还在研究之中。
钢的热处理
回火的种类
目的
应用
1
低温回火
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