第2章钢的热处理工艺.ppt

金属材料及热处理 主讲教师：赵忠魁 第二章 钢的热处理工艺 钢的热处理工艺 通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结构以获得工件所要求性能的一种热加工技术。 分类 普通热处理（退火、正火、淬火、回火） 表面热处理（表面淬火、化学热处理） 形变热处理 一、退火 什么是退火？ 将钢加热到相变温度Ac1以上或以下，保温以后缓慢冷却（一般随炉冷却）以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。 目的： 均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒， 调整硬度，消除内应力和加工硬化 ，改善钢 的成形和切削加工性能， 为淬火做好组织准备。 1.完全退火 概念 将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。 目的 均匀组织，细化晶粒 降低硬度，消除内应力 改善钢的切削加工性能。 适用钢材 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒粗大、带状组织等） 实际生产中，600℃出炉空冷。 2.不完全退火 3.球化退火 4.扩散退火（均匀化退火） 5.去应力退火 6.再结晶退火 二、正火 三、退火和正火的选用 含碳量0.25%的钢，选用正火代替退火 含碳量0.25-0.5%钢，也可选用正火代替退火 含碳量0.5-0.75%钢，也可选用完全退火 含碳量0.75钢，选用球化退火 中碳钢、合金钢正火硬度高不易切削，选用完全退火 在要求不高时，尽量选用正火。 三、钢的淬火 选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体组织。 淬火要得到马氏体组织，同时又要避免产生变形和开裂 2）双液淬火概念 先将奥氏体状态的工件在冷却能力强的淬火介质中冷却至接近Ms点温度时，再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直至完成马氏体转变。 四、钢的回火 什么是回火？ 淬火后再将工件加热到Ac1温度以下某一温度，保温后再冷却到室温的一种热处理工艺。 一般是紧接淬火以后的热处理工艺。 淬火后回火目的 ◆降低或消除内应力，以防止工件开裂和变形； ◆ 减少或消除残余奥氏体，以稳定工件尺寸； ◆调整工件的内部组织和性能，以满足工件的 使用要求。 ■低温回火 150～250℃ 特别适合刀具、量具、滚动轴承和高频表面淬火工件。大部分材料是淬火高碳钢和高碳合金钢 ■中温回火 350～500℃ 主要用于各种弹簧零件和热锻磨具。 ■高温回火 500～650℃ 主要适用于中碳结构钢和低合金结构钢，用来制作曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车半轴、机场主轴、齿轮等 五、钢的表面淬火 2．火焰加热表面淬火 火焰加热淬火是火焰加热温度很高（约3000℃以上），能将工件迅速加热到淬火温度，通过调节烧嘴的位置和移动速度，可以获得不同厚度的淬硬层。 3．其它类型的表面淬火 （1）电接触加热表面淬火 利用触头和工件间的接触电阻在通以大电流时产生的电阻热，将工件表面迅速加热到淬火温度，当电极移开，借工件本身来加热部分的热传导来淬火冷却的热处理工艺称为电接触加热表面淬火。（2）激光热处理 激光热处理开始于七十年代，它是将激光器发射出的激光对准处理工件进行扫描加热，一般加热以后空气中冷却。 六、化学热处理 化学热处理是将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。 常用的化学热处理有渗碳、渗氮（俗称氮化）、碳氮共渗（俗称氰化和软氮化）等。还有渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。 发兰、磷化可以归为表面处理，不属于化学热处理。 化学热处理过程包括分解、吸收、扩散三个基本过程。 1．渗碳 渗碳就是将低碳钢放入高碳介质中加热、保温，以获得高碳表层的化学热处理工艺。 渗碳的主要目的是提高零件表层的含碳量，以便大大提高表层硬度，增强零件的抗磨损能力，同时保持心部的良好韧性。 与表面淬火相比，渗碳主要用于那些对表面有较高耐磨性要求，并承受较大冲击载荷的零件。 渗碳用钢为低碳钢及低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。含碳量提高，将降低工件心部的韧性。 （1）渗碳方