热处理知识专题讲座.ppt

减速机技术部张广杰 第二讲 相图分析 图2 相图 第一讲 目录 什么是热处理 工件为什么要热处理 工件热处理后能发挥哪些效果 金属材料的力学性能 铁碳合金 铁的同素异晶转变 铁素体与奥氏体 渗碳体 什么是热处理 　　 热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等)的操作工艺称为热处理。 工件为什么要热处理 工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段，来改变(或改善)工件内部组织结构，从而获得所需要的性能并提高工件的使用寿命。 　　电厂锅炉、汽轮机、发电机以及辅机，多数零部件要在制造(或检修)过程中进行热处理，至于工具、模具、刃具以及轴承等，都须全部热处理。可见，热处理是现代机器制造或修理中不可缺少的环节。 工件热处理后能发挥哪些效果 热处理主要为半成品制造提供良好的切削加工性能。经过热处理，可以改善半成品的切削加工性能，并为成品的继续热处理作好组织结构上的准备。例如含碳量较高的锻件，锻后的组织是细珠光体，硬度偏高，难以切削，有时工件的内应力也较大，不利于以后的加工，如采用退火热处理，可降低硬度，消除内应力，而为后续加工和最终获得满意的性能奠定基础。　　 理想加工硬度：HB170～230 45钢正火硬度： HB162～217，调质HB217～255 软齿面硬度：小轮HB260～290，大轮HB240～270 中硬齿面：小轮HB320～350，大轮HB300～330 硬齿面硬度：HRC56～61 图纸要求：小轮HB228～262，大轮HB170～210 45钢：下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工 20CrMnTi：下料→锻造→正火→机械加工→渗碳＋淬火＋低温回火→喷丸→磨内孔及换挡槽→装配 为成品获得满意的性能。经过热处理，可以使成品提高强度，增强耐磨性，提高耐蚀性，延长使用寿命，提高产品质量，降低成本，节约钢材。　　总之，工件经过热处理，性能可以得到充分发挥。如钢的淬火通常是一种强化钢的手段，有些钢通过热处理可以获得特殊性能，如对永磁钢的淬火是为了增强其铁磁性。 金属材料的力学性能 一、 强度与塑性 1.强度： 定义：塑性变形、断裂的能力。 衡量指标：屈服强度、抗拉强度。 2.塑性： 定义：发生塑性变形，不破坏的能力。 衡量指标：伸长率、断面收缩率。 二、 硬度 硬度： 定义：抵抗更硬物体压入的能力。 衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 三、冲击韧性 定义：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。 四、 疲劳强度 概念：交变载荷、疲劳现象 试验：疲劳实验法。 铁碳合金 铁碳合金的组元及基本相 纯铁： 铁是元素周期表上第26号元素，原子量 为55.85，属于过渡族元素。在常压下于 1538℃熔化，2738℃气化。铁在20℃时的密度为7.87g/cm3。 铁的同素异晶转变 铁具有多晶型性，图1是铁的冷却曲线。由图可以看出，纯铁在1538℃结晶为δ-Fe，X射线分析表明，它具有体心立方晶格。当温度继续冷却至1394℃时,δ-Fe 转变为面心立方晶格的γ-Fe。当温度继续冷却至912℃时，面心立方晶格的 γ-Fe 又转变为体心立方晶格的α- Fe 。912℃以下，铁的晶体结构不再发生变化。因此，铁具有三种同素异晶状态，即 δ-Fe 、γ-Fe 和α-Fe。 图1 铁的冷却曲线 铁的这一特性，是钢铁材料通过热处理获得多种组织结构与性能的理论依据。 纯铁有很好塑性和韧性，但其强度和硬度很低，很少用作结构材料。纯铁的主要用途是利用它所具有的铁磁性。工业上炼制的电工纯铁和工程纯铁具有高的磁导率，可用于要求软磁性的场合，如各种仪器仪表的铁芯等。 铁素体与奥氏体 铁素体是碳溶于 α-Fe中的间隙固溶体，为体心立方晶格，常用符号F 或α表示。 奥氏体是碳溶于 γ-Fe中的间隙固溶体，为面心立方晶格，常用符号A 或γ表示。 铁素体和奥氏体是铁碳相图中两个十分重要的基本相。 铁素体的溶碳能力比奥氏体小得多。根据测定，奥氏体的最大溶碳量为2.11%(在温度为1148℃时)，而铁素体的最大溶碳量仅为0.0218%(在温度为727℃时)，在室温下的溶碳能力更低，一般在0.008%以下。 渗碳体 在铁碳合金中，铁与碳可以形成间隙化合物 ，其含碳量为6.69%，称为渗碳体，可用符号Cm表示，是铁碳合金中重要的基本相。 渗碳体具有很高的硬度，约为800HB，但塑性很差，伸长率接近于零。渗碳体于低温下具有一定的铁磁性，但是在230℃以上，铁磁性就消失了，所以230℃是渗碳体的磁性转变温度，称为A0转变