金属材料与热处理第十章.ppt

本章目的： 介绍钢的常用热处理工艺及其应用。 本章重点： （1）各类热处理（退火、正火、淬火、回火）工艺—组织－性能－应用的规律和特点； （2）淬透性、淬硬性的概念与应用 热处理工艺是根据钢在加热和冷却过程中组织转变规律制定具体加热时间、保温时间和冷却方式的一些参数。 根据热处理零件生产工艺流程中位置和作用，可分为： 预备热处理、最终热处理 热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式、以及获得组织和性能不同，如下分类： 热处理分类 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：形变热处理 磁场热处理 如：控制轧制 第一节 钢的退火与正火 退火和正火生产应用很广的预备热处理工艺。 一些受力不大、性能要求不高的机械零件，也可以最为最终热处理，比如铸件退火或正火就是最终热处理。 钢退火根据加热温度分为如下两类： 退火 定义：钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢随炉冷却或控制其冷速，获平衡组织的工艺~。 参见教材“高于或低于AC1” 分类（P231图9.1） （1）高温退火 （相变重结晶退火） T加热AC1或AC3 （2）低温退火 T加热AC1 （一）完全退火 定义：将钢件或毛坯加热到 Ac3以上20℃~30℃，保温一段时间，使钢中组织完全转变成奥氏体后，缓慢冷却(一般为随炉冷却)到500℃~600出炉，在空气中冷却下来。 所谓“完全”是指加热时获得完全的奥氏体组织。 采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较高温度范围内转变为珠光体。 目的：细化晶粒，均匀组织；达到消除内应力和热加工缺陷，降低硬度和改善切削加工性能的。 如：中碳钢铸件，常见的缺陷有魏氏组织、晶粒粗大、焊接件焊缝处组织不均匀，内应力。用完全退火发生重结晶，缺陷得以消除。 适用范围 主要适用于含碳量为 0.25%~0.77%的亚共析成分的碳钢、合金钢和工程铸件、锻件和热轧型材。 过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢加热至Accm以上缓慢冷却时，二次渗碳体会以网状沿奥氏体晶界析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著下降。 工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部得到均匀化的奥氏体。 完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。 保温时间Γ=KDmin D-工件有效厚度 K-加热系数，一般取1.5~2.0min/mm 亚共析钢一般经验公式： Γ=（3~4）+（0.2~0.5）Q Q为装炉量（t) 等温退火 将钢件或毛坯加热至 Ac3(或Ac1)以上20℃～30℃，保温一定时间后，较快地冷却至过冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使奥氏体转变为珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为等温退火。 等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转变容易控制，能获得均匀的预期组织。 对于大型制件及合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。 　　 不完全退火是将钢加热至Ac1～Ac3（亚共析钢）或Ac1～Accm（过共析钢）之间，经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。 由于加热至两相区温度，组织没有完全奥实体化，基本上不改变先共析铁素体或渗碳体的形态及分布。 如果亚共析钢原始组织中的铁素体已均匀细小，只是珠光体片间距小，硬度偏高，内应力较大，那么只要进行不完全退火即可达到降低硬度、消除内应力的目的。 球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。 其目的是降低硬度，均匀组织，改善切削加工性，并为淬火作组织准备。 球化退火主要适用于碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和过共析钢(含碳量大于0.77%)。 举例：共析钢锻件在锻后组织为一般细片状珠光体，如果锻后不当，出现了网状渗碳体，不仅硬度高，难以进行加工，增大钢脆性，淬火时容易开裂，因此锻后球化退火使碳化物球化，获得粒状珠光体组织。 温度不宜过高， Ac1以上20℃～30℃。保温时间为2~4h。 炉冷或者在Ar1以下20 ℃ 左右以下进行较长时间等温处理。 常用球