《金属工艺学》第一章(4).ppt

§1-3 钢的热处理 钢的热处理是改变钢的内部组织结构的一种热工艺。 一、热处理基本概念 概念：将铸钢件、锻件、钢材和钢制零件加热到一定的温度、保温，然后进行冷却，从而获得所需组织结构与使用性能的工艺。 热处理的基本过程： 见图1-13。加热、保温和冷却，是用热处理工艺曲线表示。 热处理的冷却方式： 见下表。归纳知识点：同一钢种的零件，冷却速度不同，则获得的机械性能不同。 热处理的特点：只改变钢件内部的组织结构，不改变工件的尺寸。 热处理工艺的应用： ⒈ 铸件、锻件成形后，都必须要经过低温去应力退火，才能切削加工。 ⒉零件规定的工作硬度如230HBS、40~52HRC，是要通过采用一定的热处理方式获得。 ⒊ 钢材的供应，出厂时要按技术标准或订货合同规定的交货状态进行如再结晶退火、正火热处理。 如Q235的钢板、型钢、钢筋等是正火钢；高牌号的碳素结构钢、工模具钢，出厂时是经再结晶退火供应的。 ⒋机床制造业，热处理的零件占60%~70%；各类工具（刃具、模具、量具）和滚动轴承制造，100%的零件需要进行退火和淬火+回火热处理。 钢的热处理方法：按工件加热方式分为两类： 二、钢的整体热处理方法 知识：对钢件整体穿透加热的操作称作整体热处理。常用的方法有： ⒈ 钢的退火 是将钢加热到高于临界点温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上20~300C或低于临界点温度Ac1的某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷、砂冷）的方法。 钢的退火内容的说明： ①临界点温度Ac3、Ac1、Accm——是热处理操作中钢组织转变的实际温度。 A3、A1、Acm——是在十分缓慢的条件下，钢组织转变的临界点温度。 ② 热处理操作中，对钢的加热和冷却是做不到十分缓慢，钢发生组织转变的实际临界点温度要比状态图中的临界点温度有一定滞后。 为利用Fe-C状态图指导热处理操作，将钢加热的实际临界点温度用Ac3、Ac1、Accm表示，冷却的实际临界点温度用Ar1、Ar3、Arcm表示。 ③将钢加热到高于临界点温度Ac3（亚共析钢）以上20~300C的操作称作完全退火。 “完全”退火的含义：在此温度范围内，钢的组织完全转变为奥氏体。 完全退火的目的：⑴使亚共析成分的铸件、锻件粗大的晶粒细化，以提高其强度、塑性和韧性； 知识：金属的强度、塑性和韧性取决于其内部晶粒大小，即晶粒大小均匀、愈细，则金属的力学性能愈好，这就是金属力学性能指标（ ）的本质。 ⑵消除铸、锻件的不平衡组织或硬皮。 均匀成分和细化粗晶粒的原理：在奥氏体晶粒状态，原子活动能力强，原子由高浓度的粗大晶粒向低浓度的小晶粒运动扩散，重新排列，晶粒形态发生变化，形成大小整齐的等轴晶粒。 将钢加热到高于临界点温度Ac1（过共析钢）以上20~300C的操作称作球化退火。 “球化”退火含义：使共析钢、过共析钢的片状渗碳体呈球状，进而得到球状珠光体形态的组织。 球化退火的目的：教材目的⑵中，使共析钢、过共析钢的锻轧件、冷挤件的片状渗碳体呈球状，进而获得球状珠光体形态，以降低钢的硬度，利于切削。 将钢加热到高于临界点温度Ac1的某一温度，保温的操作称作去应力退火。 去应力原理：在500~650℃保温过程和缓冷过程中，钢件通过塑性变形（原子的重新排列）以释放应力。 退火的应用： ① 工模具钢的铸锻坯（亚、过共析成分的钢），要安排球化退火，使钢中的片状渗碳体变成颗粒状。（提高钢的韧性、降低硬度，有利于切削加工） ② 热轧后空冷或正火后的工模具钢型钢（亚、过共析成分），在冷却过程中会形成片状渗碳体，在加工前，要先进行球化处理。 ③铸钢件、锻件及钢锭在冷却过程中，因壁厚差或断面尺寸缘故，使各部分冷却速度不一而产生的热应力，在加工前要安排去应力退火。 总结：教材对退火的操作，包括三个内容： 思考题： ⒈ 退火实际操作中，钢件要随炉冷却到600C0以下，再出炉空冷？ ⒉ 完全退火是用于亚共析钢，过共钢析不要采用？   为什么要缓冷至500~600℃以下出炉空冷？ 理由：⑴ 钢件冷却至600℃以下，其收缩基本停止，出炉后空冷钢件不会再发生变形。⑵钢在 500~600℃仍具有较好的塑性，即使产生温度应力钢件也不会开裂。 2. 钢的正火 将钢加热到Ac3或Accm以上30~500C，使其全部奥氏体化，保温后出炉在空气中冷却的操作。 正火