《机械工程材料与热加工工艺》第四章 钢的热处理.ppt

第四章 钢的热处理 概 述 第一节 钢在加热时的组织转变 转变温度 奥氏体的形成 奥氏体晶粒的长大及其影响因素 一、转变温度 加热工序的目的：得到奥氏体 P ( F + Fe3C ) → A 结构 体心 复杂 面心 含碳量 0.77 0.0218 6.69 0.77 三、奥氏体晶粒的长大及其影响因素 第二节 钢在冷却时的转变 过冷奥氏体的等温冷却转变 过冷奥氏体的连续冷却转变 一、过冷奥氏体的等温冷却转变 共析钢 C曲线建立过程示意图 （三）转变产物的组织和性能 珠 光 体 形 貌 像 索 氏 体 形 貌 像 托 氏 体 形 貌 像 上贝氏体组织金相图 下贝氏体组织金相图 低碳板条状马氏体组织金相图 高碳片状马氏体组织金相图 （四） 影响 C曲线的因素 亚共析钢的C曲线 过共析钢的C曲线 2.　C曲线在连续冷却转变中的应用 V1(炉冷)：A→P （170～220HBS） V2(空冷)：A→S （25～35HRc） V3(油冷)：A→T+M （45～55HRc） V4(水冷)：A→M+A′ （55～65HRc） Vk’：临界冷却速度 估计Vk=1.5 Vk’ 第三节 钢的退火与正火 1）完全退火 定义：将钢加热Ac3以上30~50oC,完全奥氏体后，保温一定时间随炉缓冷. 组织：细小而均匀的平衡组织（铁素体+珠光体） 目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。 适用范围：亚共析钢型材。 2）球化退火 定义：将钢加热到Ac1以上20~40 oC，保温后随 炉缓冷至600 oC，出炉空冷，使钢中碳化 物呈球状的工艺方法。 组织：球状珠光体（渗碳体呈球形的细小颗粒，弥散分布在铁素体基体中） 目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能，并为淬火作准备。 适用范围：主要用于过共析钢、合金工具钢。 ３）等温退火 定义：将钢加热到Ac3（Ac1）+20~50℃，保温后在Ar1以下等温后空冷。 目的：省时；组织均匀 4）去应力退火 定义：将钢加热到Ac1以下（一般约为500—650 oC），保温后随炉缓冷至200--300 oC出炉空冷，又称低温退火。 目的：消除铸件、锻件和焊接件的内应力 。（没有发生组织变化） 适用范围：用于所有的钢。 ５）均匀化退火（扩散退火） 定义：将钢加热到Ac3以上150~250 oC，长时间 保温10~12h后随炉缓冷。 目的：使钢中的化学成分和组织均匀化 适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、 铸件、锻坯。 扩散退火后必须再进行一次完全退火或正火来消除过热缺陷，以细化组织 二、钢的正火 正火工艺演示 第四节 钢的淬火与回火 一、淬火 目的：为了获得马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度、强度和耐磨性 淬火工艺演示 二、钢的回火 (1)低温回火（150~ 250）oC 组织： M回=过饱和α相+ε碳化物；硬度为58～64HRC。 目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应力，减少钢的脆性。 应用：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火件和表面淬火. 回火马氏体组织金相图 弹簧的加工过程 淬透性取决于Vk或C曲线位置； 实际淬硬层深度与工件形状、大小、冷却介质有关； 淬硬性是指钢淬火后能达到的最高硬度，主要取决于马氏体的含碳量； 淬透性好的钢其淬硬性不一定高。 第六节 钢的表面热处理 表面淬火 化学热处理 一、钢的表面淬火 （一）感应加热表面淬火 （二）火焰加热表面淬火 2、火焰加热表面淬火的特点: 二、钢的化学热处理 （一）钢的渗碳 气体渗碳法示意图 固体渗碳法示意图 第六节 热处理工艺的应用 备料→锻造→热处理1→机械粗加工→热处理2→机械半精加工→锥孔及外锥体的热处理3 →粗磨（外圆、锥孔、外锥体） →铣花键→花键热处理4→精磨（外圆、锥孔、外锥体） 备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械半精加工→锥孔及外锥体的局部淬火、低温回火→粗磨（外圆、锥孔、外锥体） →铣花键→花键淬火、低温回火→精磨（外圆、锥孔、外锥体） 该齿轮选用20CrMnTi的锻件毛坯，热处理技术条件如下： 齿面渗碳层深度：