钢材热处理教案.doc

课题：钢材热处理 一、教学目的 掌握部分：1、热处理的目的、分类； 2、常用热处理工艺的方法和应用。 了解部分：典型零件的常用热处理工艺分析。 二、教学重点、难点： 重点：钢的常用热处理工艺(四把火)。 难点：退火、正火、淬火和回火的区别与应用。 一、钢的热处理的概念： 1、钢的热处理是采用适当的方式对钢铁材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。 2、热处理能显著提高钢的力学性能，满足零件使用要求和延长寿命；还可改善钢的加工性能，提高加工质量和劳动生产率。 3、热处理在机械制造中应用很广，汽车、拖拉机中有70%~80%的零件进行热处理，各种刀具、量具、模具等几乎100%要进行热处理。 1．热处理的应用 钢是现代工业、农业、交通、国防及生活中应用最为广泛的一种金属材料，具有许多良好的性能。但随着科学技术的不断提高和发展，对金属材料的性能要求也不断的提高，其中热处理工艺就是提高和改善钢性能的一种重要方法，如齿轮、曲轴、弹簧、锤子、刃具等它们的各种机械性能都是通过热处理的加工来达到要求的。 2．热处理的基本过程 定义：采用适当的方式对钢铁材料进行加热、保温和降温，以获得所要求的组织结构与性能的工艺。 图1 热处理工艺曲线示意图 制作工件的材料对热处理工艺有非常大的影响。工件在进行热处理操作之前首先要确定工件的具体材料。因为不同的材料，它的化学成份不同，它的热处理工艺也不同，但总体来说工艺都如上图所示。 1）工件加热升温的目的 一般金属材料在常温下其内部组织有许多种。例如钢在常温下其内部有珠光体、铁素体等组织。随着温度的升高，当达到727℃或超过727℃时，就发生了组织转变。常温的组织开始转变为高温的组织，也就是向奥氏体转变。此阶段主要就是奥氏体的形成，包括：（1）奥氏体晶核的形成；（2）奥氏体晶核长大；（3）残余奥氏体溶解；（4）奥氏体成分均匀化。 2）保温的目的 金属材料随着温度的升高超过临界温度就会发生组织转变。但是转变数量的多少同加热温度，加热速度和工件几何尺寸等因素有关。工件加热到确定温度后，还要使工件表面温度和工件心部温度一样，也就是表面组织转变和心部组织转变一样。因为工件烧透和组织转变都需要一定时间的，所以工件到温度后要进行保温。 3）降温的目的 将高温下获得的内部是奥氏体组织的工件以不同的冷却速度冷却到室温，可以获得不同的金属组织。因为金属材料内部组织不同，它的机械性能是不一样的，所以可以根据不同技术要求而选择不同的冷却速度，获得我们所要求的组织和性能。 二、常用热处理的工艺方法： 主要有退火、正火、淬火和回火，简称“四把火”。任何一种热处理工艺都由加热、保温、冷却三个阶段组成。 1、退火 退火是将工件加热到适当温度（一般为500~600o）C，保持一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。常用加热设备有：箱式电阻炉、盐浴炉、气体保护炉、高频炉、油炉、真空炉等设备。 退火目的是消除钢材内应力；细化晶粒；低钢材硬度，提高钢材塑性；细化钢材组织，均匀钢材成分，为最终热处理做好组织准备。 根据钢材化学成分和退火目的不同，退火通常分为：完全退火、球化退火、去应力退火、扩散退火和再结晶退火等。 完全退火℃ 完全退火 ℃ A1球化退火Ac1 A1 球化退火 Ac1+30~50℃ 去应力退火600℃以下727 去应力退火 600℃以下 727 t0 t 0 图2退火工艺图  2、 正火 正火是指工件加热奥氏体化后在空气中冷却获得以珠光体组织为主的热处理工艺。 正火t℃适当温度 t ℃ 适当温度 空冷 0 图3 正火工艺 适用工件范围：一般为铸件、锻件及粗车得到的工件。在生产中正火主要应用于如下场合： (1)改善切削性能。低碳钢和低合金钢退火后铁素体所占比例较大，硬度偏低，切削加工时有“粘刀”现象，而且表面粗糙度值较大。通过正火能适当提高硬度，改善切削加工性。。 （2）消除网状碳化物，为球化退火作组织准备。对于过共析钢，正火加热到Accm以上可使网状碳化物充分溶解到奥氏体中，空气冷却时碳化物来不及析出，则消除了网状碳化物组织，同时细化了珠光体组织，有利于以后的球化处理。 （3）用于普通结构零件或某些大型非合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理，如铁道车辆的车轴。 （4）用于淬火返修件，消除应力，细化组织，防止重新淬火时产生变形与开裂。 3、淬火 淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。 淬火时的临界冷却速度是指钢材获得马氏体的最低冷却速度。 0t 0 t ℃ 适当温度 冷却介质 保温 图4 淬火工艺图 适用工件范围：轴类、齿轮、轴承、刀具、模具等。 首先根据工件所用具体材料