工程材料-钢的热处理.ppt

第5章 金属热处理 中、低碳钢正火后的强度、硬度、韧性均比退火后高，且塑性也不降低。 表：45钢正火与退火后的力学性能 第5章 金属热处理 5.4 钢的淬火 5.4.1 淬火的目的 概 念：将钢加热到相变温度以上（亚共析钢为Ac3以上30 ℃～50 ℃；共析和过共析钢为Ac1以上30 ℃～50 ℃），保温一定时间后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。 第5章 金属热处理 5.4.2 淬火的一般工艺 1.淬火温度的选择 第5章 金属热处理 2.保温时间的确定 加热时间包括升温和保温两段时间。 通常由经验数据、经验公式或配合经验加以确定 3.淬火冷却介质 冷却是关系到淬火质量高低的关键操作，既要快冷，防止过冷奥氏体转变为非马氏体组织，以获得马氏体组织，又要减少变形和防止开裂。 适当的淬火介质和淬火方法非常重要。 第5章 金属热处理 理想的淬火冷却方式--以共析钢为例 要点：在C曲线鼻尖附近必须快速冷却，使冷却速度大于淬火临界速度，以防止过冷奥氏体分解成部分非马氏体。 第5章 金属热处理 常用冷却介质：油、水、盐水、碱水。 它们的冷却能力依次增加。水和油是应用最广的冷却介质。 常用冷却介质的冷却能力 第5章 金属热处理 5.4.3 常用淬火方法 1.单液淬火：只使用一种淬火介质，操作简单，适用于形状简单的零件 2.双液淬火：使用两种淬火介质，冷却速度快的用于“鼻尖”附近温度范围的冷却。可降低组织应力，减少淬火变形与开裂的倾向。 3.分级淬火：使用Ms温度附近的盐浴或碱浴槽冷却到温度均匀后空冷或油冷。 4.等温淬火：使用稍高于Ms温度的盐浴或碱浴槽保温到温度均匀后空冷。 盐浴或碱浴槽只适合于小型复杂零件的热处理。 5.局部淬火法 6.冷处理 第5章 金属热处理 第5章 金属热处理 5.5 钢的回火 定义：将淬火后钢材重新加热到Ac1以下某一温度, 保温一定时间, 冷却到室温的热处理工艺。回火是淬火后的必要工序。 5.5.1 回火的目的 （1）获得零件所需要的组织和性能。 （2）稳定组织，稳定零件的尺寸和形状。 （3）降低或消除淬火的应力和脆性，防止工件变形或开裂。 淬火组织有较高的强度和硬度，但塑性和韧性较差，回火可改变淬火组织，调整淬火钢的性能。 第5章 金属热处理 5.5.2 淬火钢回火时的组织转变和产物 回火的实质：使淬火后组织中不稳定的马氏体和残余奥氏体向稳定的铁素体和碳化物转变。 （1）马氏体的分解(100～200℃)： 回火时，马氏体内将弥散析出与马氏体基体保持共格关系的极薄的亚稳定碳化物，由于碳化物析出，使得马氏体中碳的过饱和度减小，正方度(c/a)随之下降，淬火内应力和脆性降低。 组织：回火马氏体：马氏体仍为过饱和的固溶体，加上碳化物极为细小，且与母相保持共格关系，力学性能变化不大，硬度略有下降。 第5章 金属热处理 （2）残余奥氏体转变(200～300℃) 马氏体继续析出碳化物，使得其比容减小，降低了对残余奥氏体的压力。残余奥氏体转化为下贝氏体。 由于碳化物的析出，使正方度进一步下降，淬火应力随之进一步降低。由于下贝氏体的形成，钢的强度、硬度下降不大。组织主要仍是回火马氏体。 第5章 金属热处理 3)回火托氏体的形成(260～400℃) 组织变化：碳原子的扩散能力增加，过饱和的固溶体很快析出渗碳体，变为含碳量趋于平衡的铁素体，亚稳定的碳化物逐渐转变为稳定的渗碳体，并与马氏体基体相失去了共格联系。 性能变化：钢的强度、硬度明显下降，晶格畸变大大减少，正方度接近于1，淬火内应力基本消除。 钢的组织：由未再结晶的铁素体与大量弥散分布的很细的粒状渗碳体所构成，称为回火托氏体。 第5章 金属热处理 4)渗碳体的聚集长大和回火索氏体的形成 (400℃-Ac1) 组织变化：渗碳体明显地聚集长大 钢的组织：多边形的铁素体与在光学显微镜下可分辨的细粒状渗碳体的混和物，称为回火索氏体。 钢的性能：具有强度、硬度和塑性、韧性均较高的综合力学性能。 第5章 金属热处理 5.5.3 淬火钢回火时的性能变化 硬度逐渐降低、强度逐渐降低、冲击韧性上升 第5章 金属热处理 5.5.4 回火的种类及应用 (1)低温回火(＜250℃) 回火温度：150～250℃，低温回火后的组织为回火马氏体。 淬火：淬火+低温回火 目的：在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性。 用途：处理各种高碳钢的各种工模具、机械零件等，如切削刃具、量具、冷冲模。 回火后的硬度：58～65HRC。 第5章 金属热处理 (2)中温回火(350～500℃) 回火组织为回火托氏体。