钢的淬火和回火课件

第二节第二节钢的淬火与回火钢的淬火与回火淬火：淬火：AC3或或AC1以上，奥氏以上，奥氏体化，体化，V冷冷VC急剧冷却，急剧冷却，获马氏体组织。获马氏体组织。等温淬火等温淬火B下下一一淬火加热工艺参数的选择淬火加热工艺参数的选择1加热温度加热温度（1）化学成分：）化学成分：亚共析钢：亚共析钢：AC3+3050过共析钢：过共析钢：AC1+3050回火：淬火钢，回火：淬火钢，AC1以下以下等温淬火等温淬火AC1MSVCVC淬火淬火第二节钢的淬火与回火淬火：AC3或AC1以上，奥氏体化低合金钢：低合金钢：AC3或或AC1+50100高合金钢：高合金钢：AC3或或AC1+300400（2）工件尺寸、形状、淬）工件尺寸、形状、淬火介质、晶粒长大倾向等火介质、晶粒长大倾向等2保温时间保温时间保温保温=升温升温+热透热透+转转AC1ACmAC3M+ARAM+AR+A+Fe3C(C)()A+FM+FFe3C若若TAcm：C%，MS；AR粗大粗大M，氧化脱碳氧化脱碳变形开裂变形开裂6008001280W18Cr4V：Tt低合金钢：AC3或AC1+50100（2）3淬火介质淬火介质（1）淬火介质的要求淬火介质的要求鼻点冷速大鼻点冷速大,MS附近冷速小；附近冷速小；稳定，成本低；稳定，成本低；安全：无毒；不腐蚀工件。安全：无毒；不腐蚀工件。TA1MS理想理想水水油油(2)(2)常用淬火介质常用淬火介质水：水：鼻鼻温：温：150/S；Ms：450/S。优点：冷却能力强；成本低。优点：冷却能力强；成本低。缺点：缺点：M转变温区冷速过大，变形；转变温区冷速过大，变形；应用：小尺寸、形状简单碳钢件应用：小尺寸、形状简单碳钢件3淬火介质（1）淬火介质的要求TA1MS理想水油油：Vmax：100250/S，400500；鼻鼻温：温：6070/S；Ms：50/S。优：优：M转变温区冷速小，不易变形；转变温区冷速小，不易变形；缺点：鼻温区冷速过小，淬不透。缺点：鼻温区冷速过小，淬不透。应用：合金钢件应用：合金钢件盐水与碱水盐水与碱水10%NaCl水溶液；水溶液；15%NaOH水溶液；水溶液；5%NaCO3水溶液；水溶液；使蒸汽膜提前破裂；使蒸汽膜提前破裂；但腐蚀但腐蚀油：盐水与碱水二二钢的淬透性钢的淬透性为什么引入为什么引入“淬透性淬透性”概念概念V表V心VCV表V心淬透层深度淬透层深度VC二钢的淬透性为什么引入“淬透性”概1概念：概念：奥氏体化的钢在淬火时获得马氏奥氏体化的钢在淬火时获得马氏体的能力体的能力用钢在一定条件下淬火获得的淬透层用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度表示其大小。深度表示其大小。淬透层深度淬透层深度：由工件表面：由工件表面半马氏体点半马氏体点(50%M)的深度。的深度。1概念：奥氏体化的钢在淬火时获得马氏体的能力淬透层深硬度测量法：硬度测量法：50%M的硬度的硬度C%淬透层深度淬透层深度50%M硬度测量法：50%M的硬度C%淬透层深度50%M淬透性与实际条件下淬透层深度的差别淬透性与实际条件下淬透层深度的差别影响淬透性的因素影响淬透性的因素：与影响与影响C曲线因素一致曲线因素一致与钢种、奥氏体化条件与钢种、奥氏体化条件实际淬透层深度实际淬透层深度：与淬透性、工件大小、淬火介质等有与淬透性、工件大小、淬火介质等有关关淬透性与实际条件下淬透层深度的差别影响淬透性的因素：淬硬性淬硬性：钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏：钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的最高硬度表示。体可能得到的最高硬度表示。取决于马氏体中的取决于马氏体中的C%。淬透性淬透性取决于钢的临界冷却速度取决于钢的临界冷却速度合金元素合金元素例：例：T10、15MnVB2 2 淬透性与淬硬性淬透性与淬硬性淬硬性：钢淬火时的硬化能力，用淬成马氏体可能得到的3 3淬透性测定方法淬透性测定方法（1 1）顶端淬火法）顶端淬火法25100，3淬透性测定方法（1）顶端淬火法25100，（2）临界淬火直径临界淬火直径临界淬火直径：钢在某种淬火介质中能完全淬临界淬火直径：钢在某种淬火介质中能完全淬透的最大直径透的最大直径(Dk)临界淬火直径测量方法临界淬火直径测量方法：C%半马氏体硬度；半马氏体硬度；测该钢端淬曲线测该钢端淬曲线找出对应半马氏体硬找出对应半马氏体硬度的度的d端端值值；根据对零件淬透深度的实际要求根据对零件淬透深度的实际要求(淬透至淬透至1/2R、3/4R、中心等、中心等)从下图查出对应的临界从下图查出对应的临界淬火直径淬火直径Dk（2）临界淬火直径临界淬火直径测量方法：TA1MS分分级级淬淬火火双双液液淬淬火火等等温温淬淬火火单单液液淬淬火火三三 淬火方法淬火方法TA1MS分级淬火双液淬火等温淬火单液淬火三淬火方法1单液淬火单液淬火尺寸小、尺寸小、形状简单的碳钢、合形状简单的碳钢、合金钢件金钢件。2双液淬火（水淬油冷）双液淬火（水淬油冷）尺寸较大碳钢件。尺寸较大碳钢件。3分级淬火分级淬火稍高于稍高于MS，盐浴；，盐浴；小尺寸工模具、变形小、精密件小尺寸工模具、变形小、精密件三三 淬火方法淬火方法1单液淬火3分级淬火三淬火方法4等温淬火等温淬火淬火热应力、组织应力小，淬火热应力、组织应力小，变形小；变形小；形状复杂、尺寸精密件。形状复杂、尺寸精密件。5冷处理冷处理目的：目的：减少减少AR%，HRC；稳定尺寸；稳定尺寸；挽救工件挽救工件4等温淬火目的：减少AR%，HRC；四四 钢的回火工艺钢的回火工艺1回火工艺参数的选择回火工艺参数的选择回火温度的选择回火温度的选择：（1）零件使用性能零件使用性能硬度硬度回火温度回火温度（2）应力消除：）应力消除：T500,1h；T200,23h；回火后冷却方式回火后冷却方式：回火脆性钢回火脆性钢水、油冷；水、油冷；高合金钢的多次回火高合金钢的多次回火四钢的回火工艺1回火工艺参数的选择钢的淬火和回火课件2回火种类回火种类回火温度回火温度，内应力，内应力；强硬度强硬度；塑韧性；塑韧性。根据温度不同划分回火种类根据温度不同划分回火种类2回火种类回火温度，内应力；（1）低温回火（低温回火（150250）组织：组织：回火马氏体回火马氏体（与淬火马氏体比较）（与淬火马氏体比较）高碳钢：淬火片状高碳钢：淬火片状M回火回火M(片状过饱和片状过饱和+碳化物碳化物，共格，共格)性能：保持高强硬度；微裂纹焊合；性能：保持高强硬度；微裂纹焊合；内应力和脆性内应力和脆性；韧性略；韧性略。但低碳钢：板条但低碳钢：板条M，只有，只有C的偏聚的偏聚应用应用：工、模具钢；工、模具钢；低碳马氏体钢低碳马氏体钢（1）低温回火（150250）应用：工、模具钢；（2）中温回火（）中温回火（350500）组织：回火屈氏体组织：回火屈氏体（与屈氏体比较）（与屈氏体比较）条、针状条、针状(未再结晶，平衡未再结晶，平衡C)相相+弥散分布细粒状弥散分布细粒状相相性能：性能：基体已回复；内应力基体已回复；内应力；弹性极限高；较高的强硬度与良好韧性。弹性极限高；较高的强硬度与良好韧性。应用：弹簧钢、热锻模。（应用：弹簧钢、热锻模。（0.60.9%）（2）中温回火（350500）组织：回火屈氏体（与屈氏体（3）高温回火（）高温回火（550680）组织：回火索氏体组织：回火索氏体（与索氏体比较）（与索氏体比较）等轴状等轴状(再结晶再结晶)相相+均匀分布粒状均匀分布粒状(球化球化)相相性能：内应力基本消除，强度与韧性最佳配合；性能：内应力基本消除，强度与韧性最佳配合；综合机械性能高综合机械性能高应用：重要结构件，轴、齿轮应用：重要结构件，轴、齿轮调质处理调质处理：淬火：淬火+高温回火高温回火（3）高温回火（550680）组织：回火索氏体（与索氏体五五钢的淬、回火缺陷钢的淬、回火缺陷1种类种类：变形、开裂、氧化、脱碳、变形、开裂、氧化、脱碳、硬度不足、软点、过热、过烧。硬度不足、软点、过热、过烧。过热过热：晶粒粗大：晶粒粗大重结晶重结晶过烧过烧：晶界熔化或氧化：晶界熔化或氧化五钢的淬、回火缺陷1种类：2变形与淬火应力变形与淬火应力变形方式：体积变化、弯曲翘曲。变形方式：体积变化、弯曲翘曲。产生原因：产生原因：加热或冷却中热胀冷缩、加热或冷却中热胀冷缩、组织转变不同步组织转变不同步内应力内应力种类：热应力、组织应力种类：热应力、组织应力改进方法改进方法分级淬火、等温淬火分级淬火、等温淬火2变形与淬火应力变形方式：体积变化、弯曲翘曲10-3其他类型热处理其他类型热处理p钢的形变热处理钢的形变热处理p钢的表面淬火钢的表面淬火p钢的化学热处理钢的化学热处理10-3其他类型热处理钢的形变热处理是把塑性变形（锻、轧等）和热处是把塑性变形（锻、轧等）和热处理工艺紧密结合起来的一种热处理方法。理工艺紧密结合起来的一种热处理方法。由于它可以使钢同时受到形变强化由于它可以使钢同时受到形变强化和相变强化，因此可以大大提高钢的综和相变强化，因此可以大大提高钢的综合力学性能，另外，它还能大大简化钢合力学性能，另外，它还能大大简化钢件生产流程，节省能源，因而受到愈来件生产流程，节省能源，因而受到愈来愈广泛的重视，提高钢的强韧性的重要愈广泛的重视，提高钢的强韧性的重要手段之一。手段之一。一一 形变热处理形变热处理是把塑性变形（锻、轧等）和热处理工艺紧密结合起钢的淬火和回火课件表面淬火是将工件表面快速加热到淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而心部仍保持淬火前组织的淬火组织，而心部仍保持淬火前组织的热处理方法。热处理方法。二二 表面淬火表面淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表中高频感应淬火装置图中高频感应淬火装置图中高频感应淬火装置图钢的淬火和回火课件四、钢的化学热处理四、钢的化学热处理n化学热处理化学热处理将钢件置于一定温度的活性介质将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。n1 1化学热处理的作用化学热处理的作用n（1）强化工件表面）强化工件表面n（2）保护工件表面保护工件表面四、钢的化学热处理化学热处理将钢件置于一定温度的活性介质主要包括主要包括渗渗C、N化、化、CN共渗、渗硼、渗共渗、渗硼、渗铬、渗铬、渗Al等等n2 2化学热处理的种类化学热处理的种类n（1）分解分解：由介质中分解出渗入元素的活性原子。由介质中分解出渗入元素的活性原子。n（2）吸收吸收：工件表面吸收活性原子。工件表面吸收活性原子。n（3）扩扩散散：被被工工件件吸吸收收的的原原子子，在在一一定定温温度度下下，由由表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。n3 3化学热处理的过程化学热处理的过程主要包括渗C、N化、CN共渗、渗硼、渗铬、渗Al渗碳渗碳低低C钢在高钢在高C介质中加热到介质中加热到900950、保温、保温高碳表层（约高碳表层（约1.0%）目的：表面硬度，耐磨性目的：表面硬度，耐磨性，心部保持一定的强，心部保持一定的强度和塑韧性。度和塑韧性。渗碳后的的热处理：淬火渗碳后的的热处理：淬火+低温回火低温回火渗碳低C钢在高C介质中加热到900950、保温高固体渗碳法固体渗碳法气体渗碳法气体渗碳法真空渗碳法真空渗碳法固体渗碳法钢的氮化钢的氮化工件表面渗入工件表面渗入N原子，以提高硬度、耐磨性，原子，以提高硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。氮化温度低疲劳强度和耐蚀性。氮化温度低(500600)，时，时间长（间长（2050h），渗层薄。），渗层薄。氮化前调质处理、氮化后无须淬火。氮化前调质处理、氮化后无须淬火。气体渗氮气体渗氮离子氮化离子氮化碳氮共渗碳氮共渗钢的氮化工件表面渗入N原子，以提高硬度、耐磨性，疲劳强度第十章第十章习题与思考题习题与思考题1确确定定下下列列钢钢件件的的退退火火方方法法，并并指指出出退退火火的的目目的与退火后的组织：的与退火后的组织：（1）经冷轧后的钢板，要求降低硬度；）经冷轧后的钢板，要求降低硬度；（2）锻造过热的）锻造过热的60钢锻坯；钢锻坯；（3）具有片状渗碳体的）具有片状渗碳体的T12钢坯。钢坯。2指指出出下下列列零零件件的的锻锻造造毛毛坯坯进进行行正正火火的的主主要要目目的及正火后的组织：的及正火后的组织：(1)20钢钢齿齿轮轮；(2)45钢钢小小轴轴；(3)T12钢钢锉锉刀刀3何何谓谓钢钢的的淬淬透透性性？何何谓谓钢钢的的淬淬硬硬性性？影影响响淬淬透透性性的的因因素素有有哪哪些些？影影响响淬淬硬硬性性的的因因素素有有哪哪些些？4何何谓谓钢钢的的淬淬火火临临界界冷冷却却速速度度？影影响响因因素素有有哪哪些些？它和钢的淬透性有何关系？它和钢的淬透性有何关系？第十章习题与思考题1确定下列钢件的退火方法，并指5试试分分析析下下列列说说法法是是否否正正确确：（1）钢钢中中合合金金元元素的含量愈多，则淬火后硬度愈高；素的含量愈多，则淬火后硬度愈高；（2）同同一一钢钢材材在在相相同同加加热热条条件件下下，水水淬淬比比油油淬淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。的淬透性好，小件比大件的淬透性好。6 6指指出出10mm的的45钢钢(退退火火态态)经经下下列列温温度度加加热热并并水水冷冷后后获获得得的的组组织织：700、760、840。(知知Ac1724，Ac3780，D水水冷冷20mm)7今今有有Cr15钢钢，制制成成轴轴承承套套，试试述述其其预预备备热热处处理理及及最最终终热热处处理理的的名名称称、目目的的、工工艺艺、获获得得的的组组织和性能。织和性能。5试分析下列说法是否正确：（1）钢中合金元素的含量愈多，8 8现现有有60Si2Mn钢钢用用作作弹弹簧簧、40Cr钢钢用用作作轴轴（要要求求良良好好的的综综合合机机械械性性能能）、T10钢钢用用作作工工具具，请请分分别别针针对对这这三三个个钢钢种种回回答答：(1)淬淬火火加加热热温温度度选选择择原原则则；(2)加加热热后后的的组组织织；淬淬火火后后的的组组织织；(3)回回火火温温度度选选择择原原则则；(4)回火后的组织回火后的组织8现有60Si2Mn钢用作弹簧、40Cr钢用作轴（