铸钢基本知识2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,西安交通大学材料学院,周根树,铸钢基本知识,铸钢的分类及牌号表示方法,铸钢中常见元素及其作用,力学性能,热处理原理及工艺,主要内容,1.,铸钢的分类及牌号表示方法,1.1,铸钢的分类,按按化学成分,铸造碳钢,低碳钢,中碳钢,高碳钢,铸造合金钢,低合金钢,中合金钢,高合金钢,按使用性能,工程与结构用铸钢,碳素结构钢,合金结构钢,铸造特殊钢,不锈钢,耐磨钢,耐热钢,铸造工具钢,刀具钢,模具钢,1.2.1,铸钢代号,“,ZG”, Z-,铸造，,G-,钢,1.2.2,以强度表示的铸钢牌号,ZG,后面两组数据表示强度，第,1,组表示屈服强度，第,2,组表示抗拉强度，单位,MPa,.,如：,ZGD 650-830,屈服强度,抗拉强度,铸钢代号,1.2,铸钢牌号及表示方法,1.2.3,以化学成分表示的铸钢牌号,1,）,碳的标注,“,ZG”,后面的一组数据表示名义万分碳含量；,当含碳量大于,1,时，不标注含碳量；,平均碳含量小于,0.1%,的铸钢，其第,1,位数前加,0,；,牌号中碳的名义含量用上限表示。,2,）,合金元素的标注,碳含量后面排列各主要元素符号，每个元 素后面用整数标出名义百分含量,;,锰元素的平均含量小于,0.9,时，不标注元素符号。平均含量为,0.9-1.4%,时，只标符号；,其他合金元素平均含量为,0.9-1.4%,时，符号后面标注,1,。,钼元素的平均含量小于,0.15%,，其它元素平均含量小于,0.5%,，不标元素符号。,钼元素的平均含量介于,0.15-0.9%,，只标注元素符号，不标含量。,当钛、钒元素的平均含量小于,0.9%,，铌、硼、氮、稀土等微量元素的平均含量小于,0. 5%,时，,只标注元素符号，不标含量。,当主要合金元素多于三种时，可以在牌号中只标注前二种或前三种元素的名义含量。,元素符号的标注顺序按照含量递减排列，若两种元素含量相同，则按字母顺序排列。,2.,铸钢中常见元素及其作用,为提高碳钢的力学性能、淬透性及回火稳定性，在钢中添加一定量的合金元素,合金钢,。,常用的合金元素有：,Cr,、,Mn,、,Ni,、,Co,、,Cu,、,Si,、,Al,、,B,、,W,、,Mo,、,V,、,Ti,、,Nb,、,Zr,、,Re,等。,2.1,合金元素的作用,2.1.1,合金元素存在形式,合金元素在钢中的存在形式多样，还会改变相图，影响相变。,合金元素在钢中的存在形式,固溶体,化合物,游离态,固溶体,碳化物,金属间化合物,非金属夹杂物,合金渗碳体,特殊碳化物,例：形成合金,F,合金元素溶入,F,后，由于原子半径和晶格类形的差异，必然引起晶格畸变，产生固溶强化，使的强度、硬度，而塑、韧性略有下降。,P,、,Si,、,Mn,、,Ni,是显著的强化元素,。,固溶于,F,、,A,、,M,中,Ni,、,Si,、,Co,、,Mn,、,Cr,、,Mo,、,W,固溶体,它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物。,(Fe , Me),3,C,Me,代表,Mn,、,Cr,等合金元素。,合金渗碳体比一般渗碳体稳定，硬度高，所以可以提高耐磨性。,如（,Fe,Mn),3,C,、 （,Fe,Cr),3,C,、（,Fe,Mo),3,C,、 （,Fe,W),3,C,、等,合金渗碳体,由中强或强,碳化物形成元素形成的碳化物。其共同特点是：熔点高、硬度高、稳定性高、很难溶入中。,VC,、,TiC,、,NbC,、,ZrC,、,WC,、,MoCW,2,C,、,Mo,2,C,、,Cr,23,C,6,、,Cr,3,C,7,、,Fe,3,Mo,3,C,、,Fe,3,W,3,C,、,特殊碳化物,金属间化合物,FeS,、,FeCr,、,Ni,3,Al,、,Ni,3,Ti,、,Fe,2,W,非金属夹杂物,Al,2,O,3,、,AlN,、,SiO,2,、,TiO,2,、,MnS,游离态,如,Pb,、,Cu,等,除,Mn,外，所有合金元素都阻碍钢在加热时,A,晶粒的长大，尤其是,Ti,、,V,、,Nb,、,Zr,、,Al,等，可形成,C,、,N,化物，阻碍晶界迁移，细化晶粒。,1,）细化奥氏体晶粒,2.1.2,合金元素改善钢的热处理工艺性能,除,Co,外，固溶于,A,中的合金元素总是不同程度的增加稳定性，延缓的转变，使,C,曲线右移，淬透性提高。,合金钢可选择油淬，高合金钢甚至空冷即可获得,M,组织。,2,）改变,C,曲线形状,非碳化物形成元素及,Mn,，使,C,曲线右移。,Mn, Ni, Cu,碳化物形成元素使,C,曲线右移，还改变,C,曲线形状。使,P,转变和,B,转变明显分开成两个转变图。,Cr,使,B,转变图右移的作用大于使,P,转变右移的作用。,碳化物形成元素,Mo,、,W,等使,P,转变图右移的作用大于使,B,转变右移的作用。,空冷可获得,B,组织。,3,）提高回火抗力，产生二次硬化，防止第二类回火脆性,回火抗力是指淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力，又称回火稳定性。,合金元素固溶于淬火,M,中可减慢碳的扩散，阻碍碳化物从过饱和固溶体中析出，推迟,M,的分解，延缓硬度下降，因此，合金钢具有较高的回火抗力。,在相同回火温度下，含碳量相同的合金钢的硬度较碳钢高。,在要求相同硬度条件下，合金钢的回火温度高，塑韧性好。,一些含,Cr,、,Mo,、,V,等合金元素较多的合金钢，在,500,600,范围内回火时，由于沉淀析出这些合金元素的碳化物并呈弥散状分布，因而对材料起到沉淀强化的作用。,淬火钢在较高温度回火时，硬度不降低反而升高的现象称为,二次硬化,。,回火温度,HRC,w,Si,回火温度,HRC,w,Mo,固溶强化,第二相强化,细晶强化,1,）提高钢的强度,2.1.3,合金元素提高钢的使用性能,Ni,、,Si,、,Al,、,Co,、,Cu,、,Mn,、,Cr,、,Mo,、,W,等合金元素固溶于,F,、,A,、,M,中引起晶格畸变，增加位错运动的阻力，产生强化。,（,1,）固溶强化,硬度提高,韧性降低,Mn,、,Cr,、,Mo,、,W,、,V,、,Ti,、,Nb,、,Zr,等合金元素在钢中能够形成各种碳化物合金碳化物。,根据元素与碳亲和力的强弱，合金元素分为,强碳化物形成元素：,V,、,Ti,、,Nb,、,Zr,弱碳化物形成元素：,Mn,中强碳化物形成元素：,Cr,、,Mo,、,W,（）第二相强化,合金碳化物,合金渗碳体,特殊碳化物,它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物。,(Fe , Me),3,C,Me,代表弱及中强碳化物形成元素,Mn,、,Cr,、,Mo,、,W,等合金元素。,合金渗碳体比一般渗碳体稳定，加热时难溶入,A,中，也不易聚集长大，可阻碍位错运动，从而提高钢的强、硬度，提高耐磨性。,合金渗碳体,一般低合金结构钢中主要的合金元素为：,Mn,、,Cr,、,Mo,等，故在此类钢中主要形成的是合金渗碳体。,由中强或强,碳化物形成元素形成的碳化物。,其共同特点是：熔点高、硬度高、稳定性高、很难溶入中。,特殊碳化物,具有简单晶体结构的间隙化合物,WC,、,Mo,2,C,、,VC,、,TiC,具有复杂晶体结构的碳化物,Cr,23,C,6,、,Cr,7,C,3,、,Fe,5,W,3,C,特殊碳化物的晶体结构与渗碳体不同，,可分为：,V,、,Ti,、,Nb,、,Zr,、,Al,等合金元素可是显著细化,A,、,F,晶粒及,M,，提高钢的强度、硬度，并能提高钢塑性和韧性。,（）细晶强化,钢的其它强化手段，提高强度、硬度是以降低塑、韧性为代价的。,只有细晶强化既可以提高钢的强度和硬度，又能提高钢的塑性和韧性。,合金元素固溶于铁素体及奥氏体中，会改变,同素异构转变温度,A,4,、,A,3,共析温度,A,1,共析成分,S,奥氏体中碳的最大溶解度点,E,）使钢获得特殊性能,合金元素加入钢中后会改变相图，使钢在室温下得到单相组织，并可形成致密的氧化膜和金属间化合物，使钢获得耐蚀性及耐热性。,（）形成单相组织,特点：,A,4,、,A,3,， 相区,扩大,扩大,相区并与,-Fe,形成无限固溶体的元素,Ni,、,Mn,等,部分,扩大,相区与,-Fe,形成有限固溶体的元素,C,、,N,、,Cu,等。,扩大,相区合金元素（稳定元素）,E,S,N,（,A4,）,G,（,A3,）,T,w,Me,%,C,N,Cu,T,L,w,Me,%,Ni,Mn,Co,扩大,相区并与,-Fe,形成无限固溶体,部分,扩大,相区并与,-Fe,形成有限固溶体,特点：,A,3,、,A,4,， 相区,缩小,缩小并完全封闭,相区,的元素,Cr,、,V,、,Mo,、,W,、,Ti,、,Al,、,Si,等,仅使相区部分缩小而不闭的元素,、,b,、,Ta,、,Zr,等。,缩小,相区的元素（稳定元素）,L,Fe,Me,Me,T,Cr,V,缩小并完全封闭,区并与,形成无限固溶体,缩小并完全封闭,区并与,形成有限固溶体,L,Fe,Me,Me,T,B,Nb,Ta,Zr,部分缩小,区而不封闭,Me,L,Fe,Me,T,Mo,W,Ti,Al,Si,当钢中,w,Ni,=9%,，,w,Mn,=13%,时，可使,A3,降低至室温，此时钢在室温下为单相奥氏体组织，称为奥氏体钢。此类钢具有耐蚀、耐高温、抗磨损等特殊性能。,当钢中,w,Cr,=17,28%,时，可使奥氏体区消失，此时钢在室温下为单相铁素体组织，称为铁素体钢。此类钢也具有耐蚀、耐高温等特殊性能。,合金元素,Si,、,Cr,、,Al,、,Ni,、,W,、,Mo,、,Ti,等加入钢中后，会形成,致密氧化膜,SiO,2,、,Cr,2,O,3,、,Al,2,O,3,等,金属间化合物,FeSi,、,FeCr,、,Ni,3,Al,、,Ni,3,Ti,、,Fe,2,W,、,Fe,2,Mo,等,（）形成致密氧化膜或金属间化合物,致密的氧化膜覆盖在钢的表面上，可提高钢的耐蚀性和高温抗氧化性；,金属间化合物可阻碍位错在高温下的运动，提高钢的蠕变抗力，及高温强度。,细化,A,晶粒,Ti,、,V,、,Nb,、,Zr,、,Al,提高淬透性,除,Co,以外，如,Mn,、,Cr,、,W,、,Mo,提高回火抗力,Cr,、,W,、,Mo,、,V,固溶强化,Ni,、,Si,、,Al,、,Co,、,Cu,、,Mn,、,Cr,、,Mo,、,W,第二相强化,Cr,、,Mo,、,W,扩大,A,相,Ni,、,Mn,、,Cu,、,N,扩大,F,相,Si,、,Cr,、,W,、,Mo,、,V,、,Ti,、,Al,形成致密氧化膜,Si,、,Al,、,Ni,、,Cr,、,W,、,Mo,、,Ti,43,3.,力学性能,3.1,零件在常温静载下的力学性能,材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化。,变形,变形,弹性变形,塑性变形,外力去除后可恢复,外力去除后不可恢复,常温静载试验方法,静拉伸,压缩,弯曲,扭转,硬度,工程材料静拉伸时的应力,-,应变行为,应力,应变,低碳钢拉伸应力,-,应变曲线,e,e,:,弹性变形,p,s,:,均匀塑性变形,达到,b,:,集中塑性变形， 产生颈缩,变形量达,k,点后，发生断裂,应变,应,力,弹性变形,屈服塑性变形,均匀,塑性变形,不均匀集中塑性变形,断裂,以下力学性能指标均对成分、组织敏感,e,：弹性极限,p,：比例极限,s,：屈服极限， 屈服强度,b,：强度极限，抗拉强度,：延伸率,新国标：,R,eL,:,下屈服强度,ReH,:,上屈服强度,A:,延伸率,低碳钢，正火、退火、调质态的中碳钢或低、中碳合金钢和有些铝合金及某些高分子材料都具有上图所示的应力,-,应变行为。即在拉伸应力的作用下的变形过程分为四个阶段：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形。,应力,应变,其它类型材料的应力,-,应变曲线,大多数纯金属,(Al, Cu, Au, Ag),变形分为三个阶段，无屈服塑性变形阶段,脆性材料,（陶瓷、白口铸铁、淬火高碳钢及高碳合金钢）,只有弹性变形阶段,高弹材料,(,橡胶,),只有非线性弹性变形一个阶段，且弹性变形能力强，弹性变形率可达,100,1000,。,衡量材料塑性的指标,伸长率,、断面收缩率,L,0,、,A,0,：拉伸试样的原始标距长度、原始截面积；,L,、,A,： 拉伸试样断裂后的标距长度、颈缩处最小截面积,过量变形失效,过量弹性变形,过量塑性变形,过量弹性变形,镗床的镗杆的过量弹性变形会降低被加工零件的精度甚至造成废品；,齿轮轴的过量弹性变形会影响齿轮的正常啮合，加速磨损，增加噪声；,弹簧的过量弹性变形会影响其减振和储能驱动作用。,零件在在一定载荷作用下，只允许一定量的弹性变形，过量弹性变形会造成零件失效。,零件在受力时抵抗弹性变形的能力称为零件的刚度。,零件的形状,-,截面积,材料抵抗弹性变形的能力,选材,设计,材料抵抗弹性变形的性能指标,弹性变形阶段，,-,曲线的斜率,tan,E,，称为材料的拉伸弹性模量，它表示材料抵抗弹性变形的能力。,应力,应变,当材料受纯剪切时，同样有：,G,为切变弹性模量,表,1-1,各类材料室温弹性模量,材料,E,/,GPa,材料,E,/,GPa,金刚石,1020,Cu,126,硬质合金,460,670,Al,70,SiC,460,混凝土,45,51,W,410,木材（纵向）,9,17,镍合金,130,240,聚酯塑料,1,5,铁及低碳钢,200,有机玻璃,3.4,铸铁,173,194,聚乙烯,0.2,0.7,低合金钢,204,210,橡胶,0.01,0.1,3.2,冲击韧性,衡量指标：冲击吸收功,A,k,冲击韧度,a,k,(,a,k,A,k,/F,k,),材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力。是材料强度和塑性的综合表现。,工程中常将材料的屈服强度与冲击韧性结合在一起用于零件及结构的设计。,焊接结构设计中，除了强度的要求外，规定焊接接头冲击吸收功,A,k, 27J,冲击韧性的应用,-59,-12,4,16,24,79,低强度铁素体钢冲击断口照片,系列冲击试验,奥氏体钢,低强度铁素体钢,高强度钢,冲击吸收功,A,k,温度,T,T,k,温度对材料的韧性影响很大，材料由韧性状态转变为脆性状态的温度称为韧脆转变温度，,T,k,。,A,k,越高，,T,k,越低，则材料的韧性越好。,A,k,是对材料的成分和组织敏感的力学性能指标。,钢韧性最高，无明显的,T,k,，低温韧性好；低强度铁素体钢韧性次之，有明显的,T,k,，低温韧性差；高强度,M,钢韧性最差，即使室温韧性也很低。,4.,热处理原理及工艺,4.1.1,热处理分类,4.1.2,常见加热缺陷,1),氧化,危害：影响尺寸精度和表面质量,2),脱碳,：表层含碳量低于内部的现象,危害：表层的硬度及强度,3),过热,：加热温度过高，保温时间过长，引起奥氏体晶粒显著粗化的现象。,危害：易形成魏氏体或晶间网状渗碳体；塑、韧性下降,4),过烧,：加热温度太高，引起晶界氧化甚至熔化的现象。,危害：易形成魏氏体、晶粒粗大或晶间网状渗碳体；易发生开裂。,4.2,钢的热处理原理,4.2.1,钢在加热时的组织转变,奥氏体的形成,形核,长大,碳化物溶解,成分均匀化,加热,/,冷却时相图的变化,c-,加热,r-,冷却,奥氏体晶粒,晶粒度,:,每平方英寸上的平均晶粒数,n=2,G-1,n-,晶粒度,G-,晶粒度等级,G=14,粗晶粒,;G=510,细晶粒,本质晶粒度,:,在,(930,10),O,C,保温,3-8,小时后测定的,奥氏体晶粒大小,.,主要决定于成分和脱氧剂,.,实际晶粒度,:,具体条件下奥氏体实际晶粒大小,.,与加热条件和热加工条件相关,.,影响奥氏体晶粒大小的因素,加热温度和保温时间,温度越高,时间越长,晶粒增大,加热速度,:,快,起始晶粒小,化学成分,:,稳定碳化物元素阻碍晶粒长大,原始组织,:,原始组织细,则加热后晶粒也小,4.2.2,过冷奥氏体的冷却转变,1.,过冷奥氏体：低于奥氏体平衡转变温度的奥氏体,2,分类：,等温转变（,TTT,）,:,相变在恒温下进行,连续转变（,CCT,）,:,相变在连续冷却过程中进行,3.,非平衡组织,:,贝氏体,马氏体,过冷奥氏体等温转变,1,TTT,图或,C,曲线,1),各线的意义,:,相变起始线,相变结束线,Ms-M,相变起始温度,M,f,- M,相变终了温度,2),符号,P,珠光体；,S,索氏体；,T,托氏体；,B,上,上贝氏体；,B,下,下贝氏体；,M,马氏体,3),鼻温：对应最短孕育期的温度,2,C,曲线影响因素,1,）,成分,越接近共析点，,C,曲线越右移；,除,Co,外，合金元素使曲线向右移动。,合金元素还改变,C,曲线形状。,2,）晶粒度,晶粒粗，,C,曲线越右移,3,）奥氏体化温度和时间：，,C,曲线越右移。,过冷奥氏体连续冷却转变,1.CCT,图,2.TTT,曲线与,CCT,曲线的对比,1),CCT,曲线位于,TTT,曲线的右下方,;,2),共析钢,(,和共析钢,),的,CCT,曲线无贝氏体区,;,3),临界冷却速度,Vc,由,CCT,曲线获得,.,冷却速度,Vc,:,可获得全部马氏体的最小冷速,2.TTT,曲线与,CCT,曲线的应用,1,）根据温度和冷速预测组织与性能。,2,）确定热处理工艺。,4.3,钢的退火与正火,4.3.1,退火,1,定义,：加热到一定温度，保温后随炉缓慢冷却，获得平衡组织的工艺。,2.,分类,:,完全退火,均匀化退火,球化退火,再结晶退火,去应力退火,去氢退火,3.,退火工艺,1),完全退火,目的：消除不均匀的内部组织和过热组织,加热温度：,Ac3+2050,O,C,应用：消除铸、锻件过热组织。,其他,:,等温退火,:,完全奥氏体化后快冷至,Ar,下等稳,再空冷至室温,不完全退火,:,加热到两相区保温,2,）均匀化退火（扩散退火）,目的：消除成分的不均匀性,加热温度：,Ac3+100150OC,应用：铸件枝晶偏析的消除,3,）球化退火,目的,：得到球状珠光体组织稳定碳化物，塑性提高，硬度下降。,工艺,一次加热球化,: Ac1+2030,O,C,，炉冷,等温球化,:,在,Ar,下保温,周期球化,:,在,A1,线上下循环加热,-,保温,-,冷却,-,保温,-,加热,应用,：共析、过共析钢预先热处理；低、中碳钢提高冷成形性。,4,）去应力退火,目的：消除残余应力,加热温度：,550650 OC,冷却：缓冷,5,）再结晶退火,目的：消除加工硬化,加热温度：,T,R,+150250 OC,应用：冷变形金属制品,6,）去氢退火,目的：去氢,工艺：加热温度, Ac3,，鼻温处等温,4.3.2,正火,1.,定义,：加热到一定温度，保温后空冷，获得近平衡组织的工艺。,2.,组织特征,：珠光体含量；晶粒尺寸；珠光体片间距,3.,性能特征,：硬度、强度,4.,目的及应用,低、中碳钢改善切削性能,消除网状渗碳体（球化退火予处理）,代替调质处理（感应淬火予处理）,最终热处理,(,铸件,),4.3.3,退火、正火常见缺陷与控制,1.,退火硬度偏高,原因：退火温度低、冷速快,改善：重新退火,2.,球化不完全,特征,:,出现细片状或点状珠光体,改善：重新球化,3.,退火时形成石墨（黑脆）,原因：退火温度高、保温时间长、反复退火,改善：正火,4.,正火组织出现网状渗碳体,原因：冷速不足,改善：加快冷速,5.,反常组织,特征,:,亚共析钢中出现非共析渗碳体,过共析钢中出现游离铁素体,.,原因,:,在,Ar,1,附近冷却过慢,改善,:,重新退火,4.4,钢的淬火,1,定义,：经过奥氏体化的钢以大于临界冷速,VC,的速度冷却，获得不平衡组织的工艺。,2,淬火目的,提高强度、硬度及耐磨性,与回火结合提高综合力学性能,改变物理或化学性能,4.4.1,淬火加热,1,加热温度,亚共析钢：,Ac3+3050 OC,共析、过共析钢：,Ac1+3050 OC,合金钢：,2,加热时间,经验公式：,=,D,加热系数,K-,装炉系数,D-,工件有效厚度,4.4.2,淬火介质,1,理想淬火介质,鼻温处快冷，其余慢冷,原因：既得到非平衡组织，又减小应力,2.,常用冷却介质,1,）分类,有物态变化：水、油、盐水、碱水、有机淬火液,无物态变化：熔盐、熔碱、熔融金属,2,）冷却能力,盐水、碱水,水,油、有机淬火液熔盐、熔碱；,流动介质,静态介质,不足：前者低温冷速太快，后者高温冷速不足,4.4.3,淬火方法,1,单介质淬火,：一种介质（包括预冷淬火）,优点：简便,应用：简单工件,2,双介质淬火,：接近,M,S,点时换缓冷介质,优点：可减小淬火开裂,缺点：技术要求高,应用：高碳钢,3,分级淬火,：接近,M,S,点时换熔盐、熔碱介质保温，温度均匀后再空冷。,优点：形状复杂、小尺寸合金钢,4,等温淬火,：在大于或小于,M,S,的熔盐、熔碱介质中长时间保温，形成贝氏体或部分马氏体，再空冷。,优点：淬火应力最小,应用：获得下贝氏体或马氏体,5.,冰冷处理,：在零度以下的冷却，称冰冷处理,特点：应力大,应用：减少残余奥氏体,;,作用,:,提高硬度、提高尺寸稳定性、尺寸修复,4.4.4,钢的淬透性,1.,淬透性,：钢淬火时获得马氏体的倾向（能力）。取决于,VC,。,2.,淬硬性,：钢在正常淬火条件下能够得到的最高硬度值。主要取决于含碳量。,3.,淬硬层深度,：工件表面至半马氏体区的厚度。,4.,淬透性与淬硬层深度的关系,当工件中心淬硬时称淬透。,淬硬层深度与淬透性、工件大小、淬火工艺有关。,5.,淬透性的应用,材料选择,冷却介质选择,预测截面上硬度分布,50%M,4.4.5,淬火缺陷及质量控制,变形、开裂,硬度不足,软点,过热、过烧、脱碳、氧化,（,1,）,.,热处理应力,1),分类,热应力,:,由于各部位冷速不同而造成的收缩受阻所产生的应力。,相变（组织应力）,:,由于固态相变时的体积变化受阻而产生的应力。,2),淬火时的组织应力最大。,M,A,（,2,）,.,变形,1),形式,：,体积变化,形状变化,2),原因,:,应力大于,屈服强度,（,3,）,.,淬火开裂,类型,根本原因：拉应力作用,（,4,）,.,硬度不足,原因,未淬透；,有未溶铁素体；,残余奥氏体过多,控制,提高冷速,提高加热温度,冰冷处理,（,5,）,.,软点,定义：工件表面局部硬度不足,原因：工件表面气泡、涂料等。,4.5,回火,4.5.1,定义,：,淬火工件加热至共析温度以下某一温度保温，以适当的方式冷却的工艺。,4.5.2,回火的目的,（,1,）强韧调制：牺牲部分强度，提高塑、韧性。,（,2,）消除淬火应力：提高尺寸稳定性、消除开裂倾向。,4.5.3,回火工艺,（,1,）,低温回火,温度：,150250OC,组织：回火马氏体,性能：高硬度、强度、耐磨性和疲劳强度。,应用：,高碳钢：工模具、滚动轴承、 表面淬火件等,低碳钢：结构件,低合金高强度钢：结构件,（,2,）,中温回火,温度：,350500 OC,组织：回火托氏体,性能：高弹性极限、疲劳强度及良好的韧性,应用：弹簧,（,3,）高温回火,温度：,500 OC,组织：回火索氏体,性能：一定的强度、高韧性,应用：轴类零件,淬火,+,高温回火称,调质处理,4.5.4,回火脆性,（,1,）,定义,：淬火件在一定温度回火时出现韧性降低的现象。,（,2,）,分类,：第一类回火脆（,250400,O,C,）、第二类回火脆（,450600,O,C,）,（,3,）,改善,第一类回火脆：细化晶粒、延迟（加硅、铝、镍等）,第二类回火脆：快冷、加钼钨等。,淬火钢回火后的韧性下降现象称为回火脆性。,在,250400,出现韧性下降，称,第一类回火脆性,；在,500 600 ,回火后缓慢冷却时韧性亦会下降，称,第二类回火脆性,。,回火温度,A,K,快冷,300,500,650,慢冷,产生回火脆性的原因,第一类回火脆性与,M,及残余,A,分解时沿,M,针条边界析出薄片状,Fe,3,C,有关。目前尚无有效方法消除，只能尽量避开在此温度范围内回火。,第二类回火脆性，是因钢中的杂质,S,、,P,、,Mn,、,Si,在晶界上偏聚引起的。,对小型零件可采用回火后快冷的方法；,而对于大型零件则可在材料中加入,Mo,、,W,等，这些元素可阻止或延缓有害元素在晶界上的析出。,防止第二类回火脆性的措施,铸钢的选材,根据材料的使用性能,分析工作条件，确定使用性能,进行失效分析，确定主要的使用性能,确定材料的性能,根据材料的加工性能,铸造性能,冶金特性,机械加工性能,根据材料的经济性,制造成本：原材料价格、零件自重、加工费,附加成本：零件的寿命、维修费,