汽车零件常用热处理课件

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,*,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,*,汽车零件常用 热处理方法,知识讲座,汽车零件常用 热处理方法知识讲座,目 录,前言,1.,铁碳相图和铁碳合金,2.,汽车零件常用金属热处理方法,3. 有关硬度方面的常识,4. 应用范例,目 录,前言,熟悉和了解汽车各种各样零件的不同热处理工艺方法，对汽车制造业的质量控制人员是至关重要的。为此，下面就一些常用的热处理工艺知识做一介绍，可能对大家的质检工作有所帮助。,前言熟悉和了解汽车各种各样零件的不同热处理工艺方法，对汽车制,前言,汽,车零件金属热处理工艺通常有五种方法：,退火与正火,淬火,回火、时效和和调质处理,表面淬火,化学热处理,前言汽车零件金属热处理工艺通常有五种方法：,1.铁碳相图和铁碳合金,钢,(Steels)和,铸铁,(Cast irons)是应用最广的金属材料，虽然它们的种类很多，成分不一，但是,它们的基本组成都是铁(Fe)和碳(C)两种元素。,因此，学习铁碳相图、掌握应用铁碳相图的规律解决实际问题是非常重要的。,1.铁碳相图和铁碳合金 钢(Steels)和铸铁(Cast,1.铁碳相图和铁碳合金,Fe和C能够形成Fe3C, Fe2C 和FeC等多种稳定化合物。所以，Fe-C相图可以划分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四个部分。由于,化合物是硬脆相,，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过5），因此，,通常所说的铁碳相图就是Fe-Fe3C部分。,1.铁碳相图和铁碳合金Fe和C能够形成Fe3C, Fe2C,1.铁碳相图和铁碳合金,化合物Fe3C称为渗碳体(Cementite)，是一种亚稳定的化合物，在一定条件下可以分解为Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，铁碳相图常表示为Fe-Fe3C和Fe-石墨双重相图（图1）。,Fe-Fe3C相图主要用于钢，而Fe-石墨相图则主要用于铸铁的研究,和生产。,这里主要分析讨论Fe-Fe3C相图，Fe-石墨相图与此类似，只是右侧的单相是石墨而不是Fe3C。,1.铁碳相图和铁碳合金化合物Fe3C称为渗碳体,1.铁碳相图和铁碳合金,图1 铁碳双重相图,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,横坐标为钢的含碳量；纵坐标为温度。,由于Fe的晶体结构不同，C在Fe中的溶解度差别较大。碳在面心立方(FCC)的-Fe中的最大溶解度为2.11%，而在体心立方(BCC)的-Fe和-Fe中最大仅分别为0.0218%和0.09%。,1.铁碳相图和铁碳合金横坐标为钢的含碳量；纵坐标为温度。,1.铁碳相图和铁碳合金,图2 Fe-Fe3C相图,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,单相区5个,相图中有5个基本的相，相应的有5个相区：,液相区(,L,)ABCD以上区域 固溶体区,AHNA,奥氏体区(),NJESGN,铁素体区(),GPQ,以左 渗碳体区(Fe3C),DFK,直线,1.铁碳相图和铁碳合金单相区5个,1.铁碳相图和铁碳合金,两相区7个,7个两相区分别存在于两个相应的单相区之间：,L,+,AHJBA,L,+,BJECB,L,+ Fe3C,DCFD,+,HNJH,+,GPSG,+ Fe3C,ESKFCE,+ Fe3C,PQLKSP,1.铁碳相图和铁碳合金两相区7个,1.铁碳相图和铁碳合金,三相区3个,包晶线水平线,HJB,(,L,+)共晶线水平线,ECF,(,L,+Fe3C)共析线水平线,PSK,(+ Fe3C),1.铁碳相图和铁碳合金三相区3个,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,Fe-Fe3C相图包含三个恒温转变：包晶、共晶、共析。,包晶转变,发生在1495（水平线,HJB,）,反应式为：,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,式中,L,0.53含碳量为0.53%的液相；0.09含碳量为0.09%的固溶体；,0.17含碳量为0.17%的固溶体,，,即奥氏体，是包晶转变的产物。,含碳量在0.090.53%之间的合金冷却到1495时，均要发生包晶反应，形成奥氏体。,1.铁碳相图和铁碳合金式中 L0.53含碳量为0.53,1.铁碳相图和铁碳合金,共晶转变发生在1148（水平线,ECF,），反应式为：,共晶转变的产物是奥氏体与渗碳体的机械混合物，称为莱氏体，,用符号,Ld,表示。凡是含碳量大于2.11%的铁碳合金冷却到1148时，都会发生共晶反应，形成莱氏体,。,1.铁碳相图和铁碳合金共晶转变发生在1148（水平线ECF,1.铁碳相图和铁碳合金,共析转变发生727（水平线,PSK,），反应式为：,共析转变的产物是铁素体与渗碳体的机械混合物，称为珠光体，,用字母,P,表示。含碳量大于0.0218%的铁碳合金，冷却至727 时，其中的奥氏体必将发生共析转变，形成珠光体。,1.铁碳相图和铁碳合金共析转变发生727（水平线PSK），,1.铁碳相图和铁碳合金,Fe-Fe3C相图中的,ES,、,PQ,、,GS,三条特性线也是非常重要的，它们的含义简述如下：,ES,线是碳在奥氏体中的溶解度曲线。奥氏体的最大溶碳量是在1148时，可以溶解2.11%的碳。而在727时，溶碳量仅为0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，从1148冷到727的过程中，将自奥氏体中析出渗碳体，,这种渗碳体称为二次渗碳体,(Fe3CII)。,1.铁碳相图和铁碳合金 Fe-Fe3C相图中的ES、P,1.铁碳相图和铁碳合金,PQ,线是碳在铁素体中的溶解度曲线。727时铁素体中溶解的碳最多(0.0218%)，而在200仅可以溶解710-7%C。所以铁碳合金由727冷却到室温的过程中，铁素体中会有渗碳体析出，这种渗碳体称为三次渗碳体(Fe3CIII)。由于三次渗碳体沿铁素体晶界析出，因此对于工业纯铁和低碳钢影响较大；但是对于含碳量较高的铁碳合金，三次渗碳体（含量太少）可以忽略不计。,1.铁碳相图和铁碳合金PQ线是碳在铁素体中的溶解度曲线。72,1.铁碳相图和铁碳合金,GS,线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变的开始线；或者说是加热过程中，铁素体向奥氏体转变的终了线（具有同素异晶转变的纯金属，其固溶体也具有同素异晶转变，但其转变温度有变化）。,1.铁碳相图和铁碳合金GS线是冷却过程中，奥氏体向铁素体转变,1.铁碳相图和铁碳合金,根据铁碳合金的含碳量及组织的不同，可以分为纯铁、钢和白口铁三类。,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,图3 Fe-Fe3C合金分类,1.铁碳相图和铁碳合金,1.铁碳相图和铁碳合金,1.纯铁含碳量0.0218%，显微组织为铁素体。,2.钢含碳量0.0218%2.11%，特点是高温组织为单相奥氏体，具有良好的塑性，因而适于锻造。根据室温组织的不同，钢又可以分为：,亚共析钢(Hypo-eutectoid steel)：含碳量0.0218%0.77%，具有铁素体+珠光体,P,的组织，且含碳量越高（接近0.77%）,珠光体的相对量越多，铁素体量越少。,共析钢(Eutectoid)：含碳0.77%，组织是全部珠光体,P,。,过共析钢(Hyper-eutectoid)：含碳量0.77%2.11%，组织是珠光体,P,+渗碳体Fe3C。,1.铁碳相图和铁碳合金1.纯铁含碳量450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：,3有关硬度方面的常识3-2 洛氏硬度（HR）： 当HB,3有关硬度方面的常识,HRA：,是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。,HRB：,是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。,HRC：,是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。,3有关硬度方面的常识HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入,3有关硬度方面的常识,3-3 维氏硬度（HV）：,以120kg以内的载荷和顶角为136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。用于较薄热处理钢制品等,3有关硬度方面的常识3-3 维氏硬度（HV）： 以12,3有关硬度方面的常识,调质处理,1) 毛坯调质后直接加工的硬度范围:HB,207-241; 229-269; 241-285;,255-302,2) 加工后再调质的硬度范围:,HB 255-285; 285-321;,HRc 33-39; 42-48,3有关硬度方面的常识调质处理,3有关硬度方面的常识,感应淬火,耐磨要求高的零件:,硬化层深: 1.2-2.5mm; 1.7-4.0;,3.0-3.7,硬度: HRc 58-63,3有关硬度方面的常识感应淬火,3有关硬度方面的常识,耐磨要求一般,提高机械强度与疲劳强度的零件:,硬化层深: 直径的10-20% ；零件直径大于40mm时，建议用直径的10%。,硬度: HRc 58-63；45-58；42-52。,铸铁常用：HRc 45-58；42-52。,3有关硬度方面的常识耐磨要求一般,提高机械强度与疲劳强度的,3有关硬度方面的常识,感应淬火区的注意事项：,1. 光轴淬火: 硬化区靠近轴端时,应保留2-8mm的不淬硬区,避免裂纹.,2. 同一轴上有两处硬化区靠近时不应重叠,应有大于15mm的隔离带,以防淬裂.,3. 硬化区靠近孔时,应保留2-8mm的不淬硬区,防止孔边缘融化和裂纹出现.,3有关硬度方面的常识感应淬火区的注意事项：,3有关硬度方面的常识,硬化区内有孔时,薄壁后度不应小于10mm.,管子表面淬火,壁厚应大于4mm.,花键轴淬火时,硬化区应超出花键退刀处10-15mm,带突缘的花键轴淬火时,硬化区要从根部R处开始,可提高零件的疲劳寿命.,3有关硬度方面的常识硬化区内有孔时,薄壁后度不应小于10m,4.应用范例,4-1 灰铸铁:例如 HT250制成的轮毂,硬度应为HB170-241;金相组织为珠光体基体;铁素体含量不大于20%;石墨呈小片状均匀分布.,4-2 转向节:材料球铁QT450-10;,硬度为 HB145-220;石墨球化率在80%,以上.,4.应用范例4-1 灰铸铁:例如 HT250制成的轮毂,硬度,4.应用范例,4-3 驱动轴三销外壳体:,材料：20CrMnTi,热处理：渗碳层深度0.5-0.8mm 淬火后回火至 HRc58-62,中间轴材料:40Cr,热处理:感应淬火;硬化层深度 3.0-6.0,HRc 52-58,4.应用范例4-3 驱动轴三销外壳体:,4.应用范例,4-4 轮胎螺栓,材料: 40Cr,热处理: 调质处理; 硬度 HB 255-285,4-5 连杆螺栓:,材料: 40Cr,热处理: 调质处理; 硬度 HRc 30-38,4.应用范例4-4 轮胎螺栓,