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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,*,第三章 钢的热处理,知识要点,（1）过冷奥氏体的定义。,（2）过冷奥氏体的等温转变曲线，等温转变产物及其性能；等温转变曲线的应用。,（3）钢的普通热处理工艺及应用。,（4）钢的表面热处理工艺及应用。,(5) 编写典型零件（如轴、齿轮）的工艺路线。,第一节 钢在加热时的转变（一般了解）,1 复习“钢在室温下的组织”：亚共析钢，共析钢，过共析钢的组织组成物。,以共析钢为例，了解钢在加热时（727,C,以上）组织的转变。（相图上组织和相的转变是可逆的。）,影响奥氏体晶粒大小的因素。,Fe-Fe,3,C相图,一 钢在加热时组织的转变（以共析钢为例）,1 共析钢加热到727,C,（A1)以上，珠光体转变成奥氏体。（四个阶段）,转变步骤,奥氏体形核,奥氏体核长大,残余渗碳体溶解,奥氏体成分均匀化,(a),(b),(c),(d),二,奥氏体晶粒大小,（1） 影响因素：加热温度和保温时间。,（2）钢加热时的缺陷：过热；氧化；脱碳,过冷奥氏体,定义：把在727,C,以下尚未发生转变的不稳定奥氏体称为过冷奥氏体。,过冷奥氏体转变是在临界点以下,某个恒温下,发生，就称为过冷奥氏体的,等温转变,。,转变在,连续冷却,的过程中发生，称为过冷奥氏体的,连续冷却转变,。,过冷奥氏体等温转变图（共析钢）,1 等温转变图的建立,试验测定,2 等温转变图,又称,TTT图,或者,C曲线,转变开始线,转变终止线,三、过冷奥氏体等温转变类型及其产物,1、珠光体转变（共析转变A P ）,发生温度： 727,0,C-560,0,C,产物：珠光体,727,0,C-650,0,C：珠光体片层较粗，P（珠光体）,650,0,C-600,0,C：珠光体层片较细，S （索氏体）,600,0,C-560,0,C： 珠光体层片极细，T (托氏体),层片变细，强度硬度增加，塑性韧性有所增加。,珠光体的铁素体和渗碳体层片粗细与转变温度有关。温度越低，珠光体的层片越细。,珠光体形成,（5) 性能：上贝氏体的,硬度高，塑性、韧性差，,不,用。,下贝氏体高强度、硬度、塑性韧性较好，。,工业中应用于中碳钢和中碳合金钢制造的零件中。,3 马氏体转变,（1）转变温度：,Ms（230,C）Mf,（2）产物：马氏体,（3）马氏体：,碳在,a-,Fe中形成的过饱和铁素体，具有体心正方结构。,马氏体形成示意图,（4）形貌：,低碳马氏体：呈板条状,高碳马氏体：呈透镜状，片状，中间有脊线。,马氏体形貌,（5）,性能特点：硬而脆，且随Wc的增加而增加。,必须经过回火才能使用,。,回火后：高碳马氏体具有高强度高硬度、高耐磨性。,低碳马氏体具有好的综合性能。,（6）应用,高碳马氏体用于,高硬度高耐磨性,的零件，如车刀、铣刀等。,低碳马氏体用于综合性能好的零件，如发动机连杆螺栓、缸盖螺栓，石油钻井的吊环、吊钳等。,五 过冷奥氏体连续冷却转变,连续冷却转变图：又称CCT曲线,在连续冷却转变过程中，亚共析钢有贝氏体转变，,共析钢和过共析钢无贝氏体转变,。,CCT曲线测定比TTT曲线困难。,CCT曲线,C曲线,CCT曲线,第三节 钢的普通热处理,知识要点,“四把火”（退火、正火、淬火、回火）的工艺过程；,“四把火”对零件加工和使用的影响和作用。,一 普通热处理的作用,改善材料的切削加工性能；,提高材料的力学性能，保证零件安全运行,。,退火和正火,退火 ：采用炉冷，冷却速度很低,球状珠光体,完全退火,球化退火,去应力退火,再结晶退火,亚共析成分的碳钢和合金钢,共析或过共析碳钢和合金钢,分类,三 淬火和回火（最终热处理）,淬火（采用水冷、油冷，冷却速度很大）,目的：获得马氏体,工艺：加热保温水冷（油冷）,常用的淬火介质 : 水、 盐水、 油,钢的淬透性（钢的一种性能）,（1）定义：钢在淬火时获得马氏体的能力。,（2）淬透性的测定：,临界直径法,，,顶端淬火法,（3）影响淬透性的因素：合金元素，碳含量,（4）选材与淬透性,理想淬火介质,一般规律,1）表面和心部力学性能一致的零件，即要求表面和心部组织一致；如,螺栓、连杆、锻模、锤杆（承受拉压载荷）,选用淬透性,高,的钢；,2）,表面心部力学性能不一致（表面强度硬度要求高一些，心部塑性韧性要求高），组织可以不一致。如轴类零件，冷镦模具、齿轮。,选用淬透性,低,的钢,。,3）焊接件：,选用淬透性,低,的钢,。,3 回火（与淬火配合,）,（1） 定义：将淬火钢重新加热至A1（727,C)温度以下的某个温度，保温一定时间后冷却至室温的工艺操作。,（2）目的：,降低马氏体的脆性，增加塑性韧性。,稳定组织。,降低内应力。,调整钢的硬度。,（3）回火的类型,低温回火,温度：150200,0,C ；,得到的组织：,M,回,（过饱和铁素体 +,e,碳化物）,性能：,高硬度、高耐磨性，内应力、脆性降低。,应用：高碳钢、高碳合金钢制造的,工具和模具、滚动轴承；,渗碳和表面淬火零件.(,Wc 0.6%),中温回火,温度：350500,0,C ；,得到的组织：,T,回,（针叶状铁素体 + 极,细小颗粒渗,碳体组成）,性能：,高强度、硬度，高的,弹性极限及屈服强度,；,具有一定的塑性、韧性；,应用：Wc = 0.50.7%碳钢,、,合金钢制造的,各种弹簧,。,高温回火,温度：500-650,0,C，,组织：S,回,（由等轴状的铁素体和球状渗碳体组成）,性能： 具有,适当的强度、硬度和足够的塑性、韧性,（即良好综合性能）。,应用：用于Wc为0.30.5%的中碳钢和合金钢制造的,轴、连杆、螺栓,等。,生产上将淬火和高温回火称为“调质处理”,。,一般规律：随回火温度，强度、硬度，塑性韧性。,回火温度与力学性能,一、基本概念,目的：,使零件具有“,表硬心韧” 的性能特点。,二、分类,表面淬火,表面化学热处理,表面淬火：,表面与心部的成分一致,，,组织不一样。,1 工艺：,将工件表面,快速,加热到,奥氏体区,，在热量尚未达到心部时,立即迅速冷却,，使,表面得到一定深度的淬硬层,，而,心部仍保持原始组织,的一种局部淬火方法。,2 分类,火焰加热,表面淬火,感应加热,表面淬火,激光加热,表面淬火,火焰加热表面淬火,材料及典型零件,中碳钢（,Wc,0.40.5%）,如40、45钢机床齿轮、轴等零件。,常用的表面淬火方法,淬硬层深度：26mm,优点：方法简便；无需特殊设备；适用于单件、小批量生产零件；,缺点：需要操作熟练，否则造成质量不稳定,应用： 轧钢机齿轮、轧辊；,矿山机械齿轮、轴；,机床导轨、齿轮；,感应加热表面淬火,淬硬层与频率有关：,0.22mm，高频感应加热（1001000KHZ）,2-8mm，中频感应加热（0.510KHZ）；,1015mm，工频感应加热（50HZ）,特点,：淬火质量好，表层组织细、硬度高、脆性小、生产效率高、便于自动化，缺点是设备昂贵,，,劳动条件差,。,四、表面化学热处理（,表层与心部的成分、组织都不同）,1 工艺: 将工件置于,某种化学介质中,，通过加热、保温和冷却使介质中的,某些元素渗入工件表层,以改变工件表层的化学成分和组织，从而达到“表硬心韧”的性能特点。,2,可渗的元素：,渗碳、氮、碳氮共渗（C、N、CN）,渗硼 、铬 (B、Cr ）,渗铝、硅 (Al 、Si),渗硫(S),3 渗碳（重点内容）,（1）常用的材料：低碳钢或者低碳合金钢，如，20，25， （20CrMnTi）,（用于,汽车齿轮,）,（2）介质：最常用的气体（,煤油、苯、甲醇等高温分解的混合气体（CO,CH,4,C,2,H,4,等）,具有活性碳原子,（3）,过程：,吸附：活性碳原子吸附至工件表面,扩散：碳原子向工件里层扩散。,（4）温度：在奥氏体区，900950,0,C,时间：根据渗层深度而定，约10小时左右，,（3）性能要求：高的疲劳强度；良好的综合性能； 局部高硬度；,（4）,中碳钢,或者中碳合金钢,： 45 （40Cr）,（5）工艺路线：,下料 锻造,正火, 粗加工,调质(淬火+ 高温回火),局部表面淬火+ 低温回火, 精磨 成品；,（6）组织：表面：回火马氏体,心部：回火索氏体,2、齿轮（低碳钢、表面渗碳）,(1),工作条件,: 齿轮根部承受交变弯曲应力；（传递扭矩时）;齿啮合时齿面承受较大的接触压应力并受强烈的摩擦和磨损； 换挡、气动、制动时齿轮承受一定的冲击。,(2),失效形式,：齿的折断（疲劳断裂和冲击过载断裂）；齿表面磨损。,（3）性能要求,：高的疲劳强度和表面硬度，心部具有足够的塑性韧性。,（4）选材,：低碳钢（20，25）,（5）工艺路线,：下料 锻造 ,正火,机加工渗碳+淬火+,低温回火,喷丸精磨 成品；,（6）微观组织：表面：M,回,（高碳） + A（少量） “表硬”,心部：F（多） + P “心韧”,作业 （第三章）新版教材 p 115-116,2、5、7、8、14（1）、（2）、（4）,
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