热处理和表面-ppt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,*,三，热处理和表面处理,金属材料的热处理是指将固态钢通过不同的加热，保温，冷却方式，改变其表面或内部的组织结构，从而获得所需性能的一种工艺方法。,三，热处理和表面处理金属材料的热处理是指将固态钢通过不同的加,1,1.,热处理的定义:,时间,温度,临界温度,热,加,保温,冷,却,1.热处理的定义:时间温度临界温度 热保温冷,2,2.,热处理的主要目的:,改变钢的性能。,3.,热处理的应用范围:,整个制造业。,4.,热处理的分类 表1-3-7,热处理,普 通,热处理,表 面,热处理,退火;正火;,淬火;回火;,表面淬火,化 学,热处理,感应加,热淬火,火焰加,热淬火,渗碳;渗氮;,碳氮共渗;,2.热处理的主要目的:改变钢的性能。3.热处理的应用范围:整,3,钢的普通热处理工艺,毛坯生产,预备热处理,机械加,工,最终热处理,机械精加工,预备热处理:,退火;正火,最终热处理:,淬火;回火,一般零件生产的工艺路线:,钢的普通热处理工艺预备热处理:退火;正火最终热处理,4,1，普通热处理,（1）钢的退火和正火,退火：退火是将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后随炉冷或埋入导热性差的介质中缓慢冷却的一种工艺方法。,正火：正火是将钢加热到一定温度，保温一定时间，然后从炉中取出，在空气中冷却的一种工艺方法。,同退火相比，正火的冷却速度快，所以，获得的组织比退火的较细，其强度，硬度较高，而塑性，韧性略有下降。,1，普通热处理（1）钢的退火和正火,5,工艺参数:,温 度(,C,),名 称,Ac,3,+3050,完全退火,Ac,1,+3050,球化退火,500600,去应力退火,Ac,3,+150250,扩散退火,工艺参数:温,6,钢在加热时转变温度(transformation temperature),钢在加热时转变温度(transformation tem,7,金相图片之铁碳合金,奥氏体,奥氏体,奥氏体,铁素体,金相图片之铁碳合金 奥氏体,8,热处理和表面-ppt课件,9,（2）退火与正火可用作毛坯零件的处理,其目的在于：退火与正火的目的是不一样的，退火可以让金属或者合金的化学成分更加均匀，改善它们的的使用性能，消除或减少内应力，而正火的目的就是获得一定的硬度，获得成分很均匀的组织和很好的性能。,（2）退火与正火可用作毛坯零件的处理其目的在于：退火与正火的,10,（3）钢的淬火与回火,淬火：淬火是将钢或合金加热到临界温度以后，保温一定时间，然后用较快的速度冷却，以得到高硬度组织的一种工艺方法。,（3）钢的淬火与回火淬火：淬火是将钢或合金加热到临界温度以后,11,淬火温度的选择,一般情况下，碳钢的加热温度取决于钢中含碳量。,保温时间的确定,淬火保温时间主要根据工件的有效厚度来确定,。,淬火介质,淬火常用的冷却介质有水，盐水，碱液和油,淬火温度的选择一般情况下，碳钢的加热温度取决于钢中含碳,12,淬火方法,单液淬火,将钢加热到淬火温度后，有一种淬火介质中冷却的淬火称为单液淬火。,双液淬火,将钢加热到淬火温度后，先在冷却能力较强的介质中冷却，待其冷却到300 400 时，立即转入另一种冷却较慢的淬火介质中进行冷却的淬火称为双液淬火。,淬火方法,13,停留时间,水声法,水声哧哧停止时出水。,振动法,手感震动减弱时出水,停留时间水声法水声哧哧停止时出水。振动法手感震动减弱时出水,14,回火,经过淬火的钢虽然有很高的硬度，但韧性，塑性较差，组织不稳定，同时有较大的内应力，为了减少淬火后的脆性，消除内应力和获得所需要的组织及综合机械性能，所以淬火后都需要进行回火处理。,回火是淬火后必不可少的工序,回火经过淬火的钢虽然有很高的硬度，但韧性，塑性较差，组织不稳,15,回火的加热温度的高低，回火可分为以下三种,（一）低温回火（150250度）,其目的是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，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC5864。,（二）中温回火（350500度）,其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC3550。,回火的加热温度的高低，回火可分为以下三种,16,（三）高温回火（500650度）,习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200330。,（三）高温回火（500650度）,17,2，表面热处理,对工件表面进行强化的金属热处理工艺。它不改变零件心部的组织和性能。广泛用于既要求表层具有高的耐磨性、抗疲劳强度和较大的冲击载荷，又要求整体具有良好的塑性和韧性的零件，如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。表面热处理分为表面淬火和化学热处理两大类。,2，表面热处理对工件表面进行强化的金属热处理工艺。它不改变零,18,（1）表面淬火,表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度并快速冷却的一种热处理工艺。,淬火后需进行低温回火，以降低内应力，提高表面硬化层的韧性及耐磨性。,根据不同的热源，可分为火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。,（1）表面淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度并快速冷,19,火焰加热表面淬火,火焰加热表面淬火是利用氧乙炔气体或其他可燃气体(如天然气、焦炉煤气、石油气等)以一定比例混合进行燃烧，形成强烈的高温火焰，将零件迅速加热至淬火温度，然后急速冷却(冷却介质最常用的是水，也可以用乳化液)，使表面获得要求的硬度和一定的硬化层深度，而中心保持原有组织的一种表面淬火方法。,火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火是利用氧乙炔气体或其他可燃,20,火焰加热表面淬火时，喷嘴和零件之间必须保持一定距离，一般为1040mm。火焰最佳状态可通过调整氧气和乙炔气的流量，即两者的混合比而获得。,中性火焰,当氧气与乙炔的混合比值C(即O2C2H2的体积比)为112时，得到中性焰。中性火焰燃烧后的气体中既无过剩的氧，又无过剩的乙炔，火焰颜色呈紫色，稳定有力。,火焰加热表面淬火时，喷嘴和零件之间必须保持一定距离，一般,21,感应加热表面淬火,感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理，使零件在交变磁场中切割磁力线，在表面产生感应电流，又根据交流电集肤效应，以涡流形式将零件表面快速加热，而后急冷的淬火方法。它在热处理领域中占有重要地位，这一技术已经在我国被广泛应用。,感应加热表面淬火 感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理,22,高频感应加热器,感应加热是将零件置于感应器内，当有一定的电流频率的交流电通过感应器时，在零件表面就有感应电流产生，此电流分布在表面，并以涡流的形式出现，迅速加热表面使其达到淬火温度，然后切断电源，并将零件急速冷却，实现感应加热表面淬火。,高频感应加热器 感应加热是将零件置于感应器内，当有一定的电,23,（2）化学热处理,化学热处理：指金属或合金工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的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。,常见的化学热处理工艺有：渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗铝，渗硼等。,化学热处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度，耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。,渗碳是应用较为广泛的一种处理。,（2）化学热处理化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的,24,渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有,高碳钢,的表面层，再经过,淬火,和,低温回火,，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的,中心,部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。,渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(9601100)气体渗碳得到发展。至70年代出现了真空渗碳和离子渗碳。,渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具,25,原理,渗碳与其他化学热处理一样也包含3个基本过程。,分解,渗碳介质的分解产生活性碳原子。,吸附,活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中使奥氏体中含碳量增加。,扩散,表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。,原理,26,分类,按含碳介质的不同渗碳可分为固体渗碳液体渗碳气体渗碳和碳氮共渗。,这里主要介绍固体渗碳和气体渗碳。,分类,27,固体渗碳,把零件埋在装满固体渗碳剂(主要成分是木炭并有碳酸钠碳酸钡等作催渗剂)的容器中加热在高温下通过碳与催渗剂的化学反应分解出活性碳原子渗入零件表面。固体渗碳可以在各种加热炉中进行简单易行但质量不易控制周期长劳动条件差。,固体渗碳把零件埋在装满固体渗碳剂(主要成分是木炭并有碳酸钠,28,气体渗碳,气体渗碳是让炉气里面含有一定浓度的含碳气氛实现的,比如通入天然气、丙烷、丁烷等气体，实际是调节炉气中CO和CO2等气体的浓度和比例实现一定的碳势。,气体渗碳气体渗碳是让炉气里面含有一定浓度的含碳气氛实现的,比,29,