淬火回火表面热处理课件

,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,*,第 三 章,热处理与表面工程技术,(热处理,工 艺 部 分,）,教学要求,：,本节是课程的重点，要求熟练掌握：,1.各种热处理工艺方法的目的，工艺特点，组织和性能特点及其应用。,2.能根据零件材料和性能要求选择合适的热处理方法。,第 三 章(热处理工 艺 部 分）,1,Review,金属热处理,是通过,加热,、,保温,、,冷却,，,以改善材料内部结构与性能的工艺方法,。,根据工艺方法,热处理可分为三大类：,普通热处理,：退火、正火、淬火、回火,表面热处理,：表面淬火和表面化学热处理,其它热处理,：形变热处理，超细化热处理,真空热处理等,2,3.3,退火与正火,1、定义,退火,（Annealing）,将钢加热到预定温度，保温后,缓慢冷却,（炉冷）,，获得接近平衡组织的热处理工艺。,正火,（Normalizing）,将钢加热到奥氏体状态,保温后在,空,气中,冷,却,的工艺。,3.3 退火与正火,3,1.退火与正火,（1）目的,例、齿轮加工工艺路线,毛坯锻造,正火（退火）,机加工热处理精加工-,1）,消除应力,以减少铸锻焊和其它加工零件变形,开裂倾向；,2）,细化晶粒,，消除组织缺陷为后续热处理作准备。,3）,调整硬度，改善切削性能,（退火可降低硬度，正火可适当提高硬度）；,正火还可以消除网状渗碳体，利于后续球化退火。,1.退火与正火（1）目的,4,2、工艺,1,2、工艺1,5,3.3 钢的退火与正火,1）完全退火,特点：,完全A化,缺点,：周期很长，成本高。,2）等温退火,特点,：完全A化,周期短，成本低,3.3 钢的退火与正火1）完全退火,6,3）球化退火,适用,：高碳钢,目的,：降低硬度，改善切削性能。,加热温度,：Ac1+3050,平衡组织,球化组织,含1.4%C钢的组织,3）球化退火适用：高碳钢平衡组织球化组织含1.4%C钢的组织,7,3、选择,1）,考虑切削性能,（,刀具最佳切削硬度180220 HBS),表不同含碳量的钢在正火和退火后的硬度(HBS),含碳量（）,0.25,0.250.65,0.650.8,工具钢,退火硬度,150,150180,180220,187217,正火硬度,156,156228,228280,230340,中低碳钢采用正火，,高碳钢和工具钢采用退火有利于切削,。,3、选择含碳量（）0.250.250.650.65,8,2）,考虑使用性能,正火比退火硬，正火优先。,3）,考虑经济性,正火生产周期短，成本较低,真空退火炉,2）考虑使用性能 正火比退火硬，正火优先。真空退火炉,9,3.4 钢的淬火,淬火：,Quenching 激冷,Hardening 硬化,把钢,加热 保温 快冷,使零件,硬化,的热处理工艺,。,淬火后获得,马氏体或贝氏体组织,。,3.4 钢的淬火,10,3.4.1-1淬火加热温度的选择,碳钢的淬火加热温度范围,1、亚共析钢,AC,3,(3050),2、过共析钢,Ac,1,(3050),3.4.1-1淬火加热温度的选择1、亚共析钢2、过共析钢,11,为什么亚共析钢要进行完全淬火,完全淬火,得到完全马氏体。,不完全淬火,马氏体组织中有铁素体出现。,为什么亚共析钢要进行完全淬火完全淬火得到完全马氏体。,12,为什么过共析钢只能进行不完全淬火,完全淬火,：马氏体含碳量过高，易开裂和形成大量残余奥氏体；,不完全淬火,：有细小弥散渗碳体残余，奥氏体含碳量低，因而淬火时不易开裂，且残余渗碳体量少。,为什么过共析钢只能进行不完全淬火完全淬火：马氏体含碳量过高，,13,为什么过共析钢只能进行不完全淬火,1,T12钢正常淬火组织,T12钢过热淬火组织,为什么过共析钢只能进行不完全淬火1T12钢正常淬火组织T12,14,3.4.1-2,淬火冷却介质的选择,选用原则：为,减少淬火应力，能获得M或B尽可能慢冷,。,水,适用于碳钢，变形开裂倾向大。,盐水,10的NaCl水溶液，适用于低碳钢，,油,常用10号机油，适用于合金钢，不能用于碳钢冷却。,理想的淬火冷却曲线图,3.4.1-2淬火冷却介质的选择理想的淬火冷却曲线图,15,3.4.2 常用淬火方法,1.单液淬火,优点：工艺简单，操作方便。,缺点：淬火应力大，工件易变形。,适用：形状简单的中、低碳钢工件。,3.4.2 常用淬火方法1.单液淬火,16,3.4.2 常用淬火方法,-双液淬火,优点：大大减小工件的淬火应力和变形开裂倾向。,缺点：操作难度较高。,适用：小批量,3.4.2 常用淬火方法-双液淬火,17,3.4.2 常用淬火方法,分级淬火,优点,：操作简单。可有效防止应力和开裂。,缺点,：需要盐浴炉,适用,：小工件大批量。,3.4.2 常用淬火方法分级淬火,18,3.4.2 常用淬火方法,等温淬火,目的,：得到B下,优缺点,：同分级淬火，也需要盐浴炉。,适用,：需要高强韧性的小工件,。,3.4.2 常用淬火方法等温淬火,19,3.4.2 常用淬火方法,单液淬火,操作方便，变形大,双液淬火,水淬油冷或油淬空冷,分级淬火,加热零件先在Ms点附近介质,中冷却,再取出空冷，,等温淬火,在贝氏体转变区的介质中,冷却，得到,贝氏体,组织,常用淬火方法示意图,3.4.2 常用淬火方法,20,3.4.3,钢的淬透性,1,定义,淬透性,（,Hardenability,）,直译：钢可淬火硬化的能力,钢淬火时获得马氏体的难易程度,。,它主要取决于钢中合金元素，,合金元素的种类和含量越高，钢的淬透性越高。,3.4.3 钢的淬透性1 定义,21,钢的淬透性对零件淬硬层深度的影响,a)b),图3.28 淬火时零件截面上的冷速变化及结果,a）未淬透 b）淬透,钢的淬透性对零件淬硬层深度的影响a),22,2、测定,-末端淬火法（GB 22588）,图 3.29.末端淬示意图,钢的淬透性值以 J 表示，J表示末端淬火法，d（mm）为至水冷端距离，HRC为相应距离的硬度值。如：J ，,J ，J,（c）淬透性曲线,（c）淬透性曲线,23,3、意义,淬透性不同的钢调质后机械性能的比较,淬透性的意义,淬透性好的钢材经,调质处理,后，整个截面都是回火S，力学性能均匀，强韧性高；,而淬透性差的钢表层为回火S，心部为片状S+F，心部强韧性差。,3、意义淬透性不同的钢调质后机械性能的比较,24,4、应用,1）选择材料,2）选择淬火冷却介质,40Cr钢的淬透性曲线带,淬火回火表面热处理课件,25,3.5.淬火钢的回火,回火(,Tempering,韧化)：,淬火钢在A,1,温度以下 加热、保温、冷却的工艺。,（1）回火的目的,1）,消除应力,，降低脆性，减少变形和开裂；,2）,稳定组织,，使A,R,（Retained Austenite）,分解转变；,3）,调整和改善性能,，通过不同回火工艺提高钢的强韧性。,（2）回火的组织与性能变化,3.5.淬火钢的回火,26,1）组织变化,100300 200300,马氏体的分解,M,碳化物,（,回火马氏体,）,残余奥氏体的转变,A,R,B 或 M,渗碳体聚集长大、,铁素体回复和再结晶,500,组织：块状F 粒状Fe,3,C,（,回火索氏体,500）,碳化物的形成,碳化物,Fe,3,C,针状 F,组织,：,针状F+细粒状 Fe,3,C,(,回火托氏体,（350500）,),400,以上,300-400,1）组织变化 马氏体的分解 残余奥氏体的转变,27,2）性能变化,随着回火温度,升高,淬火钢的强度,硬度,下降,塑性,升高,韧性呈升高趋势,但中间出现两次下降（回火脆性）,。,图.40钢在不同回火温度的性能变化,2）性能变化图.40钢在不同回火温度的性能变化,28,回火脆性,第一类回火脆性,发生在300左右，是,一种不可避免的脆性，,亦称不可逆回火脆性。,第二类回火脆性,发生在570左右，但,回火以后较快冷却可以,避免。,图 淬火钢的韧性与回火温度的关系,回火脆性,29,回火,名称,回火温度,回火后,组 织,性能特点及主要应用,低温,回火,150250,回 火,马氏体,高硬度，高耐磨性,。,适用于工具、齿轮，滚动轴承等,中温,回火,350500,回 火,托氏体,高弹性极限，屈服极限和抗疲劳性能,适用于弹性元件，部分模具,高温,回火,500650,回 火,索氏体,高的综合力学性能.,适用于轴类，杆类零件，以及齿轮的表面淬火前处理,。,3）回火工艺,淬火+高温回火称为,调质,处理,。,回火回火温度回火后性能特点及主要应用低温150250回,30,淬火回火表面热处理课件,31,