工信版（中职）金工实习第5章教学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,*,YCF,（中职）金工实习第5章教学ppt课件,第,5,章 热处理,5.1,概述,5.2,退火与正火,5.3,淬火与回火,5.4,表面热处理,5.5,常用的热处理设备,5.6,热处理常见缺陷,下一页,返回,第,5,章 热处理,了解钢的热处理的原理、作用以及常用热处理方法。了解常用热处理设备的种类和结构了解材料表面处理的作用及常用方法,上一页,返回,5.1,概述,热处理是一种重要的金属热加工工艺。热处理是机械零件及工模具制造过程中的重要工序之一，通过热处理可以提高使用性能，改善工艺性能，达到充分发挥材料的性能潜力，从而扩大了材料的使用范围，提高产品质量，延长使用寿命，提高了材料的利用率，提高经济效益。因此在汽车、拖拉机及各类机床上有,70%80%,的钢铁零件要进行热处理，工模具、量具和轴承等则全部需要进行热处理。,所谓热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺方法。热处理方法很多，常用的有普通热处理,(,退火、正火、淬火、回火,),及表面热处理,(,表面淬火和表面化学热处理,),等。热处理方法不同，所得到的效果也不同。各种热处理工序常穿插于冷、热加工工序中进行。,下一页,返回,5.1,概述,热处理既可以作为预先工序以消除上一工序所遗留的某些缺陷，为下一工序准备条件，也可作为最终工序以进一步改善材料的性能。,合理安排热处理工序的位置，对于保证零件质量和改善切削加工性能，具有重要意义。,热处理工艺过程，包括下列三个步骤。,1.,加热,以一定的加热速度把零件加热到规定的温度范围。这个温度范围可根据不同的金属材料，不同的热处理要求确定。,2.,保温,工件在规定温度下，恒温保持一定时间的操作，使零件内、外温度均匀。,上一页,下一页,返回,5.1,概述,3.,冷却,保温后的零件以一定的冷却速度冷却下来。,把零件的加热、保温、冷却过程绘制在温度一时间坐标上，就可以得到,图,5-1,所示的热处理工艺曲线。改变其加热温度和冷却方式，可以获得不同的热处理工艺。,上一页,返回,5.2,退火与正火,5.2.1,退火,退火是将金属或合金加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火的主要目的是,:,降低硬度、消除内应力、改善组织和性能、为后续的机械加工和热处理做好准备。,生产上常用的退火方法有消除中碳钢铸件等缺陷的退火方法，其包含,:,完全退火、球化退火和去应力退火。,1.,完全退火,完全退火是将钢件加热到,(,加热时共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度,),以上,30 50,，保持一定时间，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。完全退火主要用于亚共析钢的铸件、焊接件、锻件和轧件等。,下一页,返回,5.2,退火与正火,2.,球化退火,球化退火是使钢件加热到 以上,2030,，充分保温使未溶二次渗碳体球化，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。其目的是获得球粒状碳化物，降低硬度，提高塑性，以利于切削加工，为后续工序做好组织准备。球化退火主要用于高碳工具钢、模具钢、轴承钢。,3.,去应力退火,去应力退火是把工件加热到,以下,100200,，保温后空冷或炉冷至,200300,，再出炉空冷。目的是为了去除由于塑性形变加工、焊接等造成的以及铸件内存在的残余应力。,上一页,下一页,返回,5.2,退火与正火,5.2.2,正火,正火是将钢件加热到,以上,3050,，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。,正火的目的是细化晶粒，消除内应力，这与退火的目的基本相同。但由于正火冷却速度比退火冷却速度快，故同类钢正火后的硬度和强度要略高于退火，而塑性和韧性稍有降低。正火不是随炉冷却，其生产率高，成本低。,因此在满足性能要求的前提下，应尽量采用正火。重要的机械零件常用正火做预备热处理，对性能要求不高的普通机械零件可采用正火做最终热处理。退火和正火的加热温度范围如,图,5-2,所示。,上一页,返回,5.3,淬火与回火,5.3.1,淬火,淬火是将钢件加热到,或 线以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和,(,或,),贝氏体组织的热处理工艺。淬火的目的是提高钢的硬度和耐磨性。淬火是钢件强化最经济有效的热处理工艺，几乎所有的工模具和重要零部件都需要进行淬火处理，因此淬火也是热处理中应用最广的工艺之一。,1.,淬火加热温度,淬火的加热温度选择应以得到细而均匀的奥氏体晶粒为原则，以便冷却后获得细小的马氏体组织。钢的淬火加热温度主要取决于钢的化学成分，碳钢的淬火加热温度依据铁碳合金相图确定，见,图,5-3,。碳的质量分数小于,0.77%,的碳钢淬火加热温度是,(305 0);,下一页,返回,5.3,淬火与回火,碳的质量分数大于,0.77%,的碳钢淬火加热温度是,+(30,一,50),。选择合适的淬火加热温度是保证钢件淬火后达到要求的重要条件。加热温度偏高或偏低都会影响钢件的淬火质量。淬火加热温度过高，会使钢的性能变坏,;,温度过低，淬火后硬度不足。,钢件淬火后的硬度主要取决于工件碳含量，在正常淬火工艺条件下，钢件碳含量越高，则淬火后的硬度一也越高。高碳钢淬火后的硬度一般为,6066 HRC;,低碳钢淬火后的硬度小于,35 HRC;,中碳钢淬火后的硬度介于两者之间。,表,5-1,列出了常用碳钢淬火的加热温度范围。,2.,保温时间,将淬火钢件放人加热炉后，炉温逐渐上升，当达到预定淬火加热温度时，开始计算保温时间。实际生产中，常用经验公式计算保温时间,t,上一页,下一页,返回,5.3,淬火与回火,式中,K,加热系数，与加热炉种类和装炉量等因素有关。在空气电阻炉中加热时,:,K=1 min/mm;,在盐浴炉中加热时,:K=0.30.5min/mm;,D,零件的有效厚度,(mm),。,3.,淬火介质的选择,淬火过程是冷却非常快的过程。为了得到马氏体组织，淬火冷却速度必须大于临界冷却速度。但是，冷却速度快必然产生很大的淬火内应力，这往往会引起工件变形与开裂。淬火的冷却速度取决于冷却介质的选择。常用的淬火冷却介质是水、油、盐水和碱水及其他合成淬火液。盐水或水溶液冷却速度快，一般用于形状简单的碳钢件,;,油的冷却速度较慢，一般用于形状复杂的合金钢件。总之，使用何种介质可依据零件材质、形状、大小以及该零件的热处理技术要求等。,上一页,下一页,返回,5.3,淬火与回火,4.,淬火方法,采用适当的淬火方法可以弥补冷却介质的不足，常见的淬火方法有以下几种。,(1),单液淬火法。单液淬火法是指将加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法。适用于形状简单的碳钢和合金钢工件。该方法操作简单，易实现机械化，应用较广。,(2),双液淬火法。双液淬火法是指将加热工件先在一种冷却能力强的介质中冷却躲过,C,曲线“鼻尖”后再转入另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的淬火方法。常用的如水淬油冷、油淬空冷等。其优点是冷却比较理想，缺点是在第一种介质中的停留时间不易掌握，需要具有实践经验。该方法主要用于形状复杂的碳钢工件及大型合金钢工件。,上一页,下一页,返回,5.3,淬火与回火,(3),分级淬火法。分级淬火法是指将加热工件在,M*,点附近的盐浴或碱浴中淬火，待工件内外温度均匀后再取出随炉缓慢冷却的淬火方法。该方法可显著降低工件的内应力，减少变形或开裂的倾向，主要用于尺寸较小，形状复杂的工件。,(4),等温淬火法。等温淬火法是指将加热工件在稍高于,Ms,温度的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。经等温淬火的零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小，适用于形状复杂及尺寸精度要求较高的零件。,5.,工件浸入淬火介质的操作方法,淬火操作过程中除了正确选择淬火加热温度、保温时间和淬火介质外，还要注意工件浸入冷却介质的方式。,上一页,下一页,返回,5.3,淬火与回火,如果浸入方式不当，会使工件冷却不均，造成很大的内应力，引起变形或开裂。操作中，厚薄不均的零件应将厚的部分先浸入,;,细长或薄而平的工件应垂直浸入,;,截面不均的工件应斜着放下去，使工件各部分的冷却速度趋于一致,;,有不通孔的零件应孔朝上浸入，以利孔内空气排除，等等。,图,5-4,展示了几种形状的零件浸入淬火介质常见的方法。,6.,常见淬火缺陷及防止措施,由于淬火工艺不合理或操作不当，以及因材质或零件结构方面原因，造成常见淬火缺陷有,:,过热和过烧、氧化和脱碳、硬度不足或软点、变形和开裂等。,上一页,下一页,返回,5.3,淬火与回火,5.3.2,回火,回火是指钢件淬硬后，再加热到血，线以下的某一温度，保持一定时间。然后冷却到室温的热处理工艺。,淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、性大，直接使用常发生脆断。回火的主要目的是降低脆性，减小或消除内应力，防止变形与开裂，稳定工件组织和尺寸，降低硬度，以利于切削加工。,根据回火加热温度不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种，见,表,5-2,。,回火决定了零件最终的使用性能，直接影响零件的质量和寿命。钢件回火保温时间要依据钢件的大小、装炉量及技术要求确定，一般在,0.51.5 h,。,上一页,返回,5.4,表面热处理,在机械设备中，有许多零件,(,如齿轮、凸轮、曲轴等,),是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的。这类零件表面应具有高的强度、硬度和耐磨性，而芯部具有足够的塑性和韧性，即表硬里韧。因此，就需要对零件进行表面热处理。表面热处理是指仅对工件表面进行热处理以改变其组织和性能的工艺。表面热处理只对一定深度的表层进行强化，而芯部基本上保持处理前的组织和性能，因而工件表面可获得高强度、高耐磨性，而芯部获得高韧性三者比较满意的结合。同时由于表面热处理是局部加热，所以能显著减少淬火变形，降低能耗。常用的钢表面热处理壳分为表面淬火和表面化学热处理。,下一页,返回,5.4,表面热处理,5.4.1,表面淬火,表面淬火是利用快速加热使零件表面很快达到淬火温度并迅速予以冷却，以获得表层高硬度的淬火组织，而芯部仍为淬火前组织的热处理工艺。常用的表面淬火方法有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。,1.,感应加热表面淬火,感应加热表面淬火是利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面迅速加热到淬火温度并快速冷却的一种淬火方法。感应加热表面淬火示意图如,图,5-5,所示。感应加热表面淬火根据所用电流频率的不同可分为以下几类。,上一页,下一页,返回,5.4,表面热处理,(1),高频感应加热淬火。频率为,200300 kHz,，淬硬层小于,2mm,，适用于要求淬透层较薄的中、小尺寸的轴类零件及中、小模数齿轮等零件的表面淬火。,(2),中频感应加热淬火。频率为,2 5008 000 Hz,，淬硬层为,28 mm,，适用于直径较大的轴类或大、中模数齿轮等零件的表面淬火。,(3),工频感应加热淬火。频率为,50 Hz,，淬硬层深度在,1020mm,，适用于大直径零件，如轧辊、火车轮的表面淬火。,这种热处理工艺由于加热速度快、表面氧化、脱碳和变形小，容易控制和操作，因此，生产率高，易于实现机械化、自动化，适用成批生产。缺点是设备较贵，维修调整困难，形状复杂零件的感应器不易制造。,上一页,下一页,返回,5.4,表面热处理,2.,火焰加热表面淬火,火焰加热表面淬火是利用氧一乙炔或其他可燃气体直接加热工件表面至淬火温度，然后立即喷水冷却的方法。火焰加热表面淬火方法简便，设备简单，投资少，灵活性大，适用于单件或小批量零件淬火,;,但由于加热温度不易控制、工件表面易过热、淬火质量不够稳定等因素，限制了它在机械制造中的广泛应用。,5.4.2,表面化学热处理,表面化学热处理是将工件置于特定的介质中加热和保温，使一种或几种元素的原子渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，从而获得所需性能的热处理工艺。化学热处理的目的是提高钢件的表面硬度、耐磨性和抗蚀性，而钢件的芯部仍保持原有性能。,上一页,下一页,返回,5.4,表面热处理,常用