钢的热处理工艺要点课件

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,*,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,第五章 钢的热处理工艺,供应窄带钢行业热处理设备,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,教学内容,5.1 钢的退火与正火工艺,5.2 钢的淬火与回火,5.3 钢的表面热处理,5.4 钢的化学热处理,一般要求,1.钢在加热和冷却时组织转变的机理；,2.各种热处理的具体工艺过程；,3.钢在加热和冷却过程中产生的缺陷.,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,1.钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；,2.本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素；,3.共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。,4.非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的因素；,5.奥低体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；,6.各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种，零件的范围。,重点掌握,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,51 钢的退火与正火工艺,一、退火（将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。）,退火工艺曲线,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,1完全退火,加热温度：Ac3以上20-30度,组 织：P+F,目 的：细化，均匀化粗大、,不均匀组织,接近平衡组织,消除内应力,应用范围：亚共折钢，共析钢，,不适用于过共析钢。,2球化退火（不完全退火）,加热温度：Ac1以上20-40度,应用范围：过共析钢，共析钢,组 织：球状P（F+球状Cem）,目 的：使Cem球化HRC，韧性切削性,为淬火作准备,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,1050-1150，10-20h,P+F或P+Fe3C,II,目的：消除偏析,后果：粗大晶粒,（应用完全退火消除）,4再结晶退火,加热温度：Ac1以下50-150度，,或T,再,+30-50度,目的：消除加工硬化,5去应力退火,500-650,3扩散退火（均匀化退火）,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,二、正火（空冷）,Ac,3,或Accm+30-50,组织：S+（F或Fe,3,C）,应用：,（1）作最终热处理，普通结构钢零件,目的,：,a.细化A晶粒，组织均匀化,b.减少亚共析钢中F%P%，,c.P细化强度，韧性、硬度,（2）预先热处理,a.消除不均匀组织（魏氏组织，带状组织）；,b.细化组织为淬火、调质作准备,c.使过共析钢中Fe,3,C,II,使其不形成连续网状，为球化,作准备,（3）改善切削加工性能（低碳钢）,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,以45#钢为例的正火工艺曲线：,保温时间的经验公式:=KD,(单位为min,式中,K加热系数,一般K=1.5-2.0m/min,若装炉量大则可延长保温时间,D工件有效厚度,单位为m),操作步骤如下：,入炉,保温,出炉,空冷,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,三、退火、正火的选择,正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好,1切削加工,低碳钢正火,中高碳钢完全退火,高碳钢、合金工具钢正火球化退火,2作为最终热处理正火,3为最终热处理提供良好的组织状态,4.正火可替代完全退火以提高效率,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,5.2 钢的淬火与回火,一、淬火：加热到A,C3,、A,C1,相变温度以上，保温，快速冷却M+A,1淬火温度的决定,亚共析钢,Ac3+30-50度,共析钢,Ac1+30-50度,过共析钢,Ac1+30-50度,A、保留一定的CemHRC，耐磨性,B、A中C%M中C%M脆性,A中C%M过饱和度残余A,C、防止,A粗大,淬火温度过高A粗大M粗大力学性能，,淬火温度过高A粗大M粗大淬火应力变形，开裂,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,2淬火介质,理想：,650,以上，慢，减小热应力,650-400,，快，避免C曲线,400,以下，慢，减轻相变应力,理想淬火冷却曲线示意图,不同淬火方法示意图,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,以45#钢为例的淬火工艺曲线：,入炉,保温,出炉,油冷(或水冷),油冷,M,T,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,二、钢的淬透性,1,淬透性：,淬火条件下得到M组织的能力，取决于 V,K,（上临界冷却速度）,2,淬硬性,：,钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%，C%淬硬性,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,3影响淬透性的因素,V,K,，C曲线,C%,亚共析钢 C%淬透性，过共析钢C%淬透性,奥氏体化温度,Tt淬透性,合金元素,除Co%以外，C曲线右移，淬透性,未溶第二相,淬透性,影响C曲线的因素,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求,选材的依据,（2）热处理工艺制定的依据,（3）尺寸效应,4淬透性的应用,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,三、回火,a.消除淬火应力，降低脆性,b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定,c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性。,2钢在回火时的组织转变,a.,马氏体分解（,200以下,）：析出,-Fe,2.4,C碳化物（亚稳定）,组织：回火马氏体M过饱和,固溶体十亚稳定,碳化物（极细的),作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。,b.,残余A分解（,200-300）：,AM（或AB,下,）,组织：回火马氏体M,c.,回火屈氏体T形成（250-400,）,：,Fe,3,C;,F维持M外形,组织：回火屈氏体T(F+Fe,3,C),d.,碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶（,400）,组织：回火索氏体SF（等轴晶）+Fe,3,C（粒）,1回火目的（淬火组织的问题）,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,3回火工艺组织性能关系,（1）低温回火（150-250,）,回火马氏体,M,降低淬火应力，提高韧性，保证高硬度（HRC58-64）和耐磨性,高碳的工具、模具、滚动轴承，渗碳与表面淬火的零件,（2）中温回火（350-500,）,回火屈氏体 T,高弹性极限和屈服强度，一定的韧性，硬度一般为HRC35-45,弹簧,（3）高温回火（500-650,）,回火索氏体,S,淬火高温回火调质处理,综合机械性能好(强度、韧性、塑性的配合)，,硬度一般为HRC25-35,承受交变载荷，连杆、轴、齿轮等重要结构件最终热处理,精密量具、模具预先热处理,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,45钢 400,回火索氏体,正火与调质处理的比较：,45钢,b,(MN/m,2,)(%)a,k,(kJ/m,2,)HB,组织,正火 700-800 12-20 500-800 163-220 细片S+F,调质 750-850 20-25 800-1200 210-250 细粒S,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,硬 度：,200度以下，HRC不变。,200-300度，M分解，残余A转变为马氏体，硬度降低不大，,高碳钢硬度,有一定的升高。,300度，HRC降低。,韧 性：,400度开始升高，600度最高。,弹性极限：,在300-400度最高。,塑 性：,在600-650度最高。,1,、高碳回火马氏体：,强度、硬度高、塑性、韧性差,2、低碳回火马氏体：,高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好。,3、回火屈氏体：,屈服强度与弹性极限高,4、回火索氏体：,综合机械性能。,（4）回火温度与机械性能的关系,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,（5）回火脆性,（1）低温回火脆性（250-400,）,碳化物片沿M晶界析出,避免在此温度回火,（3）高温回火脆性（450-650,）,P等元素在原A晶界偏聚，慢冷时,Cr、Ni等促进偏聚,Mo等抑制偏聚,减少P等杂质元素，,添加Mo等合金元素,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,回火类型,回火温度,组织,性能及应用,组织形态,低温回火,150250,回火M（M,）,保持高硬度，降低脆性及残余应力，用于工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件,过饱和,a-Fe+e,碳化物,中温回火,350-500,回火屈氏体,（T,）,硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度，用于弹性元件,保留马氏体针形F+细粒Fe,3,C,高温回火,500-650,回火索氏体（S,）,强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械性能，优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用。,多边形F+粒状Fe,3,C,5回火工艺及其应用,记注：淬火+高温回火调质处理,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,以45#钢为例的调质工艺曲线：,淬火+高温回火调质处理,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering Materials MAT,SWJTU,教程首页,第五章 钢的热处理工艺,5.3 钢的表面热处理,表面淬火：不改变表面化学成分，只改变其表面组织的局部,热处理方法。,目 的：心部保持较高的综合机械性能，表面具有高硬度,和耐磨性。,一、感应加热表面淬火,1,原理,交变磁场感应电流工件电阻加热，集肤效应,表面加热,2,分类,a.,高频,200-300KHz,，淬硬深度,0.5-2mm,小工件,b.,中频,2500-8000Hz,淬硬深度,2-5mm,尺寸较大的工件,c.低,频,50Hz,淬硬深度,10-15mm,大型工件,d.,超音频,30-40KHz,3,钢种,中碳钢和中碳低合金钢,磨损部位（高硬度，耐磨）,结束放映,下一页,上一页,本章首页,Engineering