普通热处理培训资料.ppt

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1、目录,一.热处理作用 二.Fe-C相图、C曲线及热处理基本工艺 三.常用热处理材料及相关失效模式 四.热处理相关设备 五.热处理质量控制,热处理知识讲座,一.热处理作用,1.1 热处理 将钢在固态下加热到预定的温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却下来的一种热加工工艺。,1.2热处理目的,改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能。通过适当的热处理可以显著提高机械性能，延长零件的使用寿命。电厂锅炉、汽轮机、发电机以及辅机，多数零部件要在制造(或检修)过程中进行热处理，至于工具、模具、刃具以及轴承等，都须全部热处理。可见，热处理是现代机器制造或修理中不可缺少的环节。,渗碳后零件,调质后零

2、件,1.3热处理作用,通过适当的热处理可以显著提高机械性能，延长零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料的性能潜力、降低结构重量、节省材料与能源，而且能挺高产品的质量，大幅度延长机械零件的使用寿命，做到一个顶几个、几十个。恰当的热处理工艺消除铸锻件等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使钢的组织和性能更加均匀。热处理也是机械零件工艺加工过程中的重要工序。例如含碳量较高的锻件，锻后的组织是细珠光体，硬度偏高，难以切削，有时工件的内应力也较大，不利于以后的加工，如采用退火热处理，可降低硬度，为后续加工和最终获得满意的性能奠定基础。通过热处理还可使工件表面具

3、有抗磨损，耐腐蚀等特殊的物理化学性能。,钢热处理之所以发生如此重大的变化，是由于经过不同的加热及冷却过程，钢的内部组织发生了变化，因此要制定正确的热处理规范，保证热处理质量，必须了解钢在不同的加热及冷却条件下的组织变化规律。钢中组织变化规律，就是热处理原理。,二.Fe-C相图、C曲线及基本热处理工艺,2.1 Fe-C相图,铁碳平衡图（iron-carbon equilibrium diagram），又称铁碳相图或铁碳状态图。它以温度为纵坐标，碳含量为横坐标,表示在接近平衡条件（铁-石墨）和亚稳条件（铁碳化铁）下（或极缓慢的冷却条件下）以铁、碳为组元的二元合金在不同温度下所呈现的相和这些相之间的

4、平衡关系。,铁碳平衡图是研究碳钢和铸铁的基础，也是研究合金钢的基础，它的许多基本特点即使对于复杂合金钢也具有重要的指导意义，如在简单二元Fe-C系中出现的各种相，往往在复杂合金钢中也存在。当然，需要考虑到合金元素对这些相的形成和性质的影响，因此研究所有钢铁的组成和组织问题都必须从铁碳平衡图开始。,2.2 C曲线,过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度时间曲线，简称C曲线。,2.3.常规热处理工艺,2.3.1退火与正火 退火与正火是生产上应用很广泛到的预备

5、热处理。机器零件加工工艺过程中，退火与正火是一种先行工艺，具有承上启下的作用。大部分机器零件及工、模具的毛坯经退火或正火后，不仅可以消除铸件、锻件及焊接件的内应力及成分和组织的不均匀性，而且也能改善和调整钢的机械性能和工艺性能，为下道工序做好组织准备。对于一些受力不大、性能要求不高的机械零件，退火与正火可以作为最终热处理。对于铸件，退火与正火通常就是最终热处理。,退火是将钢加热到临界点AC1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态的组织的热处理工艺。其主要目的是均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力及加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并为淬火做好组织准备。,退

6、火工艺种类较多，按加热温度可分为临界温度(AC1或AC3）以上或以下的退火。前者包括完全退火、扩散退火、不完全退火和球化退火，后者包括再结晶退后及去应力退火。常见的退火工艺为：完全退火：AC3+(30-50)；等温退火：AC3+(30-50)（亚共析钢），AC1+（20-40）（共析钢和过共析钢）；球化退火：AC1+(10-20)；均匀化退火：AC3+(150-200),正火时将钢加热到AC3（或ACm）以上适当温度，保温以后再空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。与完全退火相比，二者的加热温度相同，但正火的冷却速度较快，转变温度较低。因此，相同的钢材正火后获得的珠光体组织较细，钢的强度、硬

7、度也较高。,珠光体,正火作为预备热处理，为机械加工提供适宜的硬度，又能细化晶粒、消除内应力、消除魏氏组织和带状组织，为最终的热处理提供合适的组织状态正火加热温度通常在AC3（或ACm）以上30-50，高于一般的退火温度，对于含V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金钢，可采用更高的加热温度，即AC3+(100-150).,2.3.2淬火与回火,钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要、也是用途最广泛的工序。淬火可以显著提高钢的强度和硬度。为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。所以淬火与回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。淬、回火作为各种机器

8、零件及工、模具的最终热处理是赋予钢件最终性能的关键工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。,淬火：将钢加热至临界点AC3或AC1以上一定温度，保温以后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫淬火。淬火的主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体并配以不同的温度回火获得各种需要的性能。,马氏体组织,奥氏体,淬透性：表示钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力，主要受奥氏体中的碳含量和合金元素的影响，例如久隆螺杆、臂轴心部硬度偏低与钢的淬透性相关淬硬性：钢淬火时的硬化能力，主要取决于马氏体中的碳含量淬火裂纹-淬火应力-热应力与组织应力常用冷却介质:盐水、水、水基淬火液

9、、油（冷却能力由大到小）,回火：将淬火钢在AC1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却至室温的工艺过程。回火主要目的是减少或消除淬火应力，保证相应的组织转变，提高钢的塑性和韧性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合，满足工件性能要求。,低温回火：约150-250，回火组织为回火马氏体，与淬火马氏体相比，保持了钢的高硬度、高强度和良好的耐磨性，又适当提高了韧性，适合于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬火的工件。中温回火：一般在350-500，回火组织为回火索氏体，中温回火后钢具有高的弹性极限，较高的硬度，良好的强度及硬度、塑韧性，适用于各种弹簧钢及热锻模具高温回火：约在5

10、00-650，回火组织为回火索氏体，淬火与随后的高温回火叫做调质处理，适用于中碳钢或低合金钢,回火脆性：指淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间的脆化现象。回火脆性可分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。第一类回火脆性又称不可逆回火脆性，主要发生在回火温度为250400时，在重新加热脆性消失后，重复在此区间回火，不再发生脆性第二类回火脆性又称可逆回火脆性，发生的温度在400650，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400650区间长时间停留或缓冷，否则会再次发生脆化现象。,三常用热处理材料,3.1钢的分类1.按碳含量分类 低碳钢（C0.25%）中碳钢（C0.25-0.6

11、0%）高碳钢（C0.60%）。2.按钢的质量分类 普通钢（P0.045%，S0.050%）优质钢（P、S均0.035%）高级优质钢（P0.035%，S0.030%）3.按钢的用途分 碳素结构钢 碳素工具钢,4.按合金元素加入量分类 低合金钢（C5%）中合金钢（C5-10%）高合金钢（C10%）5.按钢的用途分 合金结构钢 合金工具钢 特殊性能合金钢7.按钢的组织分类：珠光体钢、奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢8.按所含主要合金分类：铬钢、铬镍钢、锰钢、硅锰钢,3.2钢中杂质元素作用,Mn:一般认为锰在钢中是一种有益的元素。在碳钢中含锰量通常在0.25080范围；在含锰合金钢中，一般控制在1.01.

12、2范围Si:硅在钢中也是一种有益的元素。在镇静钢(用铝、硅铁和锰铁脱氧的钢)中含硅最通常在0.10O.40之间；沸腾钢(只用锰铁脱氧的钢)中只含有0.030.07SiS:硫主要以硫化铁形式存在。硫化铁与铁形成低熔点共晶体（熔点985）分布于晶界上，当钢材在8001200锻轧时，由于低熔点共晶体熔化而使钢材沿晶界开裂，即“热脆”。为了避免热脆，钢中含硫量必须严格控制，压力容器专用钢板含硫量应0.020。P：磷也是一种有害杂质。磷在钢中全部溶于铁素体中，虽可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下钢的塑性、韧性急剧降低，并使脆性转化温度有所升高，使钢变脆，这种现象称为“冷脆”。磷的存在也使焊接性

13、能变坏，因此钢中含磷量要严格控制，压力容器专用钢材含磷量应0.030,目前应用比较多的材料有调质钢、渗碳钢、刀具钢、模具钢、球墨铸铁及铝合金,3.3常用材料,GCr15工艺：下料-检测-锻造-预处理（固溶细化）-加热淬火回火（中温盐炉）-检测W18Cr4V下料-检测-锻造-预处理（球化退火、组织检验）-加热淬火（高温）-回火（三次）-检测,3.4工刀具钢工艺,四.热处理相关设备,4.1设备分类普通箱式炉、网带炉（推盘炉）、盐炉、回火炉几种不同类别热处理炉的区别,连续式推盘炉,普通箱式炉,盐浴炉,井式回火炉,4.2设备常出现的问题淬火延时、淬火工位出现双料盘等问题会严重影响产品质量及设备的寿命。,推盘炉淬火区,五.热处理控制,常见的热处理检验设备由硬度计、金相显微镜、光谱分析仪、拉伸试验机,布氏硬度计,洛氏硬度计,维氏硬度计,里氏硬度计,这四种硬度计在久隆公司都有应用，并且有各自的适用范围,光谱分析仪,金相显微镜,谢谢!,