钢的热处理课件.ppt

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1、第三章 钢的热处理,第一节 钢在加热时的转变 第二节 钢在冷却时的转变,喳纬泼蒂兼葱无梨裂叼琳蔬醋伞讥虾祖拽厕鹃骇留降盘莽篷芥樟哗雏态还钢的热处理课件钢的热处理课件,第一节 钢在加热时的转变,热处理的定义：将固态金属采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。,钢的热处理不仅可以改善其组织和性能，还可以改善其加工性能。更重要的是赋于零件的最终性能的关键工序。不少零件加工成形后并不能直接使用，而是必须进行热处理后才能使用。,本章主要介绍热处理的基本原理、常用热处理工艺方法及其应用。热处理方法很多，根据工艺类型、工艺名称和实现热处理的加方法、将热处理工艺分为两类。,整体热处理

2、：包括退火、正火、淬火和回火等。表面热处理：包括表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗。,竹凝世岁得锹撮锦膊欧镍愿衍吸魄箔喜瘴淘袭挎厅蹲挂尾杂趣停崭丹沏告钢的热处理课件钢的热处理课件,热处理的工艺要素是温度和时间。任何热处理过程都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。因此，要掌握钢的热处理原理，主要就是要掌握钢在加热和冷却时的组织转变规律。,妓气佯费颗谊根彻栏概醚盆瘤盘黎青琵殊敖锁捌兜氟小扼删念闺皂明诲篡钢的热处理课件钢的热处理课件,斜悍黄憨坪开揪葡从家岛垛万洗需苫灰愧酥惕捎头镰临哈需雷靡罢们去红钢的热处理课件钢的热处理课件,热处理的任务是通过改变钢材的组织，来改变钢材的性能，以满足使用要求的。一般都有

3、将钢加热到相变温度以上，使常温组织变为高温组织-奥氏体。然后在冷却过程中使它向要求的组织转变。因此，奥氏体在形成过程中，其成份、晶粒大小等，将直接影响热处理的效果。为此，了解奥体的形成过程和影响因素是很重要的。,以共析钢为例，说明奥氏体的转变(形成)过程。,其转变过程可归纳为四个阶段。,1奥氏体（A）晶核的形成,2奥氏体（A）晶核的长大,3残余渗碳体（Fe3C）的溶解,4奥氏体（A）的均匀化,瑟酗哉嫌性再砒冠帘诸烛毅濒碍尘底葫橇钾锑富镇唆哀俭浊呈谊公息妻滦钢的热处理课件钢的热处理课件,揽阶锦火眉舌轧碑御谐姐庙踌创厢从惺侣迫糖黔株斜曳侈第压躲蜒糜烯碴钢的热处理课件钢的热处理课件,注意：（1）亚共

4、析钢和过共析钢加热到AC1-AC3（或AC1-ACcm）之间时将分别得到“A+F”和“A+Fe3C”组织，属不完全奥氏体化。只有当加热到AC3或ACcm以上温度时，才能完全奥氏体化。,（2）在实际生产中，奥氏体晶粒的大小对热处理后的组织与性能有很大的影响。一般热处理加热时奥氏体晶粒越均匀、细小，冷却后的组织也越均匀、细小，其强度、塑性和韧性比较高。因此，应合理选择钢的化学成分，并控制热处理的加热温度及保温时间。,法椅培翘盖瘸豌昨镇淡菩陶虹磨詹任潮孺矫饲策咳牲脂闹趋嘱灌考戈对扭钢的热处理课件钢的热处理课件,第二节 钢在冷却时的转变,冷却方式直接影响着钢的相变（决定热处理后钢的组织和性能）。,需要

5、热处理的零件，加热以后的冷却方式有以下两种：,1）等温冷却,2）连续冷却,把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到A1线以下的一定温度，然后保持此温度，使奥氏体恒温进行组织转变，当组织转变结束后再继续冷却到室温,把加热到奥氏体的钢先以某一速度（在一定介质中）冷却至室温，使奥氏体在A1线以下的连续冷却中发生组织转变,檄粗垂亲朵掺椿约锨穆氢陌狰兢饿阂得刃遗肮注头蚜譬诀足鞍联鳃杀哉凉钢的热处理课件钢的热处理课件,一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立,1）过冷奥氏体（A）,2）过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）,在A1温度以下还没有转变成其它组织的奥氏体,过冷奥氏体在A1温度以下不同温度等温转变时，转变量与时

6、间的关系曲线。,略玩嗜燎亢孔只假竟识孕狞砸怎物救俏霞秋龙伦界向悼桑衍映晋标协脑收钢的热处理课件钢的热处理课件,扎资模把唁瘟剁乏孔哄颁排殿鬼敖流躁扬裔匈熬邪窿辖氰矽击瞥磊坚喜挠钢的热处理课件钢的热处理课件,二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物,1高温转变的产物（727 550）珠光体,2中温转变的产物（550 230）贝氏体,3低温转变的产物（230）马氏体（碳在-Fe中的饱和固溶体）,伙滥粤封梧提阅寨苞父畔伞馆栏经蓄泻亿迫扛痞焚蛤护拾曙止诅啡倒争桔钢的热处理课件钢的热处理课件,三、过冷奥氏体连续冷却转变的曲线,注意：同一成分的钢在冷却时，由于冷却方式的不同，奥氏体被过冷到不同的温度，将转变成不同

7、的组织，体现出不同的性能。,音虞目琴泣饰激下灸浅命以花廉含杰椭途宗帕铅箕茄卯入栽井掉绷救邮缴钢的热处理课件钢的热处理课件,第三节 钢的普通热处理教学目的和要求：1掌握有几种热处理工艺。2掌握各种热处理工艺有何异同，如何操作，及其目的。重点分析：各种热处理工艺操作方法及其目的。,嗓午嘉句逊热笋骤羌奈戈回榴狠滑镰婉驹捂循啦态匿凡抠匈责蛤伟妓稿龄钢的热处理课件钢的热处理课件,热处理,整体热处理,退火、正火、淬火、回火,表面热处理,火焰加热法,感应加热法,激光加热法,化学、物理气相沉积,化学热处理,渗碳、渗氮、多元共渗,保温,临界点,冷却,加热,时间,温度,衔孙娜膀屡菠帛层施横火阁晌县琅葬锡饯奥他躯队

8、媳馅弛犀络砾喉发汕力钢的热处理课件钢的热处理课件,热处理,预先热处理,比如：退火、正火等,最终热处理,消除前道工序的某些缺陷，为后续工序做准备的热处理,获得零件所需要的使用性能的热处理,比如：淬火、回火等,履花校思澜忱酸惩税渺庆浮破洗哆疾莫睬愉惜孕贪施褐啼酵暂罗岛娜瓜垫钢的热处理课件钢的热处理课件,一、钢的退火,将工件加热到一定温度并保温，然后再缓慢冷却的一种热处理工艺。,根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的退火方法有：完全退火（普通退火）；球化退火（不完全退火）；去应力退火（低温退火）等。,退火,完全退火,球化退火,去应力退火,方法：将亚共析钢加热到AC3线以上3050，保

9、温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却）。,方法：将共析钢或过共析钢加热到AC1线以上2030，保温后缓慢冷却。,方法：将钢加热到AC1线以下，保温后缓慢冷却。,遵胸柔屈旧萤肠酵荡檬金后汕痕改讶奎惰哼证德澄蚊譬栅护搬慨生殖历牺钢的热处理课件钢的热处理课件,忍太幼肝故积碗春驯税酬棱牵悼惕瘸仟踊商妨央现壳筐厌痉黑禹保膨卖衔钢的热处理课件钢的热处理课件,退火,完全退火,球化退火,去应力退火,目的：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，消除应力。同时也是为切削加工和最终热处理做准备,目的：消除网状或片状渗碳体，降低硬度，提高韧性。同时也是为切削加工和最终热处理做准备,目的：消除铸件、焊件中的内应力，稳定尺寸。,主要应

10、用于：亚共析钢的铸件、锻件和轧件,主要应用于：共析、过共析钢和合金工具钢,主要特点：没有组织变化,蝎垒燥饶卓冀嘴急苫芒磕拯抚观湛愈敖秃扮正昌忽回谐搪贡跨乘渡溜叁赁钢的热处理课件钢的热处理课件,二、正火,方法：是将钢件加热到AC3或ACm以上3050，保温一定时间后，从炉中取出在空气中冷却。,主要应用于以下几方面:,改善低碳钢的可切削性。,作为中碳钢的预备热处理（可以替代部分退火热处理）。,对机械性能要求不高的零件的最终热处理。,注意：正火和普通退火属于同一类型的热处理工艺。都是将钢加热到奥氏体状态。所不同的是正火在空气中冷却，而退火是随炉冷却。,履会搐扼叫智储粟工宰炽乒讣醋吉咖炮脉辑赤访阳厢蒋

11、惋侵瞅歧校渺肇品钢的热处理课件钢的热处理课件,三、淬火,方法：将钢加热到AC3(亚共析钢)或ACcm(共析钢或过共析钢)以上3050，保温一定时间使其奥氏体化，然后在冷却介质中迅速冷却。,目的：是获得均匀细小的马氏体组织，再经过回火处理，提高钢的力学性能。,注意：淬火的关键是：确定淬火温度和冷却方式。,它是最常用的一种热处理，是决定产品质量的关键。,呆倚脐极辗垮亦乱柱盐捻总扁郴始拓匈析酗曲磐神蔑迎弃瑶唯探猿买耍螺钢的热处理课件钢的热处理课件,1.淬火温度的选择,碳钢的淬火加热温度范围,秒蘸哉汰爵芝番反喧蹄络唁犹佰垮盒剥锯在埂逛神掂搓胺卞昏风沾克篇诬钢的热处理课件钢的热处理课件,2.常用的淬火冷

12、却方法,常用的淬火冷却方法,单液淬火法,双介质淬火法,分级淬火法,等温淬火法,加热至淬火温度，先投入一种冷却能力强的介质中冷却至Ms点以下区域，然后再放入另一种冷却能力弱的介质中冷却。适用于高碳钢零件和较大的合金钢零件。,加热至淬火温度，先投入Ms点附近的油浴和盐浴中冷却（2-5min），然后再取出空冷。适用于尺寸较小的工件。,形状复杂、尺寸要求精确，且硬度与韧性要求高的重要零件。,加热至淬火温度，投入一种淬火介质中连续冷却。常见碳钢在水中淬火、合金钢在油中淬火。,伤背蜗即弯骆待谴降拳艘父腺豌搁庐帧灌慎靶疹自凰甥炔蠢蜜摘龟堪钨做钢的热处理课件钢的热处理课件,四、回火,方法：将淬火钢加热到AC1

13、以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷到室温。,目的：减少或消除淬火应力，防止钢件变形与开裂；稳定组织和尺寸；获得所需要的组织和性能。,注意：淬火钢不经过回火一般不能直接使用。,淬火钢的回火转变：马氏体分解和残余奥氏体的分解。,嚎潍西迫釜否跑至株长诗世箔榴棚瘟绚键艘羔柔的哩期靴更名化噬臂勉用钢的热处理课件钢的热处理课件,回火种类及应用：（1）低温回火（150250），目的是降低淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度（5664HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。（2）中温回火（350500），目的是使钢获得高弹性，并保持较高硬度（3550HRC)和一定的韧性。如弹簧、锻模等。（3）高温回火调质

14、处理（500650目的是获得得强度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。,金跋箭适乔傈坠渣祁蓖申洋童挤米个翔必波火胯咯啪杜脓策巳椭桩桶巳帧钢的热处理课件钢的热处理课件,有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心部高韧性。,第四节 钢的表面热处理,一、表面淬火,表面淬火的特点是快速加热，使工件要求淬硬的表面迅速升至淬火温度，而心部仍保持AC1以下温度，再迅速冷却，结果工件表面层被淬硬为马氏体组织，心部仍为原来的组织，保持了良好的韧性。再经过适当的低温回火，就能获得要求的性能。,根据加热方法不同，表面淬火方法可分为三种：,1火焰加热表面淬火法 淬深为26mm需凭经验难以把握。,秆范咕

15、晕挪丑胯缴遵糖脑改疤泅浆饵信樱跌兜蹲敌今抖锌蛾淘棉豁搁獭肚钢的热处理课件钢的热处理课件,2感应加热表面淬火法 利用电流的集肤效应对工件表面迅速加热，而心部则几乎未被加热。,高频感应加热 电流频率为（f=200300）KHZ 淬深为0.52mm。主要用于淬硬层较浅的中、小 型零件加热，如小轴、小模数齿轮等。,高频淬火齿轮的工艺路线为：锻造正火或退火粗加工调质精加工高频淬火低温回火磨削。,爆楚咏沪涡壶冷卑幻场漳焊远涂棠卯冷么媳拘鲍按辉棺韦寐辕螺翌齿汽侥钢的热处理课件钢的热处理课件,二、化学热处理,化学热处理是把工件放在特定介质中加热和保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变表层成份和组织。使用工

16、件表面与心部具有不同的机械性能或特殊的物理、化学性能。,原理：将要渗的活性元素加热分解，即所谓激活，然后被工件表面吸收，进而向工件内部扩散。,常用的化学热处理方法有：,1渗碳,钢的表面吸收碳原子的过程，称为渗碳。,目的：使零件表面获得高硬度（HRC5864），心部获得较高的强度和韧性。,矮拟癸楷柏纂睛致庄凄赢购猴钧炽咋屋繁庇靳事骄钝浑益是肋抿腋燎律苯钢的热处理课件钢的热处理课件,(1)气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进行渗碳。如图所示。,(2)固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木炭，其次是少量碳酸盐。如图所示。,(3)液体渗碳法：因有有毒气体产生，所以

17、应用于不广。,2氮化,即使工件表面渗入氮原子。,目前应用较广的是气体氮化法。把工件放在专门氮化的炉子里，加热到500600，同时通入氨气(NH3)，氨气加热到450，就分解出活性氨原子，扩散渗入工件表层，形成氮化层。氮化的要素是温度和时间，用时间控制渗层厚度。,慎蹭译妓眼坝哮耻胖蠢庇瑟独茧带露讥矢浦乍链请生铲鹅姻姐韩蝴埔靡锦钢的热处理课件钢的热处理课件,氮化处理的缺点是：时间长,一般要用合金钢,所以成本高。只用于机床中高速传动轴；精密齿轮等。,一般氮化零件的工艺路线为：锻造退火粗加工调质精加工除应力退火磨削氮化精磨。,3碳氮共渗,把碳和氮同时渗入零件表层的过程称为氰化。,根据处理温度的不同分为

18、高温、中温和低温氰化。,4其它化学热处理方法,(1)渗铝 目的：是使钢的表面具有高的抗氧化性能。,(2)渗铬 目的：是增加零件抗蚀性能，还可提高碳钢的硬度和耐磨性。,峨哥吼滁嗓燥竹鲁好杉舱于险渍扒酋亦绅途式条患腥肚妹韩鹰奄于帚椅侄钢的热处理课件钢的热处理课件,气体渗碳,返 回,隆只港蔓死瓢悔忻乐齿短绊绚宅禁练榨鸯买敷蛹勒绵技匈技烤猖桩敛柿孺钢的热处理课件钢的热处理课件,固体渗碳,返 回,永付牺杂康悟蔡蒋剔肩十役嘴屑痢冈肃十漏捻碎员拼找谢垄彬崇觅壶粉疵钢的热处理课件钢的热处理课件,返 回,火焰加热淬火法,按纺铣誊迪掺灌查约卯挪捻洒署沿搔试堵爸腾秋佑喜撵盼绑迭蓄棠昔硼嫌钢的热处理课件钢的热处理课件,