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第三章金属热处理材料成形基础HT1本讲稿第一页，共十五页1 1 概概 述述 金金属属热热处处理理是是将将固固态态金金属属或或合合金金采采用用适适当当的的方方法法进进行行加加热热、保保温温和和冷冷却却，获获得得所所需需要要的的组组织织结构与性能的工艺。结构与性能的工艺。热热处处理理用用于于消消除除上上一一工工艺艺过过程程所所产产生生的的金金属属材材料料内内部部组组织织结结构构上上的的某某些些缺缺陷陷，改改善善切切削削性性能能，还还可可进进一一步步提提高高金金属属材材料料的的性性能能，充充分分发发挥挥材材料料性性能能的的潜潜力力。因因此此，大大部部分分机机器器零零件件都都要要进进行行热热处理。处理。本讲稿第二页，共十五页 金属热处理可分为金属热处理可分为:整体处理、表面热处理和化学热处理整体处理、表面热处理和化学热处理。整体处理包括：整体处理包括：退火、正火、淬火和回火退火、正火、淬火和回火等；等；本表要本表要熟记熟记！本讲稿第三页，共十五页表面热处理和化学热处理 主要有表面淬火、渗碳和渗氮等工艺。主要有表面淬火、渗碳和渗氮等工艺。钢加热和冷却时的钢加热和冷却时的温度变化曲线温度变化曲线见图见图3-23-2。由图可见，要想使共析钢转变为奥氏体，必须由图可见，要想使共析钢转变为奥氏体，必须将钢加热到将钢加热到AcAc1 1以上；对于亚共析钢必须加热到以上；对于亚共析钢必须加热到AcAc3 3以上。以上。否则，难以达到应有的热处理效果。否则，难以达到应有的热处理效果。本讲稿第四页，共十五页2 2 退火和正火退火和正火 一、退火一、退火 退火是将金属和合金加热到适当温度保温一退火是将金属和合金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定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺 按金属成分和性能要求的不同，退火可分为按金属成分和性能要求的不同，退火可分为:1.1.完全退火完全退火 将将铁铁碳碳合合金金完完全全奥奥氏氏体体化化，随随之之缓缓慢慢冷冷却却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。获得接近平衡状态组织的退火工艺。器器目目的的是是通通过过完完全全重重结结晶晶细细化化晶晶粒粒，降降低低硬硬度度,改善切削性能。多用于亚共析钢的铸、锻件。改善切削性能。多用于亚共析钢的铸、锻件。本讲稿第五页，共十五页 2.2.球化退火球化退火 使钢件中碳化物球状化而进行的退火工艺。使钢件中碳化物球状化而进行的退火工艺。球球化化退退火火主主要要用用于于过过共共析析钢钢，目目的的是是使使网网状状渗渗碳碳体体球球状状化化，降降低低硬硬度度、提提高高韧韧性性，改改善善切切削削性能，为淬火作组织准备。性能，为淬火作组织准备。3.3.去应力退火去应力退火 为了去除由于塑性变形加工、焊接等造成的为了去除由于塑性变形加工、焊接等造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火。以及铸件内存在的残余应力而进行的退火。主主要要用用于于消消除除用用于于消消除除铸铸件件、锻锻件件、焊焊接接件件和切削件的残余应力和切削件的残余应力。本讲稿第六页，共十五页二、正火二、正火 正正火火是是将将钢钢材材或或钢钢件件加加热热到到或或AcAccmcm以以上上30305050，保保温温适适当当的的时时间间后后，在在静静止止空空气气中中冷冷却却的的热处理工艺。热处理工艺。把把钢钢件件加加热热到到以以上上100100150150的的正正火火则则称称为为高温正火高温正火。与与退退火火类类似似，冷冷却却速速度度比比退退火火快快。钢钢件件正正火火后后的的强强度度和和硬硬度度比比退退火火稍稍高高，但但消消除除残残余余应应力力不不彻彻底底。又又操操作作简简便便、生生产产率率高高，所所以以，正正火火常常优优先采用。低碳钢件可代替退火。先采用。低碳钢件可代替退火。本讲稿第七页，共十五页3 3 淬火和正火淬火和正火 一、一、淬火淬火 淬火是将钢件加热到淬火是将钢件加热到 或或AcAc1 1以上某一温度，以上某一温度，保持一定时间，然后以适当的速度冷却获得保持一定时间，然后以适当的速度冷却获得马氏马氏体和体和（或）（或）贝氏体贝氏体组织的热处理工艺。组织的热处理工艺。目的：提高钢件的硬度和耐磨性，淬火不目的：提高钢件的硬度和耐磨性，淬火不同回火，获得各种需要的性能，是强化钢的主要同回火，获得各种需要的性能，是强化钢的主要方法。方法。本讲稿第八页，共十五页 淬火介质淬火介质：淬火冷却时所用的介质。：淬火冷却时所用的介质。钢的种类不同，淬火介质不同，常用介质：钢的种类不同，淬火介质不同，常用介质：水、油。水、油。水便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的多。水便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的多。油冷却能力较水低、成本高，但是，可以防油冷却能力较水低、成本高，但是，可以防止工件产生裂纹等缺陷，主要用于合金钢淬火的止工件产生裂纹等缺陷，主要用于合金钢淬火的场合。场合。本讲稿第九页，共十五页二二 、回火、回火 回回火火是是钢钢件件淬淬硬硬后后，再再加加热热至至A Ac1c1以以下下的的某某一一温温度度，保保温温一一定定时时间间，然然后后冷冷却却到到室室温温的的热热处处理工艺。理工艺。其其目目的的是是稳稳定定组组织织，减减少少内内应应力力，降降低低脆脆性性，获得所需性能。获得所需性能。下表为常见的回火方法及其应用。下表为常见的回火方法及其应用。本讲稿第十页，共十五页回火方法 加热温度 （）力学性能 特点应用范围 硬度 （HRC）低温低温回火回火150250 高硬度、耐高硬度、耐磨性磨性刃具、量具、刃具、量具、冷冲模等冷冲模等5865中温中温回火回火350500高弹性、高弹性、韧性韧性弹簧、钢丝绳弹簧、钢丝绳等等3550高温高温回火回火500650良好的综合良好的综合力学性能力学性能连杆、齿轮及连杆、齿轮及轴类轴类2030本讲稿第十一页，共十五页4 表面热处理和化学热处理表面热处理和化学热处理 一、表面淬火一、表面淬火 表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布，提高工件的硬度和耐磨性。余应力分布，提高工件的硬度和耐磨性。表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接触加热、激光加热等。焰加热、电接触加热、激光加热等。本讲稿第十二页，共十五页 二、化学热处理二、化学热处理 化学热处理是将金属和合金工件置于一定化学热处理是将金属和合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。的热处理工艺。常用的有常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属元素元素等。等。本讲稿第十三页，共十五页本讲稿第十四页，共十五页本讲稿第十五页，共十五页