第一章钢的加热.ppt

《第一章钢的加热.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章钢的加热.ppt（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章第一章 钢的加热钢的加热第一章第一章 钢的加热钢的加热一、金属加热的物理过程一、金属加热的物理过程 1.加热热量的传递方式加热热量的传递方式 传导传导:热量直接由工件的一部分传递给另一部分，或由热量直接由工件的一部分传递给另一部分，或由加热介质把热量传递到与其相邻的工件，无需媒介加热介质把热量传递到与其相邻的工件，无需媒介质点移动的加热过程。质点移动的加热过程。对流：对流：依靠工件四周气体或液体相对移动，将受热质点依靠工件四周气体或液体相对移动，将受热质点传导给较冷金属表面进行加热。传导给较冷金属表面进行加热。辐射辐射:靠电磁波来传递热量的过程。靠电磁波来传递热量的过程。2.加热方式及加

2、热介质加热方式及加热介质直接加热：直接加热：利用利用金属内部电能金属内部电能-热能转换热能转换 电磁电磁-热能转换热能转换 低能粒子轰击能量低能粒子轰击能量-热能转换热能转换 不需要加热介质不需要加热介质间接加热：间接加热：利用媒介（如固体、液体、气体或真空度利用媒介（如固体、液体、气体或真空度10-3mm稀薄气体），以对流、传导、辐射方式向工稀薄气体），以对流、传导、辐射方式向工件表面传递热量方式。件表面传递热量方式。2.加热方式及加热介质加热方式及加热介质二、加热目的与要求二、加热目的与要求 热处理的第一道工序一般都是把钢加热到临界点以热处理的第一道工序一般都是把钢加热到临界点以上，目的是

3、为了得到奥氏体组织。上，目的是为了得到奥氏体组织。加热质量的好坏，是否形成缺陷，不仅关系到整个加热质量的好坏，是否形成缺陷，不仅关系到整个热处理的成败，而且还直接影响到工件的加工工艺热处理的成败，而且还直接影响到工件的加工工艺和使用性能。和使用性能。评定加热质量的好坏，一般有如下指标：评定加热质量的好坏，一般有如下指标：奥氏体的碳浓度和合金浓度奥氏体的碳浓度和合金浓度 奥氏体成分的均匀性奥氏体成分的均匀性 奥氏体的晶粒度奥氏体的晶粒度 第二相的数量、大小和分布第二相的数量、大小和分布 表面氧化、脱碳或增碳的程表面氧化、脱碳或增碳的程度度 变形开裂的程度变形开裂的程度 不同钢种、不同工件、不同的

4、热处理工艺，对上述指标的不同钢种、不同工件、不同的热处理工艺，对上述指标的要求是不同的。要求是不同的。例如，淬火加热时，要求奥氏体的碳浓度要适当，合金浓例如，淬火加热时，要求奥氏体的碳浓度要适当，合金浓度尽可能高，成分尽可能均匀，晶粒尽可能细小；不允许表度尽可能高，成分尽可能均匀，晶粒尽可能细小；不允许表面氧化、脱碳或增碳；要严防变形，不允许开裂。面氧化、脱碳或增碳；要严防变形，不允许开裂。球化退火时，则要求奥氏体的碳浓度与合金浓度要低，球化退火时，则要求奥氏体的碳浓度与合金浓度要低，成分不能太均匀，要保留大量的未溶的碳化物质点，并弥散成分不能太均匀，要保留大量的未溶的碳化物质点，并弥散分布在

5、奥氏体中，晶粒不粗大即可。分布在奥氏体中，晶粒不粗大即可。三、加热工艺规范选择原则三、加热工艺规范选择原则 加热温度加热温度T 加热时间加热时间 加热速度加热速度VTCFe 加热温度加热温度基本依据：材料相变的临界点基本依据：材料相变的临界点各种钢的加热温度，各种钢的加热温度，都是根据钢的都是根据钢的临界点临界点Ac1、Ac3和和Accm来确定的来确定的三、加热工艺规范选择原则三、加热工艺规范选择原则TCFe在生产实践中，已经总结出一套加热温度的经验公在生产实践中，已经总结出一套加热温度的经验公式，这些公式主要适用于碳钢及低合金钢。式，这些公式主要适用于碳钢及低合金钢。正火：亚共析正火：亚共析

6、AC33050 过共析过共析ACcm3050退火：亚共析退火：亚共析AC32040 过共析过共析AC12030淬火：亚共析淬火：亚共析AC33050 过共析过共析AC13050 一般不限制加热速度（考虑经济性）一般不限制加热速度（考虑经济性）对合金含量高、大型铸、锻件需特别规定对合金含量高、大型铸、锻件需特别规定分级等温、控制加热速度。分级等温、控制加热速度。加热速度加热速度定义：定义：升升透透保保 升升：加热工件到要求的温度：加热工件到要求的温度(实为零件表面温度实为零件表面温度)所需时间为所需时间为升温时间。它主要取决于加热速度，具体涉及到炉子热功率、升温时间。它主要取决于加热速度，具体涉

7、及到炉子热功率、加热介质、装炉量、零件尺寸、加热制度加热介质、装炉量、零件尺寸、加热制度(随炉升温、到温入随炉升温、到温入炉、高温入炉、高温入炉到温出炉、阶梯加热炉、高温入炉、高温入炉到温出炉、阶梯加热)；透透：是工件表面与心部都达到要求的温度所需时间。：是工件表面与心部都达到要求的温度所需时间。取决取决于零件截面尺寸、材料导热性、炉温高低；于零件截面尺寸、材料导热性、炉温高低；保保：取决于一定的热处理工艺要求：取决于一定的热处理工艺要求（消除内应力、均匀化、（消除内应力、均匀化、溶解难溶碳化物等）。溶解难溶碳化物等）。加热时间加热时间（1 1）过热和过烧）过热和过烧 过热：过热：钢加热时由于

8、加热温度过高或加热时间钢加热时由于加热温度过高或加热时间 过长引起奥氏体晶粒粗大的现象。过长引起奥氏体晶粒粗大的现象。四、金属加热时的常见缺陷四、金属加热时的常见缺陷 后果：后果：钢的塑性、韧性、强度降低，同时工件热处理后钢的塑性、韧性、强度降低，同时工件热处理后变形加大，还可能导致热处理裂纹、使工件报废。变形加大，还可能导致热处理裂纹、使工件报废。补救措施：正火或退火。补救措施：正火或退火。过热的工件一般可再在较低温度加热，重新过热的工件一般可再在较低温度加热，重新使奥氏体晶粒细化，予以补救。使奥氏体晶粒细化，予以补救。（1 1）过热和过烧）过热和过烧 过烧：过烧：加热时，由于加热温度过高，

9、造成晶界加热时，由于加热温度过高，造成晶界 氧化或局部熔化的现象。氧化或局部熔化的现象。四、金属加热时的常见缺陷四、金属加热时的常见缺陷 欠热、加热不足：欠热、加热不足：导致奥氏体化不充分、第二相溶解不充分、缺陷组织导致奥氏体化不充分、第二相溶解不充分、缺陷组织（偏析、铁素体或魏氏组织、网状碳化物）不能消除、淬火（偏析、铁素体或魏氏组织、网状碳化物）不能消除、淬火不足等。不足等。后果：后果：处理的工件很脆，如果锻造一锻即裂。处理的工件很脆，如果锻造一锻即裂。过烧的工件只能报废，无法挽救。过烧的工件只能报废，无法挽救。（2 2）氧化和脱碳）氧化和脱碳 氧化氧化-二、金属加热时的常见缺陷二、金属加

10、热时的常见缺陷 3Fe +2O2 Fe3O4（保护性）（保护性）2Fe +O2 2FeO 4Fe +3O2 2Fe2O3 Fe+H2O FeO+H2 3 Fe+4H2O Fe3O4+4H2钢铁在加热过程中遇到氧化性气体（钢铁在加热过程中遇到氧化性气体（O O2 2、H H2 2O O 等），等），使材料氧化腐蚀。使材料氧化腐蚀。钢的氧化分为两种，一种是钢铁的钢的氧化分为两种，一种是钢铁的表面氧化表面氧化，在钢铁，在钢铁的表面生产氧化膜；另一种是钢铁的的表面生产氧化膜；另一种是钢铁的内氧化内氧化，在一定，在一定深度的表面层中发生晶界氧化。深度的表面层中发生晶界氧化。表面氧化影响工件尺寸，内氧化则

11、影响工件的性能。表面氧化影响工件尺寸，内氧化则影响工件的性能。研究表明，钢在研究表明，钢在560以下加热以下加热时，表面氧化膜又两时，表面氧化膜又两层构成：内层是层构成：内层是Fe3O4，表层是，表层是Fe2O3。由于这种氧化。由于这种氧化膜结构致密，且与基体牢固结合，包在钢的表面可使膜结构致密，且与基体牢固结合，包在钢的表面可使钢表面与氧化性气氛隔离，阻止钢表进一步氧化，此钢表面与氧化性气氛隔离，阻止钢表进一步氧化，此时可以时可以不考虑防止氧化的问题不考虑防止氧化的问题。1）真空加热）真空加热 工件在真空中加热是防止氧化脱碳的最有效措施，是工件在真空中加热是防止氧化脱碳的最有效措施，是热处理

12、工艺的发展方向，在发达国家应用普遍，问题热处理工艺的发展方向，在发达国家应用普遍，问题是，真空加热用的设备投资大，工艺成本较高。是，真空加热用的设备投资大，工艺成本较高。2）可控气氛加热）可控气氛加热 工件加热过程中向炉内充入一定保护性气氛，保证钢工件加热过程中向炉内充入一定保护性气氛，保证钢在不脱碳，不增碳，不氧化的气氛下加热。实践证明在不脱碳，不增碳，不氧化的气氛下加热。实践证明它是行之有效与可靠的方法，也是应用十分普遍的工它是行之有效与可靠的方法，也是应用十分普遍的工艺，是现代热处理的发展方向之一。但需要一套制取艺，是现代热处理的发展方向之一。但需要一套制取可控气氛的发生装置，由于成本较

13、高，原材料来源不可控气氛的发生装置，由于成本较高，原材料来源不广泛限制了它的应用。广泛限制了它的应用。氧化的防止办法氧化的防止办法3）盐浴加热）盐浴加热工件置于一熔化了的中性盐液中加热，盐液进行充工件置于一熔化了的中性盐液中加热，盐液进行充分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至无氧分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至无氧化。问题主要是粘在工件上的盐难以清洗洁净，清化。问题主要是粘在工件上的盐难以清洗洁净，清洗不干净会导致储存及应用过程易于长锈。此外操洗不干净会导致储存及应用过程易于长锈。此外操作过程中盐液遇水易炸，不小心易使人体灼伤，要作过程中盐液遇水易炸，不小心易使人体灼伤，要十分注意安全

14、。十分注意安全。4）采用高温短时快速加热）采用高温短时快速加热（2 2）氧化和脱碳）氧化和脱碳 脱碳脱碳-二、金属加热时的常见缺陷二、金属加热时的常见缺陷 钢铁在加热过程中，遇到脱碳性介质（钢铁在加热过程中，遇到脱碳性介质（CO2、H2O）时，导致表面碳含量降低。时，导致表面碳含量降低。C+CO2 CO Fe3 C +CO2 3Fe+2CO H2O+C CO+H2脱碳结果使材料表面性能下降（硬度、强度、耐磨性、脱碳结果使材料表面性能下降（硬度、强度、耐磨性、疲劳强度等）疲劳强度等）热处理目的：热处理目的：（1）改善可加工工艺性，如球化、软化、去应力退火等。）改善可加工工艺性，如球化、软化、去应力退火等。（2）提高使用性能，）提高使用性能，强度、硬度等。强度、硬度等。热处理分类热处理分类 普通普通热处理热处理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面表面热处理热处理表面淬火表面淬火 化学化学热处理热处理感应加热感应加热热淬火热淬火火焰加热火焰加热热淬火热淬火渗碳渗碳;渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;毛坯生产毛坯生产 预备热处理预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备热处理预备热处理:退火退火;正火正火 最终热处理最终热处理:淬火淬火;回火回火 一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线: