人文钢的热处理.ppt

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1、第三章 钢的热处理教学内容教学内容1.热处理的原理2.热处理的工艺特点3.热处理方法学习要求学习要求1.掌握金属热处理的方法2.理解热处理对金属性能的影响3.了解金属材料的表面热处理能力要求能力要求初步具有选择初步具有选择热处理方法的热处理方法的能力能力课前案例分析冷却方法冷却方法b/Mpas/Mpa/%/%HRC随炉冷却随炉冷却51927232.5491518空气冷却空气冷却657706333151845501824油中冷却油中冷却8826081820484050水中冷却水中冷却1078706781214526045钢加热到钢加热到840，在不同冷却条件下冷却后的力学性能，在不同冷却条件下冷

2、却后的力学性能1上述表格数据说明了什么上述表格数据说明了什么2什么是热处理？什么是热处理？3热处理与金属组织和性能有什么关系热处理与金属组织和性能有什么关系4为达到使用要求，减速器的轴、齿轮为达到使用要求，减速器的轴、齿轮应该采取何种热处理？应该采取何种热处理？定义：定义：将固态金属或合金通过加热加热(Heating)、保温、保温(InsulationWork)和和冷却冷却(Cooling)，使其内部组织组织结构结构发生变化，获得所需要性能需要性能的工艺。目的目的：一是改善材料工艺性能，确保后续加工顺利进行，这种热处理称为预先热处理预先热处理；二是提高材料使用性能，延长零件使用寿命，这种热处理

3、称为最终热处理最终热处理。分类：分类：普通热处理普通热处理（四火四火：退火、正火、淬火、回火：退火、正火、淬火、回火）表面热处理表面热处理（表面淬火、化学热处理表面淬火、化学热处理）其他热处理其他热处理（真空热处理、形变热处理等真空热处理、形变热处理等）热处热处理理第一节第一节钢在加热冷却时的组织转变钢在加热冷却时的组织转变一、钢在加热时的组织转变一、钢在加热时的组织转变（Transformation Of Steels Being Heated）P1.滞后现象滞后现象(hysteresis)F AAFe3C2.2.奥氏体的形成奥氏体的形成(formation of austenite)以共析

4、钢共析钢为例，室温 PF+Fe3C混合物。F体心立方体心立方 WC=0.0218%;Fe3C密排六方密排六方 WC=6.69%A 面心立方面心立方 WC=0.77%AC1实质：实质：奥氏体形成的过程就是铁晶格改组和奥氏体形成的过程就是铁晶格改组和 Fe、C原子的扩散过程。原子的扩散过程。A的形成过程可以分为四个阶段：的形成过程可以分为四个阶段：学习永远不晚。学习永远不晚。高尔基高尔基奥氏体晶核的形成奥氏体晶核的形成 FFe3CAA形核形核色色难难。有有事事，弟弟子子服服其其劳劳 有有酒酒食食，先先生生馔馔。曾曾足足以以为为孝孝乎乎 奥氏体晶核的长大奥氏体晶核的长大未溶未溶Fe3CAF向向A转变

5、和转变和Fe3C溶解溶解学学而而时时习习之之，不不亦亦说说乎乎有有朋朋自自远远方方来来，不不亦亦乐乐乎乎 残余渗碳体溶解残余渗碳体溶解残余残余Fe3CA残余残余Fe3C溶解溶解 奥氏体均匀化奥氏体均匀化AA 均匀化均匀化道道，可可道道，非非恒恒道道。名名，可可名名，非非恒恒名名。加热保温的目的加热保温的目的：获得成分均匀、晶粒细小获得成分均匀、晶粒细小A。3.3.奥氏体晶粒度及其控制奥氏体晶粒度及其控制晶粒度晶粒度(grain size)：在单位面积或单位体积中晶粒数量的多少。GB6394-86GB6394-86规定：晶粒度分为规定：晶粒度分为1010级，级，1 1级最粗，级最粗，1010级最

6、细。级最细。起始晶粒度（起始晶粒度（initiativegrainsize）:珠光体向奥氏体珠光体向奥氏体的转变刚刚完成时奥氏体晶粒的大小。的转变刚刚完成时奥氏体晶粒的大小。实际晶粒度实际晶粒度（actualgrainsize）:具体具体热处理后所获得热处理后所获得的奥氏体晶粒的大小。的奥氏体晶粒的大小。本质晶粒度本质晶粒度（inherentgrainsize）：某种钢在规定的某种钢在规定的加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性。加热条件下，奥氏体晶粒长大的倾向性。分类：分类：根据A形成过程和晶粒长大形成过程和晶粒长大的情况分为影响奥氏体晶粒长大的因素：影响奥氏体晶粒长大的因素：u加热温度和保温时

7、间加热温度和保温时间u加热速度加热速度u钢的组织及成分钢的组织及成分二、钢在冷却时的组织转变二、钢在冷却时的组织转变目的及重要性：目的及重要性：决定了钢热处理后的组织和性能。同一种决定了钢热处理后的组织和性能。同一种钢，加热温度和保温时间相同，冷却方法不同，热处理后的钢，加热温度和保温时间相同，冷却方法不同，热处理后的性能截然不同。性能截然不同。奥氏体的冷却转变：奥氏体的冷却转变：奥氏体在临界点A1以上是稳定相稳定相，冷却至A1以下就成了不稳定相不稳定相，要发生组织转变。冷却方式：冷却方式：连续冷却和等温冷却。连续冷却和等温冷却。过冷过冷A（supercooled austenite）：在A1

8、线以下，未发生转变的奥氏体，为不稳定组织。热热加加保温保温时间温度临界温度临界温度A1连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却1.1.过冷过冷A A的等温转变的等温转变（以共析钢为例）（以共析钢为例）（1 1）过冷奥氏体等温转变曲线）过冷奥氏体等温转变曲线（TTTTTT）(Temperature-Time-Transformation)A1-1000100200300400500600700110102103104时间时间/(s)温度温度()共析碳钢共析碳钢 C曲线的分析曲线的分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过过冷冷奥奥氏氏体体区区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线

9、A+产产 物物 区区产产物物区区时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfM+AM（2 2）过冷奥氏体的转变产物及转变过程）过冷奥氏体的转变产物及转变过程1 1）珠光体型转变（又称高温转变）珠光体型转变（又称高温转变）发生温度：发生温度：A1-550。转变产物：转变产物：珠光体珠光体A1-650-6500 0C C：珠光体片层较粗，珠光体片层较粗，P P（珠光体珠光体-pearlite）6506500 0C-600C-6000 0C C：珠光体层片较细，珠光体层片较细，S S（索氏体索氏体-sorbite）600600

10、0 0C-550C-5500 0C C：珠光体层片极细，：珠光体层片极细，T T(屈氏体屈氏体troolstite）珠光体的铁素体和渗碳体层片粗细与转变温珠光体的铁素体和渗碳体层片粗细与转变温度有关。温度越低，珠光体的层片越细。度有关。温度越低，珠光体的层片越细。层片变层片变细，强度硬度增加，塑性韧性有所增加。细，强度硬度增加，塑性韧性有所增加。珠珠光光体体形形貌貌像像光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌光镜形貌电镜形貌索索氏氏体体形形貌貌像像（录像）（录像）（录像）（录像）屈屈氏氏体体形形貌貌像像电镜形貌光镜形貌2 2）贝氏体型转变（又称中温转变）贝氏体型转变（又称中温转变）转变温度转变

11、温度：550Ms（230）转变产物转变产物：贝氏体（贝氏体（bainite）-由过饱和由过饱和F和渗碳体组成和渗碳体组成的混合物。的混合物。用符号用符号B表示表示。分类：分类：按组织形态组织形态不同分为上贝氏体上贝氏体（upper bainite）（）（B上上）：550350。羽毛状组织，强度与塑性都较低，脆性很高强度与塑性都较低，脆性很高。下贝氏体下贝氏体（lower bainite）（）（B下下）：350 Ms。针片状组织，综合性能好综合性能好。上贝氏体组织金相图上贝氏体组织金相图(录像）下贝氏体组织金相图下贝氏体组织金相图（录像）3 3）马氏体转变（又称低温转变）马氏体转变（又称低温转变

12、）转变温度转变温度：Ms（230C）Mf转变产物转变产物：马氏体（martensite）+A(residual austenite)马氏体马氏体：碳在-Fe中形成的过饱和固溶体过饱和固溶体，用M表示。分类分类：低碳马氏体低碳马氏体（low carbon martensite）：呈板条状板条状，具有较高的强度和塑韧性较高的强度和塑韧性。也称板条也称板条M（lath martensite）。）。高碳马氏体高碳马氏体（high carbon martensite）：呈透镜状，片状，中间有脊线。其强度很高，但塑韧性差，脆性大强度很高，但塑韧性差，脆性大。低碳马氏体低碳马氏体高高碳碳马马氏氏体体低碳板条

13、状马氏体组织金相图低碳板条状马氏体组织金相图（录像）高碳针片状马氏体组织金相图高碳针片状马氏体组织金相图共析钢共析钢C曲线及转变产物曲线及转变产物 FAP+FS+FTBM+AA3时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf亚共析钢的亚共析钢的C曲线曲线P+Fe3CS+Fe3CT+Fe3CBM+A Fe3CAACM时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf 过共析钢的过共析钢的C曲线曲线Vc（上临界冷却速度上临界冷却速度）即获得全部即获得全

14、部M的的最小冷却速度最小冷却速度 时间时间 t温温度度A1Pf（P转变终了线）转变终了线）Ps（P转变开始线）转变开始线）A+PK（P转变中止线）转变中止线）MsMf水冷水冷油冷油冷 Vc（下临界冷却速度下临界冷却速度）即过冷即过冷A全部得全部得到到P的最大冷却速度的最大冷却速度炉冷炉冷空冷空冷2.2.过冷过冷A A连续转变冷却曲线（连续转变冷却曲线（CCT曲线曲线）(ContinuousCoolingTransformation)过冷过冷A区区产物区产物区M+AM-10002303.3.等温转变曲线在连续冷却曲线中的应用等温转变曲线在连续冷却曲线中的应用由于由于“CCT转变曲线转变曲线”的测

15、定较为困难，的测定较为困难，“TTT曲线曲线”的测定较为容易。故的测定较为容易。故生产中常用生产中常用TTTTTT曲线（曲线（C C曲线）近似地曲线）近似地分析连续冷却过程分析连续冷却过程。炉冷炉冷空冷空冷油冷油冷水冷水冷vk-1000230650600P均匀均匀A细细AA1MSMf时间时间等温退火等温退火PP退火退火(炉冷炉冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+A等温淬火等温淬火B下下M+A分级淬火分级淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)M回回150-250T回回350-500S回回500-650?PT+S回回ST+B下下+M+A用用C曲线定性说明连续冷却转变产物曲线定性说明连续冷

16、却转变产物根据与根据与C曲线交点位置判断转变产物曲线交点位置判断转变产物 550600650共析钢加热到相变点以上，如下图所示的冷却曲共析钢加热到相变点以上，如下图所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？方法？举例举例预先热处理预先热处理重要零部重要零部件制造工件制造工艺中路线艺中路线铸造铸造锻造锻造退火退火正火正火粗加工粗加工淬火淬火回火回火精加工精加工成品成品最终热处理最终热处理第二节第二节钢的退火与正火钢的退火与正火目的：目的：p细化晶粒；细化晶粒；p降低硬度，改善钢的成形和切削加工性能降低硬度，改善钢的成形和切削加工性能p消

17、除内应力。消除内应力。一、退火一、退火（annealing）分类：分类：按退火的目的和工艺特点可分为完全退火、不完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火等。将相本无种，男儿当自强。将相本无种，男儿当自强。定义定义：加热缓冷P退火退火钢钢临界温度以上临界温度以上或以下或以下1.1.完全退火完全退火（full annealing）l适用范围：适用范围：亚共析钢亚共析钢 l加热温度：加热温度：Ac3+3050l目的：目的：细化组织，降低硬度细化组织，降低硬度，改，改 善切削加工性能，善切削加工性能，消除内应力消除内应力l室温组织：室温组织：F+PA

18、 AC3C3+30+30 50 50 2.2.球化退火球化退火（spheroidizing annealing）p适用范围：适用范围：共析钢和过共析钢共析钢和过共析钢 p加热温度：加热温度：Ac1+2030p目的：目的：使使网状或片状网状或片状Fe3C球化球化。p组织：组织：球状珠光体球状珠光体A AC1C1+20+20 30 30 3.等温退火等温退火(isothermal annealing)u工艺：工艺：加热到加热到Ac1+3050或或Ac3+3050，保温后，保温后，迅速迅速冷却至冷却至Ar1以下以下某一位温度，待某一位温度，待A都变为都变为P 类类组织，出炉空冷。组织，出炉空冷。u组

19、织：组织：P类类u优点优点：退火时间短，组织均匀退火时间短，组织均匀。4.4.去应力退火去应力退火（relief annealing）目的：目的：去除残余应力去除残余应力 加热温度：加热温度：T加热加热AC1（500600）应用应用：消除铸件，锻件，焊接件等的残消除铸件，锻件，焊接件等的残 余内应力。余内应力。扩散退火扩散退火 去应力退火去应力退火5.5.均匀化退火（扩散退火）均匀化退火（扩散退火）目的：目的：消除偏析；均匀成分、组织消除偏析；均匀成分、组织加热温度：加热温度：AC3150250组织：组织：亚共析钢为亚共析钢为P+F。应用：应用：主要用于主要用于质量要求高的合金钢质量要求高的合

20、金钢铸锭、铸件、锻件。铸锭、铸件、锻件。4.再结晶退火再结晶退火(recrystallization annealing)u工艺：工艺：加热到加热到Ac1以下以下50-150，或，或T再再+30-50，保温，保温，缓冷。缓冷。u目的目的：消除加工硬化，恢复钢材的塑韧性。消除加工硬化，恢复钢材的塑韧性。u应用：应用：冷加工后的工件消除加工硬化。如在钢丝拉拔过冷加工后的工件消除加工硬化。如在钢丝拉拔过程中，中间进行的退火。程中，中间进行的退火。二、正火二、正火（normalizing)定义定义：将工件加热到Ac3或或Accm以上以上3050，保温后从炉中取出在空气中冷却空气中冷却的热处理工艺。目的

21、：目的：低碳钢：低碳钢：提高硬度，利于切削。过共析钢过共析钢：消除网状二次渗碳体，利于P球化。中碳钢和中碳低合金钢中碳钢和中碳低合金钢：受力不大，性能要求不高可作为最终热处理。F+PA+Fe3CP+Fe3CFP正火正火AccmAc33050l组织和性能组织和性能强度强度正火正火620退火退火530硬度硬度正火正火210退火退火160塑性塑性正火正火45退火退火4945钢正火与退火性能比较图钢正火与退火性能比较图l退火与正火的选择退火与正火的选择1.1.从切削加工性方面考虑从切削加工性方面考虑低碳钢低碳钢采用采用正火正火；中碳钢中碳钢用用退火、正火退火、正火都行；都行；过过共析钢共析钢在消除在消

22、除网状渗碳体网状渗碳体后采用后采用球化退火球化退火。2.2.从使用性能方面考虑从使用性能方面考虑一些一些受力不大受力不大的工件，的工件，性能性能要求要求不高不高，可用，可用正火正火作为作为最终热处理；最终热处理；形状复杂形状复杂、尺寸大尺寸大或或重要零件重要零件采用采用退火退火。3.3.从经济性方面考虑从经济性方面考虑正火成本低，退火成本高正火成本低，退火成本高。在满足钢质量的前提下，在满足钢质量的前提下，应尽可能用应尽可能用正火代替退火正火代替退火。第三节第三节钢的淬火钢的淬火(Quenching)定义：定义：一、淬火的目的一、淬火的目的获得获得M或或B下下组织，提高钢的的硬度和耐磨性。组织

23、，提高钢的的硬度和耐磨性。二、淬火温度和加热时间的选择二、淬火温度和加热时间的选择1.1.淬火温度的选择淬火温度的选择p亚共析钢：亚共析钢：AC3+3050；p共析钢及过共析钢：共析钢及过共析钢：AC1+3050。加热加热快冷快冷vkB区等温区等温MB下下钢钢A Ac3c3或或A Ac1c1以上以上A A化化三、淬火冷却三、淬火冷却(quench cooling)淬火冷却淬火冷却是决定淬火质量的是决定淬火质量的关键关键，理想的冷却，理想的冷却速度应是如图所示的速度。速度应是如图所示的速度。但到目前为止还没有找到十分理想的冷却介质能符合这但到目前为止还没有找到十分理想的冷却介质能符合这一理想的冷

24、却速度的要求。一理想的冷却速度的要求。650以上，慢，减小热应力以上，慢，减小热应力650-400，快，避免，快，避免C曲线曲线400以下，慢，减轻相变应力以下，慢，减轻相变应力时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf1.1.常用的淬火介质常用的淬火介质(quenching medium)目前生产中常用的冷却介质有目前生产中常用的冷却介质有油、水、盐水油、水、盐水，其冷却能力依次增加。其冷却能力依次增加。水：水：淬冷能力强，但工件表面有软点，易变形开裂。淬冷能力强，但工件表面有软点，易变形开裂。盐水：盐水：淬冷能力更强，

25、工件表面光洁、无软点，但更易淬冷能力更强，工件表面光洁、无软点，但更易变形开裂；变形开裂；油油：淬冷能力弱，但工件不易变形开裂淬冷能力弱，但工件不易变形开裂2.2.常见的淬火冷却方法常见的淬火冷却方法(quench cooling method)1）单液淬火）单液淬火(Single-stageQuenchingSingle-stageQuenching)定义定义：将加热的工件放入一种淬火介质中一直冷到室温。：将加热的工件放入一种淬火介质中一直冷到室温。应用：应用：适用于形状简单的适用于形状简单的碳钢和合金钢碳钢和合金钢工件。形状简单、工件。形状简单、尺寸较大的碳钢工件多采用水淬，小尺寸碳钢件和

26、合金尺寸较大的碳钢工件多采用水淬，小尺寸碳钢件和合金钢件一般用油淬。钢件一般用油淬。2 2）双液淬火）双液淬火（DoubleQuenchingDoubleQuenching）定义定义：工件先在一种：工件先在一种冷却能力强冷却能力强的介质中冷却的介质中冷却,在在Ms点以点以下转入另一种下转入另一种冷却能力较弱冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的的介质中发生马氏体转变的方法。方法。应用应用：主要用于形状复杂的：主要用于形状复杂的碳钢工件及大型合金钢工件碳钢工件及大型合金钢工件 3 3）分级淬火）分级淬火（BrokenHardeningBrokenHardening）定义定义：把：把A化后的钢放入稍

27、高于化后的钢放入稍高于Ms点点的的盐浴中盐浴中淬火，待淬火，待工件内外温度均匀后再取出缓冷的淬火方法。工件内外温度均匀后再取出缓冷的淬火方法。应用应用：主要适用于零件尺寸较小，要求变形小，尺寸精：主要适用于零件尺寸较小，要求变形小，尺寸精度高的工件，如度高的工件，如模具、刀具模具、刀具等。等。4 4）等温淬火）等温淬火（IsothermalHardeningIsothermalHardening）定义定义：将加热工件在稍高于：将加热工件在稍高于Ms温度的盐浴或碱浴中温度的盐浴或碱浴中保保温足够长时间温足够长时间，从而获得，从而获得下贝氏体下贝氏体组织的淬火方法。组织的淬火方法。应用应用：适用于

28、适用于尺寸较小，形状复杂，要求变形小，：适用于适用于尺寸较小，形状复杂，要求变形小，具有高硬度和强韧性的具有高硬度和强韧性的工具，模具工具，模具等。等。人非生而知之，孰能无惑？惑而不从师，人非生而知之，孰能无惑？惑而不从师，其为惑也，终不解矣。其为惑也，终不解矣。韩愈韩愈5）冷处理）冷处理(cold treatment)定义：定义：将淬火后的钢继续冷却到将淬火后的钢继续冷却到室温以下的某一温度室温以下的某一温度，保，保持一定时间，使持一定时间，使A转变为转变为M，然后恢复到室温的工艺。，然后恢复到室温的工艺。时间时间A1Ms12341单液淬火单液淬火2双液淬火双液淬火3分级淬火分级淬火4等温淬

29、火等温淬火不同淬火方法示意图不同淬火方法示意图温度温度四、钢的淬透性四、钢的淬透性（Hardenability of steel）1.钢的淬透性和淬硬性钢的淬透性和淬硬性淬透性淬透性（hardenability）：表示钢在淬火后能获得淬淬硬层的深度硬层的深度。淬硬淬硬（hardenability）：表示钢在淬火后能达到的最高硬度最高硬度。取决于WC的含量。C%淬硬性区别：区别：淬透性淬透性是钢本身的固有属性，取决于Vk或C曲线位置；实际淬实际淬硬层深度硬层深度与工件形状、大小、冷却介质、淬透性有关；淬硬性淬硬性主要取决于M的含碳量。淬硬层深度淬硬层深度(depth of hardening z

30、one)：表面到半M组织的距离。淬硬度层越深，淬透性越好。50%M表面表面心部心部淬硬层淬硬层2.2.淬透性的测定淬透性的测定常用常用末端淬火法末端淬火法测定。测定。天才免不了有障碍，因为障碍会创造天才。天才免不了有障碍，因为障碍会创造天才。罗曼罗曼罗罗3.3.影响淬透性的因素影响淬透性的因素化学成分：化学成分：p合金元素的影响：除合金元素的影响：除Co、Al，均使，均使C曲线右移曲线右移,淬透性淬透性p碳的影响碳的影响：亚共析钢，wc ,C曲线右移,淬透性 过共析钢，wc ,C曲线左移,淬透性奥氏体化温度奥氏体化温度：奥氏体化温度 ,淬透性 。4.4.淬透性的应用淬透性的应用 横截面受力均匀

31、的零件横截面受力均匀的零件：选用淬透性高的钢。选用淬透性高的钢。横截面受力不均匀的零件横截面受力不均匀的零件：选用淬透性不必高的钢。选用淬透性不必高的钢。避免脆性断裂的零件：避免脆性断裂的零件：选用淬透性不能高的钢选用淬透性不能高的钢。第四节第四节回火回火(Tempering)定义：定义：一、回火的主要目的一、回火的主要目的p消除内应力，降低脆性消除内应力，降低脆性p稳定组织和工件尺寸稳定组织和工件尺寸p降低硬度，提高塑性降低硬度，提高塑性加热加热淬火钢淬火钢Ac1以下保温以下保温冷却冷却室温室温注意：注意：未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放置使用过程中

32、易变形或开裂。钢不回火在放置使用过程中易变形或开裂。钢经淬火后应立即进行回火。经淬火后应立即进行回火。读书而不思考，等于吃饭而不消化。读书而不思考，等于吃饭而不消化。波尔克波尔克二、回火的组织和性能变化二、回火的组织和性能变化淬火钢回火时的组织转变主要发生在淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热加热阶段。阶段。随随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。1.1.马氏体的分解马氏体的分解回火阶段：回火阶段：100回火时，组织无变化；回火时，组织无变化；100-200100-200加热 时，马氏体将发生分解。获得组织：获得组织：回火马氏体回火马氏体 M

33、回回（过饱和过饱和固溶体）固溶体）。性能变化：性能变化：内应力逐渐减小内应力逐渐减小，性能基本不变。性能基本不变。2.2.残余奥氏体分解残余奥氏体分解回火阶段：回火阶段：200-300。A分解分解，转变为，转变为B下。下。获得组织：获得组织：M回回（TemperedMartensite）表示表示性能变化：性能变化：应力进一步降低应力进一步降低，强度和硬度略有下降。，强度和硬度略有下降。3.3.马氏体分解完成和渗碳体的形成马氏体分解完成和渗碳体的形成 回火阶段：回火阶段：300-400。碳化物转变成稳定的渗碳体。碳化物转变成稳定的渗碳体。获得组织：获得组织：回火屈氏体，用回火屈氏体，用T回回（T

34、emperedTroostite）表示表示（F+极细粒状极细粒状Fe3C）。）。性能变化：性能变化：内应力基本消除，硬度下降，塑韧性增加。内应力基本消除，硬度下降，塑韧性增加。4.Fe4.Fe3 3C C聚集长大和聚集长大和固溶体的回复与再结晶固溶体的回复与再结晶 回火阶段：回火阶段：400以上。以上。相开始回复，相开始回复，500以上时发以上时发生再结晶；生再结晶；获得组织：获得组织：回火索氏体，用回火索氏体，用S回回（TemperedSorbite）表表示（示（F+细粒状细粒状Fe3C）。性能变化：性能变化：获得良好的综合性能。获得良好的综合性能。回火时力学性能变化总的趋势：回火时力学性能

35、变化总的趋势：随回火温度提高，随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。三、回火工艺及应用三、回火工艺及应用工艺名称工艺名称回火温度回火温度()回火后回火后组织组织回火后硬回火后硬度度(HRC)性能特点性能特点用途用途低温回火低温回火 150150250250M回回58586464硬度高，硬度高，耐磨性高；耐磨性高；脆性、脆性、内应力降低内应力降低工具钢、工具钢、滚动轴承滚动轴承、渗碳件等渗碳件等中温回火中温回火 250250500500T回回35355050较高的弹性极限和较高的弹性极限和屈服极限，有一定的屈服极限，有一定的塑性和韧性塑性和韧性弹簧

36、钢、弹簧钢、热作模具热作模具高温回火高温回火 500500600600S回回25253535良良好的综合性能好的综合性能重要结构件重要结构件调质处理调质处理（ModifiedTreatment）：淬火加高温回火的热处理。：淬火加高温回火的热处理。总结总结：本表要本表要熟记熟记！第五节第五节钢的表面热处理钢的表面热处理（SurfaceHeatTreatmentOfSteel）在生产中，有很多零件要求表面和心部具有不在生产中，有很多零件要求表面和心部具有不同的性能，一般是同的性能，一般是表面硬度高表面硬度高，有较高的耐磨性和，有较高的耐磨性和疲劳强度；而疲劳强度；而心部心部要求有较好的要求有较好的

37、塑性和韧性塑性和韧性。在这种情况下，单从材料选择入手或采用普在这种情况下，单从材料选择入手或采用普通热处理方法，都有不能满足其要求。通热处理方法，都有不能满足其要求。解决这解决这一问题的方法是表面热处理一问题的方法是表面热处理。表面热处理：表面热处理：只对工件表层进行热处理以改变其组织和只对工件表层进行热处理以改变其组织和性能的热处理工艺。性能的热处理工艺。分类分类：表面淬火和化学热处理表面淬火和化学热处理。一、表面淬火一、表面淬火(surface quenching)方法：方法：感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。定义：定义：仅对工件表面进行淬火（仅对工件表

38、面进行淬火（+回火）的热处理工艺回火）的热处理工艺目的目的：使工件表硬心韧。使工件表硬心韧。表面淬火用钢：表面淬火用钢：中碳结构钢（含碳量中碳结构钢（含碳量0.4-0.5）1.1.感应加热表面淬火感应加热表面淬火(induction surface quenching)基本原理基本原理：感应圈通入交流电感应圈通入交流电形成涡流（集肤效应）形成涡流（集肤效应）表层得表层得A水冷得水冷得M。分类分类高频感应加热高频感应加热：200300kHz，0.52.5mm中频感应加热中频感应加热：0.510kHz，210mm。工频感应加热工频感应加热：50Hz，1020mm。规律规律：电流频率越大，：电流频率

39、越大，淬硬层深度越浅。淬硬层深度越浅。应用：应用：大批量生产大批量生产2.2.火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火(flame heating surface quenching)定义：定义：火焰加热表面淬火是应用氧乙炔（或其它可火焰加热表面淬火是应用氧乙炔（或其它可燃气体）火焰，对零件表面加热，然后快速冷却的淬燃气体）火焰，对零件表面加热，然后快速冷却的淬火，火，淬硬层深度一般为淬硬层深度一般为2 26mm6mm。应用：应用：适用于适用于单件、小批量生产。单件、小批量生产。二、钢的化学热处理二、钢的化学热处理（chemical heat treatment）定义：定义：将钢件置于一定温度的活性介

40、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、组织改变其化学成分、组织和性能和性能的热处理工艺。分类：分类：根据渗入的元素渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳渗碳（carburizing）、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝）、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝等基本过程：基本过程：分解分解：使化学介质在加热保温过程中分解出渗入元素的活性原子；2CO CO2+C吸收吸收：活性原子被工件表面吸附，形成固溶体或特殊化合物；扩散扩散：渗入原子由工件表层向内扩散，形成具有一定深度的扩散层，即渗层1.1.钢的渗碳钢的渗碳（Carburizeofsteel）定义：定义：钢件钢件 A状态 使C渗入表层.加热加热

41、富富C介质中保温介质中保温目的目的：提高工件表面的硬度和耐磨性提高工件表面的硬度和耐磨性渗碳用钢：渗碳用钢：低碳钢或者低碳合金钢，如低碳钢或者低碳合金钢，如20，25介质介质：最常用的气体（煤油、苯等最常用的气体（煤油、苯等),具有活性碳原子具有活性碳原子。温度温度：在奥氏体区，在奥氏体区，900950 时间时间：根据渗层深度而定，约根据渗层深度而定，约10小时左右。小时左右。渗碳后的组织渗碳后的组织：若工件渗碳后缓慢冷却，从表面到心部若工件渗碳后缓慢冷却，从表面到心部的组织为的组织为P+FeCPP+F。表面表面心部心部2.2.其他化学热处理方法其他化学热处理方法碳氮共渗碳氮共渗(carbon

42、itriding)：碳氮同时渗入工件表层。提碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。高表面硬度、抗疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。渗铬渗铬(chromizing)：有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨性，可代替不锈钢和耐热钢用于工具制造。硬度和耐磨性，可代替不锈钢和耐热钢用于工具制造。渗硼渗硼(boronizing)：十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损的能力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共渗层，浆磨损的能力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大气和水的腐蚀。主要用于泥

43、浆泵零部件、热作模但不耐大气和水的腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工件夹具。具和工件夹具。渗氮渗氮（nitriding）：在一定温度下使活性氮原子渗入工在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的热处理工艺。提高零件表面硬度、耐磨性、疲件表面的热处理工艺。提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。劳强度、热硬性和耐蚀性等。1.有一批含碳量为0.45%的碳钢齿轮，其制造工艺为圆钢下料 锻造 退火 车削加工 淬火 回火 铣齿 表面淬火。试说明各热处理工序的名称和作用？2.有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿面具有高的硬度和耐磨性，问各应采取怎样的热处理，比较热处理后它们在组织与性能上的差别。3.试分析减速器齿轮、轴的热处理方法和热处理后的组织和性能。