第4章热处理与表面工程技术精选PPT.ppt
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1、第第4章热处理与表面章热处理与表面工程技术工程技术第1页,本讲稿共47页一、钢在加热和冷却时的组织转变一、钢在加热和冷却时的组织转变 (一)钢在加热时的组织转变(一)钢在加热时的组织转变 下下面面以以共共析析钢钢为为例例讨讨论论钢钢在在加加热热过过程程中中奥氏体的形成过程,如图奥氏体的形成过程,如图3-23-2所示所示。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第2页,本讲稿共47页(二二)钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 钢的热处理工艺有两种冷却方式。钢的热处理工艺有两种冷却方式。1 1连续冷却连续冷却 连连续续冷冷却却就就是是使使加加热热到到奥奥氏氏体体的的钢钢,在在温温度度连连续下降的过
2、程中发生组织转变。续下降的过程中发生组织转变。2 2等温冷却等温冷却 等等温温冷冷却却就就是是使使加加热热到到奥奥氏氏体体的的钢钢,先先以以较较快快的的冷冷却却速速度度冷冷至至A A1 1线线以以下下一一定定的的温温度度,这这时时奥奥氏氏体体尚尚未未转转变变,但但成成为为过过冷冷奥奥氏氏体体。然然后后进进行行保保温温,使使奥奥氏氏体体在在等等温温状状态态下下发发生生组组织织转转变变。转转变变完完成成后后再再冷冷却却到到室温。室温。共析钢的奥氏体等温转变曲线,如共析钢的奥氏体等温转变曲线,如图图3-33-3所示。所示。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第3页,本讲稿共47页 共共析析钢钢过过冷冷
3、奥奥氏氏体体等等温温转转变变的的产产物物大大致致可可分分为为三三个个类型类型:(1)(1)高温转变产物高温转变产物 过过冷冷到到A1-650A1-650之之间间后后转转变变得得到到的的组组织织为为珠珠光光体体;过过冷冷到到650-600650-600之之间间后后转转变变得得到到的的组组织织为为索索氏氏体体,又又称称细细珠珠光光体体;过过冷冷到到600-550600-550之之间间后后转转变变得得到到的的组组织织为为托托氏氏体体,又叫极细珠光体。又叫极细珠光体。(2)(2)中温转变产物中温转变产物 如如果果将将过过冷冷到到550-350550-350之之间间后后转转变变而而得得到到的的组组织织叫
4、叫上上贝贝氏氏体体,过过冷冷到到350-230350-230之之间间后后转转变变而而得得到到的的则则为为下下贝贝氏体。氏体。(3)(3)低温转变产物低温转变产物 共共析析钢钢奥奥氏氏体体过过冷冷到到230230(MsMs)时时,开开始始转转变变为为马马氏氏体体,随随着着温温度度下下降降,马马氏氏体体逐逐渐渐增增多多,过过冷冷奥奥氏氏体体不不断断减少,直至减少,直至-50(Mf)-50(Mf)时,过冷奥氏体才转变完了时,过冷奥氏体才转变完了。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第4页,本讲稿共47页二、钢的热处理工艺二、钢的热处理工艺 钢钢件件最最常常用用的的热热处处理理工工艺艺为为退退火火、正正
5、火火、淬淬火火、回回火火及及表表面面热处理。热处理。(一一)钢钢的的退退火火(annealing)(annealing)和和正正火火(normalizing)(normalizing)各各种种退火、正火方法的加热温度范围如退火、正火方法的加热温度范围如图图3-43-4所示。所示。1.1.退火退火 退退火火是是将将钢钢材材或或钢钢件件加加热热到到适适当当温温度度,保保温温一一定定时时间间,随随后后缓缓慢慢冷冷却却以以获获得得接接近近平平衡衡状状态态组组织织的的热热处处理理工工艺。艺。完全退火完全退火 将将钢钢材材或或钢钢件件加加热热至至AC3AC3以以上上20-3020-30,经经完完全全奥奥氏
6、氏体体化化后后进行缓慢冷却,以获得近于平衡组织的热处理工艺。进行缓慢冷却,以获得近于平衡组织的热处理工艺。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第5页,本讲稿共47页 球化退火球化退火 球球化化退退火火是是不不完完全全退退火火的的一一种种。将将过过共共析析钢钢加加热热到到A AC1C1 +(10102020),保保温温一一定定时时间间后后缓缓慢慢冷冷却却,使使过过共共析析钢钢中中碳碳化化物物球化,获得粒状珠光体的一种热处理工艺。球化,获得粒状珠光体的一种热处理工艺。均匀化退火均匀化退火 均均匀匀化化退退火火又又称称扩扩散散退退火火,它它是是将将钢钢锭锭、铸铸件件加加热热至至略略低低于于固固相相线线
7、的的温温度度下下长长时时间间保保温温,然然后后缓缓慢慢冷冷却却以以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。去应力退火去应力退火 又又称称低低温温退退火火。即即将将钢钢加加热热至至低低于于A AC1C1的的某某一一温温度度 (一一般为般为500-600)500-600),经保温后缓慢冷却。,经保温后缓慢冷却。再结晶退火再结晶退火 把把这这类类钢钢加加热热到到再再结结晶晶温温度度以以上上150-250150-250,即即650-650-750750,保温后空冷。,保温后空冷。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第6页,本讲稿共47页 2.2.正火正火 正正火火是是将将
8、钢钢加加热热到到AC3(AC3(或或Accm Accm)以以上上30-30-5050,保保温温适适当当的的时时间间后后,在在空空气气中中冷冷却却的的热热处理工艺。处理工艺。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第7页,本讲稿共47页(二)淬火(二)淬火(quenching)(quenching)与回火与回火(tempering)(tempering)1 1淬火淬火 将将钢钢加加热热到到AC3(AC3(亚亚共共析析钢钢)或或AC1AC1(过过共共析析钢钢)以以上上一一定定温温度度,保保温温后后以以大大于于临临界界冷冷却却速速度度的的冷冷速速得得到到马马氏氏体体(或或下下贝氏体贝氏体)的热处理工艺叫淬
9、火。的热处理工艺叫淬火。常用的淬火方法有下列几种常用的淬火方法有下列几种:(1)(1)单介质淬火单介质淬火 将将加加热热到到奥奥氏氏体体状状态态的的工工件件,在在温温度度低低于于工工件件材材料料的的上上马马氏氏体体点点 (Ms(Ms点点)的的一一种种淬淬火火介介质质中中连连续续冷冷却却下下来来以以形形成成马马氏氏体的淬火方法体的淬火方法 (如如图图3-53-5中曲线中曲线l l所示所示)。(2)(2)双介质淬火双介质淬火 先先将将加加热热到到奥奥氏氏体体状状态态的的工工件件在在冷冷却却能能力力强强的的淬淬火火介介质质中中冷冷却却至至接接近近MsMs点点温温度度,再再立立即即转转人人冷冷却却能能
10、力力较较弱弱的的淬淬火火介介质质中冷却,直至完成马氏体转变中冷却,直至完成马氏体转变 (见见图图3-53-5曲线曲线2)2)。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第8页,本讲稿共47页 (3)(3)喷液淬火喷液淬火 它是向工件喷射急速水流的淬火方法。它是向工件喷射急速水流的淬火方法。(4)(4)分级淬火分级淬火 将将奥奥氏氏体体状状态态的的工工件件首首先先淬淬入入略略高高于于钢钢的的MsMs点点的的盐盐浴浴或或碱碱浴浴中中保保温温,当当工工件件内内外外温温度度均均匀匀后后,再再从从浴浴炉炉中中取取出出空空冷冷至至室室温温,完完成成马马氏氏体体转转变变 (见见图图3-53-5曲曲线线3)3)。(5
11、)(5)等温淬火等温淬火 钢钢材材或或钢钢件件加加热热奥奥氏氏体体化化,随随之之快快冷冷到到贝贝氏氏体体转转变变温温度度区区间间(260-400)(260-400)保保持持等等温温,使使奥奥氏氏体体转转变为贝氏体的淬火工艺变为贝氏体的淬火工艺 (见见图图3-53-5曲线曲线4)4)。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第9页,本讲稿共47页2 2回火回火 回回火火是是将将淬淬火火后后的的钢钢加加热热到到A1A1以以下下温温度度,保保温温一一段段时时间间,然然后后置置于于空空气气或或水水等等介介质质中中冷冷却却的的热热处处理工艺。理工艺。(1)(1)低温回火低温回火 低低温温回回火火温温度度约约为
12、为l50-250l50-250,回回火火组组织织为为回回火火马氏体。马氏体。(2)(2)中温回火中温回火 中中温温回回火火温温度度一一般般在在350-500350-500之之间间,回回火火的的组组织织为回火托氏体。为回火托氏体。(3)(3)高温回火与调质处理高温回火与调质处理 高高温温回回火火温温度度约约为为500-650500-650,回回火火组组织织为为回回火火索索氏体。氏体。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第10页,本讲稿共47页 三、其它热处理三、其它热处理 1.1.表面淬火表面淬火 表表面面淬淬火火是是将将工工件件表表面面快快速速加加热热到到淬淬火火温温度度,然然后后迅速冷却,仅使
13、表面层获得淬火组织的热处理方法。迅速冷却,仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。(1)(1)感应加热表面淬火法感应加热表面淬火法 (2)(2)火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火 2.2.化学热处理化学热处理 将将金金属属工工件件放放人人一一定定温温度度的的活活性性介介质质中中保保温温,使使一一种种或或几几种种元元素素渗渗入入它它的的表表层层,以以改改变变其其化化学学成成分分、组组织织和和性性能能的的热热处处理工艺叫做化学热处理。理工艺叫做化学热处理。根根据据渗渗入入元元素素的的不不同同,化化学学热热处处理理可可分分为为渗渗碳碳、渗渗氮氮、碳氮共渗等。碳氮共渗等。3.3.形变热处理形变热处理 形形变
14、变热热处处理理是是将将塑塑性性变变形形和和热热处处理理工工艺艺有有机机结结合合,以以提提高高材料力学性能的复合工艺。材料力学性能的复合工艺。第一节第一节 钢的热处理钢的热处理第11页,本讲稿共47页第二节 金属间化合物材料的热处理 FeFe3 3AlAl金属间化合物是一种新金属材料金属间化合物是一种新金属材料 。由由Fe-AlFe-Al合合金金相相图图知知(见见图图3-63-6),对对于于含含25253030(atat)AlAl的的Fe-AlFe-Al合合金金,高高温温时时为为无无序序相相,随随着着温温度度降降低低,在在750750950950温温度度范范围围可可转转变变为为B2B2相相,在在
15、550550温温度度左左右右可可再再次次转转变变为为D0D03 3相相(见见图图3-7)3-7)。由由于于FeFe3 3AlAl合合金金在在不不同同温温度度结结构构不不同同,有有序序程程度度各各异异,材料的性能与可加工性将会发生大的变化。材料的性能与可加工性将会发生大的变化。表表3-23-2、表表3-3 3-3 与与图图3-83-8为为FeFe3 3AlAl合合金金淬淬火火处处理理前前后后试试验验所所得得数据。由上述结果可知:数据。由上述结果可知:1.1.试试样样在在900900以以下下淬淬火火热热处处理理后后,硬硬度度下下降降明明显显,说说明明淬淬火火处处理理对对FeFe3 3AlAl结结构
16、构有有明明显显控控制制作作用用。与与钢钢材材淬淬火火热热处处理理效效果刚好相反。果刚好相反。2.2.与与硬硬度度表表现现出出的的特特点点相相似似,淬淬火火后后材材料料抗抗压压强强度度明明显显下下降。降。第二节第二节 金属间化合物材料的热处理金属间化合物材料的热处理第12页,本讲稿共47页第三节 非金属材料热处理一、玻璃的热处理一、玻璃的热处理 1.1.玻璃的退火玻璃的退火 玻玻璃璃的的退退火火工工艺艺一一般般包包括括加加热热、均均热热、慢慢冷冷和和快快冷冷四四个个阶阶段段,如如图图3-9 3-9 所示。所示。2.2.玻璃的晶化退火玻璃的晶化退火 是是将将非非晶晶态态的的原原始始玻玻璃璃经经过过
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