Lecture 12 钢的退火、正火、淬火、回火.ppt
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1、 The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-1Lecture12钢钢的退火、正火、淬火、回火的退火、正火、淬火、回火 一、本课的基本要求一、本课的基本要求:了解钢的退火、正火、淬火和回火的应用。掌握钢的退火、正火、淬火与回火的工艺。二、本课的重点、难点:二、本课的重点、难点:重点重点:钢的退火、正火、淬火、回火工艺。难点:难点:钢的淬火与回火。三、三、思考题、作业思考题、作业:1.请问采用什么热处理工艺可提高亚共析钢中珠光体的含量,从而提高其强度?2
2、.如何选择亚共析钢和过共析钢的淬火加热温度?为什么?3.何谓调质处理?回火索氏体比正火索氏体的机械性能为何较优越?The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-27.4.7.4.钢的退火与正火钢的退火与正火机械零件的一般加工工艺为:机械零件的一般加工工艺为:毛坯(铸、锻)毛坯(铸、锻)预备热处理预备热处理机加工机加工最终热最终热处理处理。退火与正火工艺主要用于预备热处理退火与正火工艺主要用于预备热处理,只有当工件性能要求不高时才作为最终热处理。,只有当工
3、件性能要求不高时才作为最终热处理。7.4.1.7.4.1.退火退火将钢加热至适当温度保温,然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺叫做退火将钢加热至适当温度保温,然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺叫做退火 退火的概念退火的概念 退火目的退火目的 调整硬度,便于切削加工。调整硬度,便于切削加工。适合加工的硬度为适合加工的硬度为170-250HB170-250HB。消除内应力,防止加工中变形。消除内应力,防止加工中变形。细化晶粒,为最终热处理作组织准备。细化晶粒,为最终热处理作组织准备。The metallic principle and heat treatmentThe metallic princip
4、le and heat treatment CMME-whd18-3 退火工艺退火工艺退火的种类很多,常用的有:退火的种类很多,常用的有:完全退火完全退火、等温退火等温退火、球化退火球化退火、扩散退火扩散退火、去应力退火去应力退火、再结晶退火。再结晶退火。完全退火完全退火完全退火:完全退火:是将钢件加热至是将钢件加热至AcAc3 3以上以上30-5030-50 ,经,经完全奥氏体化完全奥氏体化后进行缓慢后进行缓慢冷却以获得近于冷却以获得近于平衡组织平衡组织的热处理工艺。的热处理工艺。主要主要用于亚共析钢用于亚共析钢,目的是:目的是:细化晶粒细化晶粒、均匀组织均匀组织、消除内应力消除内应力、降低
5、硬度降低硬度和改善钢的切削加工性和改善钢的切削加工性。低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低,不利于。低碳钢完全退火后硬度偏低,不利于切削加工。过共析钢加热至以上奥氏体状态缓冷退火时,有网状二次渗碳体切削加工。过共析钢加热至以上奥氏体状态缓冷退火时,有网状二次渗碳体析出,使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。析出,使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-4等温退火
6、等温退火亚共析钢加热温度亚共析钢加热温度 AcAc3 3+30-50+30-50共析、过共析钢加热温度共析、过共析钢加热温度 AcAc1 1+30-50+30-50保温后快冷到略低于保温后快冷到略低于ArAr1 1的温度停留,待相变完成后出炉空冷。的温度停留,待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩等温退火可缩短工件在炉内停留时间。短工件在炉内停留时间。高速钢等温退火与普通退火的比较 The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-5球化退火球化退火球球化化退退
7、火火:是是使使钢钢中中碳碳化化物物球球化化,获获得得粒粒状状珠珠光光体体的的一一种种热热处处理理工工艺艺。主主要要用用于于共共析析钢钢,过过共共析析钢钢和和合合金金工工具具钢钢。其其目目的的是是:降降低低硬硬度度、均均匀匀组组织织、改善切削加工性改善切削加工性,并为淬火作组织准备。并为淬火作组织准备。球化退火球化退火加热温度加热温度:AcAc1 1+30-50+30-50通过缓冷或者冷却到略低于通过缓冷或者冷却到略低于ArAr1 1的温度下保温,使的温度下保温,使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。球化退火的组织:球化退火的组织:在铁素体基体上分布着颗粒状渗在铁素体
8、基体上分布着颗粒状渗碳体,称碳体,称球状珠光体球状珠光体,用,用P P球球表示。表示。对于有网状二次渗碳体的过共析钢,球化退火前应对于有网状二次渗碳体的过共析钢,球化退火前应先进行正火,以消除网状。先进行正火,以消除网状。The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-6扩散退火扩散退火扩散退火(又称均匀退火)扩散退火(又称均匀退火):是将钢件加热至略低于固相线的温度下长时间保温,:是将钢件加热至略低于固相线的温度下长时间保温,然后缓慢冷却以消除化学成分不
9、均匀现象的热处理工艺。然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。目的:目的:消除铸件凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析,使成分和组织均匀化。消除铸件凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析,使成分和组织均匀化。由于扩散退火需要在高温下长时间加热,因此奥氏体晶粒十分粗大,需要再进行一次正由于扩散退火需要在高温下长时间加热,因此奥氏体晶粒十分粗大,需要再进行一次正常的完全退火或正火,以细化晶粒、消除过热缺陷。常的完全退火或正火,以细化晶粒、消除过热缺陷。The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and heat
10、 treatment CMME-whd18-7去应力退火和再结晶退火去应力退火和再结晶退火 为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的残余内应力而进行的退火称为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的残余内应力而进行的退火称为为去应力退火去应力退火。除消除内应力外,去应力退火还可降低硬度,提高尺寸稳定性,除消除内应力外,去应力退火还可降低硬度,提高尺寸稳定性,防止工件的变形和开裂。防止工件的变形和开裂。再结晶退火:再结晶退火:是把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间,是把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的时间,使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺
11、。使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺。钢经冷冲、冷轧或冷拉后会产生加工硬化现象,使钢的强度、硬度升高,塑性、韧性下降,切削加工性能和成形性能变差。经过再结晶退火,消除了加工硬化,钢的机械性能恢复到冷变形前的状态。The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-87.4.2.7.4.2.正火正火正火正火 是将钢加热到是将钢加热到AcAc3 3(或或AccmAccm)以上适当温度,保温以后在空气中冷却得)以上适当温度,保温以后在空气中冷
12、却得到珠光体类组织的热处理工艺。到珠光体类组织的热处理工艺。亚共析钢加热到亚共析钢加热到AcAc3 3+30-50+30-50,共析钢加热到共析钢加热到AcAc1 1+30-50+30-50,过共析钢加热到过共析钢加热到AcAccmcm+30-50+30-50,正火温度正火温度 0.6%0.6%C C时组织时组织 F+SF+S 0.6%C0.6%C时组织时组织 S S 正火的概念正火的概念正火后的组织:正火后的组织:正火的目的正火的目的消除应力消除应力;调整硬度调整硬度;细化晶粒细化晶粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理好组织准备。为最终热处理好组织准备。The metallic princip
13、le and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-9正火的应用正火的应用 碳含量低于0.25%的碳素钢和低合金钢,退火后硬度较低,切削加工时易于“粘刀”,通过正火处理,可以减少自由铁素体,获得细片状珠光体,使硬度提高至140190HBS,可以改善钢的切削加工性,提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。改善低碳钢的切削加工性能改善低碳钢的切削加工性能消除热加工缺陷消除热加工缺陷中碳结构钢铸件、锻、轧件以及焊接件在热加工后易出现魏氏组织、粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织,达到
14、细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火消除过共析钢的网状碳化物,便于球化退火过共析钢在淬火之前要进行球化退火,以便于机械加工并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状碳化物时,将达不到良好的球化效果。通过正火处理可以消除网状碳化物。为此,正火加热时要保证碳化物全部溶入奥氏体中,要采用较快的冷却速度抑制二次碳化物的析出,获得伪共析组织。提高普通结构零件的机械性能提高普通结构零件的机械性能一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理,达到一定的综合力学性能,可以代替调质处理,作为零件的最终热处理。The metallic principle
15、and heat treatmentThe metallic principle and heat treatment CMME-whd18-107.5.1.7.5.1.钢的淬火钢的淬火淬火淬火 是将钢加热到临界点以上,保温后以大于是将钢加热到临界点以上,保温后以大于VkVk速度冷却,使奥氏体转变为速度冷却,使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。马氏体的热处理工艺。淬火的概念淬火的概念淬火是应用最广的热处理工艺之一。淬火的目的淬火的目的获得马氏体组织,提高钢的硬度和耐磨性。获得马氏体组织,提高钢的硬度和耐磨性。淬火加热温度淬火加热温度 亚共析钢:亚共析钢:Ac3+30-50共析钢:共析钢:Ac1+
16、30-50过共析钢:过共析钢:Ac1+30-50原因:原因:亚共析钢淬火加热温度若在亚共析钢淬火加热温度若在Ac1Ac1Ac3Ac3之间,淬火组织中除马氏体外,还保留一部之间,淬火组织中除马氏体外,还保留一部分铁素体,使钢的硬度和强度降低。但淬火温度亦不能超过分铁素体,使钢的硬度和强度降低。但淬火温度亦不能超过Ac3Ac3点过高,以防奥氏体晶点过高,以防奥氏体晶粒粗化,淬火后获得粗大的马氏体。粒粗化,淬火后获得粗大的马氏体。7.5.钢的淬火与回火钢的淬火与回火 The metallic principle and heat treatmentThe metallic principle and
17、 heat treatment CMME-whd18-11过共析钢的加热温度限定在过共析钢的加热温度限定在Ac1Ac1以上以上30305050是为了得到细小的奥氏体晶粒和保留少量渗是为了得到细小的奥氏体晶粒和保留少量渗碳体质点,淬火后得到隐晶马氏体和其上均匀分布的粒状碳化物,从而不但可使钢具有碳体质点,淬火后得到隐晶马氏体和其上均匀分布的粒状碳化物,从而不但可使钢具有更高的强度、硬度和耐磨性,而且也具有较好的韧性。如果过共析钢淬火加热温度超过更高的强度、硬度和耐磨性,而且也具有较好的韧性。如果过共析钢淬火加热温度超过AcAccmcm,碳化物将全部溶入奥氏体中,使奥氏体中的含碳量增加,降低钢的,
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