《材料成型基础》课件3.ppt

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1、 材料成型基础材料成型基础金属工艺学 材料成型基础材料成型基础3.1钢在加热和冷却时的组钢在加热和冷却时的组织转变织转变第三章第三章 钢的热处理钢的热处理本节重点：本节重点：热处理原理热处理原理本节难点：本节难点：各种热处理工艺各种热处理工艺 材料成型基础材料成型基础基本知识基本知识热处理工艺曲线热处理工艺曲线加热加热保温保温冷却冷却临界温度临界温度热处理工艺曲线热处理工艺曲线T 材料成型基础材料成型基础热处理分类热处理热处理普通热处理普通热处理表面热处理表面热处理 退火退火正火正火淬火淬火回火回火表面淬火表面淬火化学热处理化学热处理渗碳渗碳渗氮渗氮碳氮共渗碳氮共渗其它热处理其它热处理形变形变

2、真空真空激光激光 材料成型基础材料成型基础3.1钢在加热和冷却时的组织转变钢在加热和冷却时的组织转变Fe-Fe3C相图相变点A1、A3、Acm是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的，因此，钢的实际相变点都会偏离平衡相变点。即：加热转变相变点在平衡相变点以上，而冷却转变相变点在平衡相变点以下。通常把实际加热温度标为Ac1、Ac3、Accm、Ar1、Ar3、Arcm。材料成型基础材料成型基础 材料成型基础材料成型基础3.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变影响奥氏体形成的因素：温度：温度越高，原子扩散能力越大，加速奥氏体形成。原始组织：原始组织

3、越细，相界面越多，提供的奥氏体晶核就愈多，碳原子的扩散距离也越短，加速奥氏体形成。钢的成分：含碳量增加，F和Fe3C相界面越多，加速奥氏体形成。2、奥氏体晶粒的长大（粗化）随着温度的升高，奥氏体晶粒会逐渐长大。晶粒度：表示晶粒大小的尺度。分为十个等级。一级最粗，十级最细。粗大的A晶粒冷却后得到粗大的晶粒组织力学性能和工艺性能差合理选择加热温度和保温时间。1、钢的奥氏体化 材料成型基础材料成型基础冷却曲线 材料成型基础材料成型基础3.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 材料成型基础材料成型基础 材料成型基础材料成型基础 材料成型基础材料成型基础过冷奥氏体转变图的应用 材料成型基础材料

4、成型基础小结小结如何应用如何应用C C曲线分析钢的连续曲线分析钢的连续冷却后的组织？冷却后的组织？材料成型基础材料成型基础3.2.1钢的钢的退退火火3.2.2钢的正火钢的正火3.2.3钢的淬火钢的淬火3.2.4钢的回火钢的回火3.2 钢的普通热处理钢的普通热处理本节重点：本节重点：各种热处理工艺各种热处理工艺本节难点：本节难点：各种热处理工艺各种热处理工艺 材料成型基础材料成型基础3.2.1退火退火退火：退火：将钢加热、保温，然后随炉将钢加热、保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却。冷却或埋入灰中缓慢冷却。目的：目的：降低硬度，便于机加工。降低硬度，便于机加工。细化晶粒，提高塑性和韧性。细化晶粒

5、，提高塑性和韧性。消除应力。消除应力。应用：应用：铸件、锻件、焊接及其它毛铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热处理。坯的热处理。1、完全退火：、完全退火：将亚共析钢加热到将亚共析钢加热到Ac3线以上线以上3050，保温后缓慢冷却，保温后缓慢冷却.2、球化退火、球化退火:将过共析钢加热到将过共析钢加热到Ac1线以上线以上2030，保温后缓慢冷却，保温后缓慢冷却.3、低温退火、低温退火:将钢加热到将钢加热到Ac1线以下，保温后缓慢冷却线以下，保温后缓慢冷却.再结晶退火：再结晶退火：消除冲压件冷变形所产生的加工硬化（再结晶温度以上消除冲压件冷变形所产生的加工硬化（再结晶温度以上150250），降低硬度，恢

6、复塑性。），降低硬度，恢复塑性。材料成型基础材料成型基础完全退火与等温退火1、完全退火工艺：加热Ac3以上3050保温随炉冷到500度以下空冷室温。目的：细化晶粒，均匀组织，提高塑韧性，消除内应力，便于机械加工。2、等温退火工艺：加热Ac3以上保温快冷至珠光体转变温度等温停留转变为P出炉空冷目的：同上。但时间短，易控制，脱氧、脱碳小。（适用于过冷A比较稳定的合金钢及大型碳钢件）材料成型基础材料成型基础球化退火与去应力退火3、球化退火概念：是使钢中的渗碳体球化的工艺过程。对象：共析钢和过共析钢工艺：(1)等温球化退火加热Ac1以上2030度保温迅速冷却到Ar1以下20度等温随炉冷至600度左右出

7、炉空冷。（2）普通球化退火加热Ac1以上2030度保温极缓慢冷却至600度左右出炉空冷。（周期长，效率低，不适用）目的：降低硬度、提高塑韧性，便于切削加工。机理：使片状或网状渗碳体变成颗粒状（球状）4、去应力退火工艺：加热到Ac1以下某一温度（500650度）保温缓冷至室温。目的：消除铸件、锻件、焊接件等的残余内应力，稳定工件尺寸。材料成型基础材料成型基础3.2.2正火正火 正火正火 将钢加热到将钢加热到Ac3 线以上线以上3050 （亚共析钢）或（亚共析钢）或Accm以上以上3050 （过共析钢），保温后在空气中冷却。（过共析钢），保温后在空气中冷却。得到的是细珠光体组织（索氏体）。得到的是

8、细珠光体组织（索氏体）。应用：应用：亚共析钢中自由铁素体减少，过共析钢中网状渗碳体消失。低碳钢：提高硬度，克服粘刀现象，改善切削加工性。中碳钢：细化晶粒，为淬火做好组织准备，对性能要求不高的零件，可作为最终热处理。高碳钢：消除网状Fe3C。材料成型基础材料成型基础3.2.3淬火淬火 将钢加热到将钢加热到Ac3或或Ac1 线以线以上上3050，保温后在淬火介，保温后在淬火介质中快速冷却（质中快速冷却（Fe向向aFe同同素异晶转变），以获得马素异晶转变），以获得马氏体氏体（M)组织（碳在组织（碳在a Fe中的严重中的严重过饱和固溶体）。过饱和固溶体）。亚共析钢：Ac3+3050OC过高：淬火后M粗

9、大，严重变形过低：淬火后组织出现F，硬度、强度不足，不均。过共析钢：Ac1+3050OC过高：淬火后M粗大，脆性增大，易变形，开裂。残余A增多，硬度、耐磨性降低。过低：A化不均匀。一般过共析钢，淬火前需要正火或球化退火，消除网状渗碳体。材料成型基础材料成型基础 材料成型基础材料成型基础理想的淬火冷却介质 材料成型基础材料成型基础淬火方法 材料成型基础材料成型基础淬硬性和淬透性淬硬性：钢在正常淬火条件下，淬火形成的马氏体所能达到的最高硬度。淬硬性取决于马氏体的含碳量，含碳量越高，碳的过饱和度就越大，硬度越高。淬透性：钢在规定淬火条件下，可以达到的淬硬层深度。影响因素：过冷奥氏体的稳定性，即Vk。

10、材料成型基础材料成型基础 3.2.4回火回火工艺：将淬火后的钢重新加热到A1以下某一温度保温，然后冷却（一般空冷)至室温。目的：消除淬火产生的内应力，稳定工件尺寸，降低脆性，改善切削加工性能。力学性能：随着回火温度的升高，硬度、强度下降，塑性韧性升高。材料成型基础材料成型基础回火的种类回火的种类 回火三种形式：回火三种形式：（1）低温回火（）低温回火（150250），目的是），目的是降低降低淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度（淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度（5664HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。和耐磨性。如模具、刃具等。（2）中温回火（）中温回火（350500），目的是使钢），目的是使

11、钢获得高弹性，获得高弹性，并保持较高硬度（并保持较高硬度（3550HRC)和一和一定的韧性。如弹簧、锻模等。定的韧性。如弹簧、锻模等。（3）高温回火）高温回火调质处理（调质处理（500650），），硬度硬度2035HRC，强度及韧性等综合性能较好。，强度及韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。如连杆、曲轴、齿轮等。材料成型基础材料成型基础 材料成型基础材料成型基础常用热处理方法及作用小结常用热处理方法及作用小结退火退火：将钢加热到一定的温度，保：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序的一种热处理工序其作用是：消除内应力，提高强其

12、作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。加工性。应用：应用：高碳钢采用退高碳钢采用退火，以降低硬度；火，以降低硬度；放在粗加工放在粗加工前，毛坯制造出来以后前，毛坯制造出来以后正火正火：将钢加热到一定温度，保温：将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工冷却的一种热处理工 序。序。注：加注：加热到的一定的温度，其与钢的含热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线量有关，一般低于固相线200度左度左右右其作用是：提高钢的强度和硬度，其作用是：提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的

13、硬度，改善切使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。应用：削加工性。应用：低碳钢采用低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后前，毛坯制造出来以后回火回火：将淬火后的钢加热到一定的：将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法气或水中冷却的一种热处理的方法其作用是：稳定组织、消除内应其作用是：稳定组织、消除内应力、降低脆性力、降低脆性 材料成型基础材料成型基础复习思考题复习思考题1.正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火

14、？及退火？2.淬火的目的是什么？亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热淬火的目的是什么？亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。3.一批一批45钢试样（尺寸钢试样（尺寸15*10mm），因其组织、晶粒大），因其组织、晶粒大小不均匀，需采用退火处理。拟采用以下几种退火工艺；小不均匀，需采用退火处理。拟采用以下几种退火工艺；（1）缓慢加热至）缓慢加热至700，保温足够时间，随炉冷却至室温；，保温足够时间，随炉冷却至室温；（2）缓慢加热至）缓慢加热至840，保温足够时间，随炉冷却至室温；，保温足够时间，随炉冷却至室

15、温；（3）缓慢加热至）缓慢加热至1100，保温足够时间，随炉冷却至室，保温足够时间，随炉冷却至室温；温；问上述三种工艺各得到何种组织？若要得到大小均匀的问上述三种工艺各得到何种组织？若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适？细小晶粒，选何种工艺最合适？材料成型基础材料成型基础3.3.1钢的表面淬火钢的表面淬火3.3.2钢的化学热处理钢的化学热处理3.3 钢的表面热处理钢的表面热处理本节重点：本节重点：表面热处理表面热处理本节难点：本节难点：表面热处理工艺表面热处理工艺 材料成型基础材料成型基础钢的表面热处理1.工艺（概念）：对零件进行快速加热，使表面迅速达到淬火温度，而心部来不及被加热的情

16、况下立即冷却，使表面得到高硬度的马氏体，而心部仍保持原来组织的一种热处理工艺。2.应用：表面淬火一般适用于中碳钢（WC=0.40.5%）和中碳低合金钢（40Cr、40MnB等），也可用于高碳工具钢，低合金工具钢（如T8、9Mn2V、GCr15等）。以及球墨铸铁等。目前应用最多的是感应加热和火焰加热表面淬火。材料成型基础材料成型基础感应加热表面淬火（1）工作原理如图4-13所示，在一个线圈中通过一定频率的交流电时，在它周围便产生交变磁场。若把工件放入线圈中，工件中就会产生与线圈频率相同而方向相反的感应电流。这种感应电流在工件中的分布是不均匀的，主要集中在表面层，愈靠近表面，电流密度愈大；频率愈高

17、，电流集中的表面层愈薄。这种现象称为“集肤效应”，它是感应电流能使工件表面层加热的基本依据。材料成型基础材料成型基础感应加热的分类和特点感应加热的分类根据电流频率的不同，感应加热可分为：高频感应加热（50300kHz），适用于中小型零件，如小模数齿轮；中频感应加热（2.510kHz），适用于大中型零件，如直径较大的轴和大中型模数的齿轮；工频感应加热（50Hz），适用于大型零件，如直径大于300mm的轧辊及轴类零件等。感应加热的特点加热速度快、生产率高；淬火后表面组织细、硬度高（比普通淬火高HRC23）；加热时间短，氧化脱碳少；淬硬层深易控制，变形小、产品质量好；生产过程易实现自动化，其缺点是设

18、备昂贵、维修、调整困难、形状复杂的感应圈不易制造，不适于单件生产。另外，工件在感应加热前需要进行预先热处理，一般为调质或正火，以保证工件表面在淬火后得到均匀细小的马氏体和改善工件心部硬度、强度和韧性以及切削加工性，并减少淬火变形。工件在感应表面淬火后需要进行低温回火（180200）以降低内应力和脆性，获得回火马氏体组织。材料成型基础材料成型基础火焰加热表面淬火概念:火焰加热表面淬火是用乙炔氧或煤气氧的混合气体燃烧的火焰，喷射至零件表面上，使它快速加热，当达到淬火温度时立即喷水冷却，从而获得预期的硬度和淬硬层深度的一种表面淬火方法。火焰加热常用的装置如图4-14所示。应用:火焰表面淬火零件的选材

19、，常用中碳钢如35、45钢的以及中碳合金结构钢如40Cr、65Mn等，如果含碳量太低，则淬火后硬度较低；碳和合金元素含量过高，则易淬裂。火焰表面淬火法还可用于对铸铁件如灰铸件、合金铸铁进行表面淬火。火焰表面淬火的淬硬层深度一般为2-6mm，若要获得更深的淬硬层，往往会引起零件表面严重的过热，且易产生淬火裂纹。特点:火焰表面淬火方法简便，无需特殊设备，可适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具和零件，如大型轴类、大模数齿轮、锤子等。材料成型基础材料成型基础3.3.2化学热处理工艺（概念）：将零件放入一定的活性介质中，经加热、保温，使介质的活性原子渗入零件表层中，从而改变表层化学成分、组

20、织和性能的工艺方法。分类：（1）渗碳：气体渗碳、固体渗碳（2）渗氮：气体氮化、离子氮化（3）碳氮共渗（4）其它渗入法化学热处理的基本过程1）化学渗剂在温度（加热）及催化剂作用下分解出能渗入工件表面的活性元素。2）活性原子被工件表面吸附。3）在一定温度下工件表面的活性原子向金属内部扩散，形成一定的扩散层。材料成型基础材料成型基础渗碳渗碳渗碳是向钢的表面渗入碳原子，使其表面达到高碳钢的含碳量，增加耐磨性。1）气体渗碳工艺及组织气体渗碳是采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂，（如：煤油、甲苯或含碳的气体）。渗碳温度是900950。时间取决于要求的渗碳层深度，从几小时到十几小时不等。渗碳以后，零件表面含

21、碳量约为0.81.0%，由表面到中心含碳量逐渐降低。2）渗碳后的热处理为使渗碳件具有高的力学性能，渗碳后须进行淬火及回火处理。渗碳层的组织为细小针状马氏体和粒状分布的渗碳体组织。材料成型基础材料成型基础渗氮 3、渗氮（氮化）渗氮是将氮原子渗入钢件表面，形成以氮化物为主的渗氮层，以提高渗层的硬度、耐磨、耐蚀和耐疲劳强度等多种性能。1）渗氮工艺特点渗氮剂为氨气，氨气在480600分解出具有活性的氮原子渗入工件中，形成富氮层而完成氮化。渗氮温度600，此时铁具有最好的吸氮能力。2）组织和性能氮与铁等金属形成氮化物可显著地强化渗氮层。材料成型基础材料成型基础碳氮共渗碳氮共渗又称氰化:钢件表面同时渗入碳

22、原子和氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的耐磨性和疲劳强度的处理方法。1）高温（820920）碳氮共渗，以渗碳为主，气氛中含有一定氮时，碳的渗入速度比相同温度下单独渗碳的速度要高，厚度更深。2）低温（520580）碳氮共渗，以渗氮为主，共渗后表面形成白亮层，可大大提高工件的耐磨性和抗咬卡、抗擦伤的性能。材料成型基础材料成型基础思考题1.正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火？2.淬火的目的是什么？亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。材料成型基础材料成型基础3.4.1可控气氛热处理可控气氛热处理3.4.2真空热处理真空热处理3.4.3

23、形变热处理形变热处理3.4.4激光热处理激光热处理3.4.5电子束表面淬火电子束表面淬火3.4 热处理新技术简介热处理新技术简介本节重点：本节重点：各种新热处理工艺各种新热处理工艺本节难点：本节难点：各种新热处理工艺各种新热处理工艺 材料成型基础材料成型基础 为了满足各类机械零部件日益提高性能的要求，为了满足各类机械零部件日益提高性能的要求，需要相应发展获得各种优异性能的热处理工艺。此外，需要相应发展获得各种优异性能的热处理工艺。此外，为了防止工业污染，保护环境，需要发展推广无公害为了防止工业污染，保护环境，需要发展推广无公害的工艺。的工艺。3.4.1 可控气氛热处理可控气氛热处理 钢在空气中

24、加热，不可避免的要发生氧化和脱碳，钢在空气中加热，不可避免的要发生氧化和脱碳，不仅烧损钢材造成浪费，还严重影响工件质量，因此不仅烧损钢材造成浪费，还严重影响工件质量，因此必须采取措施防止氧化和脱碳。必须采取措施防止氧化和脱碳。为达到无氧化、无脱碳或按要求增碳，工件在炉为达到无氧化、无脱碳或按要求增碳，工件在炉气成分可控的加热炉中进行的热处理，称为可控气氛气成分可控的加热炉中进行的热处理，称为可控气氛热处理。它的主要目的是减少和防止工件加热时的氧热处理。它的主要目的是减少和防止工件加热时的氧化和脱碳，提高工件尺寸精度和表面质量，节约钢材，化和脱碳，提高工件尺寸精度和表面质量，节约钢材，控制渗碳时

25、渗层的碳浓度，而且可使脱碳工件重新复控制渗碳时渗层的碳浓度，而且可使脱碳工件重新复碳。碳。材料成型基础材料成型基础3.4.2 真空热处理真空热处理 真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛，包括低真空、中等真空、高真于一个大气压的气氛，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。理。真空热处理的特点有以下四点真空热处理的特点有以下四点:（1）热处理变形小。因为真空加

26、热缓慢而且均匀，内热温差较小，）热处理变形小。因为真空加热缓慢而且均匀，内热温差较小，热应力小热应力小,故热处理变形小。故热处理变形小。（2）提高工件表面力学性能，延长工件使用寿命。）提高工件表面力学性能，延长工件使用寿命。（3）工作环境好，操作安全，节省能源，没有污染和公害。）工作环境好，操作安全，节省能源，没有污染和公害。（4）真空热处理设备造价较高，目前多用于模具、精密零件的热）真空热处理设备造价较高，目前多用于模具、精密零件的热处理处理 材料成型基础材料成型基础3.4.3 形变热处理形变热处理 形变热处理是将塑性变形和热处理结合，以获得形变热处理是将塑性变形和热处理结合，以获得形变强化

27、和相变强化综合效果的工艺。这种工艺既可形变强化和相变强化综合效果的工艺。这种工艺既可提高钢的强度，改善塑性和韧性，又可节能，在生产提高钢的强度，改善塑性和韧性，又可节能，在生产中得到了广泛的应用。例如，将钢加热至中得到了广泛的应用。例如，将钢加热至Ac3以上，以上，获得奥氏体组织，保持一定时间后进行形变，立刻淬获得奥氏体组织，保持一定时间后进行形变，立刻淬火获得马氏体组织，然后在适当温度回火后，即可获火获得马氏体组织，然后在适当温度回火后，即可获得很高的韧性。钢件形变热处理后一般都可提高强度得很高的韧性。钢件形变热处理后一般都可提高强度10%30%，提高塑性，提高塑性40%50%，可提高冲击韧

28、性，可提高冲击韧性12倍，并使钢件具有高的抗脆断能力。该工艺广泛倍，并使钢件具有高的抗脆断能力。该工艺广泛应用于结构钢、工具钢工件，用于锻后余热淬火、热应用于结构钢、工具钢工件，用于锻后余热淬火、热轧淬火等工艺轧淬火等工艺 材料成型基础材料成型基础3.4.4 激光热处理激光热处理 激光是一种具有极高能量密度、高亮度和强方向激光是一种具有极高能量密度、高亮度和强方向性的光源。激光热处理是以高能量激光作为能源，以性的光源。激光热处理是以高能量激光作为能源，以极快速度加热工件并自冷强化的热处理工艺。极快速度加热工件并自冷强化的热处理工艺。激光淬火具有工件处理质量高、表面光洁、变形激光淬火具有工件处理

29、质量高、表面光洁、变形极小、无工业污染和易实现自动化的特点，适用于各极小、无工业污染和易实现自动化的特点，适用于各种小型复杂工件的表面淬火，还可以进行局部表面合种小型复杂工件的表面淬火，还可以进行局部表面合金化等。但是，激光器价格昂贵，生产成本较高，故金化等。但是，激光器价格昂贵，生产成本较高，故其应用受到一定限制。同时生产中不够安全，容易对其应用受到一定限制。同时生产中不够安全，容易对人眼造成伤害，操作时要注意安全。人眼造成伤害，操作时要注意安全。材料成型基础材料成型基础3.4.5 电子束表面淬火电子束表面淬火 电子束表面淬火是以电子枪发射的电子束作为热电子束表面淬火是以电子枪发射的电子束作

30、为热源轰击工件表面，以极快速度加热工件并自冷，淬火源轰击工件表面，以极快速度加热工件并自冷，淬火后使工件表面强化的热处理工艺。后使工件表面强化的热处理工艺。电子束的强度大大高于激光，而且其激光利用率电子束的强度大大高于激光，而且其激光利用率可达可达80%，高于激光热处理。电子束表面淬火质量高，高于激光热处理。电子束表面淬火质量高，淬火过程中工件基体性能几乎不受影响，是很有前途淬火过程中工件基体性能几乎不受影响，是很有前途的热处理新技术。的热处理新技术。材料成型基础材料成型基础3.5.1氧化和脱碳氧化和脱碳3.5.2过热和过烧过热和过烧3.5.3硬度不足及软点硬度不足及软点3.5.4变形和开裂变

31、形和开裂3.5 零件常见热处理缺陷分零件常见热处理缺陷分析及预防措施析及预防措施本节重点：本节重点：各种焊接缺陷各种焊接缺陷本节难点：本节难点：各种焊接缺陷各种焊接缺陷 材料成型基础材料成型基础3.5.1 氧化和脱碳氧化和脱碳 当加热介质是空气或熔盐时，钢表层的铁和碳与当加热介质是空气或熔盐时，钢表层的铁和碳与加热介质中的形成铁和碳的氧化物，这种现象称为氧加热介质中的形成铁和碳的氧化物，这种现象称为氧化。化。与此同时，工件表层的碳由于被氧化从钢件表面与此同时，工件表层的碳由于被氧化从钢件表面逸出，因而降低了表层含炭量，这种现象称为脱碳。逸出，因而降低了表层含炭量，这种现象称为脱碳。氧化会降低零

32、件尺寸精度和表面光泽度，影响淬氧化会降低零件尺寸精度和表面光泽度，影响淬火质量；脱碳会使表面硬度、耐磨性降低，同时使疲火质量；脱碳会使表面硬度、耐磨性降低，同时使疲劳强度大为降低。过分氧化脱碳会使零件报废。劳强度大为降低。过分氧化脱碳会使零件报废。材料成型基础材料成型基础3.5.2 过热和过烧过热和过烧 由于加热温度过高或保温时间过长，导致晶粒显由于加热温度过高或保温时间过长，导致晶粒显著粗化的现象，称为过热。著粗化的现象，称为过热。过热的结果使淬火后得到粗针马氏体，脆性增加，过热的结果使淬火后得到粗针马氏体，脆性增加，疲劳强度降低。对于过热不严重的工件，碳素结构钢疲劳强度降低。对于过热不严重

33、的工件，碳素结构钢及合金结构钢一般应经一次正火或退火后再次加热重及合金结构钢一般应经一次正火或退火后再次加热重新淬火。对于高碳钢和合金工具钢，则应通过退火、新淬火。对于高碳钢和合金工具钢，则应通过退火、正火多次处理，然后按正确的淬火工艺重新淬火。正火多次处理，然后按正确的淬火工艺重新淬火。如果钢的加热温度远远超过了正常的加热温度，如果钢的加热温度远远超过了正常的加热温度，以致沿晶界出现熔化和氧化的现象，称为过烧。钢的以致沿晶界出现熔化和氧化的现象，称为过烧。钢的过烧组织晶粒极为粗大，在晶界上有氧化物网络，力过烧组织晶粒极为粗大，在晶界上有氧化物网络，力学性能急剧恶化，此种缺陷已无法挽救，应绝对

34、避免。学性能急剧恶化，此种缺陷已无法挽救，应绝对避免。材料成型基础材料成型基础3.5.3 硬度不足及软点硬度不足及软点 当淬火温度过低，保温时间过短，淬火冷却速度当淬火温度过低，保温时间过短，淬火冷却速度不够或回火温度过高，以及加热后表面脱碳时都会造不够或回火温度过高，以及加热后表面脱碳时都会造成零件硬度不足。淬火局部地区氧化皮未爆开，零件成零件硬度不足。淬火局部地区氧化皮未爆开，零件淬火冷却剂的方式不对，局部脱碳以及淬火后在冷却淬火冷却剂的方式不对，局部脱碳以及淬火后在冷却剂内相对运动不够等，都会在零部件表面产生许多未剂内相对运动不够等，都会在零部件表面产生许多未被淬硬的小区域，这些小区域叫

35、软点。被淬硬的小区域，这些小区域叫软点。为了防止硬度不足和软点，必须制定合理的热处为了防止硬度不足和软点，必须制定合理的热处理规范和正确的选择淬火剂。如已产生硬度不足，对理规范和正确的选择淬火剂。如已产生硬度不足，对于一般碳素钢及合金结构钢，可经正火后，再次加热于一般碳素钢及合金结构钢，可经正火后，再次加热重新淬火。对合金工具钢最好退火后重新淬火。重新淬火。对合金工具钢最好退火后重新淬火。材料成型基础材料成型基础3.5.4 变形和开裂变形和开裂 变形和开裂是热处理中最常见缺陷，导致变形和变形和开裂是热处理中最常见缺陷，导致变形和开裂的根本原因是热处理时工件内部产生的内应力。开裂的根本原因是热处

36、理时工件内部产生的内应力。工件在加热和冷却时，其表层与心部或各部温度变化工件在加热和冷却时，其表层与心部或各部温度变化是不一致的。由于工件各部分热胀冷缩的不一致，引是不一致的。由于工件各部分热胀冷缩的不一致，引起工件内部一部分金属对另一部分金属的作用力，因起工件内部一部分金属对另一部分金属的作用力，因而产生了内应力，称为热应力。加热和冷却的速度越而产生了内应力，称为热应力。加热和冷却的速度越大，热应力也就越大。此外，在热处理过程中，由于大，热应力也就越大。此外，在热处理过程中，由于工件内各部分组织转变的不一致或不同时性，因其体工件内各部分组织转变的不一致或不同时性，因其体积的膨胀或收缩也不一致，从而也会产生内应力，称积的膨胀或收缩也不一致，从而也会产生内应力，称为组织应力。特别是奥氏体向马氏体转变时产生的体为组织应力。特别是奥氏体向马氏体转变时产生的体积膨胀，由于受到尚未转变部分的阻碍，组织应力最积膨胀，由于受到尚未转变部分的阻碍，组织应力最为显著。在热应力与组织应力的作用下，工件在热处为显著。在热应力与组织应力的作用下，工件在热处理时会产生变形或裂纹。理时会产生变形或裂纹。