热处理原理及工艺0绪 论(精品).ppt

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1、热处理原理及工艺热处理原理及工艺李学伟李学伟Tel:13104517877E-mail:HEILONGJIANG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY School of Material Sci.&Eng.School of Material Sci.&Eng.教材与学时安排l l参考教材参考教材参考教材参考教材:1 1 1 1金属热处理原理与工艺金属热处理原理与工艺金属热处理原理与工艺金属热处理原理与工艺 主编：王顺兴主编：王顺兴主编：王顺兴主编：王顺兴 哈尔

2、滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社哈尔滨工业大学出版社 2 2 金属学与热处理金属学与热处理金属学与热处理金属学与热处理 主编主编主编主编 崔忠圻崔忠圻崔忠圻崔忠圻 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社 3 3 金属固态相变原理金属固态相变原理金属固态相变原理金属固态相变原理 主编：徐洲主编：徐洲主编：徐洲主编：徐洲 赵连城赵连城赵连城赵连城 科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社 4 4 热处理原理热处理原理热处理原理热处理原理 主编：刘云旭主编：刘云旭主编：刘云旭主编：刘云旭 机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社机械工业出版社l l理论授课

3、学时理论授课学时理论授课学时理论授课学时:4040学时学时学时学时l l实实实实 验验验验 学学学学 时时时时:专业综合实验课专业综合实验课专业综合实验课专业综合实验课学时学时学时学时 考核方式闭卷考试，满分闭卷考试，满分100分。分。平时成绩占平时成绩占平时成绩占平时成绩占4040（包括上课出勤、作业情（包括上课出勤、作业情（包括上课出勤、作业情（包括上课出勤、作业情 况、况、况、况、课堂提问回答情况等）课堂提问回答情况等）课堂提问回答情况等）课堂提问回答情况等）卷面成绩占卷面成绩占60。最后统一核定本门课程的成绩。最后统一核定本门课程的成绩。绪论n n热处理的基本知识热处理的基本知识l l

4、为什么要热处理？为什么要热处理？l l什么是热处理？什么是热处理？l l怎样进行热处理？怎样进行热处理？n n课程简介课程简介l l课程性质、任务及其在近代工业中的地位课程性质、任务及其在近代工业中的地位l l金属热处理发展概况金属热处理发展概况l l课程的内容及学习要求课程的内容及学习要求l l课程安排课程安排 为什么要热处理？材料材料材料材料 成型成型成型成型 及控制工程及控制工程及控制工程及控制工程金属材料金属材料金属材料金属材料合金合金合金合金铁碳合金铁碳合金铁碳合金铁碳合金碳钢碳钢碳钢碳钢铁碳相图铁碳相图铁碳相图铁碳相图成分、结构、组织和性能成分、结构、组织和性能成分、结构、组织和性

5、能成分、结构、组织和性能热加工热加工热加工热加工冷加工冷加工冷加工冷加工铸造铸造铸造铸造 锻压锻压锻压锻压 焊接焊接焊接焊接切削加工切削加工切削加工切削加工内内内内应应应应力力力力热处理热处理热处理热处理铸铸铸铸造造造造应应应应力力力力加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化缺缺缺缺陷陷陷陷组组组组织织织织焊焊焊焊接接接接应应应应力力力力过过过过热热热热组组组组织织织织热处理热处理热处理热处理（预备）（预备）（预备）（预备）（预备）（预备）（预备）（预备）热处理热处理热处理热处理（最终）（最终）（最终）（最终）成成成成分分分分偏偏偏偏析析析析 什么是热处理？怎样进行热处理？l l钢钢钢的热处理原理钢的

6、热处理原理钢的热处理工艺钢的热处理工艺钢的热处理原理及热处理工艺钢的热处理原理及热处理工艺 一、钢 1 1、定义、定义、定义、定义 2、分类、分类亚共析钢：亚共析钢：共共 析析 钢钢:过共析钢过共析钢:0.0218%Wc 0.77%Wc=0.77%0.77%Wc 2.11%含碳量位于含碳量位于含碳量位于含碳量位于0.02180.02182.11%2.11%之间的铁碳合金。之间的铁碳合金。之间的铁碳合金。之间的铁碳合金。3、铁碳相图、铁碳相图A AN NHJBECFDGQPSKLL+L+L+Fe3C+Fe3C+Fe3C+PP+Fe3CP+Fe3CLdLd+Fe3C+LdP+Fe3C+LdFe3C

7、+LdFe3C+Ld二、钢的热处理原理二、钢的热处理原理P+P+PP+FeP+Fe3 3C C+Fe+Fe3 3C C平衡条件：极缓慢的冷却条件平衡条件：极缓慢的冷却条件平衡条件：极缓慢的冷却条件平衡条件：极缓慢的冷却条件以共析钢为例：以共析钢为例：以共析钢为例：以共析钢为例：a a、缓慢冷却条件下缓慢冷却条件下缓慢冷却条件下缓慢冷却条件下b b、较快冷却速度下较快冷却速度下较快冷却速度下较快冷却速度下组织产物：珠光体组织产物：珠光体组织产物：珠光体组织产物：珠光体P P组织产物：贝氏体组织产物：贝氏体组织产物：贝氏体组织产物：贝氏体B B B=B=过饱和过饱和过饱和过饱和+FeFe3 3C

8、Cc c、极快冷却速度下极快冷却速度下极快冷却速度下极快冷却速度下组织产物：马氏体组织产物：马氏体组织产物：马氏体组织产物：马氏体MM碳在碳在碳在碳在-Fe-Fe中形成的中形成的中形成的中形成的过饱和的间隙固溶体。过饱和的间隙固溶体。过饱和的间隙固溶体。过饱和的间隙固溶体。M=M=。热处理原理：钢中组织转变的热处理原理：钢中组织转变的热处理原理：钢中组织转变的热处理原理：钢中组织转变的 规律。规律。规律。规律。1、热处理定义将钢在固态下将钢在固态下将钢在固态下将钢在固态下加热加热加热加热到预定的温度，到预定的温度，到预定的温度，到预定的温度，保温保温保温保温一定时间，然后一定时间，然后一定时间

9、，然后一定时间，然后以预定的方式以预定的方式以预定的方式以预定的方式冷却冷却冷却冷却到室温的一种热加工工艺。到室温的一种热加工工艺。到室温的一种热加工工艺。到室温的一种热加工工艺。其工艺曲线如下图：其工艺曲线如下图：其工艺曲线如下图：其工艺曲线如下图：加热加热加热加热保温保温保温保温Ot/时间时间/h连续冷却连续冷却连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却等温冷却等温冷却A A1 1或或或或A A3 3什么是热处理？什么是热处理？2 2、热处理原理、热处理原理 加热转变加热转变加热转变加热转变 珠光体转变珠光体转变珠光体转变珠光体转变 贝氏体转变贝氏体转变贝氏体转变贝氏体转变马氏体转变马氏体转变马氏体

10、转变马氏体转变回火转变回火转变回火转变回火转变加热：加热：加热：加热：冷却：冷却：冷却：冷却：加热加热加热加热保温保温保温保温Ot/时间时间/h连续冷却连续冷却连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却等温冷却等温冷却A A1 1或或或或A A3 3钢的奥氏体化钢的奥氏体化钢的奥氏体化钢的奥氏体化3 3、热处理的作用热处理的作用通过热处理通过热处理通过热处理通过热处理改变钢的内部组织结构改变钢的内部组织结构改变钢的内部组织结构改变钢的内部组织结构，从而，从而，从而，从而改善其工艺性能改善其工艺性能改善其工艺性能改善其工艺性能和和和和使用性能使用性能使用性能使用性能。uu可以强化金属材料，充分挖掘材料性能

11、潜力，降低结构可以强化金属材料，充分挖掘材料性能潜力，降低结构可以强化金属材料，充分挖掘材料性能潜力，降低结构可以强化金属材料，充分挖掘材料性能潜力，降低结构 重量，节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量，重量，节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量，重量，节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量，重量，节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量，大幅度延长机械零件的使用寿命。大幅度延长机械零件的使用寿命。大幅度延长机械零件的使用寿命。大幅度延长机械零件的使用寿命。uu可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细可以消除铸、锻、焊等热加工工

12、艺造成的各种缺陷，细可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细 化晶粒、消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能更化晶粒、消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能更化晶粒、消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能更化晶粒、消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能更 加均匀。加均匀。加均匀。加均匀。uu是机械零件加工工艺过程的重要工序。是机械零件加工工艺过程的重要工序。是机械零件加工工艺过程的重要工序。是机械零件加工工艺过程的重要工序。uu通过热处理可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物通过热处理可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物通过热处理可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物通过热处理可使工

13、件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物 理化学性能。理化学性能。理化学性能。理化学性能。为什么要热处理？为什么要热处理？三、钢的热处理工艺三、钢的热处理工艺1 1、定义：定义：定义：定义：根据热处理原理制定的具体的根据热处理原理制定的具体的根据热处理原理制定的具体的根据热处理原理制定的具体的加热温度加热温度加热温度加热温度、保保保保温时间温时间温时间温时间、冷却方冷却方冷却方冷却方 式式式式等参数就是热处理工艺。等参数就是热处理工艺。等参数就是热处理工艺。等参数就是热处理工艺。2 2、分类分类分类分类普通热处理普通热处理普通热处理普通热处理退火、正火退火、正火退火、正火退火、正火 淬火、回火淬火、回

14、火淬火、回火淬火、回火 （预备热处理）（预备热处理）（预备热处理）（预备热处理）（最终热处理（最终热处理（最终热处理（最终热处理)表面热处理表面热处理表面热处理表面热处理表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火 化学热处理化学热处理化学热处理化学热处理 特殊热处理特殊热处理特殊热处理特殊热处理形变热处理、磁场热处理等形变热处理、磁场热处理等形变热处理、磁场热处理等形变热处理、磁场热处理等 加热、冷却方式及其组织和性能的不同加热、冷却方式及其组织和性能的不同加热、冷却方式及其组织和性能的不同加热、冷却方式及其组织和性能的不同怎样进行热处理？怎样进行热处理？怎样进行热处理？怎样进行热处理？课程的内容t第一

15、篇第一篇 钢的热处理原理钢的热处理原理 第一章第一章 钢在加热时的转变钢在加热时的转变 第二章第二章 钢的过冷奥氏体转变图钢的过冷奥氏体转变图 第三章第三章 珠光体转变珠光体转变 第四章第四章 马氏体转变马氏体转变 第五章第五章 贝氏体转变贝氏体转变 第六章第六章 钢的回火转变钢的回火转变 第七章第七章 合金的时效合金的时效t第二篇第二篇 钢的热处理工艺钢的热处理工艺 第八章第八章 钢的普通热处理钢的普通热处理 第九章第九章 钢的表面热处理钢的表面热处理四、钢的临界温度四、钢的临界温度t/W(c)/%GA1A3Ac3Ar3AcmAccmArcmAc1Ar1ESA A1 1、A A3 3、A A

16、cmcm平衡临界温度平衡临界温度平衡临界温度平衡临界温度A Ac1 c1：PP开始温度开始温度开始温度开始温度A Ar1r1:P:P开始温度开始温度开始温度开始温度A Ac3 c3：终了温度终了温度终了温度终了温度A Ar3r3:开始温度开始温度开始温度开始温度 A Accmccm：FeFe3 3C C终了温度终了温度终了温度终了温度 A Arcmrcm:Fe:Fe3 3C C开始温度开始温度开始温度开始温度加热时加热时加热时加热时冷却时：冷却时：冷却时：冷却时：l1 1、课程的性质、课程的性质金属材料工程及其相关专业的一门重要的专业主干课。金属材料工程及其相关专业的一门重要的专业主干课。金属

17、材料工程及其相关专业的一门重要的专业主干课。金属材料工程及其相关专业的一门重要的专业主干课。先行课程：材料物理化学、材料科学基础先行课程：材料物理化学、材料科学基础先行课程：材料物理化学、材料科学基础先行课程：材料物理化学、材料科学基础后续课程：材料力学性能、材料物理性能、现代分析后续课程：材料力学性能、材料物理性能、现代分析后续课程：材料力学性能、材料物理性能、现代分析后续课程：材料力学性能、材料物理性能、现代分析测试技术、金属材料学等测试技术、金属材料学等测试技术、金属材料学等测试技术、金属材料学等l2、课程任务、课程任务 为深入研究金属成分为深入研究金属成分为深入研究金属成分为深入研究金

18、属成分组织组织组织组织性能之间的关系提出性能之间的关系提出性能之间的关系提出性能之间的关系提出手段、方法和设备，综合应用专业课知识和实验技手段、方法和设备，综合应用专业课知识和实验技手段、方法和设备，综合应用专业课知识和实验技手段、方法和设备，综合应用专业课知识和实验技术，解决材料热处理研究和生产中的实际问题。术，解决材料热处理研究和生产中的实际问题。术，解决材料热处理研究和生产中的实际问题。术，解决材料热处理研究和生产中的实际问题。课程性质、任务 金属热处理发展概况金属热处理发展概况 金属热处理的发展大致经历了三个阶段：金属热处理的发展大致经历了三个阶段：金属热处理的发展大致经历了三个阶段：

19、金属热处理的发展大致经历了三个阶段：t t民间技艺阶段民间技艺阶段民间技艺阶段民间技艺阶段 据据据据“重广会史重广会史重广会史重广会史”记载，我国战国时期即出现淬火技术。记载，我国战国时期即出现淬火技术。记载，我国战国时期即出现淬火技术。记载，我国战国时期即出现淬火技术。西安出土的兵马俑武士佩戴的佩剑，出土后仍保持光西安出土的兵马俑武士佩戴的佩剑，出土后仍保持光西安出土的兵马俑武士佩戴的佩剑，出土后仍保持光西安出土的兵马俑武士佩戴的佩剑，出土后仍保持光 亮。亮。亮。亮。西汉出现淬火处理的钢剑，经金相检验为马氏体组西汉出现淬火处理的钢剑，经金相检验为马氏体组西汉出现淬火处理的钢剑，经金相检验为马

20、氏体组西汉出现淬火处理的钢剑，经金相检验为马氏体组 织。织。织。织。t t实验技术科学阶段实验技术科学阶段实验技术科学阶段实验技术科学阶段 十九世纪后期，人们在发展钢经过加热和冷却时，在其内部发生十九世纪后期，人们在发展钢经过加热和冷却时，在其内部发生十九世纪后期，人们在发展钢经过加热和冷却时，在其内部发生十九世纪后期，人们在发展钢经过加热和冷却时，在其内部发生组织变化。马氏体相变研究迅速发展。组织变化。马氏体相变研究迅速发展。组织变化。马氏体相变研究迅速发展。组织变化。马氏体相变研究迅速发展。t t理论科学阶段理论科学阶段理论科学阶段理论科学阶段 马氏体相变热力学、动力学、力学行为、成核和长

21、大马氏体相变热力学、动力学、力学行为、成核和长大马氏体相变热力学、动力学、力学行为、成核和长大马氏体相变热力学、动力学、力学行为、成核和长大 模型等模型等模型等模型等 奥氏体形成、珠光体转变、贝氏体转变、回火转变等奥氏体形成、珠光体转变、贝氏体转变、回火转变等奥氏体形成、珠光体转变、贝氏体转变、回火转变等奥氏体形成、珠光体转变、贝氏体转变、回火转变等 热处理工艺的发展l l随着新能源、新技术的开发，热处理工艺发展为复合工艺：如随着新能源、新技术的开发，热处理工艺发展为复合工艺：如随着新能源、新技术的开发，热处理工艺发展为复合工艺：如随着新能源、新技术的开发，热处理工艺发展为复合工艺：如激光热处

22、理、感应表面淬火等；激光热处理、感应表面淬火等；激光热处理、感应表面淬火等；激光热处理、感应表面淬火等；l l随着计算机、自动控制技术的发展，制造出了由计算机辅助热随着计算机、自动控制技术的发展，制造出了由计算机辅助热随着计算机、自动控制技术的发展，制造出了由计算机辅助热随着计算机、自动控制技术的发展，制造出了由计算机辅助热处理生产的设备，如真空热处理设备；处理生产的设备，如真空热处理设备；处理生产的设备，如真空热处理设备；处理生产的设备，如真空热处理设备；l l生产工艺的发展、生产设备的改进，现代工业制造出了更高性生产工艺的发展、生产设备的改进，现代工业制造出了更高性生产工艺的发展、生产设备

23、的改进，现代工业制造出了更高性生产工艺的发展、生产设备的改进，现代工业制造出了更高性能的零件。能的零件。能的零件。能的零件。课程的学习要求t t热处理原理方面热处理原理方面pp培养学生在材料组织与性能之间建立相关概念；培养学生在材料组织与性能之间建立相关概念；培养学生在材料组织与性能之间建立相关概念；培养学生在材料组织与性能之间建立相关概念；pp能够借助显微镜等手段识别金属材料所具有的各能够借助显微镜等手段识别金属材料所具有的各能够借助显微镜等手段识别金属材料所具有的各能够借助显微镜等手段识别金属材料所具有的各种不平衡组织，并判断其性能；种不平衡组织，并判断其性能；种不平衡组织，并判断其性能；

24、种不平衡组织，并判断其性能；pp掌握为制定和改进金属材料热处理工艺，发展新掌握为制定和改进金属材料热处理工艺，发展新掌握为制定和改进金属材料热处理工艺，发展新掌握为制定和改进金属材料热处理工艺，发展新工艺及研制新材料所必须的基础理论和知识。工艺及研制新材料所必须的基础理论和知识。工艺及研制新材料所必须的基础理论和知识。工艺及研制新材料所必须的基础理论和知识。t t热处理工艺方面热处理工艺方面pp要抓住热处理工艺的普遍规律；要抓住热处理工艺的普遍规律；要抓住热处理工艺的普遍规律；要抓住热处理工艺的普遍规律；pp要抓住每一种热处理工艺的特殊规律、特点；要抓住每一种热处理工艺的特殊规律、特点；要抓住每一种热处理工艺的特殊规律、特点；要抓住每一种热处理工艺的特殊规律、特点；pp注意实现某种热处理工艺的技术问题；注意实现某种热处理工艺的技术问题；注意实现某种热处理工艺的技术问题；注意实现某种热处理工艺的技术问题；pp要注意与其他加工工艺之间的关系。要注意与其他加工工艺之间的关系。要注意与其他加工工艺之间的关系。要注意与其他加工工艺之间的关系。