钢热处理(精品).ppt
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1、 第十二章第十二章 钢的热处理钢的热处理 钢钢的的热热处处理理:将将钢钢在在固固态态下下采采用用适适当当的的方方式式进进行行加加热热、保温和冷却,以获得所需要的组织结构与性能的工艺。保温和冷却,以获得所需要的组织结构与性能的工艺。热热处处理理的的工工艺艺过过程程包包括括加加热热、保保温温和和冷冷却却三三个个阶阶段段,它它可可用用温温度度一一时时间间坐坐标标图图形形来来表表示示,称称为为热热处处理理工工艺艺曲线。曲线。热处理工艺曲线热处理工艺曲线 钢的热处理可分为以下三类:钢的热处理可分为以下三类:1.整整体体热热处处理理:对对工工件件整整体体进进行行穿穿透透加加热热的的热热处处理理工工艺艺。常
2、常用的有退火、正火、淬火和回火。用的有退火、正火、淬火和回火。2.表表面面热热处处理理:仅仅对对工工件件表表层层进进行行热热处处理理以以改改变变其其组组织织和和性性能的工艺。常用的是表面淬火和回火。能的工艺。常用的是表面淬火和回火。3化化学学热热处处理理:将将工工件件置置于于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面面,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理工工艺艺。常常用用的的有有渗渗碳碳、渗渗氮氮、碳碳氮氮共共渗渗、氮氮碳共渗等。碳共渗等。第一节第一节 钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 F
3、eFe3C平平衡衡图图(钢钢的的部部分分)标标明明了了钢钢的的组组织织转转变变情情况况,但但实实际际上上加加热热时时的的实实际际相相变变温温度度总总要要比比平平衡衡临临界界温温度度高高些些,一一般般把把加加热热时时的的临临界界点点加加注注脚脚“C”字字;冷冷却却时时的的转转温温度度总总要要比比平平衡衡临临界界点点低低,一一般般把把奥奥氏氏体体冷冷却却时的实际转变温度加注脚时的实际转变温度加注脚“r”。第一节第一节 钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 FeFe3C平平衡衡图图(钢钢的的部部分分)标标明明了了钢钢的的组组织织转转变变情情况况,但但实实际际上上加加热热时时的的实实际际相相变变温
4、温度度总总要要比比平平衡衡临临界界温温度度高高些些,一一般般把把加加热热时时的的临临界界点点加加注注脚脚“C”字字;冷冷却却时时的的转转温温度度总总要要比比平平衡衡临临界界点点低低,一一般般把把奥奥氏氏体体冷冷却却时的实际转变温度加注脚时的实际转变温度加注脚“r”。第二节第二节 奥氏体在冷却时组织的转变奥氏体在冷却时组织的转变过冷奥氏体:被过冷到过冷奥氏体:被过冷到A1以下暂时存在的奥氏以下暂时存在的奥氏体。体。过冷奥氏作发生转变的过冷奥氏作发生转变的方式有两种:等温转变方式有两种:等温转变和连续冷却转变。和连续冷却转变。一、过冷奥氏体的等温转变一、过冷奥氏体的等温转变 1奥奥氏氏作作等等温温
5、转转变图(变图(“C”曲线)曲线)2奥氏体等温转变产物奥氏体等温转变产物(1)珠光体类组织)珠光体类组织(a)珠光体珠光体 (b)索氏体索氏体 (c)托氏体托氏体(2)贝氏体类组织)贝氏体类组织(a)上贝氏体上贝氏体 (b)下贝氏体下贝氏体二、过冷奥氏体的连续冷却转变二、过冷奥氏体的连续冷却转变 1过冷奥氏体的连续冷却转变图过冷奥氏体的连续冷却转变图共析钢连续转变曲线和产物共析钢连续转变曲线和产物亚共析钢连续转变曲线和产物亚共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物二、过冷奥氏体的连续冷却转变二、过冷奥氏体的连续冷却转变 1过冷奥氏体的连续冷却转变图过冷奥氏体
6、的连续冷却转变图共析钢连续转变曲线和产物共析钢连续转变曲线和产物亚共析钢连续转变曲线和产物亚共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物二、过冷奥氏体的连续冷却转变二、过冷奥氏体的连续冷却转变 1过冷奥氏体的连续冷却转变图过冷奥氏体的连续冷却转变图共析钢连续转变曲线和产物共析钢连续转变曲线和产物亚共析钢连续转变曲线和产物亚共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物二、过冷奥氏体的连续冷却转变二、过冷奥氏体的连续冷却转变 1过冷奥氏体的连续冷却转变图过冷奥氏体的连续冷却转变图共析钢连续转变曲线和产物共析钢连续转变曲线和产物亚共析钢
7、连续转变曲线和产物亚共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物过共析钢连续转变曲线和产物过冷奥氏体的连续冷却转变有以下特点:过冷奥氏体的连续冷却转变有以下特点:(1)转转变变在在一一个个温温度度范范围围内内进进行行,转转变变产产物物不不均均匀匀。而而且且,冷冷却却速速度度愈愈大大,转转变变温温度度愈愈低低,转转变变的的温温度度范范围围愈愈大大,先先后后转转变变出出的产物就愈不相同。的产物就愈不相同。(2)共共析析碳碳钢钢的的连连续续冷冷却却转转变变图图没没有有拐拐弯弯以以下下部部分分,故故连连续续冷冷却却时时得得不不到到贝贝氏氏体体组组织织(有有些些钢钢的的连连续续冷冷却却转转变变图图
8、有有贝贝氏氏体体转转变变部分,则连续冷却时也能得到贝氏体)。部分,则连续冷却时也能得到贝氏体)。2、马氏体转变(低温转变)、马氏体转变(低温转变)马马氏氏体体临临界界冷冷却却速速度度(临临界界淬淬火火速速度度VK):钢钢在在淬淬火火时时获获得得全全部部马氏体组织的最小冷却速度。马氏体组织的最小冷却速度。(1)马氏体的组织形态与性能)马氏体的组织形态与性能马氏体马氏体:C溶于溶于aFe中的过饱和固溶体。中的过饱和固溶体。马氏体的显微组织主要有两种形态:马氏体的显微组织主要有两种形态:板条马氏体和片状马氏体板条马氏体和片状马氏体 板条马氏体板条马氏体 针状马氏体针状马氏体M与与C质量分数之间关系曲
9、线质量分数之间关系曲线M与与C质量分数之间关系曲线质量分数之间关系曲线 马氏体的硬度主要取决于马氏体的硬度主要取决于A的含碳量。的含碳量。(2)马氏体转变的主要特点)马氏体转变的主要特点 1)马马氏氏体体在在一一定定温温度度范范围围内内变变温温形形成成。过过冷冷奥奥氏氏体体向向马马氏氏体体转转变变,从从一一定定的的温温度度MS开开始始,到到Mf转转变变终终止止,与与冷冷却速度无关。却速度无关。2)转变不彻底,有残余奥氏体。)转变不彻底,有残余奥氏体。“冷冷处处理理”:将将高高碳碳钢钢(Mf0)淬淬火火后后继继续续冷冷却却到到0以以下,尽可能消除残余奥氏体。下,尽可能消除残余奥氏体。三、影响三、
10、影响C曲线位置和马氏体临界冷却速度的主要因素曲线位置和马氏体临界冷却速度的主要因素 第三节第三节 钢的退火与正火钢的退火与正火 一、钢的退火一、钢的退火退退火火:将将钢钢加加热热到到适适当当温温度度,保保持持一一定定时时间间,然然后后缓缓慢冷却的热处理工艺。慢冷却的热处理工艺。1完完全全退退火火:将将钢钢完完全全奥奥氏氏体体化化(加加热热到到Ac3+3050),保保温温一一定定时时间间,随随之之缓缓慢慢冷冷却却,获获得得接接近近平平衡状态组织的退火工艺。衡状态组织的退火工艺。2球球化化退退火火:将将钢钢件件加加热热到到Ac1以以上上1030,保保温温一一定定时时间间后后随随炉炉缓缓冷冷,或或在
11、在略略低低于于A1温温度度等等温温足足够够时时间间后后冷冷却却,使使钢钢中中碳碳化化物物球球状状化化,获获得得球球状状珠珠光光体体组组织。织。第三节第三节 钢的退火与正火钢的退火与正火 一、钢的退火一、钢的退火退退火火:将将钢钢加加热热到到适适当当温温度度,保保持持一一定定时时间间,然然后后缓缓慢慢冷冷却的热处理工艺。却的热处理工艺。1完完全全退退火火:将将钢钢完完全全奥奥氏氏体体化化(加加热热到到Ac3+3050),保保温温一一定定时时间间,随随之之缓缓慢慢冷冷却却,获获得得接接近近平平衡衡状状态态组组织织的的退火工艺。退火工艺。2球球化化退退火火:将将钢钢件件加加热热到到Ac1以以上上10
12、30,保保温温一一定定时时间间后后随随炉炉缓缓冷冷,或或在在略略低低于于A1温温度度等等温温足足够够时时间间后后冷冷却却,使钢中碳化物球状化,获得使钢中碳化物球状化,获得球状珠光体球状珠光体组织。组织。3去去应应力力退退火火:加加热热到到500650,保保温温足足够够时时间间,然然后随炉缓冷至后随炉缓冷至200300C出炉空冷。出炉空冷。二、钢的正火二、钢的正火 正火:将钢件加热到上临界点(正火:将钢件加热到上临界点(Ac3或或Accm)以上以上3050,保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺。,保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺。第四节第四节 钢的淬火钢的淬火淬淬火火:将将钢
13、钢件件加加热热到到Ac3或或Ac1以以上上某某一一温温度度,保保持持一一定定时时间间(使使奥奥氏氏体体化化),然然后后以以适适当当速速度度冷冷却却,获获得得马马氏氏体体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。和(或)贝氏体组织的热处理工艺。1、钢的淬火温度、钢的淬火温度亚亚共共析析钢钢的的淬淬火火温温度度一一般般为为Ac3+3050,过过共共桥桥钢钢的的淬淬火温度一般为火温度一般为Ac13050。2、淬火的加热保温时间淬火的加热保温时间淬淬火火的的加加热热保保温温时时间间大大多多采采用用经经验验公公式式计计算算,并并经经过过试试验验确定加热保温时间。确定加热保温时间。3、淬火介质、淬火介质 加加入入(
14、510)的的食食盐盐的的水水溶溶液液常常用用于于碳碳钢钢的的淬淬火火。油油(机油、锭子油、变压器油等)常用于合金钢的淬火。(机油、锭子油、变压器油等)常用于合金钢的淬火。4、淬火内应力、淬火内应力 由由于于钢钢件件不不同同部部位位存存在在着着温温度度差差别别而而导导致致热热胀胀冷冷缩缩不不一一致所引起的应力称为热应力。致所引起的应力称为热应力。由由于于工工件件各各部部位位相相转转变变的的不不同同时时性性所所引引起起的的内内应应力力,称称为相变应力。为相变应力。5、常用的淬火方法、常用的淬火方法常用的淬火方法常用的淬火方法 4、淬火内应力、淬火内应力 由由于于钢钢件件不不同同部部位位存存在在着着
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