热处理基本知识及工艺原理.ppt

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1、热处理根本知识及工艺原理1主讲人：王明亮主讲人：王明亮20212021年年3 3月月2222日日2023/4/111王明亮王明亮 版权所有版权所有2常见热处理设备常见热处理设备目目录录1234金属学与热处理根本原理金属学与热处理根本原理工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理钢的热处理工艺钢的热处理工艺22023/4/115热处理常见缺陷热处理常见缺陷王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理基本知识金属学与热处理基本知识132023/4/11一一铁碳合金及其相图铁碳合金及其相图1 纯铁纯铁的晶体的晶体结结构与性能构与性能1纯铁纯铁冷却中晶体冷却中晶体结结构的构的变变化：化：1538 1394

2、912 L Fe Fe Fe bcc fcc bcc 纯铁纯铁在冷却在冷却过过程中程中经历经历两次同素异构两次同素异构转变转变2纯铁性能：纯铁性能：强度低、硬度低、塑性好强度低、硬度低、塑性好、铁磁性、铁磁性王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理基本知识金属学与热处理基本知识142023/4/112 铁碳合金与铁碳相图铁碳合金与铁碳相图1铁碳合金中的根本相与根本组织铁碳合金中的根本相与根本组织根本组元：根本组元：Fe、C根本相：根本相：铁素体(或 F)C在体心立方Fe中的间隙固溶体；0.0218%(727)强硬度低；塑韧性好；与工业纯铁相同奥氏体(或 A)C在面心立方Fe中的间隙固溶体强

3、硬度较低；塑性较好,变形抗力较低,易于锻压成形;顺磁性。渗碳体(Fe3C)Fe与C形成的金属化合物，含6.69%C，复杂正交晶系。强度低；硬度高；无塑性;弱的铁磁性(230)王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理基本知识金属学与热处理基本知识152023/4/112铁碳相图铁碳相图1铁素体(F)2奥氏体()3渗碳体(Fe3C)4珠光体(P)：F Fe3C 共析反响产物5莱氏体(Ld)：Fe3C共晶反响产物6变态莱氏体(Ld)：PFe3C王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理基本知识金属学与热处理基本知识162023/4/11铁碳合金含碳量为2.11%6.69%的铁碳合金。共晶白口铸

4、铁：含碳量为4.3%；亚共晶白口铸铁：含碳量在2.11%4.3%之间；过共晶白口铸铁：含碳量在4.3%6.69%之间；含碳量小于0.0218%的铁碳合金。工业纯铁碳钢白口铸铁含碳量为0.0218%2.11%的铁碳合金。根据金相 组织的不同，可分为三种:共析钢：含碳量为0.77%;亚共析钢：含碳量在0.0218%0.77%之间；过共析钢：含碳量在0.77%2.11%之间；2铁碳合金分类附件：附件：王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理172023/4/11二二热处理根本原理热处理根本原理1 热处热处理根本概念与知理根本概念与知识识 定义定义：在一定介质中，通过加热、保

5、温、冷却以使金属的组织发生转变以获得所需性能的一种工艺过程。三个根本过程：三个根本过程：TtT保温保温t保温保温V冷却冷却V加热加热加热、保温、冷却四个重要参数：四个重要参数：V加热加热、T保温保温、t保温保温、V冷却冷却王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理182023/4/11冷却方式冷却方式 V冷却冷却小小大大随炉空冷油冷水冷HRC1518182440505260组织P+FP+F（少）组织细M+PM45#钢 V冷却不同对其性能的影响例如例如王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理192023/4/112 钢钢在加在加热时热时的的转变转

6、变目的目的：获成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒 形核Fe3C 的溶解长大的均匀化奥氏体化奥氏体化：将钢件加热至临界点以上，使之转变为，称为奥氏体化。共析碳钢奥氏体形成过程示意图王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1102023/4/11 亚共析钢：F+P F+A A 过共析钢：Fe3C+P Fe3C+A A王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1112023/4/113 钢钢在冷却在冷却时时的的转变转变A A1 1冷却方式有两种：一是等温冷却常用于理论研究 二是连续冷却常用于生产王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处

7、理原理1122023/4/111过冷奥氏体等温转变图 C曲线或TTT曲线共析钢C曲线王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1132023/4/11亚共析钢和过共析钢的C曲线王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1142023/4/11共析钢的CCT曲线2过冷奥氏体连续冷却转变图 CCT曲线王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1152023/4/11亚共析钢和过共析钢的CCT曲线王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1162023/4/11转变温度转变温度扩散性扩散性组织（组织（图片

8、见下页图片见下页）珠光体转变高温（Ar1-550）Fe、C、Me扩散珠光体（+Fe3C）贝氏体转变上贝氏体（550-350）C扩散;Fe、Me不扩散贝氏体（铁素体碳化物）下贝氏体（350-Ms）马氏体转变MsC、Fe、Me均不扩散马氏体C在-Fe中过饱和的间隙固溶体3几种转变的特点王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1172023/4/11片状珠光体粒状珠光体王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1182023/4/11上贝氏体下贝氏体王明亮王明亮 版权所有版权所有金属学与热处理原理金属学与热处理原理1192023/4/11板条状马氏体

9、针状马氏体王明亮王明亮 版权所有版权所有202023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2热处理工艺分类（加热冷却方式、组织性能）热处理工艺分类（加热冷却方式、组织性能）普通热处理退火、正火、淬火、回火表面热处理表面淬火、化学热处理形变热处理高温形变热处理、低温形变热处理热处理分类工艺（生产工艺中的位置与作用）热处理分类工艺（生产工艺中的位置与作用）预备热处理最终热处理王明亮王明亮 版权所有版权所有212023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2一一 退火退火1 1 定义定义：钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢随炉冷却或控制其冷速，获平衡组织的工艺。王明亮王明亮 版权所有版权所有222

10、023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺22 2 目的：目的：降低硬度，改善切削加工性能；适合机加工的硬度范围：150250HB；细化晶粒；均匀组织；消除内应力。王明亮王明亮 版权所有版权所有232023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺23 3 各种退火工艺及其特点各种退火工艺及其特点 ：1 1球化退火球化退火工艺标准：工艺标准：王明亮王明亮 版权所有版权所有242023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2特点：特点：工艺：不完全奥氏体化 组织：球状(粒状)珠光体目的：目的：降低(过)共析钢硬度,适合切削 为最终热处理做组织准备适用范围适用范围：含碳量较高的工、模具钢的预备热处理

11、王明亮王明亮 版权所有版权所有252023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺22 2完全退火完全退火工艺标准：工艺标准：特点：特点：工艺：完全奥氏体化 组织：层片状珠光体目的：目的：降低硬度，改善切削加工性能 细化晶粒；消除内应力；减轻组织不均匀性(消除魏氏组织等)适用范围：适用范围：亚共析钢、合金钢的铸、锻、热轧、焊件的预备热处理王明亮王明亮 版权所有版权所有262023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺23 3均匀化退火均匀化退火工艺标准：工艺标准：特点：特点：(1)高温、长时间 (2)需再经重结晶工艺(完全退火或正火)以细化晶粒目的：目的：消除或减轻偏析、带状组织等适用范围：适用

12、范围：合金钢锭、大型铸钢件王明亮王明亮 版权所有版权所有272023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺24 4再结晶退火再结晶退火工艺标准：工艺标准：目的：目的：消除加工硬化消除加工硬化 完全消除剩余应力完全消除剩余应力适用范围：冷塑性变形件适用范围：冷塑性变形件王明亮王明亮 版权所有版权所有282023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺25 5去应力退火去应力退火工艺标准：工艺标准：目的：目的：消除内应力，防工件变形适用范围：适用范围：铸、锻、焊、冲压、机加工件王明亮王明亮 版权所有版权所有292023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺26 6等温退火等温退火工艺标准：工艺标准：

13、AC3+2030 AC3 Ar1 tTAc1 AC1+2030 Ar1-2030 特点：特点：(1)缩短时间；(2)组织更均匀；王明亮王明亮 版权所有版权所有302023/4/11二二 正火正火1 1 定义定义：钢加热到AC3或ACm以上的区域，保持一定时间后在空气中冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺。正火 退火钢的热处理工艺钢的热处理工艺2Tt王明亮王明亮 版权所有版权所有312023/4/112 2 目的：目的：细化晶粒，消除铸锻焊件组织缺陷；细化晶粒，消除铸锻焊件组织缺陷；提上下碳钢硬度，改善切削加工性能；提上下碳钢硬度，改善切削加工性能；消除高碳钢网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备；

14、消除高碳钢网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备；型材或大型复杂铸钢件的最终热处理型材或大型复杂铸钢件的最终热处理钢的热处理工艺钢的热处理工艺2王明亮王明亮 版权所有版权所有322023/4/11区别区别正火正火退火退火1加热温度较高加热温度较低2冷却速度较快冷却速度较慢3获得组织较细（索氏体）获得组织较粗（珠光体）4强硬度与塑韧性较高硬度较低5生产效率较高生产时间较长3正退火区别正退火区别钢的热处理工艺钢的热处理工艺2王明亮王明亮 版权所有版权所有332023/4/1145#钢钢退火态与正火态性能对比退火态与正火态性能对比状态b(MPa)(%)k(J.cm-2)HB正火700800152050

15、80220完全退火65070015204060180钢的热处理工艺钢的热处理工艺2例如例如王明亮王明亮 版权所有版权所有342023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺24正火与退火的选用正火与退火的选用原那么：原那么：能用正火处那么不用退火能用正火处那么不用退火正火可作为大件或不重要工件的最终热处理，正火可作为大件或不重要工件的最终热处理，而而退火一般不作为最终热处理退火一般不作为最终热处理含碳量含碳量选用工艺选用工艺C%0.75%球化退火C%0.9%正火消网球化退火王明亮王明亮 版权所有版权所有352023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2三三 淬火淬火淬火与回火时不可分割的、紧密

16、衔接在一起的两种热处理工艺淬火与回火时不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺1 1 定义定义：钢加热到AC3 或AC1以上，保温一定时间后使其奥氏体化，然后以大于其临界冷速的速度急剧冷却，获马氏体或贝氏体体组织的工艺方法。等温淬火 AC1 MS VC VC 淬火 2 2 目的目的：淬火可以显著提高钢的硬度、强度及耐磨性等。Tt王明亮王明亮 版权所有版权所有362023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺23.3.加热温度加热温度亚共析钢(碳钢)AC3+3050共析钢(碳钢)AC1+3050过共析钢(碳钢)AC1+3050低合金钢AC3或AC1+50100 高合金钢AC3或AC1+3004

17、00 王明亮王明亮 版权所有版权所有372023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2AC3 AC1 ACmM+ARAM+AR+A+Fe3C(C)()A+FM+FFe3C亚共析钢与过共析钢加热温度为何有区别？亚共析钢:假设AC3 AC1保温，F多，硬度等过共析钢:假设T ACm C%，AR，硬度等 组织粗大王明亮王明亮 版权所有版权所有382023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺24淬火介质淬火介质理想：理想：650以上，慢，减小热应力以上，慢，减小热应力650-400，快，防止，快，防止C曲线曲线400以下，慢，减轻相变应力以下，慢，减轻相变应力TtA1MS理想水油王明亮王明亮 版权

18、所有版权所有392023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺25淬透性与淬硬性淬透性与淬硬性淬透性：淬火条件下得到淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于组织的能力，取决于VK上临界上临界冷却速度冷却速度淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中中C%，C%淬硬性淬硬性王明亮王明亮 版权所有版权所有402023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2 淬透层深度：由工件外表淬透层深度：由工件外表半马氏体点半马氏体点(50%M)的深度。的深度。淬透层深度50%M王明亮王明亮 版权所有版权所有412023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2淬透性影

19、响因素淬透性影响因素C%亚共析钢C%淬透性过共析钢C%淬透性 奥氏体化温度 T淬透性 合金元素 除Co以外，C曲线右移，淬透性 未溶第二相 淬透性 王明亮王明亮 版权所有版权所有422023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2TtA1MS分级淬火双液淬火等温淬火单液淬火5几种淬火方法几种淬火方法序号序号淬火方法淬火方法适用范围及特点适用范围及特点1单液淬火尺寸小、形状简单的碳钢、合金钢件 2双液淬火尺寸较大碳钢件3分级淬火稍高于MS，盐浴；小尺寸工模具、变形小、精密件4等温淬火淬火热应力、组织应力小，变形小；形状复杂、尺寸精密件。5冷处理高碳轴承钢王明亮王明亮 版权所有版权所有432023

20、/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2四四.回火回火1.1.定义定义：将淬火后的钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却的工艺过程。2.2.目的：目的：消除淬火应力，降低脆性；消除淬火应力，降低脆性；稳定工件尺寸，由于稳定工件尺寸，由于M M、剩余、剩余A A不稳定不稳定 获得要求的强度、硬度及塑性、韧性的配合获得要求的强度、硬度及塑性、韧性的配合 回火脆性钢回火脆性钢水、油冷；水、油冷；高合金钢的屡次回火高合金钢的屡次回火 王明亮王明亮 版权所有版权所有442023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺23.回火与温度的关系回火与温度的关系不同含碳量的碳钢回火温度与

21、硬度之间的关系王明亮王明亮 版权所有版权所有452023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺24.4.回火种类回火种类回火类型组织性能特点应用范围低温回火（150250）回火马氏体保持高强硬度；内应力和脆性；韧性略。工、模具钢；低碳马氏体钢中温回火（350500）回火屈氏体基体已回复；内应力；弹性极限高；较高的强硬度与良好韧性。弹簧钢、热作模具钢（0.60.9%）高温回火（550680）回火索氏体内应力基本消除，强度与韧性最佳配合；综合机械性能高重要结构件，轴、齿轮王明亮王明亮 版权所有版权所有462023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺25.5.调质处理调质处理淬火+高温回火调质处理

22、42CrMo调质工艺及其金相组织王明亮王明亮 版权所有版权所有472023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2五五.外表淬火外表淬火外表淬火：不改变外表化学成分，只改变其外表组织的局部热处理方法。外表淬火：不改变外表化学成分，只改变其外表组织的局部热处理方法。目的：心部保持较高的综合机械性能，外表具有高硬度和耐磨性。目的：心部保持较高的综合机械性能，外表具有高硬度和耐磨性。感应加热外表淬火感应加热外表淬火原理：电磁感应及集肤效应原理：电磁感应及集肤效应分类：分类：a.高频高频200-300KHz淬硬深度淬硬深度0.5-2mm小工件小工件b.中频中频2500-8000Hz淬硬深度淬硬深度2-

23、5mm尺寸较大的工件尺寸较大的工件c.低频低频50Hz淬硬深度淬硬深度10-15mm大型工件大型工件适用范围：中碳钢和中碳低合金钢，如：适用范围：中碳钢和中碳低合金钢，如：40、45、50和和40Cr、40MnB等等王明亮王明亮 版权所有版权所有482023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2特点：特点：组织：组织：MMFTFPb.加热加热T，形核形核，不易长大，实际晶粒组度小，淬火得到极细，不易长大，实际晶粒组度小，淬火得到极细隐晶马氏体，硬度隐晶马氏体，硬度，脆性，脆性c.剩余压应力剩余压应力提高寿命提高寿命d.不易氧化、脱碳、变形小不易氧化、脱碳、变形小e.工艺易控制，设备本钱高工艺

24、易控制，设备本钱高王明亮王明亮 版权所有版权所有492023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2定义：将工件在特定的介质中加热、保温，使介质中的某些元素定义：将工件在特定的介质中加热、保温，使介质中的某些元素渗入工件表层，以改变其表层化学成分和组织，获得与心部不渗入工件表层，以改变其表层化学成分和组织，获得与心部不同性能的热处理工艺。同性能的热处理工艺。分类：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、碳氮共渗等分类：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、碳氮共渗等根本过程：分解、吸附和扩散三个根本过程根本过程：分解、吸附和扩散三个根本过程六六.化学热处理化学热处理王明亮王明亮 版权所有版权所有502023/4/11钢的热

25、处理工艺钢的热处理工艺21渗碳渗碳目的：提高外表硬度目的：提高外表硬度62-68HRC，耐磨性，而使心部仍保持一定，耐磨性，而使心部仍保持一定的强度和良好的塑性的强度和良好的塑性和韧性。和韧性。分类：气体渗碳、液体渗碳及固体渗碳分类：气体渗碳、液体渗碳及固体渗碳气体渗碳原理：在高温气体渗碳原理：在高温900950气体介质中的渗碳气体介质中的渗碳适用范围：低碳钢、低碳合金钢适用范围：低碳钢、低碳合金钢碳原子的分解COC+1/2O2CH4C+2H2碳原子的吸收碳原子的扩散王明亮王明亮 版权所有版权所有512023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2组织：组织：过共析层回火M+细小碳化物+残共析

26、渗碳层回火M亚共析过渡层回火MF王明亮王明亮 版权所有版权所有522023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺2淬火方法：淬火方法：1直接淬火直接淬火如图如图a、b曲线曲线奥氏体晶粒大，马氏体粗大，剩余奥氏体晶粒大，马氏体粗大，剩余多，耐磨性低，变形大。多，耐磨性低，变形大。只适用于本质细晶钢或耐磨性要求低和承载低的零件。只适用于本质细晶钢或耐磨性要求低和承载低的零件。2一次淬火一次淬火如图如图c曲线曲线3二次淬火二次淬火如图如图d曲线曲线王明亮王明亮 版权所有版权所有532023/4/11钢的热处理工艺钢的热处理工艺22其他化学热处理其他化学热处理渗氮渗氮500-600比渗碳更高的表面硬度

27、比渗碳更高的表面硬度（65-72HRC）、疲劳强）、疲劳强度及耐磨性，热稳定性好度及耐磨性，热稳定性好碳氮共渗高温（900-950）表面硬度、耐磨性、耐蚀性、疲劳强度等优于渗碳处理，但耐磨性、疲劳低于渗氮处理中温（700-880）低温（500-570）软氮化提高耐磨性及疲劳强度王明亮王明亮 版权所有版权所有542023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理31 1 碳钢碳钢优点：价廉、实用；优点：价廉、实用；缺点：缺点：(1)(1)淬透性低：水淬，淬透性低：水淬，D D临临=10 =10 20mm 20mm (2)(2)强度、屈强比较低；强度、屈强比较低；20 20钢与钢与16Mn16

28、Mn的的ss：240240、360MN/m2360MN/m2；40 40钢与钢与35CrNi3Mo35CrNi3Mo的的s/bs/b：0.430.43、0.740.74 (3)(3)回火稳定性差，综合机械性能较差回火稳定性差，综合机械性能较差 (4)(4)不能满足特殊性能要求不能满足特殊性能要求一一.概述概述王明亮王明亮 版权所有版权所有552023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3合金钢：合金钢：提高淬透性：Si、Mn、Cr、B、Ni、W、Mo、Cu固溶强化：Si、Mn、Ni细化晶粒：Al、V、Ti、W、Mo、Nb、Zr提高回火稳定性：W、Mo、V、Si、Cr消除高温回火脆性：

29、W、Mo特殊耐蚀、耐热性王明亮王明亮 版权所有版权所有562023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3二二.工业用钢工业用钢1结构钢结构钢要求要求:(1):(1)尺寸大，形状复杂，需承受较大的载荷，因此，要求钢材尺寸大，形状复杂，需承受较大的载荷，因此，要求钢材必须具有较高的强度必须具有较高的强度(包括屈服强度和抗拉强度包括屈服强度和抗拉强度)和足够的韧性；和足够的韧性；(2)(2)具有良好的塑性与焊接性能具有良好的塑性与焊接性能 (3)(3)必须具有良好的冷脆性和耐候性必须具有良好的冷脆性和耐候性成分特点：成分特点：(1)(1)低碳、低碳、C C0.2%0.2%，满足成型、焊接性

30、要求满足成型、焊接性要求 (2)Me(2)Me(3%)3%)，微合金化或低合金化，微合金化或低合金化 Mn Mn0.80.81.7%1.7%：固溶强化、增加珠光体量、细化珠光体固溶强化、增加珠光体量、细化珠光体 V V、TiTi、NbNb：弥散强化、细化晶粒：弥散强化、细化晶粒 王明亮王明亮 版权所有版权所有572023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3种类：种类：碳素结构钢：Q195、Q215、Q235等低合金高强度结构钢：Q345、Q390、Q460等热处理热处理:使用状态一般为热轧，组织为铁素体珠光体；有时也在正火及正火加回火状态下使用，使组织更加均匀、细化。王明亮王明亮

31、版权所有版权所有582023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理32渗碳钢渗碳钢渗碳钢是指经渗碳处理后使用的钢种，碳氮共渗用钢与渗碳钢大体相同。主要应用为汽车及机床上的齿轮、活塞销等要求:(1)具备高的耐磨性、接触疲劳强度、弯曲疲劳强度和屈服强度 (2)较高的塑性与韧性成分特点：(1)低碳、0.100.25%(2)参加提高淬透性的元素 (3)参加能够细化晶粒的元素 王明亮王明亮 版权所有版权所有592023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3种类及应用：种类及应用：渗碳钢分类按其淬透性或强度级别可以分为三类分类分类强度范围强度范围典型钢种典型钢种应用应用低淬透性渗碳钢（低

32、强度）800MPa15、20、20Cr、20MnV小型渗碳件：套筒、链条等中淬透性渗碳钢（中强度）8001200MPa20CrNiMo、20CrMnTi较为重要的部件：汽车齿轮、活塞销高淬透性渗碳钢（高强度）1200MPa20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18CrNi3MoA截面较大的重负荷渗碳件：航空发动机齿轮、坦克齿轮等热处理：热处理：见第二章王明亮王明亮 版权所有版权所有602023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理33调质钢调质钢经调质处理后使用的结构钢称为调质钢。主要用作汽车、机床及其他设备等的重要零件如曲轴、连杆等要求:(1)比较全面的力学性能：高强度、良好塑韧性

33、、高的疲劳强度；(2)脆性转变温度较低成分特点：(1)中碳：0.250.45%(2)参加提高淬透性的元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、B等 (3)参加防止第二类回火脆性的元素，如Mo、W、V等王明亮王明亮 版权所有版权所有612023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3种类及应用：调质钢分类按其淬透性上下可以分为三类种类及应用：调质钢分类按其淬透性上下可以分为三类分类分类油淬临界直径油淬临界直径典型钢种典型钢种应用应用低淬透性调质钢3040mm45、40Cr、40Mn连杆、螺栓、传动轴等中淬透性调质钢4060mm42CrMo、35CrMo、40CrMn、40CrNi截面尺寸较大

34、的中、大型零件：曲轴、尺寸、刀柄高淬透性调质钢60mm45CrNiMoVA40CrNiMo大截面承受重载荷的重要零件：航空发动机轴、螺纹钎头等王明亮王明亮 版权所有版权所有622023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3热处理热处理:1 1预备热处理：正火含碳量较低、合金元素较低预备热处理：正火含碳量较低、合金元素较低 正火高回合金元素较高正火高回合金元素较高 退火含碳量较高退火含碳量较高2 2最终热处理：淬火高回最终热处理：淬火高回王明亮王明亮 版权所有版权所有632023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理34弹簧钢弹簧钢用于制作各种弹性元件的钢种，起缓和机械振动和冲

35、击、吸收冲击能量的作用。要求要求:(1)高的弹性极限和屈强比 (2)高的疲劳极限 (3)一定的塑性和韧性成分特点：成分特点：(1)中、高碳 普通碳素弹簧钢含碳 0.600.90%合金弹簧钢含碳0.500.60%(2)含Si、Mn (3)含Cr、V、W王明亮王明亮 版权所有版权所有642023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3种类：碳素弹簧钢：种类：碳素弹簧钢：6565、7070、8585等，用于制造小截面弹簧等，用于制造小截面弹簧 合金弹簧钢合金弹簧钢65Mn65Mn、55Si2Mn55Si2Mn、60Si2Mn 60Si2Mn、60Si2CrV60Si2CrV、50CrV50C

36、rV等等热处理热处理:(1):(1)热成型弹簧热成型弹簧(大型弹簧大型弹簧)d1015mm)d1015mm 淬火淬火+中温回火中温回火400 400 500 500 回火托氏体回火托氏体 (2)(2)冷成型弹簧冷成型弹簧(小型弹簧小型弹簧)d8)d15%；Cr:淬透性；回火后形成细小碳化物 W、Mo：高的红硬性；二次硬化 V：红硬性；细化晶粒王明亮王明亮 版权所有版权所有712023/4/11种类：种类：种类种类特点特点W系：系：W18Cr4V、W18Cr4V2Co5耐磨性稍高、韧性较差W-Mo系：系：W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Al热硬性较好、脱碳和过热倾

37、向大工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3王明亮王明亮 版权所有版权所有722023/4/11热处理特点热处理特点:莱氏体钢：粗大的共晶碳化物莱氏体钢：粗大的共晶碳化物 a.a.反复锻造；打碎粗大的鱼骨状共晶碳化物反复锻造；打碎粗大的鱼骨状共晶碳化物 b.b.分级预热分级预热650650、850850；c.c.高温淬火高温淬火1250125013001300；d.d.分级淬火分级淬火600600、400400；e.e.屡次回火屡次回火560560，三次以上，三次以上 目的：目的：产生二次硬化；产生二次硬化；消除剩余奥氏体：淬火：消除剩余奥氏体：淬火：20203030ARAR 一次回火：一次回火

38、：1515 AR AR 二次回火：二次回火：5 57 7 AR AR 三次回火：三次回火：1 12 2 AR AR；工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3王明亮王明亮 版权所有版权所有732023/4/11f：淬火组织：隐晶马氏体+粒状碳化物+2030AR 回火组织：极细回火马氏体+大量粒状碳化物+少量 12AR 硬度：HRC6365 600：HRC60工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3王明亮王明亮 版权所有版权所有742023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3W18Cr4V钢的热处理标准王明亮王明亮 版权所有版权所有752023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理

39、38模具钢模具钢用来制造各种锻造、冲压或压铸成形工件模具的钢种。根据其工作条件，模具钢分为冷作模具钢和热作模具钢一冷作模具钢一冷作模具钢用来制作使金属冷变形的模具，如冷冲、切边、冷挤压、拉丝等模具。用来制作使金属冷变形的模具，如冷冲、切边、冷挤压、拉丝等模具。要求：要求：(1)(1)承受较大的变形抗力承受较大的变形抗力 (2)(2)高强度、高硬度、高耐磨性及一定的韧性高强度、高硬度、高耐磨性及一定的韧性成分特点：成分特点：(1)(1)高强韧模具钢含碳高强韧模具钢含碳0.55%0.55%0.70%0.70%、高硬度高耐磨的冷作、高硬度高耐磨的冷作模具钢含碳模具钢含碳0.85%0.85%2.30%

40、2.30%；(2)(2)含含W W、MoMo、V V、CrCr、MnMn等元素等元素王明亮王明亮 版权所有版权所有762023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3种类：种类：高碳高铬模具钢热处理高碳高铬模具钢热处理:a.a.预备热处理：球化退火预备热处理：球化退火b.b.最终热处理：最终热处理：淬火如淬火如Cr12Cr12、Cr12MoV 950Cr12MoV 9501000 1000 低温回火低温回火 150 150180 180 61 6163HRC63HRC 200 200 275 275 575759HRC59HRC 275 275 375 375 回回火脆性区火脆性区尺寸

41、小、形状简单、负荷轻的冷作模具模具T8A、T10A、T12A尺寸较大、形状复杂、淬透性要求较大的冷作模具9SiCr、9Mn2V、CrWMn尺寸大、形状复杂、负荷重、变形要求严的冷作模具Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V王明亮王明亮 版权所有版权所有772023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3二热作模具钢二热作模具钢使热态金属或液态金属成形的模具用钢，如热锻模、热挤压模和压铸模使热态金属或液态金属成形的模具用钢，如热锻模、热挤压模和压铸模要求：要求：(1)(1)高温硬度、高温强度高温硬度、高温强度 (2)(2)良好的耐磨性及一定的韧性良好的耐磨性及一定的韧

42、性 (3)(3)高的抗疲劳性能和抗氧化能力高的抗疲劳性能和抗氧化能力 (4)(4)高的淬透性和较小的热处理变形高的淬透性和较小的热处理变形成分特点：成分特点：(1)(1)中碳中碳0.30%0.30%0.60%0.60%(2)(2)参加参加W W、MoMo、SiSi等提高钢的高温硬度、强度和回火稳定性等提高钢的高温硬度、强度和回火稳定性 (3)(3)参加参加CrCr、NiNi、SiSi、MnMn等提高淬透性的元素等提高淬透性的元素王明亮王明亮 版权所有版权所有782023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3典型典型热热作模具作模具钢钢及其及其热处热处理：理：典型钢种典型钢种热处理方式

43、热处理方式性能及组织性能及组织热锻模5CrNiMo5CrMnMo淬火：830860 油回火：520580 3543HRC回火索氏体热挤压模压铸模3Cr2W8V4Cr5MoSiV以3Cr2W8V为例淬火：10501100 油回火：550600 23次 4448HRC 回火马氏体王明亮王明亮 版权所有版权所有792023/4/119不锈钢不锈钢不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢成分特点：成分特点：(1)低碳：0.10%0.20%(2)Cr13%(3)添加Ni、Mn、Cu、Ti等工业用钢及其热处理工业用钢及其热处理3王明亮王明亮 版权所有版权所有802023/4/11工业用钢及其热处理工业用钢

44、及其热处理3类别类别成分特点成分特点常见牌号常见牌号热处理方式热处理方式马氏体钢较高碳、较低铬：0.1%0.4%C、13%15%Cr1Cr13、2Cr13、3Cr13淬火+低回回火索氏体铁素体型低碳高铬：0.15%C、15%Cr1Cr17退火铁素体奥氏体型低碳高铬高镍：C1000）中温炉（6501000）低温炉（650）适用介质空气介质炉、火焰炉、可控气氛炉、盐浴炉、油浴炉、铅浴炉、流态化炉、真空炉炉膛形式箱式炉、井式炉、罩式炉、贯通式炉、转底式炉、管式炉机械形式台车式炉、升降底式炉、推杆式炉、输送带式炉、辊底式炉、振底式炉、步进式炉工艺用途退火炉、淬火炉、回火炉、渗碳炉、渗氮炉、实验炉控制形

45、式温度控制炉、工艺过程控制炉、计算机仿真控制炉王明亮王明亮 版权所有版权所有952023/4/11常见热处理设备常见热处理设备5二二 常用常用热处热处理炉理炉常用的热处理设备主要有以下几类：箱式炉、井式炉、盐浴炉、推盘炉、网带炉、真空炉等。王明亮王明亮 版权所有版权所有962023/4/11常见热处理设备常见热处理设备5应用应用：中小型零件的热处理，退火、正火、淬火、回火和固体渗碳等，特别是对单件和小批量生产的车间采用的较多1 箱式炉箱式炉箱式炉是一种周期性作业的热处理设备特点：特点：优点：优点：1.结构结构简单，本钱低简单，本钱低缺点：缺点：1.冷炉升温慢；冷炉升温慢；2.炉内温差较大；炉内

46、温差较大；3.工件容易产生氧化和脱碳；工件容易产生氧化和脱碳；4.操作不方便，特别是大型箱式操作不方便，特别是大型箱式电阻炉，工人在操作时的劳动强度较大。电阻炉，工人在操作时的劳动强度较大。王明亮王明亮 版权所有版权所有972023/4/11常见热处理设备常见热处理设备52 井式炉井式炉井式炉是一种周期性作业的热处理设备结结构构：炉身是圆筒形的深井，工件由专用吊车垂直装入炉内加热。一般安装在车间地平面以下，也有安置在地平面以上的，或地平面之上之下各一半的。应用：应用：井式电阻炉常用来加热细长工件，因为在吊挂状态下加热可以防止工件产生弯曲，小型零件可以放在料框中再送入炉内加热，装炉与出炉采用起重

47、设备，操作方便。王明亮王明亮 版权所有版权所有982023/4/11常见热处理设备常见热处理设备5特点：特点：1.炉膛较深，散热条件不同，上下温度不均，采用分段控制温度。2.密封性好，散热面积小，热效率较高。王明亮王明亮 版权所有版权所有992023/4/11常见热处理设备常见热处理设备53 盐盐浴炉浴炉盐浴炉指用熔融盐液作为加热介质、将工件浸入盐液内加热的工业炉。根据炉子的工作温度，通常选用NaCl、KCl、BaCl2、NaNO3、KNO3等作为加热介质。应用：工作温度范围较宽应用：工作温度范围较宽601350，可完成多种工艺，可完成多种工艺，如淬火、正火、回火、局部如淬火、正火、回火、局部

48、加热、化学热处理、等温淬加热、化学热处理、等温淬火等。无法进行退火火等。无法进行退火特别适用于尺寸不大、形状复杂、特别适用于尺寸不大、形状复杂、外表质量要求高的工件，如外表质量要求高的工件，如刃具、模具、量具及一些精刃具、模具、量具及一些精密零件。密零件。王明亮王明亮 版权所有版权所有1002023/4/11常见热处理设备常见热处理设备5特点：特点：优点：优点：1.综合传热系数大，加热速度快；综合传热系数大，加热速度快；2.加热均匀，变形小；加热均匀，变形小；3.不易氧化、脱碳。不易氧化、脱碳。缺点：缺点：1.盐液对环境有不同程度的污染；盐液对环境有不同程度的污染；2.装料少；装料少；3.盐液

49、消耗多，本钱高；盐液消耗多，本钱高；4.操作技术要求高，需防止带入水分，引起飞溅或爆炸等。操作技术要求高，需防止带入水分，引起飞溅或爆炸等。王明亮王明亮 版权所有版权所有1012023/4/11常见热处理设备常见热处理设备54 网网带带炉炉网带炉是一种连续式作业的热处理设备。结结构：构：网带炉是在直通式的炉膛中装一传送带，连续地将放在其上的工件送入炉内，并通过炉膛送出炉外。应用：应用：适用于大批生产的中小型工件的热处理，如标准件、轴承套圈等的淬火、回火等。王明亮王明亮 版权所有版权所有1022023/4/11常见热处理设备常见热处理设备5特点：特点：优点：工件在运输过程中，加热均匀，不受冲击振

50、动，变形量较小。缺点：1.输送带受耐热温度的限制，一般要求875；2.输送带承载能力较小；3.输送带反复加热和冷却，寿命较短；4.热损失较大。王明亮王明亮 版权所有版权所有1032023/4/11常见热处理设备常见热处理设备55 推推盘盘炉炉网带炉是一种连续式作业的热处理设备结结构：构：推盘炉依靠推料机间隙地把放在轨道上的料盘推入炉内和推出炉外，工件在炉膛内相对静止，淬火时，料盘一同进入淬火槽内冷却主要有推盘式渗碳炉、等温正火线、调质线等王明亮王明亮 版权所有版权所有1042023/4/11常见热处理设备常见热处理设备5特点：特点：优优点：点：1.生生产产效率效率较较高相高相对对于周期性作于周