8-1材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第八章--淬火与回火.ppt

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1、返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT第八章第八章 淬火与回火淬火与回火8.1 淬火淬火8.2 回火回火返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT8.1 淬火淬火钢的淬火钢的淬火将钢加热到临界温度将钢加热到临界温度A1 或或A3以上，保以上，保温肯定时间使其奥氏体化，以大于临界冷却速度进展温肯定时间使其奥氏体化，以大于临界冷却速度进展冷却的工艺。冷却的工艺。淬火目的：淬火目的：提高硬度和耐磨性：刀具、量具、磨具提高硬度和耐磨性：刀具、量具、磨具提高强韧性：轴类、杆件、销、受力件提高强韧性：轴类、杆件、销、受力件提高硬磁性：用高碳钢、磁钢制

2、的永久磁铁马氏体磁提高硬磁性：用高碳钢、磁钢制的永久磁铁马氏体磁性性提高弹性：各类弹簧提高弹性：各类弹簧提高耐蚀和耐热性：耐热钢和不锈钢提高耐蚀和耐热性：耐热钢和不锈钢获得获得M组织组织 返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT一、淬火方法及工艺一、淬火方法及工艺 1.淬火方法淬火方法 淬火分类淬火分类 按加热温度：完全淬火、不完全淬火、循环加热淬火按加热温度：完全淬火、不完全淬火、循环加热淬火 按加热速度：一般淬火、快速加热淬火、超快速加热淬火按加热速度：一般淬火、快速加热淬火、超快速加热淬火 按加热介质及热源条件：光亮淬火、真空淬火、铅浴加热淬按加热介质及热源条

3、件：光亮淬火、真空淬火、铅浴加热淬火、盐浴加热淬火、火焰加热淬火、感应加热淬火、高频脉火、盐浴加热淬火、火焰加热淬火、感应加热淬火、高频脉冲淬火、接触电加热淬火、电解液加热淬火、电子束加热淬冲淬火、接触电加热淬火、电解液加热淬火、电子束加热淬火、激光加热淬火火、激光加热淬火 按淬火部位：整体淬火、局部淬火、外表淬火按淬火部位：整体淬火、局部淬火、外表淬火按冷却方式：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火、预按冷却方式：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火、预冷淬火；马氏体等温淬火、贝氏体等温淬火等冷淬火；马氏体等温淬火、贝氏体等温淬火等返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMS

4、E,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT2.淬火工艺淬火工艺 淬火加热温度淬火加热温度 亚共析钢：亚共析钢：Ac3+3050;共析和过共析钢：共析和过共析钢：Ac1+3050为什么过共析钢淬火加热温度在为什么过共析钢淬火加热温度在Ac1+3050，而不是而不是Accm+3050？1细化晶粒细化晶粒2保存渗碳体，提高耐磨性保存渗碳体，提高耐磨性3削减削减A含碳量，以降低含碳量，以降低M转转变时变形和开裂的倾向，变时变形和开裂的倾向，并削减并削减AR量量必需消退网状渗碳体必需消退网状渗碳体 预备组织为预备组织为P球球返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理

5、及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT2.2.淬火工艺淬火工艺 保温时间保温时间保温时间保温时间=升温时间升温时间+心表温度全都时间心表温度全都时间+组织转变时间组织转变时间 加热介质对保温时间影响较大。加热介质对保温时间影响较大。=K D工工 件件 有有 效效 厚厚 度度(最快传热方向上的厚度最快传热方向上的厚度)装炉量有关系数装炉量有关系数一般一般 K=11.5加热系数加热系数,与钢种与钢种及加热介质有关及加热介质有关返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT有效厚度有效厚度D：板件和薄壁件以板厚或壁厚做板件

6、和薄壁件以板厚或壁厚做D球体以球直径的球体以球直径的0.75倍作倍作D外形简单工件以工作局部的截面厚度作外形简单工件以工作局部的截面厚度作D返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT冷却方式冷却方式 冷却方式冷却方式 最大限度削减工件应力集中和变形，最大限度削减工件应力集中和变形，使工件均匀冷却。使工件均匀冷却。冷却介质冷却介质2.2.淬火工艺淬火工艺返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火时间时间温度MsA1返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT

7、二、二、淬火介质淬火介质抱负淬火介质具备：抱负淬火介质具备：高温慢冷；高温慢冷；奥氏体鼻子温度快冷；奥氏体鼻子温度快冷；马氏体转变慢冷。马氏体转变慢冷。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf抱负淬火冷却介质抱负淬火冷却介质返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT1.无物态变化的淬火介质无物态变化的淬火介质 冷却机理：冷却机理：辐射、传导和对流将工件的热量带走，使工件冷却辐射、传导和对流将工件的热量带走，使工件冷却 常用的淬火介质：常用的淬火介质：硝酸盐和碱，使用温度在硝酸盐和碱，使用温度在1

8、50550之间。之间。二、二、淬火介质淬火介质返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT2.有物态变化的淬火介质有物态变化的淬火介质冷却机理：冷却机理：辐射、传导和对流将工件的热量带走，使工件冷却辐射、传导和对流将工件的热量带走，使工件冷却 汽化沸腾，使工件猛烈散热汽化沸腾，使工件猛烈散热 冷却力量强冷却力量强 水基，油基水基，油基二、二、淬火介质淬火介质返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT2.有物态变化的淬火介质有物态变化的淬火介质 介质冷却特性的测试介质冷却特性的测试试样温度与冷却时间速度之间的关系试样温度与冷却时间速度之间的关系二

9、、二、淬火介质淬火介质返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT冷却机理冷却机理 第一阶段第一阶段AB段：蒸汽膜阶段。冷却速度慢段：蒸汽膜阶段。冷却速度慢 其次阶段其次阶段BC段段：沸腾阶段。冷却速度快：沸腾阶段。冷却速度快 第三阶段第三阶段CD段段：对流阶段。冷却速度慢：对流阶段。冷却速度慢常用的冷却介质常用的冷却介质 水、盐水、碱水、油、合成淬火液等水、盐水、碱水、油、合成淬火液等二、二、淬火介质淬火介质2.有物态变化的淬火介质有物态变化的淬火介质返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT常用的淬火冷却介质常用的淬火冷却介质 名名 称称

10、最大冷却速度最大冷却速度时时平均冷却速度平均冷却速度/(s-1)所在温度所在温度/冷却速度冷却速度 /(s-1)650550 300200 20静止水静止水34077513545040静止水静止水28554511041060静止水静止水2202758018510%NaCl 溶液溶液58020001900100010%NaOH 溶液溶液560283027507752010号机油号机油43023060658010号机油号机油4302307055203号号锭锭子油子油50012010050返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级

11、淬火等温淬火等温淬火时间时间温度MsA1返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT3 淬火介质的新进展淬火介质的新进展环保、优效高温快速、低温慢速、安全、经济为进环保、优效高温快速、低温慢速、安全、经济为进展方向。展方向。植物油基生态淬火油使蒸汽膜阶段短、提高高温阶植物油基生态淬火油使蒸汽膜阶段短、提高高温阶 段段冷速冷速 聚合物水基淬火介质降低水的冷速、环保聚合物水基淬火介质降低水的冷速、环保固固气流化介质固体细粒与压缩空气混合气流化介质固体细粒与压缩空气混合返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT视频（真空淬火）视频（激光淬火）返 回下

12、一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT三、三、钢的淬透性钢的淬透性网带式淬火炉网带式淬火炉n淬透性是钢的主要热处理性能。淬透性是钢的主要热处理性能。n是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT三、三、钢的淬透性钢的淬透性1.概念概念 淬透性淬透性钢在淬火时能够获得马氏体的力量。钢在淬火时能够获得马氏体的力量。其大小是用规定条件下淬硬层深度来其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。表示。工件淬硬层与冷却速度的关系示意图工件淬硬层与冷却速度的关系示意图a零件截面的不同冷却速度零

13、件截面的不同冷却速度;b未淬透区的示意图未淬透区的示意图ab返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMTM量和硬度随深量和硬度随深度的变化度的变化淬硬层深度淬硬层深度 由工件外表到半马氏体区由工件外表到半马氏体区(50%M+50%P)(50%M+50%P)的深度。的深度。假设工件中心在淬火后获得了假设工件中心在淬火后获得了50以上的以上的M，则认为工件已经被淬透。则认为工件已经被淬透。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响未未淬淬透透淬淬透透HRCHRC返

14、回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT2 2、影响淬透性的因素、影响淬透性的因素打算因素打算因素:临界冷却速度临界冷却速度;取决于材料化学成分。取决于材料化学成分。C C曲线越靠右曲线越靠右,淬火临界冷却速度越小淬火临界冷却速度越小,钢的淬透性越好钢的淬透性越好因此使因此使C C曲线右移的元素均使淬透性提高曲线右移的元素均使淬透性提高;一般而言，碳钢的淬透性差，一般而言，碳钢的淬透性差，合金钢的淬透性好，且合金元素含量越高，合金钢的淬透性好，且合金元素含量越高，淬透性越好除淬透性越好除CoCo返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMTn留意区

15、分：留意区分：n钢的淬透性钢的淬透性 钢材本身的固有属性，与外部因素钢材本身的固有属性，与外部因素无关无关n工件的淬透深度工件的淬透深度 取决于钢材淬透性取决于钢材淬透性,还与冷却还与冷却介质、介质、n 工件尺寸等外部因素有关。工件尺寸等外部因素有关。n同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸、冷却介质有关。工件同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷却力量强，淬硬层深。尺寸小、介质冷却力量强，淬硬层深。n淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。它只用于不同材料之间淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。它只用于不同材料之间的比较。是在尺寸、冷却介质一样时，用不同材料的淬硬层的比较。是在尺寸

16、、冷却介质一样时，用不同材料的淬硬层深度来进展比较的。深度来进展比较的。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMTn留意区分：留意区分：n 淬透性和淬硬性淬透性和淬硬性淬硬性淬硬性:钢在理想条件下淬火后所能钢在理想条件下淬火后所能 达到的达到的最高硬度。最高硬度。影响因素影响因素:主要主要取决于马氏体的取决于马氏体的含碳量。含碳量。马氏体硬度、韧性与含碳量的关系马氏体硬度、韧性与含碳量的关系C%返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT 淬硬性与淬透性淬硬性与淬透性:两个完全不同的概念两个完全不同的概念淬透性淬透性淬硬性淬硬性钢钢 种种差差低

17、低碳素构造钢碳素构造钢(20)差差高高碳素工具钢碳素工具钢(T12A)好好低低低碳合金构造钢低碳合金构造钢(20Cr2Ni4A)好好高高高碳高合金工具钢高碳高合金工具钢(W18Cr4V)返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火时间时间温度MsA1返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT淬火后硬度淬火后硬度以磨损为主的工具、以磨损为主的工具、量具、模具量具、模具M M中含碳量中含碳量淬硬性淬硬性合金元素合金元素冷却介质冷却介质工件尺寸工件尺寸淬透层淬透层深度深度规定条件规定条件

18、下，下，5050马氏体组马氏体组织的深度织的深度外形简单、尺寸精度外形简单、尺寸精度高，大截面并要求淬高，大截面并要求淬透的零件透的零件合金元素合金元素淬透性淬透性表示方法表示方法应用范围应用范围影响因素影响因素实际条件实际条件下，下，5050马氏体组马氏体组织的深度织的深度返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT3.3.淬透性测量方法淬透性测量方法 (1)(1)断口法：适用碳素工具钢。断口法：适用碳素工具钢。将上述试样加热到将上述试样加热到760760、800800、840840等温度加等温度加热热15201520分钟，淬入分钟，淬入10-30 10-30 水中，

19、打断观看水中，打断观看淬硬层，即淬硬层马氏体和韧软层珠光体淬硬层，即淬硬层马氏体和韧软层珠光体或贝氏体，比照相应标准或贝氏体，比照相应标准0-50-5级。级。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT(2)U(2)U型曲线法：型曲线法：将一组长度是直径将一组长度是直径4646倍的圆柱形试样倍的圆柱形试样经完全奥氏体化后，在肯定介质中冷却经完全奥氏体化后，在肯定介质中冷却后，从试样中部切开，磨平后自外表对后，从试样中部切开，磨平后自外表对心部测量试样硬度，其硬度分布如右。心部测量试样硬度，其硬度分布如右。h-h-淬硬区淬硬区DH-DH-未淬硬区未淬硬区淬透性表示：淬透性

20、表示：淬硬层深度淬硬层深度h h，或，或DH/DDH/D。hhDHD直观，准确，但繁琐直观，准确，但繁琐用于构造钢用于构造钢返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT(3)临界直径法：临界直径法：D0：钢在某种介质中能够完全淬透：钢在某种介质中能够完全淬透的最大直径。的最大直径。大小取决于成分及淬火条件大小取决于成分及淬火条件Di：抱负临界直径，抱负条件试样：抱负临界直径，抱负条件试样能够淬透的最大直径。能够淬透的最大直径。反映了钢的固有淬透性反映了钢的固有淬透性 临界临界直径直径D0 理想临理想临界直径界直径DiH值值返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺

21、,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT(4)端淬法：端淬法：此方法是世界上通用方法。此方法是世界上通用方法。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT即用即用 表示，表示，4、淬透性的表示方法、淬透性的表示方法 用淬透性曲线表示用淬透性曲线表示J 表示末端淬透性，表示末端淬透性，d 至水冷端距离至水冷端距离 HRC该处硬度值。该处硬度值。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT 用临界淬透直径表示用临界淬透直径表示临界淬透直

22、径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径，用体的最大直径，用D0表示。表示。D0与介质有关，如与介质有关，如45钢钢D0水水=16mm，D0油油=8mm。只有冷却条件一样时，才能进展不同材料淬透性比较，如只有冷却条件一样时，才能进展不同材料淬透性比较，如45钢钢D0油油=8mm，40Cr D0油油=20mm。马氏体马氏体马氏体马氏体索氏体索氏体返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT5 5、淬透性的实际意义、淬透性的实际意义 n1

23、 1、对于截面承载均匀的重要件，要全部淬透。如螺栓、连杆、对于截面承载均匀的重要件，要全部淬透。如螺栓、连杆、模具等。模具等。选用高淬透性钢选用高淬透性钢n2 2、对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透淬硬层深度一般为、对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透淬硬层深度一般为半径的半径的1/21/31/21/3，如轴、凸轮。，如轴、凸轮。低淬透性钢低淬透性钢n高周密零件，简单零件，如简单冷冲模。高周密零件，简单零件，如简单冷冲模。选用高淬透性钢。选用高淬透性钢。n淬硬层深度与工件尺寸有关，设计时应留意尺寸效应。淬硬层深度与工件尺寸有关，设计时应留意尺寸效应。高强螺栓高强螺栓柴油机连柴油机连杆杆齿轮齿轮返

24、 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT钢号钢号临界淬透直径（油）临界淬透直径（油）应用范围应用范围20CrMnTi20CrMnTi半马氏体，半马氏体，202030mm30mm汽车、拖拉机的主齿轮、活汽车、拖拉机的主齿轮、活塞销等塞销等20CrNi320CrNi3半马氏体、半马氏体、505070mm70mm重载荷下工作的齿轮、轴、重载荷下工作的齿轮、轴、蜗杆、螺钉等蜗杆、螺钉等37CrNi337CrNi3完全马氏体、完全马氏体、150mm150mm重载荷、冲击载荷、截面较重载荷、冲击载荷、截面较大的零件等。大的零件等。40CrNiMoA40CrNiMoA 半马氏体，半

25、马氏体，75mm75mm250mm250mm的汽轮机轴、叶片、的汽轮机轴、叶片、传动件等传动件等4Cr134Cr13不锈钢、空淬钢不锈钢、空淬钢食品、医药、化工等设备的食品、医药、化工等设备的配件配件Cr5Mo1VCr5Mo1V美国引进钢种，具有良好的空淬性能美国引进钢种，具有良好的空淬性能5CrMnMo5CrMnMo我国资助研制的高淬透性钢我国资助研制的高淬透性钢返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT淬透性曲线应用淬透性曲线应用求不同直径棒状工件截面上的硬度分布求不同直径棒状工件截面上的硬度分布例：承受例：承受45Mn2制造制造50mm的轴，试求水淬后其截面上硬

26、度分的轴，试求水淬后其截面上硬度分布曲线。布曲线。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT静水中淬火静水中淬火静油中淬火静油中淬火沿末端淬火试样的长度、圆棒直径、圆棒内不同位置与冷却速度之间的关系沿末端淬火试样的长度、圆棒直径、圆棒内不同位置与冷却速度之间的关系返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT50返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT淬透性曲线应用淬透性曲线应用依据性能要求选择材料及工艺依据性能要求选择材料及工艺例：有一例：有一40号钢直径号钢直径45mm的轴，要求淬火后在距外表的轴，要求淬火后在距外

27、表3/4R处有处有80%马氏体，在马氏体，在1/2R处的硬度不低于处的硬度不低于HRC40，请问承受淬火，请问承受淬火介质为油还是水？介质为油还是水？解：解：确定确定40钢淬火后钢淬火后80%马氏体组织的硬度马氏体组织的硬度HRC45；淬油后硬度淬油后硬度 3/4R处：处：HRC38，1/2R处：处：HRC30 不满足要求；不满足要求；淬水后硬度淬水后硬度 3/4R处：处：HRC46，1/2R处：处：HRC42 满足要求；满足要求；承受水淬承受水淬返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页

28、上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT四、淬火缺陷四、淬火缺陷 1.淬火内应力淬火内应力 淬火内应力是造成工件变形和开裂根本缘由。淬火内应力是造成工件变形和开裂根本缘由。淬火内应力超过材料屈服强度淬火内应力超过材料屈服强度-引起工件变形；引起工件变形；淬火内应力超过材料断裂强度淬火内应力超过材料断裂强度-引起工件断裂。引起工件断裂。淬火内应力分：热应力温度应力淬火内应力分：热应力温度应力 组织应力相变应力组织应力相变应力返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT 1热应力：由于工件心

29、部和外表冷却速度不全都，其冷热应力：由于工件心部和外表冷却速度不全都，其冷却收缩不同而造成的内应力。却收缩不同而造成的内应力。热应力产生过程：热应力产生过程：冷却初期，外表冷速快，外表收缩，产生拉应力；冷却初期，外表冷速快，外表收缩，产生拉应力；心部冷速慢，不收缩，产生压应力；心部冷速慢，不收缩，产生压应力；冷却后期，外表冷速慢，外表不收缩，产生压应力；冷却后期，外表冷速慢，外表不收缩，产生压应力；心部冷速快，收缩，产生拉应力；心部冷速快，收缩，产生拉应力；最终的淬炽热应力：外表压应力、心部拉应力。最终的淬炽热应力：外表压应力、心部拉应力。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SM

30、SE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT2组织应力：由于工件表层和心部发生马氏体转变的不组织应力：由于工件表层和心部发生马氏体转变的不同时性而造成的内应力。同时性而造成的内应力。组织应力产生过程：组织应力产生过程：冷却初期，外表发生马氏体相变，外表体积膨胀，产生压冷却初期，外表发生马氏体相变，外表体积膨胀，产生压应力；心部冷速慢牵制外表膨胀，产生拉应力；应力；心部冷速慢牵制外表膨胀，产生拉应力；冷却后期，心部发生马氏体相变，外表体积膨胀，产生压冷却后期，心部发生马氏体相变，外表体积膨胀，产生压应力；外表牵制心部膨胀，产生拉应力；应力；外表牵制心部膨胀，

31、产生拉应力；最终的淬火组织应力：外表拉应力、心部压应力。最终的淬火组织应力：外表拉应力、心部压应力。发生相变前主要内应力为热应力；发生相变前主要内应力为热应力；发生相变后主要内应力为组织应力，热应力为辅。发生相变后主要内应力为组织应力，热应力为辅。但由于组织应力发生在塑性较低的低温阶段，因此是使但由于组织应力发生在塑性较低的低温阶段，因此是使零件开裂的主要缘由。零件开裂的主要缘由。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT2.淬火变形淬火变形 几何外形变化体积变化几何外形变化体积变化热应力使工件沿着最大尺寸方向收缩热应力使工件沿着最大尺寸方向收缩 沿着最小尺寸方向胀大

32、。沿着最小尺寸方向胀大。组织应力使工件沿着最大尺寸方向伸长组织应力使工件沿着最大尺寸方向伸长 沿着最小尺寸方向收缩。沿着最小尺寸方向收缩。四、淬火缺陷四、淬火缺陷变圆变圆变尖变尖返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT淬火变形影响因素：淬火变形影响因素：淬透性：好，组织应力作用大；差，热应力作用大淬透性：好，组织应力作用大；差，热应力作用大奥氏体化学成分，奥氏体化学成分，C%低，热应力作用大；低，热应力作用大；C%高，组织应力作用大。高，组织应力作用大。淬火加热淬火加热T高、内应力大、变形大；高、内

33、应力大、变形大；淬火冷速快、内应力大、变形大；淬火冷速快、内应力大、变形大；工件外形不对称，厚薄不均匀，变形大。工件外形不对称，厚薄不均匀，变形大。淬火变形的预防淬火变形的预防-制定合理的淬火工艺制定合理的淬火工艺淬火变形的订正淬火变形的订正-矫直矫直四、淬火缺陷四、淬火缺陷返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT3.淬火裂纹淬火裂纹重要性：淬火变形可以校正，淬火开裂则无法挽回，因重要性：淬火变形可以校正，淬火开裂则无法挽回，因此我们要争论淬火开裂缘由，进展预防。此我们要争论淬火开裂缘由，进展预防。淬火裂纹产生缘由：淬火裂纹产生缘由：淬火内应力超过材料断裂强度淬火内

34、应力超过材料断裂强度 材料内部缺陷材料内部缺陷+肯定的淬火应力肯定的淬火应力淬火裂纹分类：淬火裂纹分类：纵向裂纹纵向裂纹 横向裂纹横向裂纹 网状裂纹网状裂纹 剥离裂纹剥离裂纹 显微裂纹显微裂纹四、淬火缺陷四、淬火缺陷返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT削减淬火变形和防止淬火开裂的措施削减淬火变形和防止淬火开裂的措施1正确选材正确选材 如选择淬透性好的材料如选择淬透性好的材料2合理设计工件外形合理设计工件外形 如避开截面外形悬殊的零件如避开截面外形悬殊的零件3合理消退材料缺陷合理消退材料缺陷 如淬

35、火前锻造和预备热处理如淬火前锻造和预备热处理4合理制定热处理工艺合理制定热处理工艺 如加热温度、冷却速度、如加热温度、冷却速度、回火、操作方法等回火、操作方法等返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT45钢汽车拨叉，热处理工艺为正火淬火中温回火，钢汽车拨叉，热处理工艺为正火淬火中温回火，实际生产中废品率到达实际生产中废品率到达40以上，主要是淬火裂纹。以上，主要是淬火裂纹。工作条件：冲击磨损工作条件：冲击磨损技术要求：技术要求：4550HRC 均匀回火屈氏体均匀回火屈氏体返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT零件宏观构造零件宏观构造裂纹

36、形态裂纹形态断口分析：断口分析：裂纹弧形，沿轴向分布扩展，裂纹弧形，沿轴向分布扩展，由工件外表裂向心部，裂纹由工件外表裂向心部，裂纹两侧耦合，是典型淬火裂纹。两侧耦合，是典型淬火裂纹。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT低倍下观看裂纹走向低倍下观看裂纹走向裂纹局部形态裂纹局部形态组织为混合马氏体，组织为混合马氏体，组织细小均匀，组织细小均匀，未觉察非淬硬区，未觉察非淬硬区，但裂纹四周有非金属夹杂。但裂纹四周有非金属夹杂。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT裂纹形成分析裂纹形成分析组织应力，热应力组织应力，热应力由于外侧面和内侧面冷

37、速不均匀，由于外侧面和内侧面冷速不均匀，使马氏体转变不同时，引起使马氏体转变不同时，引起组织应力，造成内侧面受到拉应力，组织应力，造成内侧面受到拉应力，从杂质处开裂。从杂质处开裂。工艺改进：工艺改进：淬火按如图箭头方向在淬火介质中淬火按如图箭头方向在淬火介质中来回移动，或不停搅动淬火介质。来回移动，或不停搅动淬火介质。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT4.其它淬火缺陷其它淬火缺陷 淬火硬度缺乏淬火硬度缺乏 氧化和脱碳氧化和脱碳 软点软点返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT推断题推断题1 1过冷奥氏体的冷却速度越快，钢冷却后的硬度

38、越高。过冷奥氏体的冷却速度越快，钢冷却后的硬度越高。2 2低碳钢淬火后，只有经高温回火才可能获得优良的力低碳钢淬火后，只有经高温回火才可能获得优良的力学性能。学性能。3 3钢中合金元素愈多，则淬火后的硬度愈高。钢中合金元素愈多，则淬火后的硬度愈高。4 4本质细晶粒钢加热后的实际晶粒肯定比本质粗晶粒钢本质细晶粒钢加热后的实际晶粒肯定比本质粗晶粒钢细细5 5同一种钢材在一样的加热条件下，水淬比油淬的淬透同一种钢材在一样的加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小尺寸零件比大尺寸零件的淬透性好。性好，小尺寸零件比大尺寸零件的淬透性好。返 回下一页上一页 本章首页金属热处理原理及工艺,SMSE,CUMT仓仓

39、库库内内现现有有三三批批直直径径均均为为30mm30mm的的4040钢钢，40CrMnMo40CrMnMo钢钢，9SiCr9SiCr钢钢，由由于于种种种种缘缘由由已已无无法法区区分分，请请承承受受热热处处理理的方法将它们区分开来，并说明其缘由。的方法将它们区分开来，并说明其缘由。(1)(1)每每批批钢钢材材各各截截取取一一段段长长度度大大于于30mm30mm的的样样品品，并并编编号；号；(2)(2)将将三三个个样样品品放放入入850850的的炉炉中中加加热热，保保温温30min30min后后，放入水中淬火冷却；放入水中淬火冷却；(3)(3)硬硬度度检检验验，硬硬度度最最高高的的为为9SiCr9

40、SiCr钢钢，这这是是由由于于850850加加热热，三三者者完完全全奥奥氏氏体体化化，水水冷冷淬淬火火后后都都得得到到马马氏氏体体，由由于于9SiCr9SiCr钢钢的的淬淬硬硬性性高高于于4545钢钢和和40CrMnMo40CrMnMo钢钢(45(45钢钢和和40CrMnMo40CrMnMo钢钢淬淬火火后后的的硬硬度度约约为为50HRC50HRC左左右右，9CrSi9CrSi钢为钢为60HRC)60HRC)，所以，硬度最高的为，所以，硬度最高的为9SiCr9SiCr钢；钢；(4)(4)对对其其余余二二个个样样品品进进展展心心部部硬硬度度检检验验，硬硬度度高高的的为为40CrMnMo40CrMnMo钢钢，这这是是由由于于40CrMnMo40CrMnMo钢钢的的淬淬透透性性高高于于4040钢钢，40CrMnMo40CrMnMo钢钢油油冷冷后后得得到到马马氏氏体体，4040钢钢由由于于淬淬透透性性低低心心部得不到马氏体组织。部得不到马氏体组织。