钢的热处理讲义.ppt
《钢的热处理讲义.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢的热处理讲义.ppt(111页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、2023年6月23日星期五,1,钢的热处理,1 概述2 钢在加热时的转变3 钢在冷却时的转变4 钢的退火与正火5 钢的淬火 6 钢的回火7 钢的形变热处理8 钢的表面淬火9 钢的化学热处理10 热处理对零件结构的要求,2023年6月23日星期五,2,钢的热处理:,1 概述,工艺曲线:,特点:,目的:,分类: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)特殊热处理(形变、真空、光亮),Tc,2023年6月23日星期五,3,箱式电阻炉,1 概述,2023年6月23日星期五,4,台车式电阻炉,1 概述,2023年6月23日星期五,5,连续式热处理炉,1 概述,2023年6月2
2、3日星期五,6,2 钢在加热时的转变,平衡转变非平衡转变过热过冷,2023年6月23日星期五,7,一、奥氏体的形成(PA),奥氏体晶粒的形成和长大残余渗碳体的溶解奥氏体的均匀化(Fe、C原子的扩散),2 钢在加热时的转变,2023年6月23日星期五,8,二、奥氏体晶粒的长大,奥氏体的晶粒度晶粒度起始晶粒度实际晶粒度本质晶粒度,晶粒度的控制Al脱氧(本质细)Si/Mn脱氧(本质粗),2 钢在加热时的转变,2023年6月23日星期五,9,晶粒度的测定方法:93010保温38小时(100),本质粗,本质细,2 钢在加热时的转变,2023年6月23日星期五,10,影响奥氏体晶粒长大的因素,1.加热温度
3、 加热温度愈高,晶粒长大速度越快,奥氏体晶粒也越粗大,热处理时必须规定合适的加热温度范围。2.保温时间 随保温时间的延长,晶粒不断长大,但随保温时间的延长,晶粒长大速度越来越慢,且不会无限制地长大下去。,2 钢在加热时的转变,2023年6月23日星期五,11,影响奥氏体晶粒长大的因素,3.加热速度 加热速度越快,奥氏体化的实际温度愈高,奥氏体的形核率大于长大速度,获得细小的起始晶粒。生产中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。4.冶炼和脱氧条件 冶炼时用铝脱氧,使之形成AlN微粒;或加入Nb、Zr、V、Ti等强碳化物形成元素,形成难溶的碳化物颗粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大,在一定温度下
4、晶粒不易长大;只有当超过一定温度时,第二相微粒溶入奥氏体后,奥氏体才突然长大。,2 钢在加热时的转变,2023年6月23日星期五,12,影响奥氏体晶粒长大的因素,5.含碳量的影响(有临界值)随着奥氏体含碳量的增加,Fe、C原子的扩散速度增大,奥氏体晶粒长大的倾向增加。当超过奥氏体饱和碳浓度以后,由于出现了残余渗碳体,产生机械阻碍作用,使晶粒长大倾向减小。,2 钢在加热时的转变,2023年6月23日星期五,13,3 钢在冷却时的转变,过冷奥氏体的两种冷却方式,2023年6月23日星期五,14,3 钢在冷却时的转变,一、奥氏体等温转变曲线,C曲线TTT曲线 T_Temperature T_Time
5、 T_Transformation,2023年6月23日星期五,15,3 钢在冷却时的转变,2023年6月23日星期五,16,3 钢在冷却时的转变,珠光体转变:Fe、C的扩散性相变,2023年6月23日星期五,17,3 钢在冷却时的转变,珠光体转变:扩散相变(Ar1550,AP(F+Fe3C)),1)在A1650形成的珠光体,因为过冷度小,片间距较大(0.4m),在500以上的光学显微镜下,能分辨其片层状形态;即为粗珠光体,习惯上称为珠光体(P)。,2023年6月23日星期五,18,3 钢在冷却时的转变,2)在650600形成片间距较小的珠光体(0.20.4m),在光学显微镜8001500能分
6、辨出其为铁素体薄层和碳化物(渗碳体)薄层交替重叠的复相组织称为细珠光体或索氏体,用字母S表示(以英国冶金学家HCSorby的名字命名)。,珠光体转变:扩散相变(Ar1550,AP(F+Fe3C)),2023年6月23日星期五,19,3 钢在冷却时的转变,3)在600550形成片层间距极小的珠光体(0.2m),在光学显微镜下高倍放大已无法分辨出其内部构造,在电子显微镜下可观测到很薄的铁素体层和碳化物(渗碳体)层交替重叠的复相组织,称为极细珠光体或托氏体,用字母T表示(以法国金相学家LTroost的名字命名)。,珠光体转变:扩散相变(A1550,AP(F+Fe3C)),2023年6月23日星期五,
7、20,3 钢在冷却时的转变,珠光体转变:扩散相变(A1550,AP(F+Fe3C)),a)光学显微组织(500)b)电子显微组织(8000)图6-7 珠光体组织,2023年6月23日星期五,21,3 钢在冷却时的转变,贝氏体转变:半扩散相变(C)550Ms,AB),上贝氏体:550350,过饱和片状F渗碳体 下贝氏体:350Ms,过饱和针状F弥散-Fe2.4C,2023年6月23日星期五,22,3 钢在冷却时的转变,贝氏体转变:半扩散相变(C)550Ms,AB),贝氏体的显微照片,上贝氏体:过饱和片状F渗碳体,性脆无实用价值 下贝氏体:过饱和针状F弥散-Fe2.4C,综合性能好,2023年6月
8、23日星期五,23,3 钢在冷却时的转变,马氏体转变:非扩散相变,Ms以下,AM,马氏体_过饱和的固溶体,c/a1 称为马氏体的正方度含碳量高,正方度大,2023年6月23日星期五,24,3 钢在冷却时的转变,低碳(0.2%)马氏体:板条状_高的强韧性,2023年6月23日星期五,25,3 钢在冷却时的转变,高碳(1.0%)马氏体:片状_硬而脆,2023年6月23日星期五,26,3 钢在冷却时的转变,含碳量对马氏体硬度的影响,2023年6月23日星期五,27,3 钢在冷却时的转变,马氏体转变过程中残余奥氏体(A残或A/)的形成,2023年6月23日星期五,28,3 钢在冷却时的转变,三、影响C
9、曲线的因素,1、碳的影响形状(产物)位置(稳定性),2023年6月23日星期五,29,3 钢在冷却时的转变,2、合金元素的影响形状、位置、,Co左移,其它右移,部分(Cr、Mo、W、V)双C曲线,2023年6月23日星期五,30,3 钢在冷却时的转变,3、加热温度和保温时间的影响,温度高、时间长导致奥氏体成分均匀、晶粒粗大,未溶碳化物减少,过冷奥氏体稳定性增加,C曲线右移。,2023年6月23日星期五,31,3 钢在冷却时的转变,四、奥氏体连续冷却转变C曲线,CCT曲线 Continuous、Cooling、Transformation只有P、M转变k为临界冷却速度,2023年6月23日星期五
10、,32,3 钢在冷却时的转变,连续冷却与等温冷却的比较,孕育期不同过冷度不同转变产物不同实际生产中的应用,2023年6月23日星期五,33,3 钢在冷却时的转变,过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用,1-炉冷AP2-空冷AS3-油淬AT+M+A/4-水冷AM A/k-临界冷却速度k,P,S,M,T,2023年6月23日星期五,34,一、钢的退火(降低硬度、消除应力,细化晶粒),完全退火:亚共析钢Ac3+3050,缓冷到 600时空冷,得到 F+P;等温退火:同完全退火,可节省时间;球化退火:过共析钢Ac1+2030,消除网状 碳化物,使之成为球状;去应力退火:500-650炉冷至200后空
11、冷,消除应力。,4 钢的退火与正火,2023年6月23日星期五,35,过共析钢的退火组织,4 钢的退火与正火,2023年6月23日星期五,36,钢的退火加热温度范围,4 钢的退火与正火,S,G,P,退火过程视频,500650,2023年6月23日星期五,37,二、钢的正火,正火目的:细化晶粒,提高强度 低碳钢-提高硬度 高碳钢消除网状渗碳体工艺过程:Ac3、Accm+3050,保温后空冷优 点:周期短、能耗少【视频演示】,4 钢的退火与正火,2023年6月23日星期五,38,一、钢的淬火工艺,加热温度:Ac3、Ac1+3050保温碳 钢:水冷,得细小M+A/合金钢:油或空冷,得M+Fe3C+A
12、/,5 钢的淬火,2023年6月23日星期五,39,钢的理想淬火工艺,5 钢的淬火,2023年6月23日星期五,40,二、淬火方法,单液淬火:直冷,简单易操作双液淬火:先快后慢,降低应力分级淬火:快-恒-快,应力极低等温淬火:得到B下工模具、弹簧局部淬火:量具等的局部区域冷 处 理:-70-80,降低A残%,稳定尺寸,5 钢的淬火,2023年6月23日星期五,41,淬火工艺曲线,5 钢的淬火,a)单液淬火b)双液淬火c)分级淬火d)等温淬火,2023年6月23日星期五,42,局部淬火方法,5 钢的淬火,2023年6月23日星期五,43,三、钢的淬透性(钢在淬火时获得马氏体的能力),5 钢的淬火
13、,2023年6月23日星期五,44,1.淬透性的概念(钢在淬火时获得马氏体的能力),5 钢的淬火,表层与心部淬透性的差别半马氏体区合金元素对淬透性的影响淬透性与淬硬性的区别,2023年6月23日星期五,45,合金元素使C曲线右移,降低vk,提高钢的淬透性。是影响淬透性的最主要因素。含碳量碳钢中的含碳量愈接近共析成分,其C曲线愈靠右。vk愈小,淬透性越好。奥氏体化温度提高奥氏体化温度,将使奥氏体晶粒长大,成分均匀化,从而减少珠光体的形核率,降低钢的vk,增大其淬透性。钢中未溶第二相碳化物、氮化物及其它非金属夹杂物,可成为奥氏体分解的非自发核心,使vk增大,降低淬透性。,影响淬透性的因素(vK),
14、5 钢的淬火,2023年6月23日星期五,46,影响淬透性的因素(vK),5 钢的淬火,2023年6月23日星期五,47,2.淬透性的测定(末端淬火法及临界直径测定法),5 钢的淬火,末端淬火法:用标准尺寸的端淬试样(25100mm),经奥氏体化后,对其端面喷水冷却。冷却后沿轴线方向测出硬度-距水冷端距离的关系曲线,即淬透性曲线。根据淬透性曲线可以对不同钢种的淬透性大小进行比较、推算出钢的临界淬火直径,确定钢件截面上的硬度分布情况等。,2023年6月23日星期五,48,末端淬透性:J_末端淬透性,d_至末端距离,HRC_该处测得的硬度,5 钢的淬火,2023年6月23日星期五,49,2.淬透性
15、的测定(临界直径测定法及端淬试验法),5 钢的淬火,临界直径测定法:钢材在某种介质中淬冷后,心部得到全部马氏体或50%马氏体组织时的最大直径称为临界直径,以D0表示。临界直径测定法就是制作一系列直径不同的圆棒,淬火后分别测定各试样截面上沿直径分布的硬度U曲线,从中找出中心恰为半马氏体组织的圆棒,该圆棒直径即为临界直径。临界直径越大,表明钢的淬透性越高。,2023年6月23日星期五,50,5 钢的淬火,部分常用钢材的临界淬透直径,2023年6月23日星期五,51,5 钢的淬火,3.淬透性的应用:,受力情况:轴向拉压、弯曲与扭转重要与否:重要的轴、齿轮、连杆弹 簧:要求大的屈强比(s/b)阶 梯
16、轴:可初车后淬火焊 接 件:不宜选择淬透性高的钢材,2023年6月23日星期五,52,5 钢的淬火,淬透性的应用:,2023年6月23日星期五,53,5 钢的淬火,淬透性的应用:,2023年6月23日星期五,54,钢经过淬火后必须回火!,回火目的:消除应力,防止工件开裂回火工艺:Ac1以下保温后缓冷,6 钢的回火,2023年6月23日星期五,55,一、淬火钢的回火转变,马氏体分解(100350)回火M(低过饱和-Fe2.4C)Fig 6-35残余奥氏体的分解(200300)B下碳化物的转变(250400)-Fe2.4C转变为Fe3C渗碳体的聚集长大和相再结晶(400)成为粒状Fe3C,600后
17、粗化,6 钢的回火,2023年6月23日星期五,56,回火钢的组织和性能转变,6 钢的回火,2023年6月23日星期五,57,二、回火的分类及应用,6 钢的回火,低温回火(150250)回火M(低过饱和F针-Fe2.4C)保证高硬度,用于工模具等 HRC5862中温回火(350500)回火屈氏体,F针Fe3C极细粒状 HRC3545,用于各种弹性元件高温回火(500650)回火索氏体,F多边形Fe3C细粒状 HRC2535淬火+高温回火调质【视频演示】,2023年6月23日星期五,58,二、回火的分类及应用,6 钢的回火,不同含碳量碳钢的回火温度与硬度的关系,2023年6月23日星期五,59,
18、一种淬火方式:形变强化+热处理强化,7 钢的形变热处理,分类:,2023年6月23日星期五,60,1、低温形变热处理,7 钢的形变热处理,Ar1以下(500600)变形量6090%抗拉强度可达3300MPa超高强度钢的热处理飞机起落架、模具、冲头、板簧,2023年6月23日星期五,61,2、高温形变热处理,7 钢的形变热处理,Ac1以上变形强化程度有限强度提高,韧塑性大大提高锻件、曲轴、连杆、叶片、弹簧,2023年6月23日星期五,62,概 述,8 钢的表面淬火,有需求:如汽车、拖拉机上的传动齿轮,其表面硬度要求为5862HRC,而心部硬度则要求为3338HRC;精密镗床主轴,要求其与滑动轴承
19、配合的表面硬度不低于900HV,而心部硬度为248286HBS。成本低:方法简单:通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法来实现表硬、心韧,2023年6月23日星期五,63,一、感应加热表面淬火,8 钢的表面淬火,600/f1/2 式中:为电流透入的 深度,mm;f为电流频率,Hz【集肤效应】,硬度分布,2023年6月23日星期五,64,感应加热表面淬火的分类,8 钢的表面淬火,高频701000KHz,常用200300KHz,淬硬深度为0.52mm。中小模数齿轮、轴类零件等。中频50010000Hz,常用25008000Hz,淬硬深度210mm,直径较大的轴类和较大模数的齿轮等。工频50Hz,淬
20、硬深度达1015mm。直径大于300mm的轧辊及轴类零件等。超音频2040KHz,(音频20KHz),淬硬深度在2mm以上,适用于模数为36的齿轮及链轮、花键轴、凸轮等。,2023年6月23日星期五,65,感应加热表面淬火的特点,8 钢的表面淬火,淬火温度高:(Ac3+80150)表面硬、脆性低:高23HRC,低的脆性。疲劳强度高:表面产生体积膨胀而形成压应力。表面质量好、变形小:不易氧化、脱碳,变形小。生产过程易于控制:适用于大批量生产。不 足:设备较贵、复杂零件的感应器不易制造。,2023年6月23日星期五,66,二、火焰加热表面淬火,8 钢的表面淬火,常用氧-乙炔火焰对零件表面进行加热常
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 热处理 讲义

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5294665.html