第二章 金屬材料熱處理
《第二章 金屬材料熱處理》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《第二章 金屬材料熱處理(44頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
第二章 金屬材料熱處理,第一節(jié) 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變,第二節(jié) 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變,第三節(jié) 退火與正火,第四節(jié) 淬 火,第五節(jié) 回 火,第六節(jié) 鋼的表面熱處理及化學(xué)熱處理,第七節(jié) 熱處理新技術(shù)簡介,第八節(jié) 熱處理工藝應(yīng)用,教學(xué)重點:,教學(xué)難點:,1、掌握鋼的熱處理的工藝過程; 2、掌握鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變以及鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變; 3、掌握主要的熱處理方法的工藝過程及在生產(chǎn)中的應(yīng)用。,1、鋼的熱處理的工藝過程; 2、鋼在加熱或冷卻時的組織轉(zhuǎn)變; 3、主要的熱處理方法。,鋼在加熱或冷卻時的組織轉(zhuǎn)變。,教學(xué)目標:,把固態(tài)金屬材料在一定介質(zhì)中的加熱、保溫和冷卻,以改變其組織和性能的一種工藝。,鋼 的 熱 處 理,第三章 金屬熱處理,§1 概述 金屬熱處理是將固態(tài)金屬或合金采用適當?shù)姆椒ㄟM行加熱、保溫和冷卻,獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。,,右圖為 熱處理的基本工藝過程的溫度-時間關(guān)系曲線。,熱處理用于消除上一工藝過程所產(chǎn)生的金屬材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)上的某些缺陷,改善切削性能,還可進一步提高金屬材料的性能,充分發(fā)揮材料性能的潛力。因此,大部分機器零件都要進行熱處理。,金屬熱處理可分為,整體處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理。 整體處理包括: 退火、正火、淬火和回火等;,表面熱處理和化學(xué)熱處理,主要有表面淬火、滲碳和滲氮等工藝。,鋼加熱和冷卻時的溫度變化曲線見圖3-2。,由圖可見,要想使共析鋼轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,必須將鋼加熱到Ac1以上;對于亞共析鋼必須加熱到Ac3以上。否則,難以達到應(yīng)有的熱處理效果。,§2 退火和正火,一、退火,退火是將金屬和合金加熱到適當溫度,保溫一定時間,然后緩慢冷卻的熱處理工藝。,按金屬成分和性能要求的不同,退火可分為:,1.完全退火 將鐵碳合金完全奧氏體化,隨之緩慢冷卻,獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。完全退火的目的是通過完全重結(jié)晶細化晶粒,降低硬度,改善切削性能。完全退火主要用于亞共析鋼的鑄、鍛件。,2.球化退火 使鋼件中碳化物球狀化而進行的退火工藝。球化退火主要用于過共析鋼,目的是使網(wǎng)狀滲碳體球狀化,降低硬度、提高韌性,改善切削性能,為淬火作組織準備。,3.去應(yīng)力退火 為了去除由于塑性變形加工、焊接等造成的以及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進行的退火。主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件和切削件的殘余應(yīng)力。,二、正火,正火是將鋼材或鋼件加熱到或Accm以上30~50℃,保溫適當?shù)臅r間后,在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。 把鋼件加熱到以上100~150℃的正火則稱為高溫正火。,與退火類似,但冷卻速度比退火快。鋼件在正火后的強度和硬度比退火稍高,但消除殘余應(yīng)力不徹底。又因操作簡便、生產(chǎn)率高,所以,正火常優(yōu)先采用。低碳鋼件可代替退火。,一、 淬火是將鋼件加熱到 或Ac1以上某一溫度,保持一定時間,然后以適當?shù)乃俣壤鋮s獲得馬氏體和(或)貝氏體組織的熱處理工藝。 目的;提高鋼件的硬度和耐磨性,淬火+不同回火,獲得各種需要的性能,是強化鋼的主要方法。,§3 淬火和正火,淬火介質(zhì):淬火冷卻時所用的介質(zhì)。 鋼的種類不同,淬火介質(zhì)不同,常用介質(zhì):水、油。水便宜,冷卻能力較強,碳素鋼件用的多。油冷卻能力較水低、成本高,但,可防止工件產(chǎn)生裂紋等缺陷,合金鋼多用。,二 、回火,回火是鋼件淬硬后,再加熱至Ac1以下的某一溫度,保溫一定時間,然后冷卻到室溫的熱處理工藝。 其目的是穩(wěn)定組織,減少內(nèi)應(yīng)力,降低脆性,獲得所需性能。 下表為常見的回火方法及其應(yīng)用。,§4 表面熱處理和化學(xué)熱處理,,一、表面淬火 表面淬火是僅對工件表層進行淬火的工藝。 目的:為了獲得高硬度的表面層和有利的殘余應(yīng)力分布,提高工件的硬度和耐磨性。 表面淬火加熱的方法很多,如感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱、激光加熱等。,二、化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理是將金屬和合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫,使一種或幾種元素滲入它的表層,以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲和滲金屬元素等。,,,,第一節(jié) 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變,臨界溫度 平衡時:A1、 A3、Acm 加熱時:Ac1、 Ac3、Accm 冷卻時:Ar1、Ar3、Arcm,鋼加熱(冷卻)時Fe-Fe3C狀態(tài)圖,1.奧氏體的形成 —— Fe,C原子擴散和晶格改變的過程。,共析鋼加熱到Ac1 以上時, P → A 共析鋼A化過程 —— 形核 、長大、 Fe3 C 完全溶解、C 的均勻化。,亞(過)析鋼的A化 —— P → A 后,先共析 F 或 Fe3CⅡ 溶解。,§2-1 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變,影響A轉(zhuǎn)變速度的因素,加熱溫度和速度↑→ 轉(zhuǎn)變快 C%↑或 Fe3 C片間距↓ → 界面多,形核多 → 轉(zhuǎn)變快 合金元素 → A化速度↑或↓,A 晶粒度 加熱溫度,保溫時間↑ → 晶粒尺寸↓ 合金碳化物↑,C% ↓ → 晶粒尺寸↓,§2-1 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變,第二節(jié) 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變,1.過冷A的等溫轉(zhuǎn)變 2.過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變,連續(xù)和等溫冷卻曲線,,1. 過冷A的等溫轉(zhuǎn)變,過冷A :T < A1時,A不穩(wěn)定。,高溫轉(zhuǎn)變,A1 ~ 550℃ 過冷A → P 型組織 中溫轉(zhuǎn)變,550℃ ~ MS 過冷A →貝氏體 ( B ) 低溫轉(zhuǎn)變,MS ~ Mf 過冷A →馬氏體 ( M ),§2-2 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變,P 型組織 —— F + 層片狀 Fe3C,珠光體 P索氏體 S屈氏體 T,層片間距:P > S > T,§2-2 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變,高溫轉(zhuǎn)變過程 —— 晶格改變和Fe,C原子擴散。,中溫轉(zhuǎn)變(550℃ ~ MS) —— C原子擴散, Fe原子不擴散,§2-2 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變,連續(xù)冷卻 轉(zhuǎn)變方法,爐冷→ P 空冷→ S 油冷→ T+M+A' 水冷→ M+A',連續(xù)冷卻 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物,§2-2 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變,共析鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能,§2-2 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變,第三節(jié) 退火與正火,預(yù)備熱處理工藝,處理工件毛坯,為以后切削加工和最終熱處理做組織準備,一、鋼的退火,鋼的退火是將工件加熱到適當溫度,保持一定時間,然后緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝。,目的是消除鋼的內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、提高塑性、細化組織、均勻化學(xué)成分,以利于后續(xù)加工,并為最終熱處理做好組織準備。,,,分類,§2-3 退火與正火,退 火 溫 度 范 圍,§2-3 退火與正火,二、鋼的正火,正火是指將工件加熱奧氏體化后在空氣中冷卻的熱 處理工藝。,目的是細化晶粒,消除網(wǎng)狀滲碳體,并為淬火、切削加工等后續(xù)工序作組織準備。,消除過熱組織、細化晶粒、改善切削性,消除組織缺陷、保持硬度、為調(diào)質(zhì)做準備,消除網(wǎng)狀二次滲碳體、為球化退火和 淬火做準備,淬火作用(空淬),§2-3 退火與正火,正 火 溫 度 范 圍,正火問題: 1、正火加熱溫度及冷卻方式 2、正火主要目的 3、正火與退火主要差別,§2-3 退火與正火,第四節(jié) 淬 火,淬火是指將工件加熱奧氏體化后,以適當方式冷卻獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝。,目的主要是使鋼件得到馬氏體(或貝氏體)組織,提高鋼的硬度和強度 。,淬火溫度范圍,§2-4 淬 火,淬火問題:1、淬火加熱溫度及冷卻方式 2、常用冷卻介質(zhì) 3、淬透性和淬硬性,淬 火 過 程,§2-4 淬 火,冷卻介質(zhì),冷卻速度: 鹽水 > 水 > 鹽浴 > 油,淬火方法 單介質(zhì)淬火:水、油冷 雙介質(zhì)淬火:水冷 + 油冷 分級淬火: >Ms鹽浴中均溫+空冷 等溫淬火( 在鹽、堿浴中) → 下B,淬火缺陷 過熱與過燒 氧化與脫碳 硬度不足和軟點 變形和開裂,§2-4 淬 火,第五節(jié) 回 火,淬火后,加熱到Ac1以下,保溫,冷卻。 目的:消除淬火應(yīng)力,調(diào)整性能。,低溫回火(150~250℃) → 回火M ( 過飽和F +薄片狀Fe2.4C ) + A‘ 。淬火應(yīng)力↓ ,韌性↑ ,保持淬火后的高硬度。 用于高C工具鋼等。 中溫回火(350~500℃)→ 回火T (F +細粒狀Cm ) 。彈性極限和屈服強度↑,韌性和硬度中等。 用于彈簧等。 高溫回火(500~650℃)→ 回火S (等軸狀F +粒狀Cm ) 。綜合機械性能最好, 即強度、塑性和韌性都較好。 用于重要零件。調(diào)質(zhì)處理 —— 淬火 + 高溫回火,回火問題:1、回火主要目的 2、回火種類 3、回火脆性 4、調(diào)質(zhì),低溫回火,中溫回火,高溫回火,150-200°C,350-500°C,500-650°C,HRC60,HRC35-50,HRC20,刃具、模具,彈簧,重要結(jié)構(gòu)件,§2-5 回 火,整 體 熱 處 理 工 藝 曲 線,整體工藝曲線,§2-5 回 火,§2-5 回 火,第六節(jié) 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理,表面具有高硬度和耐磨性,心部具有一定的強度和足夠的韌性。,一、鋼的表面熱處理,表面熱處理是為改變工件表面的組織和性能,僅對其表面進行熱處理的工藝。,表面淬火是最常用的表面熱處理。,主要方法有:,1、感應(yīng)加熱表面熱處理,2、火焰加熱表面熱處理,感應(yīng)加熱表面淬火,§2-6 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理,火焰加熱表面淬火,§2-6 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理,激光加熱表面淬火,§2-6 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理,二、鋼的化學(xué)熱處理,鋼的化學(xué)熱處理是將工件置于適當?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫,使一種或幾種元素滲入到它的表層,以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。,最常用的方法有:,1、滲碳,滲碳介質(zhì)中加熱保溫,2、滲氮,表面硬而心部韌,氮原子滲入工件表層,疲勞強度高、變形小,3、碳氮共滲,§2-6 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理,滲 氮,§2-6 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理,滲 氮,§2-6 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理,第七節(jié) 熱處理新技術(shù)簡介,電弧噴涂,離子噴涂,§2-7 熱處理新技術(shù)簡介,第八節(jié) 熱處理工藝應(yīng)用,勞動版《鋼的熱處理》錄像,鋼的熱處理錄 像,本 章 小 結(jié),1、為了提高鋼的某些機械性能指標,保證機器零件和工具的工作可靠性及其使用壽命,通常要對鋼進行熱處理。熱處理是采用適當?shù)姆绞綄饘俨牧匣蚬ぜM行加熱、保溫和冷卻,以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。它可改善工件的組織和性能,充分發(fā)揮材料潛力,從而提高工件使用壽命。 2、鋼的退火與正火主要用來處理工件毛坯,為以后切削加工和最終熱處理做組織準備,對一般鑄件、焊接件以及性能要求不高的工件,退火、正火都可作為最終熱處理。淬火的目的主要是使鋼件得到馬氏體(或貝氏體)組織,提高鋼的硬度和強度,與適當?shù)幕鼗鹣嗯浜?,可以更好地發(fā)揮鋼材的性能潛力?;鼗鹗侵腹ぜ阌埠?,加熱到AC1以下的某一溫度,保溫一定時間,然后冷卻到室溫的熱處理工藝?;鼗鹗蔷o接淬火之后進行的,通常也都是零件進行熱處理的最后一道工序。其目的是消除和減小內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定組織,調(diào)整性能,以獲得強度和韌性之間較好的配合。 3、在生產(chǎn)中有些零件,如齒輪、花鍵軸、活塞銷等,要求表面具有高硬度和耐磨性,心部具有一定的強度和足夠的韌性。這時就需要對零件進行表面熱處理或化學(xué)熱處理,以滿足上述要求。,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請點此認領(lǐng)!既往收益都歸您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
15 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標,表示該PPT已包含配套word講稿。雙擊word圖標可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計者僅對作品中獨創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 第二 金屬材料 熱處理
鏈接地址:http://www.szxfmmzy.com/p-253061.html