第6章鋼的熱處理原理.ppt

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1、重點(diǎn)：熱處理組織性能轉(zhuǎn)變難點(diǎn)：熱處理原理要求：工作條件--性能--組織--熱處理工藝。第六章鋼的熱處理原理§6-1熱處理概述§6-2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變第六章鋼的熱處理原理§6-3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變一、熱處理的概念將材料在一定的介質(zhì)中加熱、保溫、冷卻，以改變其整體或表面的組織，從而獲得所需性能的一種熱加工工藝。§6-1熱處理概述1、改善使用性能如：耐磨性，強(qiáng)韌性、彈性等；2、改善工藝性能如：機(jī)加工性能，成型性能，后續(xù)熱處理等。3、消除成型缺陷如：組織粗大，成分偏析，殘余應(yīng)力等。二、熱處理的作用生產(chǎn)工藝路線：下料→鍛造→正火→粗機(jī)加工→

2、滲碳→淬火→低溫回火→精加工→成品汽車齒輪零件——熱處理可改善性能且不改變形狀，應(yīng)用十分廣泛。例如：機(jī)床制造中60-70%的零件需熱處理；汽車制造中需熱處理的零件多達(dá)70-80%；工模具及滾動(dòng)軸承，100%需要熱處理?！匾獧C(jī)械零件一般都必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼Ｈ?、熱處理的?yīng)用加熱和冷卻時(shí)鋼的臨界溫度的變化1原子擴(kuò)散2固態(tài)相變Ar3ArcmAr1Ac3AccmAc1Wc（%）溫度A3AcmA1AF+PP+Fe3CP注：鋼的熱處理加熱工藝的制定通常參考Fe-C相圖。四、熱處理的理論基礎(chǔ)1.根據(jù)工藝參數(shù)及組織轉(zhuǎn)變特征不同分為：①普通

3、熱處理：包括退火、正火、淬火、回火。②表面熱處理：包括表面淬火(感應(yīng)加熱表面淬火，火焰加熱表面淬火)及化學(xué)熱處理(滲碳，滲氮)等。③其它熱處理：真空熱處理、可控氣氛熱處理、形變熱處理等。五、熱處理的分類2.根據(jù)熱處理階段和作用不同分為：①預(yù)備熱處理：改善鑄、鍛、焊毛坯件的組織，消除應(yīng)力，為后續(xù)的機(jī)加工或進(jìn)一步的熱處理做準(zhǔn)備。②最終熱處理：使經(jīng)過成形工藝達(dá)到形狀和尺寸要求的零件的性能達(dá)到所需的使用性能。五、熱處理的分類生產(chǎn)工藝路線：下料→鍛造→正火→粗機(jī)加工→調(diào)質(zhì)處理→軸頸表面淬火+低溫回火→精加工→成品曲軸沖模的生產(chǎn)工藝路線：下

4、料→鍛造→球化退火→粗機(jī)加工→淬火→低溫回火→精加工→成品§6-2鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變目的：獲得細(xì)小均勻的奧氏體。1、形成過程（一）奧氏體的形成（共析鋼）Ac3AccmAc1Wc（%）溫度AF+PP+Fe3CP2、奧氏體形成條件1）溫度條件：加熱溫度高于Ac12）時(shí)間條件：在Ac1以上保溫足夠的時(shí)間。100倍顯微鏡下觀察比較，確定晶粒度3、奧氏體的晶粒度1）晶粒度的概念表示晶粒的大小的程度。2）晶粒度等級奧氏體晶粒度分為8級。3）晶粒度等級評定對比法和測量法。4、奧氏體晶粒度的影響因素1）加熱溫度和保溫時(shí)間；2）加熱速度；3）鋼的原

5、始組織；4）鋼的化學(xué)成分:例：若鋼中加入適量能形成難熔中間相的合金元素，如Ti、Zr、V、Nb等，能強(qiáng)烈阻礙奧氏體晶粒長大，達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。（二）鋼的加熱工藝選擇Ac3AccmAc1Wc（%）溫度AF+PP+Fe3CP1、加熱溫度以相圖為參考，結(jié)合熱處理類型及鋼的具體成分來確定。2、加熱時(shí)間確定升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。（三）鋼的加熱缺陷及防止1缺陷氧化——影響尺寸精度，表面粗糙度，脫碳——降低機(jī)械性能，如強(qiáng)度，硬度，耐磨性，過熱——導(dǎo)致晶粒粗大，性能下降，可重新在較低溫度下加熱獲得細(xì)小奧氏體。過燒——導(dǎo)致晶界氧化甚至熔化，很脆，

6、無法挽救。2防止制定合理的熱處理工藝，把缺陷控制在一定的范圍內(nèi)。采用特殊方法：真空加熱，可控氣氛加熱等?！?-3鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變一、鋼的冷卻方式二、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變（一）“C曲線”的建立（TTT曲線）650℃600℃550℃350℃A1MSMf時(shí)間PSTB上B下MM+A’A→PA→SA→TA→B上A→B下A→M過冷A過冷A過冷A過冷A過冷A（二）影響C曲線的主要因素1.碳含量對碳鋼C曲線的影響2.合金元素對C曲線的影響（Co）（三）兩種等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（1）珠光體類型轉(zhuǎn)變過冷A在臨界溫度A1以下比較高的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行

7、的轉(zhuǎn)變。是典型的擴(kuò)散型相變。（2）珠光體組織由鐵素體和滲碳體兩相組成的機(jī)械混合物，通常呈片層狀。1.珠光體類型組織與性能（3）分類：根據(jù)珠光體片間距的大小，可分為三種:珠光體、索氏體、屈氏體。珠光體1000×屈氏體1000×珠光體、索氏體、屈氏體之間無本質(zhì)區(qū)別，其形成溫度也無嚴(yán)格界線，只是其片層厚薄和間距不同。綜合性能好，可制作性能要求不高的零件。性能主要取決于片層間距的大?。浩瑢娱g距愈小，其強(qiáng)度、硬度愈高，同時(shí)塑性、韌性也有所改善。（4）機(jī)械性能2.貝氏體類型組織與性能貝氏體（B）=過飽和F+Fe3C（1）貝氏體的組織形態(tài)：下

8、貝氏體（350℃～Ms）上貝氏體（550～350℃）（2）貝氏體的力學(xué)性能上貝氏體：強(qiáng)度和韌性較低。下貝氏體：不但強(qiáng)度高，而且韌性也好。（3）應(yīng)用上貝氏體：無應(yīng)用價(jià)值，工藝上應(yīng)避免。下貝氏體：綜合性能好；應(yīng)用較多；通過等溫淬火工藝獲得。VKVk’(三)碳鋼過冷奧