金屬熱處理工藝12(PPT)

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?材料科學與工程(gōngchéng)根底?鋼的熱處理工藝(gōngyì)2鋼的普通(pǔtōng)熱處理第一頁，共三十六頁。

1劍的制造(zhìzào)過程煉鋼(liànɡānɡ)鍛打(duàndǎ)淬火研磨回火裝配第二頁，共三十六頁。

24、鋼的淬火(cuìhuǒ)定義：將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上(yǐshàng)某一溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體〔或下貝氏體〕的熱處理工藝。目的：為了獲得馬氏體〔或貝氏體〕組織，提高鋼的硬度、強度和耐磨性，并保持足夠的韌性。淬火必要條件：V>=Vk(臨界(línjiè)淬火速度)第三頁，共三十六頁。

31、碳鋼⑴亞共析鋼淬火溫度(wēndù)為Ac3+30-50℃。預備熱處理組織為退火或正火組織。(一)淬火(cuìhuǒ)溫度碳鋼的淬火加熱溫度(wēndù)范圍得到均勻細小的奧氏體晶粒為原那么第四頁，共三十六頁。

4亞共析鋼淬火(cuìhuǒ)組織：?0.5%C時為M?0.5%C時為M+A’。65MnV鋼(0.65%C)淬火(cuìhuǒ)組織45鋼(含0.45%C)淬火(cuìhuǒ)組織第五頁，共三十六頁。

5⑵共析鋼淬火(cuìhuǒ)溫度為Ac1+30-50℃；淬火組織為M+A’。碳鋼的淬火加熱(jiārè)溫度范圍共析鋼(0.77%C)淬火(cuìhuǒ)組織第六頁，共三十六頁。

6碳鋼的淬火(cuìhuǒ)加熱溫度范圍⑶過共析鋼淬火溫度:Ac1+30-50℃。溫度高于Accm，那么奧氏體晶粒粗大、含碳量高，淬火后馬氏體晶粒粗大、A’量增多，使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂(kāiliè)傾向增加。淬火組織:M+Fe3C顆粒+A’。(預備組織為P球)T12鋼〔含1.2%C〕淬火(cuìhuǒ)組織第七頁，共三十六頁。

7熱處理后的組織(zǔzhī):M+Fe3C+A殘Ac1+30～50過共析鋼M+A殘Ac1+30～50共析鋼M+A殘Ac3+30～50亞共析鋼Wc＞0.5%MAc3+30～50亞共析鋼Wc≤0.5%最終組織淬火溫度(℃)鋼種第八頁，共三十六頁。

82、合金鋼由于(yóuyú)多數(shù)合金元素(Mn、P除外)對奧氏體晶粒長大有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。⑴亞共析鋼淬火溫度為Ac3+50-100℃。⑵共析鋼、過共析鋼淬火溫度為Ac1+50-100℃。第九頁，共三十六頁。

9(二)淬火(cuìhuǒ)介質①理想淬火介質(jièzhì)的冷卻能力時間(shíjiān)(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf在A1～650℃緩慢冷卻，以減少熱應力；在過冷奧氏體最不穩(wěn)定區(qū)域〔650～400℃〕，快速冷卻而在MS附近的溫度區(qū)域冷速比較緩慢，它可以減少淬火組織應力，防止淬火變形開裂。第十頁，共三十六頁。

10②常用的淬火(cuìhuǒ)冷卻介質名稱最大冷卻速度時平均冷卻速度/(℃?s-1)所在溫度/℃冷卻速度/(℃?s-1)650～550℃300～200℃20℃靜止水34077513545040℃靜止水28554511041060℃靜止水2202758018510%NaCl溶液58020001900100010%NaOH溶液5602830275077520℃10號機油430230606580℃10號機油430230705520℃3號錠子油50012010050第十一頁，共三十六頁。

11理想的冷卻曲線應只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以到達(dàodá)既獲得馬氏體組織，又減小內應力的目的。常用(chánɡyònɡ)淬火介質是水和油。水的冷卻能力強，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼件。油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。熔鹽作為淬火介質稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間，用于形狀復雜件的分級淬火和等溫淬火。聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)(gōngyè)常用的淬火介質.第十二頁，共三十六頁。

12〔三〕常用(chánɡyònɡ)的淬火方法單液淬火雙液淬火分級淬火等溫淬火時間溫度MsA1第十三頁，共三十六頁。

131、單液淬火法加熱工件在一種介質中連續(xù)(liánxù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡單，易實現(xiàn)自動化。易產生淬火應力，導致工件變形或開裂。適用于形狀(xíngzhuàn)簡單的碳鋼，合金鋼工件；對碳鋼直徑大于3~5mm的工件水中淬火，更小的可采用油淬；各類合金鋼那么以油為常用淬火介質。適用(shìyòng)條件第十四頁，共三十六頁。

142、雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強的介質中冷卻躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質中發(fā)生馬氏體轉變的方法。如水淬油冷。優(yōu)點是冷卻理想(lǐxiǎng)，缺點是不易掌握。必須嚴格控制工件在水中的停留時間。尺寸(chǐcun)較大的碳素鋼工件。適用(shìyòng)條件第十五頁，共三十六頁。

153、分級淬火法將奧氏體狀態(tài)(zhuàngtài)的工件在Ms附近的鹽浴或堿浴中保溫，待內外溫度均勻后再取出空冷，完成馬氏體轉變。特點(tèdiǎn)工件內外溫度均勻并在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉變，減小了熱應力和組織應力，減小變形與開裂傾向。克服雙液淬火出水入油時間(shíjiān)難以控制的缺點。適用條件尺寸較小的工件，如刀具、量具和要求變形小的精密工件。第十六頁，共三十六頁。

164、等溫淬火法將工件在高于Ms的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。經等溫淬火零件(línɡjiàn)具有良好的綜合力學性能，淬火應力小，等溫淬火后不需要回火。適用于形狀復雜及要求較高的小型件，如模具、刀具、齒輪。適用(shìyòng)條件第十七頁，共三十六頁。

17網帶式淬火爐淬透性是鋼的主要(zhǔyào)熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一?！菜摹充摰拇阃感缘谑隧?，共三十六頁。

18淬透性的概念(gàiniàn)淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小(dàxiǎo)是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。工件淬硬層與冷卻速度(sùdù)的關系第十九頁，共三十六頁。

19未淬透鋼淬透鋼HRCHRC淬透性的大小(dàxiǎo)對鋼的熱處理后的力學性能的影響第二十頁，共三十六頁。

20M量和硬度隨深度的變化淬硬層深度是指由工件外表到半馬氏體區(qū)(50%M+50%P)的深度。淬硬性(yìngxìng)是指鋼淬火后所能到達的最高硬度，即硬化能力.第二十一頁，共三十六頁。

21淬透性與淬硬性的區(qū)別〔1〕淬透性概念：指淬火時獲得馬氏體的難易程度；影響因素：主要和鋼的過冷奧氏體的穩(wěn)定性有關或者說與鋼的臨界淬火冷卻速度有關。淬透性是鋼材本身固有的一個屬性(shǔxìng)?！?〕淬硬性概念：是指淬成馬氏體可得到的硬度，影響因素：主要和鋼中含碳量有關。淬硬性是鋼淬火后獲得馬氏體的最高硬度。第二十二頁，共三十六頁。

22淬硬性(yìngxìng)與淬透性之間的關系:淬透性淬硬性鋼種小低碳素結構鋼(20)小高碳素工具鋼(T12A)大低低碳合金結構鋼(20Cr2Ni4A)大高高碳高合金工具鋼(W18Cr4V)第二十三頁，共三十六頁。

23鋼的淬透性——鋼材本身的固有屬性，與外部因素無關工件的淬透深度——取決于鋼材淬透性,還與冷卻介質工件尺寸(chǐcun)等外部因素有關。同一材料的淬硬層深度與工件的尺寸、冷卻介質有關。工件尺寸小、介質冷卻能力強，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質無關。它只用于不同(bùtónɡ)材料之間的比較。是在尺寸、冷卻介質相同時，用不同(bùtónɡ)材料的淬硬層深度來進行比較的。注意(zhùyì)區(qū)別：第二十四頁，共三十六頁。

24端淬試樣冷卻后，沿其長度方向磨出一狹條平面，每隔一定距離(jùlí)測量硬度值，繪出淬透性曲線.淬透性端淬法測定第二十五頁，共三十六頁。

25淬透性表示(biǎoshì)方法：d——測試點至水冷端的(duāndì)距離〔mm〕HRC——測試點處的硬度(yìngdù)值J——表示末端淬透性例如：即表示：距水冷端5mm處試樣硬度值為42HRC即表示：距水冷端10mm處試樣硬度值為30～35HRC第二十六頁，共三十六頁。

26淬透性的實際意義1、對于截面承載均勻的重要(zhòngyào)件，要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等?！x用高淬透性鋼2、對于承受彎曲、扭轉的零件可不必淬透〔淬硬層深度一般為半徑的1/2~1/3〕，如軸類?！痛阃感凿摯阌矊由疃扰c工件尺寸有關，設計時應注意尺寸效應。高強螺栓柴油機連桿齒輪第二十七頁，共三十六頁。

275、鋼的回火(huíhuǒ)(1)定義:把淬火后的零件重新加溫到Ac1線以下某個溫度(wēndù),保溫一段時間,然后冷卻到室溫。(2)目的:〔1〕減小或消除淬火(cuìhuǒ)應力，防零件變形和開裂?！?〕穩(wěn)定組織，防止組織轉變引起的零件形狀、尺寸和性能變化?！?〕獲得所需力學性能。淬火回火第二十八頁，共三十六頁。

281、低溫回火〔150-250oC〕組織：M回=α0.3%C+ε目的：保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性，降低淬火力，減少鋼的脆性。硬度為58-64HRC。應用：刃具、量具、模具、滾動軸承(gǔndòngzhóuchéng)、滲碳淬火件和外表淬火件。回火(huíhuǒ)馬氏體組織金相圖第二十九頁，共三十六頁。

292、中溫回火〔350-500oC〕組織：T回=F針+Fe3C粒目的：獲得高的彈性極限、屈服點和較好的韌性。又稱彈性處理。硬度為35-45HRC。應用：彈性零件(línɡjiàn)及熱鍛模具等。回火(huíhuǒ)托氏體組織金相圖第三十頁，共三十六頁。

303、高溫回火(huíhuǒ)〔500-650oC〕組織：S回=F塊+Fe3C球目的：獲得良好的綜合力學性能。硬度為25-35HRC.應用：各種重要結構零件如螺栓、齒輪及軸承。淬火+高溫回火=調質處理回火索氏體組織(zǔzhī)金相圖第三十一頁，共三十六頁。

31(4)回火(huíhuǒ)脆性1、第一類回火(huíhuǒ)脆性〔250-350oC〕不可逆回火脆性回火時應避開這一溫度范圍2、第二類回火脆性〔500-650oC〕可逆回火脆性回火后快冷，參加合金元素W、Mo。馬氏體分解(fēnjiě)時沿馬氏體片界面析出斷續(xù)的薄殼狀碳化物，降低了晶界的斷裂強度，使之成為裂紋擴展路徑回火時雜質元素向奧氏體晶界偏聚，減弱了奧氏體晶界上原子的結合力，降低晶界斷裂強度。第三十二頁，共三十六頁。

32淬火缺陷與防止(fángzhǐ)措施氧化，是指鐵的氧化，即在工件外表形成一層松脆的氧化鐵皮。氧化不僅造成金屬的損耗，還影響工件的承載能力和外表質量(zhìliàng)等。脫碳，是指氣體介質和鋼外表的碳起作用而逸出，使材料外表含碳量降低。脫碳會降低工件表層的強度、硬度和疲勞強度，對于彈簧、軸承和各種工具、模具等，脫碳是嚴重的缺陷。為了防止氧化和脫碳，對重要受力零件和精密零件，通常應在鹽浴爐內加熱。真空加熱或可控氣氛加熱。1、氧化(yǎnghuà)與脫碳第三十三頁，共三十六頁。

332、過熱(ɡuòrè)和過燒鋼在淬火加熱時，由于加熱溫度過高或高溫下停留時間過長而發(fā)生奧氏體晶粒顯著粗化的現(xiàn)象，稱為過熱。加熱溫度到達(dàodá)固相線附近，使晶界氧化并局部熔化的現(xiàn)象稱為過燒。工件過熱后，晶粒粗大，不僅降低鋼的力學性能〔尤其是韌性〕，也容易引起變形和開裂。過熱可以用正火處理予以糾正，而過燒后的工件只能報廢。為了防止工件的過熱和過燒，必須嚴格控制加熱溫度和保溫時間。第三十四頁，共三十六頁。

34淬火內應力是造成工件變形和開裂的原因。對于變形量小的工件可采取某些措施予以糾正，而變形量太大或開裂的工件只能報廢。為了防止變形和開裂的產生，可采用不同的淬火方法〔如分級淬火或等溫淬火等〕或在設計上采取一些措施〔如結構對稱、截面均勻、防止尖角等〕。由于加熱溫度過低、保溫時間缺乏、冷卻速度過低或外表脫碳等原因造成的?？刹捎弥匦麓慊鹣?xiāochú)，但淬火前要進行一次退火或正火處理。3、變形(biànxíng)與開裂4、硬度(yìngdù)缺乏第三十五頁，共三十六頁。

35內容(nèiróng)總結材料科學與工程根底。卻速度的速度冷卻得。預備熱處理組織為退火或正火組織。M+Fe3C+A殘。優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。d——測試點至水冷端的距離〔mm〕。HRC——測試點處的硬度值。J——表示末端淬透性?！x用高淬透性鋼。——低淬透性鋼。淬硬層深度與工件尺寸有關，設計時應注意尺寸效應。(1)定義:把淬火后的零件重新加溫到Ac1線以下(yǐxià)某個溫度,保溫一段時間,然后冷卻到室溫。真空加熱或可控氣氛加熱。4、硬度缺乏第三十六頁，共三十六頁。