材料热处理及常用钢

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1、机械热处理及常用钢《一》热处理热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。按照热处理不同的目的，热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。1•预备热处理预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。其热处理工艺有退火、止火、时效、调质等。(1)退火和正火用于经过热加工的毛坯。含碳量大于0.5%的碳钢和合金钢，为降低其硬度易于切削，常采用退火处理；含碳量低于().5%的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削吋粘刀，而采用正火处理。退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理作准备。退火和

2、止火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。(2)时效处理时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工屮产生的内应力。为避免过多运输工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。但精度要求较高的零件(如座标镇床的箱体等)，应安排两次或数次时效处理丁序。简单零件一般可不进行时效处理。为预备热处理。由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理工序。2•最终热处理最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。(1)淬火有表面淬火和整体淬火。其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还

3、具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。其一般工艺路线为：下料-锻造-正火(退火)-粗加工-调质-半精加工-表面淬火-精加工(2)渗碳淬火渗碳淬火适用于低碳钢和低合金钢，先提高零件表层的含碳量，经淬火后使表层获得高的硬度，而心部仍保持一定的强度和较高的韧性和塑性。渗碳分整体渗碳和局部渗碳。局部渗碳时对不渗碳部分要采取防渗措施(镀铜或镀防渗材料)。由于渗碳淬火变形大，且渗碳深度一般在0.5〜2mm之间，所以渗碳工序一般安排在半精加工和精加工之间。其工艺路

4、线一般为：下料■锻造-正火■粗、半精加工-渗碳淬火-精加工。当局部渗碳零件的不渗碳部分采用加人余量后，切除多余的渗碳层的工艺方案吋，切除多余渗碳层的工序应安排在渗碳后，淬火前进行。(1)渗氮处理渗氮是使氮原子渗入金属表面获得一层含氮化合物的处理方法。渗氮层可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗蚀性。由于渗氮处理温度较低、变形小、且渗氮层较薄(一般不超过0.6〜0.7mm),渗氮工序应尽量靠后安排，为减小渗氮吋的变形，在切削后一般需进行消除应力的高温回火。1.铁碳合金基本相：奥氏体A（塑性较好），铁素体F（含碳量较低,强度和硬度不高，但塑性跟冲

5、击韧度好），渗碳体（Fe和C的化合物，用Fe3C表示，其屮C的质量分数为6.67%,硬度很高，但脆性大，几乎没有延展性），珠光体P,C的质量分数为0.77%,（铁素体和渗碳体的机械混合物），莱氏体L,C的质量分数为4.3%,（奥氏体和渗碳体的共晶体）2.根据含碳量的不同，C的质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢,大于2.11%的称为铸铁。3.共析钢:C的质量分数为0/77%的铁碳合金。（亚共析/过共析）4.共晶白口铸铁：C质量分数为4.3%的铁碳合金。（亚共晶/过共晶）5.C的质量分数增加，钢的强度增加，塑性降低。6•奥氏体在727°C以下是不稳

6、定的相，将向珠光体转变。（过冷奥氏体发生高温转变时，其产物为珠光体P,屮温转变时产物是贝氏体B,低温转变时产物是马氏体M）v对共析钢来说，过冷奥氏体在Al-550°C范围内，将转变为珠光体类型组织，其组织特性为层片状，并且随着转变温度的降低，珠光体中的铁素体和渗碳体的层片越来越薄。一般把A1-650°C温度范围形成的层片组织称为珠光体，650°C-600°C形成的组织称为索氏体S,600°C-550°C温度范围形成的称为托氏体T.一般情况下，过冷奥氏体分解成珠光体组织吋，片状的渗碳体将会球化，转变为球状珠光体。硬度，强度较低，但是塑性，韧度较高。过

7、冷奥氏体冷至Ms线以下便发生马氏体转变。马氏体转变时，体积会发生膨胀，钢的C的质量分数越高，奥氏体转变为马氏体时的体积膨胀也越大，这就是高碳钢淬火时容易变形和开裂的原因之一。Fe0.5UO1.52.02.53.O3.54.()4.55.O5.5b.OC.O9six1()()7.退火：将工件加热到Acl或Ac3以上（发生相变）或Acl以下（不发生相变），保温后缓慢冷却下来，通过相变以获得珠光体组织，或不发生相变以消除应力降低强度。亚共析钢一铁素体加珠光体。共析钢一珠光体。过共析钢一珠光体加二次渗碳体。正火：将工件加热到Ac3或Acm以上30・50°C

8、,然后以稍大于退火的冷却速度冷却下来，如空冷，风冷等，得到片层较小的珠光体。退火-•随炉冷。正火“空冷。正火硬度比退火硬度