热处理工艺介绍课件.ppt

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1、热处理基础前言在机床制造中约60%～70%的零件要经过热处理在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。热处理工艺中有三大基本要素：加热保温冷却热处理基本工艺方法退火正火淬火回火化学热处理钢材简介通常所指的钢铁材料是钢和铸铁的总称，指所有的铁碳合金。碳素钢（简称碳钢）是含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。合金钢是在碳钢的基础上，添加某些合金元素，用以保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢（简称碳钢）是含碳量大于0.0218%而小于2

2、.11%的铁碳合金。低碳钢（C%≤0.25%）中碳钢（C%=0.25%～0.60%）高碳钢（C%>0.6%）合金钢是在碳钢的基础上，添加某些合金元素，用以保证一定的生产和加工工艺以及所要求的组织与性能的铁基合金。低合金钢（合金元素总量<5%）中合金钢（合金元素总量为5～10%）高合金钢（合金元素总量>10%）渗碳钢的特点渗碳钢的工作条件及对性能的要求渗碳钢常用在受冲击和磨损条件下工作的一些机械零件，如汽车、拖拉机上的变速齿轮、内燃机上的凸轮、活塞销等，要求表面硬、耐磨，而零件心部则要求有较高的韧性和强度以承受冲击。通常尺寸小的、受力小的，采用低碳钢，而尺寸大的、受力大的则

3、采用低碳合金钢。为什么渗碳钢一般都采用低碳钢?为了满足“外硬内韧”的要求，这类钢一般含碳量为0.1~0.25%，经过滲碳后，零件的表面变为高碳的，而心部仍是低碳的，通过淬火+低温回火后使用。零件表面组织为回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体，硬度达HRC58~62，满足耐磨的要求，而心部的组织是低碳马氏体，保持较高的韧性，满足承受冲击载荷的要求。渗碳钢的热处理渗碳钢的热处理规范一般是渗碳后进行直接淬火（一次淬火或二次淬火），而后低温回火。碳素渗碳钢和低合金渗碳钢，经常采用直接淬火或一次淬火，而后低温回火；高合金滲碳钢则采用二次淬火和低温回火处理。　　经上述热处理后可获得高

4、耐磨性渗层，心部有较高的强度和良好的韧性，适宜制造承受高速中载并且抗冲击和耐磨损的零件。如汽车、拖拉机的后桥和变速箱齿轮、离合器轴、伞齿轮和一些重要的轴类零件。渗碳钢按照淬透性的大小，可分为三类：①．低淬透性渗碳钢典型钢种为20Cr，这类钢水淬临界直径<25mm，渗碳淬火后，心部强韧性较低，只适于制造受冲击载荷较小的耐磨零件，如活塞销、凸轮、滑块、小齿轮等。②．中淬透性渗碳钢典型钢种为20CrMnTi，这类钢油淬临界直径约为25～60mm，主要用于制造承受中等载荷、要求足够冲击韧性和耐磨性的汽车、拖拉机齿轮等零件。③．高淬透性渗碳钢典型钢种为20Cr2Ni4A，这类钢

5、的油淬临界直径>100mm，主要用于制造大截面、高载荷的重要耐磨件，如飞机、坦克中的曲轴、大模数齿轮等。合金元素在材料中的主要作用C：是组成钢的基本元素,它可以提高钢材的强度和硬度；Cr：能够提高钢材的耐磨性和耐锈蚀性能和强度，提高钢材的淬透性（即淬硬深度），促进渗碳。Mn：提高钢的强度、硬度和耐磨性，提高钢材的淬透性，但含锰较高时，有较明显的回火脆性，有促进晶粒长大的作用，因其价格便宜，在我国钢材中具有极为广泛的应用。Ti：阻止奥氏体晶粒长大，细化晶粒。Mo：提高钢材淬透性，在增加淬硬层深度方面为各元素之首，可以防止钢材在高温加热时的晶粒长大，增加高温抗拉强度和提高蠕变

6、强度。Ni：提高钢的冲击韧度和淬透性，尤其低温抗冲击性，提高钢材耐腐蚀性，它与Cr配合使用性能更好。Si：能提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性及抗氧化性。铁碳合金相图铁碳合金相图铁碳合金中的基本相铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图，铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。铁存在着同素异晶转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体，Fe—Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体。由于α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特点不同，因而两者的溶碳能力也不同。1．铁素体碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体2．奥氏体碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体3．渗碳体铁和碳形成

7、的化合物材料检验鉴定钢材的冶金质量，通常采用化学分析、低倍（或称宏观）分析、高倍分析、断口分析等四个方面。1、化学分析：分析钢材化学成分，即各元素含量。2、低倍（8倍）分析：检查钢材疏松（组织不致密性）、缩孔残余、偏析、气泡、发纹（裂纹）、夹杂、白点。3、高倍（400倍）分析：检查钢材带状组织、液析、非金属夹杂。4、断口分析：分为脆性断口（淬火断口）、韧性断口（调质断口）。钢的预备热处理（正火）锻打后的毛坯以及直接下料的棒料带有锻造、轧制的组织缺陷、硬度也不符合机械加工的要求，因此必须通过正火来改变这些缺陷。正火是将钢材或钢件