金属材料热处理.ppt

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1、第4章金属材料热处理热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的一种热加工工艺。常用热处理工艺可分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）和表面热处理（表面淬火和化学热处理）。4.1退火与正火4.1.1.退火退火是将钢加热到一定温度，保温后炉冷，使之获得接近平衡状态的组织的热处理工艺。在机械制造中，退火与正火通常用作为预备热处理。赋予毛坯良好的加工工艺性能，为后续工序作好组织和性能上的准备。退火的目的是：（1）降低硬度，改善切削加工件。（2）消除残余应力。（3）细化晶粒，消除组织缺陷。（1）完全退火加热到Ac3以上30～50℃

2、保温后，炉冷至500℃以下再空冷的处理工艺。主要用于亚共析钢和中、低碳合金钢。组织为F+P。（2）球化退火加热到Ac1以上20～30℃保温后，炉冷至500℃以下再空冷的处理工艺。球化退火主要用于过共析钢和合金工具钢。获得粒状珠光体。（3）扩散退火加热在Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温。扩散退火后需要再进行完全退火或正火。（4）去应力退火是将工件加热至500～650℃保温后随炉缓慢冷却。用于铸件、焊件等。4.1.2.正火加热温度为Ac3或Accm以上30～50℃，保温后空冷。由于正火比退火的冷却速度大，故珠光体的片层间距较小，因而正火后强度、硬度较高。正火的应用：

3、①提高低碳钢(低合金钢)硬度，改善切削加工性能。②消除过共析钢的网状碳化物。③某些受力不大，性能要求不高的中碳钢和中碳合金钢件，可作为最终热处理。退火与正火工艺规范比较4.2钢的淬火将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。4·2·1淬火加热温度和加热时间应以得到细而均匀的奥氏体晶粒为原则，以便冷却后获得细小的马氏体组织。亚共析钢的淬火加热温度通常为Ac3以上30～50℃；过共析钢的淬火加热温度通常为Ac1以上30～50℃。加热时间与加热温度、加热速度、成分、零件形状和尺寸、装炉方式等有关。4·2·3淬火冷却方法通常的淬火方法

4、包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。4·2·2淬火冷却介质常用的淬火冷却介质是水和油。水主要用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。油一般用作合金钢的淬火冷却介质。盐浴也常用作淬火介质，主要用于分级淬火和等温淬火。4.3钢的表面淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织，而心部仍保持淬火前组织的热处理方法。4.3.1感应加热表面淬火感应加热是利用电磁感应原理。高频100~500kHz0.5~2.0mm中频2.5~8kHz2~10mm工频50Hz10~15mm特点：加热速度快、时间短、氧化脱碳少、变形小、晶粒细小、硬度高，表面层具有

5、较大的残余压应力，可提高疲劳强度。4.3.2火焰加热表面淬火利用乙炔-氧或其他气体火焰加热。淬硬层为2~8mm。4.4钢的回火将淬火后的钢件加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却至室温的热处理工艺叫回火。4·4·1回火目的（1）消除或降低应力，防止变形或开裂。（2）调整性能（硬度）（3）稳定组织，稳定形状和尺寸，保证精度。4.4.2回火组织转变及性能变化1.钢在回火时的组织转变(1)马氏体的分解（200℃以下）100℃以上回火，马氏体开始发生分解，从过饱和α固溶体中析出弥散的ε碳化物。一定饱和度的α固溶体和弥散分布的ε碳化物组成的复相组织，称为回火马氏体。(2)残余奥氏体

6、分解(200～300℃)在200～300℃之间回火时，钢中的残余奥氏体将会发生分解，产物是过饱和的α固溶体和ε碳化物组成的复相组织，相当于回火马氏体或下贝氏体。(3)渗碳体的形成(250~400℃)在300～400℃范围内回火，ε碳化物将向渗碳体转变。由饱和针状的α固溶体和细小颗粒状的渗碳体组成的组织称为回火托氏体。(4)渗碳体的聚集长大(400℃以上)回火温度升高到400℃以上，渗碳体明显聚集长大。由等轴的α相和小颗粒粒状的渗碳体组成的组织称为回火索氏体。2.回火后的组织和性能(1)回火马氏体(250℃以下)(2)回火托氏体(350~500℃)(3)回火索氏体(500~650

7、℃)1.低温回火在150～250℃之间。获得回火马氏体（还有其他组织），使钢具有高的硬度、强度和耐磨性。用于高硬度和高耐磨性的工件，如工具、滚动轴承等。2.中温回火在350～500℃之间，组织为回火托氏体。具有高的弹性极限，用于各种弹簧件。3.高温回火在500～650℃之间，得到回火索氏体。具有高的综合力学性能。用于制作轴、连杆、螺栓及齿轮等重要零件。4.4.3回火工艺及应用钢在某些温度范围内回火时，其冲击韧性显著下降的现象。⑴在250～400℃回火时出现的脆性称为低温回火脆性，又叫第一类回