金属热处理工艺课件.ppt

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1、《材料科学与工程基础》钢的热处理工艺1钢的普通热处理提纲1概述2钢的退火3钢的正火4钢的淬火5钢的回火1概述1.1热处理及其作用:定义：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺。特点：只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。奥氏体的形成Fe3C未溶Fe3CA残余Fe3CAAAA形核A长大残余Fe3C溶解A均匀化奥氏体的形成过程F亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;

2、贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf过冷奥氏体的等温冷却转变共析钢的TTT曲线分析转变类型转变产物形成温度，℃转变机制显微组织特征HRC获得工艺珠光体PA1～650扩散型粗片状，F、Fe3C相间分布5-20退火S650～600细片状，F、Fe3C相间分布20-30正火T600～550极细片状，F、Fe3C相间分布30-40等温处理贝氏体B上550～350半扩散型羽毛状，短棒状Fe3C分布于过饱和F条之间40-50等

3、温处理B下350～MS竹叶状，细片状Fe3C分布于过饱和F针上50-60等温淬火马氏体M针MS～Mf无扩散型片状60-65淬火M*板条MS～Mf板条状50淬火共析碳钢组织转变特征1974年河北易县出土了战国时期的剑马氏体淬火西汉中山靖王宝剑心部含碳量低，表面含碳量高渗碳《史记》水与火合为焠巧冶铸干将之璞，清水淬其锋《汉书》诸葛亮“汉中水钝弱，不任淬，蜀水爽烈”不同水质的冷却能力浴以五牲之溺，淬以五牲之脂南北朝含盐的水和油作为不同冷却速率的淬火剂热处理工艺历史1概述1.1热处理及其作用:使用范围：只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。热处理是一种重

4、要的加工工艺,应用及其广泛：在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。模具、滚动轴承100%需经过热处理。总之，重要零件都需适当热处理后才能使用。1.2热处理的分类热处理普通热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火化学热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;1).根据加热冷却方式分1概述1.2热处理的分类2).根据处理的对象与目的不同分类型对象目的预备热处理毛坯改善工艺性能最终热处理成品获得使用性能1概述预备热处理:退火;正火最终热处理:淬火;回火1概述1.3钢的临界温度:实际生产中，由于加热和冷却不

5、是很缓慢，因此实际发生组织转变的温度与相图的A1、A3、Acm有一定的偏离。通常加热的临界温度用Ac1、Ac3、Accm表示，冷却的临界温度用Ar1、Ar3、Arcm表示。钢在加热、冷却时的临界温度2.钢的退火2.1.定义:将钢加温到适当温度,保温以后随炉冷却,以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。2.2.目的:①调整硬度，改善切削加工性能；②细化晶粒，均匀化学成分和组织，为最终热处理作好组织准备;③消除内应力和加工硬化，防止钢件变形与开裂。视频：退火工艺2.3.工艺参数:1）完全退火定义：将钢加热Ac3以上20-30ºC,保温足够长时间完全奥氏体后，随之缓慢冷却以获得近于平衡

6、组织的热处理工艺。组织：细小而均匀的平衡组织（铁素体+珠光体）目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。2）球化退火定义：将钢加热到Ac1以上20-30ºC，保温后随炉缓冷至600ºC，出炉空冷，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。组织：球状珠光体（渗碳体呈球形的细小颗粒弥散分布在铁素体基体中）目的：降低硬度、均匀组织，改善切削加工性能，为淬火作组织准备。关键：奥氏体中要保留大量未溶碳化物质点，并造成奥氏体碳浓度分布的不均匀性。工艺：低温球化，一次球化，等温球化，周期球化。2）球化退火3）均匀化退火（扩散退火）定义：将钢加热到Ac3以上150-300ºC，长时间保温后随

7、炉缓冷。目的：使钢中的化学成分和组织均匀化。缺点：能耗大、氧化脱碳严重。4）去应力退火定义：将钢加热到Ac1以下（一般约为500-650ºC），保温后随炉缓冷至200-300ºC出炉空冷，又称低温退火目的：消除铸件、锻件和焊接件的内应力。（没有发生组织变化）5）再结晶退火---中间退火定义：把经过冷变形处理的钢加热到再结晶温度以上，保温后缓慢冷却的退火工艺方法。目的：使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除加工硬化和残余应力。应用：冷变形钢材的中间退火或最终热处理。再结晶退火定义：正火是把零件加温到临