碳钢热处理工艺学习教案

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1、会计学1碳钢热处理工艺碳钢热处理工艺(gngy)第一页，共56页。 （1）按加热温度(wnd)分为临界温度(wnd)以上或以下临界温度(ln ji wn d)以上l完全(wnqun)退火l扩散退火l不完全退火l球化退火临界温度以下l再结晶退火l去应力退火（2）按冷却方式）按冷却方式等温退火连续冷却退火分类分类第2页/共56页第二页，共56页。加热温度(wnd)范围第3页/共56页第三页，共56页。第4页/共56页第四页，共56页。概念概念(ginin) 将钢加热到Ac1+（3050）保温后缓慢(hunmn)冷却的热处理工艺。目的：细化组织、降低硬度、改善可加工性，消除内应力应用：应用：晶粒并未

2、粗化的中、高碳钢和低合金的锻轧件第5页/共56页第五页，共56页。3、等温退火、等温退火 将奥氏体化后的钢较快地冷却(lngqu)到稍低于Ar1温度等温，使奥氏体转变为珠光体，再空冷到室温的热处理工艺。 缩短(sudun)退火时间 适用(shyng)于高碳钢、合金工具钢和高合金钢。（1）概念（2）目的（3）适用钢种第6页/共56页第六页，共56页。概念概念(ginin)将过共析钢加热到将过共析钢加热到Ac1+(1020) ，保温后缓慢冷却，保温后缓慢冷却(lngqu)的热处理工艺。的热处理工艺。目的目的 让其中的碳化物让其中的碳化物球化球化（粒化）和（粒化）和消除网状的二次渗碳体消除网状的二次

3、渗碳体。（因此叫做球化退火。）。（因此叫做球化退火。）主要适用于共析或过共析的工模具钢主要适用于共析或过共析的工模具钢适用钢种适用钢种第7页/共56页第七页，共56页。T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500 第8页/共56页第八页，共56页。概念概念(ginin) 为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的残余内应力而进行的退火称为(chn wi)去应力退火。退火温度退火温度不超过Ac1，一般500650。第9页/共56页第九页，共56页。概念概念(ginin) 将工件加热(ji r)到略低于固相线的温度（亚共析钢通常为10501150），长时间（一般1020h）保温，然后随炉缓慢冷却到

4、室温的热处理工艺。（也叫均匀化退火。）目的目的均匀钢内部的化学成分，消除偏析。均匀钢内部的化学成分，消除偏析。主要于铸造后的高合金钢。主要于铸造后的高合金钢。适用情况适用情况缺点缺点:温度高，时间长、均匀化退火后晶粒剧烈长大，所以还要经过温度高，时间长、均匀化退火后晶粒剧烈长大，所以还要经过一次完全退火或正火来细化晶粒。一次完全退火或正火来细化晶粒。第10页/共56页第十页，共56页。概念概念(ginin) 将钢材或钢件加热(ji r)到临界温度以上，保温后空冷的热处理工艺。得到的组织为：索氏体亚共析钢的加热(ji r)温度为Ac33050过共析钢的加热温度为Accm3050。第11页/共56

5、页第十一页，共56页。正火与退火正火与退火(tu hu)的主要区别的主要区别 冷却速度不同，正火冷却速度较大，得到的珠光体组织很细，因而强度和硬度也较高。冷却速度不同，正火冷却速度较大，得到的珠光体组织很细，因而强度和硬度也较高。 正火不但力学性能高，而且操作简便，生产周期短，能量耗费少，故在可能的条件下，应优先考虑正火不但力学性能高，而且操作简便，生产周期短，能量耗费少，故在可能的条件下，应优先考虑(kol)正火处理。正火处理。应用应用(yngyng)（1）改善低碳钢和低碳合金钢的可加工性能）改善低碳钢和低碳合金钢的可加工性能（2）作为最终热处理，提高工件的力学性能）作为最终热处理，提高工件

6、的力学性能（3）作为中碳和低合金结构钢重要零件的预备热热处理）作为中碳和低合金结构钢重要零件的预备热热处理（4）消除热加工缺陷。）消除热加工缺陷。第12页/共56页第十二页，共56页。第13页/共56页第十三页，共56页。第14页/共56页第十四页，共56页。概念概念(ginin) 将亚共析钢加热到Ac3以上，共析钢与过共析钢加热到Ac1以上（低于Accm）的温度(wnd)，保温后以大于临界冷却速度Vk的速度快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。目的目的获得马氏体，提高钢的力学性能。第15页/共56页第十五页，共56页。过共析钢淬火温度(wnd)： 一般为Ac1以上3050图6-14是碳

7、钢的淬火(cu hu)温度范围。（1）淬火温度的确定亚共析钢的淬火温度： 一般为Ac3以上3050，淬火后获得均匀细小的马氏体组织。第16页/共56页第十六页，共56页。（2）加热(ji r)时间的确定加热时间(shjin)由升温时间(shjin)和保温时间(shjin)组成。由零件入炉温度升至淬火温度所需的时间为升温时间，并以此作为(zuwi)保温时间的开始。保温时间是指零件烧透即完成奥氏体化过程所需要的时间。加热时间通常根据经验公式估算或通过实验确定。生产中往往要通过实验确定合理的加热及保温时间，以保证工件质量。第17页/共56页第十七页，共56页。 在“鼻尖”温度以上，在保证不出现珠光体

8、类型组织的前提下，可以尽量缓冷； 在“鼻尖”温度附近则必须快冷，以躲开(du ki)“鼻尖”，保证不产生非马氏体相变； 在Ms点附近又可以缓冷，以减轻马氏体转变时的相变应力。 常用的淬火冷却介质(jizh)是水、盐或碱的水溶液和各种矿物油、植物油。（3）淬火冷却介质的确定第18页/共56页第十八页，共56页。原则：保证原则：保证(bozhng)在获得所要求的淬火组织和性能条在获得所要求的淬火组织和性能条件下，尽量减小淬火应力，减少工件变形和开裂倾向。件下，尽量减小淬火应力，减少工件变形和开裂倾向。时间时间温度MsA1单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火 分级淬火分级淬火 等温淬火等温淬火（4）淬火

9、）淬火(cu hu)方法方法第19页/共56页第十九页，共56页。1）单液淬火）单液淬火概念概念 将奥氏体状态的工件放入一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。将奥氏体状态的工件放入一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。特点特点 操作简单，容易操作简单，容易(rngy)实现机械化实现机械化适用范围适用范围 形状简单的碳钢和合金钢工件。形状简单的碳钢和合金钢工件。 第20页/共56页第二十页，共56页。成马氏体转变。成马氏体转变。第21页/共56页第二十一页，共56页。3）分级淬火）分级淬火概念概念(ginin) 将奥氏体状态的工件将奥氏体状态的工件首先淬入略高于钢的首先淬入略高于钢的Ms点的

10、盐浴或碱浴炉中保点的盐浴或碱浴炉中保温，当工件内外温度均温，当工件内外温度均匀后，再从浴炉中取出匀后，再从浴炉中取出空冷至室温，完成马氏空冷至室温，完成马氏体转变。体转变。第22页/共56页第二十二页，共56页。4）等温淬火）等温淬火 将奥氏体化后的工件将奥氏体化后的工件在稍高于在稍高于Ms温度的盐浴温度的盐浴或碱浴中冷却并保温或碱浴中冷却并保温(bown)足够时间，从足够时间，从而获得下贝氏体组织的而获得下贝氏体组织的淬火方法。淬火方法。第23页/共56页第二十三页，共56页。第24页/共56页第二十四页，共56页。（5）钢的淬透性）钢的淬透性1）淬透性的概念）淬透性的概念(ginin)指奥

11、氏体化后的钢在淬火时获得指奥氏体化后的钢在淬火时获得(hud)马氏体的能力，马氏体的能力，钢的淬透性大小钢的淬透性大小(dxio)用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度来表示。用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度来表示。通常采用从淬火工件表面到半马氏体区距离作为淬透层深度。通常采用从淬火工件表面到半马氏体区距离作为淬透层深度。2）钢的淬硬性）钢的淬硬性指淬火成马氏体后得到的最高硬度指淬火成马氏体后得到的最高硬度主要取决于含碳量，与合金元素没有多大关系主要取决于含碳量，与合金元素没有多大关系淬透性好的钢，淬硬性不一定好淬透性好的钢，淬硬性不一定好第25页/共56页第二十五页，共56页。 试验(sh

12、yn)时，先将标准试样加热至奥氏体化温度，停留3040min，然后迅速放在端淬试验(shyn)台上喷水冷却。3）淬透性的测定及其表示）淬透性的测定及其表示(biosh)方法方法淬透性的测定方法很多，有临界淬透性的测定方法很多，有临界(ln ji)淬火直径法图和末端淬火法。淬火直径法图和末端淬火法。应用得最广泛的是应用得最广泛的是“末端淬火法末端淬火法”，简称，简称端淬试验端淬试验第26页/共56页第二十六页，共56页。未淬透钢未淬透钢淬透钢淬透钢第27页/共56页第二十七页，共56页。第28页/共56页第二十八页，共56页。第29页/共56页第二十九页，共56页。第30页/共56页第三十页，共

13、56页。第31页/共56页第三十一页，共56页。淬火加高温(gown)回火又称调质处理回火回火(hu hu)工艺工艺 按照回火后性能要求，淬火以后的回火有低温回火，中温回火、高温回火。 按照回火温度和工件所要求的性能，一般将回火分为三类第32页/共56页第三十二页，共56页。什么(shn me)是表面淬火？ 仅对钢的表面快速加热(ji r)、冷却，把表面淬成马氏体，心部组织不变的热处理工艺。注意：表面热处理不改变(gibin)钢的成分。按加热方式可分为感应加热火焰加热电接触加热电解加热第33页/共56页第三十三页，共56页。 加热器通入电流，工件(gngjin)表面在几秒钟之内迅速加热到远高于

14、Ac3以上的温度，接着迅速冷却工件(gngjin)（例如向加热了的工件(gngjin)喷水冷却）表面，在零件表面获得一定深度的硬化层。 第34页/共56页第三十四页，共56页。 1. 感应加热 感应线圈通以交流电时，就会在它的内部和周围产生(chnshng)与交流频率相同的交变磁场。若把工件置于感应磁场中，则其内部将产生(chnshng)感应电流并由于电阻的作用被加热。 感应电流在工件表层密度最大，而心部几乎为零，这种现象称为集肤效应。 电流透入工件表层的深度主要与电流频率有关。如下式所示： 通过频率(pnl)的选用可以得到不同工件所要求的淬硬层深度。 电流频率越高，感应电流透入深度(shnd

15、)越浅，加热层也越薄。第35页/共56页第三十五页，共56页。第一类 高频感应加热淬火 常用电流频率：801000kHz 淬硬层深度(shnd)： 0.52.0mm 应用：适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件等。第二类 中频感应加热淬火 常用电流频率：25008000Hz 淬硬层深度(shnd)： 210mm 应用：适用于较大尺寸的轴和大中模数的齿轮等。第三类 工频感应加热淬火 电流频率：50赫兹 淬硬层深度(shnd)：可达1015mm 应用：适用于较大直径零件的穿透加热及大直径零件如轧辊、火车车轮等的表面淬火。感应加热感应加热(ji r)表面淬火的分类表面淬火的分类据电流频率的不同，可

16、将感应加热(ji r)表面淬火分为三类：第36页/共56页第三十六页，共56页。感应(gnyng)加热适用的材料中碳钢和中碳低合金钢，如45、40Cr、40MnB等。 这些钢经预先热处理（正火或调质处理）后再表面淬火，心部有较高的综合(zngh)机械性能，表面也有较高的硬度和耐磨性。铸铁也是适合(shh)于表面淬火的材料第37页/共56页第三十七页，共56页。感应加热(ji r)表面淬火的特点 由于感应加热速度极快，过热度增大，使钢的临界点升高，故感应加热淬火温度(工件表面温度)高于一般淬火温度。由于感应加热速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火后获得非常细小的隐晶马氏体组织，使工件表层硬度比普通淬

17、火高2HRC3HRC，耐磨性也有较大提高。表面淬火后，淬硬层中马氏体的比体积较原始(yunsh)组织大，因此表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲劳强度。小尺寸零件可提高23 倍，大尺寸零件可提高20%30%。由于感应加热速度快、时间短，故淬火后无氧化、脱碳现象，且工件变形也很小，易于实现机械化与自动化。第38页/共56页第三十八页，共56页。不同厚度的淬硬层。 用乙炔氧或煤气氧等火焰直接(zhji)加热工件表面，然后立即喷水冷却，以获得表面硬化效果的淬火方法。特点概念第39页/共56页第三十九页，共56页。代，它是将激光器发射出的激光对准处理工件进行扫描加热，一般加热以后空气

18、中冷却。第40页/共56页第四十页，共56页。第41页/共56页第四十一页，共56页。第42页/共56页第四十二页，共56页。第43页/共56页第四十三页，共56页。钢的气体钢的气体(qt)(qt)渗碳渗碳图5-29 气体(qt)渗碳炉第44页/共56页第四十四页，共56页。第45页/共56页第四十五页，共56页。钢的固体钢的固体(gt)(gt)渗碳渗碳零件零件渗碳剂渗碳剂试棒试棒盖盖泥封泥封渗碳箱渗碳箱图5-30 钢的固体(gt)渗碳炉第46页/共56页第四十六页，共56页。第47页/共56页第四十七页，共56页。第48页/共56页第四十八页，共56页。（a）预冷直接(zhji)淬火法 （b

19、）预冷一次淬火法 （c）预冷二次淬火法第49页/共56页第四十九页，共56页。第50页/共56页第五十页，共56页。第51页/共56页第五十一页，共56页。第52页/共56页第五十二页，共56页。第53页/共56页第五十三页，共56页。形变(xngbin)淬火回火第54页/共56页第五十四页，共56页。形变淬火回火2.低温形变热处理 将钢加热到奥氏体状态，迅速冷却至Ac1点以下、Ms点以上过冷奥氏体亚稳温度范围进行大量塑性变形，然后立即淬火并回火(hu hu)至所需要的性能。 可用于结构钢、弹簧钢、轴承钢及工具钢。第55页/共56页第五十五页，共56页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第56页/共56页第五十六页，共56页。