熱處理及金相檢驗培訓(xùn)課件

1、熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)一、元素一、元素元素又稱化學(xué)元素，指自然界中一百多種基本的金屬和非金屬物質(zhì)，它們只由幾種有共同特點的原子組成，其原子中的每一核子具有同樣數(shù)量的質(zhì)子，質(zhì)子數(shù)來決定元素是由種類。到目前為止,人們在自然中發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)有3000多萬余種,但組成他們的元素目前（2010年）只有118種 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)金au 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)銀ag 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)銅cu 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鋁al 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鈦ti 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鎢熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鎂熱處理及金相檢驗培訓(xùn)釩v 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)錳mn熱處理及金相檢驗培訓(xùn)c熱處理

2、及金相檢驗培訓(xùn)硫熱處理及金相檢驗培訓(xùn)金屬材料金、銀、銅、鐵、鋁鈦、鈷、鎳、鉬.金屬元素非金屬元素c n熱處理及金相檢驗培訓(xùn)二、金屬學(xué)基本概念二、金屬學(xué)基本概念熱處理及金相檢驗培訓(xùn)金屬：具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬內(nèi)部原子具有規(guī)律性排列的固體(即晶體)。純金屬熱處理及金相檢驗培訓(xùn)晶體 原子成規(guī)則排列的物體熱處理及金相檢驗培訓(xùn)由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性的物質(zhì)。 合 金熱處理及金相檢驗培訓(xùn)相合金中成份、結(jié)構(gòu)、性能相同的組成部分。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)固溶體是一個(或幾個)組元的原子(化合物)溶入另一

3、個組元的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類型的固態(tài)金屬晶體，固溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)化合物：合金組元間發(fā)生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的晶體固態(tài)結(jié)構(gòu)。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鐵素體碳在-fe(體心立方結(jié)構(gòu)的鐵)中的間隙固溶體。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)奧氏體碳在-fe(面心立方結(jié)構(gòu)的鐵)中的間隙固溶體。熱處理及金相檢驗培訓(xùn)滲碳體碳和鐵形成的穩(wěn)定化合物(fe3c)。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)珠光體鐵素體和滲碳體組成的機械混合物(f+fe3c含碳0.8%) 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)三、鐵碳合金三、鐵碳合金熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鋼 fe 、 c 合金 鐵 碳熱處理及金相檢驗培訓(xùn)

4、鋼碳素鋼合金鋼（0.0022.11%）熱處理及金相檢驗培訓(xùn)碳素鋼fe c主要元素重要作用熱處理及金相檢驗培訓(xùn)fe-c相圖a奧氏體鑄鐵鋼鐵素體熱處理及金相檢驗培訓(xùn)第一第一節(jié) 純鐵1.含碳量小于0.02%的叫純鐵2.金相組織為鐵素體(圖片2張)3. 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鋼碳素鋼合金鋼高碳鋼中碳鋼低碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼特殊性能鋼普通低合金結(jié)構(gòu)鋼機械制造結(jié)構(gòu)鋼低合金工具鋼高合金工具鋼不銹鋼耐熱鋼耐磨鋼滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼回fe-c相圖熱處理及金相檢驗培訓(xùn)按用途分類 按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼三大類。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)結(jié)構(gòu)鋼：1.用作各種機

5、器零件的鋼。它包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動軸承鋼。用作工程結(jié)構(gòu)的鋼。它包括碳素鋼中的甲、乙、特類鋼及普通低合金鋼。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)工具鋼：用來制造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼。熱處理及金相檢驗培訓(xùn)特殊性能鋼：是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼。可分為不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。熱處理及金相檢驗培訓(xùn)二.按化學(xué)成分分類 按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。 碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼(含碳量0.25%)；中碳鋼(0.25%含碳量10%)。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)碳素鋼金相圖片1.低碳鋼金相圖片(20#鋼)2.中碳鋼金相圖片(45#鋼)3.高碳鋼金相圖片

6、(t8 鋼)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)高速鋼1.高速鋼球化退火2.高速鋼淬火、回火熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)其他鋼金相圖片1.軸承鋼gcr15熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鑄鐵鑄鐵1.灰鑄鐵2.球磨鑄鐵3.蠕墨鑄鐵4.可鍛鑄鐵熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)相圖熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)四、熱處理基礎(chǔ)四、熱處理基礎(chǔ)熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程

7、溫度時間保溫加熱冷卻熱處理及金相檢驗培訓(xùn)金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)1.退火 操作方法：將鋼件加熱到ac3+3050度或ac1+3050度或ac1以下的溫度（可以查閱有關(guān)資料）后，一般隨爐溫緩慢冷卻。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備；3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 應(yīng)用要點：1.適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料；2.一般在毛坯

8、狀態(tài)進行退火 。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)2.正火 操作方法：將鋼件加熱到ac3或accm 以上3050度，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻。 目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備；3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 應(yīng)用要點：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預(yù)先熱處理工序。對于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對于一般中、高合金鋼，空冷可導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)3.淬火 操作方法：將鋼件加熱到相變溫度ac3或ac1以上，保溫一段時間，然后在

9、水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。 目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時對某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。 應(yīng)用要點：1.一般用于含碳量大于百分之零點三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發(fā)揮鋼的強度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進行回火以得到較好的綜合力學(xué)性能。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)4.回火操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。 目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力

10、學(xué)性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。 應(yīng)用要點：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強度時用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強度時用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在230280度、不銹鋼在400450度之間回火，因為這時會產(chǎn)生一次回火脆性。 操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。 目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學(xué)性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。 應(yīng)用要點：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時用低溫回火；在保持一定韌度

11、的條件下提高鋼的彈性和屈服強度時用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強度時用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在230280度、不銹鋼在400450度之間回火，因為這時會產(chǎn)生一次回火脆性。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)5.調(diào)質(zhì) 操作方法：淬火后高溫回火稱調(diào)質(zhì)，即將鋼件加熱到比淬火時高1020度的溫度，保溫后進行淬火，然后在400720度的溫度下進行回火。 目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光潔程度；2.減小淬火時的變形和開裂；3.獲得良好的綜合力學(xué)性能。 應(yīng)用要點：1.適用于淬透性較高的合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和高速鋼；2. 不僅可以作為各種較為重要結(jié)構(gòu)的最后熱處理，而且還可以作為某些緊

12、密零件，如絲杠等的預(yù)先熱處理，以減小變形。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)6.時效 操作方法：將鋼件加熱到80200度，保溫520小時或更長時間，然后隨爐取出在空氣中冷卻。 目的：1. 穩(wěn)定鋼件淬火后的組織，減小存放或使用期間的變形；2.減輕淬火以及磨削加工后的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定形狀和尺寸。 應(yīng)用要點：1. 適用于經(jīng)淬火后的各鋼種；2.常用于要求形狀不再發(fā)生變化的緊密工件，如緊密絲杠、測量工具、床身機箱等。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)7.冷處理 操作方法：將淬火后的鋼件，在低溫介質(zhì)（如干冰、液氮）中冷卻到6080度或更低，溫度均勻一致后取出均溫到室溫。 目的：1使淬火鋼件內(nèi)的殘余奧氏體全部或大部轉(zhuǎn)換為馬氏體，從而提

13、高鋼件的硬度、強度、耐磨性和疲勞極限；2 穩(wěn)定鋼的組織 ，以穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸。 應(yīng)用要點：1鋼件淬火后應(yīng)立即進行冷處理，然后再經(jīng)低溫回火，以消除低溫冷卻時的內(nèi)應(yīng)力；2冷處理主要適用于合金鋼制的緊密刀具、量具和緊密零件。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)8火焰加熱表面淬火 操作方法：用氧乙炔混合氣體燃燒的火焰，噴射到鋼件表面上，快速加熱，當(dāng)達(dá)到淬火溫度后立即噴水冷卻。 目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部仍保持韌性狀態(tài)。 應(yīng)用要點：1多用于中碳鋼制件，一般淬透層深度為26mm；2適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)9感應(yīng)加熱表面淬火 操作方法：將鋼件放入

14、感應(yīng)器中，使鋼件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。 目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部保持韌性狀態(tài)。 應(yīng)用要點：1多用于中碳鋼和中堂合金結(jié)構(gòu)鋼制件；2 由于肌膚效應(yīng)，高頻感應(yīng)淬火淬透層一般為12mm，中頻淬火一般為35mm，高頻淬火一般大于10mm 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)滲碳 操作方法：將鋼件放入滲碳介質(zhì)中，加熱至900950度并保溫，使鋼件便面獲得一定濃度和深度的滲碳層。 目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部仍然保持韌性狀態(tài)。 應(yīng)用要點：1用于含碳量為015025的低碳鋼和低合金鋼制件，一般滲碳層深度為0525mm；2滲碳后必須進行淬火，使表面

15、得到馬氏體，才能實現(xiàn)滲碳的目的。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)四、鋼的熱處理應(yīng)力四、鋼的熱處理應(yīng)力熱應(yīng)力組織應(yīng)力 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)熱應(yīng)力工件在加熱和冷卻過程中,由于表層和心部的冷卻速度和時間的不一致,形成溫差，就會導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力,即熱應(yīng)力。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)組織應(yīng)力另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時,因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹,&127;工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)第一課結(jié)束熱處理及金相檢驗培訓(xùn)常用的機械性能包括：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)

16、1.強度 強度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞(過量塑性變形或斷裂)的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強度也分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。各種強度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般較多以抗拉強度作為最基本的強度指針。 2.塑性 塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形(永久變形)而不破壞的能力。 3.硬度 硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指針。目前生產(chǎn)中測定硬度方法最常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測試的金屬材料表面，根據(jù)被壓入程度來測定其硬度值。 常用的方法有布氏硬度(hb)、洛氏硬度(hra、hrb、hrc)和維氏硬度(hv

17、)等方法。 4.疲勞 前面所討論的強度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機械性能指針。實際上，許多機器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零件會產(chǎn)生疲勞。 5.沖擊韌性 以很大速度作用于機件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)1.正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點ac3(對于亞共析鋼)或accm（過共析鋼）以上3050,保溫適當(dāng)時間后，在自由流動的空氣中均勻冷卻的熱處理工藝為正火. 正火后的組織:亞共析鋼為f+s,共析鋼為s，過共析鋼為s+fe3c正火與完全退火的主要差別在于冷卻速度快些，目的是讓鋼組織正?；喾Q?；幚?。 2.退火a

18、nnealing：將亞共析鋼工件加熱至ac3以上20-40度，保溫一段時間后，隨爐緩慢冷卻(或埋在砂中或石灰中冷卻)至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝 3.固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝 4.時效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現(xiàn)象。 5.固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工成型 6.時效處理：在強化相析出的溫度加熱并保溫，使強化相沉淀析出，得以硬化，提高強度 7.淬火：將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s

19、速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝 8.回火：將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點ac1以下的適當(dāng)溫度保持一定時間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝 9.鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。 10.調(diào)質(zhì)處理quenchingandtempering：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱

20、處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在hb200-350之間。 11.釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝 熱處理及金相檢驗培訓(xùn)根據(jù)工件性能要求的不同，按其回火溫度的不同，可將回火分為以下幾種： (一)低溫回火(150250度) 低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為hrc5864。 (二)中溫