常用金屬的調(diào)質(zhì)工藝

1、常用金屬的調(diào)質(zhì)工藝Dng調(diào)質(zhì)件的工作條件及應(yīng)用范圍 調(diào)質(zhì)即淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝。調(diào)質(zhì)件大都在比較大的動(dòng)載荷作用 下工作，它們承受著拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)或剪切的作用，有的表面還具有 摩擦，要求有一定的耐磨性等等?？傊慵幵诟鞣N復(fù)合應(yīng)力下工作。這類 零件主要為各種機(jī)器和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件，如軸類、連桿、螺栓、齒輪等，在機(jī)床、 汽車和拖拉機(jī)等制造工業(yè)中用得很普遍。尤其是對(duì)于重型機(jī)器制造中的大型部 件，調(diào)質(zhì)處理用得更多因此，調(diào)質(zhì)處理在熱處理中占有很重要的位置。在機(jī)械產(chǎn)品中的調(diào)質(zhì)件，因其受力條件不同，對(duì)其所要求的性能也就不完全一 樣。一般說(shuō)來(lái)，各種調(diào)質(zhì)件都應(yīng)具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即高強(qiáng)度和高

2、韌性 的適當(dāng)配合，以保證零件長(zhǎng)期順利工作。在強(qiáng)度方面，調(diào)質(zhì)件應(yīng)具有較高的抗拉強(qiáng)度（c b和疲勞強(qiáng)度（“）使零件在工作中 不致因外加載荷作用而產(chǎn)生過(guò)量塑性變形或斷裂而失效。在韌性方面，應(yīng)具有較高的沖擊韌度，具有一定的塑性和較小的脆性破壞傾向, 零件在塑性變形過(guò)程中有較高的應(yīng)力重新分布能力，以防止因沖擊震動(dòng)或應(yīng)力 集中而引起砧壞。對(duì)于某些工作條件的調(diào)質(zhì)件，還要具有較高的耐磨性、耐蝕 性，這就需要再進(jìn)行化學(xué)熱處理或表面熱處理。根據(jù)零件工作條件和為保證零件的性能要求，如確定選用調(diào)質(zhì)處理時(shí)，首先要 考慮調(diào)質(zhì)件用鋼的問(wèn)題通常下列幾點(diǎn)必須予以注意：1 在力學(xué)性能方面，鋼材經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，性能應(yīng)能達(dá)到零件要求的

3、性能指標(biāo)。 根據(jù)大多數(shù)調(diào)質(zhì)件對(duì)力學(xué)性能要求來(lái)看，其性能指標(biāo)在如下范圍內(nèi)。cb:600 一 1200MPa。c s：320 800 MPa。(TS c b: 5060%cl :380 620MPa。S :10 一 20%:40 一 50%布氏硬度170 320HB2在工藝性能方面，除應(yīng)具有良好的鍛造性和切削加工性以外，最重要的是淬 透性。因?yàn)殇摰男阅軟Q定于鋼的組織，而鋼的組織又與其淬透性有直接關(guān)系。 實(shí)踐證明，完全淬透適當(dāng)回火后，鋼具有最好的綜合力學(xué)性能。當(dāng)零件完全淬 透時(shí)，不論碳鋼或合金鋼，要回火到相同的硬度，其抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度和疲 勞強(qiáng)度也基本相同。若鋼的淬透性過(guò)小，淬火時(shí)不能淬透，組織中

4、除馬氏體外，只有托氏體時(shí)，高 溫回火后以得到回火索氏體組織，鋼的性能下降尚不甚顯著。但當(dāng)含有珠光體、 鐵素體時(shí)，鋼的性能就急劇下降，疲勞強(qiáng)度和沖擊韌度最為敏感，屈服強(qiáng)度下 降也比較大。所以對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼來(lái)講，加入合金元素主要是為了提高鋼件的淬透性。零件對(duì)淬透深度的要求是不一致的，應(yīng)視零件具體要求而定。例如承受扭轉(zhuǎn)彎 曲的零件，從受力條件分析，表面處應(yīng)力最大，向里逐漸減小，在這種情況下 就不要求完全淬透，盲目追求淬透性就會(huì)造成優(yōu)質(zhì)鋼材浪費(fèi)和成本的提高。調(diào)質(zhì)鋼應(yīng)具有較高的回火穩(wěn)定性，以便零件可以在較高的溫度下回火，充分消 除應(yīng)力，提高鋼的韌性和塑性，而不失去規(guī)定的硬度和強(qiáng)度。調(diào)質(zhì)處理應(yīng)用甚廣，因此，上

5、面的原則只能是個(gè)參考，還需根據(jù)具體情況作具 體分析。常用鋼的調(diào)質(zhì)處理參考表：常用鋼的調(diào)質(zhì)處理規(guī)范 上傳的圖像常囲鋼的斜質(zhì)雉煖趣抱鋼號(hào)逹火mr回火亦亡回火介質(zhì)碾度HB45水55060020032030820640水560620220250T10. T12和0珈水或湘6006 斗空TaOQ-23045CrS4 0860韻630650«4o-e&o60065(J220-25042SI>fce4o-e&o水640660200-230S60&00-650220250Bso-ero通640-6S0220250sactuA930950&30-E50密藥0510

6、-840500-600空違255-3022Crl310001050E00-7O0空T220-250、共析鋼、亞共析鋼、過(guò)共析鋼1共析鋼 碳溶解在鐵的晶格中形成固溶體，碳溶解到 a 鐵中的固溶體叫鐵素體，溶 解到丫一一鐵中的固溶體叫奧氏體。鐵素體與奧氏體都具有良好的塑性。當(dāng)鐵 碳合金中的碳不能全部溶入鐵素體或奧氏體中時(shí)，剩余出來(lái)的碳將與鐵形成化 合物一一碳化鐵（Fe3C）這種化合物的晶體組織叫滲碳體，它的硬度極高，塑 性幾乎為零。從反映鋼的組織結(jié)構(gòu)與鋼的含碳量和鋼的溫度之間關(guān)系的鐵碳平衡狀態(tài)圖上可 見(jiàn)，當(dāng)碳的含量正好等于0.77%時(shí)，即相當(dāng)于合金中滲碳體（碳化鐵）約占12%， 鐵素體約占88%時(shí)

7、，該合金的相變是在恒溫下實(shí)現(xiàn)的。即在這種特定比例下的 滲碳體和鐵素體，在發(fā)生相變時(shí)，如果消失兩者同時(shí)消失（加熱時(shí)），如果出 現(xiàn)則兩者又同時(shí)出現(xiàn)，在這一點(diǎn)上這種組織與純金屬的相變類似?；谶@個(gè)原 因，人們就把這種由特定比例構(gòu)成的兩相組織當(dāng)作一種組織來(lái)看待，并且命名 為珠光體，這種鋼就叫做共析鋼。即含碳量正好是0.77%的鋼就叫做共析鋼，它的組織是珠光體。2亞共析鋼常用的結(jié)構(gòu)鋼含碳量大都在 0.5%以下，由于含碳量低于0.77%，所以組織中的 滲碳體量也少于12%，于是鐵素體除去一部分要與滲碳體形成珠光體外，還會(huì) 有多余的出現(xiàn)，所以這種鋼的組織是鐵素體 +珠光體。碳含量越少，鋼組織中珠 光體比例也

8、越小，鋼的強(qiáng)度也越低，但塑性越好，這類鋼統(tǒng)稱為亞共析鋼。3.過(guò)共析鋼工具用鋼的含碳量往往超過(guò) 0.77%，這種鋼組織中滲碳體的比例超過(guò) 12%，所 以除與鐵素體形成珠光體外，還有多余的滲碳體，于是這類鋼的組織是珠光體 + 滲碳體。這類鋼統(tǒng)稱為過(guò)共析鋼。二、有關(guān)鋼材機(jī)械性能的名詞1.屈服點(diǎn)（T s）鋼材或試樣在拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試 樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng) 力值即為屈服點(diǎn)。設(shè)Ps為屈服點(diǎn)s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點(diǎn)t s=Ps/Fo（MPa）, MPa 稱為兆帕等于 N （牛頓）/mm2,（ MPa=106

9、Pa, Pa：帕白 斯卡=N/m2）2屈服強(qiáng)度（T 0.2）有的金屬材料的屈服點(diǎn)極不明顯，在測(cè)量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長(zhǎng)度的0.2% ）時(shí)的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度 c 0.2。3抗拉強(qiáng)度（c b）材料在拉伸過(guò)程中，從開(kāi)始到發(fā)生斷裂時(shí)所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。設(shè) Pb為材 料被拉斷前達(dá)到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度c b= Pb/Fo （M Pa）。4伸長(zhǎng)率（S s）材料在拉斷后，其塑性伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原試樣長(zhǎng)度的百分比叫伸長(zhǎng)率或延伸率。5屈強(qiáng)比（

10、c s/c b）鋼材的屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65,低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。6.硬度硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之 一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維 氏硬度。布氏硬度（HB）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?10 mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時(shí)間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2 （N/mm2）。洛氏硬度（HR）當(dāng)HB&

11、gt;450或者試樣過(guò)小時(shí)，不能采用布氏硬度試驗(yàn)而改 用洛氏硬度計(jì)量。它是用一個(gè)頂角 120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18m m的鋼球，在一定載荷下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來(lái)表示：HRA :是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如 硬質(zhì)合金等）。HRB :是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度 較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。HRC :是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如 淬火鋼等）。維氏硬度（HV）以120kg以內(nèi)的載荷

12、和頂角為136。的金剛石方形錐壓入器 壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）三、有關(guān)鋼的熱處理的名詞1鋼的退火 將鋼加熱到一定 溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退 火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的 溫度，經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻 的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以 及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性 和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織 缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù) 先熱處理。2鋼的正火 正火是將鋼加熱到臨界

13、 溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體， 然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過(guò)共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對(duì)于 亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對(duì)要求不高的零件用正火代替 退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。3鋼的淬火 淬火是將鋼加熱到臨界 溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬 火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以 馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減 少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。4鋼的回火將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。 其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得

14、預(yù)期的力學(xué)性能?；鼗鸱指邷鼗鼗稹⒅袦鼗鼗鸷偷蜏鼗鼗鹑?。回火多與淬火、正火配合使用。調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火是指在500-650C之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng) 度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。時(shí)效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火 溫度150-250C ）精加工前，把工件重新加熱到 100-150C，保持5-20小時(shí)，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效。對(duì)在 低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組 織和尺寸，尤為重要。5鋼的

15、表面熱處理表面淬火：是將鋼件的表面通過(guò)快速加熱到臨界 溫度以上，但熱量還未來(lái)得 及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒(méi) 有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼?；瘜W(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原子，借助高溫時(shí)原子擴(kuò)散的能力，把它滲 入到工件的表面層去，來(lái)改變工件表面層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的 表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不 同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工件具有高 碳鋼的表面層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高

16、硬度和耐磨性， 而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性等。目前生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。氰化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時(shí)滲入碳原子與氮原子的過(guò)程。它使鋼表 面具有滲碳與滲氮的特性。滲金屬：是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過(guò)程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產(chǎn)中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲硅等。牌號(hào)=45材料狀態(tài)=退火鋼(T bMpa= > 600(T sMpa= > 355S 5%=> 16書(shū) %=> 40硬度 HB= < 197試樣毛坯尺寸mm=25熱處理=化學(xué)成分=組成元素比例():碳C:0.420.50 ;鉻Cr: < 0