機械設(shè)計基礎(chǔ) 金屬材料熱處理PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1機械設(shè)計基礎(chǔ)機械設(shè)計基礎(chǔ) 金屬材料熱處理金屬材料熱處理 1、掌握鋼的熱處理的工藝過程； 2、掌握鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變以及鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變； 3、掌握主要的熱處理方法的工藝過程及在生產(chǎn)中的應(yīng)用。 1、鋼的熱處理的工藝過程； 2、鋼在加熱或冷卻時的組織轉(zhuǎn)變； 3、主要的熱處理方法。鋼在加熱或冷卻時的組織轉(zhuǎn)變。 ： 第1頁/共37頁 把固態(tài)金屬材料在一定介質(zhì)中的加熱、保溫和冷卻，以改變其組織和性能的一種工藝。鋼 的 熱 處 理第2頁/共37頁熱處理整體熱處理退火正火淬火回火調(diào)質(zhì)穩(wěn)定化處理固溶熱處理固溶熱處理和時效處理表面熱處理 表面淬火和回火 物理氣相沉積 化學(xué)氣相沉積 等離子化學(xué)氣相沉

2、積化學(xué)熱處理滲碳碳氮共滲滲氮氮碳共滲滲其他非金屬滲金屬多元共滲溶滲第3頁/共37頁第一節(jié)鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變臨界溫度 平衡時：A1、 A3、Acm 加熱時：Ac1、 Ac3、Accm冷卻時：Ar1、Ar3、Arcm鋼加熱（冷卻）時FeFe3C狀態(tài)圖第4頁/共37頁1奧氏體的形成 Fe，C原子擴散和晶格改變的過程。 共析鋼加熱到Ac1 以上時， P A 共析鋼A化過程 形核 、長大、 Fe3 C 完全溶解、C 的均勻化。 亞（過）析鋼的A化 P A 后，先共析 F 或 Fe3C 溶解。 21 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變第5頁/共37頁影響A轉(zhuǎn)變速度的因素 加熱溫度和速度 轉(zhuǎn)變快 C%或 Fe3 C片間

3、距 界面多，形核多 轉(zhuǎn)變快 合金元素 A化速度或 A 晶粒度 加熱溫度，保溫時間 晶粒尺寸 合金碳化物，C% 晶粒尺寸 21 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變第6頁/共37頁第二節(jié)鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 1過冷A的等溫轉(zhuǎn)變 2過冷A的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變連續(xù)和等溫冷卻曲線第7頁/共37頁1. 過冷A的等溫轉(zhuǎn)變過冷A :T S T珠光體 P ，3800索氏體 S 8000屈氏體 T 800022 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變第9頁/共37頁高溫轉(zhuǎn)變過程 晶格改變和Fe，C原子擴散。光學(xué)顯微照片 1300電子顯微照片 500045鋼，上B+下B，400 中溫轉(zhuǎn)變（550 MS） C原子擴散， Fe原子不擴散22 鋼在冷卻時的組

4、織轉(zhuǎn)變第10頁/共37頁連續(xù)冷卻 轉(zhuǎn)變方法 爐冷 P 空冷 S 油冷 T+M+A水冷 M+A冷卻方法b/MPns/MPn/%/%HBS(HRC)爐內(nèi)緩冷53028032.549.3160200空氣冷卻67072034015184550170240水 冷 卻1 0007207812145258HRC連續(xù)冷卻 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 22 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變第11頁/共37頁轉(zhuǎn)變溫度范圍過冷程度轉(zhuǎn)變產(chǎn)物代表符號組織形態(tài)層片間距轉(zhuǎn)變產(chǎn)物硬度HRCA1650小珠光體P粗片狀約0.3m55共析鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變溫度與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能22 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變第12頁/共37頁第三節(jié) 退火與正火預(yù)備熱處理工藝 處理

5、工件毛坯，為以后切削加工和最終熱處理做組織準備 一、鋼的退火鋼的退火是將工件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。 目的是消除鋼的內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、提高塑性、細化組織、均勻化學(xué)成分，以利于后續(xù)加工，并為最終熱處理做好組織準備。第13頁/共37頁完全退火球化退火等溫退火擴散退火去應(yīng)力退火再結(jié)晶退火A3線以上30-50CA1線以上20-40CA3線以上30-50CA3線以上150-250CA1線以下600-650C再結(jié)晶以上150C緩慢冷卻緩冷至600C空冷快冷至A1線下保溫緩慢冷卻緩慢冷卻緩慢冷卻消除粗晶和不均勻組織將片狀P變?yōu)榍驙頟獲得均勻組織消除偏析消除殘余

6、應(yīng)力消除加工硬化亞共析鋼過共析鋼合金鋼高合金鋼合金鋼鑄錠鑄件鑄、鍛、焊件冷塑性變形件退火分類退火分類加熱溫度加熱溫度冷卻方式冷卻方式主要目的主要目的適用范圍適用范圍分類23 退火與正火第14頁/共37頁23 退火與正火第15頁/共37頁二、鋼的正火 正火是指將工件加熱奧氏體化后在空氣中冷卻的熱 處理工藝。 目的是細化晶粒，消除網(wǎng)狀滲碳體，并為淬火、切削加工等后續(xù)工序作組織準備。鋼的種類正 火 主 要 目 的低 碳低合金鋼中碳鋼過共析鋼高合金鋼消除過熱組織、細化晶粒、改善切削性消除組織缺陷、保持硬度、為調(diào)質(zhì)做準備消除網(wǎng)狀二次滲碳體、為球化退火和淬火做準備淬火作用（空淬）23 退火與正火第16頁/

7、共37頁正火問題： 1、正火加熱溫度及冷卻方式 2、正火主要目的 3、正火與退火主要差別23 退火與正火第17頁/共37頁第四節(jié) 淬 火 淬火是指將工件加熱奧氏體化后，以適當方式冷卻獲得馬氏體或（和）貝氏體組織的熱處理工藝。 目的主要是使鋼件得到馬氏體（或貝氏體）組織，提高鋼的硬度和強度 。淬火溫度范圍24 淬 火第18頁/共37頁淬火問題：1、淬火加熱溫度及冷卻方式 2、常用冷卻介質(zhì) 3、淬透性和淬硬性24 淬 火第19頁/共37頁冷卻介質(zhì)冷卻速度： 鹽水 水 鹽浴 油 淬火方法 單介質(zhì)淬火：水、油冷 雙介質(zhì)淬火：水冷 + 油冷 分級淬火： Ms鹽浴中均溫空冷 等溫淬火（ 在鹽、堿浴中） 下

8、B 淬火缺陷 過熱與過燒 氧化與脫碳 硬度不足和軟點 變形和開裂24 淬 火第20頁/共37頁第五節(jié) 回 火淬火后，加熱到Ac1以下，保溫，冷卻。 目的：消除淬火應(yīng)力，調(diào)整性能。 低溫回火（150250） 回火M ( 過飽和F +薄片狀Fe2.4C ) + A 。淬火應(yīng)力 ，韌性 ，保持淬火后的高硬度。 用于高C工具鋼等。 中溫回火（350500） 回火T (F +細粒狀Cm ) 。彈性極限和屈服強度，韌性和硬度中等。 用于彈簧等。 高溫回火（500650） 回火S (等軸狀F +粒狀Cm ) 。綜合機械性能最好, 即強度、塑性和韌性都較好。 用于重要零件。調(diào)質(zhì)處理 淬火 + 高溫回火 第21

9、頁/共37頁回火問題：1、回火主要目的 2、回火種類 3、回火脆性 4、調(diào)質(zhì)回火種類加熱溫度達到的硬度應(yīng)用范圍低溫回火中溫回火高溫回火150-200C350-500C500-650CHRC60HRC35-50HRC20刃具、模具彈簧重要結(jié)構(gòu)件25 回 火第22頁/共37頁整體工藝曲線25 回 火第23頁/共37頁25 回 火第24頁/共37頁第六節(jié) 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理 表面具有高硬度和耐磨性，心部具有一定的強度和足夠的韌性。 一、鋼的表面熱處理 表面熱處理是為改變工件表面的組織和性能，僅對其表面進行熱處理的工藝。 表面淬火是最常用的表面熱處理。 主要方法有：1、感應(yīng)加熱表面熱處理2、火

10、焰加熱表面熱處理第25頁/共37頁26 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理第26頁/共37頁26 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理第27頁/共37頁26 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理第28頁/共37頁二、鋼的化學(xué)熱處理 鋼的化學(xué)熱處理是將工件置于適當?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入到它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝。 最常用的方法有：1、滲碳滲碳介質(zhì)中加熱保溫 2、滲氮表面硬而心部韌 氮原子滲入工件表層 疲勞強度高、變形小 3、碳氮共滲26 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理第29頁/共37頁滲 氮26 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理第30頁/共37頁滲 氮26 鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理第

11、31頁/共37頁第七節(jié) 熱處理新技術(shù)簡介電弧噴涂第32頁/共37頁離子噴涂27 熱處理新技術(shù)簡介第33頁/共37頁第八節(jié) 熱處理工藝應(yīng)用勞動版鋼的熱處理錄像鋼的熱處理錄 像第34頁/共37頁1、為了提高鋼的某些機械性能指標，保證機器零件和工具的工作可靠性及其使用壽命，通常要對鋼進行熱處理。熱處理是采用適當?shù)姆绞綄饘俨牧匣蚬ぜM行加熱、保溫和冷卻，以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。它可改善工件的組織和性能，充分發(fā)揮材料潛力，從而提高工件使用壽命。2、鋼的退火與正火主要用來處理工件毛坯，為以后切削加工和最終熱處理做組織準備，對一般鑄件、焊接件以及性能要求不高的工件，退火、正火都可作為最終熱處理。淬火的目的主要是使鋼件得到馬氏體（或貝氏體）組織，提高鋼的硬度和強度，與適當?shù)幕鼗鹣嗯浜?，可以更好地發(fā)揮鋼材的性能潛力?；鼗鹗侵腹ぜ阌埠螅訜岬紸C1以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處