金屬學(xué)與熱處理10.1

1、前期回顧前期回顧練習(xí)題練習(xí)題第第10章章 鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝P均勻均勻A細(xì)細(xì)AP退火退火(爐冷爐冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+AM+A(水冷水冷)淬火淬火A1MSMf時(shí)間時(shí)間650600550VCVCVC10.1 10.1 鋼的退火和正火鋼的退火和正火 退火的定義退火的定義1 1 鋼的退火鋼的退火完全退火完全退火不完全退火與球化退火不完全退火與球化退火等溫退火等溫退火擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火 退火的分類退火的分類 退火工藝及特點(diǎn)退火工藝及特點(diǎn) AC3 +2030 AC3 AC1 tT注：目的不同，組織控制注：目的不同，組織控制(

2、珠光體片間距珠光體片間距)不同不同原因：粗片狀原因：粗片狀P原因：重結(jié)晶原因：重結(jié)晶.完全退火后強(qiáng)硬度有所下降，而塑韌性較大幅完全退火后強(qiáng)硬度有所下降，而塑韌性較大幅度提高度提高主要目的：改善組織與加工性能主要目的：改善組織與加工性能晶粒細(xì)化的原因：晶粒細(xì)化的原因：完全退火完全退火相變重結(jié)晶過程相變重結(jié)晶過程 40鋼退火前后金相組織鋼退火前后金相組織晶粒細(xì)化晶粒細(xì)化 AC1 +2030 ACm或或AC3 AC1 tT工藝關(guān)鍵：工藝關(guān)鍵： Fe3C形態(tài)控制形態(tài)控制 球的大小控制球的大小控制 控制奧氏體化程度控制奧氏體化程度控制過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的溫度控制過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的溫度9.5%37%57

3、%80%例例: :盤形齒輪銑刀盤形齒輪銑刀選材選材:高速鋼高速鋼W18Cr4V:鑄造鑄造鍛造鍛造 球化退火球化退火機(jī)加工機(jī)加工 淬火淬火+多次回火多次回火 噴丸噴丸磨削磨削 鑄造：高速鋼屬于萊氏體鋼，鑄態(tài)組織中含有大鑄造：高速鋼屬于萊氏體鋼，鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物M6C，鋼的韌性，鋼的韌性大幅下降。大幅下降。W18Cr4V鑄造組織 420 鍛造：魚骨狀碳化物不能用熱處理來消除，只能鍛造：魚骨狀碳化物不能用熱處理來消除，只能依依 靠反復(fù)多次鍛打來擊碎?？糠磸?fù)多次鍛打來擊碎。球化退火：消除應(yīng)力，調(diào)整組織，便于機(jī)加工，為球化退火：消除應(yīng)力，調(diào)整組

4、織，便于機(jī)加工，為淬火作好組織準(zhǔn)備。淬火作好組織準(zhǔn)備。完全退火、球化退火工藝缺陷：完全退火、球化退火工藝缺陷： 周期長(zhǎng)；且為變溫轉(zhuǎn)變周期長(zhǎng)；且為變溫轉(zhuǎn)變組織大小不均組織大小不均 是完全退火、球化退火工藝的改進(jìn)是完全退火、球化退火工藝的改進(jìn) 等溫完全退火等溫完全退火 等溫球化退火等溫球化退火 AC3 +2030 AC3 Ar1 tTAc1 AC1 +2030 Ar1 -2030 高速鋼等溫退火與普通退火工藝曲線高速鋼等溫退火與普通退火工藝曲線 等溫退火優(yōu)勢(shì)：等溫退火優(yōu)勢(shì)： (1) 縮短工藝時(shí)間：高速鋼縮短工藝時(shí)間：高速鋼 40h20h （2）組織均勻：碳化物球大小一致）組織均勻：碳化物球大小一致

5、tTAC3或或ACm+ 150300AC3或或ACmAC1650700 300650 tT練習(xí)題練習(xí)題練習(xí)題練習(xí)題正火溫度正火溫度正火的目的正火的目的 正火正火 退火退火56注：正火態(tài)強(qiáng)硬度與塑韌性均較高注：正火態(tài)強(qiáng)硬度與塑韌性均較高 正火與退火的選用正火與退火的選用 將鋼加熱到將鋼加熱到A Ac3c3（亞共析鋼）（亞共析鋼）或或A Ac1c1（過共析鋼）（過共析鋼）以上以上30-5030-50，經(jīng)保溫后，快速冷卻獲得馬氏體的經(jīng)保溫后，快速冷卻獲得馬氏體的熱處理操作稱為淬火。熱處理操作稱為淬火。 淬火的定義淬火的定義不同冷卻速度所得到的組織不同冷卻速度所得到的組織n獲得全部馬氏體的必要條件獲得

6、全部馬氏體的必要條件冷卻速度大于上臨界冷速冷卻速度大于上臨界冷速溫度低于馬氏體點(diǎn)溫度低于馬氏體點(diǎn)加熱溫度超過臨界點(diǎn)加熱溫度超過臨界點(diǎn)10.2 10.2 鋼的淬火鋼的淬火 淬火的目的淬火的目的 淬火工藝參數(shù)的確定淬火工藝參數(shù)的確定（1）淬火溫度的確定）淬火溫度的確定 亞共析鋼：亞共析鋼： AC3 +3050 過共析鋼：過共析鋼： AC1 +3050n 亞共析鋼亞共析鋼 合適的淬火溫度為：合適的淬火溫度為：Ac3+3050 淬火組織為：淬火組織為：馬氏體馬氏體 溫度太低（低于溫度太低（低于Ac3）則淬火后組織中出現(xiàn)鐵素）則淬火后組織中出現(xiàn)鐵素體，導(dǎo)致硬度、耐磨性下降。體，導(dǎo)致硬度、耐磨性下降。 溫

7、度太高，則獲得粗大的馬氏體組織，鋼的性能溫度太高，則獲得粗大的馬氏體組織，鋼的性能惡化，同時(shí)引起鋼件嚴(yán)重變形。惡化，同時(shí)引起鋼件嚴(yán)重變形。n 過共析鋼過共析鋼 合適的淬火溫度為：合適的淬火溫度為：Ac1+3050 淬火組織為：馬氏體淬火組織為：馬氏體+粒狀二次滲碳體粒狀二次滲碳體由于滲碳體的硬度高與由于滲碳體的硬度高與馬氏體，所以當(dāng)二次滲馬氏體，所以當(dāng)二次滲碳體以粒狀彌散分布于碳體以粒狀彌散分布于馬氏體基體之上時(shí)，可馬氏體基體之上時(shí)，可以提高組織的硬度和耐以提高組織的硬度和耐磨性磨性彌散強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化。 淬火加熱溫度過高淬火加熱溫度過高，不僅會(huì)得到粗大的馬氏，不僅會(huì)得到粗大的馬氏 體組織，還會(huì)

8、引起零件嚴(yán)重的變形甚至開裂，而體組織，還會(huì)引起零件嚴(yán)重的變形甚至開裂，而 且由于二次滲碳體隨著加熱溫度的升高會(huì)大量溶且由于二次滲碳體隨著加熱溫度的升高會(huì)大量溶 入奧氏體中，使得入奧氏體中，使得Ms、Mf 降低，從而增加了組降低，從而增加了組 織中殘余奧氏體的含量，影響淬火硬度和耐磨性。織中殘余奧氏體的含量，影響淬火硬度和耐磨性。 淬火溫度過低淬火溫度過低，Ac1則得不到馬氏體組織。則得不到馬氏體組織。n合金鋼合金鋼 由于奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向受到合金碳化物等的抑制，由于奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向受到合金碳化物等的抑制，故可適當(dāng)提高淬火溫度。（故可適當(dāng)提高淬火溫度。（TC曲線右移）曲線右移） 低合金鋼：低合

9、金鋼： AC3 或或AC1 +50100 高合金鋼：高合金鋼： AC3 或或AC1 +300400 n原則：既要保證工件表面和心部都達(dá)到指定的加原則：既要保證工件表面和心部都達(dá)到指定的加熱溫度，又要保證組織轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行和化學(xué)成分熱溫度，又要保證組織轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行和化學(xué)成分?jǐn)U散均勻，同時(shí)不能使擴(kuò)散均勻，同時(shí)不能使A晶粒長(zhǎng)大。晶粒長(zhǎng)大。n適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間，對(duì)于保證鋼的淬火質(zhì)量，提高適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間，對(duì)于保證鋼的淬火質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率很重要。勞動(dòng)生產(chǎn)率很重要。（2）加熱、保溫時(shí)間的確定）加熱、保溫時(shí)間的確定 保溫保溫= 升溫升溫+ 熱透熱透+轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變6008001280 W18Cr4VTt 淬火冷卻介質(zhì)

10、淬火冷卻介質(zhì) 淬火時(shí)，通過快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R淬火時(shí)，通過快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這一過程體積膨脹，內(nèi)應(yīng)力很大，所以要氏體，這一過程體積膨脹，內(nèi)應(yīng)力很大，所以要使零件在不淬裂、變形小的前提下淬成馬氏體，使零件在不淬裂、變形小的前提下淬成馬氏體，并不是一件容易的事。并不是一件容易的事。 根據(jù)根據(jù)C曲線，淬火時(shí)，要求在曲線，淬火時(shí)，要求在650-400范圍范圍內(nèi)內(nèi)快速冷卻，快速冷卻，以避過以避過C曲線拐點(diǎn)部位，使奧氏體曲線拐點(diǎn)部位，使奧氏體不發(fā)生高溫、中溫組織轉(zhuǎn)變；而冷卻到不發(fā)生高溫、中溫組織轉(zhuǎn)變；而冷卻到300以下、以下、Ms附近時(shí)，則希望冷速慢一些，以免產(chǎn)生太大的附近時(shí)，則希望冷

11、速慢一些，以免產(chǎn)生太大的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致零件變形、開裂。內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致零件變形、開裂。鋼的理想淬火冷卻速度鋼的理想淬火冷卻速度 最常用的淬火冷卻介質(zhì)是水、油、硝鹽浴或堿浴。最常用的淬火冷卻介質(zhì)是水、油、硝鹽浴或堿浴。水：高溫區(qū)冷卻速度水：高溫區(qū)冷卻速度較較大，但低溫區(qū)冷卻速度大，但低溫區(qū)冷卻速度 也大，能淬硬，但易淬裂。也大，能淬硬，但易淬裂。油：高溫區(qū)冷速較低，低溫區(qū)冷速較合適，淬油：高溫區(qū)冷速較低，低溫區(qū)冷速較合適，淬 不裂，但可能淬不硬且價(jià)格高、易燃。不裂，但可能淬不硬且價(jià)格高、易燃。堿?。焊邷貐^(qū)冷速比水弱，比油強(qiáng)，低溫區(qū)比堿浴：高溫區(qū)冷速比水弱，比油強(qiáng)，低溫區(qū)比 油弱。油弱。鹽?。焊邷貐^(qū)冷速比水

12、弱，比油略弱，低溫區(qū)鹽?。焊邷貐^(qū)冷速比水弱，比油略弱，低溫區(qū) 比油弱。比油弱。 由于實(shí)際冷卻介質(zhì)不能滿足淬火要求，所以必由于實(shí)際冷卻介質(zhì)不能滿足淬火要求，所以必須從淬火方法上加以彌補(bǔ)。須從淬火方法上加以彌補(bǔ)。 常用淬火方法常用淬火方法abcd單液淬火雙液淬火分級(jí)淬火分級(jí)淬火等溫淬火等溫淬火溫度溫度時(shí)間時(shí)間PBMsAA1Mfn單液淬火法單液淬火法將加熱后的鋼件放入一種將加熱后的鋼件放入一種淬火冷卻介質(zhì)中冷卻。淬火冷卻介質(zhì)中冷卻。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)我捍慊鸱ú僮骱?jiǎn)優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)我捍慊鸱ú僮骱?jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，缺點(diǎn)：水淬易變形、開裂；缺點(diǎn)：水淬易變形、開裂；油淬硬度不足，只適用于油淬硬度不足

13、，只適用于形狀簡(jiǎn)單的工件。形狀簡(jiǎn)單的工件。n雙液淬火法（水淬油冷法）雙液淬火法（水淬油冷法） 對(duì)于形狀復(fù)雜的高碳鋼零件，為了防止淬火對(duì)于形狀復(fù)雜的高碳鋼零件，為了防止淬火后產(chǎn)生過大的變形或開裂，可在水中淬火至后產(chǎn)生過大的變形或開裂，可在水中淬火至Ms附附近，然后立即放入油中（或空氣）繼續(xù)冷卻，故近，然后立即放入油中（或空氣）繼續(xù)冷卻，故雙液淬火法又稱雙液淬火法又稱水淬油冷法水淬油冷法。優(yōu)點(diǎn)：用這種方法既能優(yōu)點(diǎn)：用這種方法既能淬硬，又能防止淬裂。淬硬，又能防止淬裂。缺點(diǎn)：對(duì)操作技術(shù)要求缺點(diǎn)：對(duì)操作技術(shù)要求較高。適用于高碳鋼形較高。適用于高碳鋼形狀復(fù)雜的零件。狀復(fù)雜的零件。n分級(jí)淬火法分級(jí)淬火法

14、不管是單液淬火法，不管是單液淬火法，還是雙液淬火法，都存在還是雙液淬火法，都存在零件表面與心部溫差較大，零件表面與心部溫差較大，易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力導(dǎo)致易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力導(dǎo)致零件變形、開裂的問題，零件變形、開裂的問題，分級(jí)淬火法能很好地解決分級(jí)淬火法能很好地解決這個(gè)問題。這個(gè)問題。 所謂分級(jí)淬火法就是：先將加熱好的零件淬所謂分級(jí)淬火法就是：先將加熱好的零件淬 入溫度稍高于入溫度稍高于 Ms 的鹽浴或堿浴中，保持一定時(shí)的鹽浴或堿浴中，保持一定時(shí) 間，使零件表面與心部的溫度均勻并與熱浴一致，間，使零件表面與心部的溫度均勻并與熱浴一致， 然后取出空冷，在熱浴中停留的時(shí)間以不發(fā)生奧然后取出空冷，在熱浴中

15、停留的時(shí)間以不發(fā)生奧 氏體中溫轉(zhuǎn)變?yōu)橐?。氏體中溫轉(zhuǎn)變?yōu)橐恕?缺點(diǎn)：冷卻能力較低，只適用于小尺寸零件。缺點(diǎn)：冷卻能力較低，只適用于小尺寸零件。n等溫淬火法等溫淬火法 將加熱好的零件淬入溫度稍高于將加熱好的零件淬入溫度稍高于 Ms Ms 的鹽浴或的鹽浴或堿浴中，保溫足夠的時(shí)間，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變?yōu)閴A浴中，保溫足夠的時(shí)間，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變?yōu)橄孪仑愂象w貝氏體組織，然后空冷至室溫。組織，然后空冷至室溫。優(yōu)點(diǎn)：等溫淬火法可獲得優(yōu)點(diǎn)：等溫淬火法可獲得強(qiáng)、韌兼?zhèn)涞慕M織，且零強(qiáng)、韌兼?zhèn)涞慕M織，且零件的內(nèi)應(yīng)力可減低到最小件的內(nèi)應(yīng)力可減低到最小程度，不易變形。程度，不易變形。缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，僅適缺點(diǎn)：生產(chǎn)周期長(zhǎng)，僅

16、適用于形狀復(fù)雜的小零件。用于形狀復(fù)雜的小零件。n 局部淬火法局部淬火法 有些零件只需要局部硬度高、耐磨性好，有些零件只需要局部硬度高、耐磨性好， 因此可進(jìn)行局部淬火，以避免其它部位產(chǎn)生因此可進(jìn)行局部淬火，以避免其它部位產(chǎn)生 變形或開裂。變形或開裂。局部淬火法包括：局部淬火法包括：局部加熱淬火法局部加熱淬火法 局部冷卻淬火法局部冷卻淬火法n 冷處理冷處理 高碳鋼、合金鋼的高碳鋼、合金鋼的Mf都在零下幾十度，為了都在零下幾十度，為了減少殘余奧氏體的數(shù)量，可在淬火后進(jìn)行冷處理，減少殘余奧氏體的數(shù)量，可在淬火后進(jìn)行冷處理，即加熱零件淬火至室溫后，再放入低溫槽中繼續(xù)即加熱零件淬火至室溫后，再放入低溫槽中

17、繼續(xù)冷卻，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。冷卻，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。冷處理介質(zhì)：干冰（冷處理介質(zhì)：干冰（-80）、）、 液化乙烯（液化乙烯（-107）、液氮（）、液氮（-192）冷處理的目的：穩(wěn)定尺寸，提高硬度。冷處理的目的：穩(wěn)定尺寸，提高硬度。溫度溫度時(shí)間時(shí)間PBMsAA1Mfv表表v心心v心心（1）淬透性的概念）淬透性的概念 如果表層的冷卻速度大于臨界冷卻速度如果表層的冷卻速度大于臨界冷卻速度Vc，而心部的冷卻速度低于臨界冷卻速度，則表層獲而心部的冷卻速度低于臨界冷卻速度，則表層獲得馬氏體表層與心部之間依次為馬氏體、得馬氏體表層與心部之間依次為馬氏體、托托氏體、氏體、索氏體、珠光體，即鋼僅

18、被淬火到一定深度。索氏體、珠光體，即鋼僅被淬火到一定深度。 如果心部的冷卻速度也大于臨界冷卻速度如果心部的冷卻速度也大于臨界冷卻速度Vc，則沿工件截面均獲得馬氏體組織，即鋼被則沿工件截面均獲得馬氏體組織，即鋼被淬透。淬透。屈氏體馬氏體屈氏體馬氏體 鋼的淬透性與淬硬性是兩個(gè)不同的概念。鋼的淬透性與淬硬性是兩個(gè)不同的概念。淬硬性是指鋼在淬火后所能獲得的最大硬度淬硬性是指鋼在淬火后所能獲得的最大硬度值。它主要取決于值。它主要取決于含碳量含碳量，含碳量越高，淬含碳量越高，淬硬性越大，硬性越大，但淬硬性的鋼淬透性不一定好，但淬硬性的鋼淬透性不一定好，鋼的淬透性受很多因素的影響鋼的淬透性受很多因素的影響。

19、注意：注意：淬透性好的鋼其淬硬性不一定高。淬透性好的鋼其淬硬性不一定高。淬硬性與淬透性之間的關(guān)系淬硬性與淬透性之間的關(guān)系 影響鋼淬透性的決定因素是臨界冷卻速度影響鋼淬透性的決定因素是臨界冷卻速度Vc， Vc越小，淬透性越大。臨界冷卻速度與越小，淬透性越大。臨界冷卻速度與C曲線的位曲線的位置有關(guān)，置有關(guān)，C曲線越右曲線越右 Vc越小越小淬透性越大淬透性越大（2）影響鋼淬透性的因素影響鋼淬透性的因素n 含碳量的影響含碳量的影響 亞共析鋼，含碳量增加，奧氏體的穩(wěn)定性增大，亞共析鋼，含碳量增加，奧氏體的穩(wěn)定性增大，曲線右移，淬透性提高。曲線右移，淬透性提高。過共析鋼，隨著含碳量增加，奧氏體的穩(wěn)定性降過

20、共析鋼，隨著含碳量增加，奧氏體的穩(wěn)定性降低，曲線左移，淬透性降低低，曲線左移，淬透性降低(未溶滲碳體促進(jìn)奧未溶滲碳體促進(jìn)奧氏體分解氏體分解)。n合金元素的影響合金元素的影響 除除Co以外，其它合金元素都使以外，其它合金元素都使C曲線右移，曲線右移，Vc，淬透性提高，故淬透性提高，故合金鋼的淬透性大大高于合金鋼的淬透性大大高于碳鋼碳鋼。n奧氏體化溫度奧氏體化溫度和保溫時(shí)間和保溫時(shí)間的影響的影響 隨加熱溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，碳化隨加熱溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，碳化物溶解充分，奧氏體成分均勻，晶粒粗大（總形物溶解充分，奧氏體成分均勻，晶粒粗大（總形核部位減少），這些都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，

21、核部位減少），這些都增加過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使曲線右移，提高了鋼的淬透性。使曲線右移，提高了鋼的淬透性。碳鋼中以共析鋼的淬透性最好碳鋼中以共析鋼的淬透性最好。D0D0油淬油淬水淬水淬M非非M（3）淬透性的測(cè)定方法淬透性的測(cè)定方法 最常用的是最常用的是頂頂端淬火法（端端淬火法（端淬法）測(cè)定鋼的淬透性。將淬法）測(cè)定鋼的淬透性。將25100mm 的標(biāo)準(zhǔn)試樣加的標(biāo)準(zhǔn)試樣加熱后對(duì)末端進(jìn)行噴水冷卻（水熱后對(duì)末端進(jìn)行噴水冷卻（水壓恒定），試樣末端相當(dāng)于淬壓恒定），試樣末端相當(dāng)于淬火零件的表面，距末端的距離火零件的表面，距末端的距離越遠(yuǎn)，冷卻速度越低，相當(dāng)于越遠(yuǎn)，冷卻速度越低，相當(dāng)于淬火零件的內(nèi)部。淬火零件的

22、內(nèi)部。 端淬試樣冷卻后，沿其長(zhǎng)度方向磨出一狹條平面，端淬試樣冷卻后，沿其長(zhǎng)度方向磨出一狹條平面，每隔一定距離測(cè)量硬度值，可以繪出淬透性曲線，每隔一定距離測(cè)量硬度值，可以繪出淬透性曲線，對(duì)應(yīng)于半馬氏體的硬度點(diǎn)至末端的距離對(duì)應(yīng)于半馬氏體的硬度點(diǎn)至末端的距離d，就是淬就是淬透層深度，透層深度，d越大，鋼的淬透性越好。越大，鋼的淬透性越好。表示方法：表示方法： J */d J末端淬透性末端淬透性 d至水冷端（末端）的距離，至水冷端（末端）的距離，mm *此處的實(shí)測(cè)硬度值，此處的實(shí)測(cè)硬度值， HRC J45/10-15：表示距末端表示距末端10-15mm處，淬火硬度處，淬火硬度 為為45HRC。 J42

23、-45/10：表示距末端表示距末端10mm處，淬火硬度為處，淬火硬度為 42-45HRC。1.53.04.56.07.59.0 10.5 12.0 13.5 15.0010203040506070距端面距離/ mmHRC40Cr45HRCb0.2AkHRCb0.2Ak淬透件淬透件未淬透件未淬透件n 對(duì)機(jī)械性能的影響對(duì)機(jī)械性能的影響 將淬透性不同的兩種鋼制成直徑相同的軸，將淬透性不同的兩種鋼制成直徑相同的軸，進(jìn)行淬火進(jìn)行淬火+高溫回火熱處理（調(diào)質(zhì)），其中一件高溫回火熱處理（調(diào)質(zhì)），其中一件完全淬透，另一件未淬透。完全淬透，另一件未淬透。（4）淬透性對(duì)鋼機(jī)械性能的影）淬透性對(duì)鋼機(jī)械性能的影響響s/

24、b(RM-RQ)，HRCn 淬火不完全程度與屈強(qiáng)比的關(guān)系淬火不完全程度與屈強(qiáng)比的關(guān)系 （RM-RQ） 表示淬火不完全程度。表示淬火不完全程度。可見，可見，(RM-RQ)越大，越大，s/b越小，對(duì)材料強(qiáng)度的利用率越小，對(duì)材料強(qiáng)度的利用率越低（零件在工作中不允許出現(xiàn)塑性變形）。越低（零件在工作中不允許出現(xiàn)塑性變形）。-1100%馬氏體馬氏體20%馬氏體馬氏體n淬火后馬氏體含量越高，回火后鋼的疲勞極限越高淬火后馬氏體含量越高，回火后鋼的疲勞極限越高。n綜上：零件截面尺寸越大，淬透性對(duì)機(jī)械性能的影響綜上：零件截面尺寸越大，淬透性對(duì)機(jī)械性能的影響越大。越大。n重要零件，要求表面與心部機(jī)械性能一致，應(yīng)重要

25、零件，要求表面與心部機(jī)械性能一致，應(yīng)選用淬透性好的鋼材。選用淬透性好的鋼材。n對(duì)心部機(jī)械性能要求不高的零件，可選用淬透對(duì)心部機(jī)械性能要求不高的零件，可選用淬透性低的鋼材（便宜）。性低的鋼材（便宜）。n焊接件，不能采用淬透性高的鋼材。防止焊縫焊接件，不能采用淬透性高的鋼材。防止焊縫出現(xiàn)淬火組織出現(xiàn)淬火組織脆、裂紋。脆、裂紋。（5）機(jī)械零件設(shè)計(jì)中對(duì)鋼淬透性的考慮機(jī)械零件設(shè)計(jì)中對(duì)鋼淬透性的考慮n 小尺寸試樣的性能數(shù)據(jù)，不能用于大尺寸工小尺寸試樣的性能數(shù)據(jù)，不能用于大尺寸工 件的強(qiáng)度計(jì)算。件的強(qiáng)度計(jì)算。n 淬透性低的大尺寸零件，淬火應(yīng)安排在切削淬透性低的大尺寸零件，淬火應(yīng)安排在切削 加工之后進(jìn)行。加工

26、之后進(jìn)行。n 碳鋼的淬透性很低，設(shè)計(jì)大尺寸零件時(shí)，應(yīng)碳鋼的淬透性很低，設(shè)計(jì)大尺寸零件時(shí)，應(yīng) 采用正火工藝代替調(diào)質(zhì)處理，以防止淬不透。采用正火工藝代替調(diào)質(zhì)處理，以防止淬不透。 二者的性能相差不大，但成本相差很大。二者的性能相差不大，但成本相差很大。n 目的目的（1）穩(wěn)定工件組織、性能和尺寸。）穩(wěn)定工件組織、性能和尺寸。 （2）減小或消除殘余應(yīng)力，防止工件的塑性變形和）減小或消除殘余應(yīng)力，防止工件的塑性變形和開裂。開裂。 （3）調(diào)整工件的強(qiáng)度、硬度，提高韌性，以滿足不）調(diào)整工件的強(qiáng)度、硬度，提高韌性，以滿足不同工件的性能要求。同工件的性能要求。n 概念概念：回火是指將淬火后的鋼加熱到：回火是指將淬

27、火后的鋼加熱到Ac1以下某一以下某一溫度，保溫后冷卻下來的一種熱處理工藝。溫度，保溫后冷卻下來的一種熱處理工藝。 回火的概念與回火目的回火的概念與回火目的10.3 10.3 鋼的回火鋼的回火n 淬火組織高度不穩(wěn)定淬火組織高度不穩(wěn)定（1）M中的碳是高度過飽和的；中的碳是高度過飽和的； （2）M有很高的應(yīng)變能和界面能；有很高的應(yīng)變能和界面能； （3）一定量的殘余奧氏體與）一定量的殘余奧氏體與M共存。共存。n 淬火鋼的組織淬火鋼的組織：馬氏體：馬氏體 + 殘余奧氏體殘余奧氏體 時(shí)效階段（時(shí)效階段（100以下）以下） ：碳原子的重新分布；：碳原子的重新分布； 回火第一階段（回火第一階段（100200）

28、：過渡碳化物的沉淀；）：過渡碳化物的沉淀； 回火第二階段（回火第二階段（200300）：殘余奧氏體的分解；）：殘余奧氏體的分解； 回火第三階段（回火第三階段（200350）：過渡碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)椋哼^渡碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)?Fe3C； 回火第四階段（回火第四階段（350以上）：以上）： Fe3C的粗化和球化，的粗化和球化，以及等軸鐵素體晶粒的形成。以及等軸鐵素體晶粒的形成?；鼗瘃R氏體回火馬氏體 這一階段轉(zhuǎn)變完成后這一階段轉(zhuǎn)變完成后, 鋼的組織由有一定過飽和鋼的組織由有一定過飽和程度的程度的固容體和與其有共格關(guān)系的固容體和與其有共格關(guān)系的碳化物所組成，碳化物所組成，這種組織稱為這種組織稱為回火馬氏體（回火馬

29、氏體（M回回）。馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛?。馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體，可用下式表示：火馬氏體，可用下式表示：MM回回（相相+-FeC） 0.25% 23 殘余奧氏體與過冷奧氏體相比：殘余奧氏體與過冷奧氏體相比： 兩者都是兩者都是C在在-Fe中的固溶體，轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)曲線中的固溶體，轉(zhuǎn)變的動(dòng)力學(xué)曲線很相似；物理狀態(tài)不同，殘余奧氏體在淬火過程中很相似；物理狀態(tài)不同，殘余奧氏體在淬火過程中發(fā)生了高度塑性變形，存在很大的畸變；發(fā)生了機(jī)發(fā)生了高度塑性變形，存在很大的畸變；發(fā)生了機(jī)械穩(wěn)定化和熱穩(wěn)定化。械穩(wěn)定化和熱穩(wěn)定化。 殘余奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是殘余奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是相和相和-FexC的混合組織，稱回的混合組織，稱回火馬氏體或

30、下貝氏體。火馬氏體或下貝氏體。 A殘殘M回回或或B下下 殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝氏體稱為二次淬火。殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝氏體稱為二次淬火。 碳鋼中馬氏體過飽和的碳鋼中馬氏體過飽和的C幾乎全部脫溶，但仍具有幾乎全部脫溶，但仍具有一定的正方度。形成一定的正方度。形成-Fe3C正交晶系。正交晶系。 具體形成過程：具體形成過程： 相相+-FexC相相+ -Fe3C -Fe3C的慣習(xí)面為的慣習(xí)面為110或或112； 位向關(guān)系為位向關(guān)系為(001)/(112)， (010)/(111)，100/110。 最終組織：最終組織：回火屈氏體回火屈氏體主要發(fā)生主要發(fā)生相回復(fù)再結(jié)晶，同時(shí)碳化物聚集長(zhǎng)大。相回復(fù)再結(jié)晶，同時(shí)碳化物聚集長(zhǎng)大。 相回復(fù)：相回復(fù)：相回復(fù)包括內(nèi)應(yīng)力消除和缺陷的減少或逐相回復(fù)包括內(nèi)應(yīng)力消除和缺陷的減少或逐漸消失。漸消失。 再結(jié)晶：形成等軸晶粒。再結(jié)晶：形成等軸晶粒。 碳化物長(zhǎng)大：溫度高于碳化物長(zhǎng)大：溫度高于400，碳化物已與，碳化物已與相脫離共相脫離共格關(guān)系而聚集球化。細(xì)粒狀彌散的碳化物迅速聚集長(zhǎng)格關(guān)系而聚集球化。細(xì)粒狀彌散的碳化物迅速聚集長(zhǎng)大并粗化，并對(duì)大并粗化，并對(duì)相的再結(jié)晶有阻礙作用。相的再結(jié)晶有阻礙作用。 最終組織：最終組織：回火索氏體組織。回火索氏體組織。 回火回火 索氏體索氏體回火屈氏體回火屈氏體回火馬氏體回火馬氏體4040鋼的沖擊韌度與回火溫