第10章 特種熱處理

1、第十章 特種熱處理1表面熱處理 一、一、感應加熱感應加熱表面熱處理表面熱處理1 1、目的目的：提高表面硬度、疲勞強度：提高表面硬度、疲勞強度2 2、工序工序：中碳或中碳合金鋼（通常）：中碳或中碳合金鋼（通常）預預備熱處理（調(diào)質(zhì)或正火）備熱處理（調(diào)質(zhì)或正火） 表面感應加表面感應加熱淬火熱淬火低溫回火低溫回火三層組織（表層三層組織（表層 過渡區(qū)過渡區(qū) 心部）心部）3、原理電磁感應電磁感應：工件產(chǎn)生渦流：工件產(chǎn)生渦流與線圈與線圈中交流電頻率相同、大小相等、方中交流電頻率相同、大小相等、方向相反向相反電能轉(zhuǎn)換為熱能電能轉(zhuǎn)換為熱能集膚效應集膚效應：電流密度表面高：電流密度表面高表層表層加熱加熱; ; 頻

2、率頻率 效應效應 透熱深度 ：Jx/Jo0.37內(nèi)的深度，產(chǎn)生 8590%熱量，此處為 電阻率電阻率、導磁率、導磁率 大于居里點后大于居里點后，導磁率，導磁率=1=1， 、但加熱層但加熱層電流密度電流密度 Jx Jx 不容易過熱不容易過熱電阻率在電阻率在800900 800900 ，基本不變，基本不變， 主要與主要與f f有關有關頻率頻率f f f503004、分 類 高頻高頻 100-500 KHz淬硬深度淬硬深度 0.5-2mm 中頻中頻500-8000Hz淬硬深度淬硬深度3.5-20mm 工頻工頻 50Hz 淬硬深度淬硬深度50mm 大型工件大型工件5、特點相變相變臨界溫度提高臨界溫度提

3、高加熱速度快（加熱速度快（組織細組織細、成分不均勻）、成分不均勻）表面質(zhì)量好（表面質(zhì)量好（變形小變形小、氧化脫碳少）、氧化脫碳少）自動化自動化性能好性能好感應器設計復雜感應器設計復雜6、組織與性能（1 1）淬火組織淬火組織例例1 1：4545鋼正火預備熱處理鋼正火預備熱處理感應加熱感應加熱由由 表及里表及里完全完全A A、半半A+FA+F、Ac1Ac1以下以下淬火淬火后相應的組織為后相應的組織為？例例2 2： 45 45鋼調(diào)質(zhì)預備熱處理鋼調(diào)質(zhì)預備熱處理感應加熱感應加熱由由表及里表及里完全完全A A、半半A+A+F F、Ac1Ac1以下粗化的以下粗化的回火回火S S、原始回火原始回火SS淬火后相

4、應的組織為淬火后相應的組織為？；硬度？；硬度？例例3 3： 過共析鋼過共析鋼（2 2）性能（過渡區(qū)窄好）性能（過渡區(qū)窄好）硬度硬度比整體淬火高比整體淬火高耐磨性高（比滲碳效果差）耐磨性高（比滲碳效果差） 高高硬度硬度原因原因可能是：可能是：表面殘余壓應力；細晶；脫碳少；冷速快表面殘余壓應力；細晶；脫碳少；冷速快殘余殘余A A少少疲勞強度疲勞強度比滲碳效果好比滲碳效果好原因：殘余壓應力；隱晶原因：殘余壓應力；隱晶靜強度高靜強度高綜綜上所述上所述提高疲勞強度提高疲勞強度選擇感應加熱選擇感應加熱提高表面耐磨性提高表面耐磨性選擇滲碳選擇滲碳7、工藝參數(shù)（1 1）溫度（熱參數(shù)）：）溫度（熱參數(shù)）：依據(jù)依

5、據(jù)材料材料成分成分、 加熱速度加熱速度確定確定加熱速度加熱速度 Ac1Ac1、Ac3 Ac3 溫度溫度 參考參考圖圖10-310-3，一般為一般為Ac3+120180Ac3+120180由設備功率確定由設備功率確定加熱速度加熱速度后，溫度合適后，溫度合適組織正常組織正常原始組織原始組織粗、粗、不均勻不均勻 溫度溫度 （2 2）時間）時間經(jīng)驗觀色法經(jīng)驗觀色法光電高溫計測溫光電高溫計測溫單位功率大，加熱速度快，時間短單位功率大，加熱速度快，時間短通常由時間控制通常由時間控制加熱溫度加熱溫度金相組織金相組織M M針長度評估針長度評估顏色顏色溫度溫度顏色顏色溫度溫度顏色顏色溫度溫度淡黃淡黃220藍黑藍

6、黑300黃色黃色850950暗黃暗黃245黑色黑色470白色白色12001300赤褐赤褐265暗紅暗紅550600灰白色灰白色1350紫色紫色285紅色紅色700800 根據(jù)顏色判定工件的加熱溫度 光學高溫計根據(jù)物體發(fā)光亮度光學高溫計根據(jù)物體發(fā)光亮度原理實現(xiàn)測溫。物體發(fā)光亮度原理實現(xiàn)測溫。物體發(fā)光亮度一般不受表面質(zhì)量和介質(zhì)的影一般不受表面質(zhì)量和介質(zhì)的影響，經(jīng)驗估計誤差在響，經(jīng)驗估計誤差在1010內(nèi)。內(nèi)。（3 3）單位表面功率PPP P 加熱時工件加熱時工件單位單位表面實際能得到表面實際能得到的功率，由的功率，由設備設備電源功率控制電源功率控制P P 加熱速度加熱速度 加熱速度加熱速度 太快太快

7、 難控制難控制加熱速度加熱速度太太低低效率低，過渡區(qū)寬效率低，過渡區(qū)寬性能差性能差 P=0.31.5vkW/cmP=0.31.5vkW/cm2 2為適宜為適宜設備功率不夠設備功率不夠連續(xù)加熱連續(xù)加熱；否則；否則整體整體加熱加熱（4 4）加熱速度加熱速度加熱速度 不是常數(shù)不是常數(shù)，初期材料鐵磁性，初期材料鐵磁性加熱速度快加熱速度快超過居里溫度超過居里溫度加熱速加熱速度慢度慢居里溫度后，為了居里溫度后，為了使使表面表面A A化化必須加必須加大設備功率大設備功率控制控制加熱速度加熱速度（5 5）淬硬層深度x x與頻率f f淬硬層深度淬硬層深度 x x ：根據(jù)根據(jù)經(jīng)驗經(jīng)驗工件半徑工件半徑的的10%10

8、%左右左右性能最佳性能最佳由由x x確定確定透透入深度入深度 再選擇再選擇f f 根根據(jù)據(jù) f f 選購設備選購設備（ 設備設備確定確定后后 ，f f 不不可以調(diào)節(jié)）可以調(diào)節(jié)）為保證淬硬層溫度均勻，為保證淬硬層溫度均勻，xx， 過過大，電效率低，故一般取大，電效率低，故一般取x=(0.40.5) x=(0.40.5) 最佳性能時最佳性能時 x x與與 f f 關系為：關系為：f=60000/xf=60000/x2 2（6 6）冷卻）冷卻浸液冷卻浸液冷卻 噴射冷卻：自噴；噴射冷卻：自噴；分離式噴射分離式噴射（7 7）回火）回火爐內(nèi)回火爐內(nèi)回火感應回火：大件，感應回火：大件，加熱層大于淬硬加熱層大

9、于淬硬層層自回火自回火，A AR R多、硬多、硬度低度低小 結(jié)根據(jù)根據(jù)X X確定確定ff買設備買設備功率功率加加熱速度熱速度加熱時間加熱時間根據(jù)加熱速度、材料成分、原始根據(jù)加熱速度、材料成分、原始組織粗細組織粗細加熱溫度加熱溫度由加熱時間控制加熱溫度由加熱時間控制加熱溫度8、檢測表層、心部硬度表層、心部硬度表層、心部表層、心部組織組織層深、分布合理層深、分布合理9、感應器設計(1)(1)作用及用材作用及用材紫銅或電解銅紫銅或電解銅電能轉(zhuǎn)換為磁能（換能器）電能轉(zhuǎn)換為磁能（換能器）（2 2）設計理論）設計理論集膚效應集膚效應：實現(xiàn)表面加熱：實現(xiàn)表面加熱環(huán)狀效應環(huán)狀效應圓環(huán)狀圓環(huán)狀 線圈線圈 截面截

10、面環(huán)內(nèi)側(cè)電流密度大環(huán)內(nèi)側(cè)電流密度大對加熱內(nèi)孔工件不利對加熱內(nèi)孔工件不利。ff效果效果所以，感應器最好設計為所以，感應器最好設計為長方形截面長方形截面鄰近效應鄰近效應 ：兩導體相兩導體相距很近時距很近時磁場相互作磁場相互作用用磁力線重新分布磁力線重新分布兩導體內(nèi)兩導體內(nèi)電流方向相電流方向相反反內(nèi)側(cè)電流密度高內(nèi)側(cè)電流密度高（比如感應加熱線圈（比如感應加熱線圈與工件）與工件）兩導體內(nèi)兩導體內(nèi)電流方向相電流方向相同同外側(cè)電流密度高外側(cè)電流密度高以上效果隨以上效果隨頻率頻率明顯明顯尖角效應尖角效應 工件工件尖角、尖角、棱邊、凸起棱邊、凸起部分部分磁力磁力線密集線密集容容易過熱易過熱設設計時應加大計時應加

11、大間隙間隙（3）感應器尺寸截面形狀：長方形截面形狀：長方形避免環(huán)狀效應避免環(huán)狀效應高度高度短工件：感應器高度短工件：感應器高度h1h1小小于工件高度于工件高度h h 2 2避免尖避免尖角效應角效應 h1h1 =h=h2 2-2s -2s （s s為間隙）為間隙） 長工件：長工件： h1h1大于感應區(qū)大于感應區(qū)長度長度520% 520% 彌補軸向散彌補軸向散熱熱線圈壁厚線圈壁厚大于透入深度大于透入深度 保證線圈的力學性能。保證線圈的力學性能。線圈與工件的間隙線圈與工件的間隙s s影響加熱質(zhì)量、線圈壽命、效率，參影響加熱質(zhì)量、線圈壽命、效率，參考相關資料考相關資料S S大大加熱時間長加熱時間長 層

12、深大；層深大；S S小小容容易擊穿易擊穿線圈一般單匝線圈一般單匝導磁體導磁體 ：中頻用硅鋼片；高頻用鐵氧體材料：中頻用硅鋼片；高頻用鐵氧體材料制作。制作。 收集開口處的散磁收集開口處的散磁 實現(xiàn)實現(xiàn)內(nèi)孔加熱。內(nèi)孔加熱。磁屏蔽：磁屏蔽：銅環(huán)（抗磁材料）銅環(huán)（抗磁材料）反向磁場反向磁場削弱削弱鐵磁材料鐵磁材料導磁好導磁好漏磁漏磁表面淬火用材中碳中碳球鐵球鐵低淬透性鋼低淬透性鋼限制或降低合金元素，降低淬透性限制或降低合金元素，降低淬透性加入加入TiTi，細化晶粒，細化晶粒二、激光表面淬火目的目的：同：同表面表面感應淬火感應淬火激光：大于激光：大于X X射線，小于無線電波，原射線，小于無線電波，原子從

13、高能向低能躍遷輻射產(chǎn)生子從高能向低能躍遷輻射產(chǎn)生與金屬的作用與金屬的作用激光照射在材料表面，材料吸收光子激光照射在材料表面，材料吸收光子能量能量產(chǎn)生熱量產(chǎn)生熱量因因光子穿透金屬的能力低光子穿透金屬的能力低光熱轉(zhuǎn)換光熱轉(zhuǎn)換僅在表面僅在表面表面淬火表面淬火分類分類 固體激光；液體激光；氣體激光；半導體激固體激光；液體激光；氣體激光；半導體激光，實用的是固體和氣體激光。光，實用的是固體和氣體激光。CO2CO2氣體激光器氣體激光器特點：功率大、效率高、可以連續(xù)工作，特點：功率大、效率高、可以連續(xù)工作，容容易被物質(zhì)吸收易被物質(zhì)吸收；也可以用；也可以用ArAr、HeHe氣體氣體設備：設備：激活媒質(zhì)激活媒質(zhì)

14、 COCO2 2激發(fā)裝置激發(fā)裝置光學諧振腔：由激光腔體光學諧振腔：由激光腔體 （ 光學光學振蕩振蕩） 和和 反光鏡反光鏡組成組成1 1、激光的產(chǎn)生 在激發(fā)在激發(fā)光或電作用下光或電作用下處于處于高能階激活媒質(zhì)高能階激活媒質(zhì)COCO2 2被激發(fā)被激發(fā)躍遷到躍遷到低能階低能階發(fā)射發(fā)射1 1個光子（與入射光子個光子（與入射光子的傳播方向、的傳播方向、頻率、頻率、波長相同）波長相同） 2 2個光子在諧振腔內(nèi)轉(zhuǎn)播個光子在諧振腔內(nèi)轉(zhuǎn)播 在軸向在軸向兩端的兩端的2 2個反光鏡作用下個反光鏡作用下往返往返振蕩振蕩激發(fā)其激發(fā)其他他COCO2 2媒質(zhì)媒質(zhì) 獲得獲得更大的增更大的增益益 持續(xù)進行持續(xù)進行形成激光形成激

15、光與與工件工件表面電子、聲子的能量交換表面電子、聲子的能量交換 升升溫溫2、激光特性高方向性：基本平行，發(fā)散角小高方向性：基本平行，發(fā)散角小高高亮度亮度性性：聚焦：聚焦能量高能量高高單色性：頻率窄，相干性好高單色性：頻率窄，相干性好 三者相互關聯(lián)三者相互關聯(lián)3、激光加熱金屬光斑小、集束光強度高光斑小、集束光強度高（點、點、線、面掃描加熱線、面掃描加熱）熱能熱能幾乎全部幾乎全部被被金屬吸收金屬吸收，為了避免表面過熱、，為了避免表面過熱、熔化，最高溫度熔化，最高溫度12001200，最大，最大硬化層深度硬化層深度為表面至為表面至900900處處功率密度高、時間短功率密度高、時間短層淺層淺除吸收的激

16、光外，還有一部分反射（除吸收的激光外，還有一部分反射（影響影響吸收）吸收）激光前激光前黑化處理黑化處理：氧化、磷化、涂石墨：氧化、磷化、涂石墨表面粗表面粗糙、無光糙、無光減少反射減少反射有利表面加熱有利表面加熱利用利用反射反射率率實現(xiàn)實現(xiàn)選擇性圖案硬化選擇性圖案硬化4、工藝參數(shù)：參數(shù)：功率密度功率密度F F；束斑直徑束斑直徑D D；掃描速掃描速度度V V，根據(jù)經(jīng)驗控制根據(jù)經(jīng)驗控制表面表面溫度和深度溫度和深度F F 、時間短時間短 淬硬層淬硬層F F一定時一定時，VV淬硬層淬硬層，硬度，硬度光斑光斑面積面積、 掃描速度掃描速度一定一定 功率功率 淬硬層淬硬層 表面溫度、透入深度與時間的平方根成表

17、面溫度、透入深度與時間的平方根成正比正比自行淬火自行淬火5、熱處理特點速度極快速度極快 3535 10103 3/s /s 細晶、氧細晶、氧化少化少表面無接觸加熱表面無接觸加熱、無冷卻介質(zhì)無冷卻介質(zhì)無污染無污染形狀復雜形狀復雜的工件容易淬火的工件容易淬火 適用性強適用性強（盲孔）（盲孔）束斑加熱束斑加熱區(qū)域區(qū)域小小 變形小變形小可以進行表面局部合金化涂、鍍可以進行表面局部合金化涂、鍍（結(jié)合力結(jié)合力好、合金層均勻）好、合金層均勻）自動化自動化容易容易燒傷眼底燒傷眼底6、組織、性能（與感應加熱比）淬淬硬層硬層三層三層M M超細化超細化性能更優(yōu)性能更優(yōu)沖擊加熱沖擊加熱碳化物容易溶解碳化物容易溶解碳化

18、物超細碳化物超細化化淬硬層中淬硬層中位錯密度高位錯密度高層淺層淺硬度硬度（比普通淬火比普通淬火高高 15%15%）疲勞性能高疲勞性能高 （表面殘余壓應力表面殘余壓應力大）大）2 真空熱處理 一、簡介一、簡介1 1、真空：負壓、真空：負壓+ +任何氣態(tài)空間任何氣態(tài)空間2 2、真空度：負壓程度、真空度：負壓程度。負壓程度負壓程度真空度真空度3 3、爐氣爐氣：加保護氣：加保護氣( (惰性氣體惰性氣體) )排除雜質(zhì)氣體，即：排除雜質(zhì)氣體，即：殘存爐氣殘存爐氣工件、爐體釋放氣體工件、爐體釋放氣體密封件、油揮發(fā)氣體密封件、油揮發(fā)氣體外界氣體外界氣體4 4、真空熱處理：、真空熱處理：加熱、冷卻均在真空狀態(tài)加

19、熱、冷卻均在真空狀態(tài)下進行下進行4、特 點變形小變形?。ㄔ虿辉敚ㄔ虿辉敚┎挥昧艏庸び嗔亢托Ｖ辈挥昧艏庸び嗔亢托Ｖ惫ぜぜ阅芎眯阅芎?、壽命長（脫碳、氧化、腐蝕少）、壽命長（脫碳、氧化、腐蝕少）節(jié)省能源節(jié)省能源設備使用絕熱、熱容小的隔熱材料（石墨氈、設備使用絕熱、熱容小的隔熱材料（石墨氈、陶瓷纖維）陶瓷纖維） 散熱少、熱效率高散熱少、熱效率高真空中爐氣少真空中爐氣少出、裝爐帶走的熱損失少出、裝爐帶走的熱損失少無熱處理以后的精加工無熱處理以后的精加工污染少污染少、無公害（無廢氣）、無公害（無廢氣）設備設備成本高成本高 綜綜上所述：具有高質(zhì)量、低能耗、無公上所述：具有高質(zhì)量、低能耗、無公害優(yōu)勢

20、，適宜一般熱處理無法滿足要求的工件害優(yōu)勢，適宜一般熱處理無法滿足要求的工件二、真空熱處理的特異效果和伴生現(xiàn)象1 1、表面保護、表面保護 在極稀薄氣體中在極稀薄氣體中工件界面的氧化、工件界面的氧化、還原、脫碳、增碳反應還原、脫碳、增碳反應弱弱 化學化學活性極低活性極低2、表面凈化殘存氧氣少殘存氧氣少氧分壓低氧分壓低 金屬氧化物金屬氧化物容容易分解易分解 清潔清潔 、性能性能另外，石墨加熱元件、油蒸氣提供的碳另外，石墨加熱元件、油蒸氣提供的碳與殘存的氧氣與殘存的氧氣作用作用氧分壓氧分壓進一步降低進一步降低氧化物容易分解氧化物容易分解凈化凈化意義意義適合適合精密工件精密工件的熱處理的熱處理增加化學熱

21、處理的增加化學熱處理的滲速、滲速、滲滲層層均勻均勻3、脫脂脫脂 機加工油污機加工油污分解分解排氣清除排氣清除4、脫氣脫氣高真空度高真空度工件內(nèi)氣體體積迅速工件內(nèi)氣體體積迅速溶溶解氣體釋放解氣體釋放氣體的溶解度與其分壓的平方根成正比氣體的溶解度與其分壓的平方根成正比現(xiàn)象：現(xiàn)象：爐氣壓小爐氣壓小于合金蒸汽壓于合金蒸汽壓加熱后加熱后合金合金逸出表面逸出表面工件之間、工件與工件之間、工件與夾夾具之間粘連具之間粘連危害：危害：尺寸精度降低；合金貧化；設備絕緣性尺寸精度降低；合金貧化；設備絕緣性降低、壽命下降降低、壽命下降措施措施選擇選擇合適的真空度合適的真空度爐氣壓大于金屬蒸汽壓爐氣壓大于金屬蒸汽壓用高

22、純度惰性氣體調(diào)節(jié)真空度用高純度惰性氣體調(diào)節(jié)真空度影響因素影響因素溫度高溫度高容易容易MnMn、CrCr最容易發(fā)生最容易發(fā)生5、合金蒸發(fā)6、真空加熱油淬火引起工件滲碳現(xiàn)象：淬火后工件表面增碳?，F(xiàn)象：淬火后工件表面增碳。原因：原因：真空真空加熱加熱表面凈化表面凈化活性狀態(tài)活性狀態(tài)油蒸汽油蒸汽 表面滲碳表面滲碳措施措施浸油前浸油前在中性氣體中對流冷卻在中性氣體中對流冷卻降降低溫度低溫度再淬火再淬火淬油前淬油前油上方處于低壓油上方處于低壓降低氣體降低氣體密度密度淬油前淬油前工件稍微氧化工件稍微氧化減輕減輕中性氣體淬火（氮氣、中性氣體淬火（氮氣、ArAr）三、應 用1 1、真空退火、真空退火目的：表面達

23、到一定的目的：表面達到一定的光亮度光亮度效果效果取決于鋼種（高取決于鋼種（高CrCr鋼容易形成氧化鋼容易形成氧化膜膜光亮度差）光亮度差）真空度高真空度高好好出爐溫度高出爐溫度高差差工藝：參照普通退火工藝：參照普通退火2、真空淬火、回火淬火淬火工藝同普通淬火工藝同普通淬火變形小于普通淬火（隨爐升溫、氣淬均勻）變形小于普通淬火（隨爐升溫、氣淬均勻）低壓低壓淬火效果差淬火效果差（所以淬前通氮氣）（所以淬前通氮氣）回火：回火： 排氣、升溫排氣、升溫通惰性氣體通惰性氣體（ 600 600以下以下 對流傳對流傳熱熱 ）真空淬火油真空淬火油蒸發(fā)少蒸發(fā)少污染小污染小蒸汽壓低蒸汽壓低真空效果好真空效果好冷卻能力

24、在較大的真空度范圍內(nèi)不受冷卻能力在較大的真空度范圍內(nèi)不受影響影響熱穩(wěn)定性好熱穩(wěn)定性好抗老化抗老化真空度對淬火油有影響，在臨界壓力以上使用真空度對淬火油有影響，在臨界壓力以上使用3、真空滲碳（1 1）特點（與普通滲碳比）特點（與普通滲碳比）時間短時間短（高溫（高溫+ +凈化作用）凈化作用）質(zhì)量好：質(zhì)量好：層深均勻、表面光潔、無內(nèi)氧化、層深均勻、表面光潔、無內(nèi)氧化、濃度梯度平緩濃度梯度平緩勞動條件好：無污染、勞動條件好：無污染、散熱小散熱?。? 2）介質(zhì)）介質(zhì)甲烷、丙烷甲烷、丙烷反應反應CC實際上，先過量滲碳實際上，先過量滲碳再擴散調(diào)整再擴散調(diào)整（3 3）工藝）工藝排氣、升溫排氣、升溫 材料脫氣、

25、凈化材料脫氣、凈化真空度降低真空度降低 滲碳滲碳：真空度恢復，：真空度恢復，1030105010301050滲碳滲碳，數(shù)數(shù)分鐘分鐘 滲碳氣體進入滲碳氣體進入真空度下降真空度下降停停止供碳止供碳擴散擴散 恢復恢復 真空度真空度循環(huán)間歇循環(huán)間歇滲碳滲碳淬火：淬火：滲畢滲畢爐內(nèi)冷卻室爐內(nèi)冷卻室 通氮氣、冷通氮氣、冷卻到卻到550660 550660 再加熱重新再加熱重新A A化淬火（通化淬火（通氮氣加壓氮氣加壓 提高油的冷卻能力）提高油的冷卻能力）只有富化氣甲烷或丙烷、無載氣只有富化氣甲烷或丙烷、無載氣工藝參數(shù)經(jīng)驗控制工藝參數(shù)經(jīng)驗控制溫度高溫度高滲速快滲速快；時間短；時間短晶粒與普通滲晶粒與普通滲碳

26、相當碳相當滲碳時間短濃度梯度平緩濃度梯度平緩間歇通入滲劑間歇通入滲劑滲碳氣氛流動性好滲碳氣氛流動性好滲層滲層深度均勻深度均勻4、真空熱處理后鋼的性能強度提高強度提高疲勞性能壽命高疲勞性能壽命高耐磨性高耐磨性高5、注意事項背陰處防止加熱不均勻背陰處防止加熱不均勻輻射加熱溫度滯后于爐溫輻射加熱溫度滯后于爐溫保溫時間保溫時間增加增加防止合金蒸發(fā)；淬油時增碳防止合金蒸發(fā)；淬油時增碳3形變熱處理 特點：特點：壓力加工壓力加工+ +熱處理熱處理形變強化、形變強化、相變強化相變強化提高材料的強韌性，簡提高材料的強韌性，簡化工藝流程。兩工藝可以同時、也化工藝流程。兩工藝可以同時、也可以分別進行?？梢苑謩e進行。

27、形變方式：鍛、軋、擠壓、冷形變方式：鍛、軋、擠壓、冷拔拔相變方式：相變方式：F/PF/P、B B、M M、時效沉淀硬時效沉淀硬化化一、分類1 1、按照相變與形變、按照相變與形變順序順序相變前形變：相變前形變：a a）、）、b b）、）、c c）、）、d d）、）、e e）圖圖相變中形變：相變中形變：f f）圖圖相變后形變：相變后形變：2 2、按照、按照形變溫度形變溫度高溫形變熱處理：高溫形變熱處理：A A狀態(tài)下形變狀態(tài)下形變余熱淬火、正火余熱淬火、正火中溫形變熱處理：中溫形變熱處理：低溫形變熱處理：低溫形變熱處理： A A化后化后速冷到最大孕育期溫度速冷到最大孕育期溫度形變形變3 3、按照、按

28、照相變類型相變類型：P P形變；形變；B B形變；形變；M M形變；時效形變；時效二、工藝1、相變前形變（1 1）高溫形變熱處理高溫形變熱處理淬火：淬火：Ac3Ac3以上形變以上形變淬火淬火適當回火適當回火正火：正火：Ac3Ac3以上形變以上形變空冷或控冷空冷或控冷形形成成 F+F+S S或或B B。例如：控軋控冷例如：控軋控冷終軋終軋Ar3Ar3附近附近或兩相區(qū)或兩相區(qū)+ +足夠大變形量足夠大變形量+ +控冷控冷細化細化F F和第二相和第二相強韌性提高強韌性提高等溫淬火：等溫淬火： Ac3Ac3以上形變以上形變B B區(qū)等溫區(qū)等溫（2 2）低溫形變熱處理低溫形變熱處理淬火：淬火：A A化后化后

29、速冷到速冷到500600500600（亞穩(wěn)定區(qū)亞穩(wěn)定區(qū)） 形變形變淬火淬火高硬度、強度（與普通淬火比較）高硬度、強度（與普通淬火比較）高硬度，可保持到高硬度，可保持到600600隨隨C%C%、變形、變形% % 強度強度 等溫淬火：等溫淬火： A A化后化后速冷到速冷到500600500600（亞穩(wěn)定區(qū)）（亞穩(wěn)定區(qū)） 形變形變B B區(qū)淬火區(qū)淬火2、相變中形變熱處理（1 1）等溫形變熱處理）等溫形變熱處理Ac3 Ac3 以上以上A A化化速冷到速冷到Ac1Ac1下下P P或或B B區(qū)區(qū)相變相變+ +形變形變（2 2）M M相變相變+ +形變形變（MdMsMdMs）奧氏體不銹鋼：室溫形變奧氏體不銹鋼

30、：室溫形變A A加工硬化加工硬化+ +誘發(fā)部分誘發(fā)部分M M形成形成+M+M的的加工硬化加工硬化強度提高強度提高變塑鋼（變塑鋼（TRIPTRIP鋼）鋼）原理：原理：MsMs低于室溫低于室溫（室溫室溫A A狀態(tài)狀態(tài)） 使用時誘發(fā)使用時誘發(fā)M M 材材料高強度、超塑性料高強度、超塑性工藝：工藝：11201120固溶固溶室溫為室溫為A 450 A 450 形變形變(A (A 強化強化) ) 冷處理冷處理( (產(chǎn)生少量產(chǎn)生少量M M) )。升至室溫形變。升至室溫形變又誘發(fā)一部分又誘發(fā)一部分M M（提高塑性）、提高塑性）、同時同時A A 進一步進一步 加工硬化加工硬化提高材料強韌提高材料強韌性性 回火回

31、火組織：組織：A+A+少量少量M M3、相變后形變（1 1）P P冷變形冷變形例如：鋼絲例如：鋼絲A A化化PbPb浴等溫浴等溫細細S S 冷拔冷拔F F形變強形變強化化+ +細小碳化物細小碳化物強度提高強度提高（2 2）P P溫加工溫加工 例如：軸承鋼例如：軸承鋼退火退火態(tài)（態(tài)（P P或或S S）加熱加熱700750700750（兩相區(qū)）形變（兩相區(qū)）形變緩冷球化緩冷球化快速球快速球化、質(zhì)量好）化、質(zhì)量好）（3 3）回火）回火M M形變時效形變時效 回火回火M M少量變形少量變形位錯密度增加位錯密度增加+ +C C釘扎釘扎強度強度提高提高 再次回火再次回火固熔固熔強化強化 C C釘扎作用釘扎

32、作用三、形變熱處理強、韌化機制1 1、組織細化、組織細化變形變形% %大大M M細化細化低溫形變淬火低溫形變淬火增加形核部位增加形核部位+ +各種形變?nèi)毕莞鞣N形變?nèi)毕葑璧K阻礙M M長大長大 M M細化細化高溫形變淬火高溫形變淬火A A晶粒拉長晶粒拉長限制限制 M M生長生長 細化細化P P等溫形變處理等溫形變處理碳化物形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧毩Ｌ蓟镄螒B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧毩 P形變強化效果最好形變強化效果最好，B B次之，次之，M M效果一般效果一般2 2、位錯密度增加、亞結(jié)構(gòu)細化、位錯密度增加、亞結(jié)構(gòu)細化A A位錯密度被位錯密度被M M繼承繼承亞結(jié)構(gòu)胞狀、位錯墻更細亞結(jié)構(gòu)胞狀、位錯墻更細強、韌性提高強、韌性提高

33、對對M M強化作用大強化作用大，B B強化作用一般，強化作用一般，P P無作用無作用3 3、碳化物彌散強化、碳化物彌散強化高位錯高位錯碳化物彌散析出碳化物彌散析出+ +形變時碳化物使形變時碳化物使位位錯增殖錯增殖強度提高強度提高碳化物析出碳化物析出M M中碳中碳% %降低降低塑性提高塑性提高四、影響強韌化的因素1 1、形變、形變溫度溫度動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶軟化；形變軟化；形變硬化硬化形變形變% %一定時，溫度低一定時，溫度低強度高、塑性降強度高、塑性降低低2 2、變形變形% %低溫形變淬火：變形低溫形變淬火：變形% %大大強化效果好；強化效果好；塑性略低塑性略低高溫形變淬火：合金元素高溫形變淬

34、火：合金元素使使再結(jié)晶再結(jié)晶延緩延緩變形變形% %大大合金合金鋼鋼強化效果主導強化效果主導；普通；普通鋼反之。鋼反之。3 3、形變后、淬火前的停留時間、形變后、淬火前的停留時間低溫形變淬火：低溫形變淬火：A A形變后形變后加熱到略加熱到略高于形變溫度保溫高于形變溫度保溫A A多邊化多邊化淬火淬火回火后回火后塑性大幅度提高、強度略塑性大幅度提高、強度略降降高溫形變淬火：形變溫度高于再結(jié)高溫形變淬火：形變溫度高于再結(jié)晶溫度晶溫度回復、多邊化、再結(jié)晶相回復、多邊化、再結(jié)晶相繼發(fā)生繼發(fā)生性能隨之非單調(diào)變化性能隨之非單調(diào)變化4鋼的時效 一、時效過程的機理一、時效過程的機理1 1、時效：材料性能隨時間變化

35、的現(xiàn)象、時效：材料性能隨時間變化的現(xiàn)象2 2、工藝工藝：固溶快冷：固溶快冷過飽和固溶體過飽和固溶體室溫室溫或加熱或加熱溶質(zhì)脫溶或析出溶質(zhì)脫溶或析出3 3、類型：自然時效；人工時效、類型：自然時效；人工時效4 4、時效條件時效條件溶質(zhì)在固溶體中有一定溶解度，并隨溫溶質(zhì)在固溶體中有一定溶解度，并隨溫度下降度下降處于過飽和態(tài)處于過飽和態(tài)溶質(zhì)在較低溫度下仍有擴散能力溶質(zhì)在較低溫度下仍有擴散能力最后形成平衡相，非共格，固溶度小最后形成平衡相，非共格，固溶度小。與基體相之與基體相之間濃度差最大間濃度差最大。再形成再形成多多種種亞穩(wěn)定過渡相，與基體結(jié)構(gòu)不同，亞穩(wěn)定過渡相，與基體結(jié)構(gòu)不同，可能可能半共格或完全

36、共格半共格或完全共格5、過程過程先形成亞穩(wěn)定偏聚區(qū)（共格先形成亞穩(wěn)定偏聚區(qū)（共格G-P區(qū)區(qū)或柯氏氣或柯氏氣團），固溶度最大團），固溶度最大，與基體相之間濃度差與基體相之間濃度差最小最小。6 6、規(guī)律以上以上三階段有各自的固溶度曲線。三階段有各自的固溶度曲線。析出順序析出順序： G-PG-P區(qū)區(qū)介穩(wěn)定過渡相介穩(wěn)定過渡相平衡相平衡相原因原因：G-PG-P區(qū)共格、界面能小區(qū)共格、界面能小 容易形核容易形核G-PG-P區(qū)區(qū)與與基體濃度差小基體濃度差小加熱加熱超過超過G-PG-P區(qū)溶解度曲線區(qū)溶解度曲線直接直接 形成過渡相，形成過渡相，無無G-PG-P區(qū)區(qū)。G-PG-P區(qū)區(qū) 加熱加熱 超過超過溶解度曲線溶解度曲線 溶解溶解回回歸歸到到時效前時效前過時效過時效二、影響因素1 1、時效溫度、時間、時效溫度、時間溫度作用大，溫度作用大，