機械制造工業(yè)用鋼熱處理類型及特點

機械制造工業(yè)用鋼熱處理類型及特點一、緒論熱處理是將金屬或合金在固態(tài)下于一定的介質(zhì)中加熱到一定的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以一定的速度冷卻下來的一種綜合工藝。熱處理一般不改變工件形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。金屬整個生產(chǎn)過程中均可進行相應(yīng)的熱處理以改善金屬材料性能。金屬鑄件通常需要進行消除內(nèi)應(yīng)力的低溫退火，或完全退火，或正火，有的還需要淬火后回火（時效）。對金屬錠的熱處理，壓力加工過程中的和成品的熱處理，在冶金企業(yè)和機械工廠內(nèi)，他是半成品和機器零件制造的主要工序之一。在影響金屬材料結(jié)構(gòu)變化的深度和多樣性方面，熱處理較機械加工和其他處理也更為有效。熱處理還可與化學(xué)處理、形變加工和磁場作用等聯(lián)合進行，進一步改善金屬材料的性能。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，其復(fù)雜的顯微組織可以通過熱處理予以控制，從而獲得所需的力學(xué)性能和物理化學(xué)。在機械制造行業(yè)中，工業(yè)用鋼進行熱處理是非常必要的。那么在本篇論文中，我們就來具體談一談在機械制造工業(yè)用鋼熱處理類型及其特點。二、機械制造工業(yè)工業(yè)用鋼熱處理的類型熱處理（按生產(chǎn)工藝）普通熱處理表面熱處理其他熱處理退火表面淬火控制氣氛熱處理正火真空熱處理淬火化學(xué)熱處理形變熱處理回火激光熱處理淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650°C的某一適當(dāng)溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。化學(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)（氣體、液體、固體）中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和格等元素。滲入元素后，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。真空熱處理是真空技術(shù)與熱處理技術(shù)相結(jié)合的新型熱處理技術(shù)，真空熱處理所處的真空環(huán)境指的是低于一個大氣壓的氣氛環(huán)境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空熱處理實際也屬于氣氛控制熱處理。激光熱處理縮寫LHT，也稱激光淬火或激光相變硬化，是以高能量激光束快速掃描工件，使被照射的金屬或合金表面溫度以極快速度升高到相變點以上，激光束離開被照射部位時，由于熱傳導(dǎo)作用，處于冷態(tài)的基體使其迅速冷卻而進行自冷淬火，得到較細小的硬化層組織，硬度一般高于常規(guī)淬火硬度。在本篇論文中，只對普通熱處理和表面熱處理的特點作主要說明，分類中的其他熱處理方法只做了解，不詳細介紹其特點。三、機械制造工業(yè)工業(yè)用鋼各類熱處理的特點熱處理一一固態(tài)下，通過加熱、保溫、冷卻、改變組織得到所需性能的工藝方法。?特點：在固態(tài)下，只改變工件的組織，不改變形狀和尺寸?目的：改善材料的使用、工藝性能?基本過程：加熱一保溫一冷卻?分類：1、普通熱處理一一退火、正火、淬火、回火2、表面熱處理 表面淬火、化學(xué)熱處理剛的普通熱處理1、鋼的退火典型零件的制造過程：鑄/鍛一預(yù)備熱處理一粗加工一最終熱處理一精加工預(yù)備熱處理目的：消除前道工序的缺陷，為后續(xù)工序作組織準(zhǔn)備最終熱處理目的：滿足使用性能要求退火：加熱、保溫、慢冷得到P類組織退火的目的：軟化、穩(wěn)定化、細化、均勻化?完全退火一一加熱到Ac3+30~50C，保溫后爐冷。目的：細化，軟化應(yīng)用：亞共析鋼的鑄、鍛件，熱軋型材，焊接件組織：F+P?等溫退火一一加熱到Ac3(Acl)+20~50C，保溫后在Ar1以下等溫后爐冷。目的：細化，軟化、省時° 時間川圖° 時間川圖6-23高速工具鋼的完全退火與等溫退火工藝曲線球化退火一一加熱到Ac1+20~40°C，保溫后爐冷應(yīng)用：共析、過共析鋼和合金鋼目的：Fe3C片，網(wǎng)一Fe3C球（降低硬度；為淬火作組織準(zhǔn)備）**2-^-4*,r* 4^-6**2-^-4*,r* 4^-6 時間fhfflft-74TH）扳瓏化丈工艾曲建擴散退火一一加熱到Ac3+150~300°C,長時間保溫后慢冷目的：均勻成分應(yīng)用：鑄鋼件組織：晶粒粗大，擴散退火后應(yīng)完全退火或正火以細化組織去應(yīng)力退火一一加熱到Ac1-100~200C，保溫后爐冷目的：去內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織應(yīng)用：冷加工件，熱加工件2、鋼的正火正火一一加熱到Ac3（Accm）+30~50C，保溫后空冷退火強調(diào)軟化，正火強調(diào)高效率。正火的應(yīng)用1、 細化晶粒，提高性能；2、 提高低碳鋼和低合金鋼硬度，改善切削加工性；消除網(wǎng)狀滲碳體（以便球化退火）址熱涅席敝闈 曲姓用址熱涅席敝闈 曲姓用「.丈曲羥3、鋼的淬火淬火一一加熱、保溫、快冷，提高硬度和耐磨性目的：得到馬氏體組織（貝氏體），提高硬度和耐磨性

分析：45鋼分別在700°C,750°C,840°C加熱淬火后的硬度高低T12鋼分別在700C,750C,900C加熱淬火后的硬度高低C% *碳鋼的淬火溫度范圍C% *碳鋼的淬火溫度范圍1、淬火加熱溫度亞共析鋼：Ac3+30~50C淬火組織：細小均勻M過低——有F,!HRC過高一一氧化脫碳，晶粒粗大，淬火應(yīng)力大過共析鋼：Ac1+30~50C淬火組織：細小均勻M+Fe3C粒+A殘過低 得不到M過高 氧化脫碳，晶粒粗大，淬火應(yīng)力大，殘余A量LHRC!4、鋼的回火回火一一淬火后在A1以下加熱、保溫、冷卻目的：消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性穩(wěn)定組織和尺寸獲得所需性能淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變1、 馬氏體分解（100~350C）M—過飽和a相+￡碳化物組織保持M特征，內(nèi)應(yīng)力降低，硬度變化不大。2、 殘余奧氏體分解（200~300C）A一B下（同時馬氏體繼續(xù)分解）內(nèi)應(yīng)力進一步降低，硬度變化不大3、 碳化物轉(zhuǎn)變（250~400C）過飽和a相+￡碳化物一針狀F+細Fe3C4、滲碳體長大和a相再結(jié)晶針狀F+細Fe3C一塊狀F+粒狀Fe3C淬火應(yīng)力全部消除，硬度明顯降低。組織轉(zhuǎn)變:200°C300°C400°CM—過飽和a相+￡碳化物一針狀F+細Fe3C一塊狀F+粒狀Fe3C回火M 回火T 回火S性能變化：隨回火溫度的升高，強度、硬度降低，塑性、韌性提高。同時內(nèi)應(yīng)力降低，到消除。剛的表面熱處理1、鋼的表面淬火表面淬火一一通過快速加熱，使工件表層進行淬火的工藝。(1)感應(yīng)淬火1、 基本原理感應(yīng)圈通入交流電一形成渦流(集膚效應(yīng))一表層得A一水冷得M電流頻率越高，集膚效應(yīng)越強烈，加熱層越薄。2、 特點?加熱速度極快，溫度高，時間短；?表層得極細馬氏體，硬度、耐磨性、韌性較好;?表層存在殘余壓應(yīng)力，疲勞強度較高；?工件不易氧化脫碳，變形小;?易實現(xiàn)機械化，自動化；?設(shè)備價貴，維修調(diào)整困難。用鋼——中碳鋼、中碳合金鋼，40，45,40Cr感應(yīng)淬火零件的一般工藝路線：鍛造一正火一機加工一調(diào)質(zhì)一半精加工一感應(yīng)淬火一低溫回火一磨削加工(2)火焰淬火 火焰噴嘴特點：?操作簡便，設(shè)備簡單，成本低，靈活性大；—-1一淬硬層一、一一 「件7加熱層?加熱溫度不易控制，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定;?主要用于單件、小批量生產(chǎn)的大型零件。2、鋼的化學(xué)熱處理目的：強化表面一1表面HRC，耐磨性，a-1,心部塑韌保護表面一1表面抗蝕性，耐熱性基本過程：分解一吸收一擴散常用方法：滲碳、滲氮、碳氮共滲(1)鋼的滲碳1、滲碳目的和用鋼汽車傳動齒輪、活塞銷的工作條件