化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)-鋼熱處理

7.3鋼的熱處理

熱處理是把固態(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。熱處理三個(gè)階段：加熱、保溫、冷卻鋼的冷卻曲線鐵碳合金狀態(tài)圖的由來(lái)整體熱處理：對(duì)工件進(jìn)行穿透加熱退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)處理表面熱處理整體熱處理化學(xué)熱處理熱處理表面熱處理：對(duì)工件表面進(jìn)行熱處理表面淬火和回火、調(diào)質(zhì)處理化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲金屬、多元共滲熱處理實(shí)例：①正火狀態(tài)的45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，σb由600MPa提高到850MPa；②銼刀、車刀等刀具；③火車車輪耐磨不變形；④形狀記憶合金。把鋼件放在爐中緩慢加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻的過(guò)程。一、退火退火再結(jié)晶退火低溫退火完全退火用于C<0.77%的鋼材（亞共析鋼）熱加工后和切削加工前目的：①消除組織缺陷，細(xì)化晶粒，均勻化組織；②降低硬度；③消除內(nèi)應(yīng)力。1、完全退火工藝過(guò)程：加熱到GS線以上30~50℃，保溫一定時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻到500℃以下，然后空冷退火溫度的確定（GS線以上30~50℃

）：①保證鋼件組織轉(zhuǎn)化成奧氏體；②溫度太高晶粒合并變粗大以致機(jī)械性能下降。保溫時(shí)間的確定

：①保證鋼件組織充分轉(zhuǎn)化成奧氏體；②保溫時(shí)間太長(zhǎng)晶粒長(zhǎng)大。組織轉(zhuǎn)變

：鋼件奧氏體鐵素體+珠光體用于經(jīng)過(guò)冷加工的鋼材，如冷拉、冷沖壓及冷軋等的低碳鋼件目的：①消除焊接件內(nèi)應(yīng)力；②消除因塑性變形發(fā)生的冷作硬化。2、再結(jié)晶退火工藝過(guò)程：加熱到600~700℃，保溫一定時(shí)間后隨爐冷卻退火溫度的確定

：退火溫度比再結(jié)晶溫度高100~200℃再結(jié)晶溫度Tcr=（0.35~0.40）Tm用于消除鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件及冷拉件的內(nèi)應(yīng)力3、低溫退火工藝過(guò)程：鋼件隨爐緩慢加熱到500~600℃，保溫隨爐緩慢冷卻到200~300℃以下出爐退火過(guò)程中無(wú)組織變化，內(nèi)應(yīng)力主要是通過(guò)鋼在500~600℃保溫后的緩冷過(guò)程消除的目的：①減少鋼件內(nèi)應(yīng)力；②均勻組織，細(xì)化晶粒；③使碳化物分布更均勻。二、正火工藝過(guò)程：加熱到GS或ES線以上30~50℃，適當(dāng)保溫后，從爐中取出空冷冷卻速度比退火快，得到的晶粒較細(xì)組織轉(zhuǎn)變

：鋼件奧氏體鐵素體+珠光體（亞共析）

鋼件奧氏體奧氏體+Fe3C

Fe3C+珠光體（過(guò)共析）目的：增加工件強(qiáng)度、硬度和耐磨性三、淬火工藝過(guò)程：加熱到GS或PSK線以上，保溫后快速冷卻使奧氏體換變?yōu)轳R氏體的過(guò)程組織轉(zhuǎn)變

：C<0.77%，奧氏體馬氏體

C>0.77%，奧氏體馬氏體+Fe3C選擇加熱溫度：基本原則：獲得均勻細(xì)小的奧氏體C<0.77%，GS線以上30~50℃C>0.77%，PSK線以上30~50℃冷卻速度：鹽水＞水＞鹽浴＞油經(jīng)過(guò)淬火后的鋼件，重新加熱到PSK線以下某一溫度，經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間保溫后，在油中或空氣中冷卻的過(guò)程。四、回火回火中溫回火高溫回火低溫回火目的：①降低脆性，消除和減少鋼件內(nèi)應(yīng)力；②穩(wěn)定內(nèi)部組織和工件尺寸；③獲得要求的機(jī)械性能。淬火后在150~250℃范圍的回火，回火得到馬氏體組織。1、低溫回火目的：①降低鋼件內(nèi)應(yīng)力和脆性；②保持淬火后所得到的高硬性和耐磨性，韌性增加。高碳工具鋼，經(jīng)常采用200℃的低溫回火淬火后在350~500℃范圍的回火，馬氏體組織完全分解，細(xì)小點(diǎn)狀Fe3C增多，硬度下降而韌性增加，彈性極限和屈服強(qiáng)度增加

。用于各種彈簧處理。2、中溫回火淬火后在500~650℃范圍的回火，馬氏體組織全部消失，F(xiàn)e3C呈球狀，硬脆特征消除。與粗片珠光體相比，強(qiáng)度、塑性和韌性均有所提高，對(duì)提高中碳鋼的機(jī)械性能很有意義。3、高溫回火調(diào)質(zhì)處理

——淬火+高溫回火獲得較高硬度、強(qiáng)度的同時(shí)提高韌性、塑性組織轉(zhuǎn)變

：鋼件奧氏體馬氏體

鐵素體+粒狀Fe3CTt將鋼件放在一定的介質(zhì)中加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入工件表層，改變表層的化學(xué)成分以獲得預(yù)期的組織和性能的一種熱處理過(guò)程。五、化學(xué)熱處理目的：增強(qiáng)材料表層的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕性能，而且能夠保證工件芯部具有強(qiáng)韌性。分類

—滲C、滲N、CN共滲、滲硅、滲鉻、滲Al等。Fe—Fe3C合金平衡相圖完全退火正火淬火思考題1