補充：鋼的熱處理.ppt

1、鋼的分類,鋼的牌號及其應(yīng)用,1、碳素結(jié)構(gòu)鋼：,牌號：Q+屈服點數(shù)值。 例如： Q195， Q 275等。,用途：薄板，鐵絲，釘，小軸，螺栓等。,2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：,牌號：用兩位數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含碳量的 萬倍。 例如： 08F，20，45，60等。,用途：用作各種較重要的機器零件。 如：齒輪、主軸等。,3、碳素工具鋼 牌號：用“T”加數(shù)字表示，該數(shù)字表示鋼中平均含 碳量的千倍。 如： T8， T9等。 T8：表示碳的平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼。 用途：用來制作各種刀具、量具和模具。 4、鑄鋼 用于澆注成鑄件的鋼。其強度高于各類鑄鐵，同時具有良好的塑性和韌性，適于制造形狀復(fù)雜、

2、強度和韌性要求高的零件，如火車輪、大齒輪等。其牌號如：ZG200-400。,4、合金鋼的牌號,1)合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號 a)低合金結(jié)構(gòu)鋼 “Q”屈服點數(shù)值質(zhì)量等級（A、B、C、D、E）。如：Q345、Q390等 b)合金結(jié)構(gòu)鋼 兩位數(shù)字+合金元素符號+數(shù)字 前兩位數(shù)字表示平均含碳量的萬倍，后面數(shù)字表示合金元素的百倍。如20CrMnTi,40Cr等。 2)彈簧鋼 如：60Si2Mn 3)滾動軸承鋼 如：GCr15 4)合金工具鋼 如：W18Cr4V,鑄鐵 鑄鐵是碳質(zhì)量分數(shù)大于2.11%、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金。 按石墨形態(tài)分為：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵 1）灰鑄鐵

3、牌號：HT+三位數(shù)字，數(shù)字表示最低抗拉強度。如：HT150， HT200，HT250 熱處理方式：1、消除內(nèi)應(yīng)力退火： 2、高溫退火：消除白口組織 3、表面淬火：提高表面硬度、耐磨性和疲勞強度。 用途： 承受較大載荷和較重要的零件。如：氣缸、底座、床身,2）球墨鑄鐵 牌號：用“QT”標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強度和延伸率。如: QT420-10、QT600-2、QT800-2 熱處理方式：(1)退火:改善切削加工性能，消除鑄造應(yīng)力 (2)正火: 細化組織，提高強度和耐磨性。 (3)調(diào)質(zhì)處理: 只適合于小尺寸鑄件。 (4)等溫淬火:獲得高強度和超高強度、防止變形和開裂。 用途： 承受沖擊振動

4、的零件。如：曲軸、渦桿,鋼的普通熱處理,“四把火”（退火、正火、淬火、回火）的工藝過程； “四把火”對零件加工和使用的影響和作用。,退火 完全退火，等溫退火，擴散退火，球化退火，去應(yīng)力退火，再結(jié)晶退火 目的： 1）降低鋼件硬度，利于切削加工， HB=160230，最適于切削加工，退火后HB恰在此中； 2）消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼件尺寸并防止變形和開裂； 3）細化晶粒，改善組織，提高鋼的機械性能； 4）為最終熱處理（淬火，回火）做組織上的準(zhǔn)備。,1.完全退火 定義：是將亞共析碳鋼加熱到Ac3線以上約2060C，保溫一定時間， 隨爐緩慢冷卻到600C以下，然后出爐在空氣中冷卻。 目的：均勻組織、細化晶

5、粒、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度 用途：亞共析成分碳鋼。,2.等溫退火 定義：等溫退火與完全退火加熱溫度完全相同，只是冷卻的方式有差別。等溫退火是以較快的速度冷卻到A1以下某一溫度，保溫一 定時間是奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷。 目的：同完全退火，但能夠得到更為均勻的組織和硬度。 用途：中碳鋼和中碳合金鋼鑄、焊、鍛、軋制件等,3.球化退火 定義：將過共析鋼加熱到AC1以上約2040C保溫一定時間，然后緩慢冷卻到700C后出爐空冷。 目的：降低硬度，改善切削加工性能，為淬火做好準(zhǔn)備。 用途：多用于共析或過共析成分的碳鋼和合金鋼。,4.去應(yīng)力退火（低溫退火） 定義：將工件緩慢加熱到600650C，保溫

6、一定的時間，然 后隨爐緩慢冷卻到200C再出爐空冷。 目的：用于消除工件中的殘余應(yīng)力。 用途：鑄件，鍛件，焊接件，冷沖壓件以及機加工件,正火 將鋼件加熱到臨界點（Ac3，Acm）以上，進行完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，這種熱處理稱正火，正火的目的與退火相同，只是溫度高于退火，冷卻速度快。 1.正火工藝： 低碳鋼加熱溫度為Ac3以上100150C 中碳鋼加熱溫度為Ac3以上50100C 高碳鋼加熱溫度為Ac3以上3050C 2.正火的應(yīng)用 1.對低碳鋼，可細化晶粒，提高硬度，改善加 工性能； 2.對中碳鋼，可提高硬度和強度，作為最終熱處理 3.對高碳鋼，可為球化退火作準(zhǔn)備,一 普通熱處理的作用

7、,改善材料的切削加工性能； 提高材料的力學(xué)性能，保證零件安全運行。,退火和正火,退火 ：采用爐冷，冷卻速度很低,球狀珠光體,2 正火（采用空冷，冷卻速度較快）,目 的 低碳鋼：調(diào)整硬度（適當(dāng)增加硬度），利于切削； 過共析鋼：消除網(wǎng)狀二次滲碳體，利于珠光體球化。 中碳鋼：普通零件的最終熱處理；,淬火 首先將鋼加熱到臨界點（c3,Ac1）以上，經(jīng)過一段時間的保溫使鋼奧氏體化，然后再以大于臨界冷卻速度k進行快速冷卻，從而發(fā)生轉(zhuǎn)變的熱處理工藝，稱淬火。 目的：提高鋼的硬度、強度和耐磨性并保持足夠的韌性。它是強化鋼材最主要的熱處理方法。 1.淬火溫度 亞共析鋼 tAc3+(3070)C 共析鋼，過共析鋼

8、 tAc1+(3070)C 2.淬火劑：水、礦物油、鹽水和堿水等。 3.淬火方法:單液淬火、雙液淬火、分級淬火等。,過冷度較小時，獲得片層間距離較大的珠光體組織，“P”,過冷度稍大時，獲得片層間距離較小的珠光體組織，又稱索氏體，“S”；,過冷度更大時，獲得片層間距離更小的珠光體組織，又稱托（屈）氏體，“T”；,珠光體的性能：P的性能取決于片層間的距離，片層間距離越小，塑性變形，強度，硬度越高。 珠光體轉(zhuǎn)變屬于高溫轉(zhuǎn)變,貝氏體轉(zhuǎn)變屬于中溫轉(zhuǎn)變,回火 將淬火鋼重新加熱到A1點以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝，稱回火?；鼗鹗蔷o接淬火之后的一道熱處理工序。 目的： 1改變淬火組織

9、，獲得工件所需的組織。 2穩(wěn)定尺寸，從而保證工件在使用過程中不再發(fā)生形狀和尺寸的改變。 3消除淬火內(nèi)應(yīng)力。,1.低溫回火（150250C） 組織：低溫回火的組織為回火M； 目的：是在于保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性，降低淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性， 以免使用是崩裂刀具或過早損壞，它主要用于高碳的切削刀具，量 具，冷沖模具，滾動軸承。滲碳體回火后硬度一般為HRC58-64。 2.中溫回火（350500C） 組織：中溫回火所得組織為回火屈氏體； 目的：是為了獲取較高的屈服強度，彈性極限，較高的韌性，主要用于處 理各種彈簧和模具的熱處理，回火后的硬度HRC3550。 3.高溫回火（500650C） 組織：高溫回

10、火所得組織為回火索氏體； 目的：是為了獲得強度，硬度和塑性，韌性較好的綜合機械性能；,三 淬火和回火（最終熱處理）,淬火（采用水冷、油冷，冷卻速度很大） 目的：獲得馬氏體 工藝：加熱保溫水冷（油冷）,常用的淬火介質(zhì) : 水、 鹽水、 油,鋼的淬透性（鋼的一種性能） （1）定義：鋼在淬火時獲得馬氏體的能力。 （2）淬透性的測定：臨界直徑法，頂端淬火法 （3）影響淬透性的因素：合金元素，碳含量 （4）選材與淬透性,理想淬火介質(zhì),一般規(guī)律 1）表面和心部力學(xué)性能一致的零件，即要求表面和心部組織一致；如螺栓、連桿、鍛模、錘桿（承受拉壓載荷） 選用淬透性高的鋼； 2）表面心部力學(xué)性能不一致（表面強度硬度

11、要求高一些，心部塑性韌性要求高），組織可以不一致。如軸類零件，冷鐓模具、齒輪。 選用淬透性低的鋼。 3）焊接件：選用淬透性低的鋼。,3 回火（與淬火配合）,（1） 定義：將淬火鋼重新加熱至A1（727C)溫度以下的某個溫度，保溫一定時間后冷卻至室溫的工藝操作。 （2）目的：降低馬氏體的脆性，增加塑性韌性。 穩(wěn)定組織。 降低內(nèi)應(yīng)力。 調(diào)整鋼的硬度。,（3）回火的類型,低溫回火 溫度：1502000C ； 得到的組織：M回（過飽和鐵素體 + e碳化物）,性能：高硬度、高耐磨性，內(nèi)應(yīng)力、脆性降低。 應(yīng)用：高碳鋼、高碳合金鋼制造的工具和模具、滾動軸承； 滲碳和表面淬火零件.(Wc 0.6%),中溫回火

12、 溫度：3505000C ； 得到的組織：T回（針葉狀鐵素體 + 極細小顆粒滲碳體組成） 性能：高強度、硬度，高的彈性極限及屈服強度； 具有一定的塑性、韌性； 應(yīng)用：Wc = 0.50.7%碳鋼、合金鋼制造的各種彈簧。,高溫回火 溫度：500-6500C， 組織：S回（由等軸狀的鐵素體和球狀滲碳體組成） 性能： 具有適當(dāng)?shù)膹姸?、硬度和足夠的塑性、韌性（即良好綜合性能）。 應(yīng)用：用于Wc為0.30.5%的中碳鋼和合金鋼制造的軸、連桿、螺栓等。,生產(chǎn)上將淬火和高溫回火稱為“調(diào)質(zhì)處理”。 一般規(guī)律：隨回火溫度，強度、硬度，塑性韌性。,回火溫度與力學(xué)性能,鋼的表面熱處理,表面熱處理的目的、分類 常用的

13、表面熱處理工藝 表面熱處理的典型零件,一、基本概念,目的：使零件具有“表硬心韌” 的性能特點。,表面淬火：表面與心部的成分一致，組織不一樣。 1 工藝： 將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未達到心部時立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部淬火方法。,火焰加熱表面淬火,材料及典型零件 中碳鋼（Wc 0.40.5%）, 如40、45鋼機床齒輪、軸等零件。,常用的表面淬火方法,淬硬層深度：26mm 優(yōu)點：方法簡便；無需特殊設(shè)備；適用于單件、小批量零件； 缺點：需要操作熟練，否則造成質(zhì)量不穩(wěn)定,應(yīng)用： 軋鋼機齒輪、軋輥； 礦山機械齒輪、軸； 機床導(dǎo)軌、齒輪；,感應(yīng)

14、加熱表面淬火 淬硬層與頻率有關(guān)： 0.22mm，高頻感應(yīng)加熱（1001000KHZ） 28mm，中頻感應(yīng)加熱（0.510KHZ）； 1015mm，工頻感應(yīng)加熱（50HZ） 特點：淬火質(zhì)量好，表層組織細、硬度高、脆性小、生產(chǎn)效率高、便于自動化，缺點是設(shè)備昂貴，勞動條件差。,激光加熱表面淬火 工藝： 將高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面快速加熱到奧氏體區(qū)，依靠工件本身熱傳導(dǎo)迅速自冷而獲得一定淬硬層的工藝操作。 硬化層：12mm 應(yīng)用：汽車、拖拉機汽缸套、汽缸、活塞環(huán)、凸輪軸等零件； 特點：淬火質(zhì)量好，組織超細化，硬度高、脆性極小、工件變形小、不需要回火、節(jié)約能源、無污染、效率高、便于自動化，

15、但是設(shè)備昂貴 。,四、表面化學(xué)熱處理（表層與心部的成分、組織都不同）,1 工藝: 將工件置于某種化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫和冷卻使介質(zhì)中的某些元素滲入工件表層以改變工件表層的化學(xué)成分和組織，從而達到“表硬心韌”的性能特點。,2 可滲的元素： 滲碳、氮、碳氮共滲（C、N、CN） 滲硼 、鉻 (B、Cr ） 滲鋁、硅 (Al 、Si) 滲硫(S),熱處理：滲碳 + 淬火 + 低溫回火 組織表層：高碳回火馬氏體 + 碳化物 + A 組織心部：F + P 或者M回（低碳）+ F +A,典型零件工藝路線的制定,1 軸類零件（機床主軸）,（1）分析工作條件：承受中等交變扭矩載荷、交變彎曲載荷或者是拉壓載荷；局部（軸頸、花鍵）承受摩擦和磨損。 （2）失效形式：疲勞斷裂，軸頸處磨損（主要方式）；沖擊過載斷裂等（偶爾發(fā)生）,（3）性能要求：高的疲勞強度；良好的綜合性能； 局部高硬度； （4）中碳鋼或者中碳合金鋼： 45 （40Cr）,（5）工藝路線： 下料 鍛造 正火 粗加工 調(diào)質(zhì)(淬火+ 高溫回火) 局部表面淬火+ 低溫回火 精磨 成品；,（6）組織：表面：回火馬氏體 心部：回火索氏體,2 齒輪（低碳鋼、表面滲碳） (1)工