機械工程管理材料分析及鋼的熱處理(PPT 35頁).ppt

1、機械工程材料第2第6章鋼的熱處理爐，一個零件從毛坯到成型一般要經(jīng)過很多工序，希望加工時材料更柔軟，更容易加工。希望加工后材料具有良好的機械性能。因此，大部分部件需要熱處理。通用部件的制造工藝：鍛造字典熱處理(退火或標(biāo)準(zhǔn)化)機械加工(粗加工)最終熱處理(淬火回火或表面熱處理)機械加工(精加工)檢驗(尺寸和硬度)。由此可見，熱處理是機械加工中非常重要的工序。鋼熱處理有一個共同點：加熱絕熱冷卻。牙齒過程可以用工藝曲線，即熱處理工藝曲線來表示。一，常用熱處理分類：二，加熱時鋼的變化，鋼的加熱變化是鋼冷卻變化的逆過程，需要一定程度的過熱。因此，加熱轉(zhuǎn)換溫度分別表示為Ac1(PSK)、Ac3(GS)和Ac

2、cm(ES)。1，奧氏體形成過程：PA，基本過程： (奧氏體)，成核。長大吧。溶解殘留奧氏體。奧氏體均勻化。亞共融鋼轉(zhuǎn)換：P FA FA。共晶鋼切換：p CMA cm a .影響奧氏體化的因素：加熱溫度的影響：等溫溫度越高，“孕期”牙齒越短，奧氏體速度越快。加熱速度的影響：連續(xù)加熱時加熱速度越快，轉(zhuǎn)換溫度越高，奧氏體速度越快。原始組織形式的影響：薄P粗P球形P，碳含量越高，有利于奧氏體核和擴散，加快奧氏體形成。2，奧氏體晶粒長大，奧氏體晶粒大?。壕Я４笮”硎揪Я４笮〈笮　Ｆ鹗季Я４笮W氏體膜形成時的晶粒大小。(對于牙齒，粒子很小。)實際晶粒大小在特定熱處理條件下得到奧氏體晶粒大小。(熱處理工藝

3、參數(shù)相關(guān)，通常大于起始晶粒)本質(zhì)晶粒大小是在特定加熱條件下奧氏體晶粒長大的傾向。鋼隨溫度上升，晶?？焖偕L，本質(zhì)上是粗晶粒鋼。相反，是本質(zhì)上的微晶鋼。93010；放大保溫38小時慢冷卻100。與標(biāo)準(zhǔn)圖表比較。鋼的晶粒大小為14級，本質(zhì)上是粗糙的晶粒鋼。鋼的晶粒大小為58級，是本質(zhì)的微晶鋼。奧氏體粒子增長及其影響因素：成分：C1.2%，碳含量增加，擴散速度增加，粒子增長。C1.2%，碳含量增加，網(wǎng)狀滲碳體的干擾，晶粒不容易生長。Mn，p促進奧氏體顆粒的生長。高溫，大粒子。奧氏體粒子在大小冷卻后對粒子的影響：奧氏體粒子越大，冷卻后粒子也越大。第三，冷卻過程中鋼的轉(zhuǎn)換需要冷卻時過冷，因此發(fā)生相變時的

4、溫度必須分別低于Ar1(PSK)、Ar3(GS)和Arcm(ES)。鋼的冷卻是熱處理工藝的重要組成部分，對鋼的性能有重要影響。冷卻中，由于等溫冷卻和連續(xù)冷卻、等溫冷卻的等溫溫度不同，收入組織不同，性能大不相同，連續(xù)冷卻的冷卻速度不同，結(jié)果組織不同，因此性能也不同。等溫冷卻時的切換過程不隨溫度變化，首先討論了共晶鋼的等溫切換過程。1，共晶鋼的等溫轉(zhuǎn)換，共析鋼的等溫轉(zhuǎn)換曲線和分析：等溫轉(zhuǎn)換加熱奧氏體鋼快速冷卻到低于Ar1的溫度，完成奧氏體牙齒溫度下的組織轉(zhuǎn)換過程。曲線設(shè)置：實驗方法：每個組具有多個采樣，徐璐在不同溫度下等溫，創(chuàng)建轉(zhuǎn)換量和時間的關(guān)系曲線，然后在溫度時間坐標(biāo)系中找到相應(yīng)的點即可?！癈”

5、曲線分析：A，Ar1Ms溫度之間，A曲線左側(cè)，牙齒溫度和時間范圍，鋼的組織或奧氏體組織。牙齒時間是“孕期”。存在于牙齒溫度和時間范圍內(nèi)的奧氏體組織是過冷奧氏體組織。Ar1溫度以下過冷奧氏體不穩(wěn)定性奧氏體。B、Ar1Ms溫度之間、ab線之間、鋼從A點開始到B點結(jié)束轉(zhuǎn)換。、C、Ar1Ms溫度之間、B曲線右側(cè)、牙齒溫度和時間范圍轉(zhuǎn)換結(jié)束，冷卻到室溫組織時保持不變。D，MsMf溫度之間的連續(xù)冷卻不會與A-B線相交，鋼會發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)換。E，550毫秒溫度之間的等溫冷卻與A-B線相交，鋼發(fā)生托架變形。F，550Ar1溫度之間的等溫冷卻與A-B線相交，鋼發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變。共晶鋼等溫變化的組織和性能：珠光體轉(zhuǎn)換

6、：擴散型轉(zhuǎn)換組織的共性：鐵素體和滲碳體構(gòu)成層片狀混合物。組織個性：層間間隔隨著過冷度的增加而減少。a，珠光體；等溫轉(zhuǎn)變溫度(ar 1650)；HRC520。(P) B，小氏體；等溫轉(zhuǎn)變溫度(650600)；HRC2030。(S) C，折射體；等溫轉(zhuǎn)變溫度(600550)；HRC3040。(T)，400，5000，12000，貝氏體轉(zhuǎn)換：半擴散型轉(zhuǎn)換組織，貝氏體是碳過飽和的鐵素體和滲碳體(貝氏體是碳化物)的混合物。a，上灣夜晚；等溫轉(zhuǎn)變溫度(550350)；HRC4050；(b上)組織形態(tài)：黑色羽毛形狀。b，下貝氏體；等溫轉(zhuǎn)變溫度(350毫秒)；HRC5060；(b下)組織形態(tài)：黑針。400，4

7、00，馬氏體轉(zhuǎn)換：屬于非擴散型切換組織，馬氏體碳溶于-Fe形成的過飽和固溶體。a，薄片馬氏體；連續(xù)冷卻溫度(msmf)；HRC6065；(m片)組織形式：灰色薄片。C % B，板條馬氏體；連續(xù)冷卻溫度(msmf)；HRC3545；(m slate)組織形式：灰色條。C%0.3%，在正常加熱條件下冷卻的馬氏體組織很小，在光學(xué)顯微鏡下不能分辨為“銀井馬氏體”。T12過熱500，500，T12正常500，C，馬氏體晶格是體心正方體，AC，ca，c/a是馬氏體正方體，正方體是隨著馬氏體碳含量的增加而增加，馬氏體對比度容量也增加時體積也增加。是鋼淬火變形和裂紋的主要原因。d，馬氏體轉(zhuǎn)移特性：a，沒有碳原

8、子擴散；b、轉(zhuǎn)換速度非常快；c，轉(zhuǎn)換在MsMf溫度范圍內(nèi)進行，冷卻到室溫的轉(zhuǎn)換還沒有完全結(jié)束。(高碳鋼1015%過冷奧氏體，被稱為“殘留奧氏體”。低碳鋼是12%。工業(yè)總是采用“冷處理”方法。d、變化的不完全性。請參閱各種冷卻條件下組織與性能的關(guān)系：圖。影響“C”曲線的因素：碳的影響：改變形狀：C%0.77%的鋼具有線段石線。改變位置：C%0.77%，隨著碳含量的增加，曲線向右移動。C%0.77%，當(dāng)碳含量增加時，曲線向左移動。冷卻速度不同，首先分析上的楊怡不同，同一鋼的冷卻速度不同，珠光體的楊怡也不同。牙齒出現(xiàn)“醫(yī)生分析組織”。由醫(yī)生空缺組織的非空缺成分獲得的空缺組織。加熱溫度和保溫時間：溫度

9、高，時間越長，奧氏體溫度越穩(wěn)定，曲線向右移動。過冷奧氏體連續(xù)冷卻曲線。僅“c”曲線的上半部分；一條或多條“k”線，即切換中斷線；向右移動，比“c”曲線向右移動?！癡k”是“CCT”曲線的臨界冷卻速度。臨界冷卻速度鋼獲得完全馬氏體的最低冷卻速度。VkVk，在“C”曲線上討論，可以馬氏體得到，但實際上必須馬氏體得到。4.鋼的退火和凈化，鋼的一般字典熱處理是退火和凈化爐，加工前分配，主要是機械加工的服務(wù)。因此，1、退火和凈化的目的是提高材料的切削性能，鋼達到最佳切削硬度(HBS160240)，低碳鋼采用凈化，高碳鋼退化。消除剩余內(nèi)部應(yīng)力，防止鋼點火時發(fā)生變形和裂紋。組織準(zhǔn)備晶粒細化，改善組織，最終熱

10、處理。凈化可去除網(wǎng)狀二次細彈體，常用于球形退化前?？捎米餍阅芤蟛桓叩钠胀慵罱K熱處理，即替代調(diào)節(jié)劑。，2，退火將鋼加熱到一定溫度(亞共晶鋼：Ac3以上，共晶鋼Ac1以上)，保溫一定時間，然后緩慢冷卻，珠光體組織的熱處理工藝。完全退火或等溫退火：主要用于亞共晶鋼(即結(jié)構(gòu)鋼)。完全退火是連續(xù)冷卻，等溫退火是等溫冷卻，效果和目的相同，但等溫退火可以縮短退火時間，提高生產(chǎn)率。溫度：Ac3 (3050)爐冷卻速度：30150/h，碳鋼退火所需的冷卻速度：100200/h普通合金鋼：50100/h高合金鋼：1050/h，例如高速鋼連續(xù)冷卻退火等溫冷卻，爐門750，約4小時，等溫時間34小時，以及空冷

11、，共冷8小時左右。球形退火：主要用于共析鋼(即工具鋼)。溫度：ac1(3050)；得到球形化的珠光體。應(yīng)力消除退火：鑄件、鍛造、焊接和其他溫度：500650；加熱速度：100150/h；冷卻速度：直到50100/h. 300200為止，冷得使空冷變熱。3、凈化組織為素氏體組織，硬度高于退化，碳含量為0.61.4%，為聯(lián)合分析組織，生產(chǎn)效率高，能耗低。凈化是將鋼加熱到一定溫度(亞共析鋼：Ac3以上，共析鋼Acm以上)，保溫一段時間，然后用空冷方式對蘇氏體組織進行熱處理工藝。溫度：亞共晶鋼ac3(3050)；共晶鋼Acm (3050)。高合金鋼空冷后得到馬氏體組織，牙齒工藝為“共淬火”。5，鋼的淬

12、火鋼的淬火質(zhì)量是熱處理工藝中最重要的工藝之一，與零件使用性能有關(guān)。淬火是將鋼加熱到一定溫度(亞共析鋼：Ac3以上，共析鋼Ac1以上)，保溫一段時間，然后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻，馬氏體組織的熱處理工藝。1，選擇淬火溫度亞洲共晶鋼加熱溫度：AC3(3050)；共晶鋼加熱溫度：ac1(3050)；2，淬火介質(zhì)鋼的淬火速度必須大于臨界冷卻速度，冷卻速度越快，工件內(nèi)部和外部溫差越大，收縮或膨脹不均勻，導(dǎo)致工件變形或開裂。常用冷卻介質(zhì)適用于水：碳鋼。優(yōu)點：便宜、安全、無腐蝕。缺點：硬度不均勻，容易產(chǎn)生軟點，質(zhì)量差，易變形，容易產(chǎn)生裂紋。但是，它仍然是應(yīng)用最廣泛的冷卻介質(zhì)之一。油(機油或?qū)Ｓ么慊鹩?:

13、適用于大多數(shù)合金鋼，是應(yīng)用最廣泛的冷卻介質(zhì)之一。優(yōu)點：變形小，不易破碎。缺點：昂貴的價錢，易燃不穩(wěn)定，油污染。但是合金鋼用油淬火，變形少，產(chǎn)品合格率高。是應(yīng)用最廣泛的冷卻介質(zhì)之一。鹽水或堿液(515%):適用于碳鋼。優(yōu)點：低成本價錢、安全、冷卻能力和均勻性優(yōu)于水。缺點：淬火容易變形，開裂，但比水小，工件容易腐蝕，淬火會產(chǎn)生水分，損害健康。但是，它仍然是應(yīng)用最廣泛的冷卻介質(zhì)之一。3，淬火方法，單液淬火：從淬火介質(zhì)連續(xù)冷卻到室溫。預(yù)冷火：在空氣中停留一段時間，然后在一種急冷介質(zhì)中連續(xù)室溫冷卻。雙液體淬火：在兩種茄子淬火介質(zhì)中，段連續(xù)冷卻到常溫。等級淬火：在鹽浴(接近Ms溫度)下，鋼停留25分鐘(減

14、小鋼內(nèi)外的溫差)，然后空冷。等溫淬火：在鹽浴(略高于Ms溫度)下鋼停留的時間更長，完成托架體轉(zhuǎn)換后再次空冷。局部火：對局部硬度的要求，其他部位精度高的鋼零件，部分加熱火。6，鋼的淬透性1，淬透性的概念淬透性鋼是淬火時獲得馬氏體組織深度的能力。通常指定從表面到半馬氏體組織區(qū)域的“硬化層”深度。淬火層深，淬火性好。淬火后，淬火后，馬氏體組織能獲得的最大硬度。2，淬透性對鋼力學(xué)性能的影響，淬透性好，機械性能均勻。淬透性好，材料屈服率高，(s/b)，材料利用率高。淬透性，材料的疲勞極限(-1)高。，淬透性，材料的沖擊韌性高。3，作為影響淬透性的因素，使“C”曲線向右移動的影響因素都提高了鋼的淬透性。4

15、，淬透性與淬火層深度之間的關(guān)系，不同條件下鋼的淬透性越好，淬火層越深。鎢弱的鋼可以提高冷卻介質(zhì)的冷卻能力，降低工件的尺寸水平，從而提高工件的堅硬層深度。5，淬透性測定及表達方法：目前鋼的淬透性測定最常用的方法是末端淬火法(又稱頂部淬火法簡稱)。牙齒法一般用于測定優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的淬透性，還用于測定彈簧鋼、軸承鋼和工具鋼的淬透性。末端淬火法為：牙齒25100毫米(標(biāo)準(zhǔn)樣品加熱后末端噴水冷卻水壓固定)。遠離樣品末端(水冷末端)的部分冷卻速度越低，硬度也相應(yīng)下降。末端冷卻樣品后，沿長度方向更換窄平面，牙齒平面從水冷末端開始，每隔一定距離測量硬度。經(jīng)度是根據(jù)水冷段距離的變化而繪制成曲線的。這

16、稱為淬火性曲線。圖b是45鋼和40Cr鋼的淬透性曲線。隨著到水冷末端距離的增加，45鋼的硬度比40Cr下降得快，可見40Cr鋼的淬透性大于45鋼。圖C顯示了鋼的半馬氏體區(qū)硬度和鋼的碳含量之間的關(guān)系。使用圖B，C可以查找從相應(yīng)的鋼半馬氏體區(qū)域到水冷端的距離。牙齒距離越大，鋼的淬透性越大。例如，45鋼半馬氏體區(qū)域到水冷端的距離約為3.3mm，4O0r約為10.5mm。鋼的淬透性值可以用GB225-88鋼的淬透性末端淬火試驗方法表示為“淬透性金志洙”J-d。其中J是國際標(biāo)準(zhǔn)ISO642-1979Jominy試驗法的大寫頭，表示洛氏硬度值(HRC值)，D表示與淬火末端的距離。例如，J35-15表示淬火

17、端面15mm處的經(jīng)度值為HRC35。用維氏硬度表示“淬透性金志洙”時，應(yīng)顯示HV符號。例如，JHV340-15表示距淬火末端15mm的維氏硬度值為340。6，淬透性的應(yīng)用節(jié)目：1)大斷面零件和在動態(tài)載荷下工作的許多重要零件一般應(yīng)與零件表面和深部的力學(xué)性能一致，都應(yīng)選擇可淬火的高淬透性鋼。2)深部力學(xué)性能對使用條件影響不大的零件，可選用淬火性低的鋼。3)焊接件可以選擇淬透性低的鋼。4)能承受強烈的沖擊和復(fù)雜的應(yīng)力，工作部分往往由于堅硬脆的零件，不能選擇硬化性高的鋼。5)不能根據(jù)設(shè)計手冊中找到的小尺寸樣品性能數(shù)據(jù)計算大工件的強度。6)是淬火性低的大型尺寸工件，淬火層淺，淬火前應(yīng)考慮切削。7)用碳鋼設(shè)計大型尺寸工件時，調(diào)節(jié)處理比凈化更經(jīng)濟。例如，設(shè)計尺寸100mm，45鋼，b=610MPa，凈化b=600MPa。7，淬透性曲線的應(yīng)用示例：例如，繪制了50mm的40MnB鋼半軸，則在浸泡水后，沿截面硬度分布曲線。首先您可以在圖中看到半軸曲面、半軸34 R位置、12 R位置、心臟各處相應(yīng)的端淬火距離(分別約15mm、6mm、8.5 mm和11MM)。然后，根據(jù)已知的40MnB鋼淬透性曲線，求出與每個端淬火距離對應(yīng)的硬度(HRC)，分別為4853、4552.5、4351.5、3749。最后，您