《模锻件热处理》课件.ppt

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1、1模锻件材料2锻件冷却3锻件热处理4铝合金锻件热处理（三）模锻件热处理1模锻件材料黑色金属铁、锰、铬及其合金有色金属黑色金属外的铝、镁、铜、钛、铅、锡等及其合金统称有色金属锻后冷却的重要性不亚于锻前加热和锻造变形过程，有时钢材采用正常的加热规范和适当的锻造，虽然可以保证获得高质量的锻件，但如果锻后冷却方法选择不当，锻件还有可能产生裂纹甚至报废。锻后冷却：结束锻造后从终锻温度冷却到室温的过程。对于一般钢材的小锻件锻后可直接放在地上空冷，但对合金钢锻件或大锻件，则应考虑合金元素含量和断面尺寸大小来确定合适的冷却规范。否则，容易产生缺陷。常见缺

2、陷：裂纹、白点、网状碳化物、石状断口。2锻件冷却（钢）一、常见缺陷产生的原因和防止措施1、裂纹：冷却过程中产生的内应力引起的。由于锻件冷却后期温度低，塑性差，因此冷却内应力较加热时的内应力危险更大。内应力：①、温度应力：冷却过程中内外温度不同造成冷缩不均而产生的（表面较心部温度低，表面的收缩受到心部的阻碍，在表面产生拉应力，心部压应力）②、组织应力：锻件在冷却过程中如有相变发生，由于锻件表面和心部相变不同时进行产生组织应力。当锻件表面冷却到马氏体转变温度时，表面首先进行马氏体转变，而心部仍处于奥氏体状态。由于二者的相变时间、比容不同，锻件

3、表面的体积膨胀受到心部的制约，表面为压应力，心部为拉应力。当温度进一步冷却，心部马氏体含量逐渐增加，体积膨胀越来越大，而表面体积不再变化，表面为拉应力，心部为压应力。③、残余应力：加热后的钢料在锻造过程中，由于变形不均或加工硬化所引起的内应力，如未能及时得到再结晶软化将其消除，便会在冷却终了时保留下来构成残余应力。２、白点锻件在快速冷却过程中，由于钢中的氢和组织应力共同作用而在纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点，而在横向上呈细小的裂纹。白点的存在对钢的性能极为不利，它使钢的机械性能降低。热处理时易使零件产生淬火开裂，使用时易造成零件断裂

4、。原因是白点处为应力集中点，在应变和重复载荷作用下，常常成为疲劳源而导致零件疲劳断裂。白点多发生在珠光体类和马氏体类合金钢中，碳素钢程度较轻。（奥氏体、铁素体类钢、菜氏体合金钢）极少发现白点。白点是由于钢中的氢和组织应力共同作用的结果，冷却速度愈快，他们的作用愈显著，锻件尺寸愈大，白点也易形成。因此锻造白点敏感性钢的大锻件时，应特别注意冷却速度。３、网状碳化物过共析钢和轴承钢如终锻温度高并在锻后缓冷时，特别在Ａcm－Ａ１区间缓冷，将由奥氏体中大量析出二次碳化物，这时碳原子由于具有较大的活动能力和足够的时间扩散到晶界，沿原奥氏体晶界形成网状

5、碳化物。当网状碳化物较严重时，用一般热处理方法不易消除，使材料的冲击韧性降低，热处理淬火时常引起龟裂。奥氏体不锈钢（１Ｃr１８Ｎi９、１Ｃr１８Ｎi９Ｔi等）在８００～５５０℃范围内缓冷时，有大量含铬的碳化物沿晶界析出而形成网状碳化物。这类钢中由于碳化物的析出使晶界出现贫铬现象，导致了抗晶间腐蚀能力的降低。４、石状断口主要是坯料过热引起的一种缺陷，它与冷却速度也有一定的关系，冷却速度不当，易出现石状断口，使材料的冲击韧性急剧下降。上述各种缺陷与冷却速度有关，防止的措施之一是确定合适的冷却速度，而冷却速度是冷却规范的关键问题。二、锻件的冷却

6、规范根据材料的化学成分、组织特点、锻前状态、和锻件尺寸等因素来确定合适的冷却速度和冷却方法。１、空冷：锻件锻后单个或成堆放在车间地面上在空气中的冷却。注意不要放在潮湿地或金属板上，也不要放在有过堂风的地方，以免局部冷却过快引起缺陷。２、坑（箱）冷：锻件锻后放入地坑或铁箱中封闭的冷却，或埋入地坑或铁箱中的砂子、石灰或炉渣内的冷却。目的是减慢冷却速度。（入砂温度不低于500℃）３、炉冷：锻件锻后直接放入炉中缓慢冷却。入炉温度一般不低于600～650℃。入炉时的炉温与锻件温度相同，出炉温度以不高于100～150℃为宜。由于炉气可以按冷却规范准确

7、控制炉温来达到所规定的冷却速度，适用于高合金钢、特殊钢及各种大型锻件的锻后冷却。一般中小型碳钢和低合金钢锻件，锻后均采用冷却速度较快的空冷，因为钢料的化学成分越单纯，允许的冷却速度越大。相反，成分复杂或合金化程度高的合金钢锻件，在锻后则采用冷却速度缓慢的坑（箱）冷或炉冷。碳素工具钢、合金工具钢和轴承钢等含碳量较高的钢种，如果锻后缓冷，在晶界上形成网状碳化物，锻后快速冷却至600～700℃（空冷、鼓风或喷雾冷）；600℃以下采用坑冷或炉冷。对无相变的钢（奥氏体、铁素体不锈钢等），可采用快速冷却尤其是铁素体钢应快冷，因为在400～520℃范围

8、内停留时间过长，会产生475℃脆性。但是快冷后锻件内部会留有残余应力，故快冷后还须加热到750～800℃进行再结晶退火以消除内应力。对空冷自淬钢（高速钢W18Cr4V，不锈钢Cr18，4Cr1