钢的热处理及表面热处理

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1、钢的热处理及表面热处理一、教学目的及要求通过本章学习，使学生理解热处理的基本概念，掌握钢的加热转变和冷却转变的基本规律及特点。掌握并了解钢的常用热处理工艺，并能够进行热处理工艺分析。二、主要内容1．热处理的基本概念2．钢在加热和冷却时的组织转变及转变产物的形态和性能特点3．钢的退火和正火，钢的淬火和回火4．钢的表面淬火和化学热处理5.退火、正火、淬火、回火的目的；退火、正火、淬火、回火的工艺过程及其对零件加工和使用的影响。6.表面热处理的目的、分类；常用的表面热处理工艺（感应加热表面淬火和渗碳）；了解表面热处理的典型零件

2、。三、学时安排讲课5学时四、教学重点1．钢在加热和冷却时的组织转变及转变产物的形态和性能特点2．常用热处理工艺及应用五、教学难点1．钢的过冷奥氏体转变2．钢的热处理工艺及应用3．钢的淬透性的概念热处理1．定义：指将材料在固态下加热到一定温度，保温一定时间，以适当速度冷却，以获得所需组织结构和性能的工艺方法。2．热处理的工艺过程。包括三个阶段：加热、保温和冷却，如图所示。加热：热处理的第一道工序。不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。保温：目的是要保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直

3、接的关系。一般，按每分种1～2毫米计算；工件越大，材料的导热性越差，保温时间就越长。冷却：最后一道工序，也是最重要一道工序。冷却速度不同，工件热处理后的组织和性能不同。3．目的和作用在工业生产中，热处理的应用很广泛。据统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。目的：一是提高材料的使用性能，延长零件的使用寿命。二是改善材料的工艺性能，确保后续加工的顺利进行。其

4、共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。4．基本类型（1）根据加热和冷却方式，以及组织和性能特点的不同分类（见教材）（2）按热处理在零件生产工艺过程中的位置和作用不同分类预备热处理：是零件加工过程中的一道中间工序（也称为中间热处理），其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。最终热处理：是指能赋予工件使用性能的热处理，其目的是使经过成型工艺达到要求的形状和尺寸的零件达到所需要的使用性能。根据铁碳平衡相图，共析钢加热到超过A1温度时，全部转变为奥氏体；而亚共析钢和过共析钢加热

5、到A3和Acm以上获得单相奥氏体。通常把加热时的实际临界温度标以字母“c”，如Ac1、Ac3、Accm；而把冷却时的实际临界温度标以字母“r”，如Ar1、Ar3、Arcm等。其物理意义分别为：Ac1：加热时珠光体向奥氏体转变的温度；Ar1：冷却时奥氏体向珠光体转变的温度；Ac3：加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度；Ar3：冷却时奥氏体向铁素体转变的开始温度；Accm：加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；Arcm：冷却时从奥氏体中开始析出二次渗碳体的温度。第一节钢在加热时的组织转变加热是热处理的首道工序，大

6、多是先把钢件加热到高温，目的是使钢得到奥氏体组织。通常将这一过程称为钢的奥氏体化。一、奥氏体的形成1．共析钢加热时奥氏体的形成过程奥氏体的形成遵循一般的相变规律，包括形核与长大两个基本过程，可分为四个阶段：（1）奥氏体晶核的形成。将钢加热到Ac1以上时，珠光体转变成奥氏体，奥氏体晶核首先在铁素体和渗碳体的相界面形成。（2）奥氏体长大。稳定的奥氏体晶核形成后，开始长大生成小晶体，同时又有新的晶核形成。（3）残余渗碳体的溶解。由于铁素体的碳浓度和结构与奥氏体相近，铁素体转变为奥氏体的速度远比渗碳体向奥氏体中的溶解快。（4）奥

7、氏体成分的均匀化。在渗碳体全部溶解完时，奥氏体的成分是不均匀的，需要保温一定时间，碳原子充分扩散，获得均匀的单相奥氏体。2．亚共析钢与过共析钢加热时奥氏体的形成亚共析钢与过共析钢的室温平衡组织分别为（P+F）和（P+Fe3CⅡ）。其中，加热时珠光体转变为奥氏体的过程与共析钢的相同；不同的是：亚共析钢多了铁素体向奥氏体的转变过程，过共析钢多了二次渗碳体的溶解过程。所以，亚共析钢要得到全部奥氏体需加热到Ac3以上，对过共析钢要在Accm以上。这一过程为完全奥氏体化。如果亚共析钢仅在Ac1～Ac3温度之间加热，加热后的组织是“

8、A+F”两相共存；对过共析钢在Ac1～Accm温度之间加热，加热后的组织应为“A+Fe3CⅡ”两相共存。这一过程为不完全奥氏体化。在加热后的冷却过程中，只是奥氏体向其它的组织转变，铁素体或二次渗碳体则不会发生转变，保留在钢的室温组织中，会对钢的力学性能产生影响。二、奥氏体晶粒的大小及控制1．奥氏体晶粒度—表示奥氏体晶