金属热处理及表面处理

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1、金属热处理佛山市顺德区殴姆玻璃机械有限公司曾建胜2012-07-25二、金属热处理在固态下加热金属,并在一定的温度下保温一定的时间,再以一定的方式冷却,通过金属内部的组织转变改变金属性能的工艺。金属热处理工艺一般地说，热处理工艺的基本过程包括加热、保温和冷却三个阶段。由于热处理时起作用的主要因素是温度和时间，所以各种热处理都可以用温度—时间曲线来表示，叫做热处理工艺曲线，临界温度保温淬火回火加热冷却温度时间图3-14热处理工艺曲线示意图1.8~2.5MJ/m2ak50~80HBSHB30~50%δ100~170

2、MN/m2σ0.270~80%ψ180~280MN/m2σb1、铁碳合金中的相(1)铁素体——碳在α-Fe中的固溶体，用“F”表示。特点：①在727℃有最大溶解度，为0.0218%C；②强度和硬度低，韧性塑性好。其力学性能大致为；(2)Fe3C—渗碳体由铁和碳组成的一种具有复杂结构的间隙化合物，含碳量为6.69%，用“Fe3C”表示。渗碳体的性能特点——硬度高，脆性大。硬度HB=800kgf/mm2;抗拉强度бb＝30MPa;塑性、韧性几乎为零。(3)奥氏体碳在γ-Fe中的固溶体，用“A”表示。特点：①在114

3、8℃时有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；②其力学性能与含碳量及晶粒大小有关，一般170～220HBS、δ=40～50%；③形变能力好，形变抗力小。（4）珠光体珠光体：（P）由铁素体和渗碳体组成成分：0.77%C综合性能好。2、碳含量与钢组织之间的关系FFe3CFe3CPLd’00.772.114.36.69C%0.02183.碳钢的机械性能与碳含量的关系400MPa800MPa1200MPaHB(100HB)(200HB)(300HB)00.40.81.2akdysbsbHB60%14J

4、/cm2d,y40%12J/cm220%8J/cm2akC%4、常用热处理工艺常用热处理工艺可分为普通热处理和表面热处理两大类:a.普通热处理包括退火、正火、淬火和回火。b.表面热处理包括表面淬火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等。渗碳、渗氮和碳氮共渗又叫化学热处理。1）退火退火是将钢件加热，保温后以极缓慢的速度冷却的一种热处理工艺。退火可以达到的目的：降低硬度，以利于切削加工。细化晶粒，改善组织，提高力学性能。消除内应力，为下一道淬火工序作好准备。提高钢的塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工。常用退火工艺完全退火、球

5、化退火、等温退火、去应力退火等。2）正火正火是将钢件加热，保温后在空气中冷却的热处理工艺。正火的作用与完全退火相似，两者的主要差别是冷却速度。退火冷却速度慢，获得珠光体组织；正火冷却速度较快，得到的是索氏体组织。因此，同样钢件在正火后强度和硬度比退火高，而且钢的含碳量愈高，用这两种方法处理后的强度和硬度的差别愈大。碳钢退火.正火加热温度1000110040060080000.40.81.2扩散退火完全退火正火再结晶退火去应力退火T℃C%图3-15碳钢退火.正火加热温度3）淬火与回火（1）淬火将钢加热至Ac3线或

6、Ac1线以上的某一温度，保温一定时间使之奥氏体化后，迅速冷却，从而获得马氏体组织的工艺叫淬火。碳在α—铁中的过饱和固溶体叫马氏体。马氏休的硬度很高，而塑性韧性差。4）回火将淬火后的钢加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后取出空冷或油冷的热处理工艺过程称为回火。根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。a.低温回火加热温度在150～250℃之间，回火组织为回火马氏体。这种回火主要是为了降低钢中的残余应力和脆性，而保持淬火后得到的高硬度和耐磨性。主要用于各种工具，滚珠轴承及渗碳件等。硬度一

7、般为HRC58～64。b.中温回火加热温度在350～500℃之间,回火组织为回火屈氏体。中温回火后钢的内应力大大降低，同时具有较高的弹性极限的屈服极限，硬度为HRC35～45。主要用于弹簧元件、锻模等。c.高温回火加热温度在500～600℃之间，回火组织为回火索氏体。淬火加高温回火又称为“调质处理”。它可以消除钢的内应力，获得较高的韧性，使钢具有良好的综合性能。因此，调质被广泛用于要求具有一定强度和较高塑性、韧性的各类机械零件。调质处理后的硬度一般为HRC25～35。在硬度相同的情况下调质钢的各项力学性能明显高

8、于正火。5）表面淬火表面淬火是将钢件表面进行快速加热，使其表面组织转变为奥氏体，然后快速冷却，表面层转变为马氏体的一种局部淬火的方法。工件冷却水冷却水感应线圈淬火喷水套进水图3-17感应加热淬火示意图a.渗碳渗碳是向钢的表面渗入碳原子，使其表面达到高碳钢的含碳量渗碳主要有固体渗碳和气体渗碳两种方法，应用广泛的是气体渗碳法。液体渗碳剂废气沙封加热元件耐热罐工件风扇图3-18气体渗碳示意图