机械制造基础第2版 教学课件 作者 孙学强 主编第五章钢的热处理.ppt

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1、机械制造基础第五章第五章钢的热处理教学要求主要内容本章重点本章小结习题机械制造基础第五章教学要求通过学习，学生应掌握钢在加热和冷却过程中组织转变的基本规律，能熟练应用钢的等温转变曲线和连续转变曲线来分析实际问题。掌握退火、正火、淬火、回火等热处理工艺的工艺参数、适用钢材、各阶段的组织特征及热处理目的。掌握钢的表面热处理和化学热处理等热处理工艺方法、适用钢材和目的。了解热处理新技术及热处理零件的结构工艺性。机械制造基础第五章主要内容第一节概述第二节钢在加热时的组织转变第三节钢在冷却时的组织转变第四节钢的退火与正火第五节钢的淬火第六节淬火

2、钢的回火第七节钢的表面热处理第八节热处理零件的结构工艺性机械制造基础第五章本章重点一、退火、正火、淬火、回火等热处理工艺的工艺参数、适用钢材、各阶段的组织特征及热处理目的。二、钢的表面热处理和化学热处理等热处理的工艺方法、适用钢材和目的。机械制造基础第五章第五章钢的热处理第一节概述钢的热处理——钢在固态下，采用适当方式进行加热、保温和冷却，以改变钢的内部组织结构，从而获得所需性能的一种工艺方法。这种工艺方法可用工艺曲线表示。如图5-1所示。热处理目的：1、提高钢的力学性能，延长零件的使用寿命；2、消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺

3、陷，为后续工序作好组织准备。机械制造基础第五章热处理的分类：一、普通热处理1、退火2、正火3、淬火4、回火二、表面淬火1、感应加热表面淬火2、火焰加热表面淬火3、电接触加热表面淬火4、激光加热表面淬火三、化学热处理1、渗碳2、渗氮3、碳氮共渗4、渗金属等机械制造基础第五章第二节钢在加热时的组织转变一、钢的奥氏体化在实际生产中，加热速度和冷却速度都比较快，因此组织转变大多有不同程度的滞后现象产生。为了区别实际加热和冷却时的临界点，将加热时的临界点用Acl、Ac3、Accm来表示；冷却时的临界点用Arl、Ar3、Arcm来表示，如图5-2

4、所示。机械制造基础第五章由Fe—Fe3C相图可知，共析钢的室温组织是珠光体。当加热到Acl以上时，珠光体将向奥氏体转变，其转变过程是通过形核和长大来完成的，如图5-3所示。(一)奥氏体晶核的形成和长大奥氏体的晶核是在铁素体和渗碳体的相界面上优先形成。因为相界面上的原子排列紊乱，处于不稳定状态，容易获得形成奥氏体所需的能量和碳浓度。奥氏体晶核形成后便逐渐长大。机械制造基础第五章(二)残余渗碳体的溶解渗碳体的晶体结构和碳含量都与奥氏体相差很大，故渗碳体向奥氏体中的溶解，必然落后于铁素体的晶格改组。即在铁素体全部消失后，仍有部分渗碳体尚未溶

5、解。随着保温时间的延长，这部分未溶的残余渗碳体将通过碳原子的扩散，不断地向奥氏体中溶解，直到全部消失为止。(三)奥氏体的均匀化当残余渗碳体全部溶解时，奥氏体的成分是不均匀的。原来的渗碳体处碳浓度高，原来的铁素体处碳浓度低。只有继续延长保温时间，使碳原子充分扩散，才能使奥氏体的成分渐趋均匀化。机械制造基础第五章二、奥氏体晶粒的长大及其控制奥氏体晶粒大小直接影响冷却后所得到的组织和性能。奥氏体的晶粒越细，冷却后的组织也越细，其强度、塑性、韧性也较好。(一)奥氏体晶粒度晶粒度是指将钢加热到相变点以上某一温度并保温一定时间所得到的奥氏体晶粒度

6、大小。奥氏体晶粒度可分为以下三种：1．起始晶粒度指珠光体刚转变为奥氏体的晶粒度。这时的晶粒非常细小。2．实际晶粒度指在某一具体热处理或热加工条件下，实际获得的奥氏体晶粒度。它直接影响钢的性能。机械制造基础第五章3．本质晶粒度将钢加热到930±10℃，保温8h冷却后测得的晶粒度，为本质晶粒度。本质晶粒度表示钢在规定条件下奥氏体的长大倾向，并不表示实际晶粒的大小。本质晶粒度为1～4级的钢称为本质粗晶粒钢；本质晶粒度为5～8级的钢称为本质细晶粒钢。图5-4表示这两类钢随着温度升高时，奥氏体晶粒长大的倾向。机械制造基础第五章(二)奥氏体晶粒度

7、的控制(1)加热温度。加热温度越高，晶粒长大速度越大，奥氏体晶粒就越粗大。为了获得细小的奥氏体晶粒，一般都是将钢加热到临界点以上某一适当温度。(2)保温时间。随保温时间的延长．晶粒会不断长大，但晶粒长大的速度随着时间的延长而减小。保温时间的确定除考虑相变需要外，还要考虑工件表里温度一致。(3)加热速度。在相同的加热温度下，加热速度愈快，保温时间愈短，晶粒越细，所以在生产中常采用快速加热、短时间保温的方法来细化晶粒。如高频、激光、电子束加热淬火等。机械制造基础第五章第三节钢在冷却时的组织转变表5-1是45钢经840℃加热奥氏体化后，采用

8、不同速度冷却至室温而获得的力学性能。由表可见，同一种钢在相同的奥氏体化条件下，采用不同的冷却方法，就可获得不同的组织和性能，即钢热处理后的组织和性能是由冷却过程决定的。表5-145钢经840℃加热后，不同条件冷却后的力学