金属热处理工艺基本知识课件.ppt

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1、热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等)的操作工艺称为热处理。工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段，来改变(或改善)工件内部组织结构，从而获得所需要的性能并提高工件的使用寿命。B金属热处理工艺基本知识热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之一。增补章:金属材料与金属热处理工艺基本知识1.金属热处理工艺基本知识●热处理过程中四个重要因素:　　在热处理时，因工件的大小不同，形状不同，材料的化学成

2、分不同，所以在具体热处理过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温度、保温时间和冷却速度。通常把加热速度、最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件热处理的四个要素，也称工艺参数。正确地确定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果，并将得到满意的性能。　　从数学的观点看，热处理的质量是温度和时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处理，都应包括：1.金属热处理工艺基本知识图1热处理规范示意图（a）简单的热处理规范（b)复杂的热处理规范●都应包括四个重要因素:(1)加热速度V；(2)最高加热温度T;(3)保温时间h;(4)冷却速度Vt.1）钢的

3、退火与正火2.钢的热处理基本工艺及应用●退火与正火的目的①调整硬度以便进行切削加工②消除残余应力③细化晶粒，改善组织④为最终热处理做好组织上的准备●退火：将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火等，如图所示。图3箱式炉图2各种退火及正火的加热范围●完全退火将亚共析钢加热到Ac3+30～50℃，保温后缓冷的退火工艺称为完全退火。目的：降低硬度，消除内应力。●等温退火将亚共析钢加热到Ac3+30～50℃、过共析钢加热到Ac1+30～50℃，保温后快冷到Ar1以下某一温度保温，然后出炉空冷。如图是高速钢等温退火与

4、普通退火的比较图3高速钢等温退火与普通退火的比较●球化退火将共析钢或过共析钢加热到Ac1+20～30℃，保温适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球状珠光体，为后面的淬火作组织准备。●扩散退火将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷却的热处理工艺称为扩散退火。目的：消除成份偏析。●去应力退火将工件加热到Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却的热处理工艺称为去应力退火。目的：消除铸、锻、焊的内应力。●正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30～50℃，保温后空气中冷却的热处理工艺。●正火具有以下几方面的应用：①含碳量≤0.25%经正火后

5、硬度提高，改善了切削加工性能。②消除过共析钢中的二次渗碳体。③作为普通结构零件的最终热处理。●正火的冷却速度稍快于退火，由C曲线可知，二者的组织是不一样的。正火后的组织比退火细，如图所示。图3正火与退火后组织的比较2）钢的淬火淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk的速度冷却的热处理工艺。目的：为了获得马氏体，提高钢的力学性能。●淬火温度选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。如图所示，一般淬火温度在临界点以上。图4碳钢的淬火温度范围●对亚共析钢，淬火温度为Ac3+30～50℃，淬火组织为马氏体，如图所示。●亚温淬火：加热温度在Ac1～Ac3之间，淬火组织为马氏体加铁

6、素体，如图所示。亚温淬火也是一种强韧化处理方法。图6马氏体加铁素体图5马氏体图7●对共析钢和过共析钢淬火温度为Ac1+30～50℃，组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体，如图所示。●对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50～100℃。提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀化。3)淬火介质●为了保证得到马氏体组织，淬火速度必须大于临界冷却速度Vk，但往往会引起工件变形和开裂。●要想既得到马氏体又避免变形和开裂，理想的淬火冷却曲线如图所示。●最常用的淬火介质是水和油。图8理想的淬火冷却曲线●水是经济且冷却能力较强的淬火介质。如表所示：●油主要用于合金钢或小尺寸

7、碳钢工件的淬火。●熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。这类介质只适用于形状复杂和变形要求严格的小件的分级淬火和等温淬火。●近年来出现聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、高浓度硝盐水溶液等淬火介质。表14）淬火方法●常用淬火方法如图所示。图9各种淬火方法示意图●单液淬火法将加热的工件放入一种淬火介质中连续冷却至室温的操作方法，如水淬、油淬等。将加热的工件放入一种冷却能力较强的介质中冷却，然后转入另一种冷却能力较弱的介质冷却的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。双液淬火主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件。●双液淬