金属材料与加工工艺第六章 课件.ppt

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1、主编：许媛金属材料与加工工艺第六章钢的热处理6.1热处理的基本原则6.2钢的退火与正火6.3钢的淬火6.4钢的回火6.5钢的表面淬火6.6钢的化学热处理6.7热处理的技术条件和结构工艺性钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。热处理的目的是显著提高钢的力学性能，发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能和寿命。还可以作为消除毛坯（如铸件、锻件等）中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：6.1热处理基本原理6.

2、1.1钢在加热时的组织转变在Fe-Fe3C相图中，共析钢加热超过PSK线（A1）时，其组织完全转变为奥氏体。亚共析钢和过共析钢必须加热到GS线（A3）和ES线（Acm）以上才能全部转变为奥氏体。加热(冷却)时Fe-Fe3C相图中各临界点的位置1、奥氏体的形成2、奥氏体晶粒的长大及影响因素珠光体向奥氏体转变过程示意图奥氏体晶粒长大倾向示意图6.1.2钢在冷却时的组织转变冷却过程是热处理的关键工序，它决定着钢热处理后的组织与性能。在实际生产中，钢的热处理工艺有两种冷却方式，如图6-5所示，一种是等温冷却，另一种是连续冷却。热处

3、理工艺曲线示意图等温冷却：将加热到奥氏体的钢迅速冷却到临界温度以下的某一温度保温，进行等温转变，然后再冷到室温，如等温退火、等温淬火等。连续冷却：将加热到奥氏体的钢，在温度连续下降的过程中发生组织转变，如水冷、空冷、炉冷等。1、过冷奥氏体等温转变曲线2、过冷奥氏体等温转变产物的组织及性能6.1.3等温转变曲线在连续冷却转变中的应用将连续冷却时的冷却速度线画在等温曲线图上，根据冷却速度线和等温曲线相交位置，大致可估计出产物可能得到的组织和性能，对制定热处理工艺有重要意义。图6-11为共析钢等温转变曲线图，参照此图能估计连续冷

4、却转变的情况。6.2钢的退火与正火常用热处理工艺可分为两类：预先热处理和最终热处理。预先热处理是消除坯料、半成品中的某些缺陷，为后续的冷加工和最终热处理作组织准备。最终热处理是使工件获得所要求的性能。6.2.1钢的退火碳钢退火与正火加热温度与工艺示意图6.2.2钢的正火将钢材或钢件加热到Ac1或Accm以上30～50℃，保温一定的时间，出炉后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火与退火的主要区别是：正火的冷却速度较快，过冷度较大，因此正火后所获得的组织比较细，强度和硬度比退火高一些。正火是成本较低和生产率较高的热处理工艺。

5、6.3钢的淬火淬火是将钢件加热到Ac3或Ac1以上（30～50）℃，保温一定时间，然后以大于淬火临界冷却速度冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火的目的是为了得到马氏体组织。再经回火后，使工件获得良好的使用性能，以充分发挥材料的潜力。6.3.1钢的淬火工艺1、淬火加热温度的选择2、淬火冷却介质6.3.2淬火方法淬火方法的选择，主要以获得马氏体和减少内应力、减少工件的变形和开裂为依据。6.3.3钢的淬透性2、淬透性的实际意义钢的淬透性在生产中有重要的实际意义，工件在整体淬火条件下，从表面至中心是否淬透，对其机械性能有

6、重要影响。在拉伸、压缩、弯曲或剪切应力的作用下，工件尺寸较大的零件，例如齿轮类、轴类零件，希望整个截面都能被淬透，从而保证零件在整个截面上的机械性能均匀一致，此时应选用淬透性较高的钢种制造。淬透性不同的钢调质后力学性能的比较6.4钢的回火将淬火钢重新加热到Acl点以下的某一温度，保温一定时间后冷却到室温的热处理工艺称为回火。一般淬火件必须经过回火才能使用。6.4.1回火的目的6.4.2淬火钢在回火时组织的转变钢经淬火后，获得马氏体与残余奥氏体是亚稳定相。在回火加热、保温中，都会向稳定的铁素体和渗碳体（或碳化物）的两相组织转

7、变。根据碳钢回火时发生的过程和形成组织，一般回火分为四个转变。1、马氏体分解2、残余奥氏体的转变3、碳化物的转变4、渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶6.4.3回火种类与应用根据对工件力学性能要求不同，按其回火温度范围，可将回火分为三种。低温回火中温回火高温回火钢的硬度随回火温度的变化中碳钢力学性能与回火温度的关系图6.5钢的表面淬火表面淬火是通过快速加热使钢表层奥氏体化，而不等热量传至中心，立即进行淬火冷却，仅使表面层获得硬而耐磨的马氏体组织，而心部仍保持原来塑性、韧性较好的退火、正火或调质状态的组织。表面淬火不改变零件表面

8、化学成分，只是通过表面快速加热淬火，改变表面层的组织来达到强化表面的目的。6.5.1感应加热表面淬火感应加热表面淬火是利用感应电流通过工件表面所产生的热效应，使表面加热并进行快速冷却的淬火工艺。1、基本原理2、感应加热表面热处理的特点感应加热表面淬火示意图6.5.2火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火是以高