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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第,4,章金屬材料熱處理,第,4,章金屬材料熱處理,4.1,退火與正火,4.8,熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性及技術(shù)條件標(biāo)注,4.7,鋼的化學(xué)熱處理,4.6,固溶熱處理與時(shí)效強(qiáng)化,4.5,鋼的淬透性,4.4,鋼的回火,4.3,鋼的表面淬火,4.2,鋼的淬火,圖,4.1,熱處理工藝

2、曲線,金屬材料的熱處理,是金屬材料在固態(tài)下，通過適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，改變材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而改善材料性能的一種工藝方法。也稱之為金屬材料的改性處理。,熱處理的工藝過程如圖：,根據(jù)工序位置，熱處理可分為,預(yù)備熱處理,和,最終熱處理,。,根據(jù)熱處理的目的要求和工藝方法的不同，熱處理可分為三大類：,4.1.1,退火,退火是將鋼加熱到預(yù)定溫度，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻，獲得接近于平衡組織的熱處理工藝。,退火的目的是：,（,1,）降低硬度，改善切削加工性。,（,2,）消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與開裂傾向。,（,3,）細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組織缺陷。,4.1,退火與正火,根據(jù)鋼成分和退

3、火的目的不同，退火可分為,完全退火,、,球化退火,、,擴(kuò)散退火,和,去應(yīng)力退火,。,1.,完全退火,將鋼加熱到,A,c,3,以上,30,50,，保溫一定時(shí)間后隨爐冷卻到,500,以下再出爐空冷的熱處理工藝。,圖,4.2,高速鋼等溫退火與完全退火的比較,2.,球化退火,將鋼加熱到,A,c,1,以上,10,30,，保溫較長時(shí)間緩慢冷卻到,600,以下，再出爐空冷的,熱處理工藝。,適用于共析鋼,過共析鋼的退火,使鋼中二次滲碳體和珠光體中的滲碳體球化,降低硬度,提高切削加工性能,并減小最終淬火變形和開裂,為以后熱處理做準(zhǔn)備,.,3.,擴(kuò)散退火（均勻化退火）,將鋼加熱到,A,c,3,以上,15,0,20

4、,0,，長時(shí)間保溫（,10,15h,）后隨爐緩冷。,適用于大型鑄鍛件,消除其化學(xué)成分的偏析和組織不均勻性,.,擴(kuò)散退火容易使鋼晶粒粗大,所以要進(jìn)行完全退火或正火以細(xì)化晶粒,.,4.,去應(yīng)力退火,加熱低于,A,c,1,以上，一般為,500,650,，充分保溫后緩慢冷卻到,200,出爐空冷,.,在退火過程中無組織變化,適用于鑄鍛焊件及經(jīng)過切削加工的零件,消除毛胚零件中的殘余應(yīng)力,穩(wěn)定工件尺寸,減少零件在適用中的變形和裂紋傾向,.,4.1.2,正火,正火是將鋼加熱到,A,c,3,或,A,c,以上,30,50,，保溫適當(dāng)時(shí)間后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。,正火組織晶粒細(xì)小,分布較均勻,圖,4.3,碳

5、鋼的硬度與熱處理關(guān)系,圖,4.4,各種退火及正火的加熱溫度范圍,圖,4.5,碳鋼的淬火加熱溫度范圍,4.2,鋼的淬火,淬火是將鋼加熱到,Ac,3,或,Ac,1,以上,30C,50C,，經(jīng)過保溫后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻的熱處理工藝。,4.2.1,淬火加熱溫度和加熱時(shí)間,碳鋼的淬火加熱溫度范圍如圖所示。,1-,單介質(zhì)淬火法；,2-,雙介質(zhì)淬火法；,3-,馬氏體分級淬火法；,4-,貝氏體等溫淬法,圖,4.7,各種淬火方法示意圖,4.2.3,淬火冷卻方法,4.2.2,淬火冷卻介質(zhì),使零件獲得某種冷卻速度的介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)。最常用的有水、鹽（堿）水、油三類。,圖,4.6,理想淬火冷卻曲線,45,號鋼在

6、水中,油中,空氣中冷卻后得到組織及硬度,:,表面淬火方法是將淬火零件迅速加熱至相變溫度以上，而心部未被加熱，然后迅速冷卻，使零件表層獲得馬氏體而心部仍為原始組織的“外硬內(nèi)韌”狀態(tài)。,一、感應(yīng)加熱表面淬火,二、火焰加熱表面淬火,4.3,鋼的表面淬火,見視頻,13,4.4,鋼的回火,回火就是把經(jīng)過淬火的零件重新加熱到低于,Ac,1,某一溫度，適當(dāng)保溫后，冷卻到室溫的熱處理工藝。,4.4.1,回火目的,（,1,）消除或降低內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，防止變形和開裂。,（,2,）穩(wěn)定組織、尺寸和形狀，保證零件的使用精度和性能。,（,3,）調(diào)整零件的強(qiáng)度、硬度，獲得所需的韌性和塑性。,4.4.2,回火組織轉(zhuǎn)變及性

7、能變化,回火時(shí)的加熱、保溫將促使淬火馬氏體和殘余奧氏體向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變，可分為四個階段：馬氏體的分解；殘余奧氏體的分解；滲碳體的形成；滲碳體聚集長大。,淬火鋼回火時(shí)硬度和強(qiáng)度隨溫度升高而下降，其塑性和韌性相應(yīng)提高。,4.4.3,回火工藝及應(yīng)用,鋼淬火回火后的組織和性能取決于回火溫度，根據(jù)回火溫度不同，回火方法分為三種：,低溫回火（,150,250,）；中溫回火（,350,500,）；高溫回火（,500,650,）。,回火規(guī)范主要用于碳鋼和低合金鋼，對含合金元素多的合金鋼則應(yīng)適當(dāng)提高回火溫度。,4.4.4,回火脆性,淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火，或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區(qū)，產(chǎn)生的組織沖擊韌性顯著

8、降低，這現(xiàn)象稱為回火脆性,脫硫泵泵體裂紋,熱處理工藝,:,退火,:,800-850,正火：,960-1000,回火：,650,4.5,鋼的淬透性,4.5.1,鋼鐵淬透性,鋼的淬透性,是在規(guī)定的淬火條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。通常用所獲得的淬硬層深度來表示。,圖,4.8,工件截面的不同冷卻速度,鋼的淬硬層深度,是指從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度值處的垂直距離。,淬透性高的鋼材淬硬層深度一定深嗎,?,影響鋼的淬透性的因素：,與鋼的臨界冷速有關(guān)，臨界冷速越小，鋼的淬透性越大。,1,鋼的含碳量,2,合金元素,(Mn,Cr,Si,Ni)(Co,Al),鋼中未熔解物質(zhì),鋼的淬硬性,是指鋼在淬火

9、時(shí)所能獲得的最高硬度。它反映鋼材在淬火時(shí)的硬化能力。與馬氏體的含碳量及馬氏體本身量有關(guān)。,4.5.2,淬透性的測試方法,常用的測定方法有,臨界直徑法,和,端淬試驗(yàn)法,。,1,對承受交變載荷和動載荷下,整體界面受力均勻,應(yīng)力狀態(tài)較復(fù)雜的零件,拉桿、鍛模、錘桿等工件，應(yīng)選用淬透性好的鋼。,2,受交變應(yīng)力和振動的彈簧類零件,也應(yīng)用淬透性好的鋼。,4.5.3,淬透性與選材關(guān)系,3,受彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的軸類零件，受力時(shí)應(yīng)力分布不均勻，可選用淬透性較低的鋼。,4,工具類零件，為保證強(qiáng)度，硬度均勻一致，要求高強(qiáng)度，高硬度，高耐磨性，高淬透性。,對于形狀復(fù)雜或尺寸精度要求高的工件，應(yīng)選用高淬透性材料。,根據(jù)淬透

10、性選擇材料必須考慮工件的尺寸效應(yīng)。,4.6,固溶熱處理與時(shí)效強(qiáng)化,固溶熱處理,是將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以達(dá)到過飽和固溶體的工藝。,Cr18Ni9Ti,奧氏體不銹鋼,時(shí)效處理,是合金工件經(jīng)固溶熱處理后在室溫和稍高于室溫保溫，在金屬的過飽和固溶體中形成溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和由之脫溶出微粒彌散分布于基體中導(dǎo)致硬化，達(dá)到沉淀硬化的目的。,經(jīng)過固溶熱處理后進(jìn)行時(shí)效應(yīng)具備的條件是：,1.,材料對合金元素應(yīng)具有一定的溶解度。,2.,合金元素的溶解度隨溫度的降低而減小。,3.,高溫固溶的合金元素快速冷卻后成為過飽和固溶體。,4.,在低溫下，合金元素具有一定的擴(kuò)散速度。

11、,1-,風(fēng)扇電動機(jī)；,2-,廢氣火焰；,3-,爐蓋；,4-,砂封；,5-,電阻絲；,6-,耐熱罐；,7-,工件；,8-,爐體,圖,4.9,氣體滲碳示意圖,4.7,鋼的化學(xué)熱處理,化學(xué)熱處理的基本過程由三個階段組成：,1,、活性原子的產(chǎn)生,2,、活性原子的吸收,3,、活性原子的擴(kuò)散,鋼的化學(xué)熱處理,是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入表層，以改變其化學(xué)成分、組織、和性能的熱處理工藝。,一、滲碳,1,、氣體滲碳,2,、固體滲碳,二、滲氮也稱為氮化處理,三、碳氮共滲,四、滲硼,五、滲金屬,見視頻,13,圖,4.10,避免尖角設(shè)計(jì),（,2,）零件截面厚度應(yīng)力求均勻,圖,

12、4.11,避免厚薄懸殊,4.8,熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性及技術(shù)條件標(biāo)注,4.8.1,熱處理零件結(jié)構(gòu)工藝性,（,1,）零件應(yīng)盡量避免尖角、棱角,（,4,）零件各部分可采用組合結(jié)構(gòu),（,3,）零件的形狀應(yīng)盡量對稱和封閉,圖,4.12,采用對稱結(jié)構(gòu),圖,4.13 45,鋼,軸,圖,4.14,表面淬火標(biāo)注實(shí)例,4.8.2,熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注,表,1,熱處理工藝分類及代號,作業(yè),:,4-1,4-2,4-3,4-4,4-5,演講完畢，謝謝觀看！,內(nèi)容總結(jié),第4章金屬材料熱處理。根據(jù)熱處理的目的要求和工藝方法的不同，熱處理可分為三大類：。將鋼加熱到Ac3以上150200，長時(shí)間保溫（1015h）后隨爐緩冷。

13、正火是將鋼加熱到Ac3或Ac以上3050，保溫適當(dāng)時(shí)間后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。淬火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上30C50C，經(jīng)過保溫后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻的熱處理工藝。4.2.1淬火加熱溫度和加熱時(shí)間。使零件獲得某種冷卻速度的介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)。45號鋼在水中,油中,空氣中冷卻后得到組織及硬度:。（2）穩(wěn)定組織、尺寸和形狀，保證零件的使用精度和性能。（3）調(diào)整零件的強(qiáng)度、硬度，獲得所需的韌性和塑性?；鼗饡r(shí)的加熱、保溫將促使淬火馬氏體和殘余奧氏體向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變，可分為四個階段：馬氏體的分解。淬火鋼回火時(shí)硬度和強(qiáng)度隨溫度升高而下降，其塑性和韌性相應(yīng)提高。高溫回火（500650）。鋼的淬硬性是指鋼在淬火時(shí)所能獲得的最高硬度,