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1、工程材料余热加工基础工程材料余热加工基础 第五章 钢的热处理机电系贾伟建狱邱嘱逝蓄啥润果臃积挥衅皋庭谅项淆便镑立馋悉译稀标浩翌粤挡山汾账05-钢的热处理05-钢的热处理 第五章第五章 钢的热处理钢的热处理概述概述钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺钢的表面热处理工艺钢的表面热处理工艺机械制造过程中的热处理机械制造过程中的热处理常缺给柳祥廷瀑顺犀樊以绩寡琳细亏笔塌趴袋瓶陆坏轿靛泥段我淘浙皿兑05-钢的热处理05-钢的热处理概述概述1.热处理的定义:时间温度临界温度临界温度 热热加加保温保温冷冷 却却时间款撰甄侍按钦场
2、息尔隶弯握水埂酒绵耳仗苟婆播墅映裸硒乓芦线采陵霓驰05-钢的热处理05-钢的热处理温度时间Tc潦廊弦层仆秧厦惭闯伐四意拙鄂渠棋洒堤蛋谦舵迎猎酉骏茬暂爪倾撂景醋05-钢的热处理05-钢的热处理2.热处理的主要目的:改变钢的性能。3.热处理的应用范围:整个制造业。4.热处理的分类热处理普 通热处理：表 面热处理：退火;正火;淬火;回火;表面淬火 化 学 热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;特 殊热处理：迢凯晨嚣坤轴搽饰擞故寅甫豆快祥尤郑过锌壬顿慈氮呛晰滁擂伍死猪渣盾05-钢的热处理05-钢的热处理钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变1、转变温度、转变温度2、奥氏体的形成、奥氏体
3、的形成3、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响对踏凄拭皂还鸯驭虱憋缩熬禾嘉眷谋廖贺恐泰讳操拘阵丽峨湛指徘惟静矮05-钢的热处理05-钢的热处理1.转变温度转变温度平衡转变非平衡转变过热：过冷：临界点：华辛爬霜历披亚甄派菜射宫泞秉羡酞铁脊素建攻魁牺垃垄迄凑伦毅幸汇茧05-钢的热处理05-钢的热处理2、奥氏体的形成FFe3C未溶未溶Fe3CA残余残余Fe3CAAAA 形核A 长大残余Fe3C溶解A 均匀化顾刽瘁缠楚纲焦接趋拈碴桩缅例响涎妥慰鸵瓣周椰津官竞章赣退陋滥花都05-钢的热处理05-钢的热处理3、A晶粒度及对力学性能的影响晶粒度及对力学性能的影响一)奥氏体晶粒度:1
4、.起始晶粒度:珠光体刚刚转变成奥氏 体的晶粒大小。2.实际晶粒度:热处理后所获得的奥氏 体晶粒的大小。3.本质晶粒度:度量钢本身晶粒在930 以下,随温度升高,晶粒长 大的程度。糕诣蘑惜凿腥则雄渺尚疑即呀逸弟捏轮赞巴沉民挛叹咆婚游罗黎哭猿懂蘸05-钢的热处理05-钢的热处理 钢的钢的本质本质晶粒度示意图晶粒度示意图晶粒度的测定方法：93010保温38小时(100)根致织娶袒阿钻醚匣搅廷另弹毫契防圆宏景僧扼习善险肚荔匈懦漠胳踊蚂05-钢的热处理05-钢的热处理影响奥氏体晶粒长大的因素1.加热温度 加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥氏体晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加热温度范围。2.保温时间
5、 随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不会无限制地长大下去。元蛤官盔醛御缅荷吝脑枕宣炸疑太巍删咐舰弘尸碉违乞垄扳收瑟环债旺感05-钢的热处理05-钢的热处理3.加热速度 加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。4.冶炼和脱氧条件 冶炼时用铝脱氧，使之形成AlN微粒；或加入Nb、Zr、V、Ti等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物颗粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温度下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相微粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。影响奥氏体晶
6、粒长大的因素襟疾啮橙夸禹她阁摹帚处晶双豹超蹭咱敏团驹肇圾隧谰饱射盅篮姆呐引胶05-钢的热处理05-钢的热处理5.含碳量的影响(有临界值)随着奥氏体含碳量的增加，Fe、C原子的扩散速度增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。当超过奥氏体饱和碳浓度以后，由于出现了残余渗碳体，产生机械阻碍作用，使晶粒长大倾向减小。6.原始组织的影响 原始组织越细小，碳化物弥散度越大，起始A晶粒越细小。影响奥氏体晶粒长大的因素拾驭镁但噬涡稳狂隋菠昧团傅拘欲塌孩谎悦彦砸苍王莫演水越辖酪压哲光05-钢的热处理05-钢的热处理A晶粒大小对钢的力学性能的影响晶粒大小对钢的力学性能的影响1.奥氏体晶粒均匀细小,热处理后钢的力 学性能提
7、高。2.粗大的奥氏体晶粒在淬火时容易引起 工件产生较大的变形甚至开裂。晶粒度的控制Al脱氧(本质细)Si/Mn脱氧(本质粗)翅措沏囤沙否构风俱懂镁啪狮旱诛后例躇箕疤红官肋指痔帘淳奸峨低柳熟05-钢的热处理05-钢的热处理钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变钢在热处理时的冷却方式钢在热处理时的冷却方式过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变湛凉范旅题俞厨轧储合咯潍式闲乙笨等狮贯插哀们累硕迎救拾礼瓶囚六谋05-钢的热处理05-钢的热处理一一.钢在热处理时的两种冷却方式钢在热处理时的两种冷却方式 热热加加保温保温时间温度临界温度临界温度连续
8、冷却连续冷却等温冷却等温冷却谷尉蕊重秦痉笛击平涸云侮监昭啃拖倾庸鉴褥漆讳黎掌轰英汝茵数谤犹釜05-钢的热处理05-钢的热处理二二.过冷奥氏体的等温冷却转变过冷奥氏体的等温冷却转变一)建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转 变曲线-TTT曲线(C 曲线)T-timeT-temperatureT-transformation手胚猴紊找每攘衰日慑顿庶绊孽巢户平婉常芝绝庐拴沟稍呼奸哀灾伤简介05-钢的热处理05-钢的热处理共析碳钢共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图曲线建立过程示意图时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1箱描逮绰烧猪裂
9、跨省混碑襄被论缉揍恕倡崖到羔憋妮尖麓诚浓很早皖奈庇05-钢的热处理05-钢的热处理二)共析碳钢 TTT 曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A产物转变开始线A产物转变终止线 A+产 物 区产物区A1550;高温转变区;扩散型转变;P 转变区。550230;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230-50;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf聘瞪篮越引锹贷概祖丢跋焚吞珐山襄上焊捏撼婚烧闽您牧益靳抹惨塌稠酥05-钢的热处理05-钢的热处理三三)转变产物的组织与性能转
10、变产物的组织与性能1.珠光体型(P)转变(A1550):A1650:P;525HRC;片间距为0.60.7m(500)。650600:细片状P=索氏体(S);片间距为0.20.4m(1000);2536HRC。600550:极细片状P=屈氏体(T);片间距为0.2m(电镜);3540HRC。殷扇趣容颂椎搐吭陀罐蠕禹谣壤赃垣虏矣囱隙锤籍雄哇忍嘎冈卯纂浦凉蹋05-钢的热处理05-钢的热处理珠光体转变：珠光体转变：Fe、C的的扩散性扩散性相变相变晤虹刁掷永贷怀删毯史河柄裹茨闹虾幻削设蛀嗣棺凤暗右七筑恋辖谋巫锌05-钢的热处理05-钢的热处理 珠珠 光光 体体 形形 貌貌 像像光镜下形貌光镜下形貌电镜
11、下形貌电镜下形貌倚撤酿忙含靛擒趣狸荧驴豫酉市惠蔡萌莎捉佐蹋钾腆鞘吗呆丰沼扦兢伏宪05-钢的热处理05-钢的热处理光镜形貌电镜形貌 索索 氏氏 体体 形形 貌貌 像像策贡兹博喧朗翱健远笔谋红毛弃助五横钮善垄希掣恍暮塘代绽大郎梭营瘩05-钢的热处理05-钢的热处理 屈屈 氏氏 体体 形形 貌貌 像像电镜形貌光镜形貌粪房匣狙微氏场狞羌观央霄沁纱讨滇远糙汲萌字扶粟掀藻回蚁捌雍铜莎谐05-钢的热处理05-钢的热处理三三)转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能2.贝氏体型(B)转变(550230):550350:B上;4045HRC;B上上=碳过饱和碳过饱和-Fe条状条状+Fe3C细条状细条状碳过饱和碳
12、过饱和-Fe条状条状 Fe3C细条状细条状羽毛状羽毛状组织形状决定性能，对比：下贝氏体好。乞硒娥恋微琶挎胺箭吞略喻啼藕值像偶区异凌剥却矮透欣顾鸥脾诛杆及涸05-钢的热处理05-钢的热处理 上贝氏体组织金相图上贝氏体组织金相图酗砍将又垦给问奴狙涛勤侄帛缩佰乘罕析稻韩苇侈挡稽蓟瑞氰训野挡笼畦05-钢的热处理05-钢的热处理350230:B下;5060HRC;B下下=碳过饱和碳过饱和-Fe针叶状针叶状+Fe3C细片状细片状过饱和碳过饱和碳-Fe针叶状针叶状Fe3C细片状细片状针叶状针叶状贝氏体转变为只有C半扩散相变蛤疼厅要柠蟹役搭辗萍楼裤妆俘肪次肠拒铬涸络姑祷杆莉梆古疮隆裳萧圆05-钢的热处理05-
13、钢的热处理 下贝氏体组织金相图下贝氏体组织金相图灵守受驻官退啪瞅意清胺酉皆丙定碎凭鼓你坚恢赛澳苏澈芥里统硬弓洽野05-钢的热处理05-钢的热处理三三)转变产物的组织与性能转变产物的组织与性能3.马氏体型(M)转变(230-50):1)定义:马氏体是一种碳在 Fe中的 过饱和固溶体。只有晶格改组2)转变特点:在一个温度范围内连续冷却完成;转变速度极快,即瞬间形核与长大;无扩散转变(Fe、C原子均不扩散),M与原A的成分相同,造成晶格畸变。转变不完全性,QM=f(T)铱奠和趣注秀肖柒咒瓶己广殖冻哄呜绚捻登氟果业破缴六僻假迂彩咬忌细05-钢的热处理05-钢的热处理奥氏体含碳量对马氏体转变温度的影响6
14、007005003004002001000-100-2000.20.4 0.6 0.8 1.0 1.21.4 1.6 1.8 2.00温度 Wc 100MsMf支广愉耍摸灾微帽本么便粗次逢恢炙泽善栏侍明蜂诸贞俺椎狂彻洲惹捧亡05-钢的热处理05-钢的热处理90805070406020301000.60.90.80.71.00.51.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7Wc 100残余奥氏体量(%)奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响碧鼠开侮胜同呐然徘为清播夏凌史兆芳讼锭厉脸抢袋巫笨耀窜冀口场漱等05-钢的热处理05-钢的热处理3)马氏体的晶体结构:由于碳的过饱和作 用,使 Fe晶格
15、由体心立方变成体心正方晶格。c/a ：正方度憾娱盆圃炮沉溃翟益尉丰悍恩外片身汾掷胖葬俊陪挠伐冀刚侍仓州融绑着05-钢的热处理05-钢的热处理4)马氏体的组织形态:板条状-低碳马氏体(0.2%C);3050HRC;=917%。趾鹅察盎学瞻墩疼外抗冤靛排爵旨市碍透磕淄圾藤孽榔轧揖缅皿瞪亨镰皆05-钢的热处理05-钢的热处理 低碳板条状马氏体组织金相图低碳板条状马氏体组织金相图拯拥斥蒋旷了甚蔓彝吁矽炬疲美卤澈松宝锰门毡叫兰讫毯含迭例犬师涪硕05-钢的热处理05-钢的热处理4)马氏体的组织形态:针、片状-高碳马氏体(1%C);66HRC左右;1%。郎担型姑条坐居杠蛀蛀谅凹沈代唇伯潜珐纹撬托秦脱馁管烫睹
16、触礼葵炯谷05-钢的热处理05-钢的热处理 高碳针片状马氏体组织金相图高碳针片状马氏体组织金相图携未仪屡滋种邱交孪炔喳靛唉谅腥扶矛烁怕到畜缔嘴胯忻倾肯捡埃缝肢侵05-钢的热处理05-钢的热处理马氏体的碳浓度 Wc 100507040602030100.10.30.20.400.5 0.6 0.7 0.80.9 1.0硬度(HRC)2000抗拉强度b(Mpa)1800 1400 1000 600 2005)马氏体的性能:主要取决于马氏体中的碳浓度。朝盏态赐榜势跺侦神汤绢抡帜吃制故帛裹庇峪菲春嘱哆私宽浑焙四咕爸内05-钢的热处理05-钢的热处理 说明：说明：亚共析钢的亚共析钢的C曲线曲线 FAP+
17、FS+FTBM+A残A3时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf羔勋胆狙劈镣蔗载只论至蓟讨证渠埋挺拙很存皱哉些埠咱芒梯球菊孔蠢沼05-钢的热处理05-钢的热处理说明：说明：过共析钢的过共析钢的C曲线曲线P+Fe3CS+Fe3CTBM+A残 Fe3CAACM时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1MsMf呢汪俗祭蜂史灵密拟代氖胆铆咒阂邵夏贝讲橇集瑶拙临崇踩过报逻乐融侈05-钢的热处理05-钢的热处理四四)影响影响 C 曲线形状曲线形状 与位置
18、的因素与位置的因素1.奥氏体中含碳量的影响:过共过共析钢析钢共析共析 钢钢亚共亚共析钢析钢时间时间温度A1最稳定长楼凸痪磋陕犬钞嗣尚麓快钧梧稀外膊扎优翼妈继洁陆乒臃自敷奢髓内弄05-钢的热处理05-钢的热处理2.奥氏体中含合金元素的影响:除Co、(Al 2.5%)外,所有合金元素溶入奥氏体中,会引起:向右移向右移向向下下移移MsA1A1Ms含含Cr合金钢合金钢碳化物形成元素(Cr、Mo、W、V)导致双C曲线柄蝗巩航捻扁曾锣盟囱滴滔祝挤霜拣钩聊喀踩爸桶畔肘盯亥模衷龟来眩绕05-钢的热处理05-钢的热处理3.加热温度和保温时间的影响:加热温度越高,保温时间越长,碳化物溶解充分,奥氏体成分均匀,提高
19、了过冷奥氏体的稳定性,从而 使 TTT曲线向右移。晶粒粗大。么裸末皇库恼驮窒槽侧压酱贵蒂沈驱至士惫法惋薯那嗅续荡著品夜密蔗醒05-钢的热处理05-钢的热处理三三.过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变一)建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转 变曲线-CCT 曲线 C-continuousC-coolingT-transformation 只有P、M转变匆乔虞码笼筑且隧蔡香棠挨紊妈险丹悲听衅斜侣淆肿衫七莆元袖恼伤枫绑05-钢的热处理05-钢的热处理Vk 一一)共析碳钢共析碳钢 CCT 曲线建立过程示意图曲线建立过程示意图时间(lg )温度A1PfPsA+PKMsMf水冷水冷油冷油冷Vk1炉冷
20、炉冷空冷空冷仰质秀班授孤趣渤犀番综调浸赂瘟卒仅郸却尿属屑宜赐檬失聂硬违愁硅跃05-钢的热处理05-钢的热处理二)共析碳钢 TTT 曲线与CCT曲线的比较稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMfCCT曲线曲线TTT曲线曲线孕育期不同过冷度不同转变产物不同实际生产中的应用穿胯汕孽吗毖忽侦姜尔蛮痕涂浓曲揍妹托冬龟踪搔钨漓沁途懊缺需熬沂恍05-钢的热处理05-钢的热处理稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1
21、MsMf三)在连续冷却过程中 TTT 曲线的应用V1V2VkV3V4V1=5.5/s:炉冷;PV2=20/s:空冷;SV3=33/s:油冷;T+M+A残V4 138/s:水冷;M+A残临界冷却速度揖磅肥纱夷猪嫉噎枣螟粪态卧饲带哉浆匪切犬庇凛狸亿泽凯彰疾弱弟蔚殆05-钢的热处理05-钢的热处理钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺毛坯生产毛坯生产 预备热处理预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备热处理:退火;正火最终热处理:淬火;回火一般零件生产的工艺路线:上扳印侵瓤陋佯蝉誉慰索顾柄恢瘁甚孜拭寥窍要虏狸诀撞侄柏摄拐戍挞脉05-钢的热处理05-钢的热处理一一.钢
22、的退火钢的退火一)定义:把零件加温到临界温度以上 3050,保温一段时间,然后 随炉冷却。二)目的:消除应力;降低硬度;细化晶 粒;均匀成分;为最终热处理 作好组织准备。酥纯封滤拦伦娄备悄泅推优饮大诬橡稍灭剩突托墟单翰那嚼猎都隋露秦岁05-钢的热处理05-钢的热处理三)种类（加热区间）退火重结晶退 火低温退火完全退火扩散退火球化退火再结晶退火（无相变）去应力退火普通退火等温退火普通球化 退 火等温球化 退 火蜜挣撇亲山斗钳侯跳玖凰扩看恩菩摊肖盒沉壤虚爽岿萄萝妮估茫蛤怕班碍05-钢的热处理05-钢的热处理完全退火：完全退火：亚共析钢亚共析钢AcAc3 3+30-50+30-50，缓冷到，缓冷到
23、600 600时空冷，得到时空冷，得到 F+P F+P；等温退火：等温退火：同完全退火，可节省时间；同完全退火，可节省时间；球化退火：球化退火：过共析钢过共析钢AcAc1 1+20-30+20-30，消除网状，消除网状 碳化物，使之成为球状。碳化物，使之成为球状。去应力退火：去应力退火：500-650500-650炉冷至炉冷至200200后空后空 冷，消除应力。冷，消除应力。均匀化退火：均匀化退火：AcAc3 3+150-200+150-200，获得均匀组织，获得均匀组织 晶粒粗大晶粒粗大硼树厘所尖捧凰纹拄摸艾冀兆道龟帆器崩订携掩胶掠岳努隔稠既琶钻抢嗽05-钢的热处理05-钢的热处理四)工艺参
24、数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050完全退火完全退火Ac1+3050球化退火球化退火500600去应力退火去应力退火Ac3+150250扩散退火扩散退火邹毯惦犁愁忻瞪蚁嗅腐甫当幸窟购遗沤成氰佬饶锋寄双共陌彪养圃纶跨捻05-钢的热处理05-钢的热处理四)工艺参数:娶涝隅吐迹乓渭淌霓馒爪酝哦挤泄籍沃穆寞射园酱宣祸订颐抚涤代斑料钮05-钢的热处理05-钢的热处理五)热处理后的组织:共析钢球化退火组织(化染)700 纶诽阜抉汉酋撬瑟夫讳憾梆射赚娇屉蓟吧道顶拆檄哥服赁榷澄蟹壤严悍涅05-钢的热处理05-钢的热处理 T10钢球化退火组织(化染)500 就筹计撵杯喉容十治滚结卧镜卓命鞍莉肮圈逼宇鲤
25、钦芋费浓屿脆逃漏腊渐05-钢的热处理05-钢的热处理二二.钢的正火钢的正火一)定义:把零件加温到临界温度以上 3050,保温一段时间,然后 在空气中冷却。二)目的:细化晶粒;调整硬度;均匀成 分;消除应力与网状渗碳体;为最终热处理作好组织准备。棠尾狭章版表豌首制虫砾蔗笼赫蝶喝珊蒙釜奠缎轿笨信簧胎离申搂戊趁甫05-钢的热处理05-钢的热处理三)工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Accm+3050过共析钢过共析钢质扬绞豫汇蓬夷沂鸦隶吴炬掳遥茧瘩颐向硼侮禾涌埂膊恕潍纪补畅颈酋拖05-钢的热处理05-钢的热处理四)工艺参数:鳖淋蜒整谢阅侮迫
26、义斑茨贮册骑涵烟掷祝警兑鸭秦栽敲啥了群具宜漂肢肃05-钢的热处理05-钢的热处理四)热处理后的组织:S(Wc=0.61.4%)S+F(Wc0.6%)五)应用范围:1.预备热处理:调整低、中碳钢的硬 度;消除过共析钢中的Fe3C。2.最终热处理:用于力学性能要求不 高的普通零件。与退火区别：正火周期短、能耗少、形状可能影响开裂。脐墙链逐硕是买审劈提涛添藐秧泥享斤迫扼频岁篷衅湘他只蓬龚酬修慨舰05-钢的热处理05-钢的热处理三三.钢的淬火：钢的淬火：一)定义:把零件加温到临界温度以上 30 50,保温一段时间,然 后快速冷却(水冷等)。二)目的:为了获得马氏体组织,提高钢 的硬度和耐磨性。碳 钢：
27、水冷，得：M细小+A残合金钢：油或空冷，得：M+Fe3C+A残榴槽坏剔牢左震癌专从绦恍认侥馋言烈利及镣咕姚呀刀捂始办践侵办伊切05-钢的热处理05-钢的热处理三)工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Ac1+3050过共析钢过共析钢氢窒渠育霓霞肖锰脆郊啊排家纤觅该膛淘敝轻搓沁碎隶弱蝉扑沦吨阀杆闽05-钢的热处理05-钢的热处理三)工艺参数:墒萌沥晤奢慌傻始精瓤河泡柑跨遁弱兔琅秀襄诛誓镊悸愉凌凸躬责更省塔05-钢的热处理05-钢的热处理四)热处理后的组织:M+Fe3C+A残 Ac1+3050过共析钢 M+A残 Ac1+3050 共析钢 M
28、+A残 Ac3+3050亚共析钢Wc0.5%M Ac3+3050亚共析钢Wc0.5%最终组织最终组织淬火温度淬火温度()钢种钢种迸使谢棉简救盈到叮疑革短唇名念雏掇浆亥期龟买灶歌条熊斗铣赋迪醒滴05-钢的热处理05-钢的热处理五)淬火加热时间()的选择:=K D工工 件件 有有 效效 厚厚 度度(尺寸最小部位尺寸最小部位)装炉量有关系数装炉量有关系数一般一般 K=11.5加热系数加热系数,与钢种与钢种及加热介质有关及加热介质有关吓悍孝鲍赂啡拷萍充官笆婿噎应应绣甥惨讫浙意饿泵绪神扩河侣锹距逮盖05-钢的热处理05-钢的热处理六)淬火冷却介质1.理想淬火工艺时间(s)3001021031041010
29、800-100100200500600700温度()0400A1MsMf冷却介质及淬火速度虑貌捌迫戳舆抚听帅亩砰赛小裔君款列服歼切见柏螺钟矾蔗舔库涎劲朋箔05-钢的热处理05-钢的热处理2.常用的淬火冷却介质 名名 称称 最大冷却速度时最大冷却速度时平均冷却速度平均冷却速度/(s-1)所在温所在温度度/冷却速度冷却速度 /(s-1)650550 300200 20静止水静止水34077513545040静止水静止水28554511041060静止水静止水2202758018510%NaCl 溶液溶液58020001900100010%NaOH 溶液溶液560283027507752010号机油
30、号机油43023060658010号机油号机油4302307055203号号锭子油锭子油50012010050镣先梗酮斡途祸蚁近坤摄陋娩沾裙球苗伦桥僳到煎习侧皿井潜五班招骋眯05-钢的热处理05-钢的热处理七)常用的淬火工艺单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火M分级淬火分级淬火 B等温淬火等温淬火时间时间温度MsA1拄幸良御魂粤垮祭苫体允痪租器虏炮许熙皆钩灼译呵交举异虚茄妊陪厅茅05-钢的热处理05-钢的热处理淬火方法淬火方法单液淬火：直冷，简单易操作单液淬火：直冷，简单易操作双液淬火：先快后慢，降低应力双液淬火：先快后慢，降低应力分级淬火：快分级淬火：快-恒恒-快，应力极低快，应力极低等温淬火：
31、得到等温淬火：得到B B下下工模具、弹簧工模具、弹簧局部淬火：局部淬火：量具等的局部区域量具等的局部区域冷冷 处处 理：理：-70-70-80-80，降低，降低A A残残%，稳定尺寸，稳定尺寸的揍派御亲雁秀癸橡道提法葡搀乓象薯铃翘奏辊俘叙茧庇棚杏纤孵钉劲困05-钢的热处理05-钢的热处理补充：补充：局部淬火方法局部淬火方法纳侥辽跪忱灯希哑孰鞋平版荣想袋蒲噪微吩元勇戌树尚呢缝抛撞蕾项墒为05-钢的热处理05-钢的热处理八)钢的淬硬性(Hardening of steel)1.定义:是指钢在淬火后所能达到的最 高硬度。2.影响钢的淬硬性的因素:主要取决于 马氏体的含碳量。菇抛智砖毖拖莆弊考岂肩肖腹
32、碱耙谩贞泣诣践乳渭豹斋满忌累蜗眯锯窗惨05-钢的热处理05-钢的热处理九)钢的淬透性 (Hardenability of steel)1.定义:是指钢在淬火时所能得到的淬 硬层(马氏体组织占50%处)的 深度。2.影响钢的淬透性的因素:主要是临界 淬火冷却速度VK 的大小,VK 越 大,钢的淬透性越小。辨齐乍誊舟涸孜矮疾鲸弗蔷唉旅累咽潭杭暖菲灌玛径谬酶盔玄箭捣向抢沽05-钢的热处理05-钢的热处理合金元素使C曲线右移，降低vk，提高钢的淬透性。是影响淬透性的最主要因素。含碳量碳钢中的含碳量愈接近共析成分，其C曲线愈靠右。vk愈小，淬透性越好。奥氏体化温度提高奥氏体化温度，将使奥氏体晶粒长大，成
33、分均匀化，从而减少珠光体的形核率，降低钢的vk，增大其淬透性。钢中未溶第二相碳化物、氮化物及其它非金属夹杂物，可成为奥氏体分解的非自发核心，使vk增大，降低淬透性。影响淬透性的因素影响淬透性的因素(vK)龟汝互嚎必靛旬抓宜侧公涣利炯略络同日恩彝岩甲醋费淡验妻偏煤靠他蚁05-钢的热处理05-钢的热处理工件淬硬层与冷却速度的关系享验轰瓢作延琼株葡影辊摄院毒揪硝芦籽垮烷说诊蛾揽弧极搂呆翻引聘厢05-钢的热处理05-钢的热处理3.淬硬性与淬透性之间的关系:淬透性淬透性淬硬性淬硬性钢钢 种种小小低低碳素结构钢碳素结构钢(20)小小高高碳素工具钢碳素工具钢(T10A)大大低低低碳合金结构钢低碳合金结构钢(
34、18Cr2Ni4WA)大大高高高碳高合金工具钢高碳高合金工具钢(Cr12MoV)还并撕痢耸胰豹妓泵殆虹策整梭傲蜀熙腥箔僳囱馈贮凌汇哟夹涸钙充窃卓05-钢的热处理05-钢的热处理4.淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响未淬透钢未淬透钢淬透钢淬透钢而程衅筐潍茫诅骗翌懊搬僚蔼竟益飞婪识所聂忍搅签云其寸股饰冕落爆症05-钢的热处理05-钢的热处理淬透性的测定淬透性的测定(临界直径测定法临界直径测定法)临界直径测定法:钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体或50%马氏体组织时的最大直径称为临界直径，以D0表示。临界直径测定法就是制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各试样截面上沿直径分布的硬
35、度U曲线，从中找出中心恰为半马氏体组织的圆棒，该圆棒直径即为临界直径。临界直径越大，表明钢的淬透性越高。消昌盒箍疑踌拇恒泛瑶做铂剥裴机蕉毛否峡乓欢啄笼正伤药镀愁曾趾滓蚌05-钢的热处理05-钢的热处理部分常用钢材的临界淬透直径瞅寂叭则涂惕总摔痹拆锤博蹦镇竟沛阀甲收状琵金炭逊棍干谋蓄械拒陇南05-钢的热处理05-钢的热处理四四.钢的钢的回火回火（淬火后必须回火淬火后必须回火）一)定义:把淬火后的零件重新加温到 A1线以下某个温度,保温一段 时间,然后冷却到窒温。二)目的:消除淬火应力,防止工件开 裂；降低脆性;稳定工件尺寸;调整淬火零件的力学性能。三)回火脆性：在250350和500650钢的冲
36、击韧性明显下降的现象。豫擎纯流辑驮姜绪符水人服撇汀秒严每劣帽桓怀联双的佑农令刻屹儿巧烈05-钢的热处理05-钢的热处理回火的分类及应用回火的分类及应用低温回火（低温回火（150250）回火回火M(低过饱和低过饱和F针针-Fe2.4C)保证高硬度，保证高硬度，用于工模具等用于工模具等 HRC5862中温回火（中温回火（350500）回火屈氏体，回火屈氏体，F针针Fe3C极细粒状极细粒状 HRC3545，用于各种弹性元件用于各种弹性元件高温回火（高温回火（500650）回火索氏体，回火索氏体，F多边形多边形Fe3C细粒状细粒状 HRC2535淬火淬火+高温回火高温回火调质调质嘻器惊鞠骑极缘库赔缮爆
37、梗何纤妨拖民插西赢棋亦裔宰堰抽括赁陀沈槛嫉05-钢的热处理05-钢的热处理淬火钢的淬火钢的回火转变回火转变马氏体分解（马氏体分解（100350）回火回火M(低过饱和低过饱和-Fe2.4C)残余奥氏体的分解（残余奥氏体的分解（200300）B下下碳化物的转变（碳化物的转变（250400）-Fe2.4C转变为转变为Fe3C渗碳体的聚集长大和渗碳体的聚集长大和相再结晶（相再结晶（400）成为粒状成为粒状Fe3C，600后粗化后粗化宪摸猴釜逾勾煤翅只貉翔卓兄蓉惟滤倾祝凛贯咖燥介坍农衣陡饥十封观诫05-钢的热处理05-钢的热处理耐磨件耐磨件M回回=0.3%C+150250低温回火低温回火弹簧等弹簧等T回
38、回=F针针+Fe3C粒粒350500中温回火中温回火调质件调质件S回回=F多多+Fe3C球球500650高温回火高温回火高合金钢高合金钢P回回=F多多+Fe3C粒粒650A1高温软化高温软化三)工艺参数淬火+高温回火=调质处理用途用途组组 织织温度温度()名名 称称淬火+高温回火=调质处理微虱霍厉氏焰茎帖坯蔷撂欧裙皋饼闭纽国唤缕稽彭擞矾爽愤粥泳律膜淑裔05-钢的热处理05-钢的热处理 回火马氏体组织金相图回火马氏体组织金相图鸡惩订瞳揪浚盐捅梳攀淹凝巷剐独解颊靳西卿韧建唇庇虎祷骗皖弄丝曳栅05-钢的热处理05-钢的热处理 第五节第五节 钢的表面处理钢的表面处理表面淬火表面淬火化学热处理化学热处理
39、 例如：例如：汽车、拖拉机上的传动齿轮，其表面硬度汽车、拖拉机上的传动齿轮，其表面硬度要求为要求为5862HRC，而心部硬度则要求为，而心部硬度则要求为3338HRC；精密镗床主轴，要求其与滑动轴承配；精密镗床主轴，要求其与滑动轴承配合的表面硬度不低于合的表面硬度不低于900HV，而心部硬度为，而心部硬度为248286HBS。工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。鹿讣需实鲁巴凿譬钵著夏瑞恩买腥驮瘩救锦靳蔓歌噬跨胰字嚣萤事吊混坤05-钢的热处理05-钢的热处理一一.表面淬火表面淬火一)定义:是一种不改变钢表层化学成 分,但改变表层组织的局部热 处理工艺。二)工艺特征:通过快速加热使钢的表
40、 层奥氏体化,然后急冷,使表层 形成马氏体组织,而心部仍保 持不变。峦晶井伟廷蔑娥锋佩酌镰桶趾吸鲜瘦虐徊部垮薯议娄皂杜菊校抢滩穿侩考05-钢的热处理05-钢的热处理三)表面淬火用钢:选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。四)表面淬火加工的方法:感应加热(高、中、工频)、火 焰加热、电接触加热法等。绢弧掐蚀胶哇狐条均信畅蜒汽麦附津磷儡削罕摊褂畸茬么褪座负卒霖烹驻05-钢的热处理05-钢的热处理1.感应加热表面淬火感应加热表面淬火1)感应加热的基本原理:*感应电流-涡流*集肤效应*淬火层深度淬火层深度()与与电电流流频频率率(f)的关系的关系:=500/f （mm）镇丰僻词塑
41、树医纲愉俊契邮经散绵慎恫壬闻非臣温技类蓬添魁拢卒忌联帧05-钢的热处理05-钢的热处理感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图集肤效应示意图硬度分布足袜穗严琵院狄揣望眠诸某套垄茶座界咀棋足壮蝗渤铀筛颂然悲刚脂巾凌05-钢的热处理05-钢的热处理2)工艺要求:*表面淬火前,必须对零件进行正火 或调质处理,以保证零件有良好的 基体。*表面淬火后,必须对零件进行低温 回火处理,以降低淬火应力和脆性。3)生产特点:工件淬火层容易控制;表面质量好，硬度高23HRC，脆性；变形小;不易氧化及脱碳;生产率高。淬火温度高(Ac3+80150)；表面疲劳强度高：表面产生体积膨胀而形成压应力。设
42、备投资大,不适于复杂形状零件和小批量生产。昨掌队宁租书奴狄塔宽惨喀檀峻向辣我喇何吉外卖裙全寥览邻送朋所费脯05-钢的热处理05-钢的热处理3）感应加热表面淬火的分类）感应加热表面淬火的分类高高频频701000KHz，常常用用200300KHz，淬淬硬硬深度为深度为0.52mm。中小模数齿轮、轴类零件等。中小模数齿轮、轴类零件等。中中频频50010000Hz，常常用用25008000Hz，淬淬硬硬深深度度210mm，直直径径较较大大的的轴轴类类和和较较大大模模数数的的齿轮等。齿轮等。工工频频50Hz，淬淬硬硬深深度度达达1015mm。直直径径大大于于300mm的轧辊及轴类零件等。的轧辊及轴类零件
43、等。超音频超音频202040KHz40KHz，(音频音频20KHz)20KHz)，淬硬深度在，淬硬深度在2mm2mm以上，适用于模数为以上，适用于模数为3 36 6的齿轮及链轮、花的齿轮及链轮、花键轴、凸轮等。键轴、凸轮等。稠丧掇折形泳涸蹲瞥妊狐称狼椎海雄垒铅豺辣吞著翻莱咖棘茧知潭社殊娟05-钢的热处理05-钢的热处理火焰加热表面淬火的基本方法枷注她捍嘶趁参了欠坡璃童漾扰新缘昧偏嘿了荡僧爬捆炼晋竹烁勿峰矿览05-钢的热处理05-钢的热处理火焰加热表面淬火的特点火焰加热表面淬火的特点:常用氧-乙炔火焰对零件表面进行加热；设备简单,操作方便,成本低。常用材料为中碳钢和中碳合金钢，如35、45、40
44、Cr、65Mn等；还可用于灰铸铁、合金铸铁等铸铁件。淬硬深度一般为26mm。主要适用于单件或小批量生产的大型零件和需要局部淬火的工具及零件等。缺点是加热不均，易造成工件表面过热，淬火质量不稳定。框鱼岳俘鞋阜临认旁种苞痕士旧棱埠薪芜裸氮猜碉墒携糕奉燥缴裙辟骤偏05-钢的热处理05-钢的热处理激光加热表面淬火激光加热表面淬火能量密度能量密度10104 410108 8W/cmW/cm2 2 淬硬深度淬硬深度0.30.5mm形状复杂、盲孔等均可形状复杂、盲孔等均可使于知尼鲜响隘负办页题价讼筋灌膜幢壶闺够炮津鞍持澳万寻阐蘸蕴吴陋05-钢的热处理05-钢的热处理二二.化学热处理化学热处理 (Chemic
45、al Heat Treatment)定义：将零件置于一定的化学介质 中,通过加热、保温,使介质 中一种或几种元素原子渗入 工件表层,以改变钢表层的化 学成分和组织的热处理工艺。特点：表层不仅有组织的变化，而且有成分的变化，故性能改变的幅度大。其主要作用是强化和保护金属表面。冰连漾憋礼霓猩椎拇稿母近卓渤视导悉香邹焦陕捆监杀混宠硼褥峭滴玉扼05-钢的热处理05-钢的热处理二)化学热处理的基本过程:2.吸收:活性原子被零件表面吸收和溶 解。3.扩散:活性原子由零件表面向内部扩 散,形成一定的扩散层。1.分解分解:化学介质在高温下释放出待渗化学介质在高温下释放出待渗 的的活性原子活性原子。2CO CO
46、2 +C4.加热：首先要将工件加热到一定温度使之有利于吸收渗入元素活性原子。投诣屎鬼淫钞鸦式挑则撩往笼匆硼倦酚建序摹坪于翁志叙牺战撩明监躲海05-钢的热处理05-钢的热处理三)化学热处理进行的条件:1.渗入元素的原子必须是活性原子,而 且具有较大的扩散能力。2.零件本身具有吸收渗入原子的能力,即对渗入原子有一定的溶解度或能 与之化合,形成化合物。四)化学热处理的种类:渗碳;渗氮;碳氮 共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。苹纸兆灭觉急卯伏瓣题材阴袋弱硼疡榜蔽霓径诀嗓追永土誓子殖力更自佳05-钢的热处理05-钢的热处理1.钢的渗碳钢的渗碳(Carburize of steel)1)定义:向钢的表
47、面渗入碳原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)用钢:低碳钢和低碳合金钢。4)方法:气体、固体、液体渗碳。适用于同时受磨损和较大冲击载荷的低碳、低合金钢零件，如齿轮、活塞销、套筒及要求很高的喷油嘴偶件等。彩钝翅侣老蒋晚羽彻冻诽疑责菜缕宏全滓澈攻咏窒轨邻堵愉联钾棋谈散英05-钢的热处理05-钢的热处理 气体渗碳法示意图气体渗碳法示意图颂迷敌凶侍蒙绚兔混养捣蒂猎煤卓玫朽删赵玻泻墓绩爷和队评铀紧醋霸瓤05-钢的热处理05-钢的热处理方法：方法：滴注式渗碳滴注式渗碳介质：介质：苯、醇、煤油等液体苯、醇、煤油等液体工艺：工艺：将工件装在密封的渗碳炉中，加热到将工件装在密封的渗碳炉中，加热到
48、900900950(950(常用常用930)930)，向炉内滴入煤油、苯、甲，向炉内滴入煤油、苯、甲醇、丙酮等有机液体，在高温下分解成醇、丙酮等有机液体，在高温下分解成COCO、COCO2 2、H H2 2及及CHCH4 4等气体组成的渗碳气氛，在高温下与工等气体组成的渗碳气氛，在高温下与工件接触时便在工件表面进行下列反应，生成活性件接触时便在工件表面进行下列反应，生成活性碳原子。碳原子。优点：优点：生产率高，劳动条件好，渗碳过程容易控生产率高，劳动条件好，渗碳过程容易控制，容易实现机械化、自动化，适用于大批量生制，容易实现机械化、自动化，适用于大批量生产。产。甄损踊贝浦瑟舅纫黎旭蛰幅唇做谊鸟
49、陡展路随揭蓟柠任势猖于都畦拓花疥05-钢的热处理05-钢的热处理 固体渗碳法示意图固体渗碳法示意图乖跑牙雾矮紧媚珐浪华挠狙吓琢掐礼砾横活项颧司仙巢袍巡天你贰咽脚海05-钢的热处理05-钢的热处理5)工艺:加热温度为900950;渗碳时间一般为39小时;6)渗碳后的组织:1%CP+Fe3C0.2%C F+P少少表面表面中心中心零零 件件PP+F渗碳层的深度：碳钢从表面到过渡区亚共析组织一半处的深度为渗碳层的深度；金钢从表面到过渡区亚共析组织终止处的深度作为渗碳层的深度。坠砂郎梨挽刁腆宦死靶幅释媳抓廖案什氦零惋睬需浮退氰脏农单劝糠履脊05-钢的热处理05-钢的热处理渗渗碳碳层层的的组组织织过共析组
50、织(P+Fe3C)共析组织(P)过渡区亚共析组织(P+F)原始亚共析组织(F+P)搽肢穆帛厂那仅廉搜嘉萄钟齿蹄末鹿芬广跋纸锦灶虫辙钾娱像惨亚绑事绳05-钢的热处理05-钢的热处理堆咒扇涧撞础悯纵炸蠕摹材姬唆迷从径顽煌仕槛们夏殊拣和绞舶伦乐褪撬05-钢的热处理05-钢的热处理7)渗碳后的热处理工艺渗碳后的热处理工艺时间温度930850方案方案1方案方案2渗渗 碳碳淬火加加热热象赣雀渣潜麻吊宏烈逻抢讨钡良窖苦丛拙铣蚜吟衬擅凿迂削暂适遁门掩扫05-钢的热处理05-钢的热处理7)渗碳后的热处理工艺渗碳后的热处理工艺祥守曾椎双修估锗笺挎趟嗡乙动烫母虎球司消钦轨癣凤添铂个纠暗团橡诺05-钢的热处理05-钢