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1、会计学1热处理工艺学课件淬火与回火分析热处理工艺学课件淬火与回火分析2023/2/26复习复习n n上一节课我们讲到奥氏体的连续冷却时的组织转变，其冷却速度不同，转变后所得到的组织性能也不一样 第1页/共22页2023/2/26导入新课导入新课 n n在生产工作中我们常用的工具、刀具如锉刀、铣刀等等，其本身在生产工作中我们常用的工具、刀具如锉刀、铣刀等等，其本身就具有很高的硬度，但它们也是经过切削加工出来的，问题是如就具有很高的硬度，但它们也是经过切削加工出来的，问题是如此硬的材料如何切削加工？因此，我们在加工生产这类高硬度的此硬的材料如何切削加工？因此，我们在加工生产这类高硬度的工具前必须对
2、其进行热处理（退火或回火），已达到加工时所需工具前必须对其进行热处理（退火或回火），已达到加工时所需要的组织性能（如硬度），加工好后再次对其进行调质处理已达要的组织性能（如硬度），加工好后再次对其进行调质处理已达到其工作状态的性能。退火与正火在工业生产中常用于预先热处到其工作状态的性能。退火与正火在工业生产中常用于预先热处理，它们的目的一样。理，它们的目的一样。第2页/共22页2023/2/26新课教学新课教学（一）（一）（一）（一）机械零件一般的加工工艺顺序：机械零件一般的加工工艺顺序：机械零件一般的加工工艺顺序：机械零件一般的加工工艺顺序：n n锻（铸）造锻（铸）造退火或正火退火或正火机械
3、粗加工机械粗加工淬火淬火+回火（或表面热处回火（或表面热处理）理）精加工精加工n n从以上顺序我们看出，退火或正火一般是在机械粗加工前作为预从以上顺序我们看出，退火或正火一般是在机械粗加工前作为预备热处理进行的，是为了消除前道工序所造成的某些组织缺陷及备热处理进行的，是为了消除前道工序所造成的某些组织缺陷及内应力、改善材料的切削性能，及为以后的热处理做好组织准备。内应力、改善材料的切削性能，及为以后的热处理做好组织准备。对于某些不太重要的工件，正火也可作为最终热处理。对于某些不太重要的工件，正火也可作为最终热处理。第3页/共22页2023/2/26新课教学新课教学退火退火 n n1 1、概念：
4、将钢加热到适当温度并保温一定时间后，缓慢冷却（一概念：将钢加热到适当温度并保温一定时间后，缓慢冷却（一般随炉冷却）至室温的热处理方法。般随炉冷却）至室温的热处理方法。n n 2 2、退火的目的：退火的目的：A A、降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和、降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工；冷变形加工；B B、细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做好组织准、细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做好组织准备；备；C C、消除残余应力，防止工件变形与开裂。、消除残余应力，防止工件变形与开裂。第4页/共22页2023/2/263 3、常用的退火方法有完全退火、去应力退、常用的退火方法有完全退火、去应
5、力退、常用的退火方法有完全退火、去应力退、常用的退火方法有完全退火、去应力退火和球化退火三种：火和球化退火三种：火和球化退火三种：火和球化退火三种：n n、完全退火、完全退火n n概念：将钢加热至完全概念：将钢加热至完全A A化（化（Ac3Ac3以上以上30-5030-50），保温一定时间后随炉缓慢冷），保温一定时间后随炉缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的工艺方法。却以获得接近平衡状态组织的工艺方法。n n特点及目的：冷却后特点及目的：冷却后A A转变为细小而均匀的转变为细小而均匀的F+PF+P，从而达到细化晶粒，消除内，从而达到细化晶粒，消除内应力，降低钢的硬度，为随后的加工和淬火做好组织准备
6、的目的。应力，降低钢的硬度，为随后的加工和淬火做好组织准备的目的。n n用途：主要用于中碳钢、中低碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等，有用途：主要用于中碳钢、中低碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等，有时也用于焊接件。过共析钢（含碳量时也用于焊接件。过共析钢（含碳量0.770.77）不宜采用完全退火。）不宜采用完全退火。第5页/共22页2023/2/26退火退火n n、球化退火、球化退火n n概念：将钢加热至概念：将钢加热至Ac1Ac1线以上线以上20-3020-30，保温一段时间后以，保温一段时间后以5050/h/h的速度随炉的速度随炉冷却到室温以获得球状冷却到室温以获得球状P P组织的工
7、艺方法。组织的工艺方法。n n特点及目的：将片层状的特点及目的：将片层状的P P转变为球形细小颗粒的渗碳体，降低硬度，以便转变为球形细小颗粒的渗碳体，降低硬度，以便于切削加工，防止淬火加热时于切削加工，防止淬火加热时A A晶粒粗大，减小工件变形和开裂。晶粒粗大，减小工件变形和开裂。n n用途：主要用于共析钢和过共析钢（如碳素工具钢、合金工具钢、滚动轴承用途：主要用于共析钢和过共析钢（如碳素工具钢、合金工具钢、滚动轴承等）。等）。第6页/共22页2023/2/26n n、去应力退火、去应力退火n n概念：将钢加热至略低于概念：将钢加热至略低于Ac1Ac1线的温度（一般线的温度（一般500-650
8、500-650），保温一），保温一定时间后缓慢冷却至室温的工艺方法。定时间后缓慢冷却至室温的工艺方法。n n特点及目的：消除内应力（因为去应力退火过程中组织不会发生特点及目的：消除内应力（因为去应力退火过程中组织不会发生变化）。变化）。n n用途：只是用来消除零件在锻造、铸造、焊接等生产时产生的内用途：只是用来消除零件在锻造、铸造、焊接等生产时产生的内应力，以防止工件变形和开裂，加热过程中组织不会发生变化。应力，以防止工件变形和开裂，加热过程中组织不会发生变化。第7页/共22页2023/2/26正火正火 n n1、概念：将钢加热至Ac3以上30-50，保温一段时间后，在空气中冷却至室温的工艺方
9、法。n n2，特点：正火后可得到细珠光体组织索氏体，强度、硬度较高。工艺周期短、成本低、得到的组织性能好。第8页/共22页2023/2/26正火正火n n3、目的：、改善低碳钢、低碳合金钢的切削加工性能；、细化晶粒，提高力学性能；、消除过共析钢中的网状渗碳体，为球化退火做准备；、代替中碳钢和低碳合金结构钢的退火，提高经济性。第9页/共22页2023/2/264、退火和正火的区别：、退火和正火的区别：n n正火工艺周期短、成本低、得到的组织性能较好，故生产中低碳正火工艺周期短、成本低、得到的组织性能较好，故生产中低碳钢、低碳合金钢常以正火代替退火。但由于正火冷却速度较快，钢、低碳合金钢常以正火代
10、替退火。但由于正火冷却速度较快，可能会使形状较复杂的零件产生较大的内应力甚至开裂，所以形可能会使形状较复杂的零件产生较大的内应力甚至开裂，所以形状较复杂的零件不适用正火处理，而对于力学性能要求不是很高状较复杂的零件不适用正火处理，而对于力学性能要求不是很高的零件，正火还可作为最终热处理。高碳钢一般都先通过正火处的零件，正火还可作为最终热处理。高碳钢一般都先通过正火处理以消除钢中网状渗碳体组织再进行退火处理。理以消除钢中网状渗碳体组织再进行退火处理。第10页/共22页2023/2/26小结小结n n通过本节内容学习，同学们首先要熟悉有关退火和正火的的概念，其次要能够将退火与正火进行比较，总结出它
11、们各自的优点，并通过比较火能够正确合理的选择这两种热处理法方法。第11页/共22页2023/2/26任务拓展延伸任务拓展延伸 n n作业习题集第三章 一：2、3；二：6；三：5四：3；五：1 第12页/共22页2023/2/26第13页/共22页2023/2/26第14页/共22页2023/2/2611-2 淬火介质淬火介质n n定义：淬火工艺中所采用的冷却介质n n淬火介质的要求：n n足够的冷却能力足够的冷却能力n n来源方便、无毒、不腐蚀工件来源方便、无毒、不腐蚀工件n n介质性能稳定性好（不易燃、介质性能稳定性好（不易燃、易爆）易爆）n n适用钢种宽适用钢种宽n n淬火介质冷却能力的测
12、定淬火烈度H HK（钢表面与介质的热交换系数）/（钢的导热系数）第15页/共22页2023/2/26n n工件在淬火介质中的冷却过程工件在淬火介质中的冷却过程n n无物态变化的淬火介质（熔盐、熔金属等）无物态变化的淬火介质（熔盐、熔金属等）n n传导对流传导对流n n有物态变化的淬火介质（水基、油基）有物态变化的淬火介质（水基、油基）n n蒸汽膜阶段：辐射蒸汽膜阶段：辐射n n沸腾阶段：汽化沸腾阶段：汽化n n对流阶段：对流对流阶段：对流n n常用淬火介质常用淬火介质水盐水碱水油中、高温 200/s2600/s3000/s150/s低温800/s 800/s 600/s30/s第16页/共22
13、页2023/2/2611-3 淬透性淬透性n n淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力是钢的固有属性，取决于过冷奥氏体稳定性（或钢的临界淬火速度）n n淬透层深度（淬硬层深度）：从表面至50%马氏体组织处深度取决于Vc、冷却介质、零件尺寸等n n淬硬性：钢在理想条件下淬火时所获得的最大硬度的能力与钢的含碳量有关第17页/共22页2023/2/2611-4 淬火工艺淬火工艺n n加热规范n n亚共析：亚共析：Ac3Ac330305050（温度不（温度不太高是为了保证晶粒细小；太高是为了保证晶粒细小；Ac3Ac3以以上是保证溶入足够的碳，防止未溶上是保证溶入足够的碳，防止未溶的的F F导致硬度不均匀）
14、导致硬度不均匀）n n过共析：过共析：Ac1Ac1 30305050（奥氏体（奥氏体细小；奥氏体中细小；奥氏体中C%MC%M条条%；未；未溶碳化物溶碳化物提高耐磨性；氧化、脱提高耐磨性；氧化、脱碳碳；变形倾向；变形倾向 ）第18页/共22页2023/2/26n n淬火冷却方法的选择与应用n n直接淬火（单液淬火）直接淬火（单液淬火）n n预冷淬火预冷淬火n n双介质淬火（双液淬火）双介质淬火（双液淬火）n n喷雾淬火喷雾淬火n n马氏体分级淬火马氏体分级淬火n n贝氏体等温淬火贝氏体等温淬火n n模压淬火（夹具淬火）模压淬火（夹具淬火）n n深冷处理（冷处理）深冷处理（冷处理）第19页/共22
15、页2023/2/2611-5 钢的回火钢的回火n n定义：钢件淬火后，再加热到Ac1以下某个温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。n n回火工艺的制定n n回火温度：取决于性能（硬度、强度、韧性等）的要求n n回火时间：回火时间的影响不及回火温度，但在450下，回火时间延长HRC第20页/共22页2023/2/26n n回火工艺的分类及应用n n低温回火（低温回火（150150250250）n n应用：中、高碳钢、工模具、渗碳件应用：中、高碳钢、工模具、渗碳件n n性能：高硬、高强、高耐磨、一定韧性能：高硬、高强、高耐磨、一定韧性性n n中温回火（中温回火（350350500500）
16、n n应用：应用：C%C%（0.60.60.90.9）碳素弹簧钢、）碳素弹簧钢、C%C%（0.450.450.750.75）合金弹簧钢）合金弹簧钢n n性能：屈强比最高；显著提高弹性极性能：屈强比最高；显著提高弹性极限；具有足够强度、塑性、韧性；同限；具有足够强度、塑性、韧性；同时可消除第二类内应力时可消除第二类内应力n n高温回火（调质）（高温回火（调质）（500500）n n应用：中碳调质钢应用：中碳调质钢n n性能：残余应力基本消除；粒状碳化性能：残余应力基本消除；粒状碳化物已无切割作用；有良好的综合机械物已无切割作用；有良好的综合机械性能（注：高碳高合金钢的性能（注：高碳高合金钢的“高温回高温回火火”）第21页/共22页