热处理金工实习课件.ppt

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1、钢的热处理金工实习钢的热处理金工实习宋峰宋峰 设计制作设计制作第一讲第一讲钢的分类及编号钢的分类及编号 一、钢的分类一、钢的分类:0 0.0218%c 2.11%c 6.69%c 纯铁纯铁 钢钢 铸铁铸铁 (熟铁）熟铁）（生铁）（生铁）1、按用途分类：、按用途分类：结构钢、工具钢、特殊性能钢结构钢、工具钢、特殊性能钢 2、按化学成份分类：、按化学成份分类：碳素钢：低碳钢碳素钢：低碳钢 C 0.25%0.25%合金钢：低合金钢合金钢：低合金钢 Me 5%中碳钢中碳钢 0.25 0.60%c 中合金钢中合金钢 5 10%Me 高碳钢高碳钢 C 0.60%高合金钢高合金钢 Me 10%3、按品质分类

2、：、按品质分类：普通钢：普通钢：P 0.045%、S 0.055%或或 P、S 0.050%优质钢：优质钢：P、S 0.040%高级优质钢：高级优质钢：p 0.035%、S 0.030%4、按显微组织分类：、按显微组织分类：退火状态钢：亚共析钢退火状态钢：亚共析钢 正火状态钢：珠光体钢正火状态钢：珠光体钢 共析钢共析钢 贝氏体钢贝氏体钢 过共析钢过共析钢 马氏体钢马氏体钢 莱氏体钢莱氏体钢 奥氏体钢奥氏体钢 二、钢的牌号二、钢的牌号 1、结构钢、结构钢:用于制造各种机器零件和工程结构的用钢。用于制造各种机器零件和工程结构的用钢。工程结构用钢工程结构用钢 机器零件用钢机器零件用钢 分 类 甲类钢

3、 乙类钢 特类钢普通低合金钢常用钢种A(A(甲甲)0)0A7A7B(B(乙乙)0)0B7B7C(C(特特)2)2C5C515MnV15MnV牌号意义按机械性能排按化学成份排即保证机械性又保证化学性能 用 途螺钉、螺帽等一般的冲压件很少用此钢种分 类 渗碳钢 调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢钢 种1515#20 20#20CrMnTi20CrMnTi4040#45 45#40Cr 40Cr 45Mn45Mn2 2 35SiMn 35SiMn 6565#70 70#65Mn 65Mn55Si55Si2 2MnMnGCr15 GCr6GCr15 GCr6GCr9SiMnGCr9SiMn用 途垫圈、活塞小齿

4、轮等齿轮、心轴、杆件、轴类等调压调速弹簧，一般弹簧等 2 2、工具钢：、工具钢：用于制造各种工具的用钢用于制造各种工具的用钢 3 3、特殊性能钢：、特殊性能钢：具有特殊的化学、物理性能的用钢具有特殊的化学、物理性能的用钢 分类 刃 具 钢 模 具 钢 量具钢碳素工具钢合金工具钢 高 速 钢 冷作模 热作模 钢种T7 T8 T9 T10 T129CrSi CrMnCrW5W18Cr4VW12Cr4Mo9Mn2VCr125CrMnMo5CrNiMoT10T124Cr13 9Cr18 用途锤子、丝维车刀、铰刀等丝维、板牙、铣刀、钻头等分 类不锈钢耐热钢耐磨钢常用钢钟1Cr13 3Cr13 1Cr17

5、1Cr17 0Cr19Ni9 1Cr13MoZGMn13-1高锰钢牌号意义含碳量千分几表示（0表示含碳量小于0.08%）含碳量0.90.15%之间用 途医疗器具、量具等叶片、散热片、隔板等耐磨、耐冲件等第二讲钢的热处理特点及分类一、概述一、概述 将固态的金属通过加热 保温 冷却 的方法，改变其内部的组织结构，从而获得使用性能的一种工艺方法。1、铁碳合金的基本组织、铁碳合金的基本组织 铁素体：铁素体：铁素体是碳在-Fe中的固溶体，用符号“F”表示。奥氏体奥氏体：奥氏体是碳在-Fe中的固溶体，用符号“A”表示。渗碳体渗碳体：渗碳体是铁和碳的化合物，碳含量为6.69%，用“FeFe3 3C C”表示

6、。珠光体：珠光体：珠光体是由渗碳体和铁素体共同组成的组织，用“P”表示。2 2、铁碳平衡相图：、铁碳平衡相图：实际转变点的物理意义：PSKPSK线线：A A1 1线：共析转变线:加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度线：GSGS线：线：A A3 3线：加热时铁素体全部转变为奥氏体的终了温度线；SG线线：Acm线：加 热时二次渗碳体全部溶 入奥 氏体的终了温度线。二、种类二、种类 热处理的工艺种类很多，主要包括以下几个方面：1、普通热处理：退火、正火、淬火、回火；2、表面热处理：包括“表面淬火”与“化学热处理”两部分；3、特殊热处理：如形变热处理、磁场热处理等。三、钢的退火与正火三、钢的退火与正火

7、1、退火：、退火：退火是将钢加热到奥氏体转变温度以上某一温度，保温一定时间,然后随炉冷却500以下出炉空冷，以获得接近于平衡状态组织的一种工艺方法。2、正火：、正火：正火是钢加热到Ac3或Accm以上某一温度，保温一定时间，使钢的组织全部奥氏体化，然后从炉中取出，在空气中冷却的一种工艺法。退火与正火通常用于毛坯另件 的预备热处理。其目在于：改善或消除钢在铸造、轧制、锻造、焊接过程中所造成的各种 组织缺陷。细化晶粒，为最终热处理做 好组织准备。降低硬度，改善组织，便于 切削加工。退火后组织 正火后组织 四、钢的淬火与回火四、钢的淬火与回火 1 1、淬火、淬火:1)1)、概述：、概述：淬火：淬火：

8、淬火是将钢或合金加热到临界温度Ac1或Ac3以上3050，保温一定时间，使钢的组织全部或大部分奥氏体化，然后在水或油等介质中快速冷却，以得到高硬度的淬火马氏体组织的一种 工艺方法。2 2）、目的：）、目的：提高硬度和耐磨性；提高弹性；提高强韧性；提高耐蚀性和耐热性。总之，钢的强度、硬度、耐磨性、弹性、韧性、疲 劳强度等等，都可以利用 淬火与回火使之大大提高，所以，淬火是强化钢铁的 主要手段之一。3 3）、）、淬火温度的选择：淬火温度的选择：选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。亚共析钢：亚共析钢：t=Ac3 3+（3050），组织为马氏体。共析钢和过共析钢：共析钢和过共析钢：t=Ac1+（

9、3050），组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。合金钢合金钢：一般淬火温度为临界点以上50100。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。以下介绍几种常用淬火加热温度 钢号钢号3535454540Cr40Cr30CrMnSi30CrMnSi淬火温度 840880 780860850900钢号钢号 T8 T8T12T129CrSi9CrSiCrWMnCrWMnGCr15GCr15淬火温度7808108608408008604 4）、）、保温时间的确定：保温时间的确定：经验公式:t=k D k为加热时间系数 D为工件有效厚度 生产中常采用电断和盐溶炉对碳钢进行保温，其计算保温

10、时间的方法为：箱式电炉：箱式电炉：碳 钢：t=1/mm+(10 30)合金钢：t=1.2/mm+(30 60)盐盐 浴浴 炉：炉：碳 钢：t=0.3/mm+(3 10)合金钢：t=0.5/mm+(2 10)5）、淬火介质：）、淬火介质：常用的淬火介质有水、盐水、碱水、油水、盐水、碱水、油等。水：一般只适用于截面尺寸不大、形状简单，不重要的碳钢工件的淬火；盐水：在水中加入510%10%的盐，即成食盐水溶液；的盐，即成食盐水溶液；碱水：在水中加入碱水：在水中加入5 510%10%的碱，即成苛性钠水溶液，一般用于的碱，即成苛性钠水溶液，一般用于淬透性较低的碳钢。淬透性较低的碳钢。油：也是一种常用的淬

11、火介质，有植物油和矿物油两类。植物油，如豆油、芝麻油等，冷却特性都比较理想，但容易老化，寿命短，价格高，故目前几乎全部被矿物油所代替。6）、淬火方法：）、淬火方法：常用的淬火操作方式有六种：预冷淬火、单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火和表面预冷淬火、单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火和表面淬火。淬火。预冷淬火：预冷淬火：是工件从加热炉取出，先预冷到定一定温度再淬火，这样可以减小激冷程度，减小工件内外温差，从而减小淬火内应力，防止变形开裂。单液淬火：单液淬火：将钢加热到奥氏体后，在一种淬火介质中冷却的淬火称为单液淬火。一般情况下，碳钢采用水淬（包括各种水溶液）。合金钢采用油淬（包括冷却能

12、力与油相近似的其它介质），直径小于5毫米的碳钢零件也可采用油淬。双液淬火：双液淬火：双液淬火：双液淬火：将钢加热到奥氏体化后，先在冷却能力较强的介将钢加热到奥氏体化后，先在冷却能力较强的介质（如水）中，待其冷却到质（如水）中，待其冷却到MsMs点稍上，即点稍上，即300300400400时，立即转入另一种冷却速度较弱的淬火介质（如油或空气）中进行冷却，以降低马氏体区的冷速，从而减小淬火应力，防止开裂变形，直至马氏体转变结束，称为双液淬火。生产中常用是水油双液淬火（水淬油冷），有时也用水空气双液淬火（水淬空冷)。7）、淬火变形和开裂）、淬火变形和开裂 由于工件各部分存在温度差，因而热胀冷缩不一致

13、所造成的内应力，称为“热应力热应力”。钢中发生相变时，由于不同组织的比容不同，因而必然发生比容变化。由于内外存在温度差。因而表面先转变而心部后转变，这样，内外比容变化不同，就造成了内应力，称为“组织应力组织应力”或“相变应力相变应力”在淬火急冷过程中，热应力 和组织应力的变化是相反的，最 终应力状态也是恰好相反的，二 者的合成，称为“淬火应力淬火应力”。当淬火应力超过钢的强度极 限时便会发生开裂。拉应力是造 成开裂的主要原因。在工件的尖角处、沟槽处、断面过渡处、都容易发生开裂。淬火组织（板条马氏体）2 2、回火、回火 回火回火是将淬火后的钢重新加热到A1以下的某一温度，保温一定时间后，在油或空气中冷却的一种热处理工艺。(1)(1)低温回火低温回火（150250）。低温回火的组织为回火马氏体，能降低内应力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模具、轴承、渗碳件及经表面淬火的工件。(2)(2)中温回火中温回火（350500）中温回火的组织为回火托氏体，具有较高弹性和一定韧性，主要 用于弹簧的处理。(3)(3)高温回火高温回火（500650）高温回火组织为回火索氏体，具 有良好的综合力学性能。习惯上 将淬火加高温回火相结合的热处 理称作调质处理，简称“调质”。调质广泛用于处理重要的结构零 件，如轴、齿轮等。