《第八章热处理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章热处理.ppt（42页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、Chapter 8 热处理（Heat Treatment),8-1 概述,热处理的定义：金属或合金在固态下,用加热、保温和冷却的方法改变其内部组织结构，获得所需性能的操作，称为热处理。目的 改变金属的工艺性能，使之易于加工。提高零件和工具的使用性能 例：钢：在正火状态：在调质状态：船机、汽车等动力机械，以上的零件要进行热处理。,能进行热处理的前提 固态下能够发生组织转变的金属，才能进行热处理。钢和铸铁具备这个条件。热处理的工艺过程 热处理三步曲：“加热、保温、冷却”。,-钢在加热的组织转变,一、目的 加热至临界点以上：使钢的组织化，获得A，称为A化。加热至临界点以下：没有组织转变，消除应力等。
2、二、A的形成 当加热到临界点以上时，发生重新结晶（包括原子的扩散和晶格的改组）。,（一）基本过程Ac11 共析钢 P（FFe3C）P A（F Fe3C）A C：0.0218%6.69%0.77%晶格：体心立方 复杂斜方 面心立方A化的过程；包括C的扩散和铁的晶格改组。由四个过程组成：（1）A的形核：形核的部位是：F与Fe3C的交界处。（2）A的长大（3）剩余Fe3C的溶解（4）A的均匀化,2 非共析钢 非共析钢的A化要分两步完成：（1）加热到Ac1完成P的A化。（2）加热到Accm（Ac3）完成F（或Fe3C二次）的A化。（二）影响A转变的因素1 加热温度2 加热速度3 钢中的C：C高，Fe3
3、C多，相界面多，A的核心多，转变速度快。4 合金元素：不改变A的过程，但影响A形成的速度，影响C的扩散速度。（1）Co、Ni等，提高C在A中的扩散速度；（2）Cr、Mo、V等，形成难溶解的碳化物，降低C 的扩散能力，降低A化速度；,（3）Si、Mn、Al等，影响不大。5 原始组织 原始P的Fe3C有两种形态：片状和粒状。其中片状的P中相界面多，A化速度快。三、晶粒的大小 成分及冶练方法：P72 14粗、58细、910级为超细（新标准）。本质细晶粒钢（含V、Ti的钢）和本质粗晶粒钢（用硅铁和锰铁脱氧的钢）。加热温度及保温时间,四、常见的加热缺陷 氧化；脱碳；加热不足；过热；过烧。五、加热时间：加
4、热至所需温度需的时间；各部分温度均匀一致并完成组织转变所需时间。,-钢在冷却时组织变化,一、曲线（过冷A等温冷却转变曲线）把某种钢在各种温度下的等温转变结果绘成一个图，其形状如字母“”，故称为曲线。共析钢的曲线如图所示。,“”曲线的分析：组织转变，即“鼻子”以上部分，过冷发生转变，称为转变区，也称高温转变区。（）组织特点：片状片状的机械混合物。转变区是典型的扩散性转变。共析钢在1之间，形成粗片状的P组织。片间距，。,在之间（过冷度增大），形成细片状的组织，称为（索氏体）。片间距：，。在之间（过冷度更大），形成极细片状的组织，称为（屈氏体）。片间距，。，即“鼻子”以下部分，过冷发生贝氏体转变，用
5、B表示，称为贝氏体转变区，也称中温转变区。是过饱和的与碳化物（注意不一定是：3）的两相混合物。由于转变温度较低，铁原子已失去扩散能力，碳原子也只能作短程的扩散。,在内，形成上（上），呈羽毛状，F条较宽，渗碳体在F片间析出，故机械性能差（、脆性大），使用价值不大。在内，形成下（下），呈针状或竹叶状，具有较高的强度和韧性，硬度（）和耐磨性也好，是一种理想的组织，具有很高的使用价值。f，过冷发生马氏体转变，称为马氏体转变区，也称低温转变区。这种转变是典型的非扩散型相变。是在中的过饱和固溶体，或者说是含过饱和的。,转变的特点：是在一个温度范围内（）完成的，的转变量与温度有关；不能全部转变成，总有一部分
6、未转变而残留在钢中，称为残余（用或表示）。小结：,小结：,二、连续冷却转变曲线与等温转变曲线的关系连续冷却的转变曲线与曲线很相似（但不相同，如共析钢的连续冷却转变曲线中没有转变区）。5相当于炉冷，转变成。4相当于空冷，A转变成。2相当于油冷，最后的组织是。1相当于水冷，最后的组织是3相当于等温冷却，发生贝氏体转变。,-钢的退火和正火,一、退火（Annealing）定义 将钢加热到临界点以上或以下，保温一定时间后缓慢冷却的一种操作，称为。实质：使A 发生P转变 种类 目的（）降低硬度，改善切削加工性能。（）提高塑性，便于冷加工。（）消除组织缺陷，改善性能。（）消除应力、稳定尺寸、防止变形。（）脱
7、氢，防止白点。大型锻件。（）作为预先热处理。,二、完全退火将亚共析钢零件加热到以上，保温一定时间后缓慢冷却的一种操作。（普通退火）目的是细化晶粒、消除过热、降低硬度，便于机械加工。注意：适用于亚共析钢。周期长，十几小时。三、等温退火 将零件加热到或以上，保温后迅速转入低于（）的恒温炉中长时间保温，然后出炉空冷，这种工艺称等温退火。,四、球化退火 将共析钢和过析钢加热到，然后缓慢冷却的操作方法。经过处理后，碳化物呈球形分布。目的：降低硬度，改善切削加工性，为淬火作组织准备。五、再结晶退火六、低温退火：加热以下，保温后缓冷。目的：消除应力，提高零件尺寸的稳定性。七、正火(Normalizing)将
8、钢加热到上临界点（或）以上，保温后，在空气中冷却的一种操作。,与退火的区别：冷速大，得到组织。过共析钢：加热温度不同，以上。由于冷速大，渗碳体不会以网状形式析出。目的：细化组织及消除锻件、铸件的过热组织缺陷。低碳钢：提高硬度，改善切削加工性。中碳钢：可代替直经mm的轴类零件（、钢）的调质处理工艺。高碳钢：消除网状渗碳体。获得，好的综合机械性能。,-钢的淬火与回火（Quenching and Tempering）,一、淬火（一）定义将钢加热到临界点以上，保温后，在冷却介质中快速冷却获得M的一种操作，是一种强化工艺。最重要的强化方法。实质：使急冷发生转变，获得少量的残余的组织。（二）目的：获得。但
9、硬度高，脆性大，不能直接使用，必须与回火配合使用。,淬火低温回火，提高硬度和耐磨性；淬火中温回火，提高弹性；淬火高温回火（调质处理），强韧性（好的综合机械性能）（三）工艺过程 加热：目的：获得。温度：亚共析钢：，完全化。（）共析钢、过共析钢：，非完全化。2 保温时间：保温时间由试验或经验确定。,3 冷却（工艺的关键）（1）理想的冷却介质：（2）常用的冷却介质：A 水；B 盐水；C 油。选用原则:在保证淬硬的前提下,尽量选用较为缓和的冷却介质,以减小变形和开裂.(4)常用的淬火方式：A 单液淬火；B 双液淬火；C 分级淬火；D 等温淬火,（5）冷处理：将经过常规淬火后的零件，再深冷至室温以下的操
10、作。目的：减少残余A 的含量，提高硬度和尺寸稳定性。实质：零下淬火。应用：精密偶件和贵重的工模具等。（四）淬透性（HARDENABILITY 钢接收淬火的能力，称为淬透性。它是钢的一种固有属性，是指钢在淬火时能够获得M的能力。,衡量指标：淬透性的大小是在一定条件下，钢淬火时能获得的淬硬层的深度来表示。淬硬层的深度：表面（M）到半M层（50M50S或T）的深度。应用：（1）选材：（2）制定热处理工艺：确定冷却方法、冷却介质等。（五）淬火缺陷：（1）淬火变形：只能减小，不能消除。（2）淬火裂纹：淬火应力b的结果，C高，产生裂纹的倾向大。（3）硬度低（又称没淬上火）；（4）软点,二、回火（TEMPE
11、RING）1定义：淬火后的钢，在临界点以下加热，保温一定时间后，在空气中冷却的操作。称为回火。实质：组织由不稳定稳定组织。2特点（1）加热温度：临界温度以下。（2）回火是在淬火后进行。即：它从属于淬火操作。3 目的：（1）消除淬火应力和脆性；（2）提高韧性；（3）稳定组织：M是不稳定的组织；（4）调整性能，得到所需的性能。,4 种类（1）低温回火（150250）：M转变成回火M，用“M”表示。组织是：M碳化物（Fe2.4C）,M的过饱和度降低。特点：消除了应力，保留高硬度（HRC5864），硬度并不降低，但内应力和脆性下降，耐磨性好。C作短程的扩散。应用：工具、模具、柴油机的精密偶件等。,（2
12、）中温回火（350500）：M转变成回火T，用“T”表示。组织是：F的基体上弥散分布着微小粒状（或片状）的碳化物。F基体基本恢复，但尚未再结晶。特点：弹性及韧性好，硬度HRC3545。应用：弹簧。（3）高温回火（500650）：M转变成回火S，用“S”表示。组织是：F的基体上弥散分布着细粒状的渗碳体。F基体已经再结晶（等轴晶粒）。M的痕迹消失。应用：轴类零件（曲轴，连杆，螺栓等）,特点：综合机械性能好（高韧性，高强度，高疲劳强度，中等硬度HRC2535）。通常将淬火后进行高温回火的操作称为调质处理。5 回火脆性：在某一段温度回火时，韧性大大降低，这种现象称为回火脆性。（1）低温回火脆性：温度范
13、围：250350，不可逆，无法消除，应避开这个温度范围。（2）高温回火脆性：温度范围：450650，可逆回火脆性，可消除，常见于合金钢。,85表面热处理（CASE HARDENING,一、问题的提出二、表面淬火：适用范围：中碳钢（40、45、40Cr等）1火焰表面淬火（flame hardening)2感应加热表面淬火（induction hardening)3电接触加热表面淬火三、表面化学热处理定义：将零件在一定的加热介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入零件表面层的一种热处理工艺。,目的：通过改变表面层的化学成分和显微组织，来提高表面的性能（机械和理化性能），实际上使同一零件由两种成分的
14、材料制成。与表面淬火的区别：既有组织转变，又有成分改变，而后者只有组织转变。过程：由三个过程组成：介质的分解、活性原子的吸收、活性原子在零件中的扩散。（一）渗碳（carburizing),把低碳钢的零件放在可以提供活性C原子的物质中加热，使其表面变成高碳钢，再通过淬火，得到表面的高硬度和高耐磨性，而零件的心部仍然保持高韧性。应用：受冲击载荷的摩擦零件；如齿轮、活塞销等。渗碳钢的含碳量：C低于02，否则韧性下降。优缺点：性能好，（外强内韧）周期长，生产效率低，成本高。,（二）渗N（Nitriding）1渗N：把N原子渗入钢件表面的过程，叫渗N。2 离子N化：应用：齿轮、枪炮管、活塞销、缸套（本校
15、工艺所有专利设备）。（三）CN共渗 CN共渗，分为两种：高温CN共渗：830850，12小时。低温CN共渗（软N化）：570，以渗N为主。,1.热处理是钢在 B 下，通过加热，保温和冷却来变其内部组织达到改变性能的操作。A.液态 B.固态 C.过冷态 D.经预处理后2.影响热处理工艺的主要因素是C。A.加热 B.加热速度 C.加热温度和保温时间 D.零件的形状3.普通热处理包括 ABEF。A.退火 B.正火 C.表面淬火 D.渗碳 E.淬火F.回火4.退火是把钢加热到一定温度、保温后 A 冷却的操作。A.缓慢 B.较快 C.快速 D.急速5.退火是把钢加热到一定温度、保温后 A 冷却的操作。A
16、.随炉或埋灰 B.空气 C.油冷 D.水冷,6.完全退火使用于B。A.工业纯铁 B.亚共析钢 C.共析钢 D.过共析钢7.完全退火是把亚共析钢加热到 D，保温后缓冷的操作。A.A1 B.Ac1 C.Ac3 8.完全退火是把亚共析钢加热到全部呈 C 状态。A.F B.F+A C.A D.A+Fe3C9.不完全退火是把过共析钢加热到全部呈 D 状态。A.铁素体 B.铁素体+奥氏体 C.奥氏体 D.奥氏体+渗碳体10.不完全退火适用于 D。A.工业纯铁 B.亚共析钢 C.共析钢 D.过共析钢,11.不完全退火实质上是把过共析钢加热到 状态D。A.F B.A C.P+Fe3C D.A+Fe3C12.球
17、化退火适用于 BD。A.工业纯铁 B.亚共析钢 C.共析钢 D.过共析钢13.球化退火的目的是为了。A.提高硬度 B.消除网状Fe3C C.提高塑性 D.消除应力14.再结晶退火适用于 B。A.淬火钢 B.经冷变形 C.经热加工的钢 D.碳钢,15.ZG35的铸造齿轮需采用 处理。A.完全退火 B.球化退火 C.再结晶退火 D.低温退火16.经冷轧后的10钢钢板应进行 处理。A.完全退火 B.低温退火 C.再结晶退火 D.球化退火17.碳素工具钢T13钢坯欲加工成锉刀等应先进行 处理。A.低温退火 B.完全退火 C.再结晶退火 D.球化退火18.锻造过热的50钢坯件零进行 处理。A.低温退火
18、B.完全退火 C.不完全退火 D.再结晶退火,19.碳钢正火处理后将获得 S 组织。A.F B.P C.S D.T20.碳钢正火处理后可获得 C 组织。A.铁素体 B.珠光体 C.索氏体 D.屈氏体21.索氏体是铁素体与渗碳体层片较细的 B。A.混合物 B.机械混合物 C.化合物 D.固体22.低碳钢正火处理是为了 D 目的。A降低塑性/提高硬度 B.提高塑性/降低硬度 C.降低硬度/便于切削D.提高硬度/便于切削,23.中碳钢大直经或形状复杂的零件用正火处理代替 B 处理。A.退火 B.调质 C.淬火 D.淬火+低温回火24.40Cr钢曲轴锻造毛坯进行正火处理是为了。A.代替退火处理 B.代
19、替调质处理 C.降低硬度便于加工 D.改善组织25.把钢加热使之全部为奥氏体，保温后快速冷却至珠光体转变温度，等温停留一段时间使奥氏体完全转变为珠光体后再空冷只至室温，这种操作称为 C。A.完全退火 B.球化退火 C.等温退火 D.正火,26等温火的目的称为。A.准确控制转变产物 B.降低硬度 C.零件截面性能一致 D.消除应力 27.把钢加热、保温后在炉或热灰中缓慢冷却的一种操作称为 C。A.正火 B.回火 C.退火 D.调质28.把钢加热到临界点前或后某一温度，保温一定时间后缓冷，而获得近似稳定状态的组织这种工艺过程称为 A。A.退火 B.正火 C.回火 D.淬火29.钢经退火处理后，可使
20、其硬度 A，塑性。A.降低/提高 B.提高/降低 C.降低/降低 D.提高/提高,30.完全退火的目的之一是。A.降低硬度 B.提高韧性 C.减少塑性 D.降低脆性31.在船上，用喷灯将用过的紫铜加热至600左右后，再放在水中冷却这种操作称为。A.淬火 B.再结晶退火 C.低温退火 D.完全退火32.完全退火是把 零件加热至一定温度，保温后冷却的一种操作工艺。A.钢 B.亚共析钢 C.共析钢 D.过共析钢33.完全退火可称为。A.退火 B.重结晶退火 C.再结晶退火 D.完全奥氏体化退火34.完全退火的加热温度为，以保证内部组织。A.Ac1以下/铁素体化 B.Ac3以上/铁素体化 C.Ac3以
21、上/完全奥氏体化 D.Ac32030以上/完全奥氏体化,35.下列退火中 是无相变的热处理。A.完全退火 B不完全退火 C.球化退火 D.再结晶退火36.不完全退火是把 钢加热到一定温度、保温后缓冷的一种操作。A.钢 B.亚共析钢 C.共析钢 D.过共析钢37.不完全退火是把过共析钢加热至，保温后缓冷的一种操作。A.A1+2050B.Ac1+2050C.Acm+2050D.Accm+205038.球化退火的目的是。A.提高塑性B.提高硬度C.细化组织D.消除网状FeC,39.球化退火是把 钢加热到Ac1+2050、长时间保温后缓冷的一种操作工艺。A.钢 B.亚共析钢 C.共析钢 D.过共析钢40.低温退火的目的是消除。A.脆性 B.内应力 C.网状FeC D.组织缺陷45低温退火是钢件加热到，保温后缓冷的一种操作。A.A1以下 B.A3以下 C.Ac1以下 D.Ar1以下46低温退火是一种 退火。A.相变 B.无相变 C.完全 D.不完全,
