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1、材料熱處理之認識與選應用,審核:楊碧琳 編撰:姚 亞,目錄,第1章 熱處理之基本概念第2章 硬度之基本概念第3章 熱處理之四“火”第4章 合金鋼性能及熱處理第5章 鋁合金性能及熱處理第6章 常用熱處理材料之選用第7章 化學熱處理之基本概念,第1章 熱處理之基本概念,基本概念 鋼的熱處理就是將鋼在固態下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其內部組織結構，獲得所需性能的一種加工工藝。在大多數熱處理工藝中，鋼加熱的目的主要是獲得奧氏體組織，因此習慣上把鋼從室溫組織加熱到奧氏體狀態的過程稱為鋼的奧氏體化.,第2章 硬度之基本概念,基本概念 硬度即指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或划痕的能力，它是
2、各種零件和工具必須具備的性能指標之一，也是熱處理主要的質量檢驗標準。檢測方法 就是用一定幾何形狀的壓頭，在一定載荷下，壓入被測金屬材料表面，根據被壓入程度來測定其硬度值。硬度檢測的方法很多，有壓入硬度測定法(如佈氏硬度、洛氏硬度等);回跳硬度測定法(如肖氏硬度、里氏硬度)等，而在現場生產中常用的是壓入硬度測定法，即佈氏硬度、洛氏硬度等。,第2章 硬度之基本概念,表示方法,第3章 熱處理之四“火”,概念,第3章 熱處理之四“火”,目的,第3章 熱處理之四“火”,四火之退火,第3章 熱處理之四“火”,四火之回火,第4章 合金鋼性能及熱處理,調質鋼一.調質鋼的基本性能要求:1.良好的綜合機械性能:綜
3、合機械性能是指強度與韌性的配合，即滿足韌性的情下，爭取盡可能高的強度。2.足夠的淬透性:才能保證零件獲得回火索氏體組織，具有良好的綜合機械性能。3.良好的工藝性能，價格便宜。二.化學成分特點:1.含碳量0.250.50%;2.合金元素:(1).提高淬透性:主加元素有Mn 12%，Cr 12%，其它有Ni、Mo;(2).提高回火穩定性:V、W、Mo、Cr;(3).細化奧氏體晶粒:V、Ti;(4).抑制第二類回火脆性:Mo、W。三.常用調質鋼的分類:1.低淬透性調質鋼:油淬直徑最大為3040mm，40Cr、45Mn2、40MnB;2.中淬透性調質鋼:油淬直徑4060mm，40CrNi、35CrMo
4、;3.高淬透性調質鋼:油淬臨界直徑大於60100mm，40CrNiMo;4.含鋁滲氮專用鋼:38CrMoAlA。四.熱處理工藝特點:淬火+高溫回火。,彈簧鋼一.彈簧鋼的性能要求:1.有高的彈性極限;2.高的疲勞極限;3.要有一定的韌性;4.淬火回火要求有足夠的淬透性，低的過熱敏感性和不易脫碳。二.化學成分特點:1.含碳量:碳鋼0.60.9%，合金鋼0.50.75%;2.合金元素:(1).強化鐵素體:Mn、Si，提高鋼的屈服強度;(2).提高淬透性:Mn、Si、Cr;(3).提高回火穩定性:Cr、Mo、W;(4).提高鋼的屈服強度:W、Mo;(5).細化晶粒:V、Nb。三.常用彈簧鋼:1.碳素彈
5、簧鋼:65;2.錳彈簧鋼:65Mn;3.硅錳系彈簧鋼:60Si2Mn;4.鉻系彈簧鋼:50CrVA。四.熱處理工藝特點:1.淬火+中溫回火;2.低溫消應力處理;3.彈簧的鬆弛熱處理。,第4章 合金鋼性能及熱處理,滾動軸承鋼一.滾動軸承鋼的性能要求:1.高的淬硬性，以保證高硬度、高耐磨性和強度;2.良好的淬透性;3.高的接觸疲勞強度;4.高的彈性極限及一定的衝擊韌性;5.足夠的呎寸穩定性;6.一定的抗蝕能力;7.良好的工藝性能。二.化學成分特點:1.高碳0.951.15%;2.以鉻為最基本的合金元素，一是提高淬透性，二是形成鉻的碳化物,以提高耐磨性和接觸疲勞強度;3.加入硅、錳可進一步提高淬透性
6、，硅0.40.7%，錳0.91.2%;4.純凈度要求很高。三.常用軸承鋼1.高碳鉻鋼:GCr15;2.滲碳鋼:20Cr2Ni4A、20Cr;3.不銹軸承用鋼:9Cr18;4.工具鋼或高速鋼:W9Cr4V2Mo。四:熱處理特點:1.球化退火;2.淬火+低溫回火;3.附加回火。,第4章 合金鋼性能及熱處理,第4章 合金鋼性能及熱處理,冷作模具鋼一.冷作模具鋼的性能特點:1.高的硬度、強度和耐磨性;2.足夠的韌性;3.熱處理變形小。二.化學成分特點:1.高碳1.0%以上;2.加入較多的鉻、錳、鎢、鉬、釩等。三.常用冷作模具鋼:1.冷作模具用碳鋼:T8、T10A、T12A;2.冷作模具用低合金鋼:Cr
7、WMn、9Mn2V等;3.Cr12型高碳高鉻鋼:Cr12MoV、Cr12、SKD11、SLD等;4.高碳中鉻型冷作模具鋼:Cr6WV;5.中碳高韌性模具鋼:5CrW2Si;6.冷作模具用高速鋼:M2;7.基體鋼:65Nb;8.鋼結硬質合金:GT35、L型、WC系。四.熱處理特點:1.球化退火;2.淬火+低溫回火;3.淬火+高溫回火;4.淬火回火+化學熱處理。,第4章 合金鋼性能及熱處理,刃具鋼一.刃具鋼的基本性能要求:1.保證使用性能:高的硬度和耐磨性，較好的強度和足夠的韌性，高的紅硬性;2.高的淬透性;3.良好的工藝性能;二.碳素刃具鋼及低合金刃具鋼的化學成分:1.高碳0.651.35%;2
8、.合金元素:(1).提高淬透性:鉻、錳、硅;(2).細化晶粒:W、V、Cr;(3).形成穩定的碳化物以增加耐磨性:如W、V、Cr;(4).使碳化物均勻佈，如Si;(5).增加回火穩定性，如Si。三.碳素刃具鋼的分類:1.亞共析碳素刃具鋼:T7、T8;2.共析碳素刃具鋼:T8、T8Mn;3.過共析碳素刃具鋼:T10A、T12A。四.低合金刃具鋼:1.鉻鋼:Cr2、Cr06;2.鉻硅鋼:9SiCr;3.鉻鎢錳鋼:CrWMn;4.錳釩鋼:9Mn2V;5.鉻鎢鋼:CrW5。五.熱處理特點:1.球化退火;2.淬火+低溫回火。,第4章 合金鋼性能及熱處理,高速鋼一.高速鋼的化學成分特點:1.高碳0.71.
9、5%;2.大量的鎢和鉬，造成二次硬化，提高紅硬性;3.加V以提高耐磨性，加Cr提高淬透性，加鈷和鋁等元素以進一步提高紅硬性和硬度;二.常用高速鋼:1.鎢系高速鋼:W18Cr4V、SKS94等;2.鉬系高速鋼:M1(W2Mo8Cr4V1)、M10(Mo8Cr4V1)等;3.鎢鉬系高速鋼:W6Mo5Cr4V2、M2、SKH51等;三.熱處理特點:1.球化退火;2.淬火+550570回火。,第5章 鋁合金性能及熱處理,一.鋁合金分類與成分 鋁合金是指以鋁為基體加入其它元素組成的合金，它保持了純鋁的主要優點，即低密度、高電導和熱導性，良好的抗腐蝕性及加工工藝性等，而同時大幅度地提高了材料的強度。(1)
10、鋁合金按生產工藝分變形鋁合金和鑄造鋁合金二大類，變形鋁合金是指經壓力加工制成各種半成品及鍛件的合金，按其熱處理特點分為熱處理可強化和熱處理不可強化的鋁合金。按其性能及用途可分為硬鋁、超硬鋁、鍛鋁和防銹鋁。1.硬鋁合金如：LY2.LY6.LY10(屬Al-Cu-Mg-Mn)2.超硬鋁合金如：LC3.LC4(屬Al-Zn-Mg-Cu系)3.鍛鋁合金如：LD2.LD2.LD510(Al-Mg-Si-Cu系)4.防銹鋁合金如：LF2.LF3.LF5.LF6.LF10(屬Al-Mn或Al-Mn合金系)除上述四類主要變形鋁合金外，尚有某些專門用途的鋁合金，如特殊鋁(LT)、硬釬焊鋁(LQ)、涂料鋁粉(FL
11、U)，煉鋼及化工用鋁粉(FLG)等。(2)鑄造鋁合金按合金成分系又分為Al-Si、Al-Cu、Al-Mg及Al-Zn系；鑄造鋁合金：Al-Si系鑄造合金 ZL-1，如ZL-101。Al-Cu系鑄造合金 ZL-2，如ZL-201。A1-Mg系鑄造合金 ZL-3，如ZL-301。AI-Zn系鑄造合金 ZL-4，如ZL-401。,第5章 鋁合金性能及熱處理,二.鋁合金熱處理 A6061類鋁合金半導體產品相關零件除應力采用低溫退火，退火加熱溫度為160180，保溫時間根據工件形狀與有效厚度確定，一般為35h。再結晶退火 A6061鋁合金退火溫度為350370，保溫時間按以下規律計算：工件厚度6mm時，
12、保溫時間為6090(min)，但當工件厚度大於10mm時，在空氣循環爐中加工，每1mm應增加3min。如T=25mm的工件，保溫時間為：T=(6090)+15*3=105135(min)鋁合金退火出爐溫度一般為150。A6061鋁合金半導體產品相關零件熱處理出貨前除檢表面顏色、表面劃傷、撞傷、變形等方面外，還需對硬度方面進一確認，熱處理除應力后硬度HS：11以下，固溶、時效后硬度HS：2529之間。,第6章 常用熱處理材料之選用,第7章 化學熱處理之基本概念,基本概念 把工件放在特定的介質中，通過加熱和保溫，使介質分解成一定的化學元素滲入其表面，改變表層化學成分，又通過適當的熱處理，從而使表層獲得與心部不同的組織和性能的熱處理工藝。作用 強化零件表面，提高硬度、耐磨性、疲勞性能和多衝抗力等;提高其表面的某些物理化學性能，如耐腐蝕性能。,
