3章钢的热处理课件.ppt

1、.钢的热处理的目的钢的热处理的目的 合理改善零件的合理改善零件的组织和性能组织和性能，提高零，提高零件的件的质量和使用寿命质量和使用寿命，挖掘钢材的，挖掘钢材的使用潜使用潜力和经济价值。力和经济价值。热处理就像热处理就像“魔术师魔术师”，根据需要让，根据需要让钢材变钢材变硬硬，或使钢材变，或使钢材变软软。.一、热处理的概念一、热处理的概念 热处理是采用适当的方法对金属材料热处理是采用适当的方法对金属材料或工件进行或工件进行加热、保温和冷却加热、保温和冷却以获得以获得预期预期的组织结构与性能的组织结构与性能的工艺。的工艺。热处理工艺过程由热处理工艺过程由加热、保温、冷却加热、保温、冷却三个阶段组

2、成。可用工艺曲线来表示三个阶段组成。可用工艺曲线来表示。.不同材料的热处理工艺曲线不同材料的热处理工艺曲线圆盘滚刀材料热处理工艺曲线圆盘滚刀材料热处理工艺曲线3Cr2W8V压铸模具热处理工艺曲线压铸模具热处理工艺曲线.加热设备加热设备箱式电阻炉箱式电阻炉盐浴炉盐浴炉.冷却设备冷却设备水槽水槽油槽油槽盐浴盐浴缓冷坑缓冷坑.二、热处理工艺的分类二、热处理工艺的分类GB/T126032005分类方法分类方法整体热处理整体热处理表面热处理表面热处理化学热处理化学热处理退火退火正火正火淬火淬火淬火和回火淬火和回火调质调质稳定化处理稳定化处理固溶处理固溶处理时效时效表面淬火和回火表面淬火和回火物理气相沉积

3、物理气相沉积化学气相沉积化学气相沉积等离子体化气相沉积等离子体化气相沉积渗碳渗碳碳氮共渗碳氮共渗渗氮渗氮氮碳共渗氮碳共渗渗其它非金属渗其它非金属渗金属渗金属多元共渗多元共渗溶渗溶渗.三、热处理的原理三、热处理的原理 铁碳合金相图铁碳合金相图是确定热处理工艺的重是确定热处理工艺的重要依据。它是表示平衡状态下要依据。它是表示平衡状态下不同化学成不同化学成分的铁碳合金在不同温度分的铁碳合金在不同温度时所具有的时所具有的组织组织和状态和状态的图形。的图形。.热处理的过程热处理的过程金属材料零件金属材料零件加热至某一温度区间加热至某一温度区间保温保温奥氏体组织奥氏体组织不同的冷却方法不同的冷却方法铁素体

4、组织铁素体组织珠光体组织珠光体组织索氏体组织索氏体组织奥氏体组织奥氏体组织渗碳体组织渗碳体组织屈氏体组织屈氏体组织马氏体组织马氏体组织贝氏体组织贝氏体组织.铁碳合金相图铁碳合金相图A1PSK线线A3GS线线AcmSE线线.练习练习1、下列不属于热处理工艺阶段的是（下列不属于热处理工艺阶段的是（）A、加热、加热 B、升温、升温 C、保温、保温 D、冷却、冷却2、常见的热处理的工艺方法有（、常见的热处理的工艺方法有（）A、表面热处理、表面热处理 B、整体热处理、整体热处理 C、化学热处理、化学热处理 D、工艺热处理、工艺热处理3、下列热处理方法中，属于整体热处理的是（、下列热处理方法中，属于整体热

5、处理的是（）A、调质、调质 B、表面淬火、表面淬火 C、渗碳、渗碳 D、渗氮、渗氮.练习练习什么叫热处理？其目的是什么？什么叫热处理？其目的是什么？试举出整体热处理常见的热处理方法。试举出整体热处理常见的热处理方法。.退火与正火的主要作用退火与正火的主要作用 钢铁常用的钢铁常用的基本热处理基本热处理工艺方法工艺方法 处理毛坯件，为以后处理毛坯件，为以后 切削加工和最切削加工和最终热处理和组织准备，又称终热处理和组织准备，又称预备热处理预备热处理 对一般铸件、锻件和焊件及性能不对一般铸件、锻件和焊件及性能不高的工件，也可作为高的工件，也可作为最终热处理最终热处理.一、退火一、退火1、退火的概念和

6、目的、退火的概念和目的 退火是将工件退火是将工件加热到适当温度加热到适当温度，保持一，保持一定的时间，然后定的时间，然后缓慢冷却缓慢冷却的热处理工艺的热处理工艺 一般将退火作为一般将退火作为预备热处理工序预备热处理工序，安排，安排在在铸造、锻造和焊接之后，粗加工之前铸造、锻造和焊接之后，粗加工之前。用。用来消除前一工序产生的来消除前一工序产生的缺陷或残余内应力缺陷或残余内应力。.一、退火一、退火1、退火的概念和目的、退火的概念和目的降低钢铁的硬度，提高塑性。降低钢铁的硬度，提高塑性。改善切削加工性能和锻压加工性能。改善切削加工性能和锻压加工性能。细化钢铁材料的组织，均匀化学成分。细化钢铁材料的

7、组织，均匀化学成分。消除钢铁材料的内应力，防止变形和开裂。消除钢铁材料的内应力，防止变形和开裂。为后续加工或热处理作准备。为后续加工或热处理作准备。.一、退火一、退火2、退火的方法和应用、退火的方法和应用完全退火完全退火等温退火等温退火球化退火球化退火去应力退火去应力退火均匀化退火均匀化退火.一、退火一、退火2、退火的方法和应用、退火的方法和应用种类种类完全退火完全退火等温退火等温退火球化退火球化退火去应力退火去应力退火均匀化退火均匀化退火概念概念工件完全奥工件完全奥氏体化后缓氏体化后缓慢冷却获得慢冷却获得平衡组织的平衡组织的退火退火使工件中碳使工件中碳化物球状化化物球状化而进行的退而进行的退

8、火火为去除工件为去除工件内应力或残内应力或残余应力而进余应力而进行的退火行的退火为减少工件为减少工件化学成分和化学成分和组织不均匀组织不均匀而进行的退而进行的退火火应用范围应用范围亚 共 析 碳亚 共 析 碳钢 和 合 金 钢钢 和 合 金 钢的 铸 件、锻的 铸 件、锻件、热 轧 型件、热 轧 型材、焊件等材、焊件等同 完 全 退同 完 全 退火 和 球 化 退火 和 球 化 退火火过 共 析 碳过 共 析 碳钢 和 合 金 工钢 和 合 金 工具 钢、轴 承具 钢、轴 承钢等钢等铸件、锻铸件、锻压件、焊件、压件、焊件、切削加工件切削加工件等等质 量 要 求质 量 要 求高 的 合 金 钢高

9、 的 合 金 钢铸 锭、铸 件铸 锭、铸 件和锻坯等和锻坯等.一、退火一、退火2、退火的方法和应用、退火的方法和应用种类种类完全退火完全退火等温退火等温退火球化退火球化退火去应力退火去应力退火均匀化退火均匀化退火目的目的细化组织，细化组织，降低硬度，降低硬度，提高塑性，提高塑性，消除应力。消除应力。与完全退火与完全退火目的相同目的相同使碳化物球使碳化物球化，提高塑化，提高塑性，为淬火性，为淬火作组织准备作组织准备消除残余应消除残余应力，减少变力，减少变形形减少化学成分减少化学成分的偏析和组织的偏析和组织不均匀不均匀加热温度加热温度Ac 3+(3 0-50)Ac 3+(30-50)Ac 1+(2

10、0-40)Ac 1+(1 0-20)Ac1(100-200)，一般，一般在在500600Ac 3+(1 5 0-200)，一般在，一般在10501150.一、退火一、退火2、退火的方法和应用、退火的方法和应用.一、退火一、退火3、案例应用、案例应用T10制作小冲模的加工艺流程制作小冲模的加工艺流程下料下料锻造锻造球化退火球化退火粗、半精加工粗、半精加工淬火回火淬火回火精加工精加工去应力退火去应力退火磨削磨削.二、正火二、正火1、正火的概念和目的、正火的概念和目的 正火是将工件正火是将工件加热到奥氏体化后加热到奥氏体化后，保持一，保持一定的时间，然后在定的时间，然后在空气中冷却空气中冷却的热处理

11、工艺的热处理工艺 正火与退火相比，正火与退火相比，加热温度比退火高，加热温度比退火高，冷却速度比退火快，过冷度较大，得到的组冷却速度比退火快，过冷度较大，得到的组织强度和硬度比退火高。织强度和硬度比退火高。.二、正火二、正火1、正火的概念和目的、正火的概念和目的细化晶粒，提高钢铁的硬度细化晶粒，提高钢铁的硬度消除钢铁材料中的网状碳化物消除钢铁材料中的网状碳化物为淬火、切削加工后续工序作组织准备为淬火、切削加工后续工序作组织准备.二、正火二、正火2、正火的方法和应用、正火的方法和应用 根据钢件的根据钢件的Ac3温度和尺寸大小确定温度和尺寸大小确定合理的加热温度和保温时间，然后将钢件合理的加热温度

12、和保温时间，然后将钢件取出空冷，实现正火。取出空冷，实现正火。.二、正火二、正火2、正火的方法和应用、正火的方法和应用 改善材料的加工性能，低碳钢和低合金改善材料的加工性能，低碳钢和低合金钢一般选择正火作为预备热处理。（粘刀）钢一般选择正火作为预备热处理。（粘刀）用于消除钢中的网状碳化物，为球化退用于消除钢中的网状碳化物，为球化退火作准备。火作准备。用于普通结构零件的最终热处理，代替用于普通结构零件的最终热处理，代替调质处理，如火车车轴用正火为最终热处理。调质处理，如火车车轴用正火为最终热处理。用于淬火返修件，消除淬火应力，细化用于淬火返修件，消除淬火应力，细化组织，防止重新淬火后变形或开裂。

13、组织，防止重新淬火后变形或开裂。.练习练习 1、用锻、铸、方法制造的零件毛坯，为消除毛坯内应力，均匀组用锻、铸、方法制造的零件毛坯，为消除毛坯内应力，均匀组织，改善切削加工性能，为后序工作做准备，常采用织，改善切削加工性能，为后序工作做准备，常采用（）A、调质、调质 B、淬火、淬火 C、回火、回火 D退火或正火退火或正火 2、为了细化晶粒提高力学性能改善切削加工性，常对低碳钢件进为了细化晶粒提高力学性能改善切削加工性，常对低碳钢件进行的热处理是行的热处理是()A.完全退火完全退火 B.球化退火球化退火 C.正火正火 D.淬火淬火 3、球化退火的应用范围为球化退火的应用范围为()A.亚共析钢和合

14、金钢件亚共析钢和合金钢件 B.过共析钢和合金工具钢等过共析钢和合金工具钢等 C.不能用于过共析钢不能用于过共析钢 D.以上都对以上都对 4.比较正火与退火的异同点，生产中如何选用退火与正火？比较正火与退火的异同点，生产中如何选用退火与正火？.一、淬火一、淬火1、淬火的概念和目的、淬火的概念和目的 淬火是将工件淬火是将工件加热到奥氏体化后加热到奥氏体化后，保持一，保持一定的时间，以定的时间，以适当方式冷却（水冷或油冷）适当方式冷却（水冷或油冷），获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺 马氏体是碳或合金元素在马氏体是碳或合金元素在-Fe中的中的过饱过饱和固溶体和固溶体

15、，硬度较高，硬度较高，用用M表示表示，马氏体中，马氏体中含碳量越高，其硬度也越高。含碳量越高，其硬度也越高。.一、淬火一、淬火1、淬火的概念和目的、淬火的概念和目的获得马氏体组织获得马氏体组织提高材料的硬度和强度提高材料的硬度和强度与回火工艺合理配合，得到所需要的性能与回火工艺合理配合，得到所需要的性能.一、淬火一、淬火2、淬火工艺原理、淬火工艺原理淬淬火火加加热热温温度度亚共析钢亚共析钢AC3(3050)过共析钢过共析钢AC1(3050)细小的马氏体组细小的马氏体组织和球化碳化物织和球化碳化物均匀细小的马氏均匀细小的马氏体组织体组织.一、淬火一、淬火2、淬火工艺原理、淬火工艺原理加加热热时时

16、间间 保温时间是指保温时间是指炉温达到预定温度炉温达到预定温度，保，保持此温度持续加热，使持此温度持续加热，使工件内部组织充分工件内部组织充分转变转变的时间的时间.一、淬火一、淬火2、淬火工艺原理、淬火工艺原理淬淬火火速速度度 淬火在淬火在650550应快冷，应快冷，在在300200 应缓冷。应缓冷。常用的淬火介质有常用的淬火介质有油、水、油、水、盐水、硝盐浴、碱浴和空气盐水、硝盐浴、碱浴和空气等等.一、淬火一、淬火2、淬火方法和应用、淬火方法和应用单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火马氏体分级淬火马氏体分级淬火贝氏体等温淬火贝氏体等温淬火.一、淬火一、淬火2、淬火方法和应用、淬火方法和应用种类种

17、类单介质淬火单介质淬火双介质淬火双介质淬火马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火贝氏体等温淬火含义含义 工件加工件加热奥氏体化热奥氏体化后后在一种介在一种介质质中冷却的中冷却的淬火。淬火。工件加热奥工件加热奥氏体化后浸入氏体化后浸入冷冷却能力强的介质却能力强的介质，在组织即将发生在组织即将发生马氏体转变时立马氏体转变时立即即转入冷却能力转入冷却能力弱的介质中冷却弱的介质中冷却的淬火。的淬火。工件加热奥工件加热奥氏体化后氏体化后浸入温浸入温度稍高或稍低于度稍高或稍低于Ms点的碱浴或盐点的碱浴或盐浴浴中保持适当时中保持适当时间，在工件整体间，在工件整体达到达到介质温度后介质温度后取出空冷取出空冷以获得以获

18、得马氏体的淬火。马氏体的淬火。工件加热奥工件加热奥氏体化后快冷到氏体化后快冷到贝氏体转变温度贝氏体转变温度区间等温保持，区间等温保持，使奥氏体转变为使奥氏体转变为贝氏体的淬火。贝氏体的淬火。.一、淬火一、淬火2、淬火方法和应用、淬火方法和应用种类种类单介质淬火单介质淬火双介质淬火双介质淬火马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火贝氏体等温淬火工艺工艺特点特点 操作简操作简单，易实现单，易实现机械化和自机械化和自动化。动化。但是但是工件易开裂。工件易开裂。工件淬火应工件淬火应力小、变形小，力小、变形小，可防止工件开裂，可防止工件开裂，但操作技术要求但操作技术要求较高。较高。显著减小工显著减小工件的变形和开

19、裂，件的变形和开裂，操作技术要求较操作技术要求较高。高。分级淬火的分级淬火的目的是介质停留目的是介质停留期间完成组织转期间完成组织转变。变。工件淬火应力工件淬火应力和变形很小，工和变形很小，工件的强度、韧性件的强度、韧性和耐磨性较高，和耐磨性较高，但生产率低，操但生产率低，操作技术要求较高。作技术要求较高。应用应用范围范围 一般碳一般碳钢水淬，合钢水淬，合金钢及尺寸金钢及尺寸较小的碳钢较小的碳钢件油淬。件油淬。形状复杂的形状复杂的高碳钢工件、尺高碳钢工件、尺寸较大的合金钢寸较大的合金钢工件。工件。形状复杂的形状复杂的碳钢和合金钢小碳钢和合金钢小型工件。型工件。形状复杂、形状复杂、要求尺寸精确、

20、要求尺寸精确、较高韧性的小型较高韧性的小型工模具和弹簧等。工模具和弹簧等。.一、淬火一、淬火2、淬火方法和应用、淬火方法和应用.一、淬火一、淬火2、淬火方法和应用、淬火方法和应用淬火开裂现象淬火开裂现象.一、淬火一、淬火3、钢的淬透性钢的淬透性 淬透性是以在规定条件下淬透性是以在规定条件下钢试样淬硬深度钢试样淬硬深度和和硬度分布表征硬度分布表征的材料特性。的材料特性。淬硬深度是从淬硬深度是从淬硬的工件表面量至规定硬淬硬的工件表面量至规定硬度值度值(一般为一般为550HV)处的垂直距离处的垂直距离。淬硬深度淬硬深度愈深，愈深，淬透性淬透性愈好。愈好。影响钢淬透性的决定因素是影响钢淬透性的决定因素

21、是马氏体临界冷马氏体临界冷却速度却速度。大多数合金元素。大多数合金元素(除钴外除钴外)降低钢的马降低钢的马氏体临界冷却速度，因而能显著提高钢的淬透氏体临界冷却速度，因而能显著提高钢的淬透性。性。.一、淬火一、淬火3、钢的淬透性钢的淬透性 淬透性淬透性是钢的基本属性，是选用材料和制是钢的基本属性，是选用材料和制定热处理工艺的重要依据。定热处理工艺的重要依据。机械中许多大截面和形状复杂的重要零件，机械中许多大截面和形状复杂的重要零件，应选用应选用淬透性高的钢淬透性高的钢。.练习练习 1、T8制造的錾子为了获得高硬度，又不至于脆性过大，制造的錾子为了获得高硬度，又不至于脆性过大，淬火加热温度可以选择

22、在（淬火加热温度可以选择在（）A.770左右左右 B.900左右左右 C.850左右左右 D.500左右左右 2、钢的正常淬火组织应为（钢的正常淬火组织应为（）A.马氏体马氏体 B.马氏体铁素体马氏体铁素体 C.马氏体渗碳体马氏体渗碳体 D.都不对都不对 3、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为（）A.淬硬性淬硬性 B.淬透性淬透性 C.耐磨性耐磨性 D.都不是都不是.练习练习 4、钢的淬透性取决于、钢的淬透性取决于（）A.淬火冷却速度淬火冷却速度 B.钢的临界冷却速度钢的临界冷却速度 C.工件的尺寸形状工件的尺寸形状 D.淬透深度淬透深

23、度 5、在下列的热处理方法中，冷却速度最快的是（、在下列的热处理方法中，冷却速度最快的是（）A.退火退火 B.正火正火 C.水淬火水淬火 D.油淬火油淬火.二、回火二、回火1、回火的概念和目的、回火的概念和目的 回火是将工件回火是将工件淬硬后淬硬后，加热到加热到Ac1以下的某以下的某一温度一温度，保温一定时间，然后，保温一定时间，然后冷却到室温冷却到室温的热的热处理工艺。处理工艺。回火是在淬火之后进行的回火是在淬火之后进行的，一般也是零件，一般也是零件进行热处理的进行热处理的最后一道工序最后一道工序。.二、回火二、回火1、回火的概念和目的、回火的概念和目的 消除和减小内应力，稳定组织，保证尺消

24、除和减小内应力，稳定组织，保证尺寸精度寸精度 调整工件的性能以获得较好的强度与韧调整工件的性能以获得较好的强度与韧性配合，满足工件性能要求性配合，满足工件性能要求.二、回火二、回火2、回火方法和应用、回火方法和应用低温回火低温回火中温回火中温回火高温回火高温回火.二、回火二、回火2、回火方法和应用、回火方法和应用名称名称低温回火低温回火中温回火高温回火概念概念 工件在工件在250以以下进行的回火下进行的回火 工件在工件在250450之间进行的回火之间进行的回火 工件在工件在500之间进行的回火。之间进行的回火。目的目的 保持淬火工件高保持淬火工件高硬度、高耐磨性，降硬度、高耐磨性，降低淬火残余

25、应力和脆低淬火残余应力和脆性。性。获得较高的弹性、获得较高的弹性、屈服强度和韧性。屈服强度和韧性。获得较高的强度、获得较高的强度、塑性和韧性，使他们塑性和韧性，使他们有较好的匹配。有较好的匹配。.二、回火二、回火3、调质处理、调质处理 工件淬火后高温回火的复合热处理工件淬火后高温回火的复合热处理工艺称为工艺称为调质，调质可以作为调质，调质可以作为最终热处理最终热处理，还可以作一些，还可以作一些精密零件或感应淬火件的精密零件或感应淬火件的预备热处理预备热处理。.二、回火二、回火4、合金元素对回火的影响、合金元素对回火的影响提高钢的耐回火性；提高钢的耐回火性；产生二次硬化。产生二次硬化。.练习练习

26、1、在滚动轴承的生产过程中，采用的最终热处理是、在滚动轴承的生产过程中，采用的最终热处理是()A.淬火淬火 B.低温回火低温回火 C.高温回火高温回火 D.退火退火2、用、用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，精加工之前，要进行的热处理是精加工之前，要进行的热处理是()A退火退火 B.淬火淬火 C低温回火低温回火 D调质调质3、滚动轴承要求高的硬度和耐磨性，最适宜的回火方法、滚动轴承要求高的硬度和耐磨性，最适宜的回火方法是是()A.低温回火低温回火 B.中温回火中温回火C.高温回火高温回火 D.中温回火或高温回火中温回火或高温回火.练习练

27、习4、工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为、工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为()A.淬火淬火 B.正火正火 C.回火回火 D.调质调质5、用、用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后，精加工之前，要进行的热处理是精加工之前，要进行的热处理是()A退火退火 B.淬火淬火 C低温回火低温回火 D调质调质6、用、用T10钢制刀具其最终热处理为钢制刀具其最终热处理为()A.球化退火球化退火 B.调质调质 C.淬火淬火+低温回火低温回火 D.表面淬火表面淬火.时效时效 金属材料经过冷加工、热加工或固溶处理后，金属材料经过冷加工、热加工或固溶处理

28、后，在室温下放置或适当升温加热时在室温下放置或适当升温加热时，发生的，发生的力学和物力学和物理性能随着时间而变化理性能随着时间而变化的现象，称为时效。的现象，称为时效。时效的方法时效的方法自然时效自然时效 热时效热时效 变形时效变形时效振动时效振动时效 沉淀硬化时效沉淀硬化时效.自然时效自然时效 自然时效是指金属材料经过冷加工、热加工或固自然时效是指金属材料经过冷加工、热加工或固溶处理后，溶处理后，在室温下发生性能随着时间而变化在室温下发生性能随着时间而变化的现象。的现象。利用利用自然时效自然时效可以可以部分消除部分消除工件内的部分工件内的部分残余应残余应力力，稳定工件的形状和尺寸。，稳定工件

29、的形状和尺寸。优点是优点是不使用任何设备，不消耗能源不使用任何设备，不消耗能源，但，但时效周时效周期长期长，工件内部的，工件内部的残余应力不能完全消除残余应力不能完全消除。.热时效热时效 热时效是指随着热时效是指随着温度的不同温度的不同，Fe中碳的溶解度中碳的溶解度发生变化，从而使钢的性能发生改变的过程。发生变化，从而使钢的性能发生改变的过程。.变形时效变形时效 变形时效是指钢在冷变形后进行的时效。变形时效是指钢在冷变形后进行的时效。钢经钢经冷变形冷变形后，在室温下进行自然时效，一般需后，在室温下进行自然时效，一般需要要1516天天；在；在300左右进行热时效时，则仅左右进行热时效时，则仅需几

30、分需几分钟钟。.振动时效振动时效 振动时效是指通过振动时效是指通过机械振动机械振动的方式来消除、的方式来消除、降低降低或均匀工件内残余应力或均匀工件内残余应力的工艺。的工艺。振动时效适用于振动时效适用于重要的铸件、锻件和焊接件重要的铸件、锻件和焊接件等。等。振动时效节能且效率高（振动时效节能且效率高（10min60min），不受工件），不受工件尺寸和重量的限制，尺寸和重量的限制，工件内部的残余应力可消除工件内部的残余应力可消除30%，可代替人工时效和自然时效。可代替人工时效和自然时效。.沉淀硬化时效沉淀硬化时效 沉淀硬化时效沉淀硬化时效是在过饱和固溶体中形成或析出弥是在过饱和固溶体中形成或析出弥散分布的强化相而使金属材料硬化的热处理工艺。散分布的强化相而使金属材料硬化的热处理工艺。它是它是不锈钢、高温耐热合金、高强度铝合金不锈钢、高温耐热合金、高强度铝合金等的等的重要强化方法。重要强化方法。.