第2章汽车构件常用热处理应用课件.ppt
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1、 复习:复习:1、汽车常用材料有哪些、汽车常用材料有哪些 2、金属材料的性能有哪些、金属材料的性能有哪些 新课内容新课内容 1、退火与正火、退火与正火 2、淬火、淬火 3、回火、回火 4、表面淬火、表面淬火 5、渗碳和渗氮、渗碳和渗氮 第第2章章 汽车构件常用热处理应用汽车构件常用热处理应用学习目标:学习目标:1.了解热处理的作用和热处理的基本要素及热处理的基了解热处理的作用和热处理的基本要素及热处理的基本类型;本类型;2.理解钢的临界转变温度;理解钢的临界转变温度;3.掌握零件的退火与正火工艺的目的;掌握零件的退火与正火工艺的目的;4.理解零件的淬火和回火分类方法;理解零件的淬火和回火分类方
2、法;5.了解表面淬火和化学热处理种类了解表面淬火和化学热处理种类能力要求:能力要求:1.能为汽车传动零件选择热处理方法;能为汽车传动零件选择热处理方法;2.能结合实际为汽车变速器齿轮选择热处理方法能结合实际为汽车变速器齿轮选择热处理方法第第2章章 汽车构件常用热处理应用汽车构件常用热处理应用 2.1 热处理的基本概念 2.2 汽车零件热处理基本工艺及应用 2.3 其它热处理方法简介第第2章章 汽车构件常用热处理应用汽车构件常用热处理应用 在整个汽车机械中,约30%-40%的零件要经过热处理,而汽车机械用的工具、量具、轴承等则100%要进行热处理。汽车机械上的零部件需要通过热处理工艺来改善其力学
3、性能,发挥材料潜能,延长使用寿命。总之,凡是重要的零件都必须进行适当的热处理才能满足零件的质量要求,热处理工艺在汽车机械零件与维修中占有很重要的意义。2.1.1热处理的作用热处理的作用 2.1.2热处理的基本要素热处理的基本要素 2.1.3热处理的基本类型热处理的基本类型 2.1.4钢的临界转变温度钢的临界转变温度2.1 热处理的基本概念热处理的基本概念第二章第二章 汽车构件常用热处理应用汽车构件常用热处理应用一、热处理?热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却,以改变材料整体或表面组织,从而获得所需性能的一种工艺。常用热处理工艺可分为普通热处理(退火、正火、淬火和回火)和表面热处
4、理(表面淬火和化学热处理)。热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成,可用温度时间坐标系中的曲线图表示,这种曲线称为热处理工艺曲线。1、目的、目的热处理的目的热处理的目的改变钢材内部的组织结构,改变钢材内部的组织结构,充分发挥钢材的潜力,提高零件的使用性充分发挥钢材的潜力,提高零件的使用性能和延长使用寿命。能和延长使用寿命。2、热处理设备热处理设备*3、热处理方法、热处理方法钢的热处理方法钢的热处理方法分为退火、正火、淬火、分为退火、正火、淬火、回火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等。回火、渗碳、渗氮和碳氮共渗等。2.1 热处理的基本常识*一、热处理的作用*金属材料的热处理通常指的是将金属材料加热到相
5、变温度以上发生相变,再施以不同的冷却方法使金属的组织发生相变的工艺过程。热处理方法热处理方法机机 械械 性性 能能b(Mpa)S(Mpa)%aK J/cm2退火(随炉冷却)退火(随炉冷却)600-700300-35015-2040-5032-48正火(空气中冷却)正火(空气中冷却)700-800350-45015-2045-5540-64淬火(水冷淬火(水冷+低温回火)低温回火)1500-18001350-16002-310-1216-24淬火(水冷淬火(水冷+高温回火)高温回火)850-900650-75012-1460-6696-112二、热处理的基本要素热处理工艺中三大基本要素是:加热、
6、保温、冷却。钢的热处理工艺曲线图钢的热处理工艺曲线图1普通热处理 退火、正火、淬火和回火2表面热处理 感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、渗碳、氮化和碳氮共渗3其它热处理 可控气氛热处理、真空热处理和形变热处理等三、热处理方法按照零件加工过程中的顺序和作用不同,热处理工艺还可以分为预备热处理和最终热处理实际加热时,钢的组织转变总实际加热时,钢的组织转变总是滞后的,冷却时也是如此。是滞后的,冷却时也是如此。加热时高于状态图上的临界点加热时高于状态图上的临界点、冷却时低于临界点。随着加、冷却时低于临界点。随着加热和冷却速度的增加,滞后现热和冷却速度的增加,滞后现象越严重。象越严
7、重。通常把加热时的临界温度标以字母“C”,如AC1、AC3、Accm等;把冷却时的临界温度标以字母“r”,如Ar1、Ar3、Arcm等1A1A亚共析钢中是珠光体和网状铁素体,0.0218%-0.77%共析钢中一般是纯珠光体,0.77%过共析钢中是珠光体和渗碳体,0.77%钢在加热和冷却时的临界温度 2.2 汽车零件热处理基本工艺及应用 2.2.1退火与正火 2.2.2零件的淬火 2.2.3钢的回火(一)退火 将钢加热至适当温度保温,然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺叫做退火。1、退火目的l调整硬度,便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HBW。l 消除内应力,防止加工中变形。l 细化晶粒,
8、为最终热处理作组织准备。一、退火与正火 2.2 汽车零件热处理基本工艺及应用2、退火工艺退火的种类很多,常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。完全退火 将工件加热到Ac3以上2030保温后缓冷的退火工艺,主要用于亚共析钢.(2)球化退火球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。它是将工件加热到Ac1+30-50 保温后缓冷,或者加热后冷却到略低于 Ar1 的温度下保温,使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。主要用于共析、过共析钢。球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织,称球状珠光体,用P球表示。球状珠光体l对于有网状二次渗碳体的过共析钢,球化退火前应先
9、进行正火,以消除网状.(3)去应力退火 一些铸件、锻件和焊接件会残存很大的内应力,为了消除由于变形以及铸造、锻造、焊接过程引起的残余内应力而进行的退火称为去应力退火。将工件加热至较低温度,保温一定时间后冷却,使工件发生回复,从而消除残余内应力。二、正火 正火是将亚共析钢加热到Ac3+30 50,共析钢加热到Ac1+3050,过共析钢 加热到Accm+30 50保温 后空冷的工艺。正火比退火冷却速度大。正火温度2、正火的目的 对于低、中碳钢(0.6C%),目的与退火的相同。对于过共析钢,用于消除网状二次渗碳体,为球化退火作组织准备。普通件最终热处理。要改善切削性能:低碳钢用正火,中碳钢用退火或正
10、火,高碳钢用球化退火.热处理与硬度关系合适切削加工硬度二、零件的淬火淬火是将钢加热到临界点以上,保温后以大于Vk速度冷却,使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺.真空淬火炉真空淬火炉淬火目的是为获得马氏体组织,提高零件的硬度和耐磨性。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征。危害:零件的韧性降低,同时产生很大的内应力,使零件变形和开裂。消除危害方法:淬火后,必须及时进行回火处理,以消除内应力。(一)(一)淬火温度淬火温度 1、碳钢、碳钢 亚共析钢亚共析钢l淬火温度为淬火温度为Ac3+30-50。l预备热处理组织为退预备热处理组织为退火或正火组织。火或正火组织。亚共析钢淬火组织:亚共析钢淬火组织:0.5%
11、C时为时为M 0.5%C时为时为M+A。65MnV钢钢(0.65%C)淬火组织淬火组织45钢钢(含含0.45%C)正常淬火组织正常淬火组织 在在Ac1 Ac3之间的加热之间的加热淬火称亚温淬火淬火称亚温淬火。35钢(含钢(含0.35%C)亚温淬火组织亚温淬火组织l亚温淬火组织为亚温淬火组织为F+M,强硬度强硬度低,但塑韧性好低,但塑韧性好.F铁素体铁素体 M马氏体马氏体 共析钢共析钢 淬火温度淬火温度为为Ac1+30-50;淬火组织为淬火组织为M+A。过共析钢过共析钢 淬火温度淬火温度:Ac1+30-50.温度高于温度高于Accm,则奥氏则奥氏体晶粒粗大、含碳量高体晶粒粗大、含碳量高,淬火后马
12、氏体晶粒粗大淬火后马氏体晶粒粗大、A量增多。使钢硬度、量增多。使钢硬度、耐磨性下降,脆性、变耐磨性下降,脆性、变形开裂倾向增加。形开裂倾向增加。淬火组织淬火组织:M+Fe3C颗粒颗粒+A。(预备组织为预备组织为P球球)T12钢(含1.2%C)正常淬火组织 2、合金钢、合金钢 由于多数合金元素由于多数合金元素(Mn、P除外除外)对奥氏体晶粒长大对奥氏体晶粒长大有阻碍作用,因而合金钢淬火温度比碳钢高。有阻碍作用,因而合金钢淬火温度比碳钢高。亚共析钢淬火温度为亚共析钢淬火温度为Ac3+50100。共析钢、过共析钢淬火温度共析钢、过共析钢淬火温度为为Ac1+50100。钢坯加热钢坯加热(二)淬火介质常
13、用的淬火冷却介质有油、水、盐水、碱水等。其冷却能力依次增加。水主要用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火;油一般用作合金钢的淬火;为了减少零件淬火时的变形,常用盐水作淬火介质。(三)淬火方法(三)淬火方法 采用不同的淬火方法可采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。弥补介质的不足。1、单液淬火法、单液淬火法 加热工件在一种介质中加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火连续冷却到室温的淬火方法。方法。操作简单,易实现自动操作简单,易实现自动化。适用于形状简单的化。适用于形状简单的碳钢和合金钢零件。碳钢和合金钢零件。各种淬火方法示意图各种淬火方法示意图1单液淬火法单液淬火法2双液淬火法双液淬火法3分级
14、淬火法分级淬火法4等温淬火法等温淬火法 2、双液淬火法、双液淬火法 工件先在一种冷却能力工件先在一种冷却能力强的介质中冷,再在另强的介质中冷,再在另一种冷却能力较弱的介一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷,油方法。如水淬油冷,油淬空冷淬空冷.优点是冷却理想,缺点优点是冷却理想,缺点是不易掌握。用于形状是不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。复杂的碳钢件及大型合金钢件。3、分级淬火法、分级淬火法 在在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火,待内外温度均匀后附近的盐浴或碱浴中淬火,待内外温度均匀后再取出缓冷。再取出缓冷。l可减少内应力,用于小尺可减少内应力,用于
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