[材料科学]热处理工艺及设备2金属的加热课件.ppt

1、123456钢件成分钢件成分cv 单位单位/s7有效受热表面积与其体积之比有效受热表面积与其体积之比(Fv)并不相同并不相同8钢的临界温度铁碳相钢的临界温度铁碳相图中图中PSK、GS、ES线线分别用分别用A1、A3、Acm表示。表示。由于实际加热或冷由于实际加热或冷却时存在过冷或过却时存在过冷或过热现象，因此，将热现象，因此，将钢加热时的实际转钢加热时的实际转变温度分别用变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示，表示，冷却时的实际转变冷却时的实际转变温度分别用温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示表示9l综合考虑因素综合考虑因素热处理工艺目的热处理工艺目的 零件尺寸零件尺寸 零件加工过程零件加

2、工过程10l 导热性差的钢导热性差的钢(如高铬钢、高速钢等如高铬钢、高速钢等)应采用较小的加热速度应采用较小的加热速度l 对大尺寸工件应采用较小的加热速度对大尺寸工件应采用较小的加热速度l 形状复杂截面相差悬殊的工件加热速度宣小一些形状复杂截面相差悬殊的工件加热速度宣小一些l 若加热前工件存在有较大的残余应力，当加热产生的热应力若加热前工件存在有较大的残余应力，当加热产生的热应力 与内应力方向一致时易导致变形开裂，故加热速度应小一些与内应力方向一致时易导致变形开裂，故加热速度应小一些l 固体渗碳、退火等工艺，由于工艺本身及设备特点的限固体渗碳、退火等工艺，由于工艺本身及设备特点的限 制，常不采

3、用快速加热制，常不采用快速加热l 钢中严重偏析、夹杂物，可造成组织不均匀，致使钢中各部钢中严重偏析、夹杂物，可造成组织不均匀，致使钢中各部 位导热不一致，尤其是大块与尖角状夹杂物，其尖端处正是位导热不一致，尤其是大块与尖角状夹杂物，其尖端处正是 热应力集中所在，极易引起开裂，所以对这种钢件应缓慢加热应力集中所在，极易引起开裂，所以对这种钢件应缓慢加 热热11加热方法选择加热方法选择l 冷炉装料冷炉装料1)装炉量较多，考虑装炉方便；装炉量较多，考虑装炉方便；(2)工件装炉前存在较大的内应工件装炉前存在较大的内应 力，如铸件、冷变形件，力，如铸件、冷变形件，(3)冶炼质量不高冶炼质量不高(含有大量

4、夹杂含有大量夹杂 物物)的钢及灰口铸铁件，的钢及灰口铸铁件，(4)形状复杂的高合金钢件；形状复杂的高合金钢件；(5)大型铸锻件。大型铸锻件。12l 到温装炉到温装炉 这种加热的特点是操作方便，加这种加热的特点是操作方便，加热速度较大，截面温差也较大。热速度较大，截面温差也较大。这是退火、正火、淬火等常这是退火、正火、淬火等常用热处理工艺普遍应用的一种加用热处理工艺普遍应用的一种加热方法热方法13l 高温装炉高温装炉1)锻件退火、正火锻件退火、正火(2)碳钢、低合金钢锻件、小型工碳钢、低合金钢锻件、小型工件淬火件淬火14(1)热处理温度较低的工件，如热处理温度较低的工件，如施行退火的铸铁件、焊接

5、结构、施行退火的铸铁件、焊接结构、机加工件机加工件(2)在钢弹性区的应力远低于抗在钢弹性区的应力远低于抗拉强度，可保证不产生裂纹的拉强度，可保证不产生裂纹的工件，如大型铸锻件、淬火工件，如大型铸锻件、淬火不合格返修件不合格返修件(3)经过预热的工件，可缩短高经过预热的工件，可缩短高温加热时间，以减少高温氧化、温加热时间，以减少高温氧化、脱碳程度并降低热应力，如截脱碳程度并降低热应力，如截面大的高合金钢工具和高速钢面大的高合金钢工具和高速钢件等件等15161718192021v氧化氧化：钢的表面金属与加热介质中的氧、氧化性气体、：钢的表面金属与加热介质中的氧、氧化性气体、氧化性杂质相互作用形成金

6、属氧化物层的过程氧化性杂质相互作用形成金属氧化物层的过程腐蚀腐蚀2Fe+O22FeO Fe+CO2CO+FeO Fe+H2OH2+FeOn氧化层结构氧化层结构n570：Fe2O3|Fe3O4|基体基体n570：Fe2O3|Fe3O4|FeO|基体基体22n 对性能的影响对性能的影响l 降低表面光洁度降低表面光洁度l 出现淬火软点出现淬火软点n 影响因素影响因素l 加热温度加热温度、加热时间、加热时间、氧化气氛、氧化气氛 氧化速度氧化速度l 加入加入Cr、Al、Si等形成致密氧化物可提高等形成致密氧化物可提高 抗氧化能力抗氧化能力23v脱碳脱碳：工件在加热过程中表层的碳与介质中：工件在加热过程中

7、表层的碳与介质中的脱碳气体（的脱碳气体（O2、H2、CO2、H2O）相互作）相互作用而烧损的现象用而烧损的现象 2（C）+O22CO（C）+CO22CO（C）+H2OCO+H2（）（）+2H2CH4 n组织结构组织结构n全脱碳层：全部全脱碳层：全部晶粒晶粒n半脱碳层：表面半脱碳层：表面C%平均平均C%2425n 对性能的影响对性能的影响机械性能下降（强度、硬度、耐磨性）机械性能下降（强度、硬度、耐磨性）脱碳层具有残余拉应力，易出现淬火裂纹脱碳层具有残余拉应力，易出现淬火裂纹n 影响因素影响因素化学成分、加热温度、加热时间、介质化学成分、加热温度、加热时间、介质26v内氧化内氧化：在工件内部沿晶

8、界形成氧化物相或：在工件内部沿晶界形成氧化物相或脱碳区的现象脱碳区的现象27v生铁肿胀生铁肿胀：铸件在氧化性介质中加热：铸件在氧化性介质中加热时，沿表层下晶界及石墨夹杂迅速发生时，沿表层下晶界及石墨夹杂迅速发生氧化，从而导致体积增大的现象氧化，从而导致体积增大的现象28v氧化与脱碳的控制氧化与脱碳的控制n装箱法：用氧化铝粉、木炭、铸铁屑等作装箱法：用氧化铝粉、木炭、铸铁屑等作为充填剂，将工件进行装箱加热。为充填剂，将工件进行装箱加热。n在可控气氛中无氧化加热在可控气氛中无氧化加热n敞焰少无氧化加热敞焰少无氧化加热n在熔融浴炉中无氧化加热在熔融浴炉中无氧化加热n在真空中无氧化加热在真空中无氧化加热n防氧化涂层防氧化涂层29v过烧过烧 产生在高温扩散退火或高速钢淬火产生在高温扩散退火或高速钢淬火特征是在粗大晶粒的晶界上出现局部熔化或氧化现象特征是在粗大晶粒的晶界上出现局部熔化或氧化现象W18Cr4V的过烧组织的过烧组织由于加热温由于加热温度过高，以度过高，以至晶界局部至晶界局部融化，产生融化，产生鱼骨状的莱鱼骨状的莱氏体共晶组氏体共晶组织。织。3015#钢的晶粒粗大组织钢的晶粒粗大组织 图中组织晶粒粗大。同时我们还可以看到一条明显的裂纹，沿晶界分布。31魏氏组织魏氏组织3245#钢的欠热组织钢的欠热组织