《钢的热处理工艺》课件.ppt
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- 钢的热处理工艺 热处理 工艺 课件
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1、精选ppt1教学重点:教学重点:普通热处理工艺的加热温度、组织转变、目的和应用普通热处理工艺的加热温度、组织转变、目的和应用教学难点:教学难点:淬火和回火淬火和回火教学方法:教学方法:多媒体授课多媒体授课 启发式教学启发式教学授课班级:模具1002授课时间:2011、10教学目的:教学目的:1、掌握钢的退火和正火掌握钢的退火和正火 2、掌握钢的淬火和回火、掌握钢的淬火和回火 钢的热处理钢的热处理 之钢的普通热处理之钢的普通热处理精选ppt2复习1、共析钢过冷奥氏体等温转变产物是什么?各有什么特征?精选ppt3 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺毛坯生产毛坯生产 预备热处理预备热处理 机械加机
2、械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预备热处理预备热处理:退火退火;正火正火最终热处理最终热处理:淬火淬火;回火回火一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线:精选ppt4一一.钢的退火钢的退火(Annealing of steel)一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到临界温度以上临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 随炉冷却随炉冷却。二二)目的目的:消除应力消除应力;降低硬度降低硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准备。精选ppt5三三)种类种类退火退火重结晶重结晶退退 火火低温低温退火退火完
3、全退火完全退火扩散退火扩散退火球化退火球化退火再结晶退火再结晶退火去应力退火去应力退火普通退火普通退火等温退火等温退火普通球化普通球化 退退 火火等温球化等温球化 退退 火火精选ppt6完全退火完全退火 加热到加热到Ac3以上以上2030,保温,缓,保温,缓冷至冷至600以下,再炉冷,得到接近平衡以下,再炉冷,得到接近平衡状态组织。主要用于亚共析钢和共析钢状态组织。主要用于亚共析钢和共析钢的锻件、轧件、铸件,使晶粒细化,组的锻件、轧件、铸件,使晶粒细化,组织均匀和消除残余应力,提高钢件的性织均匀和消除残余应力,提高钢件的性能。过共析钢不宜完全退火,因析出网能。过共析钢不宜完全退火,因析出网状渗
4、碳体,降低钢的力学性能。状渗碳体,降低钢的力学性能。精选ppt7 球化退火球化退火 使钢中的碳化物呈球状而进行的使钢中的碳化物呈球状而进行的退火。将工件加热到退火。将工件加热到Ac1以上以上2030保温,然后缓慢冷却。主要用保温,然后缓慢冷却。主要用于过共析钢,使钢中二次渗碳于过共析钢,使钢中二次渗碳精选ppt8扩散退火(均匀化退火)将钢加热到略低于固相线温度(将钢加热到略低于固相线温度(1050-1150),长时间保温,随炉冷却,使化),长时间保温,随炉冷却,使化学成分和组织均匀化。主要用于质量要学成分和组织均匀化。主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件。求高的合金钢铸锭、铸件或锻件。精
5、选ppt9去应力退火去应力退火 为消除形变加工、锻造、焊接等以为消除形变加工、锻造、焊接等以及铸件内存在的残余应力而进行的退火。及铸件内存在的残余应力而进行的退火。铸钢件的温度为铸钢件的温度为600650,铸铁件为,铸铁件为500550,保温后在炉内缓慢冷却。,保温后在炉内缓慢冷却。组织不发生变化,只消除内应力,减少组织不发生变化,只消除内应力,减少变形,稳定尺寸。变形,稳定尺寸。精选ppt10四四)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050完全退火完全退火Ac1+3050球化退火球化退火500600去应力退火去应力退火Ac3+150250扩散退火扩散退火四四)工艺参数工艺参
6、数:精选ppt12五五)热处理后的组织热处理后的组织:原始组织原始组织 共析钢球化退火组织(化染)700 T10钢球化退火组织(化染)500 精选ppt15二二.钢的正火钢的正火(Normalizing of steel)一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到Ac3临界温度以上临界温度以上 3050,保温一段时间保温一段时间,然后然后 在空气中冷却在空气中冷却。二二)目的目的:消除应力消除应力;调整硬度调整硬度;细化晶细化晶 粒粒;均匀成分均匀成分;为最终热处理为最终热处理 作好组织准备。作好组织准备。精选ppt16三三)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚
7、共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Accm+3050过共析钢过共析钢四四)工艺参数工艺参数:精选ppt18四四)热处理后的组织热处理后的组织:S(Wc=0.61.4%)S+F(Wc0.6%)五五)应用范围应用范围:1.预备热处理预备热处理:调整低、中碳钢的硬调整低、中碳钢的硬 度度;消除过共析钢中的消除过共析钢中的Fe3C。2.最终热处理最终热处理:用于力学性能要求不用于力学性能要求不 高的普通零件。高的普通零件。精选ppt19三三.钢的淬火钢的淬火(Quenching of steel)一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到Ac3 或或 Ac1以上以上 30 50,保温一段时间保温一段时间
8、,然然 后后快速冷却快速冷却(水冷水冷)。二二)目的目的:为了获得马氏体组织为了获得马氏体组织,提高钢提高钢 的硬度和耐磨性。的硬度和耐磨性。精选ppt20三三)工艺参数工艺参数:温温 度度(C)名名 称称Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Ac1+3050共析钢共析钢Ac1+3050过共析钢过共析钢精选ppt21钢在淬火时组织和性能的变化钢在淬火时组织和性能的变化 钢在淬火时的冷却速度钢在淬火时的冷却速度钢的临界冷却速度钢的临界冷却速度 则:则:A 被冷却到被冷却到Ms线(线(Ms240)以)以 下下得到得到M。在钢的淬火冷却过程中,自在钢的淬火冷却过程中,自Ms点开始,随点开始,随温度的下降,
9、温度的下降,M的转变量越来越多,但当温度的转变量越来越多,但当温度再降低时,再降低时,M就不会增加。说明在极大的过冷就不会增加。说明在极大的过冷度下,原子不能扩散,度下,原子不能扩散,A便无便无法以扩散的形式法以扩散的形式转变,只能以转变,只能以“无扩散无扩散”形式的方法转变为形式的方法转变为 过饱和的过饱和的固溶体。固溶体。精选ppt22 因为因为Fe的含碳量呈饱和状态,从而使的含碳量呈饱和状态,从而使原来的体心立方晶格被撑长,变成了歪原来的体心立方晶格被撑长,变成了歪曲的体心立方晶格。曲的体心立方晶格。晶格的变形部位从体心立方晶格承晶格的变形部位从体心立方晶格承受力低的空间塞,出现了自我硬
10、化,增受力低的空间塞,出现了自我硬化,增加了变形的抗力,变成具有高的硬度,加了变形的抗力,变成具有高的硬度,同时,也引起了内应力的增加。同时,也引起了内应力的增加。精选ppt23 则:则:过冷速度越大,过冷速度越大,M就越多;就越多;硬度越大,内应力就越大硬度越大,内应力就越大 从上述原理看:从上述原理看:钢的淬火会出现残余的钢的淬火会出现残余的A。精选ppt24 钢的淬火工艺钢的淬火工艺 淬火是各种热处理中最复杂的一种工艺淬火是各种热处理中最复杂的一种工艺 原因:原因:1.冷却速度快,容易造成变形及开裂;冷却速度快,容易造成变形及开裂;2.冷却速度慢,达不到硬度;冷却速度慢,达不到硬度;3.
11、零件的复杂造成变形及开裂。零件的复杂造成变形及开裂。精选ppt25 淬火工艺的三要素淬火工艺的三要素 加热温度加热温度 目的:获得细及均匀的目的:获得细及均匀的M M。各种钢的淬火温度主要依靠其组织和类型及临各种钢的淬火温度主要依靠其组织和类型及临界点;界点;亚共析钢,适宜的淬火温度一般亚共析钢,适宜的淬火温度一般AcAc3 3以上以上30305050;过共析钢,适宜的淬火温度一般过共析钢,适宜的淬火温度一般Ac1Ac1以上以上30305050;合金钢,可以参照上述的加热温度,除少数的合金钢,可以参照上述的加热温度,除少数的合金元素,如合金元素,如MnMn等,大多数的合金元素可以使晶等,大多数
12、的合金元素可以使晶粒细化,如稍微加温,可以获得中等的粒细化,如稍微加温,可以获得中等的A,A,但可使但可使合金元素充分溶解和均匀,达到均匀组织的合金合金元素充分溶解和均匀,达到均匀组织的合金钢钢精选ppt26五五)淬火加热时间淬火加热时间()的选择的选择:=K D工工 件件 有有 效效 厚厚 度度(尺寸最小部位尺寸最小部位)装炉量有关系数装炉量有关系数一般一般 K=11.5加热系数加热系数,与钢种与钢种及加热介质有关及加热介质有关精选ppt27 淬火加热中的氧化和脱碳淬火加热中的氧化和脱碳 一般的加热炉,与钢加热接触的介质一般的加热炉,与钢加热接触的介质是空气,在加热过程中,钢件与介质相是空气
13、,在加热过程中,钢件与介质相互作用,在钢的表面产生氧化皮的现象,互作用,在钢的表面产生氧化皮的现象,其化学反应:其化学反应:2FeC 2FeO FeCO2 FeOCO2 FeH2O FeCH4精选ppt28 钢的脱碳就是钢件表面层中的钢的脱碳就是钢件表面层中的 碳粉被烧掉的现象,主要反应式:碳粉被烧掉的现象,主要反应式:2Fer(C)O 2Fe2CO;Fer(C)CO2 Fe2CO;Fer(C)2H2 FeCH4;氧化和脱碳主要是介质中有氧化和脱碳主要是介质中有CO2 和和 O2 以及水蒸气等的情况出现。以及水蒸气等的情况出现。清洁;去氧化皮;涂保护剂;清洁;去氧化皮;涂保护剂;加入脱氧剂;使
14、用保护气氛等加入脱氧剂;使用保护气氛等精选ppt29 六)六)淬火冷却介质淬火冷却介质淬火要求是得到淬火要求是得到M,要得到较多的要得到较多的M,要求要求冷却速度要快,在临界速度下加快冷却冷却速度要快,在临界速度下加快冷却速度,则易使钢变形与开裂。速度,则易使钢变形与开裂。根据碳钢的根据碳钢的A等温曲线:等温曲线:要淬火得到要淬火得到M,其实并不需要整个冷却其实并不需要整个冷却过程都要快速冷却,过程都要快速冷却,关键在于关键在于C曲线的拐曲线的拐弯部分(即在弯部分(即在650550)的范围需要)的范围需要快速快速冷却冷却,在淬火温度到在淬火温度到650以及以及400400以下时,并不需要快速冷
15、却,以下时,并不需要快速冷却,特别特别是在是在300300200200时,时,尤其不应冷却太快,尤其不应冷却太快,避免开裂。避免开裂。精选ppt30 水它在水它在650650550550范围内的冷范围内的冷却速度很大(约却速度很大(约600/s600/s),但在),但在300300200200时的冷却速度仍然很快时的冷却速度仍然很快(270/s270/s),所以有变形的可能;),所以有变形的可能;通常的方法是在水中加入盐或碱,通常的方法是在水中加入盐或碱,但只能增加它在但只能增加它在650650550550范围内范围内的冷却速度而不能减弱的冷却速度而不能减弱300300200200时的冷却速度
16、。时的冷却速度。精选ppt31油(矿物油)在油(矿物油)在300300200200时的冷却时的冷却速度比较慢,但在速度比较慢,但在650650550550范围内的范围内的冷却能力不够,只能用于一些合金钢,冷却能力不够,只能用于一些合金钢,而且价格贵,易燃,不易清洁。而且价格贵,易燃,不易清洁。近年来,初步试验成功硝盐水及水玻璃近年来,初步试验成功硝盐水及水玻璃两种溶液,其冷却能力介于水与油之间,两种溶液,其冷却能力介于水与油之间,但仍要进一步研究。但仍要进一步研究。精选ppt32 理想淬火冷却介质理想淬火冷却介质时间(s)3001021031041010800-1001002005006007
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