第八章淬火详解.ppt

* 淬火缺陷 淬火加热和冷却过程中产生的变形、开裂、氧化、脱碳、过热、过烧、硬度不足等，统称淬火缺陷。 1. 淬火变形 淬火变形主要是由于淬火时工件内部产生的内应力所造成。根据形成原因可分为热应力和组织应力，工件变形是这两种应力综合影响的结果。 * 热应力：工件加热或冷却时，由于各部位出现瞬间温差而导致不同部位热胀和冷缩的不一致而产生的应力。 组织应力：工件加热或冷却时，因各部位间出现瞬间温差而使不同部位组织转变不同步而产生的内应力，又称为淬火应力。 2. 淬火裂纹 工件产生淬火变形一般可以矫正，但产生淬火裂纹则只能报废。裂纹产生的原因包括原材料缺陷、锻造缺陷以及淬火工艺不当，包括加热温度过高、加热速度过快以及冷却速度过快等。 谢 谢 ！ * Yuxi Chen Hunan Univ. Yuxi Chen Hunan Univ. Yuxi Chen Hunan Univ. 第八章  表面淬火 * * 淬火是将合金在高温下所具有的状态以过冷、过饱和状态固定至室温，或使基体转变成晶体结构与高温状态下不同的亚稳状态的热处理形式。 合金能否淬火可由相图决定。如果合金在相图上有多型性转变或者固溶度变化，这些合金就可以淬火。 淬火可分为两类：无多型性转变合金的淬火与有多型性转变合金的淬火。 * 狭义上讲，淬火是把钢件加热到临界温度（Ac3或Ac1）以上，保温一定时间使之奥氏体化，再以大于临界冷却速度的冷速冷却，从而获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。 淬火的目的是提高钢的硬度、强度、耐磨性和硬磁性，以及与各种回火工艺配合提高钢的强韧性和弹性。 淬火工艺分为许多种。 * 表面淬火 表面淬火的目的、参数、分类及应用 表面淬火：仅对工件表层进行淬火的工艺。 目的：在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织， 而其心部仍保持这表面淬火前调质或正火的组织状态以使工件表面层硬而耐磨，心部又保留足够的塑性和韧性。 参数：淬硬层的深度及硬度梯度。确定淬硬层的深度及硬度梯度时，应使表面淬火硬化层与工件负载应力分布相匹配。 分类：表面淬火常以供给表面能量的形式不同而命名和分类。 表面淬火工艺原理 一、钢在非平衡加热时的相变特点 1、对相变临界点的影响 （1）提高加热速度将使Ac3、Accm线升高。当速度大于200℃/s时，变化趋于平缓。 （2）加热速度对Ac1S开始点影响不大，但对Ac1f点有明显的影响，随着加热速度的提高， Ac1f点显著提高。原始组织愈不均匀，Ac1f形成温度提高愈多。 2、对奥氏体晶粒度影响 提高相变区加热速度使奥氏体起始晶粒度显著细化。 原因： ◆奥氏体形核不仅在铁素体与碳化物相界，而且在α相亚结构边界形核；晶核尺寸仅为亚结构边界宽度1/10—1/5，形成极细的起始晶粒。 ◆在高速加热条件下，起始晶粒度不易长大，从而细化晶粒。 ◆所形成的奥氏体晶粒内部受热应力和组织应力的作用，形成许多位错胞。 3、奥氏体成分均匀化影响 奥氏体成分不均匀性随着加热速度的增加而增加 原因： ◆快速加热条件下形成的奥氏体，其含C量随加热速度提高而偏离其平衡成分 ◆大部分合金元素在碳化物中富集，从而使合金元素在快速加热时更难固溶于奥氏体并不易均匀化 ◆原始组织对奥氏体均匀化有很大影响 4、对过冷奥氏体转变及回火的影响 （1）降低过冷奥氏体的稳定性 （2）改变马氏体点（Ms、Mf）及马氏体组织形态 二、表面淬火的组织与性能 1、组织：淬火后可分为淬硬层、过渡层以及心部原始组织。不同原始组织表面淬火后金相组织： （1）对于退火状态共析钢： （2）对于正火态45钢，原始组织为F+P： 2、表面淬火后有效硬化层深度测定 国际上统一采用ISO3754标准 我国制订国标GB5617-85 标准规定：在感应加热或火焰加热后有效硬化层深度（DS）从零件表面到维氏硬度（HV）等于规定的硬度值的那一层之间的距离。硬度测量是在9.8N的负荷下进行。 ● 极限硬度（HV）HL（即规定硬度）是零部件所要求最小表面硬度的函数： （HV）HL ＝0.8 （HV）HS 式中（HV）HS为零件要求最小表面硬度。 3、表面淬火后性能 ◆表面硬度：快速加热，激冷淬火的工件表面硬度往往比普通淬火高2～5个百分点 ◆耐磨性：快速加热表面淬火后工件的耐磨性优于普通淬火 ◆疲劳强度：采用正确的表面淬火工艺可以显著提高零件的抗疲劳性能 ◆残余应力分布：表面淬火后的残余应力大小和分布与钢种、零件尺寸、硬化层深度及加热冷却等多种因素有关 实验表明： ●在工件直径一定的情况下，随着硬化层深度的增厚，表面残余压应力先增大，