工程材料基础教学课件作者张文灼赵振学主编第4章钢的热处理课件.ppt

第四章 钢的热处理 热处理概念、特点及功用 概念 在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，从而改变钢的内部组织结构，最终获得所需性能的工艺方法 特点 不改变工件的形状，只改变材料的组织结构和性能 无固态相变的材料不能用热处理来进行强化 功用 提高钢的使用性能，改善钢的工艺性能 减少零件的重量，延长产品使用寿命，提高产品的产量、质量和经济效益 热处理分类 钢在加热时的转变 固态临界点 钢在固态下进行加热、保温和冷却时将发生组织转变 钢在加热时的组织转变过程 共析钢奥氏体化 钢在冷却时的转变 转变产物与冷却方式和冷却速度有关 过冷奥氏体等温转变 转变产物的组织形态及性能 过冷奥氏体连续冷却转变 在生产实践中，过冷奥氏体大多是在连续冷却过程中发生转变的，如在炉内、空气里、油或水槽中冷却 钢的退火 钢的退火是将钢材或钢件加热到临界温度以上的适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（通常随炉冷却）以获得接近平衡的珠光体组织的热处理工艺 退火目的 降低硬度，提高塑性，以利于切削加工或继续冷变形 细化晶粒，消除组织缺陷，改善钢的性能，并为最终热处理作组织准备 消除内应力，稳定工作尺寸，防止变形与开裂 为后续热处理做准备 完全退火 完全退火是一种将钢加热到Ac3以上30～50℃，保温一定时间，缓慢冷却（随炉或埋入石灰和砂中冷却）至500℃以下，然后在空气中冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺 一般常作为一些不重要工件的最终热处理或作为某些重要件的预先热处理 使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化；或使中碳以上的碳钢及合金钢得到接近平衡状态的组织，并降低硬度、改善切削加工性能；还可消除残余应力 完全退火的保温时间按钢件的有效厚度计算。在箱式电炉中加热时，碳钢厚度不超过25mm需保温1h，以后每增加25mm厚度延长0.5h；合金钢每20mm保温1h。保温后的冷却一般是关闭电源让钢件在炉中缓慢冷却，当冷至500～600℃时即可出炉空冷 等温完全退火 等温完全退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac3或Ac1的温度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度，并等温保持使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺 加热过程较易控制，能获得均匀的预期组织，比完全退火所需时间短 球化退火 得到球状珠光体 主要用于共析钢和过共析钢制造的刀具、量具及模具等零件 降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能，以获得均匀的组织，改善热处理工艺性能，并为以后淬火做组织准备 普通球化退火时采用随炉缓冷，至500～600℃出炉空冷；等温球化退火则先在Ar1以下20℃等温足够时间，然后再随炉缓冷至500～600℃出炉空冷。 均匀化退火 均匀化退火又称扩散退火，是将钢加热到略低于固相线的温度(1050～1150℃)下长期加热，长时间保温（10～20h），然后缓慢冷却，以消除或减少化学成分偏析及显微组织(枝晶)的不均匀性，从而达到均匀化的目的。主要用于铸件凝固时发生偏析而造成成分和组织的不均匀性的均匀化处理 去应力退火 去应力退火是为了去除由于塑性变形加工、焊接等造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的热处理工艺 去应力退火的加热温度一般为500～600℃，保温后随炉缓冷至室温 去应力退火广泛用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机加工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂 钢的正火 钢的正火是将钢材或钢件加热到临界温度（Ac3或Accm）以上适当温度，保温适当时间后以较快速度冷却（通常空气中冷却），以获得珠光体类型组织的热处理工艺 正火与退火的主要区别是正火冷却速度稍快，得到的组织较细小，强度和硬度有所提高，操作简便，生产周期短，成本较低 正火的应用 退火与正火的应用 切削加工性 对低、中碳钢宜用正火，以防止“粘刀”现象；高碳结构钢、工具钢以及含合金元素较多的中碳合金钢，宜球化退火降低硬度，以利于切削加工 使用性能 若零件的性能要求不太高时，可采用正火作为最终热处理；对于一些大型或重型零件，当淬火有开裂危险时，也采用正火作为最终热处理；对于一些形状复杂的零件和大型铸件，宜用退火，以防止正火产生较大的内应力而发生裂纹 经济性 正火比退火的生产周期短，设备利用率高，节能省时，操作简便，可能的情况下优先采用正火 钢的淬火 加热温度：Ac3或Ac1以上某一温度 亚共析钢为Ac3+(30～100)℃ 共析钢、过共析钢为Ac1+(30～70)℃ 冷却速度：较快 获得组织：马氏体或下贝氏体 目的：提高钢的硬度和强度 加热时间确定 组成：升温时间+保温时间 影响因