热处理原理与工艺 教学课件 作者 候旭明 第六章 电子教案 4h.docVIP

第 六 章 钢 的 加 热 生产中，钢件的热处理过程一般都是由升温、保温和冷却三个基本阶段组成。工件的加热（含升温和保温），一般是为经济、高效地获得以下加热效果：①奥氏体晶粒细小、均匀；②过共析钢的奥氏体碳含量及合金元素含量适当；③碳化物细小、均匀、圆滑；④工件畸变、氧化、脱碳轻微，且没有其他加热缺陷产生。这样的加热效果是保证在随后冷却中得到优良组织、性能的基础，获得这样的加热效果可称是高质量的加热。 一般在空气炉、燃气（煤气、天然气等）炉中加热时，工件表面都会发生不同程度的氧化、脱碳现象。严重的氧化、脱碳会使工件表面质量恶化，力学性能明显降低。为防止氧化、脱碳，需采用适当的加热设备、加热介质或保护措施。 本章主要介绍确定加热工艺参数的一般原则，常用加热介质的特点，氧化脱碳的形成过程及保护措施。 第一节 确定加热工艺参数的一般原则 热处理加热工艺参数主要由钢的化学成分、工件的尺寸和形状决定，同时还与采用的设备、加热时的升温方式、装炉量以及工艺、性能要求等因素有关，加热工艺参数的确定是一个比较复杂问题。 一、加热温度的确定 Fe-Fe3C相图是确定碳钢加热温度的主要依据。确定加热温度时，首先在Fe-Fe3C相图上找到该钢相变的临界温度，然后，综合考虑钢的冶金质量、工件尺寸形状、原始组织、加热方式、性能要求等因素，初步确定加热温度，最终的加热温度需根据工艺试验结果而定。 对一般碳钢工件，可参照表6 -1所给原则初步确定加热温度范围，然后综合考虑以下因素，决定采用上限或下限温度： 1）工件尺寸 小件取下限温度，大件取上限温度。 2）工件形状 形状复杂、易畸变开裂的工件，采用下限；简单工件采用上限。 3）冶金质量 用Al脱氧的本质细晶粒钢，取上限；用硅、锰脱氧的本质粗晶粒钢，取下限。 4）原始组织 原始组织较细时，取下限，原始组织粗大又不均匀时，取上限。 5）加热速度 加热速度快时，取上限，反之，取下限。 对生产批量大的工件，初步确定加热温度后，还需进行工艺试验，以最终确定合适的加热温度。 对于合金钢，由于合金元素对临界点有影响，合金钢的加热温度不能直接由Fe-Fe3C相图得出，可由有关手册等资料查取。 【想一想】为何原始组织粗大及加热速度快时，加热温度应取上限？ 二、加热速度的确定 1.快速加热的优点 （略） 1)缩短奥氏体化时间 （略） 2)细化奥氏体晶粒（略） 3)提高表面质量（略） 但随着加热速度的提高，热应力增大。尤其哪些导热性差、截面尺寸大的工件，热应力往往较大，易引起工件发生畸变甚至开裂。 2.不宜快速加热的情况 ①大件一般不宜快速加热。 ②高碳、高合金钢等导热性差的工件不宜快速加热。 ③形状复杂和壁厚相差较大的工件，当加热速度快时，易产生应力集中，也需控制加热速度。 三、加热时间的确定 工件的加热时间包括完成组织 式中 τ—保持时间（加热时间(min)； —加热系数(min／mm)—装炉修正系数—工件有效厚度(mm) 图6-1钢的氧化速度与加热温度的关系 在炉内通入保护气氛并进行适当控制，即可保护工件不发生氧化。 二、钢加热时的脱碳现象 1）脱碳现象 脱碳是指加热时介质与工件中的碳发生反应，使表层含碳量降低的现象。脱碳一般比氧化更容易发生，尤其是含碳量高的钢。常见的脱碳反应有以下几种： CO2+C→←2CO 6-5 H2O+C→←CO+H2 6-6 2H2+C→←CH4 6-7 实际中，通常用碳势来判断工件的脱碳、增碳。 2）碳势的概念 碳势是指在一定温度下，炉气改变工件表面含碳量能力的参数，通常用低碳钢箔片在该炉气中的平衡含碳量来表示。炉气的碳势越高，表示该气氛对工件的渗碳能力越强。 三、防止氧化、脱碳的方法 1）氧化脱碳的危害 氧化使工件表面形成氧化皮，造成材料浪费，使工件表面变粗糙、无光泽，工件抗疲劳能力明显下降。脱碳则使工件表层一定深度内含碳量降低，导致热处理后表层强度、硬度等性能降低。 2）防止氧化、脱碳的措施 ①在空气介质中加热时，可采用以下方法：将工件埋入铸铁屑、木炭中；刷防氧化涂料；不锈钢箔包装密封。用火焰炉加热时，调节空气与燃料的比值，使炉气呈还原性。②采用保护气氛，真空加热等少、无氧化加热方式。③采用流态床、盐浴加热等氧化、脱碳程度较轻的加热方式。④加热前，消除工件表面的水渍和锈斑; 采用高温短时快速加热; 本 章 小 结 略 本章重要名词：透热时间；保温时间；有效厚度；保护气氛；可控气氛；氧化；脱碳；碳势；可控气氛热处理 作业：一（2）、二(1、4、5)、三