热处理基础及应用.pdf

热处理基础及应用 培训讲义 沈平 热处理定义及特点 定义： 将金属或者合金在固态状态下，通过加热、保 温、冷却等热加工工步的相互配合，以改变其内 部组织，而得到所需性能的一种工艺过程。 ℃ / 度 温 时 间 /S 加 热 保 温 冷 却 特点： 热处理工艺曲线图 宏观上它不改变工件的形状和尺寸；只改变其组织和性能。 它是保证工件内在质量，加工性能及使用性能的重要工序。 热处理的种类 整体热处理 热处理概述 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加 热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间 后，可按所需速度冷却，以期获得性能（硬度， 刚性，强度,耐磨性等）各异零件的一种工艺。 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面 热处理和化学热处理三大类。 热处理工艺一般包括加 热、保温、冷却三个过 程，有时只有加热和冷却 两个过程。这些过程互相 衔接，不可间断分割。 加热温度的选择与控制是热处理工艺的重 要步骤之一，是保证热处理质量的主要环节。 加热温度随被处理金属材料和热处理的目 的不同而异，但一般都是加热到某一相变温 度以上 （物质中具有相同化学成分和晶体结 构的部分被称为相，相与相的转变叫相变， 即物质发生了质的变化）以获得高温组织。 而相的转变需要一定的时间，因此当金属 工件表面达到要求的加热温度时，还须在此 温度保持一定时间，使内外温度一致，显微 组织转变完全，这段时间称为保温时间。 金属热处理是机械制造中最重要工艺之一， 与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件 形状 （宏观上）和整体化学成分，而是通过改 变工件内部的显微组织结构，或改变工件表面 的化学成分，从而改善和提高材料的加工性能 及零件的力学、物理及化学性能（使用性能）。 为使金属零件具有设计所需的加工性能及 力学、物理和化学性能，除合理选用材料和 各种加工成形工艺外，热处理工艺往往是必 不可少的。 钢铁的热处理是金属热处理的主要内容， 而铝、铜、镁、钛等及其合金也可通过热处 理改变其机械性能，以获得不同的用途。 热处理的重要意义在于，它是决定绝大部 分金属工件最终性能的关键工序。不少重要 零件加工成型后，并不能直接使用，而必须 进行热处理，以获得最优的使用性能。 例如，汽车、拖拉机后桥主动齿轮 （20CrMnTi） 经过热处理，其使用寿命可达6000h以上， 而未经处理的使用寿命仅1500h以下。可见 经热处理后的齿轮寿命成倍的增加。在机床 制造中70%的零件要进行热处理；在汽车、 拖拉机制造中70~80%的零件要热处理；各类 工具（刃具、量具、模具等）和滚动轴承， 则是100%需要热处理。 热处理能有效发挥金属材料的潜在能力， 做到“物尽其用”，其重要性不言而喻。 热处理的意义及基本方法 未经热处理，则无论是低碳钢，中碳钢， 高碳钢，低碳合金钢，中碳合金钢等材料在 工程意义上的实用性能基本上相差无几。因 此热处理工艺对于金属材料尤其是钢铁材料 的加工及最终机械性能，具有无可替代的巨 大作用。即便有色金属，热处理工艺对其加 工及最终性能的影响也具有十分重要的作用。 正是通过热处理工艺，我们使指定的金属 材料，获得了我们所需的性能指标如：硬 度，刚性，韧性，强度,耐磨性，耐疲劳，耐 腐蚀等，甚至可以使钢铁材料的芯部与表层 获得完全不同的特性，以满足我们使用要求。 热处理基本工艺方法 退火、正火、淬火、回火（四把火）和表 面热处理，化学热处理。 随炉冷却 T (℃) 空气冷却