第四章-钢的热处理.pptVIP

第四章 金属材料热处理 ( Heat Treatment of Steel ) 概述 钢的普通热处理工艺 钢的表面热处理工艺 机械制造过程中的热处理 第一节 概述 1、热处理: 是指将金属材料(钢)在固态下加热、保温和冷却, 以改变钢的组织结构, 获得所需要性能的一种工艺. 2、热处理特点: 热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。 一.钢的退火(Annealing of steel) 一、淬火温度和加热时间 碳钢 ⑴ 亚共析钢 加热温度小于 Ac3。淬火组织为马氏体和铁素体，强度、硬度低。 ⑶ 过共析钢 淬火温度: Ac1+30~50℃. 淬火组织: M+Fe3C颗粒+A’。 2、合金钢 由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。 ⑴ 亚共析钢淬火温度为Ac3+ 50~100℃。 ⑵ 共析钢、过共析钢淬火温度为Ac1+50~100℃。 二、淬火介质 冷却是决定钢的淬火质量的关键。根据 Vk CCT曲线可知，冷却速度必须大于临界冷却速度才能获得全部进行马氏体转变，但冷却速度过快又不可避免地造成很大内应力，使工件产生变形和开裂。 理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质. 三、淬火方法 采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。 1、单液淬火法 加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法。 操作简单，易实现自动化。 2、双液淬火法 工件先在一种冷却能力强的介质中冷，却躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷. 优点是冷却理想，缺点是不易掌握。用于形状 3、分级淬火法 在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。 4、等温淬火法 将工件在稍高于 Ms 的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。 经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小. 适用于形状复杂及要求较高的小型件。 四.钢的回火 ( Tempering of steel ) 1. 淬火钢回火过程中的组织变化 淬火后的组织为马氏体+残余奥氏体，都是不稳定组织，本身有向稳定组织转变的趋势，回火过程加热和保温加速这一过程的发展。 （1）马氏体的分解（200℃以下） 回火温度?100℃时，钢的组织和体积无变化。100-200℃加热时，马氏体将发生分解,从马氏体中析出?-碳化物(?- FeXC)，使马氏体过饱和度降低，正方度降低。析出的?-碳化物具有密排六方晶格，它是以细片状分布在马氏体基体上，其数量随钢中含碳量增多而增多。这种弥散的?-碳化物和与它保持共格联系的低碳马氏体称回火马氏体，用M回表示。 2．残余奥氏体的分解（200－300℃） 残余奥氏体也是不稳定组织,由于温度升高,碳原子的扩散速度加快和马氏体不断分解,造成体积缩小,减少了对残余奥氏体的压力,促使残余奥氏体发生分解。 残余奥氏体从200℃开始分解，到300℃左右分解基本完成。 200－300℃是下贝氏体转变温度范围，残余奥氏体转变为与回火马氏体近似的下贝氏体。 回火马氏体的组织与下贝氏体非常相像，难以区分,统一称为回火马氏体。 4．渗碳体的聚集长大（400℃以上） 回火托氏体中的铁素体晶体内位错密度很高，还没有完全失去其马氏体形态。 当温度继续升高，内部组织发生回复和再结晶转变时，产生位错密度较低的铁素体等轴状晶粒，而渗碳体也不断聚集长大，固溶强化作用逐渐减弱。 回火温度越高，渗碳体质点越大，弥散度越小，则钢的硬度和强度越低，塑性、韧性越高。此时的组织主要是回火索氏体” ※从低温到高温的回火过程中，钢在100-200℃回火时产生的主要变化是马氏体的含碳量降低（马氏体分解）； 在200-300℃回火时，主要变化是残余奥氏体分解； 在300-400℃回火时，主要是渗碳体的全部析出及内应力基本消除； 在400℃以上回火时，是渗碳体聚集粗化（碳化物尺寸增大） ㈡ 回火时的性能变化 回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。 其原因是由于回火温度的提高，产生马氏体分解，渗碳体析出和聚集长大，固溶强化消失，弥散强化减弱，内应力消除过程而形成。 回火组织与过冷奥氏体直接分解的组织的区别：