不同材料的热处理分解课件.pptVIP

4机器零件用钢的热处理河北工业大学教授武建军

合金元素在钢中的作用（1）合金元素的主要存在方式：F或碳化物固溶于铁素体（奥氏体）；nn溶入渗碳体、形成合金渗碳体；(Fe,Cr)Cn3形成新的碳化物(Fe,Cr)C,(Fe,Cr)Cn73236夹杂物：活泼元素与O，N，S等形成化合物，如AlN,TiO2,MnSn单质：Cu，Pb较纯的金属相n

非碳化物形成元素主要存在于固溶体中，如Si,Al,Cu,Ni,Conn只要含碳量足够，强碳化物形成元素，主要以自己特殊的碳化物形式出现，如V,Zr,Nb,Ta其他碳化物形成元素介于二者之间，主要溶入渗碳体，部分溶入固溶体。当含量较高时（除Mn外）也会形成自己的碳化物n

（2）影响相图改变相图及临界点，S，E左移，4Cr13钢，3Cr2W8V钢都属于过共析钢nn扩大奥氏体区：C、N、Co、Ni、Mn、Cun缩小奥氏体区：Cr、Mo、W、V、Ti、Si、nAl

（3）对基本相的影响影响各相的存在范围（温度，成分），相的稳定性n固溶强化n增加碳化物数量n提高碳化物的稳定性，合金渗碳体和特殊碳化物的稳定性均优于普通渗碳体n

（4）对热处理的影响合金元素可以影响碳扩散、碳化物和奥氏体的稳定性，从而影响奥氏体形成、n碳化物溶解和奥氏体成分均匀化碳化物形成元素W,Mo,Cr,V,Ti等降低奥n氏体形成速度，Co，Ni提高速度阻碍奥氏体晶粒长大（Mn,P,B除外），尤其是强碳化物形成元素；n

溶入奥氏体的合金元素提高淬透性（Conn除外）；降低Ms，M(Co、Al除外),A’f碳化物形成元素含量较高时，还影响C曲线的形状（2个C）多种元素同时加入影响更大nn溶入奥氏体的合金元素提高回火稳定性，尤其是强碳化物形成元素。

机器零件用钢主要包括四类n渗碳钢n调质钢n弹簧钢n轴承钢n此外，可以采用低合金高强度钢、易切削钢、非调质钢等。n

4.1渗碳钢(1)工作条件及性能要求n渗碳钢主要用于制造表面承受强烈摩擦n和磨损，同时承受交变载荷，特别是冲击载荷的机器零件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等。这类零件都要求表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，心部要有较高的强度和足够的韧性。n

(2)渗碳钢的成分特点1)低碳在0.10~0.25%之间，以保证心部有足够的塑性和韧性。n2)加入提高淬透性的合金元素，常加入Cr（n≤2.0%）、Ni（≤4.5%）、Mn（≤2.0%）及微量的B（≤0.005%）等，以提高热处理后心部的强度和韧性。3)加入阻碍奥氏体晶粒长大的辅加元素：Ti（n≤0.10%）、V（≤2.0%）、W（≤1.20%）、Mo（≤0.60%）等形成碳化物，抑制晶粒长大，提高渗碳层硬度

(3)热处理特点锻造后正火渗碳后进行:nn①一次(二次)淬火，或n②直接淬火，n③对重要零件,为减少A，可进行冷处理；n最后进行:低温回火n

(4)常用渗碳钢及用途

4.2调质钢(1)工作条件和性能要求n调质钢一般指经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。大多数调质钢属于中碳钢。n调质钢具有高的强度和良好的塑性与韧性，常n用于制造一些要求具有良好综合力学性能的重要零件，如汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如轴类件、齿轮、连杆、螺栓等。调质钢是结构钢中用量较大的钢种。n

(2)成分特点1)中碳含碳量介于0.27-0.50%之间。碳量过低时不易淬硬，过高则韧性偏低。n2)主加合金元素有Cr（2%）、Ni（4.5%）、nMn（2%）、Si（2%）、B（0.005%）等，主要作用是提高钢的淬透性。钢中同时含有多种合金元素，对提高钢的淬透性效果更好。3)辅加元素有Ti、V、W、Mo、Al等。Ti、V、nW、Mo是强碳化物形成元素，能起到细化晶粒与提高回火稳定性的作用；Mo、W等还能减轻第二类回火脆性；Al可以加快钢的渗氮过程及提高渗氮层的硬度、耐磨性等性能。

(3)热处理特点预处理：正火或完全退火；淬火+高温回火=调质；nn表面热处理①表面淬火;nn②化学热处理(如氮化)(38CrMoAlA氮n化钢)

(4)常用调质钢及用途

4.3弹簧钢(1)工作条件及性能要求n由于弹簧及弹性元件通常是工作在冲击、n震动及周期动载荷下，利用其在外力作用下产生的弹性变形所储存的能量来缓和机械上的冲击和震动，因此要求弹簧钢必须有高的抗拉强度（?）、弹性极b限（?）、高的屈强比（?/?）和高的esb疲劳强度，同时还要求有较好的淬透性和低的脱碳敏感性，在冷热状态下容易卷绕成型。

(2)成分特点中高C:0.45%～0.70%满足弹簧钢的机械性能要求nSi,Mn，Cr为主要加入元素:提高淬透性、回火稳定性和屈强比n辅加元素是少量的W，Mo和V，减小脱n碳和过热敏感性，