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第二章金属材料热处理,第一节钢在加热时的组织转变,第二节钢在冷却时的组织转变,第三节退火与正火,第四节淬火,第五节回火,第六节钢的表面热处理及化学热处理,第七节热处理新技术简介,第八节热处理工艺应用,教学重点,教学难点,1、掌握钢的热处理的工艺过程；2、掌握钢在加热时的组织转变以及钢在冷却时的组织转变；3、掌握主要的热处理方法的工艺过程及在生产中的应用。,1、钢的热处理的工艺过程；2、钢在加热或冷却时的组织转变；3、主要的热处理方法。,钢在加热或冷却时的组织转变。,教学目标,把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。,钢的热处理,第一节钢在加热时的组织转变,临界温度平衡时A1、A3、Acm加热时Ac1、Ac3、Accm冷却时Ar1、Ar3、Arcm,钢加热（冷却）时Fe－Fe3C状态图,1．奥氏体的形成Fe，C原子扩散和晶格改变的过程。,共析钢加热到Ac1以上时，P→A共析钢A化过程形核、长大、Fe3C完全溶解、C的均匀化。,亚（过）析钢的A化P→A后，先共析F或Fe3CⅡ溶解。,2－1钢在加热时的组织转变,影响A转变速度的因素,加热温度和速度↑→转变快C↑或Fe3C片间距↓→界面多，形核多→转变快合金元素→A化速度↑或↓,A晶粒度加热温度，保温时间↑→晶粒尺寸↓合金碳化物↑，C↓→晶粒尺寸↓,2－1钢在加热时的组织转变,第二节钢在冷却时的组织转变,1．过冷A的等温转变2．过冷A的连续冷却转变,连续和等温冷却曲线,,1.过冷A的等温转变,过冷ATST,2－2钢在冷却时的组织转变,高温转变过程晶格改变和Fe，C原子扩散。,中温转变（550℃MS）C原子扩散，Fe原子不扩散,2－2钢在冷却时的组织转变,连续冷却转变方法,炉冷→P空冷→S油冷→TMA水冷→MA,连续冷却转变产物,2－2钢在冷却时的组织转变,共析钢过冷奥氏体转变温度与转变产物的组织和性能,2－2钢在冷却时的组织转变,第三节退火与正火,预备热处理工艺,处理工件毛坯，为以后切削加工和最终热处理做组织准备,一、钢的退火,钢的退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。,目的是消除钢的内应力、降低硬度、提高塑性、细化组织、均匀化学成分，以利于后续加工，并为最终热处理做好组织准备。,,,分类,2－3退火与正火,退火温度范围,2－3退火与正火,二、钢的正火,正火是指将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。,目的是细化晶粒，消除网状渗碳体，并为淬火、切削加工等后续工序作组织准备。,消除过热组织、细化晶粒、改善切削性,消除组织缺陷、保持硬度、为调质做准备,消除网状二次渗碳体、为球化退火和淬火做准备,淬火作用（空淬）,2－3退火与正火,正火温度范围,正火问题1、正火加热温度及冷却方式2、正火主要目的3、正火与退火主要差别,2－3退火与正火,第四节淬火,淬火是指将工件加热奥氏体化后，以适当方式冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。,目的主要是使钢件得到马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度和强度。,淬火温度范围,2－4淬火,淬火问题1、淬火加热温度及冷却方式2、常用冷却介质3、淬透性和淬硬性,淬火过程,2－4淬火,冷却介质,冷却速度盐水＞水＞盐浴＞油,淬火方法单介质淬火水、油冷双介质淬火水冷油冷分级淬火＞Ms盐浴中均温＋空冷等温淬火（在盐、碱浴中）→下B,淬火缺陷过热与过烧氧化与脱碳硬度不足和软点变形和开裂,2－4淬火,第五节回火,淬火后，加热到Ac1以下，保温，冷却。目的消除淬火应力，调整性能。,低温回火（150～250℃）→回火M过饱和F薄片状Fe2.4CA‘。淬火应力↓，韧性↑，保持淬火后的高硬度。用于高C工具钢等。中温回火（350～500℃）→回火TF细粒状Cm。弹性极限和屈服强度↑，韧性和硬度中等。用于弹簧等。高温回火（500～650℃）→回火S等轴状F粒状Cm。综合机械性能最好,即强度、塑性和韧性都较好。用于重要零件。调质处理淬火高温回火,回火问题1、回火主要目的2、回火种类3、回火脆性4、调质,低温回火,中温回火,高温回火,150-200C,350-500C,500-650C,HRC60,HRC35-50,HRC20,刃具、模具,弹簧,重要结构件,2－5回火,整体热处理工艺曲线,整体工艺曲线,2－5回火,2－5回火,第六节钢的表面热处理与化学热处理,表面具有高硬度和耐磨性，心部具有一定的强度和足够的韧性。,一、钢的表面热处理,表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。,表面淬火是最常用的表面热处理。,主要方法有,1、感应加热表面热处理,2、火焰加热表面热处理,感应加热表面淬火,2－6钢的表面热处理与化学热处理,火焰加热表面淬火,2－6钢的表面热处理与化学热处理,激光加热表面淬火,2－6钢的表面热处理与化学热处理,二、钢的化学热处理,钢的化学热处理是将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入到它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。,最常用的方法有,1、渗碳,渗碳介质中加热保温,2、渗氮,表面硬而心部韧,氮原子渗入工件表层,疲劳强度高、变形小,3、碳氮共渗,2－6钢的表面热处理与化学热处理,渗氮,2－6钢的表面热处理与化学热处理,渗氮,2－6钢的表面热处理与化学热处理,第七节热处理新技术简介,电弧喷涂,离子喷涂,2－7热处理新技术简介,第八节热处理工艺应用,劳动版钢的热处理录像,钢的热处理录像,本章小结,1、为了提高钢的某些机械性能指标，保证机器零件和工具的工作可靠性及其使用寿命，通常要对钢进行热处理。热处理是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。它可改善工件的组织和性能，充分发挥材料潜力，从而提高工件使用寿命。2、钢的退火与正火主要用来处理工件毛坯，为以后切削加工和最终热处理做组织准备，对一般铸件、焊接件以及性能要求不高的工件，退火、正火都可作为最终热处理。淬火的目的主要是使钢件得到马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度和强度，与适当的回火相配合，可以更好地发挥钢材的性能潜力。回火是指工件淬硬后，加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火是紧接淬火之后进行的，通常也都是零件进行热处理的最后一道工序。其目的是消除和减小内应力，稳定组织，调整性能，以获得强度和韧性之间较好的配合。3、在生产中有些零件，如齿轮、花键轴、活塞销等，要求表面具有高硬度和耐磨性，心部具有一定的强度和足够的韧性。这时就需要对零件进行表面热处理或化学热处理，以满足上述要求。,再见,