鋼的熱處理工藝第一課時(shí)結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

本章首頁(yè)EngineeringMaterialsMAT,SWJTU教程首頁(yè)第五章鋼的熱處理工藝

1.鋼在加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的過程中及影響因素；2.本質(zhì)晶粒度與實(shí)際晶粒度的含義，控制晶粒度大小的因素；3.共析鋼奧氏體等溫冷卻曲線中各條線的含義。C曲線中種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形貌，性能特點(diǎn)。4.非共析鋼C曲線與共析鋼C典線的差別及影響C典線的因素；5.奧低體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的特點(diǎn)，冷卻速度對(duì)鋼的組織變化和最終性能的影響；6.各種熱處理的定義、目的、組織轉(zhuǎn)變過程，性能變化，用途和適用的鋼種，零件的范圍。重點(diǎn)掌握

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5．1鋼的退火與正火工藝一、退火（將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。）

退火工藝曲線結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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1050-1150℃，10-20h,P+F或P+Fe3CII目的：消除偏析后果：粗大晶粒（應(yīng)用完全退火消除）4．再結(jié)晶退火加熱溫度：Ac1以下50-150度，或T再+30-50度目的：消除加工硬化5．去應(yīng)力退火500-650℃3．?dāng)U散退火（均勻化退火）結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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二、正火（空冷）

Ac3或Accm+30-50℃組織：S+（F或Fe3C）應(yīng)用：（1）作最終熱處理，普通結(jié)構(gòu)鋼零件

目的：a.細(xì)化A晶粒，組織均勻化b.減少亞共析鋼中F%→P%↑，c.P細(xì)化→強(qiáng)度，韌性、硬度↑（2）預(yù)先熱處理a.消除不均勻組織（魏氏組織，帶狀組織）；b.細(xì)化組織→為淬火、調(diào)質(zhì)作準(zhǔn)備c.使過共析鋼中Fe3CII↓→使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化作準(zhǔn)備（3）改善切削加工性能（低碳鋼）結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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以45#鋼為例的正火工藝曲線：保溫時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)公式:τ=KD(單位為min,式中,K―加熱系數(shù),一般K=1.5-2.0m/min,若裝爐量大則可延長(zhǎng)保溫時(shí)間,D―工件有效厚度,單位為m)操作步驟如下：

入爐保溫出爐空冷結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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5.2鋼的淬火與回火一、淬火：加熱到AC3、AC1相變溫度以上，保溫，快速冷卻→M+A′

1．淬火溫度的決定

亞共析鋼Ac3+30---50度共析鋼Ac1+30----50度過共析鋼Ac1+30---50度A、保留一定的Cem→HRC↑，耐磨性↑B、A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓A中C%↓→M過飽和度↓→殘余A↓C、防止A粗大淬火溫度過高→A粗大→M粗大→力學(xué)性能↓，淬火溫度過高→A粗大→M粗大→淬火應(yīng)力↑→變形，開裂↑結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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2．淬火介質(zhì)理想：650℃以上，慢，減小熱應(yīng)力

650-400℃，快，避免C曲線

400℃以下，慢，減輕相變應(yīng)力理想淬火冷卻曲線示意圖不同淬火方法示意圖結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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以45#鋼為例的淬火工藝曲線：入爐保溫出爐油冷(或水冷)油冷MT結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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二、鋼的淬透性

1．淬透性：淬火條件下得到M組織的能力，取決于VK（上臨界冷卻速度）2．淬硬性：鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%，C%↑→淬硬性↑結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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3．影響淬透性的因素——VK，C曲線

C%亞共析鋼C%↑→淬透性↑，過共析鋼C%↑→淬透性↓奧氏體化溫度T↑t↑→淬透性↑合金元素除Co%以外，C曲線右移，↑淬透性未溶第二相↓淬透性影響C曲線的因素結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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（1）根據(jù)服役條件，確定對(duì)鋼淬透性的要求——選材的依據(jù)（2）熱處理工藝制定的依據(jù)（3）尺寸效應(yīng)4．淬透性的應(yīng)用

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3．回火工藝——組織——性能關(guān)系（1）低溫回火（150-250℃）回火馬氏體M’

降低淬火應(yīng)力，提高韌性，保證高硬度（HRC58-64）和耐磨性

高碳的工具、模具、滾動(dòng)軸承，滲碳與表面淬火的零件（2）中溫回火（350-500℃）回火屈氏體T’

高彈性極限和屈服強(qiáng)度，一定的韌性，硬度一般為HRC35-45彈簧（3）高溫回火（500-650℃）回火索氏體S′

淬火＋高溫回火——調(diào)質(zhì)處理綜合機(jī)械性能好(強(qiáng)度、韌性、塑性的配合)，硬度一般為HRC25-35承受交變載荷，連桿、軸、齒輪等重要結(jié)構(gòu)件——最終熱處理精密量具、模具——預(yù)先熱處理結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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45鋼

╳400

回火索氏體正火與調(diào)質(zhì)處理的比較：45鋼σb(MN/m2)δ(%)ak(kJ/m2)HB組織正火700-80012-20500-800163-220細(xì)片S+F調(diào)質(zhì)750-85020-25800-1200210-250細(xì)粒S’結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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（5）回火脆性（1）低溫回火脆性（250-400℃）

碳化物片沿M晶界析出

避免在此溫度回火（3）高溫回火脆性（450-650℃）

P等元素在原A晶界偏聚，慢冷時(shí)Cr、Ni等促進(jìn)偏聚Mo等抑制偏聚減少P等雜質(zhì)元素，添加Mo等合金元素結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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回火類型回火溫度組織性能及應(yīng)用組織形態(tài)低溫回火150~250回火M（M′）保持高硬度，降低脆性及殘余應(yīng)力，用于工模具鋼，表面淬火及滲碳淬火件過飽和a-Fe+e碳化物中溫回火350-500回火屈氏體（T′）硬度下降，韌性、彈性極限和屈服強(qiáng)度↑，用于彈性元件保留馬氏體針形F+細(xì)粒Fe3C高溫回火500-650回火索氏體（S′）強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、良好綜合機(jī)械性能，優(yōu)于正火得到的組織。中碳鋼、重要零件采用。多邊形F+粒狀Fe3C5．回火工藝及其應(yīng)用記注：淬火+高溫回火→調(diào)質(zhì)處理

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以45#鋼為例的調(diào)質(zhì)工藝曲線：淬火+高溫回火→調(diào)質(zhì)處理結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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加熱速度快幾秒——幾十秒b.加熱時(shí)實(shí)際晶粒組小，淬火得到極細(xì)馬氏體，硬度↑，脆性↓c.殘余壓應(yīng)力→提高壽命d.不易氧化、脫碳、變形小e.工藝易控制，設(shè)備成本高4．特點(diǎn)鍛造→退火或正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→表面淬火→低溫回火→（粗磨→時(shí)效→精磨）

5．工藝路線結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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5.4鋼的化學(xué)熱處理一、滲碳：AC3以上；900~950℃

，低碳鋼1．目的及應(yīng)用提高表面硬度，耐磨性，而使心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性2．鋼種低碳鋼，低碳合金鋼3．加工工藝路線鍛造→正火→切削加工→滲碳→淬火（直接淬火、一次淬火，二次淬火）→低溫回火→噴丸→磨削結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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（1）直接淬火（如圖a、b曲線）奧氏體晶粒大，馬氏體粗，殘余A多，耐磨性低，變形大。只適用于本質(zhì)細(xì)晶鋼或耐磨性要求低和承載低的零件。（2）一次淬火

（如圖c曲線）心部要求高時(shí)——AC3以上表面要求高時(shí)——AC1以上30-500℃（3）二次淬火

（如圖d曲線）第一次，改變心部組織AC3以上30-500℃第二次，細(xì)化表面組織AC1以上30-500℃4．滲碳工藝-組織-性能關(guān)系加熱溫度，保溫時(shí)間→滲碳層厚度結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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二、氮化（含Al,Cr,Mo，V的鋼）

它系指在一定溫度（一般在AC1）以下，使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝。其目的是使工件表面獲得高硬度和良好的耐蝕性能，且因氮化溫度低、變形小，因此在工藝中的應(yīng)用也非常廣泛。常用的氮化方法又氣體氮化、離子氮化、氮碳共滲（軟氮化）等。1、氣體氮化氣體氮化是將工件放在密封的爐內(nèi)加熱，并通入氮?dú)狻B碳的加熱溫度低（小于Ac1溫度，鋼的組織處于鐵素體狀態(tài)），因此工件變形小、氧化脫碳少。氣體氮化的原理：氨氣在300℃以上是便可以受熱分解出活性氮原子，即：2NH3→3H2+2[N]活性氮原子被鋼的表面吸收，形成固溶體和化合物。結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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鋼的氮化層顯微組織400X鋼的氮化層顯微組織結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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B-AlB-Al共晶組織（菊花狀）B-Al-W共晶組織（三角形）B-Al亞共晶組織

（樹枝狀）結(jié)束放映下一頁(yè)上一頁(yè)

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5.6表面處理加熱與保溫過程中的氧