熱處理基礎(chǔ)知識(shí)(內(nèi)部受控)

1、熱處理基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)指南一汽大眾研究院通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，了解熱處理的基本原理，掌熱處理的基本原理，掌握常用熱處理方法的特握常用熱處理方法的特點(diǎn)、工藝、目的與應(yīng)用點(diǎn)、工藝、目的與應(yīng)用。 常用材料熱處理方常用材料熱處理方法的特點(diǎn)、工藝、目的法的特點(diǎn)、工藝、目的與應(yīng)用與應(yīng)用 1、熱處理熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝。種工藝。l為簡(jiǎn)明表示熱處理為簡(jiǎn)明表示熱處理的基本工藝過(guò)程，的基本工藝過(guò)程，通常用溫度通常用溫度時(shí)間時(shí)間坐標(biāo)繪出坐標(biāo)繪出熱處理工熱處理工藝曲線藝曲

2、線。 第四章第四章 鋼的熱處理鋼的熱處理熱處理是一種重要的加工工藝，熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用用。在機(jī)床制造中約在機(jī)床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過(guò)熱處理。的零件要經(jīng)過(guò)熱處理。在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱處理的零件達(dá)在汽車、拖拉機(jī)制造業(yè)中需熱處理的零件達(dá)70-80%。至于模具、滾動(dòng)軸承則要至于模具、滾動(dòng)軸承則要100%經(jīng)過(guò)熱處理。經(jīng)過(guò)熱處理?？傊匾牧慵家?jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚聿拍苁褂?。總之，重要的零件都要?jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚聿拍苁褂谩?2、熱處理特點(diǎn)、熱處理特點(diǎn)：熱處理熱處理區(qū)別于其他加工工藝如區(qū)別于其他加工工藝如鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)是鑄造、壓力加工等的特點(diǎn)

3、是只通過(guò)改變工件的組只通過(guò)改變工件的組織來(lái)改變性能，而不改變其形狀。織來(lái)改變性能，而不改變其形狀。 鑄造鑄造軋制軋制 4 4、根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，、根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點(diǎn)不同，將將熱處理工藝分類如下熱處理工藝分類如下：其他熱處理其他熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處理表面熱處理熱處理熱處理退火退火正火正火淬火淬火回火回火真空熱處理真空熱處理形變熱處理形變熱處理激光熱處理激光熱處理控制氣氛熱處理控制氣氛熱處理表面淬火表面淬火感應(yīng)加熱、火焰加熱、感應(yīng)加熱、火焰加熱、電接觸加熱等電接觸加熱等化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理滲碳、氮化、碳氮滲碳、氮化、碳氮共滲、滲其他元素等

4、共滲、滲其他元素等 重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握 鋼在加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的過(guò)程中及影響因素；鋼在加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變的過(guò)程中及影響因素；2.2.共析鋼奧氏體等溫冷卻曲線中各條線的含義。共析鋼奧氏體等溫冷卻曲線中各條線的含義。C C曲線曲線中各種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形貌，性中各種溫度區(qū)域內(nèi)奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織形貌，性能特點(diǎn)。能特點(diǎn)。3.3.奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的特點(diǎn)，冷卻速度對(duì)鋼的奧氏體連續(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；組織變化和最終性能的影響；4.4.各種熱處理的定義、目的、組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，性能變各種熱處理的定義、目的、組織轉(zhuǎn)變過(guò)程，性能變化，用途和使用的鋼種、零件的范圍。化

5、，用途和使用的鋼種、零件的范圍。 第一節(jié)第一節(jié) 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變第二節(jié)第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變第三節(jié)第三節(jié) 鋼的普通熱處理鋼的普通熱處理第四節(jié)第四節(jié) 表面熱處理和表面工程技術(shù)表面熱處理和表面工程技術(shù)第五節(jié)第五節(jié) 可控氣氛熱處理可控氣氛熱處理 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 一、鋼的臨界溫度一、鋼的臨界溫度 鐵碳相圖中鐵碳相圖中PSK、GS、ES線線分別用分別用A1、A3、Acm表示。表示。 由于實(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在由于實(shí)際加熱或冷卻時(shí)存在過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象，因此，將過(guò)冷或過(guò)熱現(xiàn)象，因此，將第一節(jié)第一節(jié) 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變加熱是熱處理的第一道工

6、序。加熱是熱處理的第一道工序。在臨界點(diǎn)以上加熱，在臨界點(diǎn)以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化奧氏體化。 1.1. 奧氏體化也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，奧氏體化也是形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，分為四步?，F(xiàn)以分為四步。現(xiàn)以 共析鋼為例說(shuō)明：共析鋼為例說(shuō)明： 第一步：奧氏體晶核形成：第一步：奧氏體晶核形成：首先在首先在 與與Fe3C相界形核。相界形核。 第二步：奧氏體晶核長(zhǎng)大：第二步：奧氏體晶核長(zhǎng)大： 晶核通過(guò)碳原子的擴(kuò)散向晶核通過(guò)碳原子的擴(kuò)散向 和和Fe3C方向長(zhǎng)大。方向長(zhǎng)大。鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用鋼加熱時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ac1Ac1、Ac3Ac3、AccmAc

7、cm表示，冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用表示，冷卻時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)變溫度分別用Ar1Ar1、Ar3Ar3、ArcmArcm表示表示 第三步：殘余第三步：殘余Fe3C溶解：溶解：鐵素體在成分、結(jié)構(gòu)鐵素體在成分、結(jié)構(gòu)上比上比Fe3C更接近于奧氏體，因而先于更接近于奧氏體，因而先于Fe3C消消失，而殘余失，而殘余Fe3C則隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)不斷溶解則隨保溫時(shí)間延長(zhǎng)不斷溶解直至消失。直至消失。 第四步：奧氏體均勻化。第四步：奧氏體均勻化。Fe3C溶解后，其所溶解后，其所在部位在部位 碳含量仍很高，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏體成分碳含量仍很高，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間保溫使奧氏體成分趨于趨于 均勻。均勻。2.2.奧氏體晶粒度的長(zhǎng)大與控制

8、奧氏體晶粒度的長(zhǎng)大與控制 鋼的奧氏體晶粒大小直接影響冷卻所得組織和性能。奧氏鋼的奧氏體晶粒大小直接影響冷卻所得組織和性能。奧氏體體晶粒細(xì)晶粒細(xì)時(shí)，退火后所得的組織亦細(xì)，則鋼的時(shí)，退火后所得的組織亦細(xì)，則鋼的強(qiáng)度、塑性強(qiáng)度、塑性較好較好。而淬火后得到的馬氏體也細(xì)小，因而韌性得到改善。而淬火后得到的馬氏體也細(xì)小，因而韌性得到改善。 奧氏體晶粒大小的控制奧氏體晶粒大小的控制 加熱溫度和保溫時(shí)間加熱溫度和保溫時(shí)間溫度高，時(shí)間長(zhǎng)促進(jìn)奧氏體晶溫度高，時(shí)間長(zhǎng)促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大。粒長(zhǎng)大。 加熱速度加熱速度加熱溫度確定后，加熱速度越快，奧氏加熱溫度確定后，加熱速度越快，奧氏 體晶粒越細(xì)小。體晶粒越細(xì)小。 鋼的成

9、分鋼的成分碳含量增高時(shí)，晶粒長(zhǎng)大的傾向增多；但碳含量增高時(shí)，晶粒長(zhǎng)大的傾向增多；但碳含量超過(guò)一定值后，碳能以未溶碳化物狀態(tài)存在，碳含量超過(guò)一定值后，碳能以未溶碳化物狀態(tài)存在，使晶粒長(zhǎng)大的傾向減小。鋼中加入能形成穩(wěn)定碳化物使晶粒長(zhǎng)大的傾向減小。鋼中加入能形成穩(wěn)定碳化物的元素和能生成氧化物和氮化物的元素，有利于得到的元素和能生成氧化物和氮化物的元素，有利于得到本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。 原始組織原始組織鋼的原始組織越細(xì)，碳化物彌散度越大，鋼的原始組織越細(xì)，碳化物彌散度越大，界面越多，則奧氏體的晶粒越小。界面越多，則奧氏體的晶粒越小。 第二節(jié)第二節(jié) 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧

10、氏體的等溫轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能產(chǎn)物的組織和性能 過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變和和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變變兩種。兩種。 兩種冷卻方式示意圖兩種冷卻方式示意圖1等溫冷卻等溫冷卻2連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻處于臨界點(diǎn)處于臨界點(diǎn)A1A1以下的奧氏體稱以下的奧氏體稱過(guò)冷奧氏體過(guò)冷奧氏體。過(guò)冷奧氏體是過(guò)冷奧氏體是非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。非穩(wěn)定組織，遲早要發(fā)生轉(zhuǎn)變。一、過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變一、過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖過(guò)冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是是表示奧氏體

11、急速冷卻表示奧氏體急速冷卻到臨界點(diǎn)到臨界點(diǎn)A1 以下在各不同溫度下的保溫過(guò)程中轉(zhuǎn)以下在各不同溫度下的保溫過(guò)程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線。變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系曲線。又稱又稱C 曲線或曲線或TTT曲線。曲線。 (Time-Temperature- Transformation)1、C曲線的建立曲線的建立 以共析鋼為例：以共析鋼為例： 取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化。取一批小試樣并進(jìn)行奧氏體化。 將試樣分組淬入低于將試樣分組淬入低于A1 點(diǎn)的不同溫度的鹽浴點(diǎn)的不同溫度的鹽浴中，隔一定時(shí)間取一試樣淬入水中。中，隔一定時(shí)間取一試樣淬入水中。 測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與測(cè)定每個(gè)試樣的轉(zhuǎn)變量，

12、確定各溫度下轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。轉(zhuǎn)變時(shí)間的關(guān)系。 將各溫度下轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度將各溫度下轉(zhuǎn)變開(kāi)始時(shí)間及終了時(shí)間標(biāo)在溫度時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線。時(shí)間坐標(biāo)中，并分別連線。 轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開(kāi)始點(diǎn)的連線稱轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變開(kāi)始線。轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的轉(zhuǎn)變終了點(diǎn)的連線稱連線稱轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線。 A1-Ms 間及轉(zhuǎn)變開(kāi)始線以左的區(qū)域?yàn)殚g及轉(zhuǎn)變開(kāi)始線以左的區(qū)域?yàn)檫^(guò)冷奧氏體過(guò)冷奧氏體區(qū)。區(qū)。 轉(zhuǎn)變終了線以右及轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。 兩線之間及兩線之間及Ms與與Mf之間為之間為轉(zhuǎn)變區(qū)轉(zhuǎn)變區(qū)。時(shí)間時(shí)間溫度溫度A1MSMfA過(guò)冷過(guò)冷APBMAMABAP轉(zhuǎn)變開(kāi)始線轉(zhuǎn)變

13、開(kāi)始線轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線2、C 曲線的分析曲線的分析 轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐標(biāo)之間的距離為轉(zhuǎn)變開(kāi)始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期孕育期。 孕育期越小，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性越小。孕育期越小，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性越小。 孕育期最小處稱孕育期最小處稱C 曲線的曲線的“鼻尖鼻尖”。碳鋼鼻尖處。碳鋼鼻尖處的溫度為的溫度為550。 在鼻尖以上，溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小。在鼻尖以上，溫度較高，相變驅(qū)動(dòng)力小。 在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。體穩(wěn)定性增加。 C曲線明確表示了過(guò)冷奧氏體在不同溫度下的等曲線明確表示了過(guò)冷奧氏體在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物

14、。二、過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能二、過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能 隨過(guò)冷度不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生隨過(guò)冷度不同，過(guò)冷奧氏體將發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變、貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變和和馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變?nèi)N類型轉(zhuǎn)變。三種類型轉(zhuǎn)變。 以共析鋼為例說(shuō)明：以共析鋼為例說(shuō)明： 珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變珠光體的組織形態(tài)及性能珠光體的組織形態(tài)及性能 過(guò)冷奧氏體在過(guò)冷奧氏體在A1到到550間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織型組織，它是，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合物混合物，根據(jù)片層厚薄不同，又細(xì)分為，根據(jù)片層厚薄不同，又細(xì)分為珠光體珠光體、索氏體索氏體和和托氏體托

15、氏體。珠光體珠光體索氏體索氏體托氏體托氏體光鏡下形貌光鏡下形貌電鏡下形貌電鏡下形貌 珠光體：珠光體： 形成溫度為形成溫度為A1-650，片層較厚，片層較厚，500倍光鏡下倍光鏡下可辨，用符號(hào)可辨，用符號(hào)P表示。表示。光鏡形貌電鏡形貌 索氏體索氏體 形成溫度為形成溫度為650-600，片層較薄，片層較薄，800-1000倍倍光鏡下可辨，用符號(hào)光鏡下可辨，用符號(hào)S 表示。表示。 托氏體托氏體 形成溫度為形成溫度為600-550，片層極薄，電鏡下可辨，片層極薄，電鏡下可辨，用符號(hào)用符號(hào)T 表示。表示。電鏡形貌光鏡形貌 珠光體、索氏體、屈氏體珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無(wú)本質(zhì)區(qū)別，三種組織無(wú)本質(zhì)區(qū)別

16、，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對(duì)的。只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對(duì)的。片間距片間距 bHRC l片間距越小，鋼的強(qiáng)度、片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，而塑性和韌性硬度越高，而塑性和韌性略有改善。略有改善。 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變 貝氏體的組織形態(tài)及性能：貝氏體的組織形態(tài)及性能： 過(guò)冷奧氏體在過(guò)冷奧氏體在550- 230 (Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂祥g將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏體用符號(hào)體類型組織，貝氏體用符號(hào)B表示。表示。 根據(jù)其組織形態(tài)不同，根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體貝氏體又分為又分為上貝氏體上貝氏體(B上上)和和下貝氏體下貝氏體（B下下）。）。上貝氏體上貝氏體下貝氏體下貝氏體

17、上貝氏體上貝氏體 形成溫度為形成溫度為550-350。 在光鏡下呈在光鏡下呈羽毛狀。羽毛狀。 在電鏡下為在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自?shī)W氏體不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自?shī)W氏體晶晶 界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)的鐵素界向晶內(nèi)平行生長(zhǎng)的鐵素 體條之間。體條之間。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下下貝氏體下貝氏體 形成溫度為形成溫度為350- 230 (Ms)。 在光鏡下呈在光鏡下呈竹葉狀。竹葉狀。 在電鏡下為在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)，并與鐵素體針長(zhǎng)軸方向呈與鐵素體針長(zhǎng)軸方向呈55-60角。角。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下 上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無(wú)實(shí)用價(jià)值。上貝氏體強(qiáng)度與

18、塑性都較低，無(wú)實(shí)用價(jià)值。 下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。用的強(qiáng)化組織之一。 B上上B下下 馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變當(dāng)奧氏體過(guò)冷到當(dāng)奧氏體過(guò)冷到Ms 以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。1、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在碳在-Fe中的過(guò)飽和固溶體稱中的過(guò)飽和固溶體稱馬氏體馬氏體,用符號(hào)用符號(hào)M 表示。表示。馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中。

19、馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中。馬氏體組織馬氏體組織2、馬氏體的形態(tài)、馬氏體的形態(tài) 馬氏體的形態(tài)分馬氏體的形態(tài)分板條板條和和針狀針狀兩類。兩類。 板條馬氏體板條馬氏體 立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)的扁棒狀立體形態(tài)為細(xì)長(zhǎng)的扁棒狀 在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。光鏡下光鏡下電鏡下電鏡下 針狀馬氏體針狀馬氏體 立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。顯微組織為針狀。 在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱，又稱孿晶馬氏體孿晶馬氏體。電鏡下電鏡下電鏡下電鏡下光鏡下光鏡下3、馬氏體的性能、馬氏體的性能 高硬度

20、高硬度是馬氏體組織性能的主要特點(diǎn)。是馬氏體組織性能的主要特點(diǎn)。 馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。 含碳量增加，其硬度增加。含碳量增加，其硬度增加。 當(dāng)含碳量大于當(dāng)含碳量大于0.6%時(shí)，其硬度趨于平緩。時(shí)，其硬度趨于平緩。l合金元素對(duì)馬氏體硬度的影響不大。合金元素對(duì)馬氏體硬度的影響不大。馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%馬氏體的透射電鏡形貌馬氏體的透射電鏡形貌針狀馬氏體針狀馬氏體板條馬氏體板條馬氏體 馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過(guò)飽和碳引起的固溶強(qiáng)馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過(guò)飽和碳引起的固溶強(qiáng)化?；４送?，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化此外，

21、馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。作用。 馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式。針狀馬氏體脆性大，針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。和韌性。過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼）過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物（共析鋼） 三、過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變?nèi)?、過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT 曲線曲線，是通，是通過(guò)測(cè)定不同冷速下過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。過(guò)測(cè)定不同冷速下過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。共析鋼共析鋼CCTCCT曲線曲線過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼CCTCCT曲線曲線亞共析鋼亞共析鋼C

22、CTCCT曲線曲線(Continuous-Cooling-Transformation)1、過(guò)冷、過(guò)冷A的的CCT曲線曲線 共析鋼的共析鋼的CCT曲線沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)曲線沒(méi)有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。 當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。氏體。VkVk共析鋼的共析鋼的CCT曲線曲線4545鋼鋼850850油冷組織油冷組織(M+T) 圖中的圖中的Vk 為為CCT 曲線的曲線的上上臨界冷卻速度臨界

23、冷卻速度，即獲得即獲得全部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度。全部馬氏體組織時(shí)的最小冷卻速度。 Vk 為為CCT曲線的下臨界冷卻速度。曲線的下臨界冷卻速度。 Vk 1.5 Vk 。2.CCT曲線和曲線和C曲線的比較曲線的比較 CCT曲線位于曲線位于TTT曲線右下方。曲線右下方。CCT曲線獲得困曲線獲得困難，難，TTT曲線容易測(cè)得。曲線容易測(cè)得?？捎每捎肨TT曲線定性說(shuō)明曲線定性說(shuō)明連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變情況。方法是將連續(xù)冷卻方法是將連續(xù)冷卻曲線繪在曲線繪在C 曲線上，依其與曲線上，依其與C 曲線交點(diǎn)的位置來(lái)曲線交點(diǎn)的位置來(lái)說(shuō)明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。說(shuō)明最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。 用用TTT曲線定性

24、說(shuō)明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)曲線定性說(shuō)明共析鋼連續(xù)冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變的組織轉(zhuǎn)變爐冷爐冷空冷空冷油油冷冷水水冷冷3 3C C曲線的應(yīng)用曲線的應(yīng)用（1 1）根據(jù)工件要求，確定熱處理工藝。）根據(jù)工件要求，確定熱處理工藝。（2 2）確定工件淬火時(shí)的臨界冷速。）確定工件淬火時(shí)的臨界冷速。（3 3）可以指導(dǎo)連續(xù)冷卻操作）可以指導(dǎo)連續(xù)冷卻操作 V1:V1:爐冷（退火）爐冷（退火） P P V2: V2: 空冷，空冷，S S V3 V3：空冷，：空冷，S S V4 V4：油冷，：油冷，T+M+AT+M+A V5 V5：水冷，：水冷，M+AM+A（4 4）選擇鋼材的依據(jù)）選擇鋼材的依據(jù)（5 5）C C曲線對(duì)選擇淬火介質(zhì)與

25、淬火方法有指導(dǎo)。曲線對(duì)選擇淬火介質(zhì)與淬火方法有指導(dǎo)。第三節(jié)第三節(jié) 鋼的普通熱處理鋼的普通熱處理 機(jī)械零件的一般加工工藝為：機(jī)械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）毛坯（鑄、鍛）預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理機(jī)加工機(jī)加工最終熱處理。最終熱處理。l退火與正火工藝主退火與正火工藝主要用于預(yù)備熱處理要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要只有當(dāng)工件性能要求不高時(shí)才作為最求不高時(shí)才作為最終熱處理。終熱處理。 一、鋼的一、鋼的退火退火 將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫， 然后緩慢冷卻（爐冷）的然后緩慢冷卻（爐冷）的 熱處理工藝叫做熱處理工藝叫做退火退火。 1、退火目的、退火目的 調(diào)整硬度，便于切削加調(diào)整硬度

26、，便于切削加 工。工。適合加工的硬度為適合加工的硬度為170-250HB。 消除內(nèi)應(yīng)力，消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。防止加工中變形。 細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。 真空退火爐真空退火爐2、退火工藝、退火工藝 退火的種類很多，常用的有退火的種類很多，常用的有完全退火完全退火、等溫退火等溫退火、球化退火球化退火、擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火。 完全退火完全退火 主要用于主要用于亞共析鋼亞共析鋼。 加熱溫度加熱溫度 Ac3+30 50 。 組織：組織：F+P 等溫退火等溫退火亞共析鋼亞共析鋼加熱溫度加熱溫度 Ac3+3050共析

27、、過(guò)共析鋼共析、過(guò)共析鋼加熱溫度加熱溫度 Ac1+3050保溫后快冷到略低于保溫后快冷到略低于Ar1的溫度停留，待相變完成后的溫度停留，待相變完成后出出爐空冷。爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時(shí)間。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時(shí)間。 高速鋼等溫退火與普通退火的比較高速鋼等溫退火與普通退火的比較 球化退火球化退火球化退火球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。l主要用于共析鋼和過(guò)共主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼。析鋼。l加熱溫度加熱溫度 Ac1+ 30-50l通過(guò)緩冷或者冷卻到略通過(guò)緩冷或者冷卻到略低于低于Ar1的溫度下保溫，的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球使珠光

28、體中的滲碳體球化后出爐空冷。化后出爐空冷。 球化退火的組織：球化退火的組織： 在鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體，稱在鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體，稱球狀珠球狀珠光體光體，用用P球球表示。表示。 對(duì)于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過(guò)共析鋼，球化退火前對(duì)于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過(guò)共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀。應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀。球狀珠光體球狀珠光體二、二、正火正火 正火是將正火是將亞共析鋼亞共析鋼加熱到加熱到Ac3+30 50，共析鋼共析鋼加熱到加熱到Ac1+3050，過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 加熱到加熱到Accm+30 50，保保 溫后溫后空冷空冷的工藝。的工藝。 正火比退火冷卻速度大。正火比退火

29、冷卻速度大。 1、正火后的組織：、正火后的組織： 0.6%C時(shí)組織時(shí)組織 F+S 0.6%C時(shí)組織時(shí)組織 S正火溫度正火溫度2、正火的目的、正火的目的 對(duì)于低、中碳鋼對(duì)于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。，目的與退火的相同。 對(duì)于過(guò)共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球?qū)τ谶^(guò)共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備?；嘶鹱鹘M織準(zhǔn)備。 普通件最終熱處理。普通件最終熱處理。l要改善切削性能：要改善切削性能：l低碳鋼用正火，低碳鋼用正火，l中碳鋼用退火或正火，中碳鋼用退火或正火，l高碳鋼用球化退火高碳鋼用球化退火。熱處理與硬度關(guān)系熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度合適切削加工硬度

30、 三、鋼的淬火三、鋼的淬火 淬火淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。 淬火是應(yīng)用最廣的熱淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。處理工藝之一。l淬火的目的：淬火的目的： 獲得馬氏體組織，提獲得馬氏體組織，提高鋼的性能。高鋼的性能。真空淬火爐真空淬火爐1、淬火溫度淬火溫度1）碳鋼）碳鋼 亞共析鋼亞共析鋼淬火溫度：淬火溫度：Ac3+30-50。預(yù)備熱處理組織：預(yù)備熱處理組織：退火退火(F+P)或正火組織或正火組織(F+S或或S)。 共析鋼共析鋼淬火溫度淬火溫度 Ac1+30-

31、50淬火組織淬火組織 M+A。 過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼 淬火溫度淬火溫度 Ac1+30-50 溫度高于溫度高于Accm，奧氏體晶粒粗大、淬火后馬氏體，奧氏體晶粒粗大、淬火后馬氏體晶粒粗大；晶粒粗大；M含碳量高，含碳量高， A量增多。使鋼硬度、量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開(kāi)裂傾向增加。耐磨性下降，脆性、變形開(kāi)裂傾向增加。 淬火組織為淬火組織為 M+顆粒狀顆粒狀Fe3C+A* 預(yù)備熱處理組織預(yù)備熱處理組織 P球球。T12鋼（含鋼（含1.2%C）正常淬火組織）正常淬火組織2、淬火介質(zhì)淬火介質(zhì) 理想的冷卻曲線理想的冷卻曲線應(yīng)只在應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，附

32、近盡量緩冷，以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小內(nèi)應(yīng)力的目的減小內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還。但目前還理想淬火曲線示意圖理想淬火曲線示意圖MsMf 沒(méi)有找到理想的淬火介質(zhì)。沒(méi)有找到理想的淬火介質(zhì)。l常用淬火介質(zhì)是水和油。常用淬火介質(zhì)是水和油。 水水的冷卻能力強(qiáng)，但低溫的冷卻能力強(qiáng)，但低溫卻能力太大，卻能力太大，只用于形狀只用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件簡(jiǎn)單的碳鋼件。 油油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，太小，用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。 熔鹽熔鹽作為淬火介質(zhì)稱作為淬火介質(zhì)稱鹽浴鹽浴，冷卻能力在水和油之，冷卻能力

33、在水和油之間，間，用于形狀復(fù)雜件的分級(jí)淬火和等溫淬火用于形狀復(fù)雜件的分級(jí)淬火和等溫淬火。l其他淬火介質(zhì)其他淬火介質(zhì)如如聚乙烯醇聚乙烯醇、硝鹽水溶液硝鹽水溶液等等也是工業(yè)上常也是工業(yè)上常用的介質(zhì)。用的介質(zhì)。一、鋼的淬火一、鋼的淬火 l2.淬火方法淬火方法(1)單液淬火單液淬火 (2)雙液淬火雙液淬火 (3)馬氏體分級(jí)淬火馬氏體分級(jí)淬火 (4)等溫淬火等溫淬火 操作簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用較廣。缺點(diǎn)是水淬變形開(kāi)裂傾向大；油淬冷卻速度小，淬透直徑小，大件淬不硬。 雙液淬火能有效的雙液淬火能有效的減少熱應(yīng)力和相變減少熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，降低工件變應(yīng)力，降低工件變形和開(kāi)裂的傾向，形和開(kāi)裂的傾向，所以可用于

34、形狀復(fù)所以可用于形狀復(fù)雜的高碳鋼件和尺雜的高碳鋼件和尺寸較大的合金鋼件。寸較大的合金鋼件。 雙液分級(jí)和相變應(yīng)力，降低雙液分級(jí)和相變應(yīng)力，降低工件變形和開(kāi)裂的傾向，所工件變形和開(kāi)裂的傾向，所以可用于形狀復(fù)雜的高碳鋼以可用于形狀復(fù)雜的高碳鋼件和尺寸較大的合金鋼件。件和尺寸較大的合金鋼件。等溫淬火大大降低了鋼件的內(nèi)應(yīng)力，減少變形，適用于處理復(fù)雜和精度要求高的小件，其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低。 一、鋼的淬火一、鋼的淬火 l4.鋼的淬透性與淬硬性鋼的淬透性與淬硬性 淬硬層深度淬硬層深度: :工件表面向里至半馬氏體區(qū)(馬氏體與非馬氏體組織各占一半處)的垂直距離。 測(cè)試方法測(cè)試方法: : 末端淬火法 臨

35、界直徑(D0)臨界直徑：工件在某種介質(zhì)中淬火后，心部得到全部馬氏體或半馬氏體組織時(shí)的最大直徑。直徑越大，鋼的淬透性越好。 淬透性的實(shí)際意義淬透性的實(shí)際意義 l3.淬火缺陷淬火缺陷(1)變形與開(kāi)裂變形與開(kāi)裂 (2)氧化與脫碳氧化與脫碳 (3)硬度不足與軟點(diǎn)硬度不足與軟點(diǎn) 鋼淬火時(shí)形成馬氏體的能力。鋼淬火得到馬氏體的鋼淬火得到馬氏體的最大硬度。最大硬度。要求零件的表面與心部力學(xué)性能一致，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造，并要求全部淬透。表面受力最大、心部受力最小，應(yīng)選用淬透性較低 的鋼種，淬硬層深度為工件半徑或厚度的1/21/3即可。二、鋼的回火二、鋼的回火 l為什么鋼淬火后要進(jìn)行回火？為什么鋼淬火后要進(jìn)行

36、回火？ 鋼淬火后存在的問(wèn)題鋼淬火后存在的問(wèn)題: : 鋼淬火后存在有內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂 ； 淬火得到的馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，在工作中會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致零件尺寸的變化； 淬火鋼脆性大，韌、塑性差。 回火回火: :將淬火鋼重新加熱到A1點(diǎn)以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，冷卻到室溫的熱處理工藝。 回火的目的回火的目的: :降低淬火鋼的脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力，使組織趨于穩(wěn)定并獲得所需要的性能。 二、鋼的回火二、鋼的回火 （工藝及應(yīng)用）回火后組織為回火馬回火后組織為回火馬氏體。氏體?；鼗鸷蠼M織為回火托氏體?；鼗鸷蠼M織為回火索氏體。生產(chǎn)上將淬火加高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理。二、鋼的回火（性能變化

37、）二、鋼的回火（性能變化） l隨著回火溫度升高，淬火鋼的強(qiáng)度隨著回火溫度升高，淬火鋼的強(qiáng)度 、硬、硬度下降，塑性升高，韌性呈升高趨勢(shì)。度下降，塑性升高，韌性呈升高趨勢(shì)。l但中間出現(xiàn)兩次下降（回火脆性）但中間出現(xiàn)兩次下降（回火脆性） 第一類回火脆性：第一類回火脆性：發(fā)生在3000左右，是一種不可避免的脆性，亦稱不可逆回火脆性。 第二類回火脆性：第二類回火脆性：發(fā)生在570左右，但回火以后較快冷卻可以避免。 2、回火的種類回火的種類1）低溫回火）低溫回火 回火溫度：回火溫度： 150250 組織轉(zhuǎn)變：組織轉(zhuǎn)變： 從馬氏體中從馬氏體中析出細(xì)片狀析出細(xì)片狀 - -碳化物；碳化物； A分解為分解為 -碳

38、化物和過(guò)飽和碳化物和過(guò)飽和鐵素體。鐵素體。 這種在馬氏體基體上分布著細(xì)片狀碳化物的組織這種在馬氏體基體上分布著細(xì)片狀碳化物的組織稱為稱為回火馬氏體回火馬氏體，用，用M回回表示。表示。 低溫回火的目的低溫回火的目的是在保留淬火后高硬度、是在保留淬火后高硬度、 高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。高耐磨性的同時(shí)，降低內(nèi)應(yīng)力，提高韌性。l主要用于主要用于處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表處理各種工具、模具、軸承及經(jīng)滲碳和表面淬火的工件。面淬火的工件?；鼗鹎象w回火屈氏體 2 2）中溫回火）中溫回火 回火溫度：回火溫度：350-500 350-500 組織轉(zhuǎn)變：組織轉(zhuǎn)變： - -碳化物碳化物溶解于

39、鐵素體中溶解于鐵素體中, ,同時(shí)同時(shí)從鐵素體中析出從鐵素體中析出FeFe3 3C C。到到350, 350, 馬氏體中的馬氏體中的含碳量已降到鐵素體含碳量已降到鐵素體的平衡成分，內(nèi)應(yīng)力的平衡成分，內(nèi)應(yīng)力大量消除大量消除。M M回火轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布回火轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀著細(xì)粒狀FeFe3 3C C的組織，稱為的組織，稱為回火托氏體回火托氏體，用，用T T回回表示。表示。 回火托氏體組織具有較高的彈性極限和屈服極限，回火托氏體組織具有較高的彈性極限和屈服極限，并具有一定的韌性，硬度一般為并具有一定的韌性，硬度一般為3545HRC。l主要用于各主

40、要用于各類彈簧的熱類彈簧的熱處理。處理。 汽車板簧汽車板簧熱卷彈簧熱卷彈簧回火索氏體回火索氏體 3、高溫回火高溫回火 回火溫度：回火溫度：500-650 組織轉(zhuǎn)變：組織轉(zhuǎn)變：Fe3C發(fā)生聚集發(fā)生聚集長(zhǎng)大，鐵素體發(fā)生多邊長(zhǎng)大，鐵素體發(fā)生多邊形化。形化。 l這種在多邊形鐵素這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆體基體上分布著顆粒狀粒狀Fe3C的組織稱的組織稱回火索氏體回火索氏體，用用S回回表示。表示。 回火索氏體組織具有良好的綜合力學(xué)性能，即在回火索氏體組織具有良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。保持較高的強(qiáng)度同時(shí)，具有良好的塑性和韌性。 通常把淬火加高溫回火的熱處理工藝稱

41、作通常把淬火加高溫回火的熱處理工藝稱作“調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)處理處理”，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱“調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)”。l調(diào)質(zhì)廣泛用于連桿、調(diào)質(zhì)廣泛用于連桿、軸、齒輪等各種重要軸、齒輪等各種重要結(jié)構(gòu)件的處理。也可結(jié)構(gòu)件的處理。也可作為精密零件、量具作為精密零件、量具等的預(yù)備熱處理。等的預(yù)備熱處理。 柴油機(jī)連桿柴油機(jī)連桿二、鋼的回火（性能變化）二、鋼的回火（性能變化） l隨著回火溫度升高，淬火鋼的強(qiáng)度隨著回火溫度升高，淬火鋼的強(qiáng)度 、硬、硬度下降，塑性升高，韌性呈升高趨勢(shì)。度下降，塑性升高，韌性呈升高趨勢(shì)。l但中間出現(xiàn)兩次下降（回火脆性）但中間出現(xiàn)兩次下降（回火脆性） 第一類回火脆性：第一類回火脆性：發(fā)生在3000左右，是一種不可

42、避免的脆性，亦稱不可逆回火脆性。 第二類回火脆性：第二類回火脆性：發(fā)生在570左右，但回火以后較快冷卻可以避免。 第四節(jié)第四節(jié) 表面熱處理表面熱處理 表面淬火表面淬火是指在是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行的情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。 一、鋼的表面淬火一、鋼的表面淬火表面淬火目的：表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限使表面具有高的硬度、耐磨性和疲勞極限; 心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，具有足心部在保持一定的強(qiáng)度、硬度的條件下，

43、具有足夠的塑性和韌性。即夠的塑性和韌性。即表硬里韌表硬里韌。 適用于適用于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、摩擦和沖擊的零件。感應(yīng)加熱表面感應(yīng)加熱表面淬火示意圖淬火示意圖表面淬火常用加熱方法表面淬火常用加熱方法1. 感應(yīng)加熱：感應(yīng)加熱：利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。件表面迅速加熱的方法。 感應(yīng)加熱分為：感應(yīng)加熱分為： 高頻感應(yīng)加熱高頻感應(yīng)加熱 頻率為頻率為250-300KHz，淬硬層深度淬硬層深度0.5-2mm傳動(dòng)軸連續(xù)淬火傳動(dòng)軸連續(xù)淬火感應(yīng)器感應(yīng)器感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖感應(yīng)加熱表面淬火齒輪的截面圖

44、中頻感應(yīng)加熱中頻感應(yīng)加熱 頻率為頻率為2500-8000Hz淬硬層深度淬硬層深度2-10mm齒圈淬火機(jī)床齒圈淬火機(jī)床各種感應(yīng)器各種感應(yīng)器 工頻感應(yīng)加熱工頻感應(yīng)加熱頻率為頻率為50Hz淬硬層深度淬硬層深度10-15 mm各種感應(yīng)器各種感應(yīng)器感應(yīng)穿透加熱感應(yīng)穿透加熱 2.火焰加熱：火焰加熱：利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。法。成本低，但質(zhì)量不易控制。成本低，但質(zhì)量不易控制。3. 激光熱處理：激光熱處理：利用高能量密度的激光對(duì)工件表面利用高能量密度的激光對(duì)工件表面進(jìn)行加熱的方法。進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。效率高，質(zhì)量好。火焰加熱表面淬火示意圖火焰加熱表面淬火

45、示意圖激光表面處理激光表面處理二、二、鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是指將工件置于適當(dāng)?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱保溫，是指將工件置于適當(dāng)?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織，進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。分和組織，進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。 與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還與表面淬火相比，化學(xué)熱處理不僅改變鋼的表層組織，還改變其化學(xué)成分。改變其化學(xué)成分。 化學(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一?；瘜W(xué)熱處理也是獲得表硬里韌性能的方法之一。 根據(jù)滲入的元素不同，根據(jù)滲入的元素

46、不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多化學(xué)熱處理可分為滲碳、氮化、多元共滲、滲其他元素等元共滲、滲其他元素等。1.化學(xué)熱處理的基本過(guò)程化學(xué)熱處理的基本過(guò)程 1）介質(zhì)）介質(zhì)(滲劑滲劑)的分解：的分解：分解的同時(shí)釋放出活性原子。分解的同時(shí)釋放出活性原子。 如：如：滲碳滲碳 CH42H2+C 氮化氮化 2NH33H2+2N2）工件表面的吸收：）工件表面的吸收：活性原活性原子向固溶體溶解或與鋼中某子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。些元素形成化合物。3）原子向內(nèi)部擴(kuò)散。）原子向內(nèi)部擴(kuò)散。 氮化擴(kuò)散層氮化擴(kuò)散層2.鋼的滲碳鋼的滲碳 是指向鋼的表面滲是指向鋼的表面滲 入碳原子的過(guò)程。入碳原子的過(guò)程。1

47、）滲碳目的）滲碳目的 提高工件表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)而提高硬度、提高工件表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)而提高硬度、 耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部良好的韌性。耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時(shí)保持心部良好的韌性。2）滲碳用鋼）滲碳用鋼 為含為含0.1-0.25%C的低碳鋼。的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。碳高則心部韌性降低。 井式氣體滲碳爐井式氣體滲碳爐一、滲碳一、滲碳l1.滲碳的方法滲碳的方法 固體神滲碳法固體神滲碳法 氣體滲碳法氣體滲碳法設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，但勞動(dòng)條件差，質(zhì)量不易控制，生產(chǎn)率低。主要用于單件、小批生產(chǎn)。 將工件放入神探氣氛中，在900-950的溫度下加熱、保溫，以提高工件表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的化學(xué)熱處理

48、工藝。目的是使表面具有高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定強(qiáng)度和較高的韌性，既能承受大的沖擊，又能承受大的摩擦。生產(chǎn)率高，滲碳過(guò)程容易控制，滲層質(zhì)量好，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。但設(shè)備成本高，廣泛用于大批大量生產(chǎn)中。氣體滲碳?xì)怏w滲碳法示意圖法示意圖3）滲碳方法）滲碳方法 氣體滲碳法氣體滲碳法 將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。 滲劑為氣體滲劑為氣體(煤氣、液化氣等煤氣、液化氣等)或有機(jī)液體或有機(jī)液體(煤油、煤油、甲醇等甲醇等)。 優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，效率高；優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量好，效率高；缺點(diǎn)：滲層成分與深度不易控制。缺點(diǎn)：滲層成分與深度不易控制。4）滲碳溫度）滲碳溫度 900-950。 滲碳層厚度滲碳層厚度(由表面到過(guò)度層一半處的厚度由表面到過(guò)度層一半處的厚度)：一般：一般為為0.5-2mm。低碳鋼滲碳