机械制造基础04

第4章 钢的热处理 章
4.2钢的热处理基础知识 一、热处理的定义 将固态钢材采用适当的方式进行加热 保温和 加热、 将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和 冷却以获得所需组织与性能的工艺 以获得所需组织与性能的工艺。 冷却以获得所需组织与性能的工艺。
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4.2钢的热处理基础知识 二、热处理的目的 （1）提高钢的力学性能 （2）改善钢的工艺性能 三、热处理的分类
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4.3 减速器零部件热处理工艺方法的选定过程 4.3.2 减速器齿轮的加工和热处理步骤 1、材料：40Cr或45钢 2、热处理步骤： 下料→锻造→热处理I（预备热处理）→ 粗加 工→热处理Ⅱ（最终热处理）→ 精加工→ 最 终检验。
其中，热处理I为正火处理，其目的是细化晶粒，调整硬度，为后 期加工做准备。热处理Ⅱ为调质+表面淬火+低温回火，其目的是使齿轮 心部具有较好的综合机械性能，齿面具有高硬度和高耐磨性。
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4.1减速器主要零件热处理工艺方法选定说明 一、设计目的 以轴类和齿轮类零件的热处理工艺为例， 以轴类和齿轮类零件的热处理工艺为例，讲述 典型零件的热处理工艺制定方法。 典型零件的热处理工艺制定方法。 二、设计条件 给出减速器主轴及齿轮的性能要求， 给出减速器主轴及齿轮的性能要求，进行其热处 理工艺的制定。 理工艺的制定。 三、设计内容及要求 （1）根据减速器主轴的性能要求，确定热处理工 ）根据减速器主轴的性能要求， 艺方法。 艺方法。 （2）根据减速器齿轮的性能要求，确定热处理工 ）根据减速器齿轮的性能要求， 艺方法。 艺方法。
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4.2钢的热处理基础知识 表面淬火用钢: 三)表面淬火用钢 表面淬火用钢 选用中碳或中碳低合金钢。 、 、 选用中碳或中碳低合金钢。40、45、 40Cr、40MnB等。 、 等 表面淬火加工的方法: 四)表面淬火加工的方法 表面淬火加工的方法 感应加热( 感应加热 高、中、工频 )、火焰加热、 、火焰加热、 电接触加热法等。 电接触加热法等。
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4.2钢的热处理基础知识 二、奥氏体的形成
4.2.2 钢在冷却时的组织转变 一、共析钢过冷奥氏体的等温冷却转变 T --- time T --- temperature T --- transformation
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4.2钢的热处理基础知识
( ) 800 过 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 0 1 10 102 103 104 (s) Mf Ms 230 - 50 ; 区; 区 氏体 ( M ) ; 区 冷 奥 氏 体 区 区 A 550 区; 230 ; ; 氏体( 氏体 B ) 区; 区 + A A 产 物 区 A1 550 ; ;P 区; 区 区 稳定的奥氏体区 A1
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4.2钢的热处理基础知识 1.钢的渗碳 钢的渗碳 1)定义 向钢的表面渗入碳原子的过程。 定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。 定义 2)目的 获得具有表硬里韧性能的零件。 目的: 获得具有表硬里韧性能的零件。 目的 3)用钢 低碳钢和低碳合金钢。 用钢: 低碳钢和低碳合金钢。 用钢 4)方法 固体、气体、液体渗碳。 方法: 固体、气体、液体渗碳。 方法
淬火 + 高温回火 = 调质处理
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4.2钢的热处理基础知识 4.2.3 钢的表面热处理工艺 工艺的核心:使零件具有“表硬里韧” 工艺的核心 使零件具有“表硬里韧” 使零件具有 的力学性能。 的力学性能。 表面淬火 化学热处理
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4.2钢的热处理基础知识 一.表面淬火 表面淬火 定义:是一种不改变钢表层化学成 一) 定义 是一种不改变钢表层化学成 分,但改变表层组织的局部热 但改变表层组织的局部热 处理工艺。 处理工艺。 工艺特征:通过快速加热使钢的表 二) 工艺特征 通过快速加热使钢的表 层奥氏体化,然后急冷 然后急冷,使表层 层奥氏体化 然后急冷 使表层 形成马氏体组织,而心部仍保 形成马氏体组织 而心部仍保 持不变。 持不变。
普 通 热处理 退火;正火 退火 正火; 正火 淬火;回火 回火; 淬火 回火 表面淬火 表 面 热处理 化 学 热处理 火焰加 热淬火 渗碳; 渗氮; 渗碳 渗氮 碳氮共渗; 碳氮共渗 感应加 热淬火
热处理
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4.2钢的热处理基础知识 4.2.1钢在加热时的组织转变 钢在加热时的组织转变 一、转变温度
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工艺参数
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4.2钢的热处理基础知识
常
温 度
A1
用 的 淬 火 方 法
Ms 时间
单液淬火
双液淬火
分级淬火
等温淬火
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4.2钢的热处理基础知识 四.钢的回火 钢的回火 定义: 一)定义 把淬火后的零件重新加温到 线以 定义 把淬火后的零件重新加温到A1线以 下某个温度,保温一段时间 然后冷却到室温。 保温一段时间,然后冷却到室温 下某个温度 保温一段时间 然后冷却到室温。 目的: 降低脆性;稳定工件尺 二)目的 消除淬火应力 降低脆性 稳定工件尺 目的 消除淬火应力,降低脆性 调整淬火零件的力学性能。 寸;调整淬火零件的力学性能。 调整淬火零件的力学性能
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4.2钢的热处理基础知识
第4章 钢的热处Байду номын сангаас 章
4.2钢的热处理基础知识 二.钢的正火 钢的正火 定义: 一)定义 把零件加温到临界温度以上 定义 30～50℃,保温一段时间 然后 保温一段时间,然后 ～ ℃ 保温一段时间 在空气中冷却。 在空气中冷却。 目的: 调整硬度;细化晶 二)目的 消除应力 调整硬度 细化晶 目的 消除应力;调整硬度 均匀成分;为最终热处理 粒;均匀成分 为最终热处理 均匀成分 作好组织准备。 作好组织准备。
3、设备：箱式电炉
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4.2钢的热处理基础知识
( ) 800 过 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 0 1 10 102 103 104 (s) Mf Ms 230 - 50 ; 区; 区 氏体 ( M ) ; 区 冷 奥 氏 体 区 区 A 550 区; 230 ; ; 氏体( 氏体 B ) 区; 区 + A A 产 物 区 A1 550 ; ;P 区; 区 区 稳定的奥氏体区 A1
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4.2钢的热处理基础知识
工艺要求: 五)工艺要求 工艺要求 * 表面淬火前 必须对零件进行正火或调质处 表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处 以保证零件有良好的基体。 理,以保证零件有良好的基体。 以保证零件有良好的基体 * 表面淬火后 必须对零件进行低温回火处理 表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理 必须对零件进行低温回火处理, 以降低淬火应力和脆性。 以降低淬火应力和脆性。
4.3 减速器零部件热处理工艺方法的选定过程 4.3.1 减速器轴的加工和热处理步骤 1、材料：45钢 2、热处理步骤： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加 工或精加工→ 最终检验
其中，采用正火处理的目的是细化晶粒，调整硬度，为后期加工 做准备；调质的其目的是为了获得良好的综合机械性能。
3、设备：箱式电炉
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4.2钢的热处理基础知识
泥封 渗碳箱
盖
试棒 零件 渗碳剂
固体渗碳法示意图
4.2钢的热处理基础知识
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气体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图 气体渗碳法示意图
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4.2钢的热处理基础知识
感应加热表面淬火
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4.2钢的热处理基础知识
火焰加热表面淬火
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4.2钢的热处理基础知识 二.化学热处理 化学热处理 定义:将零件置于一定的化学介质中 一)定义 将零件置于一定的化学介质中 , 通过 定义 加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗 加热、保温 使介质中一种或几种元素原子渗 入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织 入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织 的热处理工艺。 的热处理工艺。 化学热处理的种类: 渗碳; 渗氮; 碳氮共渗; 二) 化学热处理的种类 渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗硼; 渗铝; 渗硫; 渗硅; 渗铬等。 渗硼 渗铝 渗硫 渗硅 渗铬等。
A1
Pf
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4.2钢的热处理基础知识 4.2.3 钢的常规热处理工艺 毛坯生产 工 预备热处理 机械加 机械精加工
最终热处理
预备热处理 : 退火 ; 正火 最终热处理 : 淬火 ; 回火
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4.2钢的热处理基础知识 一.钢的退火 钢的退火 定义: 一)定义 把零件加温到临界温度以上 定义 30～50℃,保温一段时间 然后 保温一段时间,然后 ～ ℃ 保温一段时间 随炉冷却。 随炉冷却。 目的: 降低硬度;细化晶 二)目的 消除应力 降低硬度 细化晶 目的 消除应力;降低硬度 均匀成分;为最终热处理 粒;均匀成分 为最终热处理 均匀成分 作好组织准备。 作好组织准备。
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4.2钢的热处理基础知识
共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线（ 二、 共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT 曲线） 曲线）
C --- continuous C --- cooling T --- transformation
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4.2钢的热处理基础知识 温 度 A+P Ps 炉冷 K Ms Mf 水冷 Vk 油冷 Vk1 时间( lg τ ) 空冷 ℃
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4.2钢的热处理基础知识 工艺参数
名 称 低温回火 中温回火 高温回火 高温软化 温度(℃ 温度 ℃) 150～250 ～ 350～500 ～ 500～650 ～ 650～A1 ～ 组 织 用途 耐磨件 弹簧等 调质件 高合金钢
M回=α0.3%C+ε 回 T回=F针+Fe3C粒 回 针 粒 S回=F多+Fe3C球 回 多 球 P回=F多+Fe3C粒 回 多 粒
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4.2钢的热处理基础知识 三.钢的淬火 钢的淬火 定义: 一)定义 把零件加温到临界温度以上 定义 30 ～ 50℃,保温一段时间 然 保温一段时间,然 ℃ 保温一段时间 )。 后快速冷却 ( 水冷 )。 目的: 二)目的 为了获得马氏体组织 提高钢 目的 为了获得马氏体组织,提高钢 的硬度和耐磨性。 的硬度和耐磨性。