热处理复习笔记
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项目二热处理复习笔记
1.热处理的作用:1)提高工件的使用性能和寿命;2)改善工件的加工工艺性能
2.热处理的特性:只改变材料的内部组织结构或工件材料表面的化学成分,不改变工件的形状和整体化学成分。
3.热处理对象:主要是钢铁材料,也可以是铝、铜、镁、钛等及其合金。
4.热处理的定义:对金属材料采用适当方式进行加热、保温和冷却,以获得预期的性能的工艺。
加热目的:为了获得强度、硬度低、塑性、韧性好的奥氏体组织。
保温目的:使工件热透,组织转变均匀。
冷却方式:随炉冷却、空气冷却、油冷、水冷,水中最快,炉中最慢。
表面热处理:只加热工件表层,以改变其表层材料力学性能的热处理工艺。
化学热处理:是改变工件表层材料的化学成分、组织、性能的表面热处理工艺。
6.退火
6.1定义:把钢加热到适当的温度,保温一定时间,然后缓慢冷却(炉冷),以获得接近平衡组织的热处理工艺。
6.2主要特点:冷却缓慢。
6.3分类:按冷却方式分为连续冷却退火、等温退火。
按加热温度分,在临界温度(AC3或AC1)以上,有完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火。在临界温度(AC1)以下,有再结晶退火、去应力退火、脱氢退火等。
常见为表格中的三类:
6.4目的
(性能)降低硬度,利于切削加工;提高塑性韧性,利于冷加工。(硬度降,塑性韧性即升)
(组织)消除或减少毛坯加工中形成的组织缺陷;细化晶粒(均匀化),为最终热处理做组织准备。
(应力)消除内应力,减少变形,防止开裂。
7.正火
7.1定义:将钢加热到适当温度(AC3或Acm以上40~60℃),保温一定时间,然后在空冷的热处理工艺。
7.2特点:组织细,强度、硬度比退火钢高(原因:冷却速度快)
7.3目的:对于低碳钢,细化组织,提高硬度,改善切削加工性
对于中碳钢和性能要求不高零件,做调质处理。
对于高碳钢,消除网状碳化物,为球化退火做组织准备。
性能要求不高,形状复杂、横截面有急剧变化的钢件,用正火代替淬火作为最终热处理(淬
火是水或油冷)
8.正火和退火的共同点
作为预备热处理,即处于锻造和粗加工之间。消除内应力、均匀组织、改善力学性能和工艺性能。要求不高零件,可作为最终热处理,如铸件,退火和正火就是最终热处理。
9.正火和退火的选择
从切削加工性考虑,含碳量0.5%以上用退火,含碳量0.5%以下用正火;
从使用性能考虑,要有好的力学性能,用正火,性能要求不高,正火为最终热处理,形状复杂,用退火。
从最终热处理考虑,减小淬火时的变形开裂,预先热处理用退火,要快速加热的工件,预先热处理用正火。
从经济性方面考虑,优先用正火,因为操作简便,生产周期短,成本低。
10.淬火
10.1定义:将钢加热到临界温度以上并保温一段时间,然后迅速放入淬火剂(冷却介质)中,使其温度骤然降低,用大于临界冷却速度的速度急速冷却,获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理工艺。
加热温度:Ac3或Ac1以上30~50℃。冷却介质:水、油、碱水、盐类溶液等。
临界冷却速度:钢淬火连续冷却中,能获得完全马氏体组织的最小冷却速度。
马氏体:是金属材料的一种组织名称,具有高硬度和高强度。不平衡组织,后面要加回火热处理。
10.2目的:提高钢的硬度和耐磨性;提高工件的综合力学性能。提高钢件的某些特殊性能。
10.3淬透性:钢经淬火后获得淬硬层深度(马氏体的深度)的能力。淬透性好,淬硬层就厚,马氏体组织深度就深。取决钢的化学成分和淬火冷却方式,加入合金元素可降低临界冷却速度,其淬透性好,冷却速度快淬透性好。合金钢的淬透性比碳钢好。
10.4淬硬性:钢经淬火后达到的最高硬度,取决于Wc。低碳钢的淬硬性比高碳钢好。
10.5淬火工艺有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。
11.回火
11.1定义:将已经淬火的工件加热到适当温度(150-650℃),保持一段时间后冷却,以获得所需要的性能的热处理。
11.2回火(淬火+回火为最终热处理)
注意:淬火+高温回火为调质
12.表面热处理
12.1表面淬火
定义:表层加热,改变表层力学性能。加热上要注意使表层或局部瞬时或短时达到高温。
分类及应用:主要有火焰淬火和感应加热表面淬火。火焰淬火的淬硬层深度为2-6㎜,加热温度、淬硬层深度、淬火质量不容易控制,适合单件或小批量生产。感应加热表面淬火淬硬层深度为0.5-15㎜,易实现机械化和自动化,容易控制、质量稳定,适用大批量生产。后者的种类及淬硬层深度:高频 0.5-2.5㎜;中频3-10㎜;工频10-20㎜。
12.2化学热处理
定义:将工件置于一定温度的活性介质中保温,使一种或集中元素渗入它的表层以改变其化学成分、组织和性能的表面热处理工艺。
分类:渗碳(固体渗碳、液体渗碳、气体渗碳);渗碳设备有井式渗碳炉,网带式渗碳炉,多用炉等。
渗碳是碳原子渗入低碳钢或低碳合金钢工件表层的化学热处理工艺。经淬火和低温回火后,工件表层具有高硬度和高耐磨性。
渗氮是渗入氮原子后,可获得比渗碳层更高的硬度及更好的耐磨性、耐蚀性和耐疲劳性能。
碳氮共渗是在工件表面同时渗入碳、氮两种元素的化学热处理工艺。
渗金属是将金属原子渗入钢的表面的过程,它使钢的表面合金化,以使工件表面具有某些合金钢、特殊性能钢的特性,常见有渗铝、渗铬、渗锌等。主要方法有固体法、气体法、液体法等。
13.1在工艺过程中如何选择合理的热处理
举例1:下料—锻造—预先热处理—切削加工—最终热处理—磨削加工—检验。
预先热处理:材料的含碳量高于0.5%,一般选退火。反之选正火;
最终热处理:一般为淬火+回火。热处理的零件为工具(用低温);为弹性零件(用中温);为受力复杂零件(用高温)。
若表面有单独硬度要求,一般为表面淬火+低温回火。
若为合金渗碳钢,为渗碳+淬火、低温回火
举例2:下料—锻造—预先热处理—机械粗加工—中间热处理—机械精加工-最终热处理—磨削加工—检验。
中间热处理一般为调质,但此时最终热处理一般不为淬火+高温回火。其他同举例1
正火或退火的目的:
消除内应力,改善切削加工性能(退火是降低硬度,正火是提高硬度),为后续热处理做准备。
淬火+低温回火:提高***的硬度和耐磨性。
淬火+中温回火:提高***的弹性性能。
淬火+高温回火:提高***的综合力学性能。
表面淬火+低温回火:使零件表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持良好的综合力学性能。
渗碳+淬火、低温回火:使零件表面具有高硬度、高耐磨性、心部有足够的塑性和韧性。
淬火目的:提高钢的硬度和耐磨性。
回火的目的:消除淬火产生的内应力,降低硬度和脆性,以取得预期的力学性能。