金属材料与加工工艺第六章-57页PPT

6.1.3 等温转变曲线在连续冷却转变中的应用
将连续冷却时的冷却速度线画在等温曲线 图上，根据冷却速度线和等温曲线相交位 置，大致可估计出产物可能得到的组织和 性能，对制定热处理工艺有重要意义。
图6-11为共析钢等温转变曲线图，参照此图 能估计连续冷却转变的情况。
6.2 钢的退火与正火
表面淬火是通过快速加热使钢表层奥氏体 化，而不等热量传至中心，立即进行淬火 冷却，仅使表面层获得硬而耐磨的马氏体 组织，而心部仍保持原来塑性、韧性较好 的退火、正火或调质状态的组织。表面淬 火不改变零件表面化学成分，只是通过表 面快速加热淬火，改变表面层的组织来达 到强化表面的目的。
6.5.1 感应加热表面淬火
热处理的目的是显著提高 钢的力学性能，发挥钢材 的潜力，提高工件的使用 性能和寿命。还可以作为 消除毛坯（如铸件、锻件 等）中缺陷，改善其工艺 性能，为后续工序作组织 准备。
钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：
6.1 热处理基本原理
6.1.1钢在加热时的组织转变 在Fe-Fe3C相图中，共析钢加热超 过PSK线（A1）时，其组织完全 转变为奥氏体。亚共析钢和过共 析钢必须加热到GS线（A3）和ES 线（Acm）以上才能全部转变为 奥氏体。
加热(冷却)时Fe-Fe3C相图中各临界点的位置
1、奥氏体的形成 2、奥氏体晶粒的长大及影响因素
珠光体向奥氏体转变过程示意图
奥氏体晶粒长大倾向示意图
6.1.2 钢在冷却时的组织转变
冷却过程是热处理的关键工序，它决定着 钢热处理后的组织与性能。
在实际生产中，钢的热处理工艺有两种冷 却方式，如图6-5所示，一种是等温冷却， 另一种是连续冷却。
感应加热表面淬火是利用感应电流通过工 件表面所产生的热效应，使表面加热并进 行快速冷却的淬火工艺。
1、基本原理 2、感应加热表面热处理的特点
感应加热表面淬火示意图
6.5.2 火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是以高温火焰作为加 热源的一种表面淬火方法。常用火焰为乙 炔—氧火焰（最高温度为3200℃）或煤气 一氧火焰（最高温度为2400℃）。高温火 焰将钢件表面迅速加热到淬火温度，随即 喷水快冷使表面淬硬。火焰加热表面淬硬 层通常为2～8mm。
1、马 氏体 分解
2、 残余 奥氏 体的 转变
3、 碳化 物的 转变
4、渗碳 体的聚集 长大和铁 素体再结 晶
6.4.3 回火种类与应用
根据对工件力学性能要求不同，按其回火 温度范围，可将回火分为三种。
低温回火 中温回火 高温回火
钢的硬度随回火温度的变化
中碳钢力学性能与回火温度的关系图
6.5 钢的表面淬火
金 属
与 加
主 编
材 料
工 工 艺
： 许 媛
第六章 钢的热处理
6.1 热处理的基本原则 6.2 钢的退火与正火
6.3 钢的淬火 6.4 钢的回火
6.5 钢的表面淬火 6.6 钢的化学热处理
6.7 热处理的技术条件和结构工艺性
钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷 却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一 种工艺方法。
常用热处理工艺可分为两类： 预先热处理和最终热处理。预 先热处理是消除坯料、半成品 中的某些缺陷，为后续的冷加 工和最终热处理作组织准备。 最终热处理是使工件获得所要 求的性能。
6.2.1 钢的退火
碳钢退火与正火加热温度与工艺示意图
6.2.2 钢的正火
将钢材或钢件加热到Ac1或Accm以上30～50℃，保 温一定的时间，出炉后在空气中冷却：将加热 到奥氏体的钢迅速 冷却到临界温度以 下的某一温度保温， 进行等温转变，然 后再冷到室温，如 等温退火、等温淬 火等。
连续冷却：将加热 到奥氏体的钢，在 温度连续下降的过 程中发生组织转变， 如水冷、空冷、炉 冷等。
1、过冷奥氏体等温转变曲线
2、过冷奥氏体等温转变产物的组 织及性能
淬火的目的是为了得到马氏体组织。再经回火后，使工件 获得良好的使用性能，以充分发挥材料的潜力。
6.3.1 钢的淬火工艺
1、淬火加热温度的选择 2、淬火冷却介质
6.3.2 淬火方法
淬火方法的选择，主要以获得马氏体和减少 内应力、减少工件的变形和开裂为依据。
6.3.3 钢的淬透性
2、淬透性的实际意义 钢的淬透性在生产中有重要的实
际意义，工件在整体淬火条件下，从 表面至中心是否淬透，对其机械性能 有重要影响。在拉伸、压缩、弯曲或 剪切应力的作用下，工件尺寸较大的 零件，例如齿轮类、轴类零件，希望 整个截面都能被淬透，从而保证零件 在整个截面上的机械性能均匀一致， 此时应选用淬透性较高的钢种制造。
淬透性不同的钢调质后力学性能的比较
火焰加热表面热处理示意图
6.5.3 电接触加热表面淬火
电接触加热的原理如图6-20所示，当工业 电流经调压器降压后，电流通过压紧在工 件表面的滚轮与工件形成回路，利用滚轮 与工件之间的高接触电阻实现快速加热， 滚轮移去后，由于基体金属吸热，表面自 激冷淬火。
6.5.4 激光加热表面淬火
激光加热表面淬火是上世纪70年代发展起来的一种新型的 高能密度的表面强化方法。这种表面淬火方法是用激光束 扫描工件表面，使工件表面迅速加热到钢的临界点以上， 而当激光束离开工件表面时，由于基体金属的大量吸热，
6.4 钢的回火
将淬火钢重新加热到Acl点以下的某一温度，保温一定 时间后冷却到室温的热处理工艺称为回火。一般淬火件
必须经过回火才能使用。
6.4.1 回火的目的
6.4.2 淬火钢在回火时组织的转 变
钢经淬火后，获得马氏体与残余奥氏体是 亚稳定相。在回火加热、保温中，都会向 稳定的铁素体和渗碳体（或碳化物）的两 相组织转变。根据碳钢回火时发生的过程 和形成组织，一般回火分为四个转变。
正火与退火的主要区别是：正火的冷却速度较快 ，过冷度较大，因此正火后所获得的组织比较细 ，强度和硬度比退火高一些。
正火是成本较低和生产率较高的热处理工艺。
6.3 钢的淬火
淬火是将钢件加热到Ac3或Ac1以上（30～50）℃，保温一定 时间，然后以大于淬火临界冷却速度冷却，获得马氏体或贝 氏体组织的热处理工艺。