第3章钢的热处理ppt课件

第二节 退火与正火
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第三节 淬火与回火
第三节 淬火与回火
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一、淬火
1、淬火的概念和目的
淬火是将工件加热到奥氏体化后，保持一 定的时间，以适当方式冷却（水冷或油冷）， 获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺
马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱 和固溶体，硬度较高，用M表示，马氏体中 含碳量越高，其硬度也越高。
分类方法
整体热处理
表面热处理
退火 正火 淬火 淬火和回火 调质 稳定化处理 固溶处理 时效
第一节 热处理概述
表面淬火和回火 物理气相沉积 化学气相沉积
等离子体化气相沉积
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化学热处理
渗碳 碳氮共渗
渗氮 氮碳共渗 渗其它非金属
渗金属 多元共渗
溶渗
三、热处理的原理
铁碳合金相图是确定热处理工艺的重 要依据。它是表示平衡状态下不同化学成 分的铁碳合金在不同温度时所具有的组织 和状态的图形。
工件加热奥
氏体化后浸入温 度稍高或稍低于 Ms点的碱浴或盐 浴中保持适当时 间，在工件整体 达到介质温度后 取出空冷以获得 马氏体的淬火。
工件加热奥
氏体化后快冷到 贝氏体转变温度 区间等温保持， 使奥氏体转变为 贝氏体的淬火。
第三节 淬火与回火
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一、淬火
2、淬火方法和应用
种类
工艺 特点
单介质淬火 双介质淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火
Ac1+(1020)℃
Ac1 － (100- Ac3+(150200)℃ ， 一 般 200)℃，一般在 在500－600℃ 1050－1150℃
第二节 退火与正火
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一、退火
2、退火的方法和应用
第二节 退火与正火
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一、退火
3、案例应用 T10制作小冲模的加工艺流程
下料
锻造
球化退火
粗、半精加工
磨削
去应力退火
精加工
第二节 退火与正火
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淬火回火
二、正火
1、正火的概念和目的
正火是将工件加热到奥氏体化后，保持一 定的时间，然后在空气中冷却的热处理工艺
正火与退火相比，加热温度比退火高， 冷却速度比退火快，过冷度较大，得到的组 织强度和硬度比退火高。
第二节 退火与正火
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二、正火
1、正火的概念和目的 细化晶粒，提高钢铁的硬度 消除钢铁材料中的网状碳化物 为淬火、切削加工后续工序作组织准备
第二节 退火与正火
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二、正火
2、正火的方法和应用
根据钢件的Ac3温度和尺寸大小确定 合理的加热温度和保温时间，然后将钢 件取出空冷，实现正火。
第二节 退火与正火
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二、正火
2、正火的方法和应用 改善材料的加工性能，低碳钢和低合金
钢一般选择正火作为预备热处理。（粘刀）
用于消除钢中的网状碳化物，为球化退 火作准备。
第三节 淬火与回火
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一、淬火
1、淬火的概念和目的 获得马氏体组织 提高材料的硬度和强度 与回火工艺合理配合，得到所需要的性能
第三节 淬火与回火
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一、淬火
2、淬火工艺原理
淬 火 加 热 温 度
第三节 淬火与回火
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亚共析钢 AC3＋(30～50℃)
均匀细小的马氏 体组织
过共析钢 AC1＋(30～50℃)
第三节 淬火与回火
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一、淬火
2、淬火方法和应用
单液淬火 双液淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火
第三节 淬火与回火
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一、淬火
2、淬火方法和应用
种类 单介质淬火 双介质淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火
含义
工件加
热奥氏体化 后在一种介 质中冷却的 淬火。
工件加热奥
氏体化后浸入冷 却能力强的介质， 在组织即将发生 马氏体转变时立 即转入冷却能力 弱的介质中冷却 的淬火。
第二节 退火与正火
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一、退火
2、退火的方法和应用 完全退火 等温退火 球化退火 去应力退火 均匀化退火
第二节 退火与正火
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一、退火
2、退火的方法和应用
种类
完全退火 等温退火 球化退火 去应力退火 均匀化退火
工件完全奥
氏体化后缓
概念
慢冷却获得
平衡组织的
退火
使工件中碳 化物球状化 而进行的退 火
为去除工件 内应力或残 余应力而进 行的退火
为减少工件 化学成分和 组织不均匀 而进行的退 火
应用范围
亚共析碳 钢和合金钢 的铸件、锻 件、热轧型 材、焊件等
同完全退 火和球化退 火
过共析碳 钢和合金工 具钢、轴承 钢等
铸件、锻 压件、焊件、 切削加工件 等
质量要求 高的合金钢 铸锭、铸件 和锻坯等
第二节 退火与正火
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一、退火
2、退火的方法和应用
第二节 退火与正火
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一、退火
1、退火的概念和目的
退火是将工件加热到适当温度，保持一 定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺
一般将退火作为预备热处理工序，安排 在铸造、锻造和焊接之后，粗加工之前。用 来消除前一工序产生的缺陷或残余内应力。
第二节 退火与正火
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一、退火
1、退火的概念和目的 降低钢铁的硬度，提高塑性。 改善切削加工性能和锻压加工性能。 细化钢铁材料的组织，均匀化学成分。 消除钢铁材料的内应力，防止变形和开裂。 为后续加工或热处理作准备。
应用 范围
一般碳
钢水淬，合 金钢及尺寸 较小的碳钢 件油淬。
形状复杂的 高碳钢工件、尺 寸较大的合金钢 工件。
形状复杂的 碳钢和合金钢小 型工件。
形状复杂、 要求尺寸精确、 较高韧性的小型 工模具和弹簧等。
第三节 淬火与回火
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一、淬火
2、淬火方法和应用
第三节 淬火与回火
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一、淬火
2、淬火方法和应用
3、滚动轴承要求高的硬度和耐磨性，最适宜的回火方法 是( )
A. 低温回火 B. 中温回火 C. 高温回火 D. 中温回火或高温回火
第三节 淬火与回火
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练习
4、工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为( )
A. 淬火
B. 正火
C. 回火
D. 调质
5、用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后， 精加工之前，要进行的热处理是( ) A．退火 B.淬火 C．低温回火 D．调质
第一节 热处理概述
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练习
什么叫热处理？其目的是什么？
试举出整体热处理常见的热处理方法。
第一节 热处理概述
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第二节 退火与正火
第二节 退火与正火
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退火与正火的主要作用
钢铁常用的基本热处理工艺方法
处理毛坯件，为以后 切削加工和最 终热处理和组织准备，又称预备热处理
对一般铸件、锻件和焊件及性能不 高的工件，也可作为最终热处理
淬火开裂现象
第三节 淬火与回火
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一、淬火
3、钢的淬透性
淬透性是以在规定条件下钢试样淬硬深度 和硬度分布表征的材料特性。
淬硬深度是从淬硬的工件表面量至规定硬 度值(一般为550HV)处的垂直距离。
淬硬深度愈深，淬透性愈好。 影响钢淬透性的决定因素是马氏体临界冷 却速度。大多数合金元素(除钴外)降低钢的马 氏体临界冷却速度，因而能显著提高钢的淬透 性。
第三节 淬火与回火
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一、淬火
3、钢的淬透性
淬透性是钢的基本属性，是选用材料和制 定热处理工艺的重要依据。
机械中许多大截面和形状复杂的重要零件， 应选用淬透性高的钢。
第三节 淬火与回火
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练习
1、T8制造的錾子为了获得高硬度，又不至于脆性过大， 淬火加热温度可以选择在（ ）
A.770℃左右 B.900℃左右 C.850℃左右 D.500℃左右
第一节 热处理概述
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热处理的过程
金属材料零件
加热至某一温度区间
奥氏体组织
保温
屈氏体组织 马氏体组织 索氏体组织 贝氏体组织
奥氏体组织 渗碳体组织 铁素体组织 珠光体组织
不同的冷却方法
第一节 热处理概述
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铁碳合金相图
第一节 热处理概述
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A1—PSK线 A3—GS线 Acm—SE线
练习
1、下列不属于热处理工艺阶段的是（ ） A、加热 B、升温 C、保温 D、冷却 2、常见的热处理的工艺方法有（ ） A、表面热处理 B、整体热处理 C、化学热处理 D、工艺热处理 3、下列热处理方法中，属于整体热处理的是（ ） A、调质 B、表面淬火 C、渗碳 D、渗氮
5、在下列的热处理方法中，冷却速度最快的是（ ） A. 退火 B. 正火 C. 水淬火 D. 油淬火
第三节 淬火与回火
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二、回火
1、回火的概念和目的
回火是将工件淬硬后，加热到Ac1以下的某 一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热 处理工艺。
回火是在淬火之后进行的，一般也是零件 进行热处理的最后一道工序。
操作简
单，易实现 机械化和自 动化。但是 工件易开裂。
工件淬火应
力小、变形小， 可防止工件开裂， 但操作技术要求 较高。
显著减小工
件的变形和开裂， 操作技术要求较 高。分级淬火的 目的是介质停留 期间完成组织转 变。
工件淬火应力
和变形很小，工 件的强度、韧性 和耐磨性较高， 但生产率低，操 作技术要求较高。
用于普通结构零件的最终热处理，代替 调质处理，如火车车轴用正火为最终热处理。
用于淬火返修件，消除淬火应力，细化 组织，防止重新淬火后变形或开裂。
第二节 退火与正火
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练习
1、用锻、铸、方法制造的零件毛坯，为消除毛坯内应力，均匀组 织，改善切削加工性能，为后序工作做准备，常采用（ ）
A、调质 B、淬火 C、回火 D退火或正火 2、为了细化晶粒提高力学性能改善切削加工性，常对低碳钢件进 行的热处理是( ) A. 完全退火 B. 球化退火 C. 正火 D. 淬火 3、球化退火的应用范围为( ) A. 亚共析钢和合金钢件 B. 过共析钢和合金工具钢等 C. 不能用于过共析钢 D. 以上都对 4. 比较正火与退火的异同点，生产中如何选用退火与正火？
第三节 淬火与回火
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二、回火
1、回火的概念和目的
消除和减小内应力，稳定组织，保证尺 寸精度
调整工件的性能以获得较好的强度与韧 性配合，满足工件性能要求
第三节 淬火与回火
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二、回火
2、回火方法和应用
低温回火 中温回火 高温回火
第三节 淬火与回火
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二、回火
2、回火方法和应用
名称
低温回火
中温回火
高温回火
2、钢的正常淬火组织应为（ ）
A. 马氏体
B. 马氏体＋铁素体
C. 马氏体＋渗碳体 D. 都不对
3、钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为 （）
A. 淬硬性 B. 淬透性 C. 耐磨性 D. 都不是
第三节 淬火与回火
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练习
4、钢的淬透性取决于（ ）
A. 淬火冷却速度
B. 钢的临界冷却速度
C. 工件的尺寸形状 D. 淬透深度
第3章 钢的热处理
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钢的热处理的目的
合理改善零件的组织和性能，提高零 件的质量和使用寿命，挖掘钢材的使用潜 力和经济价值。
热处理就像“魔术师”，根据需要让 钢材变硬，或使钢材变软。
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第一节 热处理概述
第一节 热处理概述
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一、热处理的概念
热处理是采用适当的方法对金属材料 或工件进行加热、保温和冷却以获得预期 的组织结构与性能的工艺。
细小的马氏体组 织和球化碳化物
一、淬火
2、淬火工艺原理
加 热 时
保温时间是指炉温达到预定温度，保
持此温度持续加热，使工件内部组织充分 转变的时间
间
第三节 淬火与回火
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一、淬火
2、淬火工艺原理
淬 火
淬火在650－550℃应快冷， 在300－200 ℃应缓冷。
速
度
常用的淬火介质有油、水、
盐水、硝盐浴、碱浴和空气等
概念
工件在250℃以 下进行的回火
工件在250－450℃
工件在
之间进行的回火
500℃之间进行的回火。
目的
保持淬火工件高 硬度、高耐磨性，降 低淬火残余应力和脆 性。
获得较高的弹性、 屈服强度和韧性。
获得较高的强度、 塑性和韧性，使他们 有较好的匹配。
第三节 淬火与回火
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二、回火
3、调质处理
工件淬火后高温回火的复合热处理工艺称为 调质，调质可以作为最终热处理，还可以作一些 精密零件或感应淬火件的预备热处理。
热处理工艺过程由加热、保温、冷却 三个阶段组成。可用工艺曲线来表示 。
第一节 热处理概述
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不同材料的热处理工艺曲线
圆盘滚刀材料热处理工艺曲线
3Cr2W8V压铸模具热处理工艺曲线
第一节 热处理概述
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加热设备
箱式电阻炉
第一节 热处理概述
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盐浴炉
冷却设备
水槽 油槽 盐浴 缓冷坑
第一节 热处理概述
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二、热处理工艺的分类GB/T12603－2005
种类
完全退火
等温退火 球化退火
去应力退火 均匀化退火
目的
细化组织， 降低硬度， 提高塑性， 消除应力。
使碳化物球
与完全退火 化，提高塑 目的相同 性，为淬火
作组织准备
消除残余应 力，减少变 形
பைடு நூலகம்
减少化学成分 的偏析和组织 不均匀
加热温度
Ac3+(3050)℃
Ac3+(3050)℃
Ac1+(2040)℃
第三节 淬火与回火
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二、回火
4、合金元素对回火的影响
提高钢的耐回火性； 产生二次硬化。
第三节 淬火与回火
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练习
1、在滚动轴承的生产过程中，采用的最终热处理是( ) A. 淬火 B. 低温回火 C. 高温回火 D. 退火
2、用45钢制作齿轮，在下料、锻造、正火、粗加工之后， 精加工之前，要进行的热处理是( ) A．退火 B.淬火 C．低温回火 D．调质