1、第三章鋼的熱處理【本章要點】掌握各種熱處理工藝的目的、工藝參數(shù)的確定,主要性能及用途等,并能根據(jù)具體零件的性能要求正確選用熱處理方法。第一節(jié)概述一、熱處理的概念 所謂鋼的熱處理就是對鋼進行加熱、保溫和冷卻以獲得預期的組織結構和性能的工藝。二、熱處理的目的熱處理的目的,一方面是提高金屬材料的力學性能,如提高金屬的強度、硬度、耐磨性等;另一方面是改善材料的工藝性能,如切削加工性、加工成形性等,使鋼材更易于進行各種冷、熱加工。三、熱處理的基本工藝過程熱處理工藝方法很多,但基本工藝過程都是由加熱、保溫和冷卻這三個要素組成。1.加熱加熱是熱處理的第一道工序,目的是為了得到奧氏體組織。2.保溫保溫是為了均

2、化鋼的成分和溫度。3.冷卻決定熱處理后鋼性能的主要因素是冷卻速度。圖3-1鋼的臨界轉變溫度線圖3-2熱處理的基本工藝過程四、熱處理的分類與應用根據(jù)加熱溫度和冷卻速度的不同,鋼的熱處理分類如下:第二節(jié)鋼的退火與正火 退火和正火是應用非常廣泛的熱處理方法,在生產中通常作為工件的預備熱處理和一些性能要求不太高的零件的最終熱處理。一、鋼的退火 退火是將鋼加熱至適當溫度,保持一定時間后緩慢冷卻的熱處理工藝。1.完全退火 完全退火是將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻,獲得接近平衡組織的退火。2.球化退火 球化退火主要用于將共析鋼或過共析鋼中的層片狀滲碳體和網(wǎng)狀滲碳體變成球狀,從而改善它們的切削加工性能。3.去應

3、力退火去應力退火又稱低溫退火。正火是將鋼件加熱到Ac3(亞共析鋼)或Accm(過共析鋼)以上3050,保溫后出爐,在空氣中冷卻的一種熱處理工藝。表3-145鋼退火和正火后的性能比較二、鋼的正火 圖3-5退火和正火熱處理工藝規(guī)范一、鋼的淬火鋼經(jīng)加熱奧氏體化后以適當方式冷卻獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。1.淬火的目的 淬火是鋼最重要的熱處理工藝之一。2.淬火溫度淬火溫度是指零件淬火時的加熱溫度,是淬火的主要工藝參數(shù)之一。第三節(jié)鋼的淬火與回火表3-2部分碳鋼的臨界轉變溫度(單位:)3.冷卻速度多數(shù)情況下對鋼進行淬火是為了獲得馬氏體。圖3-6共析鋼的奧氏體等溫轉變曲線圖3-7Cr合

4、金結構鋼奧氏體等溫轉變曲線二、鋼的回火把淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度,保溫后,以一定的時間及一定的方式冷卻獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝稱為回火。1.低溫回火 低溫回火是將淬火后的工件加熱到150250,保溫后緩慢冷卻的熱處理工藝。2.中溫回火中溫回火是將淬火后的鋼件加熱到350500,保溫后以一定速度冷卻的熱處理工藝過程。3.高溫回火 高溫回火是把淬火后的鋼加熱到500600之間,保溫后以一定速度冷卻的工藝過程。4.鋼的回火性能 化學成分不同的鋼,在回火時表現(xiàn)出來的性能也不一樣。第四節(jié)鋼的表面熱處理表面熱處理是專門用來改善金屬表面性能的一種熱處理工藝方法。一、鋼的表面淬火鋼的

5、表面淬火是利用快速加熱的方法使鋼的表面奧氏體化,在熱量來不及傳到工件心部之前就進行快速冷卻的熱處理工藝。1.感應加熱表面淬火感應加熱表面淬火是利用電磁感應原理使金屬工件內部產生渦流,由于渦流產生的熱量大部分集中在很薄的表層內,所以鋼的表面被快速加熱進入奧氏體區(qū),這時對鋼進行快速冷卻就可實現(xiàn)表面淬火。2.火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火是以乙炔等可燃氣體作為燃料,利用火焰噴射器對鋼表面需淬火的部位進行加熱,然后快速冷卻的熱處理工藝過程。二、鋼的化學熱處理鋼的化學熱處理是將工件置于某種化學介質中,并把它加熱到一定的溫度,使工件表層與化學介質發(fā)生化學反應使工件表面吸收化學原子,從而改變工件表層成分、

6、組織與性能的一種工藝過程。1.鋼的滲碳滲碳是將低碳鋼或低碳合金鋼零件放入高碳介質中,進行加熱、保溫,使碳原子滲入零件表層,獲得高碳表層的熱處理工藝,也是應用最廣泛的一種化學熱處理工藝。3.鋼的碳氮共滲碳氮共滲是同時向鋼的表層滲入碳和氮的過程。2.鋼的滲氮將氮滲入鋼件表面的過程稱為滲氮,俗稱氮化。第五節(jié)熱處理新技術隨著科學技術的進步,人類在宇航事業(yè)、原子能及其他各行各業(yè)中對金屬材料的性能提出了更高的要求,如高強度、高耐磨性、耐腐蝕、耐高溫、耐疲勞等。一、鋼的真空熱處理真空熱處理是將工件置于氣體壓力低于一個大氣壓的真空狀態(tài)下進行熱處理。二、激光熱處理激光熱處理是采用高功率激光束以非接觸的方式加熱材料,同時借助材料自身的導熱能力對材料進行熱處理的