1、關(guān)于材料的強(qiáng)化原理2022/8/41第一張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-2鋼的熱處理 固態(tài)下，通過(guò)加熱、保溫、冷卻、改變組織得到所需性能的工藝方法。特點(diǎn)：在固態(tài)下，只改變工件的組織，不改變形狀和尺寸目的：改善材料的使用、工藝性能基本過(guò)程：加熱 保溫 冷卻分類： 1 普通熱處理 退火、正火 淬火、回火 2 表面熱處理 表面淬火 化學(xué)熱處理第二張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-3加熱和冷卻時(shí)的相變點(diǎn)Ac1A1Ar1Ac3A3Ar3AccmAcmArcmSPGQEFF+PPP+Fe3C AF+A

2、A+ Fe3C C%第三張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-4鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變加熱工序的目的：得到奧氏體奧氏體形成過(guò)程：形核 在 F / Fe3C相界面上形核晶核長(zhǎng)大 F A晶格重構(gòu) Fe3C 溶解，C A中擴(kuò)散3 殘余Fe3C溶解第四張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-5Ac1AccmAccm以上Ac3以上影響奧氏體晶粒大小的因素奧氏體均勻化 對(duì)亞共析鋼： P + F 對(duì)過(guò)共析鋼：P+Fe3CAc1Ac3A+FAA+Fe3CA保溫工序的目的： 得到成分均勻的奧氏體，消除內(nèi)應(yīng)力，促進(jìn)擴(kuò)散影響奧氏

3、體晶粒大小的因素：加熱溫度，保溫時(shí)間 A晶粒長(zhǎng)大快加熱速度 A晶粒細(xì)含碳量 A晶粒細(xì)原始組織細(xì) A晶粒細(xì)第五張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-6鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變A1 t等溫冷卻連續(xù)冷卻過(guò)冷奧氏體：在A1以下，未發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定奧氏體。按等溫冷卻方式測(cè)定，得到過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線：C曲線（TTT曲線）按連續(xù)冷卻方式測(cè)定，得到過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線：CCT曲線 tA1CCTC曲線Ms第六張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-7共析鋼C曲線分析孕育期 表示過(guò)冷A 的穩(wěn)定程度四個(gè)區(qū)域： 奧氏體穩(wěn)定

4、區(qū) 過(guò)冷奧氏體區(qū) 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū) 轉(zhuǎn)變區(qū)C曲線形狀三種轉(zhuǎn)變類型 高溫轉(zhuǎn)變區(qū)：P型轉(zhuǎn)變 中溫轉(zhuǎn)變區(qū)：B型轉(zhuǎn)變 低溫轉(zhuǎn)變區(qū)：M型轉(zhuǎn)變第七張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-8珠光體轉(zhuǎn)變1 珠光體組成：F 和 Fe3C 的機(jī)械混合物2 形成特點(diǎn)： 在固態(tài)下形核、長(zhǎng)大 是擴(kuò)散型相變3 形態(tài)： 片狀 A1 650 ：珠光體 P 650600 ：索氏體 S （細(xì)P） 600550 ：托氏體 T （極細(xì)P又稱屈氏體） 球狀 Fe3C 呈球狀第八張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-9珠光體性能 珠光體片越細(xì) HB，

5、b C%相同時(shí)，球狀 P 比片狀 P HB，b，第九張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-10貝氏體轉(zhuǎn)變1 貝氏體組成：過(guò)飽和F 和 碳化物的機(jī)械混合物2 形成特點(diǎn)： 在固態(tài)下形核、長(zhǎng)大 是半擴(kuò)散型相變3 轉(zhuǎn)變溫度與形態(tài)： 550 350 ：上貝氏體 B上 350 Ms ：下貝氏體 B下4 性能：轉(zhuǎn)變 F片細(xì)，過(guò)飽和度 Fe3C細(xì)小，彌散度 HB，b 耐磨性 ，塑、韌性好B下的強(qiáng)韌性好B上無(wú)用第十張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-11馬氏體轉(zhuǎn)變1 馬氏體組成：碳在- Fe中的過(guò)飽和固溶體形成特點(diǎn)

6、： 在固態(tài)下形核、長(zhǎng)大 是無(wú)擴(kuò)散型相變 變溫形成，高速長(zhǎng)大 轉(zhuǎn)變不完全 （在含碳0.5%的鋼中總有殘余A）3 形態(tài)： 板條 M 低碳 M （位錯(cuò) M）（1.0%C) 0.21.0%C之間的鋼得到混合 M第十一張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-12馬氏體性能1 高硬度 C%HB，馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量 即母相奧氏體的含碳量2 塑韌性 低碳 M 塑韌性好 高碳 M塑韌性差 因此，低碳 M 強(qiáng)韌性好 高碳 M 必須回火3 比容大 （高碳 ）M 易變形、開(kāi)裂第十二張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成

7、型基礎(chǔ)13-13影響C曲線的因素（即：影響奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素，影響過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性的因素）1 含碳量 對(duì)亞共析鋼 C曲線右移 過(guò)共析鋼 C曲線左移 tA1Cr,Mo,W,VCr,Mo,W,VCo先析出相2 合金元素（溶入A后）3 加熱條件加熱溫度，加熱時(shí)間 C曲線右移第十三張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-14鋼的退火典型零件的制造過(guò)程：鑄/鍛 預(yù)備熱處理 粗加工 最終熱處理 精加工預(yù)備熱處理目的：消除前道工序的缺陷 為后續(xù)工序作組織準(zhǔn)備最終熱處理目的：滿足使用性能要求退火：加熱、保溫、慢冷得到 P 類組織退火的目的：軟化、穩(wěn)定化、細(xì)化、均

8、勻化第十四張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-15完全退火和等溫退火 加熱到Ac3+3050，保溫后爐冷指加熱到完全奧氏體化目的：細(xì)化，軟化適用于：亞共析鋼的鑄、鍛件，熱軋型材，焊接件組織：F + P 加熱到Ac3（Ac1）+2050， 保溫后在Ar1以下等溫后空冷目的：細(xì)化，軟化、省時(shí)適用于：中、高合金鋼組織：F + P 或 Fe3C+ Pt 過(guò)共析鋼亞共析鋼完全退火等溫退火第十五張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-16球化退火和擴(kuò)散退火 加熱到Ac1+2040，保溫后爐冷目的：得到球狀 Fe

9、3C，軟化適用于：共析鋼，過(guò)共析鋼組織：球狀 P 加熱到Ac3+150300，長(zhǎng)時(shí)間保溫后慢冷目的：均勻成分適用于：鑄鋼件組織：晶粒粗大思考：過(guò)共析鋼怎樣退火？能用于亞共析鋼嗎？擴(kuò)散退火后應(yīng)完全退火或正火細(xì)化擴(kuò)散退火均勻化退火球化退火第十六張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-17去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火 加熱到Ac1-100200，保溫后爐冷目的：去內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織適用于：冷加工件，熱加工件組織：不變 加熱到t再+150250，保溫后空冷目的：降低硬度，提高塑性適用于：冷變形工件組織：等軸晶粒再結(jié)晶溫度：T再=T熔 0.4（絕對(duì)溫度）低溫退火低溫

10、退火再結(jié)晶退火去應(yīng)力退火第十七張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-18正火 加熱到Ac3(Accm)+3050，保溫后空冷目的：細(xì)化晶粒，改善性能組織：S適用于： 低碳鋼 改善切削加工性 過(guò)共析鋼 消除網(wǎng)狀 Fe3C 要求不高的結(jié)構(gòu)件 機(jī)械性能正火第十八張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-19正火與退火比較1 硬度和強(qiáng)度：隨C% 正火與退火的差別越大中、高碳鋼正火后硬度偏高，不利于切削加工2 退火強(qiáng)調(diào)軟化，正火強(qiáng)調(diào)高效率第十九張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材

11、料成型基礎(chǔ)13-20鋼的淬火目的：得到馬氏體組織， （貝氏體） 提高硬度和耐磨性 加熱、保溫、快冷，提高硬度和耐磨性第二十張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-21淬火冷卻條件理想冷卻速度：慢快慢冷卻介質(zhì)：純水，鹽水，油，堿水，鹽浴，堿浴淬火方法：?jiǎn)我捍慊?，雙液淬火，分級(jí)淬火，等溫淬火 局部淬火，預(yù)冷淬火，冷處理第二十一張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-22冷處理和局部淬火分級(jí)淬火：在Ms附近稍保溫，使內(nèi)外均溫，最后得M等溫淬火：在Ms上等溫，最后得到B下等溫淬火的內(nèi)應(yīng)力最小，工件不易變形開(kāi)裂，

12、 適合形狀復(fù)雜零件冷處理 淬火后繼續(xù)在 0以下冷卻， 使殘A M 目的：穩(wěn)定組織，HRC 用于：量具（模具）局部淬火：局部加熱淬火 整體加熱，局部冷卻第二十二張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-23鋼的淬透性淬透性 鋼淬火時(shí)獲得M的能力淬硬層深度： 表面到半M組織的距離淬硬層深： 淬透性淬硬層淺： 淬透性 用規(guī)定條件下淬硬層深度表示淬透性的大小怎樣表示淬透性大??？第二十三張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-24淬硬性與淬透性淬硬性 鋼淬火時(shí)的硬化能力怎樣表示淬硬性大??？用正常淬火條件下能達(dá)到的最

13、高硬度表示概念區(qū)別：淬透性是鋼本身的固有屬性 2 實(shí)際淬硬層深度與工件形狀、大小、冷卻介質(zhì)、淬透性有關(guān)3 淬硬性主要取決于M的含碳量第二十四張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-25鋼的回火回火 淬火后在A1以下加熱、保溫、冷卻目的：消除內(nèi)應(yīng)力，降低脆性 穩(wěn)定組織和尺寸 獲得所需性能回火時(shí)的組織變化：M分解過(guò)飽和相C析出F塊狀F碳化物細(xì)Fe3C粒狀Fe3C回火M 回火T 回火S第二十五張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-26回火時(shí)的性能變化隨回火溫度 b，S，HRC，K， e 高碳回火M： b ，

14、HRC ， ，K 低碳回火M：強(qiáng)韌性好有時(shí)第二十六張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-27回火種類低溫回火（150250 ） 組織：回火M 極細(xì)碳化物 + 過(guò)飽和相 目的：內(nèi)應(yīng)力，脆性，保持高硬度和耐磨性 適用：工具，量具，軸承 高碳鋼 滲碳件，表面淬火件 HRC5862 2 中溫回火（350500 ） 組織：回火T 針狀 F + 極細(xì) Fe3C 目的：獲得高s ，e HRC3545 適用：彈簧，扳手，模具 中高碳鋼 第二十七張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-28高溫回火和調(diào)質(zhì)3 高溫回火（5

15、00650 ） 組織：回火S 塊狀 F + 粒狀 Fe3C 目的：獲得良好的綜合機(jī)械性能 HRC2535 適用：軸，齒輪，螺栓等重要結(jié)構(gòu)件 中碳鋼淬火 + 高溫回火 = 調(diào)質(zhì)第二十八張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-29回火硬度與回火溫度回火硬度主要取決于回火溫度和回火時(shí)間第二十九張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-30第一類回火脆性：250400 每種鋼都有，難以避免 回火溫度禁區(qū)回火脆性韌性隨回火溫度升高而升高？300 600 k 回火脆性：在某溫度區(qū)間回火時(shí)， k 顯著降低第二類回火脆性

16、：500600 含Cr、Mn、Ni的鋼明顯 可以消除： 鋼中加 Mo、W 回火后快冷第三十張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-31化學(xué)熱處理表面淬火鋼的表面熱處理對(duì)軸、齒輪、凸輪的機(jī)械性能要求表面：硬，耐磨，耐疲勞M心部：塑，韌，耐沖擊F，P解決思路：選材低淬透性材料工藝只改變表層組織同時(shí)改變表層組織、成分表面熱處理第三十一張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-32感應(yīng)加熱表面淬火交流電頻率集膚效應(yīng)明顯加熱層薄淬硬層薄交流電頻率渦流全部集中在最表層第三十二張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月

17、2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-33感應(yīng)加熱淬火的特點(diǎn)分類：高頻（200300 KHz），超音頻（2040 KHz） 中頻（2.58 KHz），工頻（50 Hz）特點(diǎn)： 加熱速度快，時(shí)間短 表層為極細(xì)的隱晶M 硬度高 脆性低 -1 變形小，不易氧化脫碳 易機(jī)械化、自動(dòng)化 設(shè)備價(jià)貴，維修調(diào)整困難適用于：需淬硬層薄的中、小零件多用于：中碳鋼、中碳合金鋼第三十三張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-34化學(xué)熱處理目的：強(qiáng)化表面表面HRC，耐磨性，-1，心部塑韌 保護(hù)表面表面抗蝕性，耐熱性基本過(guò)程：分解 吸收 擴(kuò)散常用方法：滲碳 滲氮 碳氮共滲氣體滲碳固體滲碳第三十四張，PPT共三十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2022/8/4工程材料與材料成型基礎(chǔ)13-35滲碳組織緩冷：表層： 心部：淬火+低溫回火： 表層： 心部：淬透： 未淬透：適用于：受沖擊載荷的