鋼的熱處理案例分析I鋼的熱處理 1 32.1金屬材料的性能 32.1.1金屬材料的性能分為使用性能和工藝性能 32.1.2金屬的硬度 32.1.3金屬材料的沖擊韌度 32.1.4金屬材料的疲勞強(qiáng)度 32.2金屬的結(jié)晶和合金的構(gòu)造 42.2.1金屬的結(jié)晶過程和同素異晶轉(zhuǎn)變 42.2.2合金的相結(jié)構(gòu) 43金屬材料強(qiáng)化的機(jī)理及基本途徑 43.1金屬圍觀強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的分類 43.2工藝方法 5 6 6 63.1.2低溫退火 6 63.2.1普通正火 7 7 7 7 83.3.2不完全退火 8 83.4.1低溫回火 9 9 9T10鋼淬火前后硬度測量實(shí)驗(yàn)案例報(bào)告 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料 三、實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理和要求 參考文獻(xiàn) 致謝 鋼的熱處理 錯(cuò)誤!未定義書簽。 1 32.1金屬材料的性能 3鋼的熱處理2.1.1金屬材料的性能分為使用性能和工藝性能 32.1.2金屬的硬度 32.1.3金屬材料的沖擊韌度 32.1.4金屬材料的疲勞強(qiáng)度 32.2金屬的結(jié)晶和合金的構(gòu)造 42.2.1金屬的結(jié)晶過程和同素異晶轉(zhuǎn)變 42.2.2合金的相結(jié)構(gòu) 43金屬材料強(qiáng)化的機(jī)理及基本途徑 43.1金屬圍觀強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的分類 43.2工藝方法 5 6 6 63.1.2低溫退火 6 63.2.1普通正火 7 7 7 7 83.3.2不完全退火 8 83.4.1低溫回火 9 9 9參考文獻(xiàn) 致謝 鋼的熱處理鋼的熱處理方面還是與歐美等發(fā)達(dá)國家存在較大的差距。我們大學(xué)生時(shí)祖國的未來，希望我們可以奮發(fā)圖強(qiáng)，將來做祖國的棟梁之才。1鋼的熱處理探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢的方法:60年代，熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場的作用，發(fā)展模具的使用壽命成倍、甚至十幾倍的提高，實(shí)現(xiàn)“搞好熱處理，零件一頂幾”的目標(biāo)，收到事半功倍的效果。熱處理對于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力，提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，節(jié)約材料，減少能耗，延長產(chǎn)品的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。建國以來，我國的熱處理技術(shù)有了很大的發(fā)展，現(xiàn)有熱處理生產(chǎn)廠點(diǎn)一萬余家，職工和熱處理設(shè)備方面卻存在著較大的差距，還沒有完全扭轉(zhuǎn)熱處理生產(chǎn)工藝和熱處理設(shè)備落2鋼的熱處理術(shù)，實(shí)現(xiàn)“優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、降耗、無污染、低成本、專業(yè)化生產(chǎn)”，力爭到2020年時(shí)達(dá)到工業(yè)發(fā)達(dá)國家八十年代中期的水平。3鋼的熱處理第2章文獻(xiàn)綜述2.1金屬材料的性能使用性能:是金屬材料在使用時(shí)所表現(xiàn)出的性能，包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能工藝性能:是指金屬材料對不同加工工藝方法的適應(yīng)能力，包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理性能等。彈性變形。它是衡量材料軟硬程度的重要指標(biāo)。硬度越高，材料的耐磨性越好。金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力稱為沖擊韌度。許多機(jī)械零件在工作中往往要受到?jīng)_擊載荷的作用，如活塞銷、鍛錘桿、沖模、鍛模等。制造此類零件所用材料必須考4鋼的熱處理突然發(fā)生斷裂，這就叫做疲勞斷裂[1]。2.2金屬的結(jié)晶和合金的構(gòu)造金屬結(jié)晶過程:一、金屬的結(jié)昌過程液態(tài)金屬冷卻到凝固溫度時(shí)，原子由無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘匆欢ǖ膸缀涡螤钭饔行虻呐帕小＝饘俚倪@種由液體轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的現(xiàn)象叫做結(jié)晶。液態(tài)金屬的結(jié)晶過程就是凝固過程，大致可分為兩個(gè)階段:即晶核(結(jié)晶中心)的形成和晶核的成長。有規(guī)律排列起來而形成，這叫做自發(fā)晶繭;另一方面也可能是電量液態(tài)金屬中一些外來的微固體物質(zhì)一般分為晶體和非晶體，晶體原子一般呈周期性有規(guī)則的排列,而非晶體的原子一般不規(guī)則雜亂排列。金屬材料通常都是晶體，為了便于分析晶體中原子的排列規(guī)律,通常用假想的線條將各原子中心連接起來,使之構(gòu)成一個(gè)空間格來,這種三維的空間格架，稱作“晶格”(或稱空間點(diǎn)陣j取晶格中個(gè)最基本的幾何與潘心昱芳晶格密排關(guān)方晶格〔3]。3金屬材料強(qiáng)化的機(jī)理及基本途徑3.1金屬圍觀強(qiáng)化機(jī)構(gòu)的分類相變強(qiáng)化、Spindal(調(diào)幅分解和有序化強(qiáng)化七類。實(shí)際強(qiáng)化大多為復(fù)合作用的結(jié)果，要嚴(yán)格5鋼的熱處理理的基本特點(diǎn)和本質(zhì)有大致的了解。3.2工藝方法或碳化物相，使晶粒度細(xì)化到10級以上。由于超細(xì)化作用，使晶界面積增加，從而對金屬塑性變形的抗力增加，反映在機(jī)械性能方面其金屬強(qiáng)韌性大為提高。如奧氏體晶粒細(xì)化10級以上，強(qiáng)韌性大為提高，其方法有3種:(1)利用極高加熱速度的能源進(jìn)行快速加熱(2）利用奧氏體的遞轉(zhuǎn)變3)采用兩相區(qū)交替加熱淬火法。6鋼的熱處理第3章技術(shù)路線衡狀態(tài)組織的各種工藝方法統(tǒng)稱為退火。退火的目的在于均勻化學(xué)成分、改善力學(xué)性能及工很多，按加熱溫度可分為兩大類:①臨界溫度《A。j或Az)以上的退火〔相變重結(jié)晶退火)，包括完全退火、不完全退火、晶粒粗化退火、均勻化退火和球化退火等;②臨界溫度以下的退火，包括軟化退火、再結(jié)晶退火及去應(yīng)力退火等。將亞共析鋼加熱到A3以上的溫度，并在此保溫足夠時(shí)間,完成奧氏體化并使成分基本均勻之后緩慢冷卻(控速冷卻、爐冷、理于砂將鋼件加熱到略低于A,:的溫度，保持一定時(shí)間。然后緩慢冷卻的熱處理工藝稱為低溫中間退火(軟化退火)、去應(yīng)力退火等皆屬于低溫退火范疇。7鋼的熱處理亞共析鋼加熱到Ac3+(30～50-c),共析鋼和過共析鋼加熱到Aca+(30~50°)，均溫后在空氣中冷卻，得到珠光體組織的熱處理工藝，成為普通正火。低碳鋼正火后，可得到較細(xì)的片狀珠光體，硬度較退火略高,利于切削加工。由于所得鐵素體品粒較細(xì)，鋼的韌性較好，可以保證較好的力學(xué)性能組合-對于等溫退火面言)的珠光體組織，然后空冷，以獲得較好的加工性能和力學(xué)性能的熱處理均勻分布的碳化物。水冷正火時(shí)鋼材的加熱溫度與保溫時(shí)間與普通正火相同。淬火是將鋼或合全加熱到一定溫度。保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間獲得相應(yīng)的高溫相,然后快速冷卻，以獲得遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的不穩(wěn)定姐織的熱處理工藝總稱。淬火是使鋼或合金強(qiáng)化的主要工藝(或工序)。鋼件淬火主要是為了獲得馬氏體組織，以便在適當(dāng)溫度的回火后具有所需要的力學(xué)性能組合。合金淬火則是為了得到單一均勻的固溶體，為下工序的時(shí)效強(qiáng)化或形變加工傲8鋼的熱處理好組織上的準(zhǔn)備。鋼的淬火工藝種類很多，可根據(jù)加熱溫度、加熱方式、加熱介質(zhì)以及冷卻介質(zhì)和冷卻方式的不同，可分為以下幾種。按加熱齷度的不同可分為:完全淬火、不完全淬火、亞共析鋼的亞溫淬火《臨界區(qū)淬火)、低溫(低于臨界溫度)淬火等。將重共析鋼加熱到Aea以上溫度保溫以后大于臨界冷卻速度的冷卻速度急速冷卻，得到馬氏體組織，以提高強(qiáng)度、硬度及耐磨性的熱處理稱為完全淬火。國共析鋼以及共析鋼加熱到某一溫度，保溫后急速冷卻的熱處理工藝成為不完全淬火，不完全淬火有以下有點(diǎn);①淬火加熱溫度低,保留了一定數(shù)量未溶的顆粒狀碳化物，使鋼在淬火后具有最高的硬量不致過多，有利于提高硬度及耐磨性。碳素工具鋼及低合金工具鋼9鋼的熱處理冷卻到室溫的熱處理工藝。經(jīng)滲碳和表面淬火的零件，國火后的硬度一般為58-6A4HRC.中溫回火常在250~~500℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，主要用途是對淬火后的各種彈簀及鍛模回火。其目的是為了獲得較高的彈性極限和屈服點(diǎn)。同時(shí)使塑性及韌性得到改善。低強(qiáng)度、硬度及耐磨性的情況下大幅度提高塑性及韌性,以便得到良好的綜合力學(xué)性能。含Cr.Mo、W、v、Ti等元素較多的合金鋼(結(jié)構(gòu)鋼及工具鋼)在高溫回火過程常因析出彌散鋼的熱處理T10鋼淬火前后硬度測量實(shí)驗(yàn)案例報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解碳鋼的基本熱處理(退火、淬火及回火）工藝方法。2、研究冷卻條件與鋼性能3、分析淬火后的回火工藝其溫度的選擇對鋼性能的景響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料3.實(shí)驗(yàn)用的箱式電阻加熱爐(附測濾控濕裝置).4.冷卻劑:水(使用濾度約20℃).三、實(shí)驗(yàn)的相關(guān)原理和要求熱處理是一種很重要的金屬熱加工的工藝方法,也是充分發(fā)揮金屬材料性能潛力的重要手段。熱處理的主要目的是改變鋼的性能,其中包括使用性能及工藝性能。鋼的熱處理工藝特點(diǎn)是將鋼加熱到一定的溫度,經(jīng)一定時(shí)間的保溫，然后以某種速度冷卻下來,通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發(fā)生改變。其基本工藝方法可分為退火、淬火及回火等。40、45鋼;經(jīng)退火后消除了殘余應(yīng)力，組織穩(wěn)定,硬度較低(HB180~220)有利于下一步進(jìn)行切削加工。實(shí)輸?shù)牟牧蠟?5鋼,退火工藝中其加熱溫度選擇為A以上溫度,此實(shí)驗(yàn)選擇的溫度鋼的熱處理鋼的淬火:淬火就是將鋼加熱到Aa(亞共析鋼)或A(過共析鋼)以上30~50°c，保溫后放入各種不同的冷卻介質(zhì)中快速令卻Ⅳ冷>V臨),以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。碳須考慮下列三個(gè)重要因素:淬火加熱溫度、保溫時(shí)間和令卻速度。1、淬火溫度的選擇正確選定加熱溫度是保證淬火質(zhì)里的重要一環(huán)o淬火時(shí)的具體加熱溫度主要取決于鋼的含碳里，可根據(jù)Fe-Fe:c相窗圖確定(如窗3-1所標(biāo))。對45#的亞共析鋼,其加熱溫度為Aca+30~50c,此實(shí)驗(yàn)采用的加熱溫度為830°。若加熱溫度不足(低于780°C的Aca溫度)∶則淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體而造宓雖度及硬度的降低﹔但過高的加熱溫度（如超過Am）不僅無助于強(qiáng)度、硬影的增加,威而會由于產(chǎn)生過琴的殘余奧氏體而導(dǎo)致硬度和耐磨性的下降。2、保溫時(shí)間的確定溫度所需的拍時(shí)間及在淬火溫度停留所需時(shí)間的總和。力加熱時(shí)間與鋼的成分、工件的形械尺寸、所用的加熱介質(zhì)、加熱方法等因素有關(guān),一般按經(jīng)驗(yàn)公式加以估算o(經(jīng)驗(yàn)公式:加熱溫度為800°C的圓鋼的熱處理3、冷卻速度的景響冷卻是淬火的關(guān)鍵工序,它直接景知響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時(shí)應(yīng)使冷卻速度大于臨界泠卻速度,以保證獲得馬氏體組織﹔在這個(gè)前提下又應(yīng)盡里緩慢冷卻,以減少內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。為保證淬火效果，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)睦鋮s介質(zhì)〔如水、油等)。此實(shí)驗(yàn)的(三)鋼的回火鋼經(jīng)經(jīng)淬火后得到的馬氏體組織質(zhì)硬而脆,并且工件內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力,如果直接進(jìn)行磨肖啦工往往會出現(xiàn)龜裂﹔—些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化而失去精度,甚至開裂。因此淬火鋼必須進(jìn)行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得所需的各種不同的低溫回火:回火溫度150~250C:回后的組織為回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物:性能特點(diǎn)是硬度高·內(nèi)應(yīng)力減少。高溫回火:回火溫度500~650°C;回火后的組織為回火索氏體﹔性能特點(diǎn)是對碳鋼來說，回火工藝的選擇主要考慮回火溫度和保溫時(shí)間這兩個(gè)因素。實(shí)驗(yàn)所用試樣淬火鋼在回火過程中發(fā)生了一系列的組織變化,這必然會引起機(jī)械性能發(fā)生相應(yīng)的變化。淬火鋼的回火，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)軟化過程,性能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的升高硬鋼的熱處理(四)不同的回火溫度對碳鋼硬度的影響淬火鋼在回火過程中發(fā)生了一系列的組織變化，這必然會引起機(jī)械性能發(fā)生相應(yīng)的變化。淬火鋼的回火，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)軟化過程，性能變化的總趨勢是，隨著回火溫度的升高，硬度、強(qiáng)度降低，而塑性、韌性提高。(五)碳鋼含碳量對淬火后硬度的影響在正常淬火條件下，鋼的含碳量越高，淬火后的硬度也越高。但含碳量大于0.8%的鋼，一般低碳鋼淬后，硬度在HRC40左右;中碳鋼淬火后，硬度可達(dá)HRC50~62;高碳鋼淬火后，便度高達(dá)HRC62~65。附注:洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作鋼的熱處理四、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)和方法:1、本區(qū)實(shí)驗(yàn)加熱所用都為電爐，往爐中放、取試樣必須使用夾鉗必須擦干，不得沾有油和水。開關(guān)爐門要迅速，爐門打開時(shí)間不宜過長?；鹨褐袘?yīng)不斷攪動(dòng)，否則試樣表面會由于冷卻不均而出現(xiàn)軟點(diǎn)。4、淬火時(shí)水溫應(yīng)保持五、數(shù)據(jù)記錄第一組400oC回火）鋼的熱處理六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)保溫15分鐘）后的洛氏硬度處60HRC---70HRC之間中溫回火（400度保溫30分鐘）后的洛氏硬度處于30HRC---40HRC左右之間。高溫回火（回火溫度600oC保溫30分鐘）回火后的洛氏硬度又有所下降，處于10HRC---20HRC之間。45號鋼在淬火后得到的“馬氏體”，硬度明顯增大，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論相符合。淬火鋼經(jīng)過中溫（400度保溫30分鐘）后得到的是“回火屈氏體”，較回火前硬度值有所下降。高溫回火（溫度600oC保溫30分鐘）后得的組織為“回火索氏體”，較之前的洛氏硬度又有所下溫度的升高，硬度、強(qiáng)度降低，但塑性、韌性有所提高。鋼的熱處理參考文獻(xiàn)[1]呂海,糜留芳，張大為。朱玉霞．