1、1,金屬材料與熱處理,2,概述,金屬材料是現(xiàn)代機械制造業(yè)的基本材料，廣泛地應用于制造生產(chǎn)和生活用品。 金屬材料主要包括：碳素鋼，合金鋼，鑄鐵，有色金屬及硬質合金等。 鋼的熱處理方法主要有：退火，正火，淬火，回火及表面熱處理等,3,金屬材料的性能,4,金屬的力學性能,所謂力學性能是指金屬在外力的作用下所表現(xiàn)出來的性能，包括強度，塑性，硬度，沖擊韌性及疲勞強度等，在機械設備及工具的設計，制造中選用金屬材料時大多以其力學性能為主要依據(jù)。 載荷：加工及使用過程所受的外力，按作用性質分為靜載荷，沖擊載荷及交變載荷；按作用形式分為拉伸載荷，壓縮載荷，彎曲載荷，剪切載荷及扭轉載荷等。 變形：金屬材料受到載荷

2、作用而產(chǎn)生的幾何形狀和尺寸的變化，分為彈性變形和塑性變形。 金屬受拉伸載荷或壓縮載荷作用時，其橫截面上的應力計算公式為：=F/S，公式中-應力Pa.1Pa=1N/m2當面積用mm2時，應力可用MPa為單位。F外力，N；S橫截面積，m2,5,金屬的力學性能,強度：金屬在靜載作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力，大小通常用應力表示。 根據(jù)載荷作用方式不同分為：抗拉強度，抗壓強度，抗彎強度，抗剪強度和抗扭強度，一般以抗拉強度作為判別金屬強度高低的指標。 抗拉強度是通過拉伸試驗測定的，方法是用靜拉力對標準試樣進行軸向拉伸，同時連續(xù)測量力和相應的伸長量，直至試樣斷裂，得到有關的力學性能。,6,強度試驗,拉伸試

3、樣：圓形和矩形，在國家標準（GB/T397-1986)中，對試樣的形狀，尺寸及加工要求有明確的規(guī)定。根據(jù)標距長度和直徑的關系，試樣有長試樣L=10d和短試樣L=5d. 力伸長曲線：拉伸試驗中得出的拉伸力與伸長量的關系曲線叫做力伸長曲線，也稱為拉伸曲線圖，分為五個階段，分別為：彈性變形階段，屈服階段（塑性變形階段），強化階段（形變強化或加工強化），縮頸階段（局部塑性變形階段），斷裂。,7,強度指標,屈服點：在拉伸試驗過程中，載荷不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)伸長時的應力稱為屈服點，符號s,公式如下： s=FS/S0 式中：s屈服點，MPa； FS試樣屈服時的載荷，N；S0 試樣原始橫截面積，m

4、m2。 規(guī)定殘余伸長應力：國標GB/T228-1987規(guī)定0.2表示試樣卸除載荷后，其標距部分的殘余伸長率達到0.2%時的應力，也稱為屈服強度。公式如下： 0.2=F0.2/S0 所以，材料的屈服點或規(guī)定殘余伸長應力是機械零件設計的主要依據(jù)，也是評定金屬材料性能的重要指標。,8,強度指標,抗拉強度：材料在拉斷前所能承受的最大應力，用符號b表示，公式如下： b=Fb/S0式中：b抗拉強度，MPa; Fb試樣拉斷前承受的最大載荷，N; S0試樣原始橫截面積，mm2。 零件在工作中所承受的應力，不允許超過抗拉強度，否則會產(chǎn)生斷裂，所以，b也是機械零件和選材的重要依據(jù)。,9,塑性指標,塑性：斷裂前金屬

5、材料產(chǎn)生永久變形的能力稱為塑性。 伸長率：試樣拉斷后，標距的伸長與原始標距的百分比，用符號，公式如下： =(l1-l0)/l0*100%,長短試樣分別用10和5表示，習慣上10也常寫成。 斷面收縮率：試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比，用符號表示，公式如下： =（S0-S1)/S0*100% 金屬材料的伸長率（ ）和斷面收縮率（ ）數(shù)值越大，表示材料的塑性越好，可以加工成復雜形狀的零件。例如：工業(yè)純鐵的可達50%， 可達80%，可以拉制細絲，軋制薄板，而鑄鐵幾乎為零，不能進行塑性變形加工。,10,硬度指標,硬度：材料抵抗局部變形特別是塑性變形，壓痕或劃痕的能力稱為硬度。

6、測試方法：布氏硬度試驗法，洛氏硬度實驗法和維氏硬度實驗法 硬度值可以間接反映金屬的強度及金屬在化學成分，金相組織和熱處理工藝上的差異，且試驗簡便易行，應用十分廣泛。,11,硬度試驗方法,布氏硬度原理：使用一定直徑的球體（鋼球或硬質合金球），以規(guī)定的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，然后用測量表面壓痕直徑來計算硬度。 表示方法：HBS或HBW之前的數(shù)字為硬度值，符號后面按以下順序用數(shù)字表示試驗條件：1）球體直徑 2）試驗力 3）試驗力保持的時間（10-15s不標注） 應用范圍及優(yōu)缺點：灰鑄鐵，有色金屬，各種軟鋼等硬度不高的材料。在工程上得到廣泛應用，但是操作時間較長，對不同材料需要

7、不同的壓頭和試驗力，壓痕測量較費時，又因壓痕較大不適于測量成品及薄件。,12,根據(jù)材料和布氏硬度范圍選擇試驗條件,13,硬度試驗方法,洛氏硬度原理:采用金剛石圓錐體或淬火鋼球壓頭，壓入金屬表面后，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除主試驗力，以測量的壓痕深度來計算洛氏硬度值。 洛氏硬度沒有單位，實驗室硬度值直接從硬度計的表盤上讀出。 硬度標尺:HRC，HRB，HRA。 表示方法：符號HR前面的數(shù)字表示硬度值，后面的字母表示不同洛氏硬度的標尺。 優(yōu)缺點：操作簡單，讀值方便，壓痕小，可測成品及薄件，硬度值范圍大；壓痕小，內(nèi)部組織不均勻時，數(shù)值波動大，需測試不同部位，取其平均值。,14,常用洛氏硬度標尺的試驗條件和

8、適用范圍,15,硬度試驗方法,維氏硬度實驗原理：將相對面夾角為136的正四棱椎體金剛石壓頭以選定的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，用測量壓痕對角線長度來計算硬度。 表示方法：HV前面的數(shù)字表示硬度值，后面的數(shù)字依次為試驗力和保持時間。 優(yōu)缺點：可測量較薄的材料，可測量表面滲碳，滲氮層的硬度，可測量很軟到很硬的各種材料的硬度，準確性高；缺點是，測量壓痕對角線的長度較繁，壓痕小，對試件表面質量要求較高。,16,沖擊韌性試驗,沖擊韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力，常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定。 金屬材料受大能量的沖擊載荷作用時，其沖擊抗力主要取決于沖擊韌度的大小，而在小

9、能量多次沖擊條件下，其沖擊抗力主要取決于材料的強度和塑性。 沖擊試樣：標準試樣為10mm*10mm*55mm的U型和V型缺口試樣。 沖擊方法：大能量一次沖擊和小能量多次沖擊，一次性沖擊韌度高的材料，小能量多次沖擊抗力不一定高，反之亦然。,17,疲勞強度指標,疲勞概念:機械零件在工作過程中各點的應力隨時間作周期性的變化，產(chǎn)生交變應力（循環(huán)應力），在交變應力作用下，雖然零件所承受的應力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。疲勞破壞是機械零件失效的主要原因之一，經(jīng)常造成重大事故。,18,疲勞強度指標,疲勞破壞的特征：1）疲勞斷裂時并沒有明顯的宏觀塑性

10、變形，斷裂前沒有預兆，而是突然破壞；2）引起疲勞斷裂的應力很低，常常低于材料的屈服點；3）疲勞破壞的宏觀斷口由兩部分組成，即疲勞裂紋的策源地及擴展區(qū)（光滑部分）和最后斷裂區(qū)（粗糙部分） 疲勞斷裂的原因：材料表面或內(nèi)部有缺陷（夾雜，劃痕，顯微裂紋等，局部應力大于屈服點，產(chǎn)生局部塑性變形導致開裂，隨應力循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸擴展，直至最后承載的界面減少到不能承受所加載荷而突然斷裂。,19,金屬的工藝性能,工藝性能：金屬材料對不同加工工藝方法的適應能力，它直接影響到零件制造工藝和質量是選材和制定零件工藝路線時必須考慮的因素之一。 主要包括：鑄造性能，鍛造性能，焊接性能，切削加工性能等。,20,金屬的工

11、藝性能,鑄造性能：金屬及合金在鑄造工藝中獲得優(yōu)良鑄件的能力。衡量鑄造性能的主要指標有流動性，收縮性和偏析傾向等。 鍛造性能：用鍛壓成型方法獲得優(yōu)良鍛件的難易程度，鍛造性能的好壞主要同金屬的塑性和變形抗力有關。如黃銅，鋁合金及碳鋼等鍛造性能很好。 焊接性能：金屬材料對焊接加工的適應性，在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)良焊接接頭的難易程度，其中低碳鋼低合金鋼焊接性能好，高碳鋼和鑄鐵焊接性較差。 切削加工性能：切削加工金屬材料的難易程度，一般由工件切削后表面粗糙度及刀具壽命來衡量，影響切削加工性能主要有化學成分，組織狀態(tài)，硬度，塑性，導熱性和形變強化等，一般鑄鐵比鋼切削性能好，碳鋼比高合金鋼好。改變化

12、學成分和進行適當?shù)臒崽幚?，是改善切削加工性能的重要途徑?21,金屬的塑性變形與再結晶,金屬在外力（載荷）的作用下，首先發(fā)生彈性變形，載荷增加到一定值后除發(fā)生彈性變形外還發(fā)生塑性變形，即彈塑性變形；繼續(xù)增加載荷，塑性變形逐漸增大，直至金屬發(fā)生斷裂，即金屬在外力作用下的變形可分為彈性變形，彈塑性變形和斷裂三個連續(xù)階段。包括：單晶體的金屬塑性變形和多晶體金屬的塑性變形，常用的金屬材料都是多晶體。 多晶體塑性變形主要特點：1）晶體位向的影響，產(chǎn)生內(nèi)應力；2）晶界的作用，晶界越多晶體的塑性變形抗力越大；3）晶粒大小的影響，晶粒越細，晶界越多，金屬材料具有較好的塑性和韌性。,22,冷塑性變形對金屬性能與

13、組織的影響,冷塑性變形對金屬性能的影響:造成形變強化（加工強化），隨塑性變形程度的增加，金屬的強度，硬度提高，塑性，韌性下降。形變強化可以提高金屬的強度，是工件能用塑性變形方法成型的必要條件。塑性變形除影響力學性能外，還會使金屬某些物理，化學性能發(fā)生變化，如電阻增加，化學活性增大，耐蝕性降低等。 在工業(yè)生產(chǎn)中，為保持金屬經(jīng)冷塑性變形后的高強度，采取回復處理，以降低內(nèi)應力，適當提高塑性。,23,熱加工對金屬組織和性能的影響,消除鑄態(tài)金屬的組織缺陷，提高金屬的致密度和力學性能。 細化晶粒，提高金屬的力學性能。 形成鍛造流線，保證材料的力學性能。 形成帶狀組織，可用熱處理的方法加以消除。,24,鐵碳

14、合金,合金是一種金屬元素與其他金屬元素或非金屬元素通過熔煉或其他方法結合而成的具有金屬特性的材料。合金可分為二元合金，三元合金和多元合金。合金具有更好的力學性能，通過調(diào)整元素比例以獲得性能各異的合金。 合金組織分為固溶體，金屬化合物和混合物三類。,25,合金的組織,固溶體：一種組元的原子融入另一組元的晶格中所形成的均勻固相，融入的元素為溶質，基體元素為溶劑，其分類為間隙固溶體和置換固溶體兩種。 金屬化合物：合金組元間發(fā)生相互作用而形成一種具有金屬特性的物質，其特點是熔點高，硬度大，脆性大。 混合物：兩種或兩種以上的相按一定質量分數(shù)組成的物質，其性能取決于各組成相的性能，及分布的形態(tài)，數(shù)量和大小

15、。,26,鐵碳合金的組織,鐵碳合金中，碳與鐵可以組成固溶體，金屬化合物及混合物。 鐵碳合金的基本組織有：鐵素體（F），奧氏體（A），滲碳體（ Fe3C ），珠光體（P）和萊氏體（Ld）。 鐵碳合金的分類： 1）鋼 含碳量0.0218%0.77%，其中亞共析鋼0.0218%C0.77%;共析鋼C=0.77%;過共析鋼0.77%C2.11%。 2）白口鑄鐵 含碳量=2.11%-6.69%，其中亞共晶白口鑄鐵2.11%C4.3%；共晶白口鑄鐵C=4.3%；過共晶白口鑄鐵4.3%C6.69%,27,鐵碳合金基本組織的力學性能,注： b/MPa為抗拉強度， /%為伸長率， HBS(HBW)為布氏硬度。,

16、28,鐵碳合金的成分，組織與性能的關系,鐵碳合金在室溫的組織都是由鐵素體和滲碳體兩相組成，隨著含碳量的增加，鐵素體量逐漸減少，滲碳體增加隨著含碳量的變化，不僅鐵素體和滲碳體的相對量有變化，而且相互組合的形態(tài)也發(fā)生變化。 鐵碳合金組織的變化，必然引起性能的變化，改變碳含量可以在很大范圍內(nèi)改變鋼的力學性能，含碳量越高，鋼的強度和硬度越高，而塑性和韌性越低，所以，為了保證工業(yè)生產(chǎn)使用的鋼具有足夠的硬度，并具有一定的塑性和韌性，鋼中的含碳量一般不超過1.4%。,29,碳素鋼,碳素鋼：含碳量大于0.0218%小于2.11%，且不含有特意加入合金元素的鐵碳合金，簡稱碳鋼。具有良好的力學性能和工藝性能，冶煉

17、方便，價格便宜，在機械制造，建筑，交通運輸?shù)仍S多工業(yè)部門廣泛應用。 碳素鋼常存元素：鐵，碳，硅，錳，硫，磷等，其中硅含量一般在0.17%-0.37%，可提高強度和硬度；錳含量一般在0.25%-0.80%，提高強度和硬度；硫含量不得超過0.05%，可導致鋼材出現(xiàn)熱脆現(xiàn)象；磷含量一般限制在0.04%以下，達到0.10%時冷脆性嚴重。 在易切削鋼中適當提高硫，磷的含量，增加鋼的脆性，利于切削時形成斷裂切屑，提高切削效率和延長刀具壽命，主要用于在自動機床上加工生產(chǎn)量大，受力不大的零件。,30,碳素鋼的分類,按鋼的含碳量分類： 1）低碳鋼： C0.25%；2）中碳鋼：C 0.25%-0.60%；高碳鋼：

18、C0.60% 按鋼的質量（硫，磷含量）分類： 1）普通鋼：S0.05%，P0.045%；2）優(yōu)質鋼：S0.035%，P0.035%；3）高級優(yōu)質鋼：S0.025%，P0.025% 按鋼的用途分類： 1）結構鋼：C0.70%，2）工具鋼：C0.70% 按冶煉時脫氧程度不同分類： 1）沸騰鋼：脫氧程度不完全的鋼；2）鎮(zhèn)靜鋼：脫氧程度完全的鋼；3）半鎮(zhèn)靜鋼：脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼。,31,碳素結構鋼,碳素結構鋼的雜質和非金屬夾雜物較多，但冶煉容易，工藝性好，價格便宜，產(chǎn)量大，在性能上能滿足一般工程結構及普通零件的要求，通常被軋制成鋼板和型材（圓鋼，方鋼，扁鋼，角鋼，槽鋼，工字鋼，鋼筋等）

19、用于廠房，橋梁，船舶等建筑結構或受力不大的機械零件（鉚釘，螺釘，螺母等） 碳素結構鋼的牌號有代表屈服點的Q，屈服點數(shù)值，質量等級符號和脫氧方法符號四個部分順序組成，如Q235-A.F表示屈服點為235MPa的A級沸騰鋼。,32,碳素結構鋼的牌號，化學成分，力學性能,注：以上Q235為常用碳素結構鋼的牌號，其中還有Q195,Q215,Q255,Q275等牌號。 s/ MPa表示屈服點， b/ MPa表示抗拉強度，5 /%表示伸長率。等級表示 硫，磷含量，A最高，D最低。,33,優(yōu)質碳素結構鋼,優(yōu)質碳素結構鋼是按化學成分和力學性能供應的，鋼中所含硫，磷及非金屬夾雜物量較少，常用來制造重要機械零件，

20、一般需熱處理來改變力學性能。 優(yōu)質碳素鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，平均含碳量的萬分數(shù)。0825鋼的屬低碳鋼，30-55鋼屬中碳鋼，60以上鋼屬高碳鋼。普通含錳量鋼（Mn=0.35%-0.80%)和較高含錳量鋼（Mn=0.7%-1.2%),高錳鋼牌號后加標Mn,如65Mn. 低碳鋼強度，硬度較低，塑性，韌性及焊接性良好，主要制作沖壓件，焊接結構件及強度不高的機械零件及滲碳件，如深沖器件，壓力容器，小軸，銷子，法蘭盤，螺釘和墊圈等；中碳鋼強度，硬度較高，塑性，韌性降低，切削性能良好，經(jīng)調(diào)質后有較好的綜合力學性能，主要制作受力較大的機械零件，如連桿，曲軸，齒輪和聯(lián)軸等；高碳鋼強度，硬度和彈性較高，但焊接

21、性不好，切削性稍差，冷塑性變形差，主要制造較高強度，耐磨性和彈性的零件，如氣門彈簧，彈簧墊圈，板簧和螺旋彈簧等彈性元件及耐磨零件。,34,優(yōu)質碳素結構鋼的牌號，化學成分和力學性能,注： s表示屈服點， b表示抗拉強度， 5表示伸長率， 表示斷面收縮率， k表示沖擊韌度。,35,碳素工具鋼,碳素工具鋼：用于制造刀具，模具和量具的鋼，由于要求其高強度和高耐磨性，故含碳量均在0.70%以上，都是優(yōu)質鋼或高級優(yōu)質鋼。 碳素工具鋼的牌號以漢字“碳”的拼音字頭“T”及后面的數(shù)字表示，數(shù)字表示平均含碳量的千分數(shù)，如T10表示平均含碳量為1.0%的碳素工具鋼，如是高級優(yōu)質碳素工具鋼則在牌號后面標以字母A。 各

22、種牌號的碳素工具鋼經(jīng)淬火后的硬度相差不大，但是隨著含碳量的增加，未溶的二次滲碳體增多，鋼的耐磨性增加，韌性降低，所以，不同牌號的工具鋼用于制作不同使用要求的各類工具。,36,碳素工具鋼的牌號，化學成分，力學性能和用途,37,鑄造碳鋼,鑄造碳鋼一般用于制造形狀復雜，力學性能要求較高的機械零件，其廣泛用于制造重型機械的某些零件，如軋鋼機機架，水壓機橫梁，鍛錘和跕座等。 鑄造碳鋼含碳量一般在0.20%-0.60%之間，如果含碳量過高，則塑性變差，且鑄造時易產(chǎn)生裂紋。 鑄造碳鋼的牌號用“鑄造”拼音字頭“ZG”加屈服點和抗拉強度值兩組數(shù)字組成；不同牌號的鑄造碳鋼用于不同使用要求的零件。,38,鑄造碳鋼的

23、牌號及應用,ZG270-400有良好的塑性，韌性和焊接性，用于受力不大，要求具有一定韌性的零件，如機座，變速箱體等。 ZG230-450有一定的強度和較好的塑性，韌性，焊接性良好，切削性能尚可，用于受力不大，要求具有一定韌性的零件，如跕座，軸承蓋，外殼，閥體，底板等。 ZG270-500用較高強度和較好塑性，鑄造性能良好，焊接性能較差，切削性能良好，用途較廣，如軋鋼機機架，連桿，箱體，缸體，曲軸，軸承座等。 ZG310-570強度和切削性能良好，塑性，韌性較差，用于負荷較高的零件，如大齒輪，缸體，制動輪，輥子等。 ZG340-640有較高的強度，硬度和耐磨性，切削性能中等，焊接性差，裂紋敏感性

24、大，用作齒輪，棘輪等。,39,鑄造碳鋼的牌號，化學成分和力學性能,注：適用于壁厚10mm以下的鑄件。,40,鋼的熱處理,熱處理：將固態(tài)金屬或合金采用適當?shù)姆绞竭M行加熱，保溫和冷卻以獲得所需要的組織結構與性能的工藝。 鋼的熱處理方法有：退火，正火，淬火，回火及表面熱處理等五種。 任何一種熱處理工藝都由加熱，保溫和冷卻三個階段。,41,鋼的退火與正火,退火：將鋼加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻（一般隨爐冷卻）的熱處理工藝。 主要目的：1）降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工；2）細化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理做準備；3）消除鋼中的殘余內(nèi)應力，以防

25、止變形和開裂。 常用退火方法：完全退火，球化退火及去應力退火。,42,鋼的退火方法,完全退火：將鋼加熱到完全奧氏體化（Ac3以上30-50），隨之緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝方法。主要用于中碳鋼及低，中碳合金結構鋼的鍛件，鑄件，熱軋型材等，有時也用于焊接結構件。 球化退火：將鋼加熱到Ac1以上20-30，保溫一定時間，以不大于50/h的冷卻速度隨爐冷卻下來，使鋼中碳化物呈球狀的工藝方法。適用于共析鋼及過共析鋼，如碳素結構鋼，合金工具鋼，軸承鋼等。 去應力退火：將鋼加熱到略低于A1的溫度（一般取500-650），保溫一定時間后緩慢冷卻的工藝方法，其目的是消除由于塑性變形，焊接，切削加工

26、，鑄造等形成的殘余應力。由于退火溫度低于A1，所以鋼的組織不發(fā)生變化。,43,鋼的正火,正火：將鋼加熱到Ac3或Accm以上30-50，保持適當?shù)臅r間，在空氣中冷卻的工藝方法。其冷卻速度比退火稍快，得到的珠光體組織比較細，強度，硬度比退火鋼高。主要用于1）改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性；）當力學性能要求不高時，正火可作最終處理；3）消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，改善鋼的力學性能，并為球化退火作組織準備；4）代替中碳鋼和低碳合金鋼的退火，改善它們的組織結構和切削加工性能。 45鋼正火，退火狀態(tài)的力學性能比對：,44,鋼的淬火,淬火：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上的某一溫度，保溫一定時間，然后以適

27、當速度冷卻，以獲得馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝。 淬火的主要目的是為了馬氏體，提高鋼的強度和硬度。 淬火的加熱溫度:亞共析鋼的淬火加熱溫度在Ac3以上30-50；過共析鋼的淬火加熱溫度在Ac1以上30-50，這種組織耐磨性好，脆性小。 淬火冷卻介質：油，水，鹽水，堿水等，其冷卻能力依次增加。,45,淬火方法,單液淬火法：將鋼件奧實體化后，在單一淬火介質中冷卻到室溫的處理。碳鋼一般用水作冷卻介質；合金鋼可用油作冷卻介質。操作簡單，但綜合的冷卻特性不夠理想，容易產(chǎn)生硬度不足或開裂等缺陷。 雙介質淬火：將鋼件奧氏體后，先浸入一種冷卻能力強的介質中，冷卻到接近Ms點溫度即鋼的組織還未開始轉變時迅速

28、取出，馬上浸入另一種冷卻能力弱的介質中使之發(fā)生馬氏體轉換的淬火。如先水后油，先水后空氣等，其優(yōu)點是內(nèi)應力小，變形及開裂小，缺點是操作困難，故主要用于由碳素工具鋼制造的易開裂工件，如絲錐等。 馬氏體分級淬火：鋼件奧氏體后，隨之浸入溫度稍高或稍低于鋼的Ms點的液態(tài)介質中，保溫適當時間，待工件的內(nèi)外層均達到介質溫度后取出空冷或油冷，從而獲得馬氏體組織。 貝氏體等溫淬火：鋼材料奧氏體后，放入溫度稍高于Ms點鹽浴或堿浴中，保溫足夠時間，是奧氏體轉變?yōu)橄仑愂象w，其主要目的是強化鋼材，獲得強度和韌性的良好配合，及較高的硬度和較好的耐磨性，可以顯著地減小淬火盈利和變形，避免工件的淬火開裂，故用來處理形狀復雜的

29、各種模具，成型刀具等。,46,鋼的淬透性和淬硬性及淬火缺陷,淬透性：在規(guī)定條件下，鋼在淬火冷卻時獲得馬氏體組織的能力。鋼的淬透性與鋼的臨界冷卻速度有關，臨界冷卻速度越低，淬透性越好，合金鋼的淬透性比碳鋼好。 淬硬性：鋼在理想條件下淬火成馬氏體后所能達到的最高硬度，主要取決于含碳量。 淬火缺陷：1）氧化與脫碳；2）過熱和過燒；3）變形和開裂；4）硬度不足。 過熱：鋼在淬火加熱時溫度過高或高溫下停留時間過長而發(fā)生奧氏體晶粒粗化的現(xiàn)象，可以用正火予以糾正；過燒：加熱溫度達到固相線附近，使晶界氧化并部分溶化的現(xiàn)象，過燒后的工件只能報廢。,47,鋼的回火,回火：將淬火后的鋼在加熱到Ac1點以下的某一溫度

30、，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。 回火的目的：1）消除內(nèi)應力；2）獲得所需要的力學性能；3）穩(wěn)定組織和尺寸。 淬火鋼在回火時的組織變化：1）馬氏體分解（80-200），由馬氏體和碳化合物組成回火馬氏體；2）殘余奧氏體分解（超過200）；3）滲碳體形成（300-400），由鐵素體和細粒狀滲碳體組成回火托氏體；4）滲碳體的聚集長大（400以上），由滲碳體和鐵素體組成回火索氏體。 淬火鋼在回火時的性能變化：隨著回火溫度的升高，鋼的強度，硬度下降，塑性，韌性提高?；鼗鸷箜g性降低的現(xiàn)象為回火脆性，可采用加熱后快冷的方法加以避免。,48,回火的分類及應用,低溫回火（150-250），得到的組織

31、是回火馬氏體，其性能是具有較高的硬度（58-64HRC），高的耐磨性和一定的韌性。主要用于刀具，量具，冷沖壓模具及其他要求硬而耐磨的零件。 中溫回火（350-500），得到的組織是回火托氏體，其性能是具有高的彈性極限，屈服點和適當?shù)捻g性，硬度可達35-50HRC，主要用于彈性零件及熱鍛模具等。 高溫回火（500-650），得到的組織是回火索氏體，其性能是具有良好的綜合力學性能（足夠的強度與高韌性相結合），硬度可達200-330HBS，生產(chǎn)中稱為“調(diào)質”，廣泛用于受力構件，如螺栓，連桿，齒輪，曲軸等。 45鋼正火與調(diào)質力學性能的比較,49,鋼的表面熱處理,表面淬火：僅對工件表面進行淬火的工藝。表

32、面淬火主要適用中碳鋼和中碳合金鋼。主要有火焰加熱表面淬火和感應加熱表面淬火。 火焰加熱表面淬火：應用氧-乙炔（或其他可燃氣體）火焰對零件表面進行快速加熱，隨之快速冷卻的工藝，淬硬層深度在26mm，加熱溫度及淬硬層深度不易控制，淬火質量不穩(wěn)定，適用于單件和小批量生產(chǎn)。,50,表面淬火,感應加熱表面淬火：利用感應電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應，使工件表面局部加熱，然后快速冷卻的淬火工藝。 特點：1）加熱速度快；2）淬火質量好；3）淬火層深度易于控制，適于大批量生產(chǎn)。 感應加熱表面淬火的電流頻率,51,化學熱處理,化學熱處理：將工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入他的表層，以改變其化學

33、成分，組織和性能的熱處理工藝。 種類：滲碳，滲氮，碳氮共滲，滲金屬等。 基本過程：分解，吸收，擴散。,52,化學熱處理,鋼的滲碳：將工件置于滲碳介質中加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。可提高工件表層的含碳量（0.85%-1.05%），滲碳后經(jīng)淬火及低溫回火，使零件表面獲得高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的強度及較高的塑性和韌性。 滲碳方法：固體滲碳，鹽浴滲碳和氣體滲碳。 滲碳零件必須用低碳鋼和地毯合金鋼。,53,化學熱處理,鋼的滲氮：在一定溫度下，使活性氮原子滲入工件表面的化學熱處理工藝，其目的是提高零件表面的硬度，耐磨性，耐蝕性及疲勞強度。 氣體滲氮：工件在氣體介質中進行滲氮的工藝。 滲氮的