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1、42CrMo钢板的热处理工艺,供应窄带钢行业热处理设备,Therefore, 热处理是一种非常重要的加工方法，极大部分机械零件都必须经过热处理！,教学内容,过冷奥氏体的连续冷却转变CCT曲线,C - continuous C - cooling T - transformation,知识回顾,Ps：AP开始线 Pf：AP终止线 K：珠光体型转变终止线 Vk：上临界冷却速度（马氏体临界冷却速度）M最小冷速 Vk1：下临界冷速完全P最大冷速,共析钢 TTT 曲线与CCT曲线的比较,（1）CCT位于TTT曲线右下方 AP转变温度低一些，t长一些； （2）CCT无AB转变 CCT测定困难，常用TTT曲
2、线定性分析。,41 42CrMo钢板的退火与正火工艺,将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。,退火工艺曲线,一、退火,目的: 消除应力;降低硬度；细化晶粒；均匀成分；为最终热处理作好组织准备。,1完全退火 加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 目 的： 细化，均匀化粗大、 不均匀组织； 接近平衡组织 调整硬度切削性； 消除内应力。 应用范围： 亚共折钢，共析钢， 不适用于过共析钢。,加热温度： 1050-1150，10-20h, 组 织：P+F或P+Fe3CII 目 的：消除偏析 后 果：粗大晶粒 （应用完全退火消除）,4再结晶退火 加热温度：Ac1以下
3、50-150 ， 或T再+30-50 目 的：消除加工硬化,5去应力退火 500-650,3扩散退火（均匀化退火）,把钢零件加热到临界温度以上3050,保温一定时间,然后在空气中冷却的热处理工艺。,二、正火 （空冷）,（1）42CrMo钢板厂家作最终热处理，普通结构钢零件 a.细化A晶粒，组织均匀化 b.减少亚共析钢中F%P%，细化组织强度，韧性，硬度 （2）预先热处理 a. 消除魏氏组织，带状组织；细化组织为淬火、调质作准备 b. 使过共析钢中Fe3CII使其不形成连续网状，为球化作准备 （3）改善切削加工性能（低碳钢）,临界温度：Ac3或Accm+30-50,组织：S+（F或Fe3C）,应
4、用及目的：,例：45#钢正火工艺曲线,保温时间的经验公式:=KD (单位为min,式中,K加热系数,一般K=1.5-2.0m/min, 若装炉量大则可延长保温时间,D工件有效厚度,单位为m),操作步骤如下：,三、退火、正火的选择,4.2 钢的淬火与回火,加热到AC3、AC1相变温度以上，保温，快速冷却M+A,一、淬火,1淬火温度的决定,淬火温度过高A粗大M粗大力学性能， 淬火温度过高A粗大M粗大淬火应力变形，开裂,不同淬火方法示意图,2淬火介质,保证 快速冷却,以45#钢为例的淬火工艺曲线：,二、钢的淬透性,1淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于 VK （上临界冷却速度）,2淬硬性：钢在
5、淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%， C%淬硬性,3影响淬透性的因素 VK，C曲线,影响C曲线的因素,（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求； 选材的依据 （2）热处理工艺制定的依据； （3）尺寸效应。,442CrMo钢板厂家淬透性的应用,三、回火,定义: 把淬火后的零件重新加温到 A1线以下某个温度,保温一段时间,然后冷却到窒温。,工艺参数及组织,淬火 + 高温回火 = 调质处理,2钢在回火时的组织转变,a. 马氏体分解（200以下）：析出-Fe2.4C碳化物（亚稳定） 回火组织：回火马氏体M过饱和固溶体十亚稳定碳化物（极细的) 作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。 b. 残余A分解（
6、200-300）：AM（或AB下） 组织：回火马氏体M c. 回火屈氏体T形成（250-400 ）：Fe3C; F维持M外形 组织：回火屈氏体T(F+ Fe3C) d. 碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶（400） 组织：回火索氏体SF（等轴晶）+ Fe3C（粒） e. 碳化物Fe3C片细粒状Fe3C。,3回火工艺组织一性能关系（及应用）,（1）低温回火（150-250） 回火马氏体 M 降低淬火应力，提高韧性，保证高硬度（HRC58-64）和耐磨性 高碳的工具、模具、滚动轴承，渗碳与表面淬火的零件 （2）中温回火（350-500） 回火屈氏体 T 高弹性极限和屈服强度，一定的韧性，硬度一
7、般为HRC35-45 弹簧 （3）高温回火（500-650） 回火索氏体 S 淬火高温回火调质处理 综合机械性能好(强度、韧性、塑性的配合)，硬度一般为HRC25-35 承受交变载荷，连杆、轴、齿轮等重要结构件最终热处理 精密量具、模具预先热处理,回火马氏体组织金相图,1、高碳回火马氏体： 强度、硬度高、塑性、韧性差 2、低碳回火马氏体： 高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好。,回火屈氏体组织金相图,屈服强度与弹性极限高,42CrMo 400,45钢 400,回火索氏体组织金相图,综合机械性能好（见下页）,正火与调质处理的比较： 45钢 b (MN/m2) (%) ak(kJ/m2) HB 组织
8、 正火 700-800 12-20 500-800 163-220 细片S+F 调质 750-850 20-25 800-1200 210-250 细粒S,淬火+高温回火调质处理,200度以下，HRC不变。 200-300度，M分解，残余A转变为马氏体，硬度降低不大， 高碳钢硬度,有一定的升高。 300度，HRC降低。 1、韧 性： 400度开始升高，600度最高。 2、弹性极限： 在300-400度最高。 3、塑 性： 在600-650度最高。 4、高碳回火马氏体： 强度、硬度高、塑性、韧性差 6、低碳回火马氏体： 高的强度与韧性，硬度、耐磨 性也较好。 7、回火屈氏体： 屈服强度与弹性极限
9、高 8、回火索氏体： 综合机械性能。,（4）回火温度与机械性能的关系,4合金元素对回火转变的影响,提高回火稳定性 回火稳定性：指钢在回火时，抵抗回火造成软化的能力。,b. 增大回火脆性（见下页）,回火脆性：指随回火温度升高时，在250400和450-650 两个区出现冲击韧性明显下降的脆化现象。,c. 产生二次硬化（见下后页）,（1）低温回火脆性（250-400） 碳化物片沿M晶界析出 避免在此温度回火 （3）高温回火脆性（450-650） P等元素在原A晶界偏聚，慢冷时 Cr、Ni等促进偏聚 Mo等抑制偏聚 减少P等杂质元素， 添加Mo等合金元素,二次硬化效应：一些Mo、W、V含量较高的钢回
10、火时，硬度并不随回火温度的升高单调降低，而是在某一温度（约400）后反而开始增大，并在另一更高温度（550 ）达到峰值。,如图钼钢合金,5回火工艺及其应用,记注：淬火+高温回火调质处理,应用很多,以45#钢为例的调质工艺曲线：,淬火+高温回火调质处理,4.3 钢的表面热处理,表面淬火： 不改变表面化学成分，只改变其表面组织的局部 热处理方法。,一、感应加热表面淬火 1原理 交变磁场感应电流工件电阻加热，集肤效应 表面加热 2分类 a. 高频 200-300KHz，淬硬深度 0.5-2mm 小工件 b. 中频2500-8000Hz 淬硬深度2-5mm 尺寸较大的工件 c. 低频 50Hz 淬硬深
11、度10-15mm 大型工件 d. 超音频 30-40KHz 3钢种 中碳钢和中碳低合金钢,加热速度快 几秒几十秒 b. 加热时实际晶粒组小，淬火得到极细马氏体，硬度，脆性 c. 残余压应力提高寿命 d. 不易氧化、脱碳、变形小 e. 工艺易控制，设备成本高,4特点,锻造退火式正火粗加工调度精加工表面淬火低温回火（粗磨时效精磨）,5工艺路线,4.4 42CrMo钢板的化学热处理,一、渗碳 ：AC3以上；900950 ， 低碳钢,1目的及应用 提高表面硬度，耐磨性，而使心部仍保持一定的强度 和良好的塑性和韧性 2钢种 低碳钢，低碳合金钢,3加工工艺路线 锻造正火切削加工渗碳淬火（直接淬火、一次淬火
12、，二次淬火）低温回火喷丸磨削,（1）直接淬火 （如图a、b曲线） 奥氏体晶粒大，42CrMo钢板 马氏体粗，残余A多，耐磨性低，变形大。 只适用于本质细晶钢或耐磨性要求低和承载低的零件。 （2）一次淬火 （如图c曲线） 心部要求高 AC3以上 表面要求高，AC1以上30-500 （3）二次淬火 （如图d曲线） 第一次，改变心部组织 AC3以上30-500 第二次，细化表面组织 AC1以上30-500 ,4渗碳工艺-组织-性能关系 加热温度，保温时间渗碳层厚度,A3钢多元共渗渗层 X400,42CrMo钢板多元共渗组织X400,二、氮化 （含Al, Cr, Mo，V的钢）,它系指在一定温度（一般
13、在AC1）以下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。其目的是使工件表面获得高硬度和良好的耐蚀性能，且因氮化温度低、变形小，因此在工艺中的应用也非常广泛。常用的氮化方法又气体氮化、离子氮化、氮碳共渗（软氮化）等。,气体氮化是将工件放在密封的炉内加热，并通入氮气。渗碳的加热温度低（小于Ac1温度，钢的组织处于铁素体状态），因此工件变形小、氧化脱碳少。,气体氮化的原理： 氨气在300以上是便可以受热分解出活性氮原子， 即：2NH33H2+2N 活性氮原子被钢的表面吸收，形成固溶体和化合物。,气体氮化的温度：,如果渗氮的目的是为了获得高的硬度、高耐磨性和高的疲劳强度，则氮化温度为500570，氮
14、化时间为3050h。 如果渗氮的目的是单纯提高零件的抗腐蚀性能，则氮化温度宜为590720 ，。,气体氮化的工艺路线：,锻造退火机械粗加工调质半精加工去应力退火粗磨氮化精磨,说明： 为保证零件的心部具有良好的综合力学性能，氮化前要经过调质处理； 为减少在氮化中的变形，在切削加工后要进行去应力退火。,氮化作为最后工序,钢的氮化层显微组织 400X,钢的氮化层显微组织,B-Al,B-Al共晶组织（菊花状）,作业,术语： 退火 正火 回火 淬火 淬透性 淬硬性 回火脆性 二次硬化 回火稳定性 调质 表面热处理 化学热处理,简答题： 1、退火有哪些种类？并简述各自的工艺特点与应用范围。 2、正火有哪些
15、应用。 3、对不同的钢，在淬火温度确定与冷却介质选择时应注意些什么？ 4、影响淬透性的因素有哪些？ 5、钢回火的目的是什么？钢在回火时会发生哪些组织转变？ 6、不同的回火工艺可得到不同的回火组织，简述钢回火温度-组织-性能的关系与应用。 7、简述表面热处理和化学热处理的特点与应用。,一般要求,1. 钢在加热和冷却时组织转变的机理； 2. 各种热处理的具体工艺过程； 3. 钢在加热和冷却过程中产生的缺陷.,1. 钢在加热时组织转变的过程中及影响因素； 2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素； 3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。 4. 非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的因素； 5. 奥低体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响； 6. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和适用的钢种，零件的范围。,
