热处理与表面工程技术

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1、金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率热处理与表面工程技术 第一节 钢的热处理钢的热处理（Heat Treatment）是指将钢在固态下加 热到一定的温度，保温一段时间，并以适当的速度冷却至 室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方 法。 表3-1是45钢热处理前后的性能对比。 热处理过程一般包括加热、保温、冷却几个阶段。当 工件加热和冷却时，实际相变往往偏离Fe-Fe3C状态图中的 相变温度，而是在一定过热和过冷的情况下进行，如Ar1、 Ar3、Arcm等,如图3-1所示。 热处理与表面工程技术金牌业

2、务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率一、钢在加热和冷却时的组织转变（一）钢在加热时的组织转变下面以共析钢为例讨论钢在加热过程中 奥氏体的形成过程，如图3-2所示。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率(二)钢在冷却时的组织转变 钢的热处理工艺有两种冷却方式。 1连续冷却连续冷却就是使加热到奥氏体的钢，在温度 连续下降的过程中发生组织转变。2等温冷却等温冷却就是使加热到奥氏体的钢，先以较 快的冷却速度冷至A1线以下一定

3、的温度，这时奥 氏体尚未转变，但成为过冷奥氏体。然后进行保 温，使奥氏体在等温状态下发生组织转变。转变 完成后再冷却到室温。 共析钢的奥氏体等温转变曲线，如图3-3所 示。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率共析钢过冷奥氏体等温转变的产物大致可分为 三个类型:(1)高温转变产物 过冷到A1-650之间后转变得到的组织为珠光 体;过冷到650-600之间后转变得到的组织为索氏 体，又称细珠光体;过冷到600-550之间后转变得 到的组织为托氏体，又叫极细珠光体。 (2)中温转变产物 如果将过冷

4、到550-350之间后转变而得到的组 织叫上贝氏体，过冷到350-230之间后转变而得到 的则为下贝氏体。 (3)低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到230（Ms）时，开始转变 为马氏体，随着温度下降，马氏体逐渐增多，过冷 奥氏体不断减少，直至-50(Mf)时，过冷奥氏体才 转变完了。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率二、钢的热处理工艺钢件最常用的热处理工艺为退火、正火、淬火、 回火及表面热处理。 (一)钢的退火(annealing)和正火(normalizing) 各种退火、正火方法的加热温

5、度范围如图3-4所示。1.退火 退火是将钢材或钢件加热到适当温度，保温一定 时间，随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处 理工艺。完全退火将钢材或钢件加热至AC3以上20-30，经完全奥 氏体化后进行缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处 理工艺。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率球化退火球化退火是不完全退火的一种。将过共析钢加热 到AC1 +（1020），保温一定时间后缓慢冷却，使 过共析钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处 理工艺。 均匀化退火均匀化退火又称扩散退火，它是将钢锭、铸件

6、加 热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷 却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。 去应力退火又称低温退火。即将钢加热至低于AC1的某一温度 (一般为500-600)，经保温后缓慢冷却。 再结晶退火把这类钢加热到再结晶温度以上150-250，即 650-750，保温后空冷。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率2. 正火 正火是将钢加热到AC3(或Accm )以上 30-50，保温适当的时间后，在空气中 冷却的热处理工艺。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校

7、内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率（二）淬火(quenching)与回火(tempering) 1淬火将钢加热到AC3(亚共析钢)或AC1（过共析钢）以 上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的冷速得到 马氏体(或下贝氏体)的热处理工艺叫淬火。 常用的淬 火方法有下列几种:(1)单介质淬火将加热到奥氏体状态的工件，在温度低于工件材 料的上马氏体点 (Ms点)的一种淬火介质中连续冷却下 来以形成马氏体的淬火方法 (如图3-5中曲线l所示)。 (2)双介质淬火先将加热到奥氏体状态的工件在冷却能力强的淬 火介质中冷却至接近Ms点温度，再立即转人冷却能力 较弱

8、的淬火介质中冷却，直至完成马氏体转变 (见图3 -5曲线2)。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率(3)喷液淬火 它是向工件喷射急速水流的淬火方法。 (4)分级淬火将奥氏体状态的工件首先淬入略高于钢的Ms 点的盐浴或碱浴中保温，当工件内外温度均匀后 ，再从浴炉中取出空冷至室温，完成马氏体转变 (见图3-5曲线3)。 (5)等温淬火钢材或钢件加热奥氏体化，随之快冷到贝氏 体转变温度区间(260-400)保持等温，使奥氏 体转变为贝氏体的淬火工艺 (见图3-5曲线4)。 第一节 钢的热处理金牌业

9、务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率2回火回火是将淬火后的钢加热到A1以下温度， 保温一段时间，然后置于空气或水等介质中冷 却的热处理工艺。(1)低温回火低温回火温度约为l50-250，回火组织为 回火马氏体。 (2)中温回火中温回火温度一般在250-500之间，回火 的组织为回火托氏体。 (3)高温回火与调质处理高温回火温度约为500-650，回火组织为 回火索氏体。第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率三、其它热处

10、理 1.表面淬火表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度， 然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理 方法。 (1)感应加热表面淬火法 (2)火焰加热表面淬火 2.化学热处理将金属工件放人一定温度的活性介质中保温， 使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成 分、组织和性能的热处理工艺叫做化学热处理。 根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳 、渗氮、碳氮共渗等。 3.形变热处理形变热处理是将塑性变形和热处理工艺有机结 合，以提高材料力学性能的复合工艺。 第一节 钢的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效

11、率第二节 金属间化合物材料的热 处理Fe3Al金属间化合物是一种新金属材料 。由Fe-Al合金相图知(见图3-6) ，对于含2530（ at）Al的Fe-Al合金，高温时为无序相，随着温度降低 ，在750950温度范围可转变为B2相，在550温度左 右可再次转变为D03相(见图3-7) 。由于Fe3Al合金在不 同温度结构不同，有序程度各异，材料的性能与可加工 性将会发生大的变化。 表3-2、表3-3 与图3-8为Fe3Al合金淬火处理前后试 验所得数据。由上述结果可知：1.试样在900以下淬火热处理后，硬度下降明显， 说明淬火处理对Fe3Al结构有明显控制作用。与钢材淬火 热处理效果刚好相反

12、。2.与硬度表现出的特点相似，淬火后材料抗压强度 明显下降。第二节 金属间化合物材料的热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率第三节 非金属材料热处理一、玻璃的热处理1.玻璃的退火 玻璃的退火工艺一般包括加热、均热、慢冷和快冷四 个阶段，如图3-9 所示。 2.玻璃的晶化退火 是将非晶态的原始玻璃经过适当的退火后产生部分结 晶态组织的热处理工艺。图3-10和表3-4分别是主晶相为 四硅酸氟云母晶体的玻璃陶瓷晶化温度与晶化率和材料力 学性能的影响 。3.玻璃的淬火 玻璃的淬火又称物理钢化，是指将玻璃制品加热至转

13、 变温度Tg以上50-60，然后在冷却介质中急速均匀冷却 的过程。 第三节 非金属材料热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率二、陶瓷的热处理1.陶瓷材料的退火 图3-11是氧化锆增韧莫来石（ZTM）复相陶 瓷在氮气中退火工艺与力学性能的关系；表3-5 为ZTM陶瓷退火前后晶间玻璃相和弯曲强度对比 。2.陶瓷材料的化学热处理 第三节 非金属材料热处理金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率第四节 表面工程技术一、表面工程技术分类

14、二、表面工程技术简介（一）热喷涂热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、等 离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金属陶瓷 、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复合材料等喷 涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使 其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的工件表面 ，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。图3-12 为热喷涂原理示意图。 第四节 表面工程技术金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率1.热喷涂具有以下特点:(1)取材范围广,几乎所有的工程材料都可以作为喷 涂材料。(2)几乎所有固体材料都可以作为基体进行喷涂。(

15、3)工艺灵活, 施工范围小到10mm的内孔，大到铁 塔、桥梁。(4)喷涂层厚度可调范围大,从几十微米到几毫米， 而且表面光滑，加工量少。(5)工件受热程度可以控制，热喷涂时工件受热程 度可控制在30200之间，保证不改变基体的金相组 织，工件不会发生畸变。(6)比电镀生产率高。可赋予普通材料以特殊的表面性能，可使材料满 足耐磨、耐蚀、抗高温氧化、隔热等性能要求，达到节 约贵重材料，提高产品质量，满足多种工程和尖端技术 的需求。第四节 表面工程技术金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率2.热喷涂工艺原理喷涂层是由无

16、数变形粒子互相交错呈波浪式堆叠 在一起的层状组织结构，如图3-13所示。 3.热喷涂材料热喷涂材料的材质可分为金属及其合金、陶瓷、 金属化合物、某些有机塑料、玻璃、复合材料等（见 表3-6）。 4.几种不同热源的热喷涂方法火焰喷涂火焰喷涂的基本原理是通过乙炔、氧气喷嘴出口 处产生的火焰，将线材（棒材）或粉末材料加热熔化 ，借助压缩空气使其雾化成微细颗粒，喷向经预先处 理的粗糙工件表面使之形成涂层（图3-14）。 第四节 表面工程技术金牌业务人员基础素质技能精华训练职业院校校内实训基地建设方案的开发与设计电子客户关系管理一对一的市场营销如何提高工作效率电弧喷涂电弧喷涂的基本原理是将两根被喷涂的金属丝作自耗 性电极，连续送进的两根金属丝分别与直流的正负极相连 接。在金属丝端部短接的瞬间，由于高电流密度，使两根 金属丝间产生电弧，将两根金属丝端部同时熔化，在电源 作用下，维持电弧稳定燃烧；在电弧发射点的背后