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1、1,热处理知识培训,周 锋 2011-05-12,2,目录,一、热处理的定义 二、常用的金属材料介绍 三、热处理的分类 四、加热炉,3,一、什么叫热处理？,固态金属或合金，采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。,4,二、常用的金属材料介绍,金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有光泽的物质。金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料、并具有金属特性的工程材料；包括纯金属和合金。,了解常用金属材料的牌号、性能及用途，才能合理的使用材料，并掌握正确的加工方法。,5,二、常用的金属材料介绍,金属分类,6,二、常用的金属材料介绍,（1）按冶炼方法分
2、类,或,沸腾钢,镇静钢,半镇静钢,一、钢的分类,7,二、常用的金属材料介绍,（2）按化学成分分类,低碳钢 0.25%,工业纯铁 0.04%,中碳钢 0.25%0.6%,高碳钢 0.6%,高合金钢,中合金钢,低合金钢,8,二、常用的金属材料介绍,（3）按用途分类,Q215Q23516Mn等,T8T10CrWMnW18Cr4V,轴承钢、弹簧钢等,不锈耐酸钢（1Cr131Cr18Ni9Ti),9,二、常用的金属材料介绍,二、常用有色金属,分为轻金属、重金属、贵金属、半金属及稀有金属。,铝及其合金,具有密度小（约2.7g/cm2）、比强度大、耐腐蚀性好的特点具有导电、导热、无磁性的特性铝材塑性大，容易
3、加工成材、压延成形和铸造成形,铜,重金属耐腐蚀性好导电、导热、无磁性,10,三、钢的热处理分类,退火,淬火,热处理,正火,回火,表面热处理,11,三、热处理的分类,退火目的： 1、降低硬度，提高塑性，改善切削加工和压力加工性能；（对于 某些高合金钢不能采用退火来软化，而要用正火后加高温回火来降低硬度，该操作也属于退火）； 2、细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备； 3、消除钢的残余内应力，以防止变形和开裂；,退火（闷火）：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉 冷却）的热处理工艺。,12,三、热处理的分类,退火方法： 完全退火：将钢完全奥氏体化，随
4、之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的工艺。用于中碳钢及中、低碳合金结构钢的铸件、锻件等，也用于焊接结构。球化退火：为使钢中碳化物呈球状化而进行的退火。用于共析的碳钢及合金工具钢、轴承钢；对一些形状复杂淬火时要求变形小，工作时受力复杂的工模具及轴承用钢，必须球化退火，控制球化级别，防止淬火开裂。去应力退火：为了去除由于塑性变形、焊接等原因造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火。主要用于锻造、铸造、焊接以及切削加工后（精度要求高）的工件。,13,三、热处理的分类,扩散退火：用于高级优质合金钢，但耗时长，费用高；使材料均匀化，属完全退火。不完全退火：部分珠光体发生重结晶相变成奥氏体（完全退火是全部
5、），细化晶粒方面不如完全退火，但加热温度低，效率高，所以使用较广。再结晶退火：加热后增加钢中原子的扩散能力，使钢中经冷加工后受破碎和歪扭的晶粒发生再结晶，使钢材的强度硬度下降，塑性升高。等温退火：对温度的控制有较高的要求，用于亚共析钢、共析钢及合金钢，能防止钢中白点。,14,三、热处理的分类,正火（又称正常化或明火）：将钢加热到适当温度，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理 工艺。目的与退火相似，正火的冷却速度比退火稍快。正火后的组织珠光体型组 织细，弥散度大，有较高的力学性能，生产周期短，设备利用率高，成本低等 优点。,15,三、热处理的分类,退火与正火的选择：1、从切削加工性考虑；
6、作为预备热处理，低碳钢正火优于退火，高碳钢正火后硬度过高，必须采用退火；2、从使用性能上考虑；如果零件性能要求不高，可用正火作为最终热处理。如果零件形状复杂时，正火冷却速度较快，宜采用退火处理。3、从经济上考虑；正火比退火生产周期短，成本低，操作方便，在条件允许下，优先选用正火。,16,三、热处理的分类,淬火目的：把奥氏体化的钢件淬成马氏体，然后和不同回火温度相配合， 获得所需的力学性能。,淬火：将钢加热到一定温度，保持一定时间，以适当速度冷却获得马 氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺。,17,三、热处理的分类,淬火方法： 单液淬火法：分为水和油，直径小的使用油，不易产生内应力，发生变形（合金
7、钢件），直径大的可用水。 双介质淬火：先水淬，200-300时，取出放入油中，适用中型零件和由合金钢制作的大型零件，关键掌握好在水中停留的时间，减少表里的温差，防止中心部分淬不硬；主要用于碳素工具钢制造的易开裂工件。,18,三、热处理的分类,马氏体分级淬火：钢件奥氏体化后，随之浸入温度稍高或稍低于钢的上马氏体点的液态介质中，保持适当时间，待钢件的内外层都达到介质温度后去除空冷，以获得马氏体组织淬火工艺。目的：减少表里温差，降低热应力，降低了工件的变形与开裂倾向，便于热校直，也比双液淬易操作。主要应用于淬透性好的合金钢或截面不大、形状复杂的碳钢。贝氏体等温淬火：钢件奥氏体化后，随之快冷到贝氏体转
8、变温度区间（260400）等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。目的：强化钢材，获得强度和韧性的良好配合，高硬度和较好的耐磨性。主要用于处理形状复杂的各种模具，成形刀具等。,19,三、热处理的分类,回火目的： 减少或消除淬火产生的内应力，稳定工件的尺寸； 提高钢的韧性，适当调整钢的强度和硬度； 稳定组织，使工件使用过程中不发生组织转变，保证精度。,回火：将淬火后的工件重新加热到一定温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。,20,三、热处理的分类,回火方法： 低温回火：150-250 得到回火马氏体，具有高硬度（HRC5864）和高耐磨性，和一定的韧性。主要用于刀具、量具、拉丝模以
9、及其他要求硬而耐磨的零件。 中温回火：350-450 得到回火托氏体，硬度可达HRC4050，具有高的弹性极限、屈服点和适当的韧性，主要用于弹性零件及热锻模等。,21,三、热处理的分类,回火方法： 高温回火：500-680 得到回火索氏体，具有良好的综合力学性能（足够的强度与韧性相配合），硬度可达HRC2540。淬火+高温回火称为调质处理，可获得强度，塑性，韧性都较好的综合性能，可使得高速钢等二次硬化，但需油冷，工艺复杂，且提高塑性韧性的同时，强度与硬度有所下降，主要用于重要的结构零件，特别是交变载荷下工作的连杆，螺栓，齿轮及轴等，可作为最终热处理，亦可作为某些精密零件的预先热处理，以减少最终
10、热处理中的变形。,22,三、热处理的分类,表面处理：表面具有高硬度和耐磨性，而心部需要足够的塑性和韧性。表面处理的方法：表面淬火化学热处理,23,三、热处理的分类,表面淬火：仅对工件表层进行淬火的工艺。主要有火焰淬火和感应加热淬火。火焰淬火：应用可燃气体火焰对零件表面进行加热，随之快速冷却的工艺。其淬硬层深度一般为26mm。特点：加热温度及淬硬层深度不易控制，淬火质量不稳定。适用于中碳钢、中碳合金钢制造的大型工件。,24,三、热处理的分类,表面淬火： 感应加热淬火：利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面受到局部加热，并 进行快速冷却的淬火工艺。特点：加热速度快；淬火质量好；硬度比普通淬
11、火高HRC23；淬硬层深度易于控制，易实现机械化和自动化，设备复杂。,25,三、热处理的分类,表面淬火： 高频淬火：100-1000K HZ；中频：1-10 K HZ；低频：50HZ适用于45#，40Cr，65MN，9Mn2V球铁。特点：表层硬度较普通淬火硬度高2-3HRC，变形小，疲劳强度和抗冲击韧度比一般提高20%-30%，不易氧化和脱炭，生产率高，但处理复杂零件比渗碳困难。,26,三、热处理的分类,表面淬火：脉冲表面淬火：用脉冲能量加热使工件表面以极快速度（1-1000s）加热到临界点以上，然后自冷。激光表面淬火：用激光束可获得高达1*108W/CM2的能量密度，工件获快速加热，然后自冷
12、.特点：对形状复杂表面如微孔沟槽拐角，盲孔等均可以处理，应力变形小光洁度高。,27,三、热处理的分类,化学热处理：将工件置于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。根据渗入元素不同，可分为：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属等。主要通过以下三个基本过程来完成：分解、吸收、扩散。,28,三、热处理的分类,化学热处理：渗碳：将工件放在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。目的：提高钢表层的硬度和耐磨性而心部仍保持韧性和高塑性，通常采用含碳量0.15%-0.25%的低碳钢和低合金钢，渗碳深度视零件要求定，一般采用0.5-2.5m
13、m，渗碳层表面硬度应不低于56HRC，对于合金钢制造的重要零件应不低于60HRC。渗碳分为固体，气体，液体渗碳三种方法。若零件有部位不要渗碳，可采用镀铜或采取多留加工余量的方法。,29,三、热处理的分类,化学热处理：渗氮：将工件放在渗氮气氛中，加热到500-600，使工件表面渗入氮原子形成氮化物，为保证工件心部的力学性能，氮化前应进行调质等热处理。目的：提高表面硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度，常用于38CrM0ALA(专用钢)40Cr，35CrM042Cr，50CrV，12CrNI24A等，渗氮深度一般不超过0.6-0.7mm。缺点：渗氮的时间长，强化渗氮还必须使用特殊合金钢，另处工件还有很小的放大工艺要补救措施。,30,三、热处理的分类,化学热处理：碳氮共渗：在一定温度下，将碳、氮同时渗入工件表层奥氏体中，并以渗碳为主的化学热处理工艺。也分气体，固体和液体三方法，低温500-600，中温800-860。目的：提高零件表面的硬度，耐磨性和耐蚀性，提高疲劳强度，目前已经广泛应用于汽车、拖拉机齿轮、蜗杆、轴承类零件及各种标准件的表面强化处理优点：加热温度低，零件变形小，生产周期短，渗层具有较高的硬度、耐磨性和疲劳强度。,31,四、加热炉,常见的加热炉油炉 焦炭炉,
