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1、第四章工程材料及热处理4.1 钢的热处理工艺4.11 概念：将钢加热到一定的温度，经一段时间的保温，然后以某 种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。1 热处理的主要目的:改变钢的性能。2 分类（1）普通热处理*退货*正火 *回火 *淬火（2）表面热处理1）表面淬火*感应加热淬火*火焰加热淬火2）化学热处理*渗碳*渗氮*碳氮公渗4.12 钢在加热是的组织转变EiIZ/cX wo奥氏休卩环光休I珠光体Art列秦濮体1 钢加热 到Ac1 点以上是 c1会发生珠光体向奥氏体的转变，加热到 A 和 A c3以上时便全部转变成了奥氏体.2 随着温度的 升高和时间 的推延奥氏体晶粒就会 自
2、发的长大， 冷却后机械 性大大降低。3*加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度越高，可获得细小的起始晶粒。 *加一些金属元素阻止晶核长大，细化晶粒4.13 钢在冷却时的组织转变ccm1 冷却方式*连续冷却 *等温冷却2过冷奥氏体的等温冷却转变;a麻共析斛TTT峨的分析riKCc)800姦定的奥氐体区A1珠光体索氏体(700-650)较粗(650-600)细片状700fiOO500400300il550t;高温转变区; 扩散型肢P转变氐55L2M1C;帼转曼 区；半扩散型賊； 服倩转变区;200 H100 _托氏体(600-550极细片状上贝氏体(550-400)在显微镜下呈现羽毛状.性脆
3、,不采用物触开始鏡230-SQt; ftfi转 变区；非扩輕賊;V下贝氏体(400-220)在显微镜下呈现针叶状,综合性能优良.马氏体220-25)马氏体的硬度主要取决于其中含碳 量，含碳量越高，马氏体硬度越高W(DEo-1001Ih011010: IIP 10Ps 线奥氏体转变为珠光体的开始线s Pf线奥氏体转变为珠光体的终止线(4) 冷却速度大于Vk时，连续冷却转变得到马氏体组织当冷却速度小于V时，连续冷却转变得到珠光体组织冷却速度大于Vk，而小 于 Vk 时，连续冷却转变将得到珠光体马氏体组织5) Vk 称为 CCT 曲线的临界冷却速度，它是获得全部马氏体组织 时间何(3) 影响TTT曲
4、线的因素有*除Co、Al (2.5% )外，所有合金元素溶入奥氏体中,会引起TTT曲线向右向下移动*加热温度越高, 保温时间越长,碳化物溶解充分,高了过冷奥氏体的稳定性 从而使TTT曲线向右移。3 过冷奥氏体的连续冷却转变(1) 当冷却速度大于vk奥氏体直接转变成马氏体K实际还含有一小部分残余奥氏体）的最小冷却速度时间秒4.14 钢的退回正火淬火回火项目工艺概念目的加热温度适用范围退火钢的退火通常是把钢加热到临界温度Acl或Ac3线以 上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却以获得接近 平衡状态组织的热处理工艺降低或调整硬度便于加工，消除或降低 残余应力，以防开裂，细化晶粒提咼力 学性能，为最终热
5、处理做准备Ac3+(2060)Acl+(2040 )亚共析钢完全火过共析钢球化退火正火钢的正火通常是把钢加热到临界温度Ac3或Accm线以 上，保温一段时间，然后进行空冷的加工工艺获得较细的组织和较高的力学性能提高 强度和硬度改善切削加工性能，消除含 碳量大于0.8%的钢中的二次网状渗碳体Ac3+(50100)Accm+(3050)亚共析钢过共析钢淬火钢的淬火通常是把钢加热到临界温度Acl或Ac3线以 上，保温一段时间，然后放入各种不同的冷却介质中 快速冷却（V冷V临），以获得具有高硬度、高耐磨性 的马氏体组织。获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性，是强化钢材的最重要手段Ac3+(3070)Ac1
6、+(3070)亚共析钢过共析钢回火钢件淬硬后，再加热到Acl线以下某一温度，保温一 定时间后冷却到室温的热处理工艺消除工件淬火后的残余奥氏体组织，消 除内应力，稳定工件尺寸，获得良好的 性能组合低温回火150250中温回火350500高温回火500650刃具模具量具高硬度零弹簧中等硬度零件齿轮、轴、连杆等综合机械性能零件退火工艺iaWms a于国柩躺金搦宪全耿Aca+3050t觴Ht狀,阳腳级魏爍城力SftMOftFESCSt HEC|；过北駅#oTt+30501去应力退火5Cim 宜關内应力1钢的退火U M M M U 1J 1.12 正火应用范围:预备热处理:调整低、中碳钢的硬度消除过共析
7、钢中的网状Fe3C 。最终热处理:用于力学性能要求不高的普通零件。3 淬火（1）马氏体简介定义:马氏体是一种碳在a - Fe中的过饱和固溶体。 马 氏马氏体Wc硬度6图形板条低碳马30& =状氏体（V45HRC9-0.2%C );仃针片状高碳马 氏体（ 1%C）;6064HRC左右6=1%体硬随浓的度碳度的增加而增 大两种缺陷：变形与开裂原因：由于淬火过程冷速很大造成很大的淬火应力, 导致变形与开裂。淬火应力由两部分组成：热应力 和相变应力，热应力是由于工件的内外收缩不一致 引起的;相变应力是由于工件的内外相变不一致引3）钢种淬火亚共析钥Ac3+3050MAc 3+30-50M i共析钢Acl
8、+30-SOM +燉ownAe1+3ft$0IB掩JC+燉起的。（4）钢的淬透性定义:是指钢在淬火时所能得到马氏体组织多少的能力用淬硬层（马氏体组织占 50%处） 的深度来表示。影响钢的淬透性的素:主要是临界淬火冷却速度 VK 的大小, VK越小，钢的淬透性越大（，C曲线越向右移，VK越小）（ 5）钢的淬硬性定义:是指马氏体组织在淬火后所能达到的最高硬度。影响钢的淬硬性的因素 主要取决于淬火后马氏体的含碳量。4.2 钢的表面热处理4.21 钢的表面淬火1 感应加热表面淬火（1）概念：利用电磁感应，集肤效应，涡流和电阻热等电 磁原理，使表面快速加热，并快速冷却的热处理工艺。（2）电流频率与淬硬深
9、度的关系：电流频率越高，电流透 入深度越薄，淬火后硬化层也就越薄（3）优缺点：*高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的过热度（Ac3以上80C 150C）进行的，因此晶核多，且不 易长大，组织细小。*表面层淬得马氏体后, 由于体积膨胀在工件表面层 造成较大的残余压应力 , 显著提高工件的疲劳强度。 *因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。 另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离） 容易控制，便于实现机械化和自动化。*工艺设备较贵，维修调整困难，对于形状复杂的零 件的感应器不易制造2 火焰加热表面淬火（1） 概念:火焰加热表面淬火是用乙炔
10、氧或煤气氧 等火焰加热工件表面，进行淬火。（2） 特点*设备简单，操作方便，成本低。*质量不稳定 *适于单件小批量及大型零件的生产4.22 钢的化学热处理1（1）含义：将金属或合金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（2）种类：: 渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;渗硼; 渗铝;渗硫; 渗硅;渗铬等。（ 3） 过程：分解吸收扩散2 渗碳（1）含义:向钢的表面渗入碳原子的过程（2）目的:提高钢件表面的含碳量，然后通过淬火和低温回火使工件表面获得 高硬度、高耐磨性，而心部含碳量低，具有良好的苏醒和冲击性。（3）分固液气渗碳，保温时间也长则渗碳层也厚。之后要热处理3 渗氮（1） 定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。（2）目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件（3）热处理特点: 渗氮前需调质处理; 渗氮后不需热处理。 4 碳氮共渗4.3 非合金钢4.31 非合金钢中常存在的杂质元素及影响1
