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1、任务三任务三钢的热处理应用钢的热处理应用项目三热处理项目三热处理本章要点：本章要点：钢在加热和冷却时组织与性能的改变认知钢的退火、正火、淬火和回火的应用钢的表面热处理、化学热处理的应用项目三热处理项目三热处理学习导读：学习导读：为什么要对钢进行热处理？钢热处理后为什么性能会发生改变？如何提高钢的强度和硬度？如何改善钢的切削加工性能？如何使钢的塑性加工性能变好？如何使零件表面耐磨、并保持良好韧性？项目三热处理项目三热处理 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北
2、省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。存在，说明是经过淬火的。引言：引言： 热处理的发展史热处理的发展史早在公元前早在公元前770770前前222222年，中国人在生产实践中就年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。项目三热处理项目三热处理随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三
3、国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉中国出土的西汉(公元前公元前206公元公元24)中山靖王墓中中山靖王墓中的宝剑的宝剑,心部含碳量为心部含碳量为0.150.4%，而表面含碳量却达，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手手艺艺”的秘密
4、，不肯外传，因而发展很慢。的秘密，不肯外传，因而发展很慢。项目三热处理项目三热处理1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。
5、与此同时，人们还研究了在金属热步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。中金属的氧化和脱碳等。项目三热处理项目三热处理18501880年，对于应用各种气体年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤诸如氢气、煤气、一氧化碳等气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。进行保护加热曾有一系列专利。18891890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。19011925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳渗
6、碳；30年代出现露点电位差计年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；步控制炉内气氛碳势的方法；20世纪世纪60年代以来，热处理技术运用等离子场，发年代以来，热处理技术运用等离子场，发展了离子渗氮、渗碳工艺展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。项目三热处理项目三热处理任务一任务一热处理概述热处理概述 热处理定义热处理定义热处理定
7、义热处理定义 ：将钢在固态下以一定的方式进行将钢在固态下以一定的方式进行将钢在固态下以一定的方式进行将钢在固态下以一定的方式进行加热、保温，然后采取合适的方式冷却，让其获加热、保温，然后采取合适的方式冷却，让其获加热、保温，然后采取合适的方式冷却，让其获加热、保温，然后采取合适的方式冷却，让其获得所需要的组织结构和性能的工艺得所需要的组织结构和性能的工艺得所需要的组织结构和性能的工艺得所需要的组织结构和性能的工艺。 作用作用作用作用 ：改善钢材使用性能和工艺性能，通过恰改善钢材使用性能和工艺性能，通过恰改善钢材使用性能和工艺性能，通过恰改善钢材使用性能和工艺性能，通过恰当的热处理可以充分挖掘材
8、料的潜力，从而减少当的热处理可以充分挖掘材料的潜力，从而减少当的热处理可以充分挖掘材料的潜力，从而减少当的热处理可以充分挖掘材料的潜力，从而减少零件的重量，提高产品质量，延长产品使用寿命零件的重量，提高产品质量，延长产品使用寿命零件的重量，提高产品质量，延长产品使用寿命零件的重量，提高产品质量，延长产品使用寿命。 应用举例应用举例应用举例应用举例 ：锉刀和车刀只有通过热处理，才能锉刀和车刀只有通过热处理，才能锉刀和车刀只有通过热处理，才能锉刀和车刀只有通过热处理，才能更好地锉动和切削工件；火车的轮子才能更耐磨更好地锉动和切削工件；火车的轮子才能更耐磨更好地锉动和切削工件；火车的轮子才能更耐磨更
9、好地锉动和切削工件；火车的轮子才能更耐磨而不变形；火星探测器上用形状记忆合金制成的而不变形；火星探测器上用形状记忆合金制成的而不变形；火星探测器上用形状记忆合金制成的而不变形；火星探测器上用形状记忆合金制成的天线才能在进入轨道后打开天线才能在进入轨道后打开天线才能在进入轨道后打开天线才能在进入轨道后打开，所以在日常生，所以在日常生，所以在日常生，所以在日常生活、工业制造、医药、通讯、国防乃至航天航空活、工业制造、医药、通讯、国防乃至航天航空活、工业制造、医药、通讯、国防乃至航天航空活、工业制造、医药、通讯、国防乃至航天航空领域，热处理都有着极其重要的作用领域，热处理都有着极其重要的作用领域，热
10、处理都有着极其重要的作用领域，热处理都有着极其重要的作用。项目三热处理项目三热处理热处理工艺表示法热处理工艺表示法：任何热处理工艺一般都可归纳为由加热、保温和冷却三个阶段组成的工艺过程。热处理工艺可用“温度时间”坐标图表示，即热处理工艺曲线。 项目三热处理项目三热处理钢的固态临界点钢的固态临界点：钢在固态下进行加热、保温和冷却时将发生组织转变，转钢在固态下进行加热、保温和冷却时将发生组织转变，转变临界点根据变临界点根据Fe-Fe3CFe-Fe3C相图确定。相图确定。平衡状态下：当钢在缓慢加热或冷却时，其固态下的临界平衡状态下：当钢在缓慢加热或冷却时，其固态下的临界点分别用点分别用Fe-Fe3C
11、Fe-Fe3C相图中的平衡线相图中的平衡线A1(PSKA1(PSK线线) )、A3(GSA3(GS线线) )、Acm(ESAcm(ES线线) )表示。表示。实际加热和冷却时：发生组织转变的临界点都要偏离平衡实际加热和冷却时：发生组织转变的临界点都要偏离平衡临界点，并且加热和冷却速度越快，其偏离的程度越大。临界点，并且加热和冷却速度越快，其偏离的程度越大。实际加热时实际加热时临界点分别用临界点分别用Ac1Ac1、Ac3Ac3、AccmAccm表示表示实际冷却时实际冷却时临界点分别用临界点分别用Ar1Ar1、Ar3Ar3、ArcmArcm表示表示项目三热处理项目三热处理热处理临界点热处理临界点项目
12、三热处理项目三热处理热处理的主要目的热处理的主要目的: :改变钢的性能。改变钢的性能。热处理的应用范围热处理的应用范围: :整个制造业。整个制造业。热处理的分类热处理的分类热处理热处理整整 体体热处理热处理表表 面面热处理热处理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化化 学学 热处理热处理感应淬火感应淬火火焰淬火火焰淬火渗碳渗碳; 渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;3-1 钢的热处理概述项目三热处理项目三热处理箱式电阻炉3-1 钢的热处理概述项目三热处理项目三热处理台车式电阻炉3-1 钢的热处理概述项目三热处理项目三热处理连续式热处理炉3-1 钢的热处理概述项目三热处理项目三热处
13、理 钢钢在在加加热热时时奥奥氏氏体体的的形形成成过过程程又又称称为为奥奥氏氏体体化化。以以共析钢的奥氏体形成过程为例。共析钢的奥氏体形成过程为例。 2 钢在加热和冷却时的转变1、奥氏体的形成、奥氏体的形成(PA)项目三热处理项目三热处理3 3 3 3）残留渗碳体的溶解：）残留渗碳体的溶解：）残留渗碳体的溶解：）残留渗碳体的溶解： 铁素体全部消失以后，仍有部铁素体全部消失以后，仍有部分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消失。体不断地溶入到奥氏体中去，直至全部消失。 1 1 1 1）奥氏体形核：）奥氏体形
14、核：）奥氏体形核：）奥氏体形核：奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体的界面上形成。的界面上形成。2 2 2 2）奥氏体晶核长大：）奥氏体晶核长大：）奥氏体晶核长大：）奥氏体晶核长大： 奥氏体晶核形成以后，依靠铁、奥氏体晶核形成以后，依靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。断溶入到奥氏体中去而进行的。项目三热处理项目三热处理4 4 4 4）奥氏体均匀化：）奥氏体均匀化：）奥氏体均匀化：）奥氏体均匀化： 渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的成分是不均匀的，
15、只有延长保温时间，通过碳原子的扩成分是不均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散才能获得均匀化的奥氏体。散才能获得均匀化的奥氏体。亚共析钢的加热过程：亚共析钢的加热过程：亚共析钢的加热过程：亚共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程：过共析钢的加热过程： 项目三热处理项目三热处理2、奥氏体的晶粒大小、奥氏体的晶粒大小奥氏体晶粒对性能影响：奥氏体晶粒对性能影响：奥氏体的晶粒越细小、均匀，冷却后的室温组织越细密，其强度、塑性和韧性比较高。奥氏体的晶粒度奥氏体的晶粒度：晶粒度是指多晶体内晶粒的大小，可以用晶粒号、晶粒平均直径、单位面积或单位体积内晶粒的数目来表示
16、。GB/T8493-1987将奥氏体晶粒分为8个等级，其中14级为粗晶粒；58级为细晶粒。项目三热处理项目三热处理晶粒度的测定方法：晶粒度的测定方法：93010保温保温38小时小时(100)本质粗本质粗本质细本质细2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理3、影响奥氏体晶粒大小的主要因素、影响奥氏体晶粒大小的主要因素热处理工艺参数热处理工艺参数热处理工艺参数热处理工艺参数：加热速度、加热温度越、保温时间，其加热速度、加热温度越、保温时间，其中加热温度对奥氏体晶粒大小的影响最为显著。中加热温度对奥氏体晶粒大小的影响最为显著。钢的化学成分钢的化学成分钢的化学成分钢的化学成分：大多数合金元素
17、（锰和磷除外）均能不大多数合金元素（锰和磷除外）均能不同程度地阻止奥氏体晶粒的长大，特别是与碳结合能力较同程度地阻止奥氏体晶粒的长大，特别是与碳结合能力较强的碳化物形成元素（如铬、钼、钨、钒等）及氮化物元强的碳化物形成元素（如铬、钼、钨、钒等）及氮化物元素（如铌、钒、钛等），会形成难熔的碳化物和氮化物颗素（如铌、钒、钛等），会形成难熔的碳化物和氮化物颗粒，弥散分布于奥氏体晶界上，阻碍奥氏体晶粒的长大。粒，弥散分布于奥氏体晶界上，阻碍奥氏体晶粒的长大。因此，大多数合金钢、本质细晶粒钢加热时奥氏体的晶粒因此，大多数合金钢、本质细晶粒钢加热时奥氏体的晶粒一般较细。一般较细。原始组织原始组织原始组织原
18、始组织：钢的原始晶粒越细，热处理加热后的奥氏体钢的原始晶粒越细，热处理加热后的奥氏体的晶粒越细。的晶粒越细。 项目三热处理项目三热处理 热热加加保温保温时间时间温温度度临界温度临界温度A1连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却过冷过冷奥氏奥氏体的体的两种两种冷却冷却方式方式把加热到奥氏体状态的钢，快速冷却到低于A1的某一温度，并等温停留一段时间，使奥氏体发生转变，然后再冷却到室温。把加热到奥氏体状态的钢，以不同的冷却速度连续冷却到室温。2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理1、过冷奥氏、过冷奥氏体的等温转变体的等温转变2 钢在加热和冷却时的转变共析钢的共析钢的等温转变图等温转变图项目三热
19、处理项目三热处理稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过过冷冷奥奥氏氏体体区区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A +产产 物物 区区产产物物区区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变; P 转变区转变区.550Ms(230);中温中温转变区转变区; 半扩散型转变半扩散型转变; 贝氏体贝氏体( B ) 转变区转变区.Ms Mf(-50); 低温转低温转变变区区; 马氏体马氏体 ( M ) 转变区转变区.时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理
20、项目三热处理珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550,AP（F+Fe3C）)1）在在A1650形形成成的的珠珠光光体体 ，因因为为过过冷冷度度小小，片片间间距距较较大大(0.4m)，在在500以以上上的的光光学学显显微微镜镜下下，能能分分辨辨其其片片层层状状形形态态；即即为为粗粗珠珠光光体体，习习惯惯上上称称为为珠珠光光体（体（P）。2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理2）在在650600形形成成片片间间距距较较小小的的珠珠光光体体(0.20.4m)，在在光光学学显显微微镜镜8001500能能分分辨辨出出其其为为铁铁素素体体薄薄层层和和碳碳化化物物（渗渗碳碳体体）薄薄
21、层层交交替替重重叠叠的的复复相相组组织织称称为为细细珠珠光光体体或或索索氏氏体体，用用字字母母S表表示示（以以英英国国冶冶金金学学家家HCSorby的的名名字字命名）。命名）。珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550,AP（F+Fe3C）)2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理3）在在600550形形成成片片层层间间距距极极小小的的珠珠光光体体( 0.2m) ，在在光光学学显显微微镜镜下下高高倍倍放放大大已已无无法法分分辨辨出出其其内内部部构构造造，在在电电子子显显微微镜镜下下可可观观测测到到很很薄薄的的铁铁素素体体层层和和碳碳化化物物（渗渗碳碳体体）层层交交替替重重叠
22、叠的的复复相相组组织织，称称为为极极细细珠珠光光体体或或托托氏氏体体，用用字字母母T表示（以法国金相学家表示（以法国金相学家LTroost的名字命名）。的名字命名）。珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550,AP（F+Fe3C）)2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理珠光体转变：扩散相变珠光体转变：扩散相变(A1550,AP（F+Fe3C）)a)光学显微组织（光学显微组织（500） b)电子显微组织（电子显微组织（8000）图图6-7 珠光体组织珠光体组织2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理贝氏体转变：半扩散相变（贝氏体转变：半扩散相变（C）550Ms,A
23、B)上贝氏体：上贝氏体：550350，过饱和片状，过饱和片状F渗碳体渗碳体 下贝氏体：下贝氏体：350Ms，过饱和针状，过饱和针状F弥散弥散-Fe2.4C2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理贝氏体转变：半扩散相变（贝氏体转变：半扩散相变（C）550Ms,AB)贝贝氏氏体体的的显显微微照照片片上贝氏体：上贝氏体：过饱和片状过饱和片状F渗碳体，性脆无实用价值渗碳体，性脆无实用价值 下贝氏体：下贝氏体：过饱和针状过饱和针状F弥散弥散-Fe2.4C，综合性能，综合性能好好2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理马氏体转变：非扩散相变，马氏体转变：非扩散相变，Ms以下以下,AM马
24、氏体马氏体_过饱和的过饱和的固溶体固溶体c/a1 称为马氏体的正方度称为马氏体的正方度含碳量高，正方度大含碳量高，正方度大2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理低碳低碳(1.0%)马氏体：片状马氏体：片状_硬而脆硬而脆2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理项目三热处理项目三热处理2、过冷奥氏体的连续冷却转变、过冷奥氏体的连续冷却转变只有只有P、M转变转变vk为临界冷却速度为临界冷却速度2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理过冷奥氏体等温转变曲线过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却中的应用在连续冷却中的应用v1-炉冷炉冷APv2-空冷空冷ASv3-油冷油冷AT+M
25、v4-水冷水冷AM A/vk-临界冷却速度临界冷却速度vkPSMT2 钢在加热和冷却时的转变项目三热处理项目三热处理常用常用常用常用热处理热处理热处理热处理方法的工艺曲线示意图方法的工艺曲线示意图方法的工艺曲线示意图方法的工艺曲线示意图 退火退火退火退火正火正火正火正火淬火淬火淬火淬火回火回火回火回火项目三热处理项目三热处理退火退火1. 1. 退火退火退火退火是将金属制件加热到高于或低于这种金是将金属制件加热到高于或低于这种金是将金属制件加热到高于或低于这种金是将金属制件加热到高于或低于这种金属的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或属的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或属的临界温度，经保
26、温一定时间，随后在炉中或属的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的一种热处理工艺。平衡状态组织的一种热处理工艺。平衡状态组织的一种热处理工艺。平衡状态组织的一种热处理工艺。 退火的目的：退火的目的：退火的目的：退火的目的： a. a. 降低硬度，以利于切削加工；降低硬度，以利于切削加工；降低硬度，以利于切削加工；降低硬度，以利于切削加工； b.b. 细化晶粒，改善组织，提高机械性能；细化晶粒，改善组织，提高机械性能
27、；细化晶粒，改善组织，提高机械性能；细化晶粒，改善组织，提高机械性能； c. c. 消除内应力，为下一道热处理作好准备；消除内应力，为下一道热处理作好准备；消除内应力，为下一道热处理作好准备；消除内应力，为下一道热处理作好准备； d.d. 提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷 冲压或冷拉拔加工。冲压或冷拉拔加工。冲压或冷拉拔加工。冲压或冷拉拔加工。 退火的缺点：占用设备；生产率低。退火的缺点：占用设备；生产率低。退火的缺点：占用设备；生产率低。退火的缺点：占用设备；生产率低。项目三热处理
28、项目三热处理2. 2. 正火正火 正火正火正火正火是将金属制件加热到高于或低于这种金属是将金属制件加热到高于或低于这种金属是将金属制件加热到高于或低于这种金属是将金属制件加热到高于或低于这种金属 的临界温度，经保温一定时间，随后在空气中冷的临界温度，经保温一定时间，随后在空气中冷的临界温度，经保温一定时间，随后在空气中冷的临界温度，经保温一定时间，随后在空气中冷却，以获得更细组织的一种热处理工艺。却，以获得更细组织的一种热处理工艺。却，以获得更细组织的一种热处理工艺。却，以获得更细组织的一种热处理工艺。 正火的作用与退火相似，与退火不同之处是：正火的作用与退火相似，与退火不同之处是：正火的作用
29、与退火相似，与退火不同之处是：正火的作用与退火相似，与退火不同之处是： a. a. 正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获 得的组织更细。得的组织更细。得的组织更细。得的组织更细。 b. b. 正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而 塑性、韧性则稍低。塑性、韧性则稍低。塑性、韧性则稍低。塑性、韧性则稍低。 c. c. 不占用设备；生产率高。不占用设备；生产率高。不占用设备；生产率高。不
30、占用设备；生产率高。项目三热处理项目三热处理3. 3. 淬火淬火 淬火淬火淬火淬火是将金属制件加热到这种金属的是将金属制件加热到这种金属的是将金属制件加热到这种金属的是将金属制件加热到这种金属的临界温度以上临界温度以上临界温度以上临界温度以上30305050，经保温一定时间，经保温一定时间，经保温一定时间，经保温一定时间，随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。组织的一种热处理工艺。组织的一种热处理工艺。组织的一种热处理工艺。 淬火的目的：提高金属材料的强度和淬火的目的
31、：提高金属材料的强度和淬火的目的：提高金属材料的强度和淬火的目的：提高金属材料的强度和硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高强硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高强硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高强硬度，增加耐磨性，并在回火后获得高强度和一定韧性相配合的性能。度和一定韧性相配合的性能。度和一定韧性相配合的性能。度和一定韧性相配合的性能。项目三热处理项目三热处理4. 4. 回火回火 回火是把淬火后的金属制件重新加热到某回火是把淬火后的金属制件重新加热到某回火是把淬火后的金属制件重新加热到某回火是把淬火后的金属制件重新加热到某一温度，保温一段时间，然后置于空气或油中一温度，保温一段时间，然后置于空气或
32、油中一温度，保温一段时间，然后置于空气或油中一温度，保温一段时间，然后置于空气或油中冷却的热处理工艺。冷却的热处理工艺。冷却的热处理工艺。冷却的热处理工艺。 回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快回火的目的：为了消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它而产生的内应力，降低金属材料的淬性，使它具有一定的韧性。具有一定的韧性。具有一定的韧性。具有一定的韧性。 根据加热温度的不同，回火可分为低温回根据加热温度的不同，回火可分为低温回
33、根据加热温度的不同，回火可分为低温回根据加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。火、中温回火和高温回火。火、中温回火和高温回火。火、中温回火和高温回火。 项目三热处理项目三热处理 （1 1 1 1）低温回火：回火温度为）低温回火：回火温度为）低温回火：回火温度为）低温回火：回火温度为150150150150250250250250。低温回火能消。低温回火能消。低温回火能消。低温回火能消除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工除一定的内应力，适当地降低钢的脆性，提高
34、韧性，同时工件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。 （2 2 2 2）中温回火：回火温度为）中温回火：回火温度为）中温回火：回火温度为）中温回火：回火温度为350350350350500500500500。中温回火可大。中温回火可大。中温回火可大。中温回火可大大减小钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，大减小钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，大减小钢的内应力，提高了弹性、韧性，但硬度有所降低，大减小钢的内应力，提高了弹性、
35、韧性，但硬度有所降低，应用于弹簧和热锻模等。应用于弹簧和热锻模等。应用于弹簧和热锻模等。应用于弹簧和热锻模等。 （3 3 3 3）高温回火：回火温度为）高温回火：回火温度为）高温回火：回火温度为）高温回火：回火温度为500500500500650650650650。高温回火可以。高温回火可以。高温回火可以。高温回火可以消除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、消除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、消除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、消除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。韧性等综合机械性能，应用于
36、齿轮、连杆、曲轴等。韧性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。韧性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。5. 5. 调质处理调质处理 淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理调质处理调质处理调质处理。一。一。一。一般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调质处理。质处理。质处理。质处理。 项目三热处理项目三热处理
37、4、回火脆性回火脆性：一般来讲，随回火温度一般来讲，随回火温度，其，其、HB，、ak，但在但在250350250350之间其之间其ak的现象的现象，称称“回火脆性回火脆性”。碳化碳化物沿着马氏体周围析出，形成脆性薄壳，受力易裂纹物沿着马氏体周围析出，形成脆性薄壳，受力易裂纹。1、退火、正火、淬火、回火简称退火、正火、淬火、回火简称“四把火四把火”的概的概念、工艺、目的、应用念、工艺、目的、应用。 小结小结：2、回火后的组织性能、应用如何？回火后的组织性能、应用如何？作业：作业：P 74；项目三热处理项目三热处理第五节第五节 钢的钢的表面热处理表面热处理和和化学热处理化学热处理简介简介一、表面热
38、处理一、表面热处理 surface heat-treatment1、概念、概念：将工件快速加热，表面达到淬火温度立即淬火：将工件快速加热，表面达到淬火温度立即淬火（喷水），表面层获得（喷水），表面层获得 M ，而心部保持了原有的韧性、塑，而心部保持了原有的韧性、塑性且达到表面耐磨的工艺。性且达到表面耐磨的工艺。2、应用、应用：齿轮、凸轮、套筒齿轮、凸轮、套筒、顶杆顶杆等，等， WC=0.4%0.5%较好。较好。3、方法、方法：按加热方式不同，：按加热方式不同，分为：分为：感应加热感应加热和和火焰加热火焰加热（1）感应加热表面淬火感应加热表面淬火原理原理“集肤效应集肤效应”项目三热处理项目三热处
39、理高频加热：高频加热：200KHZ300KHZ ；0.32.5mm,小件；轴；齿轮小件；轴；齿轮中频加热：中频加热：1KHZ10KHZ；210mm；较大件，凸轮，曲轴；较大件，凸轮，曲轴工频加热：工频加热：50HZ；硬度层；硬度层 1020mm；应用大件；应用大件 特点特点：a、生产率高，加热速度快生产率高，加热速度快；b、淬火后晶粒细、硬淬火后晶粒细、硬度高度高；c、加热不氧化、不脱碳、不变形加热不氧化、不脱碳、不变形；d、有较高疲劳强度有较高疲劳强度；e、缺点是设备投资大。缺点是设备投资大。应用大批量生产小件，齿轮等。应用大批量生产小件，齿轮等。（2）、火焰加热）、火焰加热用乙炔用乙炔氧气
40、混合气体燃烧的火焰。氧气混合气体燃烧的火焰。特点特点：操作简单，效率低；表面层：操作简单，效率低；表面层26mm26mm，工作表面严重，工作表面严重氧化，质量难以控制。应用氧化，质量难以控制。应用 单件、小批生产。单件、小批生产。第六节第六节 化学热处理化学热处理 简介简介Thermochemical treatment一、概念一、概念：是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中：是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面，改变化学成分、组保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变化学成分、组织和性能的热处理工艺。织和性能的热处理工艺。项目三热处理项目三热处理二
41、、工艺方法二、工艺方法1、渗碳渗碳：向工件表面深入碳原子过程，：向工件表面深入碳原子过程，WC，渗碳层，渗碳层0.52mm.（1）目的）目的：提高耐磨性；此时心部有良好的韧性；：提高耐磨性；此时心部有良好的韧性；“外强里韧外强里韧”。（2）应用）应用：低碳钢，低合金钢：低碳钢，低合金钢。（3）方法）方法：气体渗碳，固体渗碳。：气体渗碳，固体渗碳。（4）热处理）热处理：渗碳、淬火：渗碳、淬火+低温回火。低温回火。2、氮化、氮化：向工件表面渗入活性氮原子：向工件表面渗入活性氮原子形成硬度极高的合金形成硬度极高的合金氮化物。氮化物。（1）目的）目的：提高硬度、耐磨性，提高疲劳强度，耐蚀性：提高硬度、
42、耐磨性，提高疲劳强度，耐蚀性。（2）应用）应用：含较高合金元素的钢，：含较高合金元素的钢，V、W、AI、Mo、Cu等等（3）方法）方法：离子渗氮：离子渗氮氨气氨气第七节第七节 钢的热处理新工艺、新技术钢的热处理新工艺、新技术 自己看自己看。 项目三热处理项目三热处理本章总结本章总结：1、什么是热处理？分类；为什么要进行热处理？、什么是热处理？分类；为什么要进行热处理？2、加热、冷却时组织如何转变的？冷却速度对、加热、冷却时组织如何转变的？冷却速度对组织有何影响？组织有何影响？3、“四把火四把火”的概念、工艺、应用，工序安的概念、工艺、应用，工序安排排。4、何谓表面热处理，化学热处理；机理是什么？有、何谓表面热处理，化学热处理；机理是什么？有何特点，应用如何何特点，应用如何？作业作业 P76 ；40，41，42项目三热处理项目三热处理
