钢的热处理课件

钢的热处理第一节 第二节 钢在加热时的转变 钢在冷却时的转变

第三节 钢的普通热处理 第四节 钢的表面热处理

第一节

钢在加热时的转变

热处理的定义：将固态金属采用适当的方式进行加热 、 热处理的定义： 保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。 保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。 钢的热处理不仅可以改善其组织和性能，还可以改善 钢的热处理不仅可以改善其组织和性能， 其加工性能。更重要的是赋于零件的最终性能的关键工序。 其加工性能。更重要的是赋于零件的最终性能的关键工序。 不少零件加工成形后并不能直接使用，而是必须进行 进行热处 不少零件加工成形后并不能直接使用，而是必须进行热处 理后才能使用。 理后才能使用。 本章主要介绍热处理的基本原理、 本章主要介绍热处理的基本原理、常用热处理工艺方法 及其应用。 及其应用。 热处理方法很多，根据工艺类型、 热处理方法很多，根据工艺类型、工艺名称和实现热处 理的加方法、将热处理工艺分为两类。 理的加方法、将热处理工艺分为两类。 整体热处理：包括退火、正火、淬火和回火等。 整体热处理：包括退火、正火、淬火和回火等。 表面热处理：包括表面淬火 渗碳、渗氮、碳氮共渗。 淬火、 表面热处理：包括表面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗。

热处理的工艺要素是温度 时间。 热处理的工艺要素是温度和时间。任何热处理过程都是 温度和 由加热、保温和冷却三个阶段组成的。因此， 由加热、保温和冷却三个阶段组成的。因此，要掌握钢的热 处理原理， 处理原理，主要就是要掌握钢在加热和冷却时的组织转变规 律。温 度 加热 保 温 冷却

0 图3-1 热处理工艺曲线

时间

热处理的任务是通过改变钢材的组织， 热处理的任务是通过改变钢材的组织，来改变钢材的性 以满足使用要求的。一般都有将钢加热到相变温度以上， 能，以满足使用要求的。一般都有将钢加热到相变温度以上， 使常温组织变为高温组织--奥氏体。 --奥氏体 使常温组织变为高温组织--奥氏体。然后在冷却过程中使它 向要求的组织转变。因此，奥氏体在形成过程中，其成份、 向要求的组织转变。因此，奥氏体在形成过程中，其成份、 晶粒大小等，将直接影响热处理的效果。为此， 晶粒大小等，将直接影响热处理的效果。为此，了解奥体的 形成过程和影响因素是很重要的。 形成过程和影响因素是很重要的。 以共析钢为例，说明奥氏体的转变(形成)过程。 以共析钢为例，说明奥氏体的转变(形成)过程 其转变过程可归纳为四个阶段 其转变过程可归

纳为四个阶段。 四个阶段 1.奥氏体(A)晶核的形成 奥氏体( 2.奥氏体(A)晶核的长大 奥氏体( 残余渗碳体( 3.残余渗碳体(Fe3C)的溶解 4.奥氏体(A)的均匀化 奥氏体(

注意：(1)亚共析钢和过共析钢加热到AC1-AC3(或 注意： 亚共析钢和过共析钢加热到A cm)之间时将分别得到“A+F”和 组织， AC1-ACcm)之间时将分别得到“A+F 和“A +Fe3C”组织， 组织 属不完全奥氏体化。只有当加热到A cm以上温度 属不完全奥氏体化。只有当加热到AC3或ACcm以上温度 才能完全奥氏体化。 时，才能完全奥氏体化。 (2)在实际生产中，奥氏体晶粒的大小对热处理 在实际生产中， 后的组织与性能有很大的影响。 后的组织与性能有很大的影响。一般热处理加热时奥氏 体晶粒越均匀、细小，冷却后的组织也越均匀、细小， 体晶粒越均匀、细小，冷却后的组织也越均匀、细小， 其强度、塑性和韧性比较高。因此， 其强度、塑性和韧性比较高。因此，应合理选择钢的化 学成分，并控制热处理的加热温度及保温时间。 学成分，并控制热处理的加热温度及保温时间。

第二节 钢在冷却时的转变冷却方式直接影响着钢的相变( 冷却方式直接影响着钢的相变(决定热处理后钢的组 织和性能) 织和性能)。 需要热处理的零件，加热以后的冷却方式有以下两种： 需要热处理的零件，加热以后的冷却方式有以下两种： 两种 1)等温冷却 把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到A1线 把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到 以下的一定温度，然后保持此温度， 以下的一定温度，然后保持此温度，使奥氏体恒 温进行组织转变， 温进行组织转变，当组织转变结束后再继续冷却 到室温 2)连续冷却 ) 把加热到奥氏体的钢先以某一速度(在一定介质 把加热到奥氏体的钢先以某一速度( 冷却至室温，使奥氏体在A 中)冷却至室温，使奥氏体在 1线以下的连续冷 却中发生组织转变

一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立 1)过冷奥氏体(A) 过冷奥氏体( 在A1温度以下还没有转变成其它组织的奥氏体 2)过冷奥氏体等温转变曲线(C曲线) 过冷奥氏体等温转变曲线( 曲线) 过冷奥氏体在A1温度以下不同温度等温转变时， 过冷奥氏体在A 温度以下不同温度等温转变时， 转变量与时间的关系曲线。 转变量与时间的关系曲线。

二、共析钢过冷奥氏体等温转变的产物 高温转变的产物( 1.高温转变的产物(727 ~ 550℃ )→珠光体 中温转变的产物( 2.中温转变的产物(550 ~ 230℃ )→贝氏体

℃) 3.低温转变的产物(≤ 230 ℃)→马氏体 低温转变的产物( 碳在α Fe中的饱和

固溶体 中的饱和固溶体) (碳在α-Fe中的饱和固溶体)

三、过冷奥氏体连续冷却转变的曲线

注意：同一成分的钢在冷却时，由于冷却方式的不同， 注意：同一成分的钢在冷却时，由于冷却方式的不同，奥氏体被过 冷到不同的温度，将转变成不同的组织，体现出不同的性能。 冷到不同的温度，将转变成不同的组织，体现出不同的性能。

第三节 钢的普通热处理教学目的和要求：1.掌握有几种热处理工艺。 掌握有几种热处理工艺。 2.掌握各种热处理工艺有何异同，如何操作 掌握各种热处理工艺有何异同， ,及其目的。 及其目的。

重点分析：各种热处理工艺操作方法及其目的。

整体热处理

退火、正火、淬火、 退火、正火、淬火、回火 火焰加热法

热 处 理

表面热处理

感应加热法 激光加热法 化学、 化学、物理气相沉积

化学热处理保温 温 度 加热

渗碳、渗氮、多元共渗 渗碳、渗氮、临界点

冷却

时间

预先热处理

消除前道工序的某些缺陷， 消除前道工序的某些缺陷，为 后续工序做准备的热处理 比如：退火、 比如：退火、正火等

热 处 理

最终热处理 获得零件所需要的使用性能的热处理 比如：淬火、 比如：淬火、回火等

一 、钢的退火将工件加热到一定温度并保温， 将工件加热到一定温度并保温，然后再缓慢冷却的一种热处理 工艺。 工艺。 根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法， 根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的 退火方法有：完全退火(普通退火) 球化退火(不完全退火) 退火方法有：完全退火(普通退火);球化退火(不完全退火); 去应力退火(低温退火) 去应力退火(低温退火)等。 完全退火 方法：将亚共析钢加热到AC3线以上 方法：将亚共析钢加热到 线以上30—50℃, ℃ 保温一定时间后缓慢冷却(随炉冷却)。 保温一定时间后缓慢冷却(随炉冷却)。

退 火

球化退火 方法：将共析钢或过共析钢加热到AC1线以上 方法：将共析钢或过共析钢加热到 C 20—30℃,保温后缓慢冷却。 ℃ 保温后缓慢冷却。 方法：将钢加热到AC 线以下， 去应力退火 方法：将钢加热到AC1线以下，保温后缓慢冷 却。