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第四章钢的热处理办法

力学性能要求不高的普通结构零件:正火可作为最终热处理。但是形 状复杂的零件,正火速度较快,内应力较大,容易变形开裂,应用退 火。
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加热温度范围
热处理工艺曲线
1—完全退火 2—球化退火 3—去应力退火 4—正火
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二、淬火与回火
1.钢的淬火
淬火——将钢件加热到Ac3或Ac1 以上的适当温度,经 保温后快速冷却(冷却速度大于v临),以获得马氏体或下 贝氏体组织的热处理工艺。介质:油、水、盐水、碱水
目的:获得马氏体组织,提高钢的强度、硬度和耐磨 性。 晶格改变,碳原子不扩散,
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(1)淬火加热温度的选择
亚共析钢: Ac3以上30~50℃
(过)共析钢 : Ac1以上30~50℃
碳钢淬火温度范围
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(2)淬火冷却介质的选择
淬火的冷却速度必须大 于该钢种的临界冷却速度。
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(2)贝氏体型转变区——中温等温转变
在550℃~Ms 温度范围内,因转变温度较低,原子的 活动能力较弱,转变后得到的组织为含碳量具有一定过饱 和程度的铁素体和分散的渗碳体(或碳化物)所组成的混 合物,称为贝氏体,用符号B表示。
贝氏体有上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下)之分。
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冷却中要避免引起钢件 的变形和开裂。
冷却介质对钢的理想淬 火冷却速度应是“慢―快― 慢” 。
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(3)常用的淬火方法
单液淬火法 双介质淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火
奥氏体在A1线以上是稳定相,当冷却到A1线 以下而又尚未转变的奥氏体称为过冷奥氏体。这 是一种不稳定的过冷组织,只要经过一段时间的 等温保持,它就可以等温转变为稳定的新相。这 种转变就称为奥氏体的等温转变。
过冷奥氏体的转变包括珠光体型、贝氏体型、马 氏体型等几种转变
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(1)高温等温转变:
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一、退火与正火
软化组织:降低硬度,
消除内应力,细化晶粒,
机械零件一般的加工工以艺利于顺切削序加:工
强化组织:增加强硬度 和耐磨性,稳定组织,
消除内应力。
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1.退火
退火——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。
常用退火方法:
第四章 钢的热处理
§4-1 热处理的原理及分类 §4-2 钢在加热及冷却时的组织转变 §4-3 热处理的基本方法 §4-4 钢的表面热处理 §4-5 零件的热处理分析 *§4-6 热处理实验
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§4-1 热处理的原理及分类
钢丝的水冷与空冷
现象:放在水中冷却的一根钢丝硬而脆,很容易折断; 放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性,可以卷成圆圈 而不断裂。
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实验说明:虽然钢的成分相同,加热的温度也相,但采 用不同的冷却方法,却得到了不同的力学性能。这主要是因 为在不同冷却速度的情况下,钢的内部组织发生了不同的变 化。
热处理及工艺曲线
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热处理的分类:
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§4-2 钢在加热及冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变 二、钢在冷却时的组织转变
形核
长大 残余渗碳体溶解 均匀化
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3.奥氏体晶粒的长大
晶粒的长大是依靠较大晶粒吞并较小晶粒和晶界迁移的 方式进行。控制加热温度和保温时间,避免晶粒粗大的现象。
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二、钢在冷却时的组织转变
两种冷却方式: 等温处理 ห้องสมุดไป่ตู้续冷却
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1.奥氏体的等温转变
(3)马氏体型转变区——低温连续转变
当钢从奥氏体区急冷到MS 以下时,奥氏体便开始转变 为马氏体。由于转变温度低,原子扩散能力小,在马氏体 转变过程中,只有γ-Fe向α-Fe的晶格改变,而不发生碳 原子的扩散。因此,溶解在奥氏体中的碳,转变后原封不 动地保留在铁的晶格中,形成碳在α-Fe中的过饱和固溶体, 称为马氏体,用符号M表示。 硬度取决于含碳量。
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2.正火(得到S组织)
正火——将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃,保温
适当的时间后,在空气中冷却的工艺方法。
亚共析钢:正火目的是细化晶粒,均匀组织,提高机 械性能。低、中碳结构钢:调整硬度,改善切削加工性能。
高碳过共析钢:存在网状渗碳体不能直接球化退火。 正火的目的是消除网状渗碳体,有利于球化退火,为淬火 做好组织准备。正火后硬度过高难以进行切削加工,必须 再进行球化退火。
完全退火(中低碳
钢,细化晶粒,降低硬度)
球化退火(高碳钢,
片状变为细小球状颗粒, 降低硬度,为淬火做准备)
去应力退火 (组
织不变化,消除内应力)
退火目的: 降低硬度,提高塑性,以利于切 削加工和冷变形加工 细化晶粒,均匀组织,为后续热 处理作好组织上的准备 消除残余内应力,防止工件的变 形与开裂
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一、钢在加热时的组织转变
1.钢在加热和冷却时的相变温度
在加热时钢的转变温 度要高于平衡状态下的临 界点;在冷却时要低于平 衡状态下的临界点。
加热时的各临界点:
Ac1、Ac3和Accm 冷却时的各临界点:
Ar1、Ar3和Arcm
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2.奥氏体的形成
钢在加热时的组织转变,主要包括奥氏体的形成和晶粒 长大两个过程。
高碳M:针状,硬度高,脆性大
低碳M:板条状,良好的强度,较好的韧性
170-230HBW
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2.奥氏体的连续冷却 转变
v1:随炉冷却(退火) v2:空冷(正火) v3:油冷(油冷淬火) v4:水冷(水冷淬火) vk:临界冷却速度
V临
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§4-3 热处理的基本方法
一、退火与正火 二、淬火与回火
光 体
珠光体型转变区
型 转
(过冷度越大,片层越细,塑
变 区
性变形抗力越大,硬度和强度

越高)
氏 体


(2)中温等温转变:
变 区
贝氏体型转变区
马 氏


(3)低温连续转变:
转 变 区
马氏体型转变区
共析钢等温转变曲线图
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(1)珠光体型转变区——高温等温转变
共析钢的过冷奥氏体在A1~550℃温度范围内,过冷 奥氏体将发生奥氏体向珠光体型的转变 ,即转变为铁素 体和渗碳体。
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