注:当为目的注:当为目的 ② 时,往往用正火代替退火时,往往用正火代替退火 Ø 退火的目的退火的目的11Ø 退火工艺及特点退火工艺及特点 AC3 +20~30℃ AC3 AC1 tT(1) (1) 完全退火完全退火完全退火完全退火注:目的不同,组织控制注:目的不同,组织控制(珠光体片间距珠光体片间距)不同不同原因:粗片状原因:粗片状P原因:重结晶原因:重结晶124545钢锻造后与完全退火后机械性能钢锻造后与完全退火后机械性能钢锻造后与完全退火后机械性能钢锻造后与完全退火后机械性能.完全退火后强硬度有所下降,而塑韧性较大幅完全退火后强硬度有所下降,而塑韧性较大幅度提高度提高——主要目的:改善组织与加工性能主要目的:改善组织与加工性能13晶粒细化的原因:晶粒细化的原因:完全退火完全退火→相变重结晶过程相变重结晶过程 α →γ→ααγα40钢退火前后金相组织钢退火前后金相组织——晶粒细化晶粒细化14 AC1 +20~30℃ ACm或或AC3 AC1 tT (2) (2) 球化退火球化退火球化退火球化退火 —— ——不完全退火的一种不完全退火的一种不完全退火的一种不完全退火的一种工艺关键:工艺关键:①① Fe3C形态控制形态控制②② 球的大小控制球的大小控制 ←控制奥氏体化程度控制奥氏体化程度←控制过冷奥氏体冷却转变的温度控制过冷奥氏体冷却转变的温度1516例例: :盘形齿轮铣刀盘形齿轮铣刀Ø选材选材:高速钢高速钢W18Cr4VØ工艺路线工艺路线工艺路线工艺路线:铸造铸造→锻造锻造→ 球化退火球化退火→机加工机加工→ 淬火淬火+多次回火多次回火→ 喷丸喷丸→磨削磨削18T10T10T10T10钢球化退火与完全退火的性能比较:钢球化退火与完全退火的性能比较:钢球化退火与完全退火的性能比较:钢球化退火与完全退火的性能比较: 球化退火的强硬度更低,塑韧性更好,碳化物球化退火的强硬度更低,塑韧性更好,碳化物球化退火的强硬度更低,塑韧性更好,碳化物球化退火的强硬度更低,塑韧性更好,碳化物对基体的分割更均匀、彻底,更利切削加工对基体的分割更均匀、彻底,更利切削加工对基体的分割更均匀、彻底,更利切削加工对基体的分割更均匀、彻底,更利切削加工T10T10钢完全退火与球化退火后组织与性能比较钢完全退火与球化退火后组织与性能比较钢完全退火与球化退火后组织与性能比较钢完全退火与球化退火后组织与性能比较23完全退火、球化退火工艺缺陷:完全退火、球化退火工艺缺陷: 周期长;且为变温转变周期长;且为变温转变——组织大小不均组织大小不均 ——是完全退火、球化退火工艺的改进是完全退火、球化退火工艺的改进—— 等温完全退火等温完全退火—— 等温球化退火等温球化退火 AC3 +20~30℃ AC3 Ar1 tTAc1 AC1 +20~30℃ Ar1 -20~30℃ (3) (3) 等温退火等温退火等温退火等温退火24 高速钢等温退火与普通退火工艺曲线高速钢等温退火与普通退火工艺曲线 等温退火优势:等温退火优势: (1) 缩短工艺时间:高速钢缩短工艺时间:高速钢 40h→20h ((2)组织均匀:碳化物球大小一致)组织均匀:碳化物球大小一致25tTAC3或或ACm+ 150~300℃AC3或或ACm(4) (4) 扩散扩散扩散扩散( (均匀化均匀化均匀化均匀化) )退火退火退火退火26AC1650~700 ℃300~650 ℃tT(5) (5) 再结晶退火与去应力退火再结晶退火与去应力退火再结晶退火与去应力退火再结晶退火与去应力退火①①②②27n n亚共析钢很多时候采用不完全退火工艺,下列对不完全退火的描述中不正确亚共析钢很多时候采用不完全退火工艺,下列对不完全退火的描述中不正确亚共析钢很多时候采用不完全退火工艺,下列对不完全退火的描述中不正确亚共析钢很多时候采用不完全退火工艺,下列对不完全退火的描述中不正确的是:的是:的是:的是: A.A.A.A.不完全退火温度选取在为不完全退火温度选取在为不完全退火温度选取在为不完全退火温度选取在为Ac1Ac1Ac1Ac1和和和和Ac3Ac3Ac3Ac3之间;之间;之间;之间; B.B.B.B.基本上不改变先共析铁素体原来的形态及分布;基本上不改变先共析铁素体原来的形态及分布;基本上不改变先共析铁素体原来的形态及分布;基本上不改变先共析铁素体原来的形态及分布; C.C.C.C.珠光体的片间距有所减小;珠光体的片间距有所减小;珠光体的片间距有所减小;珠光体的片间距有所减小; D.D.D.D.内应力有所降低内应力有所降低内应力有所降低内应力有所降低n n下列球化退火的目的中不正确的是:下列球化退火的目的中不正确的是:下列球化退火的目的中不正确的是:下列球化退火的目的中不正确的是: A.A.A.A.降低硬度,改善切削性能;降低硬度,改善切削性能;降低硬度,改善切削性能;降低硬度,改善切削性能; B.B.B.B.获得均匀组织,改善热处理工艺性能;获得均匀组织,改善热处理工艺性能;获得均匀组织,改善热处理工艺性能;获得均匀组织,改善热处理工艺性能; C.C.C.C.经淬火,回火后获得良好综合力学性能;经淬火,回火后获得良好综合力学性能;经淬火,回火后获得良好综合力学性能;经淬火,回火后获得良好综合力学性能; D.D.D.D.获得高的强度和硬度;获得高的强度和硬度;获得高的强度和硬度;获得高的强度和硬度;练习题练习题28n n某钢的某钢的某钢的某钢的AC3AC3AC3AC3为为为为780℃780℃780℃780℃,如在,如在,如在,如在950℃950℃950℃950℃保温并随炉冷却。
此工艺最有可能属于保温并随炉冷却此工艺最有可能属于保温并随炉冷却此工艺最有可能属于保温并随炉冷却此工艺最有可能属于()()()() A.A.A.A.完全退火完全退火完全退火完全退火 B.B.B.B.不完全退火不完全退火不完全退火不完全退火 C.C.C.C.扩散退火扩散退火扩散退火扩散退火 D.D.D.D.球化退火球化退火球化退火球化退火n n某钢的某钢的某钢的某钢的AC3AC3AC3AC3为为为为780℃780℃780℃780℃,如在,如在,如在,如在820℃820℃820℃820℃保温并随炉冷却此工艺最有可能属于保温并随炉冷却此工艺最有可能属于保温并随炉冷却此工艺最有可能属于保温并随炉冷却此工艺最有可能属于()()()() A.A.A.A.完全退火完全退火完全退火完全退火 B.B.B.B.不完全退火不完全退火不完全退火不完全退火 C.C.C.C.扩散退火扩散退火扩散退火扩散退火 D.D.D.D.球化退火球化退火球化退火球化退火n n生产中对含碳生产中对含碳生产中对含碳生产中对含碳0.30.30.30.3----0.60.60.60.6%的中碳钢采用完全退火工艺。
下列对不完全退火的%的中碳钢采用完全退火工艺下列对不完全退火的%的中碳钢采用完全退火工艺下列对不完全退火的%的中碳钢采用完全退火工艺下列对不完全退火的描述中不正确的是描述中不正确的是描述中不正确的是描述中不正确的是()()()() A A A A. . . .完全退后组织中珠光体的片间距减小;完全退后组织中珠光体的片间距减小;完全退后组织中珠光体的片间距减小;完全退后组织中珠光体的片间距减小; B. B. B. B. 完全退火温度选取在为完全退火温度选取在为完全退火温度选取在为完全退火温度选取在为Ac3Ac3Ac3Ac3以上以上以上以上20202020----30℃30℃30℃30℃之间;之间;之间;之间; C. C. C. C. 完全退火可降低材料的硬度;完全退火可降低材料的硬度;完全退火可降低材料的硬度;完全退火可降低材料的硬度; D. D. D. D. 完全退火的主要目的是改善切削加工性能完全退火的主要目的是改善切削加工性能完全退火的主要目的是改善切削加工性能完全退火的主要目的是改善切削加工性能。
练习题练习题29n n正火是将亚共析钢加热到正火是将亚共析钢加热到正火是将亚共析钢加热到正火是将亚共析钢加热到AcAc3 3+30-50℃+30-50℃,共析钢加热,共析钢加热,共析钢加热,共析钢加热到到到到AcAc1 1+30-50℃+30-50℃,过共析钢,过共析钢,过共析钢,过共析钢 加热到加热到加热到加热到AcAccmcm+30-50℃+30-50℃保温保温保温保温 后后后后空冷空冷空冷空冷的工艺n n正火比退火冷却速度大正火比退火冷却速度大正火比退火冷却速度大正火比退火冷却速度大n n正火后的组织:正火后的组织:正火后的组织:正火后的组织: Ø<0.6%C<0.6%C时,组织为时,组织为时,组织为时,组织为F+SF+S;;;;Ø 0.6%C0.6%C时,组织为时,组织为时,组织为时,组织为S S 正火温度正火温度2 2 钢的正火钢的正火30 ⑴ ⑴ ⑴ ⑴ 细化晶粒,消除铸锻焊件组织缺陷细化晶粒,消除铸锻焊件组织缺陷细化晶粒,消除铸锻焊件组织缺陷细化晶粒,消除铸锻焊件组织缺陷. . . . ⑵ ⑵ ⑵ ⑵ 对于低、中碳钢对于低、中碳钢对于低、中碳钢对于低、中碳钢(≤0.6C%)(≤0.6C%)(≤0.6C%)(≤0.6C%),目的与退火的相同。
目的与退火的相同目的与退火的相同目的与退火的相同 ⑶ ⑶ ⑶ ⑶ 对于过共析钢,用于消除网状二次渗碳体,为球化对于过共析钢,用于消除网状二次渗碳体,为球化对于过共析钢,用于消除网状二次渗碳体,为球化对于过共析钢,用于消除网状二次渗碳体,为球化退火作组织准备退火作组织准备退火作组织准备退火作组织准备 ⑷ ⑷ ⑷ ⑷ 型材或大型复杂铸钢件的最终热处理型材或大型复杂铸钢件的最终热处理型材或大型复杂铸钢件的最终热处理型材或大型复杂铸钢件的最终热处理 要改善切削性能,低碳钢用正火,中碳钢用退火或正要改善切削性能,低碳钢用正火,中碳钢用退火或正要改善切削性能,低碳钢用正火,中碳钢用退火或正要改善切削性能,低碳钢用正火,中碳钢用退火或正火火火火, , , ,高碳钢用球化退火高碳钢用球化退火高碳钢用球化退火高碳钢用球化退火Ø正火的目的正火的目的31与退火的区别:与退火的区别: 加热温度较高;加热温度较高;加热温度较高;加热温度较高; 冷却速度较快;冷却速度较快;冷却速度较快;冷却速度较快; 获得组织较细获得组织较细获得组织较细获得组织较细( (索氏体索氏体索氏体索氏体) ) —— ——强硬度与塑韧性较高;强硬度与塑韧性较高;强硬度与塑韧性较高;强硬度与塑韧性较高; 生产效率较高生产效率较高生产效率较高生产效率较高①① ②②①①正火正火 ②②退火退火32n n低碳钢正火的目的;提高切削性能。
如正火后硬度低碳钢正火的目的;提高切削性能如正火后硬度低碳钢正火的目的;提高切削性能如正火后硬度低碳钢正火的目的;提高切削性能如正火后硬度仍低,可适当提高加热温度、增大过冷奥氏体的稳仍低,可适当提高加热温度、增大过冷奥氏体的稳仍低,可适当提高加热温度、增大过冷奥氏体的稳仍低,可适当提高加热温度、增大过冷奥氏体的稳定性获得较细的珠光体与分散度较大的铁素体定性获得较细的珠光体与分散度较大的铁素体定性获得较细的珠光体与分散度较大的铁素体定性获得较细的珠光体与分散度较大的铁素体n n中碳钢正火应根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却中碳钢正火应根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却中碳钢正火应根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却中碳钢正火应根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式n n过共析钢正火:消除网状碳化物,加热时必须保证过共析钢正火:消除网状碳化物,加热时必须保证过共析钢正火:消除网状碳化物,加热时必须保证过共析钢正火:消除网状碳化物,加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中,为抑制自由碳化物的析碳化物全部溶入奥氏体中,为抑制自由碳化物的析碳化物全部溶入奥氏体中,为抑制自由碳化物的析碳化物全部溶入奥氏体中,为抑制自由碳化物的析出使其获得伪共析组织,采用较大冷速,如鼓风,出使其获得伪共析组织,采用较大冷速,如鼓风,出使其获得伪共析组织,采用较大冷速,如鼓风,出使其获得伪共析组织,采用较大冷速,如鼓风,喷雾,甚至油冷,水冷至喷雾,甚至油冷,水冷至喷雾,甚至油冷,水冷至喷雾,甚至油冷,水冷至Ar1Ar1Ar1Ar1点以下,取出空冷。
点以下,取出空冷点以下,取出空冷点以下,取出空冷应注意的问题:应注意的问题:335635 C%<0.25% C%<0.25%的低碳钢的低碳钢的低碳钢的低碳钢 —— —— 多用正火;多用正火;多用正火;多用正火; 提高硬度提高硬度提高硬度提高硬度 C%: 0.25~0.5% —— C%: 0.25~0.5% —— 可正火、可完全退火;可正火、可完全退火;可正火、可完全退火;可正火、可完全退火; C%: 0.5~0.75% —— C%: 0.5~0.75% —— 完全退火;完全退火;完全退火;完全退火; C%>0.75% —— C%>0.75% —— 球化退火球化退火球化退火球化退火 C%>0.9% —— C%>0.9% —— 有网状碳化物有网状碳化物有网状碳化物有网状碳化物 正火正火正火正火( (消网消网消网消网) )+球化退火+球化退火+球化退火+球化退火 1 1 退火与正火退火与正火退火与正火退火与正火——珠光体类型组织的应用珠光体类型组织的应用珠光体类型组织的应用珠光体类型组织的应用 2 2 能用正火处则不用退火。
正火可作为大件或不重要工件的能用正火处则不用退火正火可作为大件或不重要工件的能用正火处则不用退火正火可作为大件或不重要工件的能用正火处则不用退火正火可作为大件或不重要工件的最终热处理,而退火一般不作为最终热处理最终热处理,而退火一般不作为最终热处理最终热处理,而退火一般不作为最终热处理最终热处理,而退火一般不作为最终热处理Ø 正火与退火的选用正火与退火的选用38 将钢加热到将钢加热到A Ac3c3(亚共析钢)(亚共析钢)或或A Ac1c1(过共析钢)(过共析钢)以上以上30-50℃30-50℃,,经保温后,快速冷却获得马氏体的经保温后,快速冷却获得马氏体的热处理操作称为淬火热处理操作称为淬火Ø 淬火的定义淬火的定义不同冷却速度所得到的组织不同冷却速度所得到的组织n获得全部马氏体的必要条件获得全部马氏体的必要条件Ø冷却速度大于上临界冷速冷却速度大于上临界冷速Ø温度低于马氏体点温度低于马氏体点Ø加热温度超过临界点加热温度超过临界点10.2 10.2 钢的淬火钢的淬火46n n提高钢的硬度及耐磨性(如工具、轴承等要求提高钢的硬度及耐磨性(如工具、轴承等要求提高钢的硬度及耐磨性(如工具、轴承等要求提高钢的硬度及耐磨性(如工具、轴承等要求 高耐磨性的零件)高耐磨性的零件)高耐磨性的零件)高耐磨性的零件)n n获得良好的综合机械性能(中碳钢经淬火获得良好的综合机械性能(中碳钢经淬火获得良好的综合机械性能(中碳钢经淬火获得良好的综合机械性能(中碳钢经淬火+ +高温高温高温高温 回火可获得强、韧兼备组织;各种弹簧都要求回火可获得强、韧兼备组织;各种弹簧都要求回火可获得强、韧兼备组织;各种弹簧都要求回火可获得强、韧兼备组织;各种弹簧都要求 强度高、弹性好,一般用高碳钢制作,经淬火强度高、弹性好,一般用高碳钢制作,经淬火强度高、弹性好,一般用高碳钢制作,经淬火强度高、弹性好,一般用高碳钢制作,经淬火+ + 中温回火后,弹性大大提高)中温回火后,弹性大大提高)中温回火后,弹性大大提高)中温回火后,弹性大大提高)n n获得特殊物理、化学性能(许多不锈钢、耐热获得特殊物理、化学性能(许多不锈钢、耐热获得特殊物理、化学性能(许多不锈钢、耐热获得特殊物理、化学性能(许多不锈钢、耐热 钢零件,淬火后可使耐腐蚀、耐热性能提高)。
钢零件,淬火后可使耐腐蚀、耐热性能提高)钢零件,淬火后可使耐腐蚀、耐热性能提高)钢零件,淬火后可使耐腐蚀、耐热性能提高)Ø 淬火的目的淬火的目的47Ø 淬火缺陷及其防止淬火缺陷及其防止 n n热应力:热应力:热应力:热应力:工件在冷却时,由工件在冷却时,由工件在冷却时,由工件在冷却时,由于不同部位的温度差异,导于不同部位的温度差异,导于不同部位的温度差异,导于不同部位的温度差异,导致冷却的不一致所引起的应致冷却的不一致所引起的应致冷却的不一致所引起的应致冷却的不一致所引起的应力称为热应力力称为热应力力称为热应力力称为热应力ØØ热应力所造成的残余应力分热应力所造成的残余应力分热应力所造成的残余应力分热应力所造成的残余应力分布特点:表层为布特点:表层为布特点:表层为布特点:表层为压压压压应力,心应力,心应力,心应力,心部为部为部为部为拉拉拉拉应力 ((1)淬火时工件的内应力)淬火时工件的内应力 48n n组织应力组织应力:由于工件:由于工件:由于工件:由于工件不同部位组织转变不同不同部位组织转变不同不同部位组织转变不同不同部位组织转变不同时而引起的内应力时而引起的内应力时而引起的内应力。
时而引起的内应力ØØ在心部完全淬透的情况在心部完全淬透的情况在心部完全淬透的情况在心部完全淬透的情况下,组织应力导致工件下,组织应力导致工件下,组织应力导致工件下,组织应力导致工件最终的应力分布是,表最终的应力分布是,表最终的应力分布是,表最终的应力分布是,表层呈现拉应力,心部为层呈现拉应力,心部为层呈现拉应力,心部为层呈现拉应力,心部为压应力分布压应力分布压应力分布压应力分布 49((2)淬火引起的变形)淬火引起的变形50Ø 淬火工艺参数的确定淬火工艺参数的确定((1)淬火温度的确定)淬火温度的确定 亚共析钢:亚共析钢: AC3 +30~50℃ 过共析钢:过共析钢: AC1 +30~50℃51n 亚共析钢亚共析钢Ø 合适的淬火温度为:合适的淬火温度为:Ac3+30~50℃Ø 淬火组织为:淬火组织为:马氏体马氏体Ø 温度太低(低于温度太低(低于Ac3)则淬火后组织中出现铁素)则淬火后组织中出现铁素体,导致硬度、耐磨性下降体,导致硬度、耐磨性下降Ø 温度太高,则获得粗大的马氏体组织,钢的性能温度太高,则获得粗大的马氏体组织,钢的性能恶化,同时引起钢件严重变形恶化,同时引起钢件严重变形。
52n 过共析钢过共析钢Ø 合适的淬火温度为:合适的淬火温度为:Ac1+30~50℃Ø 淬火组织为:马氏体淬火组织为:马氏体+粒状二次渗碳体粒状二次渗碳体Ø由于渗碳体的硬度高与由于渗碳体的硬度高与马氏体,所以当二次渗马氏体,所以当二次渗碳体以粒状弥散分布于碳体以粒状弥散分布于马氏体基体之上时,可马氏体基体之上时,可以提高组织的硬度和耐以提高组织的硬度和耐磨性磨性——弥散强化弥散强化53Ø 淬火加热温度过高淬火加热温度过高,不仅会得到粗大的马氏,不仅会得到粗大的马氏 体组织,还会引起零件严重的变形甚至开裂,而体组织,还会引起零件严重的变形甚至开裂,而 且由于二次渗碳体随着加热温度的升高会大量溶且由于二次渗碳体随着加热温度的升高会大量溶 入奥氏体中,使得入奥氏体中,使得Ms、、Mf 降低,从而增加了组降低,从而增加了组 织中残余奥氏体的含量,影响淬火硬度和耐磨性织中残余奥氏体的含量,影响淬火硬度和耐磨性Ø 淬火温度过低淬火温度过低,,
并不是一件容易的事 根据根据C曲线,淬火时,要求在曲线,淬火时,要求在650-400℃范围范围内内快速冷却,快速冷却,以避过以避过C曲线拐点部位,使奥氏体曲线拐点部位,使奥氏体不发生高温、中温组织转变;而冷却到不发生高温、中温组织转变;而冷却到300℃以下、以下、Ms附近时,则希望冷速慢一些,以免产生太大的附近时,则希望冷速慢一些,以免产生太大的内应力导致零件变形、开裂内应力导致零件变形、开裂57钢的理想淬火冷却速度钢的理想淬火冷却速度 58n 淬火介淬火介淬火介淬火介质质的要求的要求的要求的要求Ø 鼻点冷速大鼻点冷速大鼻点冷速大鼻点冷速大, M, MS S附近冷速小;附近冷速小;附近冷速小;附近冷速小;Ø 稳稳定,成本低;定,成本低;定,成本低;定,成本低;Ø 安全安全安全安全; ;无毒;不腐无毒;不腐无毒;不腐无毒;不腐蚀蚀工件n 冷却速度冷却速度冷却速度冷却速度Ø 高温高温高温高温T T>>>>650℃,650℃,慢冷慢冷慢冷慢冷, ,可以可以可以可以减少减少减少减少热应热应力Ø 中温中温中温中温650℃650℃~~~~400℃ ,400℃ ,快冷快冷快冷快冷, ,避开避开避开避开C C曲曲曲曲线线的鼻尖的鼻尖的鼻尖的鼻尖, ,保保保保证证全部全部全部全部获获得得得得MM。
Ø 低温低温低温低温400℃400℃以下,特以下,特以下,特以下,特别别是是是是300300~~~~200℃ 200℃ 发发生生生生MM转转变时变时要求慢冷,要求慢冷,要求慢冷,要求慢冷,↓M↓M转转变时的组织应力变时的组织应力变时的组织应力变时的组织应力59最常用的淬火冷却介质是水、油、硝盐浴或碱浴最常用的淬火冷却介质是水、油、硝盐浴或碱浴水:高温区冷却速度水:高温区冷却速度较较大,但低温区冷却速度大,但低温区冷却速度 也大,能淬硬,但易淬裂也大,能淬硬,但易淬裂油:高温区冷速较低,低温区冷速较合适,淬油:高温区冷速较低,低温区冷速较合适,淬 不裂,但可能淬不硬且价格高、易燃不裂,但可能淬不硬且价格高、易燃碱浴:高温区冷速比水弱,比油强,低温区比碱浴:高温区冷速比水弱,比油强,低温区比 油弱盐浴:高温区冷速比水弱,比油略弱,低温区盐浴:高温区冷速比水弱,比油略弱,低温区 比油弱60 由于实际冷却介质不能满足淬火要求,所以必由于实际冷却介质不能满足淬火要求,所以必须从淬火方法上加以弥补须从淬火方法上加以弥补。
Ø 常用淬火方法常用淬火方法abcd单液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火温温度度时间时间PBMsAA1Mf62钢钢钢钢件件件件淬淬淬淬火火火火时时时时,,,,表表表表层层层层直直直直接接接接与与与与淬淬淬淬火火火火介介介介质质质质接接接接触触触触,,,,冷冷冷冷却却却却速速速速度度度度快快快快;;;;而而而而心心心心部部部部则则则则要要要要通通通通过过过过表表表表层层层层来来来来散散散散热热热热,,,,冷冷冷冷却速度慢却速度慢却速度慢却速度慢温温度度时间时间PBMsAA1MfØ 钢的淬透性钢的淬透性v表表v心心v心心钢钢钢钢件件件件表表表表层层层层得得得得到到到到M M M M;;;;而而而而心心心心部部部部只只只只能能能能获获获获得得得得部部部部分分分分M M M M,,,,甚至完全得不到甚至完全得不到甚至完全得不到甚至完全得不到M M M M1)淬透性的概念)淬透性的概念7071 如果表层的冷却速度大于临界冷却速度如果表层的冷却速度大于临界冷却速度Vc,,而心部的冷却速度低于临界冷却速度,则表层获而心部的冷却速度低于临界冷却速度,则表层获得马氏体表层与心部之间依次为马氏体、得马氏体表层与心部之间依次为马氏体、托托氏体、氏体、索氏体、珠光体,即钢仅被淬火到一定深度。
索氏体、珠光体,即钢仅被淬火到一定深度 如果心部的冷却速度也大于临界冷却速度如果心部的冷却速度也大于临界冷却速度Vc,,则沿工件截面均获得马氏体组织,即钢被则沿工件截面均获得马氏体组织,即钢被淬透72屈氏体+马氏体屈氏体+马氏体73n n 淬透性淬透性 淬淬淬淬透透透透性性性性是是是是表表表表征征征征钢钢钢钢件件件件淬淬淬淬火火火火时时时时形形形形成成成成MMMM的的的的能能能能力力力力,,,,或或或或者者者者说说说说表表表表征征征征钢钢钢钢件件件件淬淬淬淬火火火火时时时时所所所所能能能能得得得得到到到到的的的的淬淬淬淬硬硬硬硬层层层层的的的的深深深深度度度度 (与与与与钢中过冷钢中过冷钢中过冷钢中过冷A A稳定性有关稳定性有关稳定性有关稳定性有关) )n n淬透层深度淬透层深度:从工件表面到半:从工件表面到半:从工件表面到半:从工件表面到半MM体层的深度体层的深度体层的深度体层的深度n n 淬硬性淬硬性淬硬性淬硬性 在正常淬火情况下,以超过临界冷却速度的冷在正常淬火情况下,以超过临界冷却速度的冷在正常淬火情况下,以超过临界冷却速度的冷在正常淬火情况下,以超过临界冷却速度的冷速冷却,得到的M组织所能达到的最高硬度值。
速冷却,得到的M组织所能达到的最高硬度值速冷却,得到的M组织所能达到的最高硬度值速冷却,得到的M组织所能达到的最高硬度值74 钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念淬硬性是指钢在淬火后所能获得的最大硬度淬硬性是指钢在淬火后所能获得的最大硬度值它主要取决于值它主要取决于含碳量含碳量,,含碳量越高,淬含碳量越高,淬硬性越大,硬性越大,但淬硬性的钢淬透性不一定好,但淬硬性的钢淬透性不一定好,钢的淬透性受很多因素的影响钢的淬透性受很多因素的影响注意:注意:淬透性好的钢其淬硬性不一定高淬透性好的钢其淬硬性不一定高76 影响钢淬透性的决定因素是临界冷却速度影响钢淬透性的决定因素是临界冷却速度Vc,, Vc越小,淬透性越大临界冷却速度与越小,淬透性越大临界冷却速度与C曲线的位曲线的位置有关,置有关,C曲线越右曲线越右→ Vc越小越小→淬透性越大淬透性越大((2))影响钢淬透性的因素影响钢淬透性的因素n 含碳量的影响含碳量的影响Ø 亚共析钢,含碳量增加,奥氏体的稳定性增大,亚共析钢,含碳量增加,奥氏体的稳定性增大,C曲线右移,淬透性提高。
C曲线右移,淬透性提高Ø过共析钢,随着含碳量增加,奥氏体的稳定性降过共析钢,随着含碳量增加,奥氏体的稳定性降低,C曲线左移,淬透性降低低,C曲线左移,淬透性降低(未溶渗碳体促进奥未溶渗碳体促进奥氏体分解氏体分解)78n合金元素的影响合金元素的影响 除除Co以外,其它合金元素都使以外,其它合金元素都使C曲线右移,曲线右移,Vc↓,,淬透性提高,故淬透性提高,故合金钢的淬透性大大高于合金钢的淬透性大大高于碳钢碳钢n奥氏体化温度奥氏体化温度和保温时间和保温时间的影响的影响 随加热温度的提高和保温时间的延长,碳化随加热温度的提高和保温时间的延长,碳化物溶解充分,奥氏体成分均匀,晶粒粗大(总形物溶解充分,奥氏体成分均匀,晶粒粗大(总形核部位减少),这些都增加过冷奥氏体的稳定性,核部位减少),这些都增加过冷奥氏体的稳定性,使C曲线右移,提高了钢的淬透性使C曲线右移,提高了钢的淬透性碳钢中以共析钢的淬透性最好碳钢中以共析钢的淬透性最好79n重要零件,要求表面与心部机械性能一致,应重要零件,要求表面与心部机械性能一致,应选用淬透性好的钢材选用淬透性好的钢材n对心部机械性能要求不高的零件,可选用淬透对心部机械性能要求不高的零件,可选用淬透性低的钢材(便宜)。
性低的钢材(便宜)n焊接件,不能采用淬透性高的钢材防止焊缝焊接件,不能采用淬透性高的钢材防止焊缝出现淬火组织出现淬火组织→→脆、裂纹脆、裂纹5))机械零件设计中对钢淬透性的考虑机械零件设计中对钢淬透性的考虑90n 小尺寸试样的性能数据,不能用于大尺寸工小尺寸试样的性能数据,不能用于大尺寸工 件的强度计算件的强度计算n 淬透性低的大尺寸零件,淬火应安排在切削淬透性低的大尺寸零件,淬火应安排在切削 加工之后进行加工之后进行n 碳钢的淬透性很低,设计大尺寸零件时,应碳钢的淬透性很低,设计大尺寸零件时,应 采用正火工艺代替调质处理,以防止淬不透采用正火工艺代替调质处理,以防止淬不透 二者的性能相差不大,但成本相差很大二者的性能相差不大,但成本相差很大91n 目的目的((1)稳定工件组织、性能和尺寸稳定工件组织、性能和尺寸 ((2)减小或消除残余应力,防止工件的塑性变形和)减小或消除残余应力,防止工件的塑性变形和开裂 ((3)调整工件的强度、硬度,提高韧性,以满足不)调整工件的强度、硬度,提高韧性,以满足不同工件的性能要求同工件的性能要求n 概念概念:回火是指将淬火后的钢加热到:回火是指将淬火后的钢加热到Ac1以下某一以下某一温度,保温后冷却下来的一种热处理工艺。
温度,保温后冷却下来的一种热处理工艺 Ø 回火的概念与回火目的回火的概念与回火目的10.3 10.3 钢的回火钢的回火92Ø 淬火钢在回火时的组织转变淬火钢在回火时的组织转变n 淬火组织高度不稳定淬火组织高度不稳定((1))M中的碳是高度过饱和的;中的碳是高度过饱和的; ((2))M有很高的应变能和界面能;有很高的应变能和界面能; ((3)一定量的残余奥氏体与)一定量的残余奥氏体与M共存n 淬火钢的组织淬火钢的组织:马氏体:马氏体 + 残余奥氏体残余奥氏体 93n n 回火过程回火过程回火过程回火过程Ø 时效阶段(时效阶段(100℃以下)以下):碳原子的重新分布;:碳原子的重新分布;Ø 回火第一阶段(回火第一阶段(100~200℃):过渡碳化物的沉淀;):过渡碳化物的沉淀;Ø 回火第二阶段(回火第二阶段(200~300℃):残余奥氏体的分解;):残余奥氏体的分解;Ø 回火第三阶段(回火第三阶段(200~350℃):过渡碳化物转变为):过渡碳化物转变为 Fe3C;;Ø 回火第四阶段(回火第四阶段(350℃℃以上):以上):Fe3C的粗化和球化,的粗化和球化,以及等轴铁素体晶粒的形成。
以及等轴铁素体晶粒的形成94n n 回火脆性回火脆性回火脆性回火脆性概念:淬火钢在某些温度范围内回火时脆性显著增概念:淬火钢在某些温度范围内回火时脆性显著增大的现象大的现象Ø低温回火脆性:低温回火脆性:250~~400℃ 第一类,不可逆第一类,不可逆Ø高温回火脆性:高温回火脆性:450~~650℃ 第二类,可逆第二类,可逆107Ø 回火种类、组织、性能及应用回火种类、组织、性能及应用n n 低温回火低温回火低温回火低温回火(150(150~~~~250℃)250℃)Ø组织:组织:M回回Ø性能特点:性能特点:部分降低了钢中残余应力和脆性,部分降低了钢中残余应力和脆性, 而保持钢在淬火后所得到的高强度、硬度和耐而保持钢在淬火后所得到的高强度、硬度和耐 磨性,磨性,58~~65HRCØ应用:应用:要求硬度高耐磨性好的工具、量具、滚要求硬度高耐磨性好的工具、量具、滚 动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等 113n n 中温回火中温回火中温回火中温回火(350(350~~~~500℃)500℃)Ø组织组织::T回回Ø性能特点性能特点:内应力基本消除,具有高的弹性极:内应力基本消除,具有高的弹性极限和一定的韧性。
限和一定的韧性Ø应用应用:要求弹性极好的弹簧零件、发条及热锻:要求弹性极好的弹簧零件、发条及热锻模具,模具,35~~45HRC114n n 高温回火高温回火高温回火高温回火(500(500~~~~650℃)650℃)Ø调质处理调质处理:淬火与高温回火相结合的工艺:淬火与高温回火相结合的工艺Ø组织组织::S回回Ø性能特点性能特点:内应力基本消除,强度和硬度降低,塑:内应力基本消除,强度和硬度降低,塑性和韧性提高,具有较高的综合力学性能,性和韧性提高,具有较高的综合力学性能,25~~35HRCØ应用应用:要求综合力学性能好的中碳结构钢和低合金:要求综合力学性能好的中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种重要的结构零件,特别是在多种载结构钢制造的各种重要的结构零件,特别是在多种载荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等115调质处理调质处理 == 淬火淬火 ++ 高温回火高温回火合金钢的回火Ø 回火稳定性高回火稳定性高 回火温度相应升高回火温度相应升高Ø 合金碳化物弥散析出合金碳化物弥散析出 二次硬化二次硬化Ø 残余奥氏体多残余奥氏体多 需多次回火需多次回火118n n钢钢的淬透性是指,的淬透性是指,的淬透性是指,的淬透性是指,钢钢被淬透的能力,或者被淬透的能力,或者被淬透的能力,或者被淬透的能力,或者说说是是是是获获得得得得马马氏体的能力,下列氏体的能力,下列氏体的能力,下列氏体的能力,下列有关淬透性的描述中不正确的是;有关淬透性的描述中不正确的是;有关淬透性的描述中不正确的是;有关淬透性的描述中不正确的是;A. A. 淬透性高的淬透性高的淬透性高的淬透性高的钢钢容易容易容易容易获获得得得得马马氏体;氏体;氏体;氏体;B. B. 一般一般一般一般钢钢在水中淬火在水中淬火在水中淬火在水中淬火时时的淬透的淬透的淬透的淬透层层厚度要比油中淬火厚度要比油中淬火厚度要比油中淬火厚度要比油中淬火时时的淬透的淬透的淬透的淬透层层厚度大;厚度大;厚度大;厚度大;C. C. 钢钢在水中淬火在水中淬火在水中淬火在水中淬火时时的淬透性,比油中淬火的淬透性,比油中淬火的淬透性,比油中淬火的淬透性,比油中淬火时时的淬透性高;的淬透性高;的淬透性高;的淬透性高;D. D. 钢钢在水中淬火比油中淬火更容易在水中淬火比油中淬火更容易在水中淬火比油中淬火更容易在水中淬火比油中淬火更容易获获得得得得马马氏体氏体氏体氏体组织组织119思考思考1 1:共析钢加热到相变点以上,用图示的冷却曲线冷:共析钢加热到相变点以上,用图示的冷却曲线冷却,各应得到什么组织?各属于何种热处理方法?却,各应得到什么组织?各属于何种热处理方法?120 刚才的发言,如刚才的发言,如有不当之处请多指有不当之处请多指正。
谢谢大家! 正谢谢大家! 122。