发布时间 : 星期四 文章钢的热处理总结更新完毕开始阅读
却的一种工艺过程。
? 组织:M,B或M+B混合物;少量残余和未溶的第二相。 ? 目的
? 提高力学性能(弹性、韧性、强度、硬度等) ? 提高物理性能磁性(物理性能) ? 提高耐腐蚀性能(化学性能)
分类:单介质淬火
特点:方便、自动化、经济、变形大
适用:形状简单(无尖角、截面无突变)、尺寸小的工件 双介质淬火
特点:变形小、效率低、不容易控制
适用:形状复杂、尺寸大的工件。中、高碳钢和截面尺寸大的合金钢工件。 分级淬火:Ms稍上(盐、碱、油)→均温→空淬或油淬火 特点:工艺容易控制;变形小;残余A多 适用:合金钢;形状复杂工件 等温淬火 1)B等温淬火
特点:淬火应力小、残余A多,变形小 适用:形状复杂工件
(2)M等温淬火:Ms以下→等温→部分M转变→其余A空冷转变为M
特点:等温温度<分级温度→不容易出现P;先形成M→等温时回火→应力小→变
形小;空冷转变M →残余A多→变形小
适用:形状复杂工件 预冷淬火(降温或延迟淬火)
特点:预冷至Ar 3淬火→温差小→变形小 适用:厚薄差异大的工件 局部喷射淬火
17、冷处理
? 目的:提高硬度;修正变形;稳定尺寸 ? 介质:液氮;液氧;干冰;液氨;氟立昂 ? 适用:高合金钢;高碳钢 淬透性:
淬火时获得M的能力是材料固有属性,取决于成分;在样品尺寸、冷却介质相同的情况下比较淬透深度才有可比性 影响淬透性的因素
凡使C曲线右移的因素→ 淬透性↑ (1)、成分
? A中C%
? 合金元素除Co以外,一般都使淬透性↑;多元足量更佳 (2)、工艺
A化温度高、时间长→成分均匀、不易发生P转变 →淬透性↑ 淬透性测定方法
? 断口法 ? U曲线法
? 临界直径法(随冷却介质变化) ? 末端淬火法(常用)
? 标准试样 ? 标准试验方法 ? 端淬曲线(带)
硬化层(淬硬层):淬硬表面 到50%马氏体处的距离;淬透性↑→深;介质冷却能力↑→深;尺寸小↑→深
淬硬性:钢在淬火后M获得硬度的能力;取决于M中C%,C%↑→ 淬硬性↑ ;与淬透性不等同 18、淬火缺陷及防止 淬火内应力 热应力
? 原因:心、表冷却速度不同→热胀冷缩不同步 ? 实验材料:无相变→无组织应力影响
? 规律:初期→表面拉、心部压→心部变形应力松弛→中期应力反向→室温下内应力为“表压
心拉”;轴向、径向、周向均为拉,轴向拉应力最大 ? 影响因素:冷却速度、加热温度、尺寸、导热性 组织应力
? 原因:组织转变不同时导致
? 实验材料:淬透性好的钢→冷却慢→热应力忽略
? 规律:初期→表面压、心部拉→中期应力反向→室温下内应力为“表拉心压”;切向拉应力最
大→容易纵向开裂
? 影响因素:冷却速度;淬透性;尺寸 淬火变形
? 残余应力造成的翘曲→尺寸、形状变化 ? 比容不同→体积变化 ? 实践生产中→二者兼有 19、影响开裂的因素
(1)原材料:在组织缺陷或机加工缺陷处淬裂 (2)锻造缺陷:在锻造缺陷处淬裂
(3)热处理工艺:加热温度→材料脆性大;加热、冷却速度;大型工件出炉过早 (4)成分C%:C%高→孪晶M多+热应力影响大→容易开裂
(5)尺寸→危险截面尺寸(尺寸小→ 变形小;尺寸大→表面热应力型→压应力 )
19、回火:将淬火钢加热到A1以下某一温度,经过保温,然后以一定的冷却方法冷至室温的工艺过程。
? 目的:去除残余应力;调整性能;稳定尺寸
? 驱动力:原始组织是非平衡相;M中碳过饱和;M具有高的界面和应变能 种类
低温回火
目的:降低应力;提高韧性
组织:回火马氏体(α/+ε),保留淬火形态
性能:硬度与淬火时相当;高碳钢→耐磨性好;韧性提高,内应力降低 中温回火
目的:提高弹性极限;获得高的强韧性配合
组织 :回火屈氏体(F+细小碳化物,光镜下仍难分辨),保留淬火M形貌
性能:弹性极限最高;强韧性配合好 高温回火(调质处理)
目的:获得好的综合力学性能;产生二次硬化效果 组织: 回火索氏体(F+颗粒碳化物),M形貌消失 性能:综合性能优于S;某些合金钢具有高的红硬性
回火时的组织变化
碳原子的重新分布(M分解) 过渡碳化物析出(M分解 残余AR分解 碳化物类型的转变 M回火加热时组织转变 随温度升高:
? C偏聚:100 ℃以下(时效)
? M分解:100~ 300 ℃(过渡碳化物析出ε、η 析出) ? 残余AR分解:200~ 300 ℃ ? 碳化物类型转变:200~ 350℃ ? 碳化物粗化、F形成:350℃以上
20、二次硬化产生条件:500~650℃;含有强碳化物形成元素(Ti、Cr、V、……)的钢;强碳化物形成元素超过一定% 21、回火脆性
( 第一类 、低温、不可逆) 回火 马氏体 脆
措施:降低杂质;细化晶粒降低杂质% (脱氧剂;细化元素);加Mo → 降低 晶界磷%;降低Mn;加合金→改变脆化温度;等温淬火代替淬火+回火工艺 第二类、可逆) 回火脆
预防:大型工件加Mo、W;降低杂质%;细化晶粒;形状简单的小工件回火后快冷;亚温淬火;磷溶入F中→晶界处磷%降低 22、钢的渗碳
? 目的:获得高的耐磨性;疲劳性能 ? 渗C种类:气体渗C;固体渗C;液体渗C
24、碳 势(cp):炉气C%与工件表面化学反应达到平衡时的炉气状态。即保持不增碳也不减碳时炉气中的C%
? Cp↑→渗碳能力↑→ 表面C%↑、渗层↑ 但是当Cp 太高→ 炭黑→ 渗速↓
? CO、CH4% → Cp↑ 25、气体渗碳
渗碳工艺参数
(1)碳势:根据经验确定→通常表面为0.8~1.0% →好 (2)渗碳温度
? 通常880~920℃,薄层渗碳→温度可以降低,快速渗碳→提高渗碳温度 ? 温度对扩散、分解均有影响,提高温度→缩短渗碳时间→效率提高 ? 提高温度→渗层增加
? 温度过高→粗晶;变形;设备寿命缩短 ? A状态渗碳容易 (3)渗碳时间
? 根据经验确定,随炉抽样检查 ? 经验估算
? 渗层<0.5mm,渗碳速度按照0.15~0.25mm /h ? 渗层0.5~1.5mm,渗碳速度按照0.1~0.2mm /h ? 渗层>1.5mm,渗碳速度按照0.05~0.12mm /h
渗 剂
? 气体渗剂:载气(N基气氛;吸热式或放热式可控气体)+富化气(甲烷、丙烷等) ★吸热式气体:天然气与空气按一定比例混合,CO、N2、H2%大
? 液体渗剂:C、H化合物有机液体(煤油、甲醇、苯、丙酮) 渗层深度
? 化学法:剥层取样分析 ? 金相法:检测渗层剖面
? 有效硬化层(DC)测定:1公斤(9.8N)载荷,HV550处到表面的距离 渗碳后的热处理 淬火
(1)直接淬火:渗碳后→预冷 →淬火
原则:预冷温度>心部Ac3 →避免心部F;或预冷温度< 表面Accm →变形小、残余A%少;兼顾二者
? 特点:成本低、周期短、变形小 ? 适宜:本质细晶粒钢
(2) 一次加热淬火:渗碳后空冷→重新加热→淬火
? 淬火加热温度选择原则→同上 ? 特点
? 井式炉渗碳后的淬火方式 ? 细化组织→性能好 ? 周期长、容易控制 ? 固体渗碳便于清理 ? 便于机加工
? 适宜:本质粗晶钢;高温渗碳
(3)二次加热淬火
? 渗碳后空冷→重新加热→淬火
? 第一次淬火目的→细化心部组织→加热温度> 心部Ac3 ? 第二次淬火目的→细化表面组织→加热温度> 表面Ac1
? 特点:性能好,但成本高、变形大
? 适宜:本质粗晶钢;高温渗碳件;性能要求高的工件 回火:低温回火→去应力、提高韧性 冷处理:适用精密零件
目的:稳定尺寸、提高硬度 特点:成本高
26、渗碳、钢的渗氮、钢的碳、氮共渗特点。 渗碳后的力学性能
? 表面获得高硬度、高耐磨性,心部保持良好韧性
? 表层高的疲劳强度(二次加热淬火最好、一次加热淬火次之、直接淬火效果差) ? 渗层↑、C% ↑ →韧性↓