金属热处理.ppt
金 属 热 处 理,金属热处理：是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 金属热处理的意义：是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 金属热处理过程：包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳，因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。 冷却是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。,热处理,普通（整体）热处理,表面热处理,退火,正火,淬火,回火,表面淬火,表面化学热处理,感应加热表面淬火,火焰加热表面淬火,激光加热表面淬火等,渗碳,渗氮,碳氮共渗,渗金属等,金属热处理分类,常用热处理方法的工艺曲线示意图,一、退火,1. 退火 退火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。 退火的目的： a. 降低硬度，以利于切削加工； b. 细化晶粒，改善组织，提高机械性能； c. 消除内应力，为下一道热处理作好准备； d. 提高金属材料的塑性、韧性，便于进行冷 冲压或冷拉拔加工。 退火的缺点：占用设备；生产率低。,2. 正火 正火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 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： a. 正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获 得的组织更细。 b. 正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而 塑性、韧性则稍低。 c. 不占用设备；生产率高。,3. 淬火 淬火是将金属制件加热到这种金属的临界温度以上3050，经保温一定时间，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。 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度和一定韧性相配合的性能。,4. 回火 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。 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。,（1）低温回火：回火温度为150250。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，同时工件仍保持高硬度、高耐磨性，应用于各种量具和刃具。 （2）中温回火：回火温度为350500。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，应用于弹簧和热锻模等。 （3）高温回火：回火温度为500650。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、韧性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。 5. 调质处理 淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。一般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调质处理。,热处理中的“四把火”,表面热处理和化学热处理,一、表面淬火 表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。 目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布，提高工件的硬度和耐磨性。 表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接触加热、激光加热等。 二、化学热处理 化学热处理是将金属和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层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。 常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属元素等。,钢的分类,按化学成分分类 可分为碳素钢和合金钢 碳素钢按含碳量多少可分为 低碳钢、中碳钢和高碳钢 合金钢按合金元素的含量又可分为 低合金钢 、中合金钢和高合金钢 合金钢按合金元素的种类可分为 锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等,按冶金质量分类 按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为： 普通钢（S%0.055%，P%0.045%） 优质钢（S%、P%0.040%） 高级优质钢（S%0.030%，P%0.035%） 按冶炼时脱氧程度，可将钢分为： 沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完全）和半镇静钢三类。,按用途分类 按钢的用途可分为：结构钢、工具钢和特殊性能钢 结构钢又分为：工程构件用钢和机器零件用 工具钢分为：刃具钢、量具钢、模具钢 特殊性能钢分为：不锈钢、耐热钢等,按金相组织分类 按退火态的金相组织可分为：亚共析钢、共析钢、过共析钢三种。 按正火态的金相组织可分为：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。 奥氏体 碳与合金元素溶解在-fe中的固溶体，仍保持-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 珠光体铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。,合金元素在钢中的作用,镍：增加强韧性、耐蚀性、耐磨性、弹性细述和低温冲击抵抗性 铬：增加耐磨性、耐蚀性及高温强度 钨：增加耐磨性及高温强度、硬度 硅：增加耐热性、耐蚀性；低合金钢之强度增加，增加电磁气性质 锰：高温之抗拉强度、硬度增加，防止因硫而产生的脆性 钼：作用与钨相同，但效果大两倍 钴：增加硬度与磁性 钒：增加韧性、耐磨性、淬火性 钛：增加耐高温强度及对海水的耐蚀性 铜：增加在空气中之抗氧化性及抗蚀性 铝：增加流动性 磷：增加耐蚀性，但超过0.1时会有热脆性 硫：增加钢的切削性及热脆性，但一般含量要少,碳 钢 分 类,按钢中含碳量多少分：,低碳钢 中碳钢 高碳钢,Wc 0.6%,低碳钢,特点： 塑性好、韧性好、硬度强度低（软刚）、耐磨性差。 热处理： 通常情况下将其进行渗碳，然后淬火，再低温回火后使用。,中碳钢,特点： 热加工及切削性能良好，强度硬度比低碳钢高，韧性塑性低于低碳钢，焊接性能较差。 热处理： 通常采用完全（加热到单相奥氏体区得到单相均匀奥氏体）淬火加中温或高温回火的热处理工艺。,高碳钢,特点： 具有高硬度和高耐磨性，焊接性能差。 热处理： 1.预先热处理采用球化退火； 2.采用不完全（加热到两相区得到奥氏体加未溶碳化物）淬火加低温回火的热处理工艺。,谢谢大家,
