金属材料及其热处理-PPT.ppt

金属材料及其热处理一一、材材料料的的性性能能材料的主要性能是指:（1 1）物理性能）物理性能（2）化学性能）化学性能（3）力学性能）力学性能1.1.使用性能使用性能2.工艺性能：工艺性能：加工成形的性能1 材料的物理化学性能材料的物理化学性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能物理性能密度密度熔点熔点热膨胀性热膨胀性导热性导热性导电性导电性磁性磁性化学性能化学性能耐腐蚀性耐腐蚀性高温抗氧化性高温抗氧化性工艺性能工艺性能铸造性铸造性可锻性可锻性焊接性焊接性切削加工性切削加工性n n2 材料的工艺性能材料的工艺性能3.材材料料的的力力学学性性能能n n材料的力学性能材料的力学性能 工程材料制成的机械零部件在使用过程中要受到各工程材料制成的机械零部件在使用过程中要受到各种形式的力，材料在这些力的作用下所表现出的特性。种形式的力，材料在这些力的作用下所表现出的特性。包括：强度包括：强度、塑性塑性、硬度硬度、韧性韧性、抗疲劳性抗疲劳性和耐耐磨性磨性等。材料的力学性能不仅取决于材料本身的材料的力学性能不仅取决于材料本身的化学成分化学成分化学成分化学成分，而且还和，而且还和材料的材料的微观组织结构微观组织结构微观组织结构微观组织结构有关。有关。3.1 强度与塑性强度与塑性 材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为材料的材料的强度强度。根据外力的作用方式，材料的强度分为抗拉抗拉强度，抗压抗压强度、抗弯抗弯强度和抗剪抗剪强度等。材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑材料的塑性性。材料的强度和塑性是材料最重要的力学性能指标最重要的力学性能指标之一。单单单单向向向向拉拉拉拉伸伸伸伸试试试试验验验验及及及及拉拉拉拉伸伸伸伸曲曲曲曲线线线线大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静拉拉拉拉伸伸伸伸试试试试样样样样L0=10d0 ，L0=5d0弹 性屈 服强 化局部变形断 裂低碳钢试样拉伸时的各阶段特征低碳钢试样拉伸时的各阶段特征 在拉伸过程中，拉伸试验机上的自动记录系统同时绘制出拉伸过程中的应力一应变曲线应力一应变曲线图图，也称为(sigma)-(epsilon)曲线。图的纵坐标为应力(单位为Pa)，横坐标为应变()，和的定义可表示如下：式中 F轴向拉力(N)；S试样的横截面积(m2)式中 L0-试样标距长度(mm)；L1-试样变形过程中和F对应的总伸长(mm)。拉拉伸伸曲曲线线所所确确定定的的力力学学性性能能指指标标及及意意义义根据根据-曲线可以计算出材料的强度、塑性曲线可以计算出材料的强度、塑性等力学性能指标。等力学性能指标。1弹性模量弹性模量E 2屈服点屈服点S3抗拉强度抗拉强度(强度极限强度极限)b4.伸长率伸长率5断面收缩率断面收缩率(psi)弹性模量弹性模量E值表征材料产生弹性变形的难易程值表征材料产生弹性变形的难易程度。金属的弹性模量是一个对组织不敏感的参数，度。金属的弹性模量是一个对组织不敏感的参数，其大小主要取决于金属的本性，而与显微组织无其大小主要取决于金属的本性，而与显微组织无关。因此，热处理、合金化、冷热变形等对它的关。因此，热处理、合金化、冷热变形等对它的影响很小。要想提高金属制品的刚度，只能更换影响很小。要想提高金属制品的刚度，只能更换金属材料、改变金属制品的结构形式或增加截面金属材料、改变金属制品的结构形式或增加截面面积。面积。式中 应力；应变应变。1.弹性模量（刚度）弹性模量（刚度）E2屈服点屈服点S在拉伸过程中，载荷不增加而应变仍在增大的现象称为屈服屈服。拉伸曲线上与此相对应的B点应力S，称为材料的屈服点。对于在拉伸过程中屈服现象不明显的材料，规定以残余变形量为0.2时的应力值作为它的条件屈服强度，记为0.2。机械零部件或构件在使用过程中一般不允许发生塑性变形，所以材料的屈服点是评价材料承载能力的重要力学性能指标。拉伸曲线上拉伸曲线上c点的应力点的应力b称为材料的抗拉称为材料的抗拉强度，它表明了试样被拉断前所能承载的最强度，它表明了试样被拉断前所能承载的最大应力。抗拉强度是零部件设计和评定材料大应力。抗拉强度是零部件设计和评定材料时的重要强度指标。尤其是对于脆性材料，时的重要强度指标。尤其是对于脆性材料，由于拉伸时没有明显的屈服现象，这时一般由于拉伸时没有明显的屈服现象，这时一般用抗拉强度指标作为设计依据。用抗拉强度指标作为设计依据。强度强度b与密度与密度（rou)之比称为比强度，它也之比称为比强度，它也是零件选材的重要指标。是零件选材的重要指标。3抗拉强度抗拉强度(强度极限强度极限)b伸长率用表示：式中 L0拉伸试样标距原长；Ll试样拉断后标距长度。伸长率的数值和试样标距长度有关，标准圆形试样有长试样(L0=10d0，d0为试样直径)和短试样(L0=5d0)两种。4.伸长率伸长率5断面收缩率断面收缩率(psi)断面收缩率：式中 S0试样原始横截面积；S1断口细颈处的横截面积。断面收缩率的数值不受试样尺寸的影响，用断面收缩率表示塑性更能接近材料的真实应变。或或值愈大，说明材料的塑性愈好，良好的塑性是材值愈大，说明材料的塑性愈好，良好的塑性是材料进行压力加工的必要条件。料进行压力加工的必要条件。3.2 硬度硬度 材料抵抗其他硬物压人其表面的能力称为硬度，它材料抵抗其他硬物压人其表面的能力称为硬度，它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。一般情况下，材是衡量材料软硬程度的力学性能指标。一般情况下，材料的硬度越高，其耐磨性就越好。料的硬度越高，其耐磨性就越好。硬度是材料最常见的性能指标之一。硬度试验方法比较硬度是材料最常见的性能指标之一。硬度试验方法比较简单快捷，而且材料的硬度与它的力学性能如强度、耐简单快捷，而且材料的硬度与它的力学性能如强度、耐磨性以及工艺性能，如切削加工性、可焊性等之间存在磨性以及工艺性能，如切削加工性、可焊性等之间存在着一定的对应关系，所以在一些零件图样上，硬度是检着一定的对应关系，所以在一些零件图样上，硬度是检验产品质量的重要指标之一。验产品质量的重要指标之一。工程上常用的硬度有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。工程上常用的硬度有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。不同测量方法得到的硬度值不能直接比较，必须通过表不同测量方法得到的硬度值不能直接比较，必须通过表进行硬度换算。进行硬度换算。布氏硬度试验布氏硬度试验的优点是测量的优点是测量结果准确，缺结果准确，缺点是压痕大，点是压痕大，不适合成品检不适合成品检验。验。1、布氏硬度、布氏硬度2、洛氏硬度、洛氏硬度洛氏硬度测量迅速洛氏硬度测量迅速简便，压痕小，可简便，压痕小，可在成品零件上检测，在成品零件上检测，也可测定较薄工件也可测定较薄工件或表面有较薄硬化或表面有较薄硬化层的硬度，但由于层的硬度，但由于压痕比较小，易受压痕比较小，易受材料微区不均匀的材料微区不均匀的影响，因而数据的影响，因而数据的重复性比较差。重复性比较差。3、维氏硬度、维氏硬度 维氏硬度所用载荷小，压痕深度浅，硬度测量精确维氏硬度所用载荷小，压痕深度浅，硬度测量精确度高于布氏硬度和洛氏硬度，适用于测量较薄的材料或度高于布氏硬度和洛氏硬度，适用于测量较薄的材料或表面硬化层、金属镀层的硬度。由于维氏硬度的压头是表面硬化层、金属镀层的硬度。由于维氏硬度的压头是金刚石角锥载荷可调范围大，所以维氏硬度可用于测金刚石角锥载荷可调范围大，所以维氏硬度可用于测量从软到硬的各种工程材料，测定范围量从软到硬的各种工程材料，测定范围01000HV。三种硬度三种硬度3.3韧韧 性性 材料的韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程材料的韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。中吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。材料的韧性与脆性是两个意义上完全相反的概念，根材料的韧性与脆性是两个意义上完全相反的概念，根据材料的断裂形式可分为韧性断裂和脆性断裂。据材料的断裂形式可分为韧性断裂和脆性断裂。冲击韧度是冲击韧度是 指材料在冲击载荷的作用下，材料抵抗变形和断指材料在冲击载荷的作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。材料的冲击韧度值常用一次摆锤冲击试验裂的能力。材料的冲击韧度值常用一次摆锤冲击试验法测定，其试验原理如图法测定，其试验原理如图1-6所示。所示。冲击试验示意图冲击试验示意图a)试件试件 b)试验示意图试验示意图冲击韧度冲击韧度=冲击吸收功冲击吸收功/试样的断口处截面积（试样的断口处截面积（cmcm2 2）3.3疲劳强度疲劳强度 力的大小和方向都随时间呈周期性的循环变化的力的大小和方向都随时间呈周期性的循环变化的应力称为交变应力。材料在交变应力作用下发生的断应力称为交变应力。材料在交变应力作用下发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂可以在低于材料的屈裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂可以在低于材料的屈服强度的应力下发生，断裂前也无明显的塑性变形，服强度的应力下发生，断裂前也无明显的塑性变形，而且经常是在没有任何先兆的情况下突然断裂，因此而且经常是在没有任何先兆的情况下突然断裂，因此疲劳断裂的后果是十分严重的。疲劳断裂的后果是十分严重的。材料的疲劳曲线（材料的疲劳曲线（-N）0 0.0218%c 2.11%c 6.69%c 0 0.0218%c 2.11%c 6.69%c 纯铁纯铁 钢钢 铸铁铸铁 (熟铁）熟铁）（生铁）（生铁）1 1、按用途分类：、按用途分类：结构钢、工具钢、特殊性能钢结构钢、工具钢、特殊性能钢 2 2、按化学成份分类：、按化学成份分类：碳素钢：低碳钢碳素钢：低碳钢 C C 0.25%0.25%合金钢：低合金钢合金钢：低合金钢 Me Me 5%5%中碳钢中碳钢 0.25 0.25 0.60%c0.60%c 中合金钢中合金钢 5 5 10%Me10%Me 高碳钢高碳钢 C C 0.600.60%高合金钢高合金钢 Me Me 10%10%二、钢铁材料的分类二、钢铁材料的分类 3 3、按品质分类、按品质分类普通钢：普通钢：P 0.045%P 0.045%、S 0.055%S 0.055%或或 P P、S 0.050%S 0.050%优质钢：优质钢：P P、S 0.040%S 0.040%高级优质钢：高级优质钢：p 0.035%p 0.035%、S 0.030%S 0.030%4 4、按显微组织分类：、按显微组织分类：退火状态钢：亚共析钢退火状态钢：亚共析钢 正火状态钢：珠光体钢正火状态钢：珠光体钢 共析钢共析钢 贝氏体钢贝氏体钢 过共析钢过共析钢 马氏体钢马氏体钢 莱氏体钢莱氏体钢 奥氏体钢奥氏体钢铸铸铁铁的的分分类类n n铸铸铁铁分分为为：普普通通铸铸铁铁和和合合金金铸铸铁铁n n普普通通铸铸铁铁：n n灰灰铸铸铁铁：如如H HT T2 20 00 0等等。铸铸造造流流动动性性好好，能能承承受受较较大大弯弯曲曲应应力力，塑塑性性与与韧韧性性差差。n n可可锻锻铸铸铁铁：如如K KT TH H3 37 70 0-1 12 2等等。比比灰灰铸铸铁铁强强度度高高，塑塑性性与与韧韧性性也也较较好好，可可承承受受冲冲击击和和扭扭转转负负荷荷，具具有有良良好好的的耐耐腐腐蚀蚀性性，切切削削性性能能好好。n n球球墨墨铸铸铁铁：如如QQT T4 40 00 0-1 15 5等等。具具有有较较高高的的强强度度和和耐耐磨磨性性，具具有有一一定定的的韧韧性性，可可制制作作行行星星架架等等零零件件。几几种种典典型型钢钢材材的的特特点点n n45：非合金钢，为优质碳素结构钢，中碳钢，刚度、强度、韧性等机械性能都较好，加工性能良好，焊接性差，仍可焊接。使用极为广泛。常用热处理方法：调质，淬火。可获得更好的机械性能。可制作齿轮，轴等重要零件。n n40Cr：合金结构钢。调质后，具有良好的综合性能。淬透性好，焊接性差，仍可焊接。是使用最广泛的钢种之一。它的热处理效果，热处理变形都略好于45。几几种种典典型型钢钢材材的的特特点点n nQ235：碳素结构钢，是一般钢结构的主要使用材料，Q标示屈服，其点数值为235MPa，热处理没有效果。n n20CrMnTi：是应用广泛、用量很大的合金结构钢。淬火低温回火后，综合力学性能和低温冲击韧性良好，渗碳淬火后具有良好的耐磨性和抗弯强度。热处理工艺简单，热加工和冷加工性好。可制作重载、冲击耐磨且高速的各种重要零件。几几种种典典型型钢钢材材的的特特点点n n42CrMo：调质后有较高的疲劳强度和抗多次冲击能力，高温下具有高的持久强度和蠕变强度，低温冲击韧性良好，工作温度可达500-110。在进行表面氮化处理后，可获得较高的表面硬度HV600（约HRC56）以上，且几乎不变形，可做为最后一道工序。制作典型零件：齿圈，轴等。几几种种典典型型钢钢材材的的特特点点n nGGC Cr r1 15 5：轴轴承承钢钢，热热处处理理后后获获得得高高硬硬度度和和高高耐耐磨磨性性，是是制制作作轴轴承承和和密密封封套套的的优优质质材材料料。n n6 65 5MMn n：高高锰锰弹弹簧簧钢钢，具具有有高高的的强强度度和和硬硬度度，弹弹性性良良好好，淬淬透透性性较较好好；经经淬淬火火及及低低温温回回火火或或调调质质、表表面面淬淬火火处处理理，用用于于制制造造受受摩摩擦擦、高高弹弹性性、高高强强度度的的机机械械零零件件。n nT T8 8：碳碳素素工工具具钢钢，经经淬淬火火，回回火火处处理理后后，可可得得到到较较高高的的硬硬度度和和良良好好的的耐耐磨磨性性，但但承承受受冲冲击击载载荷荷的的能能力力低低，可可制制造造钻钻套套，冲冲头头等等工工具具。还还有有一一些些工工具具材材料料如如合合金金工工具具钢钢、粉粉末末冶冶金金材材料料、陶陶瓷瓷刀刀具具等等不不是是我我们们常常用用材材料料，这这里里就就不不介介绍绍了了。将固态的金属通过加热将固态的金属通过加热 保温保温 冷却冷却 的方法，改的方法，改变其内部的组织结构，从而获得使用性能的变其内部的组织结构，从而获得使用性能的一种工艺方法。一种工艺方法。三、钢的热处理三、钢的热处理 1、铁碳合金的基本组织 铁素体：铁素体：铁素体是碳在铁素体是碳在铁素体是碳在铁素体是碳在-Fe-Fe中的固溶体，中的固溶体，中的固溶体，中的固溶体，用符号用符号用符号用符号“F F”表示。表示。表示。表示。奥氏体奥氏体：奥氏体是碳在：奥氏体是碳在：奥氏体是碳在：奥氏体是碳在-Fe-Fe中的固溶体，中的固溶体，中的固溶体，中的固溶体，用符号用符号用符号用符号“A A”表示。表示。表示。表示。渗碳体渗碳体：渗碳体是铁和碳的化合物，碳：渗碳体是铁和碳的化合物，碳：渗碳体是铁和碳的化合物，碳：渗碳体是铁和碳的化合物，碳含量为含量为含量为含量为6.69%6.69%6.69%6.69%，用，用，用，用“FeFe3 3C C”表示。表示。表示。表示。珠光体：珠光体：珠光体是由渗碳体和铁素体共珠光体是由渗碳体和铁素体共珠光体是由渗碳体和铁素体共珠光体是由渗碳体和铁素体共同组成的组织，同组成的组织，同组成的组织，同组成的组织，用用用用“P”P”表示。表示。表示。表示。2、铁碳平衡相图：实际转变点的物理意义：实际转变点的物理意义：实际转变点的物理意义：实际转变点的物理意义：PSKPSK线线：A A1 1线：共析转变线线：共析转变线线：共析转变线线：共析转变线:加热时珠光体向奥氏体加热时珠光体向奥氏体加热时珠光体向奥氏体加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度线：转变的开始温度线：转变的开始温度线：转变的开始温度线：GSGS线：线：A A3 3线：加热时铁素体全部转变为奥氏体的终线：加热时铁素体全部转变为奥氏体的终线：加热时铁素体全部转变为奥氏体的终线：加热时铁素体全部转变为奥氏体的终了温度线；了温度线；了温度线；了温度线；SGSGSGSG线：线：线：线：AcmAcmAcmAcm线：线：线：线：加加加加 热时二次热时二次热时二次热时二次渗碳体全部渗碳体全部渗碳体全部渗碳体全部溶溶溶溶 入奥入奥入奥入奥 氏体氏体氏体氏体的终了温度的终了温度的终了温度的终了温度线线线线3 3 3 3、热处理的种类、热处理的种类、热处理的种类、热处理的种类 热处理的工艺种类很多，主要包括以下几个热处理的工艺种类很多，主要包括以下几个热处理的工艺种类很多，主要包括以下几个热处理的工艺种类很多，主要包括以下几个方面：方面：方面：方面：1 1 1 1）普通热处理：退火、正火、淬火、回火；）普通热处理：退火、正火、淬火、回火；）普通热处理：退火、正火、淬火、回火；）普通热处理：退火、正火、淬火、回火；2 2 2 2）表面热处理：包括）表面热处理：包括）表面热处理：包括）表面热处理：包括“表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火”与与与与“化化化化学热处理学热处理学热处理学热处理”两部分；两部分；两部分；两部分；3 3 3 3）特殊热处理：如形变热处理、磁场热处）特殊热处理：如形变热处理、磁场热处）特殊热处理：如形变热处理、磁场热处）特殊热处理：如形变热处理、磁场热处理等。理等。理等。理等。4 4 4 4、钢的退火与正火、钢的退火与正火、钢的退火与正火、钢的退火与正火 1 1）退火：）退火：退火是将钢加热到奥氏体转变温度以上某一温退火是将钢加热到奥氏体转变温度以上某一温退火是将钢加热到奥氏体转变温度以上某一温退火是将钢加热到奥氏体转变温度以上某一温度，保温一定时间度，保温一定时间度，保温一定时间度，保温一定时间,然后随炉冷却然后随炉冷却然后随炉冷却然后随炉冷却500500以下出炉空冷，以获得接近于平衡状态以下出炉空冷，以获得接近于平衡状态以下出炉空冷，以获得接近于平衡状态以下出炉空冷，以获得接近于平衡状态组织的一种工艺方法。组织的一种工艺方法。组织的一种工艺方法。组织的一种工艺方法。2 2）正火：）正火：正火是钢加热到正火是钢加热到正火是钢加热到正火是钢加热到Ac3Ac3或或或或AccmAccm以上某一温度，保温一定时间，以上某一温度，保温一定时间，以上某一温度，保温一定时间，以上某一温度，保温一定时间，使钢的组织全部奥氏体化，然后从炉中取出，在空气中冷却的一种工艺法。使钢的组织全部奥氏体化，然后从炉中取出，在空气中冷却的一种工艺法。使钢的组织全部奥氏体化，然后从炉中取出，在空气中冷却的一种工艺法。使钢的组织全部奥氏体化，然后从炉中取出，在空气中冷却的一种工艺法。退火与正火通常用于毛坯另件的预备热处理。其目在于：退火与正火通常用于毛坯另件的预备热处理。其目在于：退火与正火通常用于毛坯另件的预备热处理。其目在于：退火与正火通常用于毛坯另件的预备热处理。其目在于：改善或消除钢在铸造、轧改善或消除钢在铸造、轧改善或消除钢在铸造、轧改善或消除钢在铸造、轧制、锻造、焊接过程中所造制、锻造、焊接过程中所造制、锻造、焊接过程中所造制、锻造、焊接过程中所造成的各种组织缺陷。成的各种组织缺陷。成的各种组织缺陷。成的各种组织缺陷。细化晶粒，为最终热处理细化晶粒，为最终热处理细化晶粒，为最终热处理细化晶粒，为最终热处理做好组织准备。做好组织准备。做好组织准备。做好组织准备。降低硬度，改善组织，便降低硬度，改善组织，便降低硬度，改善组织，便降低硬度，改善组织，便于切削加工。于切削加工。于切削加工。于切削加工。退火后组织退火后组织退火后组织退火后组织 正火后组织正火后组织正火后组织正火后组织5 5 5 5、钢的淬火与回火、钢的淬火与回火、钢的淬火与回火、钢的淬火与回火 1 1 1 1）淬火）淬火）淬火）淬火:淬火是将钢或合金加热到临界温度淬火是将钢或合金加热到临界温度淬火是将钢或合金加热到临界温度淬火是将钢或合金加热到临界温度Ac1Ac1Ac1Ac1或或或或Ac3Ac3Ac3Ac3以上以上以上以上3030303050505050，保温一定时间，使钢的组织全部或大部分奥氏体化，然后在，保温一定时间，使钢的组织全部或大部分奥氏体化，然后在，保温一定时间，使钢的组织全部或大部分奥氏体化，然后在，保温一定时间，使钢的组织全部或大部分奥氏体化，然后在水或油等介质中快速冷却，以得到高硬度的淬火马氏体组织的水或油等介质中快速冷却，以得到高硬度的淬火马氏体组织的水或油等介质中快速冷却，以得到高硬度的淬火马氏体组织的水或油等介质中快速冷却，以得到高硬度的淬火马氏体组织的一种工艺方法。一种工艺方法。一种工艺方法。一种工艺方法。目的：目的：提高硬度和耐磨性；提高硬度和耐磨性；提高硬度和耐磨性；提高硬度和耐磨性；提高弹性；提高弹性；提高弹性；提高弹性；提高强韧性；提高强韧性；提高强韧性；提高强韧性；提高耐蚀性和耐热性。提高耐蚀性和耐热性。提高耐蚀性和耐热性。提高耐蚀性和耐热性。总之，钢的强度、硬度、总之，钢的强度、硬度、总之，钢的强度、硬度、总之，钢的强度、硬度、耐磨性、弹性、韧性、疲耐磨性、弹性、韧性、疲耐磨性、弹性、韧性、疲耐磨性、弹性、韧性、疲 劳强度等等，都可以利用劳强度等等，都可以利用劳强度等等，都可以利用劳强度等等，都可以利用 淬火与回火使之大大提高，所淬火与回火使之大大提高，所淬火与回火使之大大提高，所淬火与回火使之大大提高，所以，淬火是强化钢铁的主要手以，淬火是强化钢铁的主要手以，淬火是强化钢铁的主要手以，淬火是强化钢铁的主要手段之一段之一段之一段之一。淬火温度的选择：淬火温度的选择：淬火温度的选择：淬火温度的选择：选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。亚共析钢：亚共析钢：亚共析钢：亚共析钢：t=t=t=t=AcAcAcAc3+3+3+3+（3030303050505050），组织为马氏体。，组织为马氏体。，组织为马氏体。，组织为马氏体。共析钢和过共析钢：共析钢和过共析钢：共析钢和过共析钢：共析钢和过共析钢：t=t=AcAc1+1+（30305050），组织为细，组织为细，组织为细，组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体。合金钢：一般淬火温度为临界点以上合金钢：一般淬火温度为临界点以上合金钢：一般淬火温度为临界点以上合金钢：一般淬火温度为临界点以上50505050100100100100。提高。提高。提高。提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀。淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀。淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀。淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀。以下介绍几种常用淬火加热温度以下介绍几种常用淬火加热温度以下介绍几种常用淬火加热温度以下介绍几种常用淬火加热温度 钢号钢号钢号钢号353535354545454540Cr40Cr40Cr40Cr30CrMnSi30CrMnSi30CrMnSi30CrMnSi淬火温度淬火温度 840840880880780780860860850850900900钢号钢号钢号钢号 T8 T8 T8 T8T12T12T12T129CrSi9CrSi9CrSi9CrSiCrWMnCrWMnCrWMnCrWMnGCr15GCr15GCr15GCr15淬火温度淬火温度780780810810860860840840800800860860保温时间的确定：保温时间的确定：保温时间的确定：保温时间的确定：经验公式经验公式经验公式经验公式:t=k:t=k:t=k:t=k D D D D k k k k为加热时间系数为加热时间系数为加热时间系数为加热时间系数 D D D D为工件有效厚度为工件有效厚度为工件有效厚度为工件有效厚度 生产中常采用电断和盐溶炉对碳钢进行保温，生产中常采用电断和盐溶炉对碳钢进行保温，生产中常采用电断和盐溶炉对碳钢进行保温，生产中常采用电断和盐溶炉对碳钢进行保温，其计算保温时间的方法为：其计算保温时间的方法为：其计算保温时间的方法为：其计算保温时间的方法为：箱式电炉：箱式电炉：箱式电炉：箱式电炉：碳碳碳碳 钢：钢：钢：钢：t=1t=1t=1t=1/mm+(10/mm+(10/mm+(10/mm+(10 30)30)30)30)合金钢：合金钢：合金钢：合金钢：t=1.2 t=1.2 t=1.2 t=1.2/mm+(30/mm+(30/mm+(30/mm+(30 60)60)60)60)盐盐盐盐 浴浴浴浴 炉：炉：炉：炉：碳碳碳碳 钢：钢：钢：钢：t=0.3t=0.3t=0.3t=0.3/mm+(3/mm+(3/mm+(3/mm+(3 10)10)10)10)合金钢：合金钢：合金钢：合金钢：t=0.5 t=0.5 t=0.5 t=0.5/mm+(2/mm+(2/mm+(2/mm+(2 10)10)10)10)淬火介质：淬火介质：淬火介质：淬火介质：常用的淬火介质有常用的淬火介质有常用的淬火介质有常用的淬火介质有水、盐水、碱水、油水、盐水、碱水、油等。等。等。等。水：一般只适用于截面尺寸不大、形状简单，水：一般只适用于截面尺寸不大、形状简单，水：一般只适用于截面尺寸不大、形状简单，水：一般只适用于截面尺寸不大、形状简单，不重要的碳钢工件的淬火；不重要的碳钢工件的淬火；不重要的碳钢工件的淬火；不重要的碳钢工件的淬火；盐水：在水中加入盐水：在水中加入盐水：在水中加入盐水：在水中加入5 5 5 510%10%10%10%的盐，即成食盐水的盐，即成食盐水的盐，即成食盐水的盐，即成食盐水溶液；溶液；溶液；溶液；碱水：在水中加入碱水：在水中加入碱水：在水中加入碱水：在水中加入5 5 5 510%10%10%10%的碱，即成苛性钠的碱，即成苛性钠的碱，即成苛性钠的碱，即成苛性钠水溶液，一般用于淬透性较低的碳钢。水溶液，一般用于淬透性较低的碳钢。水溶液，一般用于淬透性较低的碳钢。水溶液，一般用于淬透性较低的碳钢。油：也是一种常用的淬火介质，有植物油和油：也是一种常用的淬火介质，有植物油和油：也是一种常用的淬火介质，有植物油和油：也是一种常用的淬火介质，有植物油和矿物油两类。植物油，如豆油、芝麻油等，冷却矿物油两类。植物油，如豆油、芝麻油等，冷却矿物油两类。植物油，如豆油、芝麻油等，冷却矿物油两类。植物油，如豆油、芝麻油等，冷却特性都比较理想，但容易老化，寿命短，价格高，特性都比较理想，但容易老化，寿命短，价格高，特性都比较理想，但容易老化，寿命短，价格高，特性都比较理想，但容易老化，寿命短，价格高，故目前几乎全部被矿物油所代替。故目前几乎全部被矿物油所代替。故目前几乎全部被矿物油所代替。故目前几乎全部被矿物油所代替。淬火方法：淬火方法：淬火方法：淬火方法：常用的淬火操作方式有六种：常用的淬火操作方式有六种：常用的淬火操作方式有六种：常用的淬火操作方式有六种：预冷淬火、单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火和表面预冷淬火、单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火和表面预冷淬火、单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火和表面预冷淬火、单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火和表面淬火。淬火。淬火。淬火。预冷淬火：是工件从加热炉取出，先预冷到定一定温度再淬预冷淬火：是工件从加热炉取出，先预冷到定一定温度再淬预冷淬火：是工件从加热炉取出，先预冷到定一定温度再淬预冷淬火：是工件从加热炉取出，先预冷到定一定温度再淬火，这样可以减小激冷程度，减小工件内外温差，从而减小淬火内火，这样可以减小激冷程度，减小工件内外温差，从而减小淬火内火，这样可以减小激冷程度，减小工件内外温差，从而减小淬火内火，这样可以减小激冷程度，减小工件内外温差，从而减小淬火内应力，防止变形开裂。应力，防止变形开裂。应力，防止变形开裂。应力，防止变形开裂。单液淬火：将钢加热到奥氏体后，在一种淬火介质中冷却的单液淬火：将钢加热到奥氏体后，在一种淬火介质中冷却的单液淬火：将钢加热到奥氏体后，在一种淬火介质中冷却的单液淬火：将钢加热到奥氏体后，在一种淬火介质中冷却的淬火称为单液淬火。一般情况下，碳钢采用水淬（包括各种水溶液）淬火称为单液淬火。一般情况下，碳钢采用水淬（包括各种水溶液）淬火称为单液淬火。一般情况下，碳钢采用水淬（包括各种水溶液）淬火称为单液淬火。一般情况下，碳钢采用水淬（包括各种水溶液）。合金钢采用油淬（包括冷却能力与油相近似的其它介质），直径。合金钢采用油淬（包括冷却能力与油相近似的其它介质），直径。合金钢采用油淬（包括冷却能力与油相近似的其它介质），直径。合金钢采用油淬（包括冷却能力与油相近似的其它介质），直径小于小于小于小于5 5 5 5毫米的碳钢零件也可采用油淬。毫米的碳钢零件也可采用油淬。毫米的碳钢零件也可采用油淬。毫米的碳钢零件也可采用油淬。双液淬火：将钢加热到奥氏体化后，先在冷却能力较强的介双液淬火：将钢加热到奥氏体化后，先在冷却能力较强的介双液淬火：将钢加热到奥氏体化后，先在冷却能力较强的介双液淬火：将钢加热到奥氏体化后，先在冷却能力较强的介质（如水）中，待其冷却到质（如水）中，待其冷却到质（如水）中，待其冷却到质（如水）中，待其冷却到MsMsMsMs点稍上，即点稍上，即点稍上，即点稍上，即300300300300400400400400时，立即转入时，立即转入时，立即转入时，立即转入另一种冷却速度较弱的淬火介质（如油或空气）中进行冷却，以降另一种冷却速度较弱的淬火介质（如油或空气）中进行冷却，以降另一种冷却速度较弱的淬火介质（如油或空气）中进行冷却，以降另一种冷却速度较弱的淬火介质（如油或空气）中进行冷却，以降低马氏体区的冷速，从而减小淬火应力，防止开裂变形，直至马氏低马氏体区的冷速，从而减小淬火应力，防止开裂变形，直至马氏低马氏体区的冷速，从而减小淬火应力，防止开裂变形，直至马氏低马氏体区的冷速，从而减小淬火应力，防止开裂变形，直至马氏体转变结束，称为双液淬火。体转变结束，称为双液淬火。体转变结束，称为双液淬火。体转变结束，称为双液淬火。生产中常用是水生产中常用是水生产中常用是水生产中常用是水油双液淬火（水淬油冷），有时也用水油双液淬火（水淬油冷），有时也用水油双液淬火（水淬油冷），有时也用水油双液淬火（水淬油冷），有时也用水空空空空气双液淬火（水淬空冷气双液淬火（水淬空冷气双液淬火（水淬空冷气双液淬火（水淬空冷)。低温回火（低温回火（低温回火（低温回火（150250150250150250150250）C C C C 目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应目的：保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应 力力力力,减减减减少钢的脆性。硬度为少钢的脆性。硬度为少钢的脆性。硬度为少钢的脆性。硬度为58-64HRC58-64HRC58-64HRC58-64HRC。主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火主要用于：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火 件和表面淬火件。件和表面淬火件。件和表面淬火件。件和表面淬火件。中温回火（中温回火（中温回火（中温回火（350500350500350500350500）C C C C 目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。目的：获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。又称弹性处理。硬度为又称弹性处理。硬度为又称弹性处理。硬度为又称弹性处理。硬度为35-45HRC.35-45HRC.35-45HRC.35-45HRC.主要用于：弹性零件及热锻模具等。主要用于：弹性零件及热锻模具等。主要用于：弹性零件及热锻模具等。主要用于：弹性零件及热锻模具等。高温回火（高温回火（高温回火（高温回火（500650500650500650500650）C C C C 目的：获得良好的综合力学性能。目的：获得良好的综合力学性能。目的：获得良好的综合力学性能。目的：获得良好的综合力学性能。又称调质处理。硬度为又称调质处理。硬度为又称调质处理。硬度为又称调质处理。硬度为25-35HRC.25-35HRC.25-35HRC.25-35HRC.主要用于：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。主要用于：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。主要用于：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。主要用于：各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。2 2）回火）回火）回火）回火6 6、钢的表面热处理、钢的表面热处理引言引言:为了兼顾零件表面和心部两种不同性为了兼顾零件表面和心部两种不同性能要求能要求,生产中广泛采用表面热处理的方法生产中广泛采用表面热处理的方法,即表面淬火和化学热处理即表面淬火和化学热处理.1 1）表面淬火）表面淬火概念：指仅改变钢的表层组织的局部热处理概念：指仅改变钢的表层组织的局部热处理工艺。工艺。种类 火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火：用氧用氧用氧用氧乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。适用于含适用于含适用于含适用于含C 0.35%0.7%C 0.35%0.7%C 0.35%0.7%C 0.35%0.7%的中碳钢和中碳合金的中碳钢和中碳合金的中碳钢和中碳合金的中碳钢和中碳合金钢，如钢，如钢，如钢，如45454545，40Cr40Cr40Cr40Cr。感应加热表面淬火感应加热表面淬火：用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热用一定频率的感应电流使工件表面被快速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。适用于含适用于含适用于含适用于含C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%C 0.4%0.5%的中碳钢和中碳合金钢，的中碳钢和中碳合金钢，的中碳钢和中碳合金钢，的中碳钢和中碳合金钢，如如如如40404040，40Cr40Cr40Cr40Cr。2 2）钢的化学热处理钢的化学热处理引言概念：将钢置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。分类：渗碳、渗氮、碳氮共渗钢的渗碳钢的渗碳 概念：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳概念：将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。目的：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面具目的：通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定的有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定的强度和良好的韧性配合强度和良好的韧性配合。渗碳方法：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳方法：渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。渗碳用钢：含碳量为渗碳用钢：含碳量为0.1%0.1%0.25%0.25%的低碳钢和低碳合的低碳钢和低碳合 金钢。金钢。钢的渗氮钢的渗氮 概念：概念：渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的热处理工艺。子渗入工件表面的热处理工艺。目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬目的：是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热硬性和耐蚀性等。性和耐蚀性等。渗氮方法渗氮方法：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是：气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是气体渗氮。气体渗氮。渗氮用钢：优质碳素结构钢，如渗氮用钢：优质碳素结构钢，如2020，4040等；一般合金结构等；一般合金结构钢，如钢，如40Cr40Cr等；渗等；渗氮氮专用钢，如专用钢，如38