山东广播电视大学开放教育机械制造基础课程辅导资料

1山东广播电视大学开放教育机械制造基础课程辅导资料（2）热处理一、退火：把钢加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺法。目的：①提高钢的塑性和韧性（利于切削加工）；②消除钢的内应力（以防钢件变形和开裂）；③均匀组织；④为随后的热处理做准备（组织上为以后的热处理做准备）。退火的种类：（1）完全退火：（亚共析钢）把钢加热到AC3线以上30～50℃的温度，保温一定时间（1.5～2.5min/mm30min/m3)（碳钢按有效厚度或直径每25毫米为1小时，合金钢按有效厚度或直径每20毫米为1小时，保温时间与工件形状、材料质量、装炉量等有关）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析：P＋F→A→A′→P＋F（重结晶退火）。（实际生产中在炉中冷却到500℃左右即可出炉冷却）（2）球化退火：（过共析钢）把钢加热到AC1线以上20～30℃的温度，保温一定时间（5～6min/mm1hour/m3）然后随炉冷却的一种工艺。组织分析：P＋Fe3C网→A＋Fe3C网→A′＋Fe3C球→P＋Fe3C球。（实际生产中冷却到500℃以下时，组织转变完成，可取出空冷）。有些难于形成颗粒球状渗碳体的钢，可以多次并重复上述过程－循环退火（周期化退火）。（3）低温退火：（亚、共、过共析钢）把钢加热到500～650℃，保温一定时间（6～8min/mm、1.5hour/m3），然后随炉冷却的一种工艺。（低温退火）若用于消除加工硬化（650～750℃），空冷，则称为再结晶退火。（4）扩散退火：（亚、过共析钢）把钢加热到AC3线以上150～200℃、ACCm线以上150～200℃，保温一定时间（10～20hour）然后随炉冷却的一种工艺。（加热温度高，保温时间长，成本高，钢的烧损量大，晶粒粗大），这种工艺是为了消除钢中的成分不均匀的现象。二、正火：把钢加热到AC3线或ACCm线以上30～50℃的温度，经过保温后，随空气冷却的一种工艺。目的：①提高低碳钢的硬度。（利于切削加工）②消除网状渗碳体组织。（冷却速度较大，网状来不及形成）③改善钢的组织。（细化晶粒，均匀组织）因正火是在空气中冷却，得到的组织晶粒细小，且缩短了冷却时间，提高了生产率和设备利用率，是一种比较经济的方法，应用较广泛。但是难于消除再结晶退火。应用：①对一些大型或形状复杂的零件，淬火有开裂的危险，用正火；②对于含碳量0.3～0.5％的钢件，用正火代替退火；2③含碳量低于0.3％的钢件，采用正火，能提高硬度利于切削。℃℃A3912A1727①③②⑤④T0①扩散退火0.772.11％②完全退火③球化退火④正火⑤去应力退火三、淬火：在固态范围内，把钢加热到一定的温度（亚共析钢Ac3＋30～50°、共析钢及过共析钢Ac1＋30～50°），保温一定时间，(时间与钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸加热介质、装炉方法，虽经验公式－热处理手册，但生产实际中是综合上述的因素通过实验才能合理的选定）以大于或等于临界冷却速度冷却下来的一种热处理工艺。目的：获得马氏体组织，从而提高钢的硬度和耐磨性。（1）严格控制淬火加热温度。（2）合理选择淬火冷却介质。目的：既能得到高硬度的马氏体，也不会产生变形、开裂。M温度Ac1NNMsT（a）（b）（c）Mf0时间共析钢等温冷却C曲线图3（3）正确选择淬火方法：（由于淬火冷却介质不能完全满足淬火质量的要求，所以在热处理工艺方面还应考虑从淬火方法上加以解决）。单液淬火：把钢加热到淬火温度，经保温后，放入一种冷却介质中。（这种方法操作简单，易机械化、自动化，通常工件是形状简单的碳钢和合金钢。在水中或盐水中进行单液淬火，操作虽然简单，单淬火变形大，如果采用油冷又难以取得淬硬的效果，这就可将油、水冷却结合起来进行如下的双液淬火）。应用：卡规、轴承、锯子等。双液淬火：把加热到淬火的温度的工件，经保温后，先放入水或盐水中冷到400～300℃，再迅速移到油中或空气中冷却－水淬油冷法。（双液淬火广泛应用于各种零件或工具，能得到高硬度，又能减少淬火内应力，缺点是操作难，且未能很好地改进工件表面与心部的温差这一缺点。技术还要熟练）。应用：齿轮、缸体、阀体等。分级淬火：把工件加热到淬火温度，经保温后，迅速冷却到Ms点，附近，稍加停留，待工件表面和中心温度基本一致时，再取出放入油中或空气中冷却冷却――热浴淬火法。（这种淬火法由于在奥氏体向马氏体转变前，工件的温度经等温停留后逐渐趋于一致，使随后的组织转变得以在表层和内部同时进行，由此可大大减小淬火内应力和变形，主要应用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢。）应用：油泵齿轮、滚珠、滚针等。等温淬火：把加热到淬火温度的工件，经保温后，放入稍高于Ms点的盐浴或碱浴中，并等温到奥氏体转变层成下贝氏体后，再取出空冷。（等温淬火硬度虽然没有分级淬火高，但工件在获得较高硬度的同时还具有良好的塑性和韧性，还可以有效地减少应力和变形，其缺点是不适应用界面尺寸大的工件，其心部易产生珠光体，生产周期长，适用于薄、细而形状发复杂的零件。）应用；油嘴、小圆筒等。冷处理：把淬冷到室温的钢继续冷却到－70～－80℃，保温一段时间，使残余过冷奥氏体在继续冷却过程中转变为马氏体。（是用干冰－78.5℃或－103℃的液化乙烯、－192℃的液态氮成本很高，易产生应力、变形，很少应用。）应用：游标卡尺、螺旋尺、钢尺、砝码等。V1－单液淬火、V2－双液淬火、V3－分级淬火、V4－等温淬火。四、回火：定义：将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间（1～5小时），然后冷却的一种工艺。目的：①降低材料的脆性、消除内应力；②获得要求的力学性能；③稳定工件尺寸；④降低合金钢的硬度，使之易被切削。（1）低温回火（150～250℃）：组织：回火马氏体HRC58～64。4应用于需要高硬度，高耐磨的材料零件。例如：刃具、量具、模具、滚动轴承等。（2）中温回火（350～500℃）：组织：回火屈氏体HRC35～45。应用于需要较高弹性、韧性的材料零件等。例如：弹簧、板簧、发条、冲击工具等。（3）高温回火（500～650℃）组织：回火索氏体HRC15～25（HB200～250）。应用于受交变载荷作用的材料零件等。例如：轴、丝杠、齿轮、连杆等。淬火＋高温回火：调质处理。时效处理：（尺寸稳定处理）某些量具等精密工具为了保持淬火后的高硬度和耐磨性及稳定的尺寸，需在100～180℃进行长时间的低温加热，保温（10～50小时），随炉冷却的工艺。五、表面淬火（中碳钢）：定义：1.火焰加热表面淬火：氧炔焰：M：2～6mm。2.感应加热表面淬火：（需经正火、调质处理）高频（10～500KHz）M：0.5～2mm；感应器中频（500～10000Hz）M：2～8mm；中频（50Hz）M：10～15mm；六、化学热处理：定义：1.渗碳：气体渗碳、固体渗碳：低碳钢：10.5～2mm后：渗碳＋淬火＋低温回火。2.渗氮：气体渗氮。前：调质处理＋渗氮。合金钢：（0.001～0.8mm）。3.碳氮二元共渗：气体、固体、液体共渗。低碳钢低碳合金钢4.辉光离子氮化（离子氮化）：