钢的热处理(机械制造基础)

第4章钢的热处理二、设计条件4.1减速器主要零件热处理工艺方法选定说明一、设计目的以轴类和齿轮类零件的热处理工艺为例，讲述典型零件的热处理工艺制定方法。给出减速器主轴及齿轮的性能要求，进行其热处理工艺的制定。三、设计内容及要求（1）根据减速器主轴的性能要求，确定热处理工艺方法。（2）根据减速器齿轮的性能要求，确定热处理工艺方法。第4章钢的热处理一、热处理的定义将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织与性能的工艺。4.2钢的热处理基础知识第4章钢的热处理二、热处理的目的4.2钢的热处理基础知识（1）提高钢的力学性能（2）改善钢的工艺性能三、热处理的分类普通热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火化学热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;热处理第4章钢的热处理4.2.1钢在加热时的组织转变4.2钢的热处理基础知识一、转变温度第4章钢的热处理二、奥氏体的形成4.2钢的热处理基础知识4.2.2钢在冷却时的组织转变一、共析钢过冷奥氏体的等温冷却转变T---timeT---temperatureT---transformation第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线A+产物区产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf二、共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）C---continuousC---coolingT---transformation第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识Vk时间(lgτ)温度℃A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk1炉冷空冷第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识4.2.3钢的常规热处理工艺毛坯生产预备热处理机械加工最终热处理机械精加工预备热处理:退火;正火最终热处理:淬火;回火第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识一.钢的退火一)定义:把零件加温到临界温度以上30～50℃,保温一段时间,然后随炉冷却。二)目的:消除应力;降低硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理作好组织准备。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识二.钢的正火一)定义:把零件加温到临界温度以上30～50℃,保温一段时间,然后在空气中冷却。二)目的:消除应力;调整硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理作好组织准备。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识三.钢的淬火一)定义:把零件加温到临界温度以上30～50℃,保温一段时间,然后快速冷却(水冷)。二)目的:为了获得马氏体组织,提高钢的硬度和耐磨性。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识工艺参数第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识常用的淬火方法双液淬火分级淬火等温淬火单液淬火时间温度MsA1第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识四.钢的回火一)定义:把淬火后的零件重新加温到A1线以下某个温度,保温一段时间,然后冷却到室温。二)目的:消除淬火应力,降低脆性;稳定工件尺寸;调整淬火零件的力学性能。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识耐磨件M回=α0.3%C+ε150～250低温回火弹簧等T回=F针+Fe3C粒350～500中温回火调质件S回=F多+Fe3C球500～650高温回火高合金钢P回=F多+Fe3C粒650～A1高温软化工艺参数用途组织温度(℃)名称淬火+高温回火=调质处理第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识4.2.3钢的表面热处理工艺表面淬火化学热处理工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识一.表面淬火一)定义:是一种不改变钢表层化学成分,但改变表层组织的局部热处理工艺。二)工艺特征:通过快速加热使钢的表层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马氏体组织,而心部仍保持不变。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识三)表面淬火用钢:选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。四)表面淬火加工的方法:感应加热(高、中、工频)、火焰加热、电接触加热法等。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识五)工艺要求:*表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理,以保证零件有良好的基体。*表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理,以降低淬火应力和脆性。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识感应加热表面淬火第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识火焰加热表面淬火二.化学热处理一)定义:将零件置于一定的化学介质中,通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识二)化学热处理的种类:渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。1.钢的渗碳1)定义:向钢的表面渗入碳原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)用钢:低碳钢和低碳合金钢。4)方法:固体、气体、液体渗碳。第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识固体渗碳法示意图零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识第4章钢的热处理4.2钢的热处理基础知识气体渗碳法示意图第4章钢的热处理4.3减速器零部件热处理工艺方法的选定过程4.3.1减速器轴的加工和热处理步骤1、材料：45钢2、热处理步骤：下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工或精加工→最终检验其中，采用正火处理的目的是细化晶粒，调整硬度，为后期加工做准备；调质的其目的是为了获得良好的综合机械性能。3、设备：箱式电炉第4章钢的热处理4.3减速器零部件热处理工艺方法的选定过程4.3.2减速器齿轮的加工和热处理步骤1、材料：40Cr或45钢2、热处理步骤：下料→锻造→热处理I（预备热处理）→粗加工→热处理Ⅱ（最终热处理）→精加工→最终检验。其中，热处理I为正火处理，其目的是细化晶粒，调整硬度，为后期加工做准备。热处理Ⅱ为调质+表面淬火+低温回火，其目的是使齿轮心部具有较好的综合机械性能，齿面具有高硬度和高耐磨性。3、设备：箱式电炉