金属工艺学

金属工艺学金属工艺学主讲人：金属工艺学•4.2.1钢的退火•4.2.2钢的正火•4.3.1钢的表面热处理•4.3.2钢的淬火•4.3.2钢的回火4.2钢的退火和正火4.3钢的淬火和回火本节重点：各种热处理工艺本节难点：各种热处理工艺金属工艺学4.2.1退火退火：将钢加热、保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却。目的：降低硬度，便于机加工。细化晶粒，提高塑性和韧性。消除应力。应用：铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热处理。1、完全退火：将亚共析钢加热到Ac3线以上30—50℃，保温后缓慢冷却.2、球化退火:将过共析钢加热到Ac1线以上20—30℃，保温后缓慢冷却.3、低温退火:将钢加热到Ac1线以下，保温后缓慢冷却.再结晶退火：消除冲压件冷变形所产生的加工硬化（再结晶温度以上150—250℃），降低硬度，恢复塑性。金属工艺学完全退火与等温退火1、完全退火工艺：加热Ac3以上30~50℃——保温——随炉冷到500度以下——空冷室温。目的：细化晶粒，均匀组织，提高塑韧性，消除内应力，便于机械加工。2、等温退火工艺：加热Ac3以上——保温——快冷至珠光体转变温度——等温停留——转变为P——出炉空冷目的：同上。但时间短，易控制，脱氧、脱碳小。（适用于过冷A比较稳定的合金钢及大型碳钢件）金属工艺学球化退火与去应力退火3、球化退火概念：是使钢中的渗碳体球化的工艺过程。对象：共析钢和过共析钢工艺：(1)等温球化退火加热Ac1以上20~30度——保温——迅速冷却到Ar1以下20度——等温——随炉冷至600度左右——出炉空冷。（2）普通球化退火加热Ac1以上20~30度——保温——极缓慢冷却至600度左右——出炉空冷。（周期长，效率低，不适用）目的：降低硬度、提高塑韧性，便于切削加工。机理：使片状或网状渗碳体变成颗粒状（球状）4、去应力退火工艺：加热到Ac1以下某一温度（500~650度）——保温——缓冷至室温。目的：消除铸件、锻件、焊接件等的残余内应力，稳定工件尺寸。金属工艺学4.2.2正火正火将钢加热到Ac3线以上30—50℃（亚共析钢）或Accm以上30——50℃（过共析钢），保温后在空气中冷却。得到的是细珠光体组织（索氏体）。应用：亚共析钢中自由铁素体减少，过共析钢中网状渗碳体消失。低碳钢：提高硬度，克服粘刀现象，改善切削加工性。中碳钢：细化晶粒，为淬火做好组织准备，对性能要求不高的零件，可作为最终热处理。高碳钢：消除网状Fe3C。金属工艺学4.3淬火将钢加热到Ac3或Ac1线以上30—50℃，保温后在淬火介质中快速冷却（γ—Fe向a—Fe同素异晶转变），以获得马氏体（M)组织（碳在a—Fe中的严重过饱和固溶体）。亚共析钢：Ac3+30~50OC过高：淬火后M粗大，严重变形过低：淬火后组织出现F，硬度、强度不足，不均。·过共析钢：Ac1+30~50OC过高：淬火后M粗大，脆性增大，易变形，开裂。残余A增多，硬度、耐磨性降低。过低：A化不均匀。一般过共析钢，淬火前需要正火或球化退火，消除网状渗碳体。金属工艺学金属工艺学理想的淬火冷却介质金属工艺学淬火方法金属工艺学淬硬性和淬透性淬硬性：钢在正常淬火条件下，淬火形成的马氏体所能达到的最高硬度。淬硬性取决于马氏体的含碳量，含碳量越高，碳的过饱和度就越大，硬度越高。淬透性：钢在规定淬火条件下，可以达到的淬硬层深度。影响因素：过冷奥氏体的稳定性，即Vk。金属工艺学回火工艺：将淬火后的钢重新加热到A1以下某一温度保温，然后冷却（一般空冷)至室温。目的：消除淬火产生的内应力，稳定工件尺寸，降低脆性，改善切削加工性能。力学性能：随着回火温度的升高，硬度、强度下降，塑性韧性升高。金属工艺学回火的种类回火三种形式：（1）低温回火（150—250℃），目的是降低淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度（56—64HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。（2）中温回火（350—500℃），目的是使钢获得高弹性，并保持较高硬度（35—50HRC)和一定的韧性。如弹簧、锻模等。（3）高温回火—调质处理（500—650℃），硬度20—35HRC，强度及韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。金属工艺学金属工艺学常用热处理方法及作用小结退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢采用退火，以降低硬度；放在粗加工前，毛坯制造出来以后正火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工序。注：加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右其作用是：提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。应用：低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后回火：将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法其作用是：稳定组织、消除内应力、降低脆性金属工艺学复习思考题1.正火与退火的主要区别是什么？生产中应如何选择正火及退火？2.淬火的目的是什么？亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？试从获得的组织及性能等方面加以说明。3.一批45钢试样（尺寸Φ15*10mm），因其组织、晶粒大小不均匀，需采用退火处理。拟采用以下几种退火工艺；（1）缓慢加热至700℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；（2）缓慢加热至840℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；（3）缓慢加热至1100℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；问上述三种工艺各得到何种组织？若要得到大小均匀的细小晶粒，选何种工艺最合适？