热处理工艺PPT

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热处理原理及工艺ppt

（2）工具、模具，要求完全淬透，选材：性能指标
材料的淬透性
山东理工大学
Shandong University of Technology
（3）表面硬化件
如高频淬火、渗碳、渗氮件
选材：材料的淬透性、心部的含碳量、硬化层深度、
截面尺寸比（硬化层与心部）。
14-1直径大，表残余压应力大。
14-2 深碳层浅，最大压应力移向表面处。
（主要靠辐射加热）
1、真空退火
表面光亮，节省后续加工。
2、真空淬火
一般用气淬或油淬
山东理工大学
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3、真空渗碳
优点： 1、渗碳时间短； 2、渗碳均匀； 3、不产生反常渗碳层和晶间腐蚀； 4、工艺重现性好； 5、可进行深层渗碳。
步骤: 提出方案-工艺试验（实验室）-使用性能试验（装车试验）--小批试生产。
根据设计任务提出几种可能的工艺方案、对各工艺方案进
行工艺分析和技术经济分析、对确定方案进行实验室试验、对试验结果分析、评定（或改进）后编制热处理工艺规程。
山东理工大学
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3、锻造变形不均匀性的影响；
退火或正火消除。
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14.2.2 切削加工与热处理的关系
切削性能：热处理后硬度为187-220HB切削性能最好。有切削应力---热处理后易变形；表面粗糙、尤其有较深尖锐刀痕时---淬火易裂；表面硬化（M），磨削时易产生磨削裂纹。
例：T14-10 东方红拖拉机驱动轴服役条件（1）传递扭矩，承受弯曲载荷-高的疲劳极限；

钢的热处理工艺教学课件

02
钢的热处理工艺原理
钢的加热过程
钢的加热过程是热处理工艺中的重要环节，通过加热使钢的内部组织发生变化，以达到所需的性能要求。
加热过程中，钢的奥氏体化过程是关键，需要控制加热温度、时间和介质，以确保奥氏体晶粒度的均匀和适宜。
加热过程中还需注意防止氧化和脱碳现象，以保持钢材的表面质量。
02
热处理是一种重要的金属加工工艺，广泛应用于各种金属材料，如钢铁、铝合金、铜合金等。
热处理的重要性
提高材料的机械性能
通过热处理可以改变金属材料的内部组织结构，提高其硬度和强度，从而提
高材料的机械性能。
保证材料质量
热处理可以消除金属材料在加工过程中产生的内应力，提高其稳定性和耐久
性，保证材料质量。
钢的相变过程
钢的相变是指在热处理过程中，随着温度的变化，钢内部的组织结构发生变化的过程。
在相变过程中，奥氏体转变为铁素体和渗碳体的混合物，这个过程对钢的性能产生重要影响。
相变过程需要精确控制温度和时间，以获得理想的组织结构和性能。了解和掌握相变过程对于制定合理的热处理工艺具有重要意义。
03
钢的热处理工艺流程
空冷室
利用自然对流冷却原理，将钢件放置在室内自然冷却。
流态化冷却装置
利用流态化原理，通过循环流动的冷却介质实现快速冷却。
辅助设备
搬运设备
如起重机、输送带等，用于在各工艺环节间移动钢件。
装料机
用于将钢件自动装入加热炉或冷却设备中。
测温仪和控温系统
用于监测和控制加热炉和冷却设备的温度。
气氛控制装置
铸钢热处理工艺分类根据加热温度和冷却方式的不同，铸钢热处理工艺可分为退火、正火、淬火和回火等类型。

热处理工艺介绍课件

高强度钢是一种广泛应用于建筑、桥梁、航空航天等领域的重要材料，其制造过程中需要进行热处理工艺。通过研究高强度钢的热处理工艺，可以提高其强度、韧性和抗疲劳性能，从而满足各种工程应用的需求。
在研究高强度钢的热处理工艺时，需要进行实验研究和理论分析，以确定最优的热处理工艺参数。同时，还需要进行生产成本的评估和环保性能的评估，以确定最优的热处理工艺方案。
热处理工艺介绍课件
目录
热处理工艺概述热处理工艺基本原理常见热处理工艺介绍热处理工艺参数控制热处理工艺对性能的影响热处理工艺应用案例分析
01
CHAPTER
热处理工艺概述
回火
分类
根据加热和冷却方式的不同，热处理可分为以下几类
正火
加热至一定温度后，保温一段时间，然后快速冷却至室温。
淬火
加热至一定温度后，保温一段时间，然后快速冷却至室温，最后进行回火处理。
06
CHAPTER
热处理工艺应用案例分析
汽车零件的制造过程中，热处理工艺是非常关键的一环。通过优化热处理工艺，可以提高汽车零件的强度、硬度、耐磨性和抗疲劳性能，从而提高汽车的整体性能和使用寿命。
在优化热处理工艺的过程中，需要考虑的因素包括：加热温度、保温时间、冷却速度和淬火介质等。同时，还需要进行生产成本的评估和环保性能的评估，以确定最优的热处理工艺方案。
定义
目的
方法
消除金属中的内应力，提高金属的塑性和韧性，为后续的加工或热处理工艺做好准备。
空气退火、炉内退火、等温退火等。
03
02
01
淬火是一种将金属加热到临界温度以上，保温一段时间，然后迅速冷却的一种工艺方法。
定义
提高金属的硬度、强度和耐磨性。
目的

热处理工艺

高速钢等温退火与普通退火的比较
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6
（3）球化退火
球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺
是将工件加热到Ac1 + 30~50℃保温后缓冷，或加热后冷却到略低于Ar1 的温度下保温，使P中的渗碳体球化后出炉空冷
主要用于共析、过共析钢
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7
球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体，用P球表示
淬火组织：M + Fe3C颗粒 T12钢（含1.2%C）正常淬火组织
+ A’（预备组织为P球）可编辑课件PPT
16
2. 合金钢
由于多数合金元素（Mn、P除外）对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高
➢ 亚共析钢淬火温度为Ac3 + 50~100℃ ➢ 共析钢、过共析钢淬火温度为Ac1 + 50~100℃
网带式回火电炉
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（一）回火时组织转变
1. 马氏体的分解
100℃回火时，钢的组织无变化（碳原子偏聚）
100~200℃加热时，马氏体将发生分解，从马氏体中析出碳化物-FexC，使马氏体过饱和度降低
透射电镜下的回火马氏体形貌
析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种
组织称回火马氏体，用M回表示
< 0.6%C时，组织为F + S 0.6%C时，组织为S
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2. 正火的目的
1）对于低、中碳钢（≤0.6C%），目的与退火的相同 2）对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退
火作组织准备 3）普通件最终热处理
要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火，高碳钢用球化退火

热处理工艺-PPT精品

4）中碳钢的正火可替代调质处理，为高频淬火作准备。
5）高碳钢可消除网状渗碳体，为球化退火做准备。
三、钢的淬火
将钢件加热到Ac3或Ac1以上30~50℃，保温一定时间，然后在冷却液（水或油）中快速冷却，以获得马氏体（或下贝氏体）组织的一种热处理工艺。
1.钢的淬火淬工火艺后组织为细小
A
1）加热温度的选均择匀的M
马氏体的组织形态
（1）板条状马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成的一种马氏体。由许多马氏体板条集合而成。马氏体板条的立体形态可以是扁条状，也可以是薄板状。内部存在大量位错—位错马氏体
（2）片状马氏体：常在中、高碳钢析出。立体外形呈双凸透镜状，与试样磨面相截则呈针状或竹叶状，所以又称针状马氏体。亚结构主要为孪晶—孪晶马氏体。
与分级淬火法相类似，只是在冷却介质中保温足够长的时间，转变为有高强韧性的下贝氏体，然后空冷。适用于尺寸小、形状复杂，强韧性要求高的工件。
适用于Mf点低于零度的高碳钢和合金钢。
2.钢的淬透性
1）概念
钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。
用淬透层的深度来衡量：表面至半马氏体（马氏
体组织占50%）的距离。
第四章钢的热处理
引言
材料的性能可以通过下面方法得以改善
1. 在钢铁的冶炼过程中，加入所需的合金元素；
2. 对材料进行后续处理——热处理热处理：对金属材料在不同的固态温度范围内进行加热、保温和
冷却，以改变材料整体或表面组织，从而获得所需性能的工艺。
提供组织准备温度
通过改变冷却速度，控制组织中成分和结构变化，获得相应组织
C）目的：同完全退火。
D）适用范围：用于降低硬度的碳钢及合金钢。

热处理工艺基本知识ppt课件

过共析钢：含碳量在0.8以上时， Ac1以上30~50℃。这时得到的马氏体
有了足够的硬度同时保持未溶解的颗粒状碳化物也可以提高材料的硬度和耐磨性。如果加热温度过高，淬火开裂的倾向加大，淬火后残余奥氏体量增加反而降低硬度；
合金钢：合金元素大多可以阻止奥氏体晶粒长大，为了合金元素的均匀，
加热温度和保温时间都要比碳钢可稍编辑微课提件P高PT一些。
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9.2.1 淬火加热温度
淬火加热温度的确定应以获得晶粒细小、成分均匀的奥氏体为原则，以便得到细小的马氏体组织。
亚共析钢：Ac3以上30~50℃，铁素
体可以全部溶解得到得到单一的奥氏体，从而消除未溶铁素体而带来的软相。也不宜过高，防止奥氏体晶粒粗大带来马氏体粗大，并且温度高带来的热变形也将严重。
方法：将钢较慢(100~150℃/hr)
加热到500－650℃(低于A1)，保温后随炉慢冷(50~100℃/hr) 到200~300℃以下出炉。
目的：无相变发生，组织没有明显变化，可完全消除残余内应力。
如果材料原始有大的弹性应变能存在，可发生再结晶，组织也会有对应
的变化。
用途：锻造冷却未全恢复塑性变形，铸件的冷却热应力，焊接构件
的热应力，拉、拔、挤压的加工硬化等都会存在残余内应，利用去应力
退火可以消除变形或其它原因产生的内应力。
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9.1.2 正火
将钢加热到Ac3和Accm以上30~50℃，保温得到均匀的奥氏体后，从炉中取出自然空冷，发生珠光体型转变的热处理工艺称为“正火”。
由于冷速大于退火，得到的珠光体组织较细，材料硬度和强度均比退火要高。合金钢在空气中冷却可能发生珠光体型、贝氏体型甚至马氏体型相变，但正火一般是指空冷时珠光体转变的这一部分。

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能力太大，只使用于形状简单的碳钢件
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油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件
熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间, 用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火
聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工采用不同的淬火方法可弥补介质的不足
热处理工艺分类
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同：
退火
普通热处理
正火淬火
回火
表面淬火：感应加热、火焰加热、
热处理
表面热处理
电接触加热等化学热处理：渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理
其它热处理
真空热处理形变热处理
激光热处理
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按照热处理在零件生产过程中的位置和作用不同，热处理工艺还可分为预备热处理和最终热处理：
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2. 正火的目的
1）对于低、中碳钢（≤0.6C%），目的与退火的相同 2）对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退
火作组织准备 3）普通件最终热处理
要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火，高碳钢用球化退火
合适切削加工硬度
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第四节钢的淬火
淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺
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3. 分级淬火法
在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷
可减少内应力，用于小尺寸工件
盐浴炉
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4. 等温淬火法
将工件在稍高于Ms的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法
经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小
适用于形状复杂及要求较高的小型件
高速钢等温退火与普通退火的比较
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（3）球化退火
球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺
是将工件加热到Ac1 + 30~50℃保温后缓冷，或加热后冷却到略低于Ar1 的温度下保温，使P中的渗碳体球化后出炉空冷
主要用于共析、过共析钢
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球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体，用P球表示
65MnV钢（0.65%C）淬火组织
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在Ac1 ~ Ac3之间的加热淬火
称亚温淬火
•
亚温淬火组织为F + M，强硬度低，但塑韧性好
35钢（含0.35%C）亚温淬火组织
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（2）共析钢
淬火温度为Ac1 + 30~50℃；淬火组织为M + A’
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（3）过共析钢
淬火温度：Ac1 + 30~50℃
（1）完全退火
将工件加热到Ac3 + 30 ~ 50℃保温后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析钢
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（2）等温退火
亚共析钢加热到Ac3 + 30~50℃，共析、过共析钢加热到Ac1 + 30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷
等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢
3
一、退火
将钢加热至适当温度保温，然后缓冷（炉冷）的热处理工艺叫做退火
1. 退火目的
真空退火炉
1）调整硬度，便于切削加工（适合加工的硬度为 170~250HB）
2）消除内应力，防止加工中变形
3）细化晶粒，为最终热处理作组织准备
4
2. 退火工艺
退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火
淬火是应用最广的热处理工艺之一
淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能
真空淬火炉
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一、淬火温度
1. 碳钢（1）亚共析钢
淬火温度为Ac3 + 30~50℃ 预备热处理组织为退火或
正火组织
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亚共析钢淬火组织：
➢ 0.5%C时为M ➢ 0.5%C时为M + A’
45钢（含0.45%C）正常淬火组织
➢ 温度高于Accm，则奥氏体晶粒粗大、含碳量高
➢ 淬火后马氏体晶粒粗大、A’ 量增多
➢ 使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加
淬火组织：M + Fe3C颗粒 + A’（预备组织为P球）
T12钢（含1.2%C）正常淬火组织
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2. 合金钢
由于多数合金元素（Mn、P除外）对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高
球状珠光体
对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状
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二、正火
正火是将亚共析钢加热到Ac3 + 30~50℃，共析钢加热到Ac1 + 30~50℃，过共析钢加热到Accm + 30~50℃ 保温后空冷的工艺
正火比退火冷却速度大
1. 正火后的组织：
< 0.6%C时，组织为F + S 0.6%C时，组织为S
1. 单液淬火法
加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法
操作简单，易实现自动化
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2. 双液淬火法
工件先在一种冷却能力强的介质中冷却，躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷
优点是冷却理想，缺点是不易掌握
用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件
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第五节钢的淬透性
❖ 淬透性是钢的主要热处理性能 ❖ 是选材和制订热处理工艺的重要依据之一
网带式淬火炉
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一、淬透性的概念
淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力，其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示
淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区（50%M + 50%P）的深度
淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力
预备热处理：为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理
最终热处理：赋予工件所要求的使用性能的热处理
W18Cr4V钢热处理工艺曲线
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第三节钢的退火与正火
机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）→ 预备热处理 → 机加工 → 最终热处理
退火与正火主要用于预备热处理，只有当工件性能要求不高时才作为最终热处理
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马氏体量和硬度随深度的变化
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二、淬透性与淬硬层深度的关系
➢ 亚共析钢淬火温度为Ac3 + 50~100℃ ➢ 共析钢、过共析钢淬火温度为Ac1 + 50~100℃
钢坯加热 17
二、淬火介质
理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小内应力的目的
但目前还没有找到理想的淬火介质
常用淬火介质是水和油水的冷却能力强，但低温冷却