第四节 钢的淬火与回火
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退火,正火,回火,淬火之间的区别是什么1.退火把钢加热到一定温度并在此温度下保温,然后缓慢冷却到室温.退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
a将钢加热到预定温度,保温一段时间,然后随炉缓慢冷却称为完全退火.目的是降低钢的硬度,消除钢中不均匀组织和内应力.b,把钢加热到750度,保温一段时间,缓慢冷却至500度下,最后在空气中冷却叫球化退火.目的是降低钢的硬度,改善切削性能,主要用于高碳钢.c,去应力退火又叫低温退火,把钢加热到500~600度,保温一段时间,随炉缓冷到300度以下,再室温冷却.退火过程中组织不发生变化,主要消除金属的内应力.2.正火将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。
正火的主要目的是细化组织,改善钢的性能,获得接近平衡状态的组织。
正火与退火工艺相比,其主要区别是正火的冷却速度稍快,所以正火热处理的生产周期短。
故退火与正火同样能达到零件性能要求时,尽可能选用正火。
3.淬火将钢件加热到临界点以上某一温度(45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760~780℃),保持一定的时间,然后以适当速度在水(油)中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。
淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快,目的是为了获得马氏体组织。
马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织,它的硬度高,但塑性、韧性差。
马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。
4.回火钢件淬硬后,再加热到临界温度以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
淬火后的钢件一般不能直接使用,必须进行回火后才能使用。
因为淬火钢的硬度高、脆性大,直接使用常发生脆断。
通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性,提高韧性;另一方面可以调整淬火钢的力学性能,达到钢的使用性能。
根据回火温度的不同,回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。
A 低温回火150~250.降低内应力,脆性,保持淬火后的高硬度和耐磨性.B 中温回火350~500;提高弹性,强度.C 高温回火500~650;淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。
第四节淬火教学重点与难点1.重点淬火、回火2.难点淬透性和淬硬性教学方法与手段1.利用挂图等教具。
2.举生活中应用淬火与回火的现象,分析原理与应用,触类旁通。
教学组织1.复习提问10分钟2.讲解75分钟3.小结5分钟教学内容♦钢的淬火是指工件加热奥氏体化后以适当方式冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。
♦临界冷却速度是指获得马氏体的最低冷却速度。
♦马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱和固溶体,是单相亚稳组织,硬度较高,用符号M表示。
马氏体的硬度主要取决于马氏体中碳的质量分数。
马氏体中由于溶入过多的碳原子,从而使α-Fe晶格发生畸变,增加其塑性变形抗力,故马氏体中碳的质量分数越高,其硬度也越高。
一、淬火(一)淬火的目的淬火的目的主要是使钢件得到马氏体(和贝氏体)组织,提高钢的硬度和强度,与适当的回火工艺相配合,更好地发挥钢材的性能潜力。
(二)淬火工艺1.淬火加热温度的确定亚共析钢淬火加热温度为Ac以上30℃~50℃。
3以上30℃~50℃。
共析钢和过共析钢淬火加热温度为Ac12.淬火介质常用的淬火冷却介质有油、水、盐水、硝盐浴和空气等。
3.淬火方法(1)单液淬火。
♦将已奥氏体化的钢件在一种淬火介质中冷却的方法。
例如,低碳钢和中碳钢在水中淬火,合金钢在油中淬火等。
单液淬火方法主要应用于形状简单的钢件。
(2)双液淬火。
♦将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质中,在组织即将发生马氏体转变时立即转入冷却能力弱的介质中冷却的方法,称为双液淬火。
例如,先在水中冷却后在油中冷却的双液淬火。
双液淬火主要适用于中等复杂形状的高碳钢工件和较大尺寸的合金钢工件。
(3)马氏体分级淬火♦工件加热奥氏体化浸入温度稍高于或稍低于Ms点的盐浴或碱浴中,保持适当时间,在工件整体达到冷却介质温度后取出空冷以获得马氏体组织的淬火方法,称为马氏体分级淬火。
马氏体分级淬火能够减小工件中的热应力,并缓和相变过程中产生的组织应力,减少淬火变形。
一、钢的淬火淬火就是把钢加热到临界温度(Ac1或Ac3以上),保温一定时间使之奥氏体化后快速冷却从而获得马氏体组织的热处理工艺。
(一)淬火工艺1. 淬火加热碳钢的淬火加热温度可利用Fe-Fe3C相图来选择对于亚共析钢:℃;共析钢和过共析钢:℃。
根据淬火加热温度的不同,钢的淬火可分为完全淬火和不完全淬火。
所谓完全淬火就是将钢加热成为单一奥氏体后冷却;若加热到部分成为奥氏体后冷却则称为不完全淬火。
亚共析钢选择以上30~50℃的完全淬火可获得均匀细小的马氏体组织。
但淬火加热温度不能高于太高,否则会得到粗大的马氏体组织,恶化钢的性能;若加热温度低于,淬火组织中将出现铁素体,造成淬火钢强度、硬度不足。
近年来研究发现,采用将亚共析钢加热到以下5~10℃的亚温淬火工艺,使淬火组织中出现少量细小均匀分布的铁素体,可提高钢的强韧性,而且降低钢的韧脆转变温度。
对于过共析钢,选择以上30~50℃的不完全淬火,这是因为如果淬火加热温度过高,甚至高于,则会得到粗大的马氏体组织,增大淬火开裂的倾向;而且淬火后钢中残余奥氏体量将增多,降低硬度和耐磨性。
但过低则可能得到非马氏体组织,硬度达不到要求。
对于合金钢来说,它们的淬火加热温度可以比碳钢稍高一些,一般为AC3+30~50℃或AC1+50~100℃。
加热时间(τH)为升温加上保温时间,可根据经验或配合实验确定,也可参考热处理手册。
淬火所用的加热设备主要有箱式电阻炉(或煤气炉)、可控气氛炉(渗碳、渗氮、碳氮共渗等)、真空加热炉、盐浴炉等。
2. 淬火冷却淬火要得到马氏体,淬火冷却介质的冷却速度就必须大于临界淬火速度(vk),而快冷势必要造成很大的内应力,这就会引起钢件的变形和开裂。
如何使工件既能获得马氏体又能减小变形和避免裂纹呢?可从两个方面入手,其一是选择一种比较理想的淬火冷却介质;其二就是选择合适的淬火方法。
(1)淬火冷却介质图4-39 为钢的理想淬火冷却速度曲线。
在“鼻子”附近(650~550℃)快速冷却,而在这以上或以下温度并不需要快速冷却,尤其在300~200℃以下发生马氏体转变时反而希望冷却缓慢些,以防止淬火变形和开裂。