第11章 钢的化学热处理(高等教学)
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钢的化学热处理名词解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可如下所示:热处理是一种通过加热和冷却的工艺,用于改善金属材料的特性和性能。
尤其在钢材的制造和加工过程中,热处理是至关重要的一步。
通过对钢材进行化学热处理,可以使其具有更高的强度、更好的耐腐蚀性、更优异的机械性能等一系列优点。
钢的化学热处理是指通过控制钢材的加热和冷却过程,改变其组织结构和性能。
在热处理过程中,钢材经历了加热、保温和冷却三个阶段。
加热阶段将钢材加热至一定温度,使其达到适宜的热处理温度。
保温阶段是使钢材在一定温度下保持一定时间,使其组织结构发生变化。
冷却阶段是将钢材迅速冷却,以固定其新形成的组织。
通过钢的化学热处理,可以实现钢材硬化、退火、淬火等不同的组织和性能调整。
例如,通过调整钢材的加热温度、保温时间和冷却速度,可以使钢材具有更高的强度和硬度,适用于制造高强度的机械零件和工具。
反之,如果需要提高钢材的韧性和可加工性,可以进行退火处理。
此外,钢的化学热处理还可以改善钢材的耐腐蚀性能,延长其使用寿命。
钢的化学热处理在工业领域具有广泛的应用。
它被广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶制造、机械制造等行业。
通过热处理,可以使得钢材在各种恶劣的工作环境下具有更好的性能和耐久性。
此外,钢材通过不同的化学热处理方法,还可以实现特定的性能要求,如减轻内应力、消除残余应力等。
综上所述,钢的化学热处理是一项重要的工艺,通过加热和冷却过程的控制,可以改善钢材的性能和特性,满足不同领域对钢材性能的要求。
其广泛的应用和重要性使得研究和理解钢的化学热处理成为一个重要的课题。
1.2文章结构2. 正文2.1 热处理热处理是一种通过加热和冷却钢材来改变其物理和化学性质的工艺。
它是钢材加工过程中非常重要的一步,可以通过控制加热温度、冷却速率和持续时间等参数,使钢材具有所需的性能和组织结构。
在热处理过程中,钢材经历了一系列的相变和组织变化,从而达到特定的力学性能和耐用性。
第一节 感应加热表面淬火 (1)第二节 火焰加热表面淬火 (2)第三节 激光热处理 (3)第十一章 钢的表面淬火概念:表面淬火是采用快速加热的方法使工件表面奥氏体化,然后快冷获得表层淬火组织的一种热处理工艺。
关键:使零件表面迅速加热到淬火温度,当热量尚未充分传到工件内部时就急冷,使表面获得高硬度高耐磨性的马氏体组织,而心部仍是塑性韧性较好的调质或正火的原始组织。
预先热处理:工件表面淬火前要进行预先热处理(调质或正火),以保证心部的性能要求和为表面淬火作好组织准备。
出现原因:很多承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件,其表面要比心部承受更高的应力。
因此,要求零件表面应具有高的强度、硬度和耐磨性,而心部在保持一定强度、硬度的条件下,应具有足够的塑性和韧性。
显然,采用表面淬火的热处理工艺,能使工件达到这种表硬心韧的性能要求。
种类:表面淬火是表面强化的方法之一,由于其具有工艺简单、生产率高、热处理缺陷少等优点,因而在工业生产中获得了广泛的应用。
根据加热方法的不同,表面淬火可分为感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火及激光加热表面淬火等。
其中应用最广泛的是感应加热与火焰加热表面淬火方法。
与化学热处理区别:钢的表面淬火是仅对钢件表层进行热处理以改变其组织和性能的工艺,不改变表面的化学成分,而是依靠表面加热淬火达到表面强化的目的。
第一节 感应加热表面淬火一、感应加热的基本原理利用电磁感应,使工件表面产生很高的感应电流,将工件表层迅速加热。
图11-1是感应加热表面淬火示意图。
将工件放入(用铜管制成的)感应圈内,向感应圈中通以一定频率的交流电,其周围即产生交变磁场,则工件(导体)会感应产生同频率的感应电流。
由于感应电流沿工件表面形成封闭回路,故通常称为涡流。
这是感应加热的主要热源。
涡流在工件中的分布是不均匀的,由表面到心部呈指数规律衰减。
因此,涡流主要集中在工件表层,内部电流密度几乎为零,这种现象称为集肤效应。
钢的化学热处理基本过程有哪些咱来说说钢的化学热处理这档子事儿。
您知道不,钢的化学热处理那可是个相当重要的工艺。
就好比给钢来一场“魔法变身”,让它拥有更厉害的“本领”。
这化学热处理的基本过程,就像是一场精心编排的“舞蹈”。
第一步呢,是介质中活性原子的产生。
您就把这活性原子想象成一群活泼好动的小精灵,到处蹦跶,准备大显身手。
接下来是活性原子的吸收。
这就好比钢张开了“大嘴”,把那些小精灵一股脑儿地吸进去。
再然后,是活性原子在钢中的扩散。
这扩散啊,就像是把一勺糖放进一杯水里,慢慢地,甜味就均匀地布满了整杯水。
活性原子在钢里也是这样,一点点地扩散开来,让钢的每一个角落都发生变化。
这过程可不简单哟!您想想,如果吸收得不够多,那钢的变化能大吗?就像吃饭没吃饱,哪有力气干活呢?如果扩散不均匀,钢的性能能稳定吗?就像画画颜色涂得一块深一块浅,能好看吗?
在实际操作中,温度、时间、介质的成分,那可都得把握得恰到好处。
温度太高了,钢会不会“中暑”?温度太低了,活性原子会不会懒得动?时间太长,会不会浪费成本?时间太短,效果能好吗?
所以说啊,钢的化学热处理可真是个精细活儿,得像绣花一样,一针一线都不能马虎。
只有这样,才能让钢变得更强、更耐用,为咱们的各种工程、制造大显身手。
总之,钢的化学热处理这几个基本过程,每个环节都至关重要,缺了谁都不行!。
第十一章参考答案11-1试述影响材料强度的因素及提高强度的方法答:(1)影响材料强度的因素:化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
以钢为例,合金元素的加入可能产生固溶强化、沉淀强化、细晶强化,对提高钢材的强度有利。
对于同一化学成分的合金而言,组织结构不同,其力学性能也不相同。
为了提高其强度,可通过改变热处理工艺或加工工艺来实现。
一般情况下,降低形变温度或提高应变速率,合金的强度会增大。
(2)提高材料强度的途径:加工硬化/形变强化、固溶强化、第二相强化(沉淀强化和弥散强化)、细晶强化/晶界强度(较低温度)。
11-2试述影响材料塑性的因素及提高塑性的方法答:(1)影响材料塑性的因素:化学成分、组织织构、加工工艺、形变温度、应变速率等。
杂质元素通常对塑性不利,合金元素的加入一般对提高材料的强度有贡献,在等强温度下,只有晶界强化可以提高强度的同时,提高其韧性,使材料获得细晶组织结构可提高其塑性。
一般而言,形变温度的降低或应变速率的提高对强度有利,而对提高塑性不利。
(2)提高材料塑性的途径:降低材料中杂质的含量、细化晶粒、加入韧化元素、加入细化晶粒元素、提高变形温度、降低应变速率。
11-4试就合金元素与碳的相互作用进行分类,指出1)哪些元素不形成碳化物2)哪些元素为弱碳化物形成元素,性能特点如何3)哪些元素为强碳化物形成元素,性能特点如何4)何谓合金渗碳体,与渗碳体相比,其性能如何答:1)非碳化物形成元素:Ni、Si、Co、Al、Cu等。
2)Mn为弱碳化物形成元素,除少量可溶于渗碳体中形成合金渗碳体外,几乎都溶于铁素体和奥氏体中。
3)Zr、Nb、V、Ti为强碳化物形成元素,与碳具有极强的亲和力,只要有足够的碳,就形成碳化物,仅在缺少碳的情况下,才以原子状态融入固溶体中。
4)合金元素溶入渗碳体中即为合金渗碳体,它是合金元素溶入渗碳体中并置换部分铁原子而形成的碳化物,合金渗碳体比一般渗碳体稳定,硬度高,可以提高耐磨性。
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