1、課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-1 1課題三鋼的熱處理 課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-2 2教學重點1、鋼的退火與正火淬火、2、回火的目的、方法及應用3、感應淬火、氣體滲碳、滲氮。 教學難點1、過冷奧氏體連續冷卻轉變產物組織與性能。2、淬透性概念及應用。3、感應淬火原理 本課題重點與難點課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-3 3 退火就是將工件加熱到適當溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火主要用于鑄、鍛、焊毛坯或半成品零件。3.

2、3.1 鋼的退火與正火 退火的目的： 降低鋼的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能；均勻鋼的成分，細化晶粒，改善組織與性能；消除工件的內應力，防止變形與開裂；為最終熱處理作準備。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-4 4 1、完全退火 3.3.1 鋼的退火與正火 將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。目的：降低鋼的硬度、以利于切削加工；消除應力，穩定工件的尺寸，防止變形和開裂；細化晶粒，改善組織，為最終熱處理作組織準備。加熱溫度：Ac3以上2040。應用范圍：亞共析碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及熱軋型材等。過共析鋼不宜采用完全

3、退火。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-5 52、等溫退火 3.3.1 鋼的退火與正火 將鋼加熱到Ac3或Ac1以上2040，保溫適當時間后，較快地冷卻到珠光體溫度區間的某一溫度，等溫一定時間，使奧氏體轉變為珠光體組織，然后空冷至室溫的退火工藝。目的：與完全退火相同，但所用時間比完全退火縮短約1/3，并能得到均勻的組織和性能。加熱溫度：Ac3(Ac1)以上2040。應用范圍：亞共析、過共析碳鋼，合金鋼的鑄件、鍛件等。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-6 63、球化退火 3.3.1 鋼的退火與正火

4、 使鋼中的碳化物球狀化而進行的退火工藝。目的：使網狀Fe3C或片狀滲碳體轉變為球狀滲碳體，降低硬度，便于切削加工，為淬火作好組織準備。加熱溫度：Ac1以上2040。應用范圍：過共析鋼和合金工具鋼、軸承鋼等。對網狀Fe3C比較嚴重的鋼，在球化退火前先進行一次正火處理。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-7 74、去應力退火 3.3.1 鋼的退火與正火 將鋼加熱到Ac1以下，保溫一定時間，然后隨爐冷卻的退火工藝。目的：消除工件的內應力，穩定工件尺寸，減少變形。加熱溫度：Ac1以下溫度，一般500650。應用范圍：鑄件、鍛壓件、焊件、切削加工件等。去應

5、力退火因加熱溫度低于A1，故不發生組織轉變，只消除內應力。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-8 85、均勻化退火 3.3.1 鋼的退火與正火 將工件加熱到高溫，并長時間保溫，然后緩慢冷卻的退火工藝。目的：減少化學成分偏析和組織不均勻性。加熱溫度：10501150高溫。應用范圍：質量要求高的合金鋼鑄錠和鑄件等。均勻化退火后，鋼件晶粒粗大，應進行完全退火或正火。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-9 96、鋼的正火 3.3.1 鋼的退火與正火 課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料

6、及其熱處理 課題31-1-10101、淬火加熱 3.3.2 鋼的淬火 1）加熱溫度 鋼的含碳量是決定其淬火加熱溫度的主要因素。 2）加熱時間 加熱時間包括升溫時間和保溫時間兩部分。加熱時間長短與加熱介質、加熱速度、鋼的種類、工件形狀和尺寸、裝爐方式及裝爐量有關。具體加熱時間可通過經驗公式計算，再用實際經驗修正后決定。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-11112、淬火冷卻 3.3.2 鋼的淬火 1）冷卻介質 鋼淬火的目的是為了獲得馬氏體，但又要減少工件變形和防止工件開裂。由C曲線可知，冷卻介質的理想淬火冷卻速度如右圖所示。 生產上常用的冷卻介質有

7、水、礦物油、鹽水、堿水等。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-12123.3.2 鋼的淬火 2）淬火方法 1）單介質淬火 2）雙介質淬火 3）馬氏體分級淬火 4）貝氏體等溫淬火 課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-13133、鋼的淬透性和淬硬性 3.3.2 鋼的淬火 1）鋼的淬透性 鋼的淬透性是以在規定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布的特性。 淬硬深度是從淬硬的工件表面到規定硬度值（一般為550HV）處的垂直距離。 淬硬深度越深，淬透性越好。2）鋼的淬硬性 鋼的淬硬性是指鋼試樣在規定條件下淬火硬化所能

8、達到的最高硬度的能力。其含義是鋼試樣在規定條件下淬火時馬氏體組織所能達到的硬度。 鋼的淬硬性主要取決于鋼中含碳量。鋼中含碳量越高，淬硬性越好。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-14143.3.3 鋼的回火 回火是將淬硬后的工件加熱到Ac1點以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。是緊接淬火之后的熱處理工序。 目的：獲得工件所需要的力學性能；消除或減少內應力，降低鋼的脆性，防止工件變形和開裂；穩定工件組織和尺寸，保證精度。 課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-15153.3.3 鋼的

9、回火 1、回火方法 1）低溫回火 加熱溫度在250以下進行的回火。目的：保持淬火工件高硬度和高耐磨性，降低淬火殘留應力和脆性。回火后組織：回火馬氏體。力學性能：5864HRC，高的硬度和耐磨性。應用范圍：各種刃具、模具、滾動軸承、滲碳及表面淬火等要求硬而耐磨的零件。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-16163.3.3 鋼的回火 2）中溫回火 加熱溫度在350500之間進行的回火。目的：使工件獲得較高的彈性和強度，適當的韌性和硬度。回火后組織：回火托氏體。力學性能：3550HRC，較高的彈性極限、屈服點和一定的韌性。應用范圍：各種彈性元件及熱鍛模

10、等。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-17173.3.3 鋼的回火 3）高溫回火 加熱溫度在500以上進行的回火。目的：使工件獲得強度、塑性和韌性都較好的綜合力學性能。回火后組織：回火索氏體。力學性能：200350HBS，較好的綜合力學性能。應用范圍：各種較重要的受力結構件。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-18183.3.3 鋼的回火 2、回火脆性 淬火鋼在某些溫度區間或回火后緩冷通過該溫度區間時，出現脆化的現象稱回火脆性。回火脆性分兩種： 在250350范圍內出現的回火脆性稱第一類回火脆性，

11、又稱“低溫回火脆性”或“不可逆回火脆性”。不管是碳素鋼還是合金鋼，都應避免這種回火脆性。 含鉻、鎳、錳等元素的合金鋼淬火后，在450650范圍內回火，緩冷易產生第二類回火脆性，又稱“高溫回火脆性”或“可逆回火脆性”。為防止第二類回火脆性的出現，小零件可采用回火時快冷；大零件可選用含鎢或鉬的合金鋼。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-19193.3.4 鋼的表面熱處理與化學熱處理 1、鋼的表面熱處理 表面熱處理是只對工件表層進行熱處理以改變其組織和性能的熱處理工藝。常用的方法是表面淬火。 表面淬火是僅對工件表層進行淬火的熱處理工藝。 表面淬火不改變

12、零件表層的化學成分，只改變表層的組織，并且心部仍保留原來退火、正火或調質狀態的組織。 目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強度和韌性。 工業上常用的表面淬火方法有火焰淬火和感應淬火。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-20203.3.4 鋼的表面熱處理與化學熱處理 1）感應淬火 感應淬火是指利用感應電流通過工件所產生的熱效應，使工件表層、局部或整體加熱，并快速冷卻的淬火工藝。特點：加熱速度快；工件表面質量高，淬火變形小；易實現機械化和自動化及大批量生產，勞動生產率高；設備昂貴，維修調整較難。主要用于中碳鋼或中碳低合金鋼，也可用于工

13、具鋼，不宜用于形狀復雜的零件及單件生產。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-21213.3.4 鋼的表面熱處理與化學熱處理 2）火焰表面淬火 火焰表面淬火是應用氧乙炔（或其它可燃氣體）火焰，對零件表面加熱，然后快速冷卻的淬火，淬硬層深度一般為26mm。 特點：淬火設備簡單，成本低，使用方便靈活。但生產效率低，淬火質量較難控制。適用于單件、小批量生產或用于中碳鋼、中碳低合金鋼制造的大型工件，如大齒輪、軸等零件的表面淬火。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-22223.3.4 鋼的表面熱處理與化學熱處理

14、 2、鋼的化學熱處理簡介 化學熱處理是將工件放入一定溫度的活性介質中加熱并保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。常用的化學熱處理是滲碳和滲氮。1）鋼的滲碳 滲碳是將工件放入富碳的介質中加熱到高溫，使碳原子滲入工件表層的化學熱處理工藝。 2）鋼的滲氮（氮化） 滲氮是在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的化學熱處理工藝。 課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-23233.3.5 熱處理工藝的應用 1、熱處理技術條件的標注 設計者根據零件的性能要求，提出熱處理技術條件，并標注在零件圖上。其內容包括最終熱處理方法及熱

15、處理后應達到的力學性能，供熱處理生產及檢驗時用。熱處理技術條件可用國家標準規定的熱處理代號來標注，也可用簡單的文字和數字來說明。 一般零件只標出硬度值。 標定的硬度值允許有一定的波動范圍，布氏硬度值一般為3040個單位左右，洛氏硬度值為5個單位左右。熱處理技術條件一般標注在零件圖標題欄的上方（技術要求中），所標的內容應合理，不需規定具體的熱處理工藝，熱處理工作者可根據材料成分及技術要求等，結合實際情況和操作水平等因素決定。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-24243.3.5 熱處理工藝的應用 2、熱處理工藝位置 1）預先熱處理 （1）退火、正火

16、的工序位置 退火和正火作為預先熱處理通常安排在毛坯生產之后，粗加工之前。其作用是消除毛坯的內應力，細化晶粒，均勻組織，改善切削加工性，為最終熱處理作好組織準備。 退火（或正火）工藝路線一般為：毛坯生產退火（或正火）切削加工。（2）調質處理的工序位置 一般安排在粗加工之后，半精加工或精加工之前，其目的是提高零件的綜合力學性能。 調質工藝路線一般為：下料鍛造正火（或退火）粗加工調質半精加工（或精加工）。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-25253.3.5 熱處理工藝的應用 2）最終熱處理 最終熱處理包括各種淬火、回火及化學熱處理。其工序位置一般安排

17、在半精加工之后，磨削之前。1）淬火工序位置 (1)整體淬火工藝路線一般為：下料鍛造退火（正火）粗加工、半精加工淬火、回火磨削。(2)表面淬火工藝路線一般為：下料鍛造退火（正火）粗加工調質半精加工表面淬火低溫回火磨削。工。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-26263.3.5 熱處理工藝的應用 2）滲碳工序位置(1)整體滲碳的工藝路線一般為：下料鍛造退火（正火）粗加工、半精加工滲碳淬火、低溫回火磨削。(2)局部滲碳的工藝路線一般為：下料鍛造退火（正火）粗加工、半精加工保護非滲碳部位滲碳切除防滲余量淬火、低溫回火磨削。3）滲氮工序位置滲氮零件（38CrMoAlA鋼）的工藝路線一般為：下料鍛造退火粗加工調質半精加工去應力退火粗磨滲氮精磨或研磨。課程教學模塊三：工程材料及其熱處理課程教學模塊三：工程材料及其熱處理 課題31-1-27273.3.5 熱處理工藝的應用3、熱處理零件結構的工藝性 熱處理零件結構工藝性是指在設計需要進行熱處理零件時，既要考慮保證零件的使用性能要求，又要考慮熱處理工藝對零件結構的要求。 如果零件結構工藝性不合理，則可能造成淬火變形、開裂等熱處理缺陷，從而使零件 報廢，造成不必要的損失。一般應注意以下幾點：1）避免