【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鐵的工藝與設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低。分類(lèi)及表示方法灰鑄鐵（石墨以片狀）：HT+最小抗拉強(qiáng)度：例如：HT100球墨鑄鐵（石墨以球狀）：QT+最低抗拉強(qiáng)度最低伸長(zhǎng)率：例如：QT40018蠕墨鑄鐵（石墨以蠕蟲(chóng)狀）：RuT+最小抗拉強(qiáng)度：例如：RuT260可鍛鑄鐵（石墨以團(tuán)絮狀）：KT+H/Z+最小抗拉強(qiáng)度最小伸長(zhǎng)率：例如：KTH3000KTZ45006學(xué)會(huì)查表，查閱以下碳鋼的主要用途：HT100——低載荷和不重要零件，如蓋、外罩、手輪、支架、重錘等。QT40018——承受沖擊、振動(dòng)的零件，輪轂、驅(qū)動(dòng)橋殼、減速器殼、撥叉等。RuT260——增壓器廢氣進(jìn)氣殼體、汽車(chē)底盤(pán)零件等。KTH30006——彎頭、三通管件、中低壓閥門(mén)等。九、 總結(jié)學(xué)習(xí)了碳素鋼、鑄鐵的分類(lèi)、編號(hào)、性能及應(yīng)用，查閱碳素鋼、鑄鐵的相關(guān)資料方法四、布置作業(yè)習(xí)題：5；6；7第六講 普通熱處理概述 普通熱處理概述課 題：普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）方法概述時(shí)效處理與淬透性的概念課題形式：講授、兩課時(shí)教學(xué)目的：講解普通熱處理方法概述講解時(shí)效處理與淬透性的概念教學(xué)要求：掌握普通熱處理工藝原理與方法了解時(shí)效處理與淬透性的概念教學(xué)重點(diǎn)：普通熱處理工藝原理與方法教學(xué)難點(diǎn)：普通熱處理工藝原理與方法教 具：多媒體圖片、表格教學(xué)方法：多媒體講解教學(xué)過(guò)程：三、 案例導(dǎo)入：之前的課題研究了鋼在加熱和冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變，如何利用這些組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，來(lái)提高鋼的力學(xué)性能呢？即鋼在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織，這些具體的工藝方法，是本講的研究重點(diǎn)內(nèi)容。四、 教學(xué)內(nèi)容：普通熱處理概述定義:將金屬緩慢加熱到一定溫度，保溫足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻)的一種金屬熱處理工藝 。目的:使經(jīng)過(guò)鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件消除內(nèi)應(yīng)力；降低硬度。細(xì)化晶粒；均勻成分；為最終熱處理作好組織準(zhǔn)備。（1）完全退火：是將亞共析碳鋼加熱到Ac3線(xiàn)以上約2060186。C，保溫一定時(shí)間， 隨爐緩慢冷卻到600186。C以下，然后出爐在空氣中冷卻。這種退火主要用于亞共析成分的碳鋼和和金鋼的鑄件，鍛件及 熱扎型材，目的是細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力與組織缺陷，降低硬度，提高塑性，為隨后的切削加工和淬火做好準(zhǔn)備。應(yīng)用：亞共析碳鋼、合金鋼（2）等溫退火等溫退火是為了保證A在P轉(zhuǎn)變區(qū)上部發(fā)生轉(zhuǎn)變，因此冷卻速度很緩慢，所需時(shí)間少則十幾小時(shí)，多則數(shù)天，因此生產(chǎn)中常用等溫退火來(lái)代替完全退火。等溫退火加熱與完全退火相同，但鋼經(jīng)A化后，等溫退火以較快速度冷卻到A1以下，等溫應(yīng)定時(shí)間，使A在等溫中發(fā)生P轉(zhuǎn)變，然后再以較快速度冷至室溫，等溫退火時(shí)間短，效率高。應(yīng)用：共析鋼、過(guò)共析鋼、合金鋼（3）擴(kuò)散退火（均勻化退火）應(yīng)用范圍：合金鋼鑄錠和鑄件。目的：消除和金結(jié)晶是產(chǎn)生的枝晶偏析，使成分均勻，故而又稱(chēng)均勻化退火。工藝：把鑄錠或鑄件加熱到Ac1以上，大約10001200186。C，保溫1015小時(shí)，再隨爐冷卻。特點(diǎn)：高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱。鋼中合金元素含量越高，加熱溫度也越高，高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱又是造成組織過(guò)熱又一原因，因此擴(kuò)散退火后需要進(jìn)行一次完全退火或正火來(lái)消除過(guò)熱。（4）去應(yīng)力退火（低溫退火）目的：用于消除鑄件，鍛件，焊接件，冷沖壓件以及機(jī)加工件中的殘余應(yīng)力，這些殘余應(yīng)力在以后機(jī)加工或使用中潛在地會(huì)產(chǎn)生變形或開(kāi)裂。工藝：將工件緩慢加熱到600650℃，保溫一定的時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻到200℃再出爐空冷。（5）球化退火 球化退火是將鋼加熱至Ac1以上、Accm以下的雙相區(qū)，較長(zhǎng)時(shí)間保溫，并緩慢冷卻的工藝。目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄顫B碳體，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱(chēng)為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、切削性好、冷形變能力大。適用于共析鋼與過(guò)共析鋼。（5）球化退火 球化退火是將鋼加熱至Ac1以上、Accm以下的雙相區(qū)，較長(zhǎng)時(shí)間保溫，并緩慢冷卻的工藝。目的在于使珠光體內(nèi)的片狀滲碳體以及先共析滲碳體都變?yōu)榍蛄顫B碳體，均勻分布于鐵素體基體中(這種組織稱(chēng)為球化珠光體)。具有這種組織的中碳鋼和高碳鋼硬度低、切削性好、冷形變能力大。適用于共析鋼與過(guò)共析鋼。2 鋼的正火定義:將鋼件加熱到臨界點(diǎn)（Ac3，Acm）3050℃以上，適當(dāng)保溫進(jìn)行完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，這種熱處理稱(chēng)正火正火的目的與退火相同，只是溫度高于退火，且在空氣中冷卻。正火工藝：正火的加熱溫度與鋼的化學(xué)成分關(guān)系很大低碳鋼加熱溫度為Ac3以上100150℃中碳鋼加熱溫度為Ac3以上50100℃高碳鋼加熱溫度為Accm以上3050℃保溫時(shí)間與工件厚度和加熱爐的形式有關(guān)，冷卻既可采用空冷也可采用吹風(fēng)冷卻，但注意工件冷卻時(shí)不能堆放在一起，應(yīng)散開(kāi)放置。正火后的組織與性能：正火實(shí)際上是退火的一種特殊情況，兩者不同之處主要在于正火的冷卻速度較退火快，因此有偽共析組織。正火的應(yīng)用正火與退火相似，有以下特點(diǎn)：正火鋼的機(jī)械性能高，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短能量耗費(fèi)少，因此盡可能選用正火。正火有以下幾方面的應(yīng)用：1）普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理；正火可以消除鑄造或鍛造生產(chǎn)中的過(guò)熱缺陷，細(xì)化組織，提高機(jī)械性能。2）改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性；硬度在160230HB的金屬，易切削加工，金屬硬度高，不但難以加工，而且刀具易磨損，能量耗費(fèi)也大，硬度過(guò)低，加工又易粘刀，使刀具發(fā)熱和磨損，且加工零件表面光潔度也很差。3）作為中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的較主要零件的預(yù)先熱處理；正火常用來(lái)為較重要零件進(jìn)行預(yù)先熱處理。例如，對(duì)中碳結(jié)構(gòu)鋼正火，可使一些不正常的組織變?yōu)檎＝M織，消除熱加工所造成的組織缺陷，并且它對(duì)減小工件淬火變形與開(kāi)裂提高淬火質(zhì)量有積極作用。4）消除過(guò)共析鋼中的網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備，這是因?yàn)檎鹄鋮s速度比較快，二次滲碳體來(lái)不及沿A晶界呈網(wǎng)狀析出。5）對(duì)一些大型或形復(fù)雜的零件，淬火可能有開(kāi)裂的危險(xiǎn)，正火也往往代替淬火，回火處理，作為這些零件的最終熱處理。概念：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體或下馬貝氏組織的熱處理工藝稱(chēng)為淬火.目的：獲得馬氏體或下貝氏體，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。提示：Ｍ或B下不是熱處理所要求的最后組織，淬火后，鋼材還要根據(jù)不同的需要，進(jìn)行不同溫度的回火，這樣可使淬火Ｍ獲取不同的組織，從而使淬火鋼零件具有不同的機(jī)械性能，充分滿(mǎn)足各種工具與零件的使用要求。淬火工藝（1）淬火加熱溫度的選擇淬火溫度的高低與鋼的化學(xué)成分有關(guān)亞共析鋼 t＝Ac3+(30～70)℃共析鋼，過(guò)共析鋼 t＝Ac1+(30～70)℃亞共析碳鋼為什么要加熱到Ac3以上完全Ａ化后淬火呢？若加熱溫度選在Ac1～Ac3之間，組織中有一部分鐵素體存在，在隨后的淬火冷卻中，由于鐵素體不發(fā)生變化而保留下來(lái)，它的存在是鋼的淬火組織中存在軟點(diǎn)，降低了淬火鋼的硬度，同時(shí)它的存在還會(huì)影響鋼的均勻性，影響機(jī)械性能，加熱Ac3以上太高也不行，鋼的氧化脫碳嚴(yán)重，另一方面Ａ晶粒粗大，淬火后Ｍ粗大，鋼的性能變壞（2）加熱時(shí)間的選擇加熱時(shí)間指的是升溫與保溫所需時(shí)間，加熱時(shí)間的長(zhǎng)短與很多因素有關(guān)，例如，鋼的成分、原始組織、工件形狀、尺寸、加熱介質(zhì)、裝爐方式、爐溫等許多因素有關(guān)，確切計(jì)算加熱時(shí)間很困難，只是給出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式： t = a*Dt 加熱時(shí)間；a 加熱系數(shù)；D 工件有效厚度（3）淬火冷卻介質(zhì)理想淬火冷卻速度加熱到A狀態(tài)的鋼，冷卻速度必須大于臨界冷卻速度是才能獲得要求的M組織。常用的淬火冷卻介質(zhì)：油、水、鹽水、堿水等。淬火方法單液淬火：直冷，簡(jiǎn)單易操作。雙液淬火：先快后慢，降低組織應(yīng)力。分級(jí)淬火：快恒快，降低熱應(yīng)力與組織應(yīng)力。等溫淬火：得到B下（工模具、彈簧）。局部淬火：量具等的局部區(qū)域。（4）淬火缺陷的防止方法熱處理生產(chǎn)中，由于熱處理工藝處理不當(dāng)，常會(huì)給工件帶來(lái)缺陷，如氧化，脫碳，過(guò)熱，過(guò)燒，硬度不足，變形與開(kāi)裂等。氧化：氧化是因?yàn)殇撛谟醒趸詺怏w中加熱時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化而在表面形成一層氧化皮，在高溫下，甚至晶界也回會(huì)發(fā)生氧化。脫碳：鋼在某些介質(zhì)中加熱時(shí)，這些介質(zhì)會(huì)使鋼表面的含碳量下降，我們稱(chēng)這現(xiàn)象為“脫碳”。減少或防止鋼在淬火中氧化與脫碳的方法有：采用脫氧良好的鹽溶爐加熱；在可控保護(hù)氣氛爐中加熱；在真空爐中加熱；預(yù)留足夠的加工余量。變形與開(kāi)裂：工件的變形與開(kāi)裂是熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合的結(jié)果，但熱應(yīng)力與組織應(yīng)力方向恰好相反，如果熱處理適當(dāng)，它們可部分相互抵消，可使殘余應(yīng)力減小，但是當(dāng)殘余應(yīng)力超過(guò)鋼的屈服強(qiáng)度時(shí)，工件就發(fā)生變形，殘余應(yīng)力超過(guò)鋼的抗拉強(qiáng)度時(shí)，工件就產(chǎn)生開(kāi)裂。為減小變形或開(kāi)裂，除了正確選擇鋼材和合理設(shè)計(jì)工件的結(jié)構(gòu)外，在工藝上可采取下列措施：1）采用合理的鍛造與預(yù)先熱處理；2）采用合理的熱處理工藝；3）采用正確的操作方法；4）對(duì)于淬火易開(kāi)裂的部分，如鍵槽，孔眼等用石棉堵塞。概念：將經(jīng)過(guò)淬火的鋼加熱到AC1以下的適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后冷卻到室溫以獲得所需組織和性能的熱處理工藝。回火的目的獲得工件所需的組織，降低內(nèi)應(yīng)力、提高韌性、穩(wěn)定尺寸、改善加工性能，通過(guò)調(diào)整回火溫度可獲得不同硬度、強(qiáng)度和韌性的力學(xué)性能。鋼淬火后一般都必須要進(jìn)行回火處理，回火決定了鋼在使用狀態(tài)的組織和壽命，因此是很主要的熱處理工序。淬火鋼回火時(shí)組織和性能的變化① 馬氏體分解（100～350℃）：回火M(低過(guò)飽和α＋ε碳化物)② 殘余奧氏體的分解（200～300℃）：B下③ 碳化物的轉(zhuǎn)變（250～400℃）：ε碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C④ 滲碳體的聚集長(zhǎng)大和α相再結(jié)晶（400℃） 成為粒狀Fe3C，600℃后粗化45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和正火后的性能比較由于調(diào)質(zhì)處理后的組織為回火索氏體，其中滲碳體為顆粒狀，而正火所得到的索氏體中滲碳體呈片狀，調(diào)質(zhì)鋼不僅硬度高，且塑性與韌性也高于正火狀態(tài)。調(diào)質(zhì)處理一般作為最終熱處理，但也可以作為表面淬火和化學(xué)熱處理的預(yù)先熱處理。為了保持淬火后的高硬度及尺寸穩(wěn)定性，淬火后又可進(jìn)行時(shí)效處理（溫度低于低溫回火）。補(bǔ)充1：時(shí)效處理概念：將淬火后的金屬工件置於室溫或較高溫度下保持適當(dāng)時(shí)間，以提高金屬?gòu)?qiáng)度的熱處理工藝。室溫下進(jìn)行的時(shí)效處理是自然時(shí)效；較高溫度下進(jìn)行的時(shí)效處理是人工時(shí)效。在機(jī)械生產(chǎn)中，為了穩(wěn)定鑄件尺寸，常將鑄件在室溫下長(zhǎng)期放置，然后才進(jìn)行切削加工。這種措施也被稱(chēng)為時(shí)效。但這種時(shí)效不屬於金屬熱處理工藝。 作用是為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。 補(bǔ)充2：鋼的淬透性淬透性表示的是鋼在淬火時(shí)所能得到的淬硬層深度。鋼的淬硬性指的是鋼在淬火能達(dá)到的最高硬度。用不同的鋼制成相同形狀和尺寸的工件，在同樣條件下淬火，淬透性好的鋼淬硬層較深，淬透性差的鋼淬硬層較淺。三、小結(jié)：鋼的退火與正火鋼的淬火鋼的回火時(shí)效處理與淬透性四、作業(yè)：課本習(xí)題：15；16；17第七講 鋼的表面熱處理167。 鋼的熱處理課 題：表面熱處理的目的、分類(lèi)常用的表面熱處理工藝應(yīng)用表面熱處理的典型零件課題形式：講授、兩課時(shí)教學(xué)目的：講解表面熱處理的目的、分類(lèi)及應(yīng)用講解常用的表面熱處理工藝講解表面熱處理的典型零件教學(xué)要求：掌握表面熱處理的目的、分類(lèi)及應(yīng)用了解常用的表面熱處理工藝了解表面熱處理的典型零件；根據(jù)零件特點(diǎn)選擇合理的表面熱處理方式教學(xué)重點(diǎn)：掌握表面熱處理的目的、分類(lèi)及應(yīng)用根據(jù)零件特點(diǎn)選擇合理的表面熱處理方式教學(xué)難點(diǎn)：表面熱處理的目的、分類(lèi)及應(yīng)用根據(jù)零件特點(diǎn)選擇合理的表面熱處理方式教 具：多媒體圖片、表格教學(xué)方法：多媒體講解教學(xué)過(guò)程：案例導(dǎo)入：之前的課題研究了一般的熱處理工藝方法，即“四把火”為代表的普通熱處理工藝。但面對(duì)要求表面硬而耐磨，高的疲勞強(qiáng)度，內(nèi)部足夠的塑性的一類(lèi)零件，如齒輪、凸輪、軸類(lèi)等零件時(shí)，普通的熱處理工藝無(wú)法達(dá)到技術(shù)要求，那如何通過(guò)熱處理，提高這類(lèi)零件力學(xué)性能呢?教學(xué)內(nèi)容：表面熱處理目的：使零件具有“表硬心韌” 的性能特點(diǎn)。 分類(lèi)：表面淬火、表面化學(xué)熱處理表面淬火目的：表面與心部的成分一致，組織不一樣。 工藝：將工件表面快速加熱到奧氏體區(qū)，在熱量尚未達(dá)到心部時(shí)立即迅速冷卻，使表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持原始組織的一種局部淬火方法。 分類(lèi)：火焰加熱表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火、激光加熱表面淬火 應(yīng)用場(chǎng)合：中碳鋼（Wc —%）, 如45鋼機(jī)床齒輪、軸等零件。常用的表面淬火技術(shù)圖一1）、火焰加熱表面淬火 裝置：如圖一。淬硬層深度：2—6mm優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)便；無(wú)需特殊設(shè)備；適用于單件、小批量生產(chǎn)零件；缺點(diǎn)：需要操作熟練，否則造成質(zhì)量不穩(wěn)定 應(yīng)用： 軋鋼機(jī)齒輪、軋輥； 礦山機(jī)械齒輪、軸； 機(jī)床導(dǎo)軌、齒輪； 2）、感應(yīng)加熱表面淬火 裝置：如圖二淬硬層與頻率有關(guān)： —2mm，高頻感應(yīng)加熱（100—1000KHZ）圖二 28mm，中頻感應(yīng)加熱（—10KHZ）；10—15mm，工頻感應(yīng)加熱（50HZ） 特點(diǎn)：淬火質(zhì)量好，表層組織細(xì)、硬度高、脆性小、生產(chǎn)效率高、便于自動(dòng)化，缺點(diǎn)是設(shè)備昂貴，勞動(dòng)條件差。 3）、激光加熱表面淬火工藝： 將高功率密度的激光束照射到工件表面，使表面快速加熱到奧氏體區(qū)，依靠工件本身熱傳導(dǎo)迅速自冷而獲得一定淬硬層的工藝操作。硬化層：1—2mm應(yīng)