【文章內容簡介】 原理 ——同素異構轉變 ，使鋼在加熱和冷卻過程中，內部發(fā)生組織與結構變化。 四、鋼的熱處理 鋼熱處理的分類 熱 處 理 普通熱處理 表面熱處理 其他熱處理 淬火、回火 退火、正火 表 面 淬 火 化學熱處理 激光熱處理 可控氣氛熱處理 真空熱處理 變形熱處理 感 應 淬 火 火焰淬火等 滲碳、滲氮 滲 金 屬 等 四、鋼的熱處理 退火與正火 一、退火 將金屬或合金加熱到適當溫度，保溫一定時間，隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。組織為 F+S。 四、鋼的熱處理 1 、 退火的目的 ? （ 1）降低鋼的硬度，使其易于切削加工； ? （ 2）提高鋼的塑性和韌性，以易于切削和冷變形加工； ? （ 3）消除鋼中的組織缺陷，為熱鍛、熱軋或熱處理作好組織準備； ? （ 4）消除前一工序中所產生的內應力，以防變形或開裂。 四、鋼的熱處理 ２ 、常用的退火方法 四、鋼的熱處理 完全退火 球化退火 等溫退火 擴散退火 去應力退火 再結晶退火 A3線以上 3050176。 C A1線以上 2040176。 C A3線以上 3050176。 C A3線以上 150250176。 C A1線以下 600650176。 C 再結晶以上 150176。 C 緩慢冷卻 緩冷至 600176。 C空冷 快冷至 A1線 下保溫 緩慢冷卻 緩慢冷卻 緩慢冷卻 消除粗晶和 不均勻組織 將片狀 P變?yōu)? 球狀 P 獲得均勻組織 消除偏析 消除殘余應力 消除加工硬化 亞共析鋼 過共析鋼 合金鋼 高合金鋼 合金鋼鑄錠 鑄件 鑄、鍛、焊件 冷塑性變形件 退火分類 加熱溫度 冷卻方式 主要目的 適用范圍 ２ 、常用的退火方法 四、鋼的熱處理 正火 將鋼件加熱至Ac3或 Accm以上 30～50℃ ，保溫使之完全A化后在空氣中冷卻的熱處理工藝。 正火的冷卻速度比退火稍快，過冷度稍大。組織較細，強度、硬度較高，一般為 S組織。 四、鋼的熱處理 正火 目的 ： ? １、對要求不高的結構件，正火可作為最終熱處理，細化組織，提高力學性能； ? ２、低碳鋼正火可提高其硬度，改善切削加工性能； ? ３、消除共析鋼和過共析鋼中的網狀 Fe3CⅡ 。 四、鋼的熱處理 正火與退火的選擇 （ 1） 從切削加工性方面考慮 低碳鋼用正火提高硬度，而高碳鋼用退火降低硬度，以便于切削加工。 （ 2）從使用性能上考慮 對零件性能要求不高，可用正火作為最終熱處理；當零件形狀復雜、厚薄不均時，采用退火；對中、低碳鋼，正火比退火力學性能好。 （ 3）從經濟上考慮 正火操作簡便，生產周期短，能耗少，故在可能條件下，應優(yōu)先考慮正火處理。 四、鋼的熱處理 淬火與回火 淬火 將鋼件加熱到 Ac3或 Ac1以上 30～ 50℃ ，保溫后急冷，以獲得 M、下 B的非平衡組織的熱處理工藝。 目的 ：提高鋼的強度、硬度和耐磨性。 四、鋼的熱處理 淬火與回火 （１）淬火加熱溫度的選擇 原則 ：淬火后得到均勻細小的 M或B下 。 四、鋼的熱處理 （２）淬火冷卻 選擇原則 ：既要保證工件獲得 M，又要減少變形和避免開裂。 兩慢一快 措施 ：選擇合適的淬火介質；改進淬火方法。 四、鋼的熱處理 淬火介質的冷卻能力 四、鋼的熱處理 淬火方法 溫 度 溫 度 溫 度 溫 度 內部 內部 正在轉變 正在轉變 正在轉變 正在轉變 貝氏體 馬氏體 馬氏體 馬氏體 單液淬火 雙液淬火 分級淬火 等溫淬火 鹽浴保溫后空冷，目的：減少內應力 鹽浴保溫，目的：獲得下 B 四、鋼的熱處理 回火 淬火鋼重新加熱至 A1線 以下某一溫度，保溫后冷卻的熱處理工藝。 ? 目的： ? （ 1）降低脆性； ? （ 2）消除或減少內應力 ，防止變形和開裂。 ? （ 3）獲得工件所要求的力學性能 ； ? （ 4）穩(wěn)定工件尺寸； 四、鋼的熱處理 回火組織轉變 回火的實質 ：淬火 M分解以及殘余 A分解、聚集、長大的過程，是由非平衡態(tài)組織趨向平衡態(tài)組織的轉變。 回火組織是粒狀的，淬火組織是片狀的。 四、鋼的熱處理 轉變過程 ? （ 1） M分解（ 20～ 200℃ ），得到低飽和 M與碳化物的混合組織 —— 回火 M。 ? （ 2）殘余 A分解（ 200～ 300℃ ），得到回火 M。 ? （ 3） F形成（ 300～ 400℃ ），得到極細的粒狀 Fe3C和 F的機械混合物 回火 T。 ? （ 4） Fe3C長大（ 400 ℃ 以上），得到細小的粒狀 Fe3C和 F的機械混合物 回火 S。 四、鋼的熱處理 回火的種類和應用 ? 低溫回火 ： 150 ～ 250 ℃ 。組織 —— 回火馬氏體。 高硬耐磨。刃具，軸承，冷作磨具等。 ? 中溫回火 ： 350 ～ 500 ℃ 。組織 —— 回火屈氏體。高的屈服極限，彈性極限和韌性。彈簧，熱作磨具。 ? 高溫回火 （淬火 +高溫回火 =調質） ： 500 ～ 650 ℃ 。組織 —— 回火索氏體。較好的綜合機械性能。連桿，軸，齒輪等 四、鋼的熱處理 3. 化學熱處理 ? 將鋼置于一定活性介質中加熱保溫，使介質中的活性原子滲入工件表面，以改變工件表面的化學成分、組織和性能的熱處理工藝。 ? 特點 ：鋼件表面層組織和成分均發(fā)生改變。 ? 目的 ：強化工件表面，提高硬度、耐磨性和疲勞強度；改善工件表面的物理和化學性能，提高工件的抗蝕性和耐熱性。 四、鋼的熱處理 化學熱處理基本過程 ： ? （１） 介質分解 ：形成活性原子； ? （２） 吸收 ：形成固溶體和化合物； ? （３） 擴散 。 四、鋼的熱處理 化學熱處理 四、鋼的熱處理 化學熱處理 四、鋼的熱處理 鑄鐵的性能 鑄鐵 含碳量大于 % 及 Si、 Mn、 S、 P等雜質。 石墨的存在，使鑄鐵具有鑄鋼所不具備的性能。 鑄鐵的優(yōu)點 良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小 。 良好的切削加工性能； 高的耐磨性； 良好的吸振緩沖性能； 低的缺口敏感性能。 五、鑄鐵 鑄鐵的分類 灰口鑄鐵 第一階段石墨化過程充分進行而得到的鑄鐵，碳主要以石墨形式存在，斷口呈灰暗色。 灰口鑄鐵 灰 鑄 鐵 可鍛鑄鐵 蠕墨鑄鐵 球墨鑄鐵 五、鑄鐵 合金鑄鐵 Cr、 Mo、 Cu 通過激冷 Al、 Si、 Cr Al、 Si、 Cr 氣缸、活塞環(huán) 軋輥、凸輪軸 爐底、換熱器、坩鍋等 化工設備的管道、閥門、泵體、反應釜、盛儲器等 分 類 耐磨鑄鐵 耐熱鑄鐵 （ RT） 耐蝕鑄鐵 (ST) 耐磨灰鑄鐵 (MT) 冷硬鑄鐵 (LT) 五、鑄鐵 五、鑄鐵 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 ? 碳鋼的特點： ? （１）淬透性低，整個截面性能分布不均； ? （２）力學性能欠佳。存在硬度、強度與塑性、韌性之間的矛盾，屈強比低 ； ? （３）不能具備耐高溫、耐腐蝕、高耐磨等特殊性能。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 合金 元素在鋼中的作用 （１）固溶強化 合金元素固溶于 F、 A、 M中引起晶格畸變，增加位錯運動阻力，產生固溶強化。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 合金 元素在鋼中的作用 （２）第二相強化 某些合金元素 可以固溶于 Fe3C中，形成合金 Fe3C或特殊碳化物，提高鋼的強度和硬度。 （３）細晶強化 使 A、 F晶粒及 M針條細化，增加位錯運動阻力，達到強化的目的。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 合金 元素在鋼中的作用 （４）提高淬透性 合金元素固溶于 A中，增加 A的穩(wěn)定性，減慢過冷 A的分解速度，使 C曲線右移，降低鋼淬火時的臨界冷卻速度，提高淬透性。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 合金 元素在鋼中的作用 ? （５）提高回火穩(wěn)定性 回火穩(wěn)定性 ：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力。 合金元素固溶于 M中減緩 C的擴散，阻礙碳化物的析出，推遲 M的分解，抵抗硬度下降。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 合金 元素在鋼中的作用 ? （６）使鋼獲得特殊性能 * 形成穩(wěn)定的單相組織：使 A3線降至室溫，得到具備耐腐蝕、耐高溫、抗磨損的A鋼。 ** 形成致密氧化膜和金屬間化合物，提高鋼的耐腐蝕性和高溫抗氧化性；金屬間化合物阻礙位錯在高溫下運動，提高鋼的蠕變抗力，提高鋼的高溫強度。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 合金鋼的分類 ? １）按合金元素的含量分 低合金鋼 ：合金元素總的質量分數(shù)＜５％； 中合金鋼 ：合金元素總的質量分數(shù)為５～１０％； 高合金鋼 ：合金元素總的質量分數(shù)＞１０％。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 2023/1/16 123 按用途分： 合金結構鋼 調質結構鋼、表面硬化鋼 低碳馬氏體鋼、非調質結構鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼 不銹鋼和耐熱鋼等 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 2023/1/16 124 二、合金元素對鋼的影響 目前常用的合金元素有：鉻 (Cr)，錳(Mn)，鎳 (Ni)，硅 (Si)，硼 (B)，鎢 (W)，鉬 (Mo)，釩 (V)，鈦 (Ti)和稀土元素 (Re)等。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 2023/1/16 125 鉻 提高耐腐蝕性能和抗氧化性能。 含量達到 13％ 時，能使鋼的耐腐蝕能力顯著提高，并增加鋼的熱強性。 提高鋼的淬透性，顯著提高鋼的強度、硬度和耐磨性，但使塑性和韌性降低。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 2023/1/16 126 錳 Mn 提高強度和提高低溫沖擊韌性。 鎳 Ni 提高淬透性，有很高的強度及良好的塑性和韌性。 提高耐腐蝕性和低溫沖擊韌性。 鎳基合金具有更高的熱強性能。 鎳被廣泛應用于不銹耐酸鋼和耐熱鋼中。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 2023/1/16 127 硅 Si 提高強度、高溫疲勞強度、耐熱性及耐H2S等介質的腐蝕性。 硅含量增高會降低鋼的塑性和沖擊韌性。 鋁 Al 強脫氧劑，顯著細化晶粒，提高沖擊韌性，降低冷脆性。 提高抗氧化性和耐熱性，對抵抗 H2S介質腐蝕有良好作用。 價格便宜，在耐熱鋼中常以它來代替鉻。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 2023/1/16 128 鉬 Mo 提高高溫強度、硬度、細化晶粒、防止回火脆性。鉬能抗氫腐蝕。 釩 V 于固溶體中提高高溫強度，細化晶粒，提高淬透性。 鉻鋼中加少量釩，在保持鋼的強度情況下，能改善鋼的塑性。 第五節(jié) 低合金鋼及化工設備用的特種鋼 2023/1/16 129 鈦 Ti 強脫氧劑，可提高強度、細化晶粒，提高韌性，減小鑄錠縮孔和焊縫裂紋等傾向。 在不銹鋼中穩(wěn)定碳，防止晶間腐蝕提高