【正文】 60。 2) 雙液淬火:先在冷卻能力較強的介質中冷卻到300℃左右,再放入冷卻到冷卻能力較弱的介質中冷卻,獲得馬氏體. 對于形狀的碳鋼件,先水冷,后空冷. 優(yōu)點: 防低溫時M相變開裂. 3) 分級淬火:工件加熱后迅速投入溫度稍高于Ms點的冷卻介質中,(如言浴火堿浴槽中)停25分(待表面與心部的溫差減少后再取出)取出空冷. 應用:小尺寸件(如刀具淬火) 防變形,開裂 優(yōu)點: 工藝理想,操作容易 缺點: ∵在鹽浴中冷卻,速度不夠大 ∴只適合小件 4) 等溫淬火:將加熱后的鋼件放入稍高于Ms溫度的鹽浴中保溫足夠時間, 使其發(fā)生下貝氏體轉變,隨后空冷. 應用: 形狀復雜的小零件,硬度較高,韌性好,防變形,開裂. 例子:螺絲刀(T7鋼制造) 用淬火+低溫回火 HRC55, 韌性不夠,扭10176。時易斷 如用等溫淬火, HRC55~58 韌性好, 扭90176。不斷 等溫淬火后如有殘余A,需回火, AF. 如沒有殘余A,不需回火 缺點:時間長 2 鋼的淬透性與淬硬性 淬透性:鋼在淬火時具有獲得淬硬層深度的能力. 淬硬性:在淬火后獲得的馬氏體達到的硬度,它的大小取決于淬火時溶解在奧氏體中的碳含量. 四 回火 將淬火后的鋼加熱到Ac1以下某一溫度,保溫一定時間,后冷卻到室溫的熱處理工藝. 目的:消除淬火后因冷卻快而產生的內應力,降低脆性,使其具有韌性,防止變形,開裂,調整機械性能. 1 低溫回火:加熱溫度 150~250℃ 組織: 回火馬氏體—過飽和度小的α固溶體,片狀上分布細小ε碳化物 目的: 消除內應力,~64 應用: 量具,刃具 低碳鋼: 高塑性,韌性,較高強度配合 2 中溫回火:加熱溫度 350~500℃ 組織: 極細的球(粒)狀Fe3C和F機械混合物. (回火屈氏體) 目的:減少內應力,提高彈性,硬度略降. 應用:(~%)彈簧,模具 高強度結構鋼 3 高溫回火:500~650℃ 組織: 回火索氏體—較細的球(粒)狀Fe3C和F機械混合物. 目的: 消除內應力,較高韌性,硬度更低. 應用: 齒輪,曲軸,連桿等(受交變載荷) 淬火+高溫回火調質 五 表面淬火 表面層淬透到一定深度而中心部仍保持原狀態(tài). 應用:既受摩擦,又受交變,沖擊載荷的件. 目的:提高表面的硬度,有利的殘余應力. 提高表面耐磨性,疲勞強度 加熱方法:1 火焰: 單間小批局部,質量不穩(wěn) 2 感應加熱: 質量不穩(wěn) 六 化學熱處理 工件放在某種化學介質中加熱,保溫,使化學元素滲入工件表面,改善工件表面性能. 應用: 受交變載荷,強烈磨損,或在腐蝕,高溫等條件下工作的工件. 滲C: 表面成高碳鋼,細針狀高碳馬氏體(~%),心部又有高韌性的受力較大的齒輪,軸類件 固體滲碳, 液體滲碳,氣體滲碳(常用:滲碳劑如甲醇+丙酮 900~930℃) 如: 低碳鋼,表層:P+Fe3CⅡ 內部:P+F 熱處理:淬火+低溫回火 得到回火M(細小片狀)+ Fe3CⅡ 表面含C: ~% 若表面含C低,得到低含C的回火M,硬度低 含C高,網(wǎng)狀或大量塊狀滲C體,脆性↑ 滲N: 表面硬度,耐磨性,耐蝕性,疲勞強度↑ 溫度: 500~570℃ 最后工序. 為保證內部性能,氮化前調質 優(yōu)點: 氮化后不淬火,硬度高(HV850),氮化層殘余壓應力,疲勞強度↑ 氮化物抗腐蝕. 溫度低,變形小. 碳氮共滲: 硬度高,滲層較深,硬度變化平緩,具有良好的耐磨性,較小的表面脆性. 　 　 　 　 　 　 　 　 第二篇 鑄 造 概述 一 什么是鑄造? 將液體金屬澆鑄到與零件形狀相適應的鑄造空腔中,待其冷卻凝固后,以獲得零件或毛坯的方法. 二 特點 1 優(yōu)點: 1) 可以生產形狀復雜的零件,尤其復雜內腔的毛坯(如暖氣) 2) 適應性廣,工業(yè)常用的金屬材料均可鑄造. 幾克~幾百噸. 3) . 廢鋼,廢件,切屑 4) 鑄件的形狀尺寸與零件非常接近,減少切削量,屬少無切削加工. ∴ 應用廣泛: 農業(yè)機械40~70% 機床:70~80%重量鑄件 2 缺點: 1) 機械性能不如鍛件(組織粗大,缺陷多等) 2) 砂性鑄造中,單件,小批,工人勞動強度大. 3) 鑄件質量不穩(wěn)定,工序多,影響因素復雜,易產生許多缺陷. 鑄造的缺陷對鑄件質量有著重要的影響,因此,我們從鑄件的質量入手,結合鑄件主要缺陷的形成與防止,為選擇鑄造合金和鑄造方法打好基礎. 第一章 鑄造工藝基礎 167。1 液態(tài)合金的充型 充型: 液態(tài)合金填充鑄型的過程. 充型能力: 液態(tài)合金充滿鑄型型腔,獲得形狀完整,輪廓清晰的鑄件的能力 充型能力不足:易產生: 澆不足: 不能得到完整的零件. 冷隔:沒完整融合縫隙或凹坑, 機械性能下降. 一 合金的流動性 液態(tài)金屬本身的流動性合金流動性 1 流動性對鑄件質量影響 1) 流動性好,易于澆出輪廓清晰,薄而復雜的鑄件. 2) 流動性好,有利于液態(tài)金屬中的非金屬夾雜物和氣體上浮,排除. 3) 流動性好,易于對液態(tài)金屬在凝固中產生的收縮進行補縮. 2 測定流動性的方法: 以螺旋形試件的長度來測定: 如 灰口鐵:澆鑄溫度1300℃ 試件長1800mm. 鑄鋼: 1600℃ 100mm 3 影響流動性的因素 主要是化學成分: 1) 純金屬流動性好:一定溫度下結晶,凝固層表面平滑,對液流阻力小 2) 共晶成分流動性好:恒溫凝固,固體層表面光滑,且熔點低,過熱度大. 3) 非共晶成分流動性差: 結晶在一定溫度范圍內進行,初生數(shù)枝狀晶阻礙液流 二 澆注條件 1 澆注溫度: t↑ 合金粘度下降,過熱度高. 合金在鑄件中保持流動的時間長, ∴ t↑ 提高充型能力. 但過高,易產生縮孔,粘砂,氣孔等,故不宜過高 2 充型壓力: 液態(tài)合金在流動方向上所受的壓力↑ 充型能力↑ 如 砂形鑄造直澆道,靜壓力. 壓力鑄造,離心鑄造等充型壓力高. 三 鑄型條件 1 鑄型結構: 若不合理,如壁厚小, 直澆口低, 澆口小等 充↓ 2 鑄型導熱能力: 導熱↑ 金屬降溫快,充↓ 如金屬型 3 鑄型溫度: t↑ 充↑ 如金屬型預熱 4 鑄型中氣體: 排氣能力↑ 充↑ 減少氣體來源,提高透氣性, 少量氣體在鑄型與金屬液之間形成一層氣膜,減少流動阻力,有利于充型. 167。2 鑄件的凝固和收縮 　 1 2 3 鑄件的凝固過程如果沒有合理的控制,鑄件易產生縮孔,縮松 一 鑄件的凝固 1 凝固方式: 鑄件凝固過程中,其斷面上一般分為三個區(qū): 1—固相區(qū) 2—凝固區(qū) 3—液相區(qū) 對凝固區(qū)影響較大的是凝固區(qū)的寬窄,依此劃分凝固方式. 1) 逐層凝固: 純金屬,共晶成分合金在凝固過程中沒有凝固區(qū),斷面液,固兩相由一條界限清楚分開,隨溫度下降,固相層不斷增加,液相層不斷減少,直達中心. 2) 糊狀凝固 合金結晶溫度范圍很寬,在凝固某段時間內,鑄件表面不存在固體層,凝固區(qū)貫穿整個斷面,先糊狀, 3) 中間凝固 大多數(shù)合金的凝固介于逐層凝固和糊狀凝固之間. 2 影響鑄件凝固方式的因素 1) 合金的結晶溫度范圍 范圍小: 凝固區(qū)窄,愈傾向于逐層凝固 如: 砂型鑄造, 低碳鋼 逐層凝固, 高碳鋼 糊狀凝固 2) 鑄件的溫度梯度 合金結晶溫度范圍一定時,凝固區(qū)寬度取決于鑄件內外層的溫度梯度. 溫度梯度愈小,凝固區(qū)愈寬.(內外溫差大,冷卻快,凝固區(qū)窄) 二 合金的收縮 液態(tài)合金從澆注溫度至凝固冷卻到室溫的過程中,(縮孔,縮松,裂紋,變形,殘余應力)產生的基本原因. 1 收縮的幾個階段 1) 液態(tài)收縮: 從金屬液澆入鑄型到開始凝固之前. 液態(tài)收縮減少的體積與澆注溫度質開始凝固的溫度的溫差成正比. 2) 凝固收縮: 從凝固開始到凝固完畢. 同一類合金,凝固溫度范圍大者,: 35鋼,%, 45鋼 % 3) 固態(tài)收縮: 凝固以后到常溫. 固態(tài)收縮影響鑄件尺寸,故用線收縮表示. 2 影響收縮的因素 1) 化學成分: 鑄鐵中促進石墨形成的元素增加,收縮減少. 如: 灰口鐵 C, Si↑,收↓,S↑ 收↑.因石墨比容大,體積膨脹,抵銷部分凝固收縮. 2) 澆注溫度: 溫度↑ 液態(tài)收縮↑ 3) 鑄件結構與鑄型條件 .∴ 鑄型要有好的退讓性. 3 縮孔形成 在鑄件最后凝固的地方出現(xiàn)一些空洞,集中—縮孔. 純金屬,共晶成分易產生縮孔 *產生縮孔的基本原因: 鑄件在凝固冷卻期間,金屬的液態(tài)及凝固受縮之和遠遠大于固態(tài)收縮. 4 影響縮孔容積的因素(補充) 1) 液態(tài)收縮,凝固收縮 ↑ 縮孔容積↑ 2) 凝固期間,固態(tài)收縮↑,縮孔容積↓ 3) 澆注速度↓ 縮孔容積↓ 4) 澆注速度↑ 液態(tài)收縮↑ 易產生縮孔 5 縮松的形成 由于鑄件最后凝固區(qū)域的收縮未能得到補足,或者,因合金呈糊狀凝固,被樹枝狀晶體分隔開的小液體區(qū)難以得到補縮所至. 1) 宏觀縮松 肉眼可見,往往出現(xiàn)在縮孔附近,結晶范圍愈寬,愈易形成縮松. 2) 微觀縮松 凝固過程中,晶粒之間形成微小孔洞 凝固區(qū),先形成的枝晶把金屬液分割成許多微小孤立部分,冷凝時收縮,形成晶間微小孔洞. 凝固區(qū)愈寬,愈易形成微觀縮松,對鑄件危害不大,故不列為缺陷,但對氣密性,機械性能等要求較高的鑄件,則必須設法減少.(先凝固的收縮比后凝固的小,因后凝固的有液,凝,固三個收縮,先凝固的有凝,) 6 縮孔,縮松的防止辦法 基本原則: 制定合理工藝—補縮, 縮松轉化成縮孔. 順序凝固: 冒口—補縮 同時凝固: 冷鐵—厚處. 減小熱應力,但心部縮松,故用于收縮小的合金. l 安置冒口,實行順序凝固,可有效的防止縮孔,但冒口浪費金屬,浪費工時,鑄件內應力加大,易于產生變形和裂紋.∴主要用于凝固收縮大,結晶間隔小的合金. l 非共晶成分合金,先結晶樹枝晶,阻礙金屬流動,冒口作用甚小. l 對于結晶溫度范圍甚寬的合金,由于傾向于糊狀凝固,結晶開始之后,發(fā)達的樹枝狀骨狀布滿整個截面,使冒口補縮道路受阻,選用近共晶成分和結晶范圍較窄的合金生產鑄件是適宜的. 167。3 鑄造內應力,變形和裂紋 凝固之后的繼續(xù)冷卻過程中,其固態(tài)收縮若受到阻礙,鑄件內部就發(fā)生內應力,內應力是鑄件產生變形和裂紋的基本原因.(有時相變膨脹受阻,負收縮) 一 內應力形成 1 熱應力: 鑄件厚度不均,冷速不同,收縮不一致產生. 塑性狀態(tài): 金屬在高于再結晶溫度以上的固態(tài)冷卻階段,受力變形,產生加工硬化,同時發(fā)生的再結晶降硬化抵消,內應力自行消失.(簡單說,處于屈服狀態(tài),受力—變形無應力) 彈性狀態(tài): 低于再結晶溫度,外力作用下,金屬發(fā)生彈性變形,變形后應力繼續(xù)存在. 舉例: a) 凝固開始,粗 細處都為塑性狀態(tài),無內應力 ∵兩桿冷速不同,細桿快,收縮大,∵受粗桿限制, 不能自由收縮,相對被拉長,粗桿相對被壓縮,結果 兩桿等量收縮. b) 細桿冷速大,先進如彈性階段,而粗桿仍為塑性階段,隨細桿收縮發(fā)生塑性收縮,無應力. c) 細桿收縮先停止,粗桿繼續(xù)收縮,壓迫細桿,而細桿又阻止粗桿的收縮,至室溫, 粗桿受拉應力(+),() 由此可見,各部分的溫差越大,熱應力也越大,冷卻較慢的部分形成拉應力,冷卻較快的部分形成壓應力. 預防方法: 1 壁厚均勻 2 同時凝固—薄處設澆口,厚處放冷鐵 優(yōu)點: 省冒口,省工,省料 缺點: 心部易出現(xiàn)縮孔或縮松,應用于灰鐵錫青銅,因灰鐵縮孔、縮松傾向小，錫青銅糊狀凝固，用順序凝固也難以有效地消除其顯微縮松。 2 機械應力 合金的線收縮受到鑄型或型芯機械阻礙而形成的內應力。 機械應力是暫時的,落砂后,就自行消失.*機械應力與熱應力共同作用,可能使某些部位增加了裂紋傾向. 預防方法: 提高鑄型和型芯的退讓性. 3 相變應力 冷卻過程中,固態(tài)相變時,—P, A—P體積會增大,Fe3C—石墨,體積↑. 鐵碳合金三種應力在鑄件不同部位情況如下表: 鑄件部位 熱應力 相變應力 機械應力 共析轉變 石墨化 落砂前 落砂后 薄或外層 + + + 0 厚或內層 + + 0 前面講過預防應力方法,若產生應力,還可通過自然時效和人工時效的方法消除應力. 二 變形與防止 鑄件通過自由變形來松弛內應力,. 舉例: 平板鑄件 ∵ 平板中心散熱慢,. ∴ 發(fā)生如圖所示變形 防止方法: 1壁厚均勻,形狀對稱,同時凝固. 2 反變形法(長件,易變