PPT《《机械制造基础》教学案卷》

《机械制造基础》教学案卷 对象:交通运输 时间:2011/02-2011/07沈阳农业大学 工程学院赵 秀荣3钢的热处理 3-1 概述3-2 钢在加热时的转变3-3 钢在冷却时的转变3-4 常用钢的热处理 3-1 概述 随着工业生产和科学技术的不断发展,对钢铁材料的性能要求也越来越高.

为了改善钢铁材料的性能,目前主要有两种途径: 一是调整其化学成分,加入合金元素,研制新的合金材料;

二是对其进行适当的热处理,以提高其机械性能. 3-1 概述 钢的热处理(Heat treatment)是指将钢在固态下施以不同的加热、保温、冷却,改变其内部(或表面的)组织,从而获得所需的性能的工艺过程. 热处理应伴随固态相变和扩散. 3-1 概述 热处理通常分为普通热处理(包括退火、正火、淬火、回火)、表面热处理(包括表面淬火、化学热处理)和特殊热处理(如磁场热处理、形变热处理)几种主要方法. 3-1 概述 热处理可以消除上一工艺过程所产生的缺陷,为下一工艺过程创造条件, 也可以直接提高工件使用性能,是充分发挥钢材潜力,提高产品质量、延长工件使用寿命的工艺方法. 在机械制造中,多数零件,特别是重要的机械零件,如齿轮、传动轴、轴承、弹簧、工磨具等均需进行热处理. 3-1 概述 热处理都是由加热、保温和冷却三个阶段组成. 冷却 保温 温度/℃ 临界点 加热 时间/s 图3-1钢的热处理工艺曲线 3-2 钢在加热时的转变 在Fe-Fe3C相图中,A

1、A3和Acm是碳钢在极其缓慢的加热或冷却时的转变温度,是平衡临界点. 在实际生产中,不可能极其缓慢地加热和冷却,因此不可能在平衡临界点进行组织转变.实际加热时各临界点用Ac

1、Ac3和Accm线表示,而实际冷却时各点临界位置分别用Ar

1、Ar3和Arcm线表示. 3-2 钢在加热时的转变 S A 温度/℃ E P+F ωC*100 A+ Fe3CⅡ A+F Ac1 A1 Ar1 A3 Ar3 Ac3 Accm Acm Arcm P+Fe3CⅡ 图3-2 碳素钢加热冷却温度临界点 3-2 钢在加热时的转变

一、 奥氏体的形成 将共析钢加热到Ac1时便发生珠光体向奥氏体的转变.奥氏体的形成过程分三个阶段,如下图 F Fe3C A核 正在长大的A核 未溶的Fe3C A 成分均匀化 3-2 钢在加热时的转变 A 奥氏体形核与核长大 在珠光体团界面(P/ P)及铁素体渗碳体界面(F/ Fe3C)形成奥氏体晶核,并逐步张大形成奥氏体晶粒. 3-2 钢在加热时的转变 B 残余渗碳体继续溶入奥氏体 由于渗碳体的晶体结构及碳含量都与奥氏体差别很大,故铁素体向奥氏体的转变速度比渗碳体向奥氏体的溶解要快, 因此在铁素体全部消失以后,仍有部分渗碳体未溶解,随着保温时间延长,残余渗碳体不断溶入奥氏体,直至全部消失为止. 3-2 钢在加热时的转变 C 奥氏体均匀化 由于原来珠光体中的碳主要集中在渗碳体中,故当残余渗碳体完全溶解后,奥氏体中碳浓度仍是不均匀的,原先渗碳体的地方碳浓度较高,而原来铁素体的地方碳浓度较低,只有继续延长保温时间,通过碳原子的扩散才能获得均匀的奥氏体. 3-2 钢在加热时的转变 亚共析碳钢和过共析碳钢的奥氏体化过程:首先是珠光体转变为奥氏体,然后是铁素体或渗碳体继续向奥氏体转变或溶解,最后得到单相奥氏体组织. 3-2 钢在加热时的转变

(二) 奥氏体晶粒的长大 奥氏体晶粒形成后,继续加热或保持恒温,它们将聚集长大,即由小晶粒合并为较粗大的晶粒. 由热力学原理可知,这是一种必然发生的过程,因为晶粒合并将使晶界总面积减少,从而使总晶界能降低. 3-3 钢在冷却时的转变 钢在冷却时的转变加热钢使其奥氏体化只是热处理第一步,而冷却过程则是热处理的关键一步. 在热处理生产中,奥氏体冷却时发生转变的温度通常都低于临界点,即有一定的过冷度. 3-3 钢在冷却时的转变 为了了解奥氏体在冷却过程的相变规律,通常采用两种方法: 第一种是把钢加热到奥氏体化后,快速冷却到A1以下,在不同过冷度下等温,测定奥氏体的转变过程,绘出奥氏体等温转变曲线 . 3-3 钢在冷却时的转变 第二种是在不同冷却速度(如炉冷、空冷、油冷、水冷)的连续冷却过程中测定奥氏体的转变过程,绘出奥氏体连续冷却转变曲线. 这两种曲线能正确说明奥氏体的冷却条件与组织转变间的相互关系,是热处理的理论基础. 3-3 钢在冷却时的转变