2.3 钢的热处理概述(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

2.3 钢的热处理概述 钢的退火 定义：将钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。 目的：①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。②细化晶粒，均匀组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理做准备。③消除残余应力，防止变形和开裂。 常用的退火方法：完全退火、球化退火、去应力退火等。 钢的正火 定义：将钢加热到适当温度，保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。 目的：正火与退火的目的基本相同，但正火冷却速度比退火稍快，故正火钢组织较细，强度、硬度比退火钢要高。 比较：正火比退火生产周期短，成本低，操作方便，故在可能的条件下优先选用正火，但正火冷却速度较快，在零件形状较复杂时，易引起开裂，应采用退火。 钢的淬火 定义：将钢加热到适当温度，保温一定时间后快速冷却，以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 目的：淬火的目的是提高钢的强度、硬度和耐磨性，但淬火后会降低钢的韧性，易引起开裂，因此淬火后必须配以适当的回火。 钢的回火 定义：将淬火钢加热到适当温度，保温一定时间后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 目的：①提高钢的韧性，调整强度和硬度以获得较好的综合力学性能。②稳定内部组织，以保证工件的几何精度。③消除残余应力，防止工件变形和开裂。 回火时，决定钢的组织和性能的主要因素是回火温度。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。 钢正火与调质状态的力学性能 σb/MPa δ/% αk/J/cm2 HBS 正火 700～800 15～20 50～80 162～220 调质 750～850 20～25 80～120 220～250 钢的表面热处理 常用的表面热处理方法有表面淬火及化学热处理两种。 1.表面淬火 仅对工件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。表面淬火的目的是钢的表面获得较高硬度，主要适用于中碳钢、中碳合金钢。如果含碳量太低，淬火后硬度低，而含碳量过高，则容易淬裂。 2.化学热处理 将工件置于一定温度的活性介质中保温，是一种或几种元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺，称为化学热处理。化学热处理不仅改变钢的组织，且使钢表层的化学成分也发生变化。 化学热处理的目的是改善钢的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性和硬度等。 常见的化学热处理有渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、碳氮共渗等。 2.4 技能训练 碳钢热处理对其力学性能的影响 【实验目标】 1、了解碳钢热处理的基本操作。 2、了解含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢力学性能的影响。 【实验器材】 箱式电阻炉、硬度计、淬火水槽和油槽、夹钳等；20、45、T8、T12钢试样若干，已经淬火的45钢试样若干。 【实验内容】 20、45、T8、T12钢试样的淬火、正火、退火及回火的操作；用硬度计测定试样的硬度。 【实验准备】 1、常用热处理加热设备。加热炉是热处理的主要设备，其种类很多，常用的加热炉有箱式电炉、井式电炉和盐浴炉等，实验室内多采用小型箱式电炉。 2、加热温度。碳钢淬火加热温度可按以下原则选择： 亚共析钢（含碳量小于0.77%）加热温度为Ac3以上30～50℃，过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30～50℃。表2—3为常用碳钢的临界点。 常用碳钢的临界点 钢号 Ac1/℃ Ac3/℃ Acm/℃ 常用淬火温度/℃ 20 727 835 860±10 45 727 780 830±10 T8 727 800 790±10 T12 727 895 780±10 3、保温时间。碳钢保温时间可根据工件厚度按1min/mm计算。 【实验步骤】 按不同实验内容分成四组，每组各完成下列一项内容。 第一组： （1）领取20、45、T8、T12钢试样各3个。 （2）确定各类钢常规淬火加热温度及保温时间。 （3）将各试样加热到各自常规淬火加热温度，保温后在水中快速冷却。 （4）测定并记录各试样的硬度。 第二组： （1）领取45钢试样4个。 （2）将4个45钢试样分别加热到650℃、740℃、840℃、950℃，保温后在水中快速冷却。 （3）测定并记录各试样的硬度。 第三组： （1）领取45钢试样4个。 （2）确定45钢常规淬火加热温度及保温时间。 （3）将试样加热到常规淬火加热温度，保温后将4个试样分别以10％盐水、油、空气及随炉冷却。 （4）测定并记录各试样的硬度。 第四组： （1）领取已淬火的45钢试样3个。 （2）测定并记录各试样淬火后的硬度。 （3）将试样分别加热到180℃、400℃、600℃，保温后0.5h后，在空气中冷却至室温。 （4）测定并记录各试样回火后的硬度。 【注意