第3章 钢的热处理（课件）-《金属加工与实训》同步教学（机械工业版）

第3章 钢的热处理 1．了解钢的热处理概念、目的、分类。 2．熟悉钢的退火、正火、淬火、回火、调质、时效处理的方法及其应用。 3．了解热处理的新技术、新工艺及典型零件的热处理工艺过程。 学习目标 3.1 钢的热处理的的概念、目的、分类 3 1.钢的热处理的的概念 钢的热处理是采用适当的方式对固态钢材进行加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得预期的钢材内部组织和性能的工艺。 热处理方法很多，其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸，而且都由加热、保温、冷却三阶段组成，如图3-1所示。 图3-1 热处理工艺曲线示意图 2 3.1 钢的热处理的的概念、目的、分类 3 2.钢的热处理的目的 热处理工艺，就是创造一定的外因条件（加热、保温、冷却），使金属内部组织根据其固有规律发生人们所希望的某种变化，以期满足零件所要求的使用性能之目的。 45钢在同样的温度下，采用不同冷却速度冷却时的力学性能数据。从表中可以看出：工件加热到一定温度后，当采用不同的冷却速度冷却时，将会转变为不同的组织结构，具备不同的性能。所以，冷却过程是热处理的最关键环节。 冷却方法 Rm/MPa ReL/MPa A(%) Z(%) HRC 随炉冷却 519 272 32.5 49 15～18 空气冷却 657～706 333 15～18 45～50 18～24 油中冷却 882 608 18～2 21～1 40～50 水中冷却 1078 706 7～8 4 52～60 45钢加热到840ºC保温后，不同冷却条件下的力学性能 3 3.1 钢的热处理的的概念、目的、分类 3 3.钢的热处理的分类 热处理的目的，除了消除毛坯缺陷，改善工艺性能，以利于进行冷热加工外，更重要的是充分发挥材料潜力，显著提高力学性能，提高产品质量，延长使用寿命。 相关链接：热处理的作用 图3-2 钢的热处理的分类 常规 4 3.2 钢的整体热处理 3 3.2.1 退火 退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 　　退火目的： 　 降低钢的硬度，细化晶粒，消除内应力，改善组织。 根据钢的成分及退火目的不同，退火可分为完全退火、球化退火、去应力退火等。 （1）完全退火 完全退火是将钢加热到一定温度后缓慢冷却的一种退火工艺。 相关链接：45钢锻件完全退火操作 （2）球化退火 球化退火是使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。 （3）去应力退火 去应力退火主要是为了去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力和铸件内的残余应力而进行的退火。 根据钢的成分及退火目的不同，退火可分为完全退火、球化退火、去应力退火等。 （1）完全退火 完全退火是将钢加热到一定温度后缓慢冷却的一种退火工艺。通常是工件随炉冷却或把工件埋入砂中、石灰中，冷却至500 ℃以下，出炉空冷至室温。完全退火目的是降低钢的硬度，细化晶粒，充分消除内应力，便于随后的加工。 （2）球化退火 球化退火是使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺。通常将钢加热到一定温度，保温一定时间后，随炉缓慢冷却至600 ℃以下，再出炉空冷。球化退火的目的是降低硬度、改善切削加工性，并为以后的淬火作准备，减小工件淬火冷却时的变形和开裂。 （3）去应力退火 去应力退火主要是为了去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力和铸件内的残余应力而进行的退火。通常将钢件加热到500～650℃，保温后，随炉缓冷至300～200℃，再出炉空冷。去应力退火主要用于消除铸件、锻压件、焊件、切削加工件的残余应力，稳定尺寸，减小变形。 5 3.2 钢的整体热处理 3 3.2.2 正火 正火是将钢件加热到一定温度，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。 正火的主要目的是：细化晶粒、调整硬度；消除网状碳化物，为后续加工及球化退火、淬火等做好组织准备。 正火与退火相比，所得室温组织相同，但正火的冷却速度比退火要快。 因此，正火后的组织比退火组织要细小些，钢件的强度、硬度比退火高一些。同时正火与退火相比，具有操作简便、生产周期短、生产效率较高、成本低等特点。 正火的主要应用范围： (1)改善切削加工性。 (2)消除网状碳化物，为球化退火做好组织准备。 (3) 用于普通结构零件或某些大型非合金钢工件的最终热处理。 (4) 用于淬火返修零件，