熱處理講義

1、1熱處理培訓(xùn)教材一、鋼鐵的組成和分類1鋼鐵的組成：鐵和碳是組成鋼鐵材料的兩個(gè)最基本的元素，其中鐵元素是主要成分。2根據(jù)碳在鋼鐵中的含量分類：含碳量小于等于2.11%的鋼鐵材料稱為鋼，含碳量大于2.11%的鋼鐵材料稱為鑄鐵。3按鋼材的用途、化學(xué)成分和質(zhì)量的不同，可將鋼分為許多類：⑴按用途分類按用途分類按鋼材的用途可分為三大類：結(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特殊性能鋼。結(jié)構(gòu)鋼：①用作各種機(jī)器零件的鋼。它包括滲碳鋼（如20CrMnTi）、調(diào)質(zhì)鋼（如45和4

2、0Cr）、彈簧鋼（如65Mn）及滾動(dòng)軸承鋼(如Gr15)。②用作工程結(jié)構(gòu)的鋼。它包括碳素結(jié)構(gòu)鋼（如Q235A，舊牌號(hào)為A3）和低合金高強(qiáng)度鋼（如Q345，舊牌號(hào)為16Mn）。工具鋼：用來(lái)制造各種工具的鋼。它分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼。特殊性能鋼：具有特殊物理化學(xué)性能的鋼。它分為不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。⑵按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼：按鋼的含碳量可分為低碳鋼（含碳量≤0.25%），

3、如20號(hào)鋼，表示平均含碳量為0.20%的鋼；中碳鋼（0.30～0.55%C），如45號(hào)鋼，表示平均含碳量為0.45%的鋼和高碳鋼（≥0.60%C），如T12，表示平均含碳量為1.20%的鋼等。合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；中合金鋼（合金元素總含量=5～10%）；高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。⑶按質(zhì)量分類按質(zhì)量分類按鋼材中有害雜質(zhì)磷、硫的含量可分為普通鋼（磷、硫含量均≤0.050%）；優(yōu)質(zhì)鋼（磷、硫

4、含量均≤0.040%）；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（磷含量≤0.035%，硫含量≤0.035%）。鋼的命名，常常將用途、成分和質(zhì)量結(jié)合起來(lái)。如將鋼稱為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（如20和45）、碳素工具鋼（如T12）、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼（如T12A）、合金結(jié)構(gòu)鋼（如40Cr和20CrMnTi）、合金工具鋼（如9SiCr和高速鋼W18Cr4V）等。另外，對(duì)應(yīng)變形鋼，還有鑄鋼，如我公司常用的一般工程用碳素鑄鋼ZG310570（舊牌號(hào)ZG45），合金鑄鋼ZG40Cr和Z

5、G35CrMo等。二、鐵滲碳體相圖Fe和Fe3C是組成FeFe3C相圖的兩個(gè)基本組元。1，基本概念鐵素體鐵素體：以F表示。組成：碳溶于αFe中的間隙固溶體。鐵素體是鐵碳合金基本相之一。性能：具有良好的塑性和韌性。奧氏體奧氏體：以A表示。組成：碳溶于γFe中的間隙固溶體。奧氏體是鐵碳合金基本相之一。性能：硬度較低而塑性較高，易于鍛壓成型。滲碳體滲碳體：以Fe3C表示。組成：具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。滲碳體是鐵碳合金基本相之一。性能：硬度很

6、高，而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大。珠光體珠光體：以P表示。組成：鐵素體(F)滲碳體(Fe3C)。性能：介于鐵素體和滲碳體之間。高溫萊氏體高溫萊氏體：以Ld表示。組成：奧氏體(A)滲碳體(Fe3C)。低溫萊氏體低溫萊氏體：以Ld’表示。組成：珠光體(P)滲碳體(Fe3C)。貝氏體貝氏體：以B表示。組成：含碳過飽和的鐵素體(F)滲碳體(Fe3C)。性能：具有較高的強(qiáng)3CD線：液相線，液態(tài)金屬開始結(jié)晶出滲碳體AE線：固相線，奧氏體的結(jié)晶終了

7、線ECF線：固相線，液態(tài)金屬開始結(jié)晶出高溫萊氏體的轉(zhuǎn)變線（稱為共晶線）GS線：奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線，又稱A3線，線上的點(diǎn)為A3點(diǎn)GP線：奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的終了線ES線：碳在奧氏體中溶解度線，又稱Acm線，線上的點(diǎn)為Acm點(diǎn)PQ線：碳在鐵素體中溶解度線PSK線：奧氏體開始析出珠光體的轉(zhuǎn)變線（稱為共析線），又稱A1線，線上的點(diǎn)為A1點(diǎn)三、鋼的熱處理1熱處理的定義和分類鋼的熱處理是指將鋼在固態(tài)下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其組織

8、，從而獲得所需性能的一種工藝。根據(jù)加熱和冷卻方法的不同，熱處理方法大致可分為普通熱處理和表面熱處理。普通熱處理又可分為退火、正火、淬火和回火。表面熱處理又可分為表面淬火（包括感應(yīng)加熱淬火和火焰加熱淬火）和化學(xué)熱處理（包括滲碳、氮化、碳氮共滲等）。2鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變3鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變4鋼的退火和正火㈠退火或正火的目的：⑴降低鋼件硬度，以利于隨后的切削加工。⑵消除殘余應(yīng)力，以穩(wěn)定鋼件尺寸并防止其變形和開裂。⑶細(xì)化晶粒，改善組織，以提

9、高鋼的機(jī)械性能。⑷最終熱處理（淬火、回火）作好組織上的準(zhǔn)備。㈡退火完全退火：將鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac3以上，保溫一定時(shí)間，隨爐緩慢冷卻到600℃以下，再出爐在空氣中冷卻。它主要用于鑄鋼件和鍛鋼件，退火時(shí)間較長(zhǎng)。等溫退火：將鋼加熱到臨界點(diǎn)Ac3以上，保溫一定時(shí)間，再以較快速度冷卻到臨界點(diǎn)Ar1以下，等溫一定時(shí)間，然后出爐在空氣中冷卻。它可縮短退火時(shí)間，代替完全退火；還可作為滲碳鋼零件淬火前的預(yù)先熱處理，以消除滲碳件的表面網(wǎng)狀碳化物，防止出現(xiàn)磨

10、削裂紋。去應(yīng)力退火：又稱低溫退火，將工件緩慢加熱到臨界溫度Ac1以下，保溫一定時(shí)間(3minmm)，然后隨爐緩慢冷卻（≤100℃h）至200℃再出爐冷卻。它主要用于消除焊接件、冷沖壓件和機(jī)加工件中的殘余應(yīng)力，防止工件的變形和開裂。㈢正火正火就是將鋼加熱到臨界點(diǎn)（Ac3、Acm）以上，保溫一定時(shí)間(1minmm)，然后在空氣中冷卻。正火主要用與以下幾個(gè)方面：1作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理。2改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性（提高硬度）。