钢的淬火基础知识要点.pptx
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1、2024/8/27 周二1钢的淬火钢的淬火2024/8/27 周二2淬火淬火定义:定义:将钢加热至将钢加热至Ac3或或Ac1以上,保温一定时间,以上,保温一定时间,以大以大于临界淬火速度于临界淬火速度Vk的速度冷却的速度冷却,使过冷奥氏体,使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火钢得到的组织:马氏体或下贝氏体,少量残淬火钢得到的组织:马氏体或下贝氏体,少量残余奥氏体及未溶的第二相。余奥氏体及未溶的第二相。目的:目的:提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足够的韧性。的韧性。2024/8/27 周二3不同碳含量的钢
2、淬火后的硬度及不同碳含量的钢淬火后的硬度及碳含量与残余奥氏体量的关系碳含量与残余奥氏体量的关系2024/8/27 周二4一、淬火应力一、淬火应力淬火应力分为两种:淬火应力分为两种:热应力热应力组织应力组织应力淬火应力超过材料的屈服极限产生塑性淬火应力超过材料的屈服极限产生塑性变形变形淬火应力超过材料的强度极限产生开裂淬火应力超过材料的强度极限产生开裂2024/8/27 周二5热应力热应力定义:定义:工件在加热或冷却过程时,由于不同部位的温工件在加热或冷却过程时,由于不同部位的温度差异,导致热胀冷缩的不一致而产生的内应度差异,导致热胀冷缩的不一致而产生的内应力。力。影响因素:影响因素:冷却速度越
3、大,截面上的温差越大,热应力越冷却速度越大,截面上的温差越大,热应力越大;大;淬火温度越高,工件截面尺寸大或钢材导热性淬火温度越高,工件截面尺寸大或钢材导热性差,线膨胀系数大,增大热应力。差,线膨胀系数大,增大热应力。2024/8/27 周二6(a)表层和心部始终存表层和心部始终存在着温差在着温差1、热应力及其变化规律、热应力及其变化规律(b)冷却初期,表层产生拉冷却初期,表层产生拉应力,心部产生压应力;应力,心部产生压应力;冷却后期,表层受到压应冷却后期,表层受到压应力,心部产生拉应力。力,心部产生拉应力。(c)冷却后期的应力状态被冷却后期的应力状态被保留下来成为残余内应力;保留下来成为残余
4、内应力;表层为压应力,心部为拉表层为压应力,心部为拉应力。应力。2024/8/27 周二7组织应力组织应力组织应力的定义:组织应力的定义:工件在冷却时,由于温差造成的不同部工件在冷却时,由于温差造成的不同部位组织转变不同而引起的内应力。位组织转变不同而引起的内应力。影响因素:影响因素:冷却速度、工件的尺寸、钢的导热性冷却速度、工件的尺寸、钢的导热性含碳质量分数、马氏体的比热及钢的淬含碳质量分数、马氏体的比热及钢的淬透性透性2024/8/27 周二82、组织应力及其变化规律、组织应力及其变化规律淬火初期(表层温度低于淬火初期(表层温度低于Ms,心部温度,心部温度高于高于Ms),表层压应力,心部拉
5、应力。),表层压应力,心部拉应力。淬火后期(表层温度、心部温度低于淬火后期(表层温度、心部温度低于Ms),表层拉应力,心部压应力。,表层拉应力,心部压应力。2024/8/27 周二9热应力与组织应力热应力与组织应力共存、叠加共存、叠加热应力与组织应力的变化规律相反热应力与组织应力的变化规律相反2024/8/27 周二10二、淬火加热二、淬火加热制定淬火加热工艺:制定淬火加热工艺:加热温度、加热时间加热温度、加热时间加热方式、选择介质加热方式、选择介质2024/8/27 周二11淬火加热温度的选择淬火加热温度的选择淬火加热温度的选择以得到淬火加热温度的选择以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原均匀细小的
6、奥氏体晶粒为原则(细小的则(细小的M)依据钢的临界点温度来确定依据钢的临界点温度来确定亚共析钢:亚共析钢:Ac3+(30-50oC)共析钢和过共析钢:共析钢和过共析钢:Ac1+(30-50oC)温度选择此范围的原因温度选择此范围的原因2024/8/27 周二12淬火加热时间的确定淬火加热时间的确定淬火加热时间:升温时间和保温时间之和淬火加热时间:升温时间和保温时间之和影响加热时间的因素:影响加热时间的因素:加热介质、钢的成分、炉温加热介质、钢的成分、炉温工件的形状及尺寸工件的形状及尺寸装炉方式及装炉量装炉方式及装炉量经验公式:经验公式:=KD2024/8/27 周二13淬火加热过程中的缺陷淬火
7、加热过程中的缺陷过热过热过烧过烧表面氧化和表面氧化和脱碳(加热工件和加热介质脱碳(加热工件和加热介质之间相互作用)之间相互作用)2024/8/27 周二14过热过热工件在淬火加热时,由于温度过高或时工件在淬火加热时,由于温度过高或时间过长,造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。间过长,造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。表现:强度、韧性降低,易产生脆断表现:强度、韧性降低,易产生脆断(淬火裂纹)(淬火裂纹)纠正措施:纠正措施:退火或正火(细化晶粒)后淬火退火或正火(细化晶粒)后淬火2024/8/27 周二15过烧过烧工件在淬火加热时温度过高,使奥氏体工件在淬火加热时温度过高,使奥氏体晶界发生氧化或出现局部熔化的现象
8、。晶界发生氧化或出现局部熔化的现象。过烧工件只能报废过烧工件只能报废2024/8/27 周二16 表面氧化表面氧化氧化使工件尺寸减小,表面粗糙度降低,氧化使工件尺寸减小,表面粗糙度降低,影响淬火冷却速度。影响淬火冷却速度。加热温度越高,氧化速度越快。加热温度越高,氧化速度越快。2024/8/27 周二17氧化反应氧化反应与炉气中的与炉气中的O2、CO2及及H2O等氧化性气等氧化性气体发生化学反应体发生化学反应2024/8/27 周二18脱碳脱碳钢中的碳与炉气中的钢中的碳与炉气中的O2、H2O、CO2及及H2发生化学反应,生成含碳气体逸出钢发生化学反应,生成含碳气体逸出钢外,使工件表面含碳降低。
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