熱處理工藝——鋼的熱處理舉例處理ppt課件.ppt

1 齒輪熱處理軸承熱處理彈簧熱處理工具熱處理軸的熱處理 基本思路 工作條件 載荷 環(huán)境 失效形式 性能要求 鋼的熱處理舉例 2 3 1 工作條件 用于傳遞動力 改變方向或速度的重要零件 受力情況復雜 2 常見失效形式齒輪接觸面磨損或齒面塑性變形 表面硬度不足 齒輪面剝落 疲勞損壞 點蝕 斷齒 強度低或超載 一 齒輪熱處理 4 3 齒輪的技術要求齒面高的硬度 接觸疲勞 耐磨損性能 齒輪根部及齒輪具有高的強度和韌性 4 齒輪用鋼 低 中碳 輕載齒輪 45 調(diào)質(zhì)或正火中載齒輪 45 40Cr 調(diào)質(zhì) 耐磨部位表面淬火重載齒輪 20Cr 20CrMnTi 滲碳淬火高精度齒輪 38CrMoAlA 調(diào)質(zhì) 滲氮 5 1 滲碳齒輪材料 20CrMnTi 20Cr 30CrMnTiA等服役場合 高速重載 汽車齒輪 下料 工藝路線 鍛造 正火 切削加工 滲碳 淬火 低溫回火 5 齒輪熱處理工藝 精加工 掌握各熱處理工序的目的 工藝 組織 6 1 正火細化晶粒 調(diào)整硬度 便于切削加工加熱至Ac3 30 50 空冷 組織細珠光體 少量鐵素體 2 滲碳提高表面含碳量920 930 保溫3 9h 3 滲碳后淬火獲得馬氏體 提高表面硬度直接淬火或一次淬火表面 高碳M Ar 碳化物 過渡層 M Ar 心部 低碳M F 少量 4 回火消除淬火應力 低溫200 M M回 工藝路線 7 20CrMnTi鋼制造齒輪的熱處理工藝曲線 8 加工工藝路線 2 中載齒輪 中碳鋼 熱處理 表面淬火 適用于35 55 40Cr 35CrMn 35CrMo 42SiMn等材料齒輪 正火 調(diào)質(zhì) 表面淬火 低溫回火 9 1 正火 或完全退火 細化晶粒 調(diào)整硬度加熱至Ac3 30 50 空冷 細珠光體 少量鐵素體 2 調(diào)質(zhì)熱處理使心部具有良好強韌性加熱至Ac3 30 50 后淬火 500 600 高溫回火 回火索氏體 3 表面感應淬火 表面火焰淬火 提高表面硬度表面加熱至Ac3 30 50 心部沒有加熱 淬火后表面獲得馬氏體 殘余奧氏體 過渡層馬氏體 F 殘余奧氏體 心部回火索氏體 4 低溫回火消除淬火應力 低溫200 M M回 10 輕載齒輪 45 調(diào)質(zhì)或正火中載齒輪 45 40Cr 調(diào)質(zhì) 耐磨部位表面淬火重載齒輪 20Cr 20CrMnTi 滲碳淬火高精度齒輪 38CrMoAlA 調(diào)質(zhì)滲氮 11 12 二 滾動軸承熱處理 1 工作條件高載荷 交變應力高轉(zhuǎn)速 一定沖擊 13 接觸疲勞破壞 2 失效形式 14 塑性變形 15 磨損 16 3 性能要求 內(nèi)外圈和滾動體 高的硬度和耐磨性 高的接觸疲勞強度 足夠的韌性和耐蝕性 尺寸穩(wěn)定性 17 4 軸承用鋼 GCr15 高碳 Wc 0 95 1 15 18 GCr15軸承鋼制造軸承的工藝路線 鍛造機加工 球化退火 淬火 冷處理 60 80 1h 低溫回火 正火 磨削加工 穩(wěn)定化處理 120 150 5 10h 19 5 熱處理工藝 預備熱處理 正火 消除網(wǎng)狀碳化物 細化晶粒球化退火 降低硬度 提高韌性 為淬火組織準備 淬火 獲得馬氏體組織810 860 溫度偏高 讓Cr盡量溶入A 又不致于導致晶粒粗大 A含碳過高 油冷 冷處理 獲得馬氏體組織 減少Ar 低溫回火 消除殘余應力 保持高硬度 20 彈簧絲 21 三 彈簧熱處理1 工作條件儲存能量和減輕震動 主要承受拉力 壓力 扭力 交變載荷 2 失效形式 疲勞斷裂 永久變形3 性能要求 高的強度極限 彈性極限 疲勞極限 成型加工性能 塑性成型 熱處理性能 4 常用材料65 65Mn 60Si2Mn等中碳鋼及中碳合金鋼 22 5 熱處理工藝 一 冷成形彈簧 小彈簧 由強化過的鋼絲 鉛淬冷拔 冷拔 淬火 回火的鋼絲 冷卷成彈簧 只需進行去應力退火 加熱溫度250 300 以消除變形過程中或淬火中形成的殘余應力 穩(wěn)定尺寸 二 熱成形彈簧采用熱軋鋼絲或鋼板制成 如汽車板簧 淬火 提高強度 中溫回火 消除應力 提高彈性極限 淬火溫度Ac3以上 回火溫度350 450 組織 回火屈氏體 去應力退火 淬火 中溫回火 或采用等溫淬火 或采用等溫淬火 得到貝氏體組織 23 三 沉淀硬化處理對于17 7PH 0Cr17Ni7Al 沉淀硬化鋼 在冷拉或固溶處理狀態(tài)下成型的彈簧 主要工藝過程如下 1 固溶處理 奧氏體化 獲得均勻一致的奧氏體組織 2 成型加工 3 調(diào)整熱處理 或淬火處理 加熱到奧氏體化稍低溫度 冷卻 獲得低碳馬氏體 殘余奧氏體組織 4 深冷處理 使淬火狀態(tài)下殘余奧氏體繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞捡R氏體 根據(jù)需要確定 5 沉淀硬化處理在480 550 保溫1小時左右 使碳化物析出彌散強化 24 四 彈簧的其它強化處理 1 形變熱處理對于60Si2Mn 55Si2Mn等中碳鋼具有較高的形變強化效果 因此這類彈簧適合于熱成型 淬火 回火 2 化學熱處理對于在鐵素體狀態(tài)下能進行元素擴散滲的彈簧材料 可以不改變彈簧整體強度 韌性和彈性極限情況下 化學滲提高彈簧表面硬度和疲勞強度 典型工藝熱成型加工 淬火 回火 化學滲處理 3 噴丸強化使彈簧零件表面獲得壓應力 提高彈簧的使用壽命5 10倍 25 五 彈簧的穩(wěn)定化處理為了減少彈性不完整性 或滯彈性 對彈簧進行加荷 或機械穩(wěn)定 或加溫加荷處理 以保證彈簧在使用過程中彈性穩(wěn)定 26 工具一般包括刃具 模具 量具常用鋼包括 碳素工具鋼 低合金工具鋼 高合金工具鋼 高速鋼等 四 工具熱處理 成分特點 高碳 27 4 1刃具熱處理 性能要求高硬度 HRC60 主要取決于含碳量 高耐磨性 靠高硬度和析出細小均勻硬碳化物來達到 紅硬性 即高溫下保持高硬度的能力足夠的韌性 以防止脆斷和崩刃 刃具用鋼碳素工具鋼 T7 T12 0 7 1 2 C 木工鑿 手錘 28 碳工鋼熱處理及組織熱處理 正火 球化退火 淬火 低溫回火球化退火目的 降低硬度 便于加工 為淬火作組織準備 使用狀態(tài)下的組織 M回 顆粒狀碳化物 AR 少量 29 低合金工具鋼 CrWMn 9SiCr熱處理及組織同碳素工具鋼 只是淬火介質(zhì)為油 碳工鋼為水 板牙 絲錐 30 9SiCr鋼板牙熱處理工藝曲線 板牙 31 W18Cr4V的生產(chǎn)工藝及熱處理 鑄造鍛造球化退火機加工淬火 三次高溫回火磨削加工 高合金刃具鋼 高速鋼 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 32 W18Cr4V鑄態(tài)組織420 鑄造 高速鋼屬于萊氏體鋼 鑄態(tài)組織中含有大量呈魚骨狀分布的粗大共晶碳化物M6C 鋼的韌性大幅下降 33 鍛造 魚骨狀碳化物不能用熱處理 正火 來消除 只能依靠反復多次鍛打來擊碎 W18Cr4V鍛造組織210 34 W18Cr4V球化退火組織420 球化退火 消除應力 降低硬度 便于機加工 調(diào)整組織 為淬火作好組織準備 球化退火后的組織 S 粒狀Cm 球化退火溫度830 880 易于機械加工 35 淬火 1200 1300 淬火后的組織 M Cm AR 20 25 溫度高 讓C和Me充分溶入A 淬火后得到高合金馬氏體高溫回火時產(chǎn)生二次硬化效應 提高硬度提高紅硬性 高速鋼淬火溫度高的原因 36 三次高溫回火 在560 回火時 產(chǎn)生二次硬化多次回火 獲得更多碳化物析出讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變 回火組織 S回 碳化物 Ar 1 2 淬火后A殘約20 25 第一次回火后A殘約剩15 18 第二次回火后A殘約剩3 5 第三次回火后A殘約剩1 2 組織硬度為HRC65以上 37 W18Cr4V鋼的熱處理過程示意圖 進展 現(xiàn)在對這種熱處理工藝還不滿意 對高速鋼淬火 回火后 再進行TiN沉積 38 4 2冷作模具熱處理 性能要求 高硬度 HRC50 60 高耐磨性 強度和韌性 熱處理變形小 汽車沖壓模具 應用 冷沖模 冷鐓模 冷擠模 搓絲板等 冷作模具用鋼 碳素工具鋼 T7 T8低合金工具鋼 9SiCr 9Mn2V CrWMn或GCr15高合金工具鋼 Cr12 Cr12MoV C1 4 2 3 Cr11 12 39 Cr12型冷作模具鋼的熱處理 C1 4 2 3 Cr11 12 球化退火冷作模具鋼鑄態(tài)組織極不均勻 含有大量共晶碳化物 需反復鍛打后退火處理 球化退火溫度830 880 獲得細化碳化物 珠光體組織 易于機械加工 淬火 回火一次硬化法 較低溫度淬火 980 低溫回火回火組織為M回 碳化物 Ar二次硬化法 較高溫度淬火 1050 2 3次高溫回火回火組織為S回 碳化物 Ar 少量 40 4 3熱作模具熱處理 性能要求 應用 熱作模具用鋼 使熱金屬或液態(tài)金屬成型的模具 包括熱鍛模 熱擠壓模和壓鑄模等 高的熱硬性 高溫耐磨性 高的熱強性和足夠高的韌性 高的熱疲勞抗力和導熱性 中碳0 3 0 6 熱變形模具鋼 5CrNiMo 5CrMnMo壓鑄模具 3Cr2W8V 41 曲軸模具 5CrMnMo熱處理 熱處理工藝 完全退火 淬火 550 回火 熱處理后的組織 S回 42 3Cr2W8V鋼熱處理 熱處理工藝 淬火 550 三次回火回火時二次硬化現(xiàn)象HRC47 汽車四缸壓鑄模 43 4 4量具熱處理 性能要求 量具用鋼 高的硬度 HRC62 和耐磨性 熱處理變形小 尺寸穩(wěn)定 保證尺寸精度 卡尺 量規(guī) 千分尺 碳素工具鋼 T8 T12低合金工具鋼 淬透性高 用于精度要求較高的量具 CrWMn 4Cr13 GCr15 9SiCr 44 特點 預備熱處理組織為球化退火或調(diào)質(zhì)處理組織 下限溫度淬火及冷處理 目的是減少A 長時間低溫時效 以消除內(nèi)應力 降低馬氏體的正方度 淬火冷處理 70 80 低溫回火時效處理 120 130 幾十小時 熱處理 45 CrWMn鋼制造塊規(guī)退火后熱處理工藝 46 受力 彎曲和扭轉(zhuǎn)應力 且在軸的截面上分布是不均的 表面應力最大 中心應力為零 性能 此類零件調(diào)質(zhì)時不需要整個截面淬透 只要保證表面淬硬層為其半徑的1 4即可 選材 多用40 45