热处理工艺学PPT格式课件下载.ppt
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通过学习来掌握各种基本的热处理任务:
通过学习来掌握各种基本的热处理工艺原理及热处理工艺对金属合金组织与性工艺原理及热处理工艺对金属合金组织与性能的影响规律,熟悉主要的热处理工艺,了能的影响规律,熟悉主要的热处理工艺,了解我国热处理技术的发展方向,为分析、制解我国热处理技术的发展方向,为分析、制订热处理新工艺和探索发展新工艺打下基础。
订热处理新工艺和探索发展新工艺打下基础。
绪论金属热处理工艺学通过课程的学习应达到以下要求:
通过课程的学习应达到以下要求:
掌握钢铁热处理的基本工艺:
“四火四火”、感应热处、感应热处理、化学热处理的原理;
理、化学热处理的原理;
熟悉提高机械零件、工具等产品质量和寿命所采取熟悉提高机械零件、工具等产品质量和寿命所采取的各种热处理方法及其强化规律和适用范围;
的各种热处理方法及其强化规律和适用范围;
熟悉各种热处理后的组织形态及性能;
了解热处理新技术的发展领域及趋势;
绪论金属热处理工艺学一、金属加热的物理过程及及其影响因素一、金属加热的物理过程及及其影响因素1、介质与工件表面的传热过程、介质与工件表面的传热过程对流传热:
热量的传递靠发热体与工件之间流动进对流传热:
热量的传递靠发热体与工件之间流动进行;
行;
实验证明实验证明,单位时间内加热介质传递给工件表面的热单位时间内加热介质传递给工件表面的热量有如下关系量有如下关系:
金属的加热金属热处理工艺学影响对流给热系数的因素:
影响对流给热系数的因素:
l液体的运动的情况:
静止和强迫流动。
液体的运动的情况:
l液体的物理性质:
流体的导热系数、比液体的物理性质:
流体的导热系数、比热和密度、粘度等;
热和密度、粘度等;
l工件的表面形状及其在炉内放置位置;
工件的表面形状及其在炉内放置位置;
辐射传热:
任何一种物体,只要其温度大辐射传热:
任何一种物体,只要其温度大于绝对零度,就能从表面发出辐射能(电于绝对零度,就能从表面发出辐射能(电磁波)。
磁波)。
金属的加热金属热处理工艺学传导传热:
靠物质之间的相互碰撞。
传导传热:
需要说明的是:
实际工件在传热过程中,三种需要说明的是:
实际工件在传热过程中,三种传热方式同时存在,所不同的是有这种传热方式传热方式同时存在,所不同的是有这种传热方式为主,有的场合以另一种传热方式为主。
为主,有的场合以另一种传热方式为主。
金属的加热金属热处理工艺学二、工件内部的热传到过程工件内部的热传到过程工件内部传热主要以传导传热,工件表面获工件内部传热主要以传导传热,工件表面获取能量后,表面温度升高,在表面和心部存在取能量后,表面温度升高,在表面和心部存在温度梯度,发生传导传热温度梯度,发生传导传热传热强度以比热流量表示传热强度以比热流量表示为热传导系数:
表示材料具有单位温度梯为热传导系数:
表示材料具有单位温度梯度时所允许通过的流量密度。
度时所允许通过的流量密度。
金属的加热金属热处理工艺学影响影响的因素:
的因素:
l钢的化学成分钢的化学成分:
合金元素及碳含量一般降低传热系合金元素及碳含量一般降低传热系数。
数。
l组织状态:
组织状态:
随钢中组织组成物,按随钢中组织组成物,按AA、MM淬、淬、MM回、回、PP顺序增大。
顺序增大。
l加热温度:
热传导系数与温度的关系近似地呈线加热温度:
热传导系数与温度的关系近似地呈线性关系性关系金属的加热金属热处理工艺学热处理加热时间的确定热处理加热时间的确定l工件达到热处理规范所要求温度的时间工件达到热处理规范所要求温度的时间l完成组织转变及其它热处理所要求的组织结构完成组织转变及其它热处理所要求的组织结构状态变化所需要的时间简单地说温度升高的时状态变化所需要的时间简单地说温度升高的时间和保温时间。
确定加热时间一般有计算法和间和保温时间。
确定加热时间一般有计算法和经验法。
经验法。
影响热处理工件加热的因素:
l加热方式的影响(随炉加热、预热加热、到温加热方式的影响(随炉加热、预热加热、到温入炉加热和高温入炉加热)入炉加热和高温入炉加热)金属的加热金属热处理工艺学l加热介质和工件放置方式的影响。
(气体、熔加热介质和工件放置方式的影响。
(气体、熔融性金属液体、流态化炉、真空炉)融性金属液体、流态化炉、真空炉)l工件的放置位置和本身的几何形状。
工件的放置位置和本身的几何形状。
金属的加热金属热处理工艺学二、金属及合金在不同介质中加热时常见的物理二、金属及合金在不同介质中加热时常见的物理化学现象及加热介质选择化学现象及加热介质选择工件在不同介质中加热时,必定要和周围介质发生作用,工件在不同介质中加热时,必定要和周围介质发生作用,即化学反应,最典型是氧化,脱碳。
即化学反应,最典型是氧化,脱碳。
氧化氧化:
材料中金属元素与氧化性气氛形成氧化物层。
其危材料中金属元素与氧化性气氛形成氧化物层。
其危害是不仅使工件表面便色,失去光泽,而且使机械性能变坏害是不仅使工件表面便色,失去光泽,而且使机械性能变坏(如疲劳性能)因此要防止氧化。
(如疲劳性能)因此要防止氧化。
氧化反应:
对于铁来说,根据加热温度不同,常见的氧化氧化反应:
对于铁来说,根据加热温度不同,常见的氧化反应也不同,反应也不同,金属的加热金属热处理工艺学氧化物的组织形式:
氧化物的组织形式:
(11)FeFe33OO44:
磁性氧化铁,在磁性氧化铁,在570570度以下形成,组织严密,度以下形成,组织严密,一旦形成氧化速度较慢,如步枪枪支要氧化处理。
一旦形成氧化速度较慢,如步枪枪支要氧化处理。
(22)FeFe22OO3:
3:
当当TT570570度时,由于氧原子扩散加快,逐渐度时,由于氧原子扩散加快,逐渐形成无磁性氧化铁。
形成无磁性氧化铁。
(33)FeOFeO:
温度继续升高,温度继续升高,OO,FeFe原子相对扩散,形成原子相对扩散,形成疏松疏松FeOFeO,氧化速度加剧。
氧化速度加剧。
金属的加热脱碳现象:
脱碳现象:
金属热处理工艺学当当当当工件将发生脱碳;
工件将发生脱碳;
达到平衡,工件既不脱碳,也不达到平衡,工件既不脱碳,也不增碳。
增碳。
炉气的碳势及测定炉气的碳势及测定炉气的碳势表示炉气对钢表面增碳或脱碳的能力。
主要炉气的碳势表示炉气对钢表面增碳或脱碳的能力。
主要取决于炉气的成分,如在吸热式气氛中,影响碳势的主要取决于炉气的成分,如在吸热式气氛中,影响碳势的主要气体是气体是COCO、H2H2、CO2CO2、H2OH2O、CH4CH4,其中,其中COCO和和H2H2的含的含量是固定的,其它气氛就存在一定关系:
量是固定的,其它气氛就存在一定关系:
而有些炉气中而有些炉气中COCO、CO2CO2、H2OH2O含量很小,此时炉气中存在:
含量很小,此时炉气中存在:
金属热处理工艺学此时,通过测量氧含量来测量炉气的碳势。
此时,通过测量氧含量来测量炉气的碳势。
l红外线红外线CO2CO2分析仪分析仪l露点仪(露点指气氛中水蒸气开始凝结成雾的温度)露点仪(露点指气氛中水蒸气开始凝结成雾的温度)l氧探头(测量炉气中氧分压)氧探头(测量炉气中氧分压)钢加热时的脱碳过程及脱碳层的组织特点:
钢加热时的脱碳过程及脱碳层的组织特点:
钢在加热过程中将发生脱碳,其组织有两种类型:
一种是半脱碳层;
一种叫全脱碳层;
金属热处理工艺学金属热处理工艺学金属化学热处理tabcdt1t2t3tn金属热处理工艺学加热介质的选择及各自的特点加热介质的选择及各自的特点11、真空加热、真空加热22、保护气氛(吸热式气氛、放热式气氛)、保护气氛(吸热式气氛、放热式气氛)33、氨热分解气、氨热分解气44、氮基保护气氛、氮基保护气氛55、液滴式保护气氛、液滴式保护气氛66、其它加热介质、其它加热介质金属的加热金属热处理工艺学一、退火、正火的定义、目的和分类一、退火、正火的定义、目的和分类退火:
退火:
将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度,保持一定时间,然后缓慢冷却以达到接近平衡状态度,保持一定时间,然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。
组织的热处理工艺称为退火。
退火目的:
目的在于均匀化学成分、达到改善机械性能及工艺性目的在于均匀化学成分、达到改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力,并为零件最终热处理准备合适能、消除或减少内应力,并为零件最终热处理准备合适的内部组织。
的内部组织。
退火和正火金属热处理工艺学退火和正火金属热处理工艺学退火工艺退火工艺:
按加热分为两类:
一类是在临界温度按加热分为两类:
一类是在临界温度Ac1Ac1(或(或Ac3Ac3)以上的退火,包括完全退火、不完全退火,扩散退火和以上的退火,包括完全退火、不完全退火,扩散退火和球化退火,另一类是在临界温度以下的退火,包括软化球化退火,另一类是在临界温度以下的退火,包括软化退火,再结晶退火及去应力退火等。
退火,再结晶退火及去应力退火等。
正火:
将钢材或钢件加热到将钢材或钢件加热到Ac3A
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