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轴承知识:钢的热处理

日期:2019-06-11 07:20 作者:ina 阅读:

钢的热处理
                                                             §1 概述
          一 钢的热处理: 把钢在固态下加热到一定的温度进行必要的保温,并以适当的速度冷却到室温,以改变钢的内部组织,从而得到所需性能的工艺方法
* 只改变组织和性能,而不改变其形状和大小.热处理是改善材料性能的重要手段之一,能提高产品质量,延长机件寿命,节约金属材料,所以,重要机件都要经过热处理.
(提问:前面学过的改善金属材料性能的手段—固溶强化)
热处理工艺曲线: 各种热处理都可以用温度—时间的坐标图形表示.
 
温度
          保温
                       临界温度
加热     冷却
                      时间
 
 
 
 

  
应用广泛:机械制造业中70%零件需热处理.汽车  拖拉机 制造业70~80%
         量具  刃具  模具 滚动轴承等100%
         二 目的
  1 冶金 锻 铸 焊毛坯或成品,消除缺陷,改善工艺性能.为后续加工(如机加)做好组织,性能,准备.      退火   正火
  2 是钢件的机械性能提高,达到钢件的最终使用性能指标,以满足机械零件或工具使用性能要求.    淬火+回火   表面淬火   化学处理
l             依据:状态图
                         §2 热处理过程中的组织转变
                     一 钢在加热时的组织转变
    1 临界温度:
   状态图上      A1  :  共析线(P-A)
临界温度:    A3  :  A析出F(F-A)         极缓慢冷却 
Acm :  A 析出Fe3CⅡ(      )
 
实际加热临界温度  Ac1
Ac3                         A   ;过热 ;
Accm
 
实际冷却临界温度  Ar1                                     P
Ar3                       A     析出F     ;过冷 ;
Arcm                                   析出Fe3CⅡ
 
     2组织转变
   1)    共析钢: P(F+Fe3C)---A

  (1) A晶核形成:F和Fe3C界面上先形成A晶核
(因界面原子排列不规则,缺陷多,能量低)

  (2) A晶核长大:F晶格转变,Fe3C不断溶入A, A晶核不断生成,长大.F转变快, 先消失.

  (3) 残余渗碳体的溶解:随保温时间加长, 残余Fe3C逐渐溶入A

  (4)A成分均匀化: A转变完成后,各处含C浓度不均匀,继续保温,C充分扩散,得到单一的均匀A
    这个过程是A重结晶的过程.
2)    亚共析钢:  F+P—Ac1—F+A—Ac3---A
3)    过共析钢:  P+ Fe3CⅡ--Ac1—A+ Fe3CⅡ--Accm---A(晶粒粗化)
                 二 钢在冷却时的组织转变
(钢在室温时的机械性能不仅与加热,保温有关,与冷却过程也有关)
1 冷却方式
1)    连续冷却: 时加热到A的钢,在温度连续下降的过程中发生组织转变.
             水冷    油冷  空冷(正火)   炉冷(退火)
2)   
                Ar1
               
  (2)
            
  (1)
等温冷却: 使加热到A的钢,先以较快的速度冷却到Ar1线下某一温度,成为过冷A,保温,使A在等温下发生组织转变,转变完,再冷却到室温.
        等温退火   等温淬火
           2 共析钢冷却时的等温转变
    以共析钢为例,进行一系列不同过冷度的等温冷却实验,可以测出过冷奥氏体在恒温下开始转变和转变终了的时间,画到 ;温度—时间 ;坐标系中,然后,把开始转变的时间和转变终了的时间分别连接起来,即得到共析钢的奥氏体等温转变曲线.又叫C曲线.
   1)    高温产物: 
Ar1 ~650℃   P  层片较厚  500X  显微镜  HRC10-20
650~600℃  细珠光体  索氏体S   HRC25~35 层片较薄 800~1000X
600~550℃  极细珠光体  屈氏体T HRC30~40 层片极薄
l             a)以上三种均为F+ Fe3C 层片相间的珠光体,只是层片厚度不同。
l             b)由于过冷度从小到大,原子活动能力由强到弱,致使析出的渗     碳体和铁素体层片越来越来薄。
l             c)珠光体层片越薄,塑变抗力越大,强,硬越大。
   2)中温产物
   550~350℃  上贝氏体  B上 电镜下观察,渗碳体不连续,短杆状,分布于许多平行而密集的铁素体条之间。日本nsk轴承轴承工业飞速发展,轴承品种由少到多,产品质量和技术水平从低到高,行业规模从小到大,已经形成了产品门类基本齐全、生产布局较为合理的专业生产体系。nsk轴承是在模具的开模动作中能够按垂直于开合模方向或与开合模方向成一定角度滑动的模具组件。 当产品结构使得模具在不采用滑块不能正常脱模的情况下就得使用滑块了。
350 ~ 230℃  下贝氏体  B下 比B上 有较高强、硬、韧、塑。INA滑块材料本身具备适当的硬度,耐磨性,足够承受运动的摩擦。滑块上的型腔部分或型芯部分硬度要与模腔模芯其它部分同一级别。片状过饱和F和其内部沉淀的碳化物组织(因为过饱和F有析出Fe3C倾向,但过冷度太大,导致碳原子没能扩散超出F片,只是在片内沿一定晶面聚集,沉淀出碳化物粒子)
   3)低温转变产物:
230 ~ -50℃    马氏体(M)+残余A   马氏体:过饱和的α固溶体 ;M ;
            
  (由于温度低,原子活动能力低,晶格转变完成,但是,C原子不能从面心中扩散出来,仍留在体心中,形成过饱和α固溶体)
                ∵ 晶格严重畸形,∴ M硬↑ HRC65  塑 韧 →0
          3 共析钢连续冷却转变
  连续冷却可能发生几种转变,很复杂。
  共析钢连续冷却,只有珠光体转变区和马氏体转变区。
  珠光体转变区:三条线构成:开始,终了,终止线
冷却速度过 ;开始 ; ;终了 ;线,组织为珠光体
冷却速度过 ;开始 ; ;终止 ;线,组织为珠光体和马氏体
冷却速度不过珠光体区,则为M
§3 钢的热处理工艺
      热处理: 整体热处理: 退火  正火  淬火  回火
        表面热处理: 表面淬火  化学热处理—渗碳   渗氮
 
           一 退火
   将钢件加热到高于或低于钢的临界点,保温一定时间,随后在炉内或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却,以获得接近平衡的组织,这种工艺叫—
目的: 1) 降低硬度—切削加工
         2)    细化晶粒,改善组织—提高机械性能
         3)    消除内应力—淬火准备
         4)    提高塑性,韧性—冷冲压, 冷拉拔
      1 完全退火:将钢加热到Ac3以上30~50℃,保温一定时间后,缓慢冷却以获得接近平衡状态组织(P+F)的热处理工艺.
目的:通过完全重结晶,使锻,铸,焊件降低硬度,便于切削加工,同时可消除内应力,使A充分转变成正常的F和P.
应用: 亚共析钢
* 不能用于共析钢,∵在Accm以上缓冷,会析出网状渗碳体(Fe3CⅡ),脆性↑
      2 不完全退火:将共析钢或过共析钢加热到Ac1以上20~30℃,适当保温,缓慢冷却的热处理工艺--    又叫球化退火.
目的:使珠光体组织中的片状渗碳体转变为粒状或球状,这种组织能将低硬度,改善切削加工性.并为以后淬火做准备.减小变形和开裂的倾向.
应用:共析钢,过共析钢(球化退火)
      3 等温退火:将钢件加热到Ac3A(亚共析钢)或Ac1(共析钢或过共析钢)以上,保温后较快地冷却到稍低于Ar1的温度,再等温处理,A转变成P后,出炉空冷.
目的: 节省退火时间,得到更均匀的组织,性能.
应用: 合金工具钢,高合金钢
      4 去应力退火:将钢加热到Ac1以下某一温度(约500~650℃)保温后缓冷.
            (又叫低温退火)
目的:消除内应力
应用:铸,锻,焊
*不发生相变,重结晶         例子:杯裂
      5 再结晶退火:将钢件加热到再结晶温度以上150~250℃,即650~750℃,