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1、熱處理基礎(chǔ)前言在機(jī)床制造中約60%～70%的零件要經(jīng)過熱處理在汽車、拖拉機(jī)制造中，需要熱處理的零件多達(dá)70%～80%，工模具及滾動(dòng)軸承，則要100%進(jìn)行熱處理。熱處理工藝中有三大基本要素：加熱保溫冷卻熱處理基本工藝方法退火正火淬火回火化學(xué)熱處理鋼材簡(jiǎn)介通常所指的鋼鐵材料是鋼和鑄鐵的總稱，指所有的鐵碳合金。碳素鋼（簡(jiǎn)稱碳鋼）是含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上，添加某些合金元素，用以保證一定的生產(chǎn)和加工工藝以及所要求的組織與性能的鐵基合金。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（簡(jiǎn)稱碳鋼）是含碳量大于0.0218%而小于2
2、.11%的鐵碳合金。低碳鋼（C%≤0.25%）中碳鋼（C%=0.25%～0.60%）高碳鋼（C%>0.6%）合金鋼是在碳鋼的基礎(chǔ)上，添加某些合金元素，用以保證一定的生產(chǎn)和加工工藝以及所要求的組織與性能的鐵基合金。低合金鋼（合金元素總量<5%）中合金鋼（合金元素總量為5～10%）高合金鋼（合金元素總量>10%）滲碳鋼的特點(diǎn)滲碳鋼的工作條件及對(duì)性能的要求滲碳鋼常用在受沖擊和磨損條件下工作的一些機(jī)械零件，如汽車、拖拉機(jī)上的變速齒輪、內(nèi)燃機(jī)上的凸輪、活塞銷等，要求表面硬、耐磨，而零件心部則要求有較高的韌性和強(qiáng)度以承受沖擊。通常尺寸小的、受力小的，采用低碳鋼，而尺寸大的、受力大的則
3、采用低碳合金鋼。為什么滲碳鋼一般都采用低碳鋼?為了滿足“外硬內(nèi)韌”的要求，這類鋼一般含碳量為0.1~0.25%，經(jīng)過滲碳后，零件的表面變?yōu)楦咛嫉?，而心部仍是低碳的，通過淬火+低溫回火后使用。零件表面組織為回火馬氏體+碳化物+少量殘余奧氏體，硬度達(dá)HRC58~62，滿足耐磨的要求，而心部的組織是低碳馬氏體，保持較高的韌性，滿足承受沖擊載荷的要求。滲碳鋼的熱處理滲碳鋼的熱處理規(guī)范一般是滲碳后進(jìn)行直接淬火（一次淬火或二次淬火），而后低溫回火。碳素滲碳鋼和低合金滲碳鋼，經(jīng)常采用直接淬火或一次淬火，而后低溫回火；高合金滲碳鋼則采用二次淬火和低溫回火處理。 經(jīng)上述熱處理后可獲得高
4、耐磨性滲層，心部有較高的強(qiáng)度和良好的韌性，適宜制造承受高速中載并且抗沖擊和耐磨損的零件。如汽車、拖拉機(jī)的后橋和變速箱齒輪、離合器軸、傘齒輪和一些重要的軸類零件。滲碳鋼按照淬透性的大小，可分為三類：①．低淬透性滲碳鋼典型鋼種為20Cr，這類鋼水淬臨界直徑<25mm，滲碳淬火后，心部強(qiáng)韌性較低，只適于制造受沖擊載荷較小的耐磨零件，如活塞銷、凸輪、滑塊、小齒輪等。 ②．中淬透性滲碳鋼典型鋼種為20CrMnTi，這類鋼油淬臨界直徑約為25～60mm，主要用于制造承受中等載荷、要求足夠沖擊韌性和耐磨性的汽車、拖拉機(jī)齒輪等零件。 ③．高淬透性滲碳鋼典型鋼種為20Cr2Ni4A，這類鋼
5、的油淬臨界直徑>100mm，主要用于制造大截面、高載荷的重要耐磨件，如飛機(jī)、坦克中的曲軸、大模數(shù)齒輪等。合金元素在材料中的主要作用C：是組成鋼的基本元素,它可以提高鋼材的強(qiáng)度和硬度；Cr：能夠提高鋼材的耐磨性和耐銹蝕性能和強(qiáng)度，提高鋼材的淬透性（即淬硬深度），促進(jìn)滲碳。Mn：提高鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，提高鋼材的淬透性，但含錳較高時(shí)，有較明顯的回火脆性，有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的作用，因其價(jià)格便宜，在我國(guó)鋼材中具有極為廣泛的應(yīng)用。Ti：阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒。Mo：提高鋼材淬透性，在增加淬硬層深度方面為各元素之首，可以防止鋼材在高溫加熱時(shí)的晶粒長(zhǎng)大，增加高溫抗拉強(qiáng)度和提高蠕變
6、強(qiáng)度。Ni：提高鋼的沖擊韌度和淬透性，尤其低溫抗沖擊性，提高鋼材耐腐蝕性，它與Cr配合使用性能更好。Si：能提高鋼的強(qiáng)度、疲勞極限、耐腐蝕性及抗氧化性。鐵碳合金相圖鐵碳合金相圖鐵碳合金中的基本相鐵碳合金相圖實(shí)際上是Fe-Fe3C相圖，鐵碳合金的基本組元也應(yīng)該是純鐵和Fe3C。鐵存在著同素異晶轉(zhuǎn)變，即在固態(tài)下有不同的結(jié)構(gòu)。不同結(jié)構(gòu)的鐵與碳可以形成不同的固溶體，F(xiàn)e—Fe3C相圖上的固溶體都是間隙固溶體。由于α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特點(diǎn)不同，因而兩者的溶碳能力也不同。1．鐵素體碳溶于α-Fe中形成的間隙固溶體2．奧氏體碳溶于γ-Fe中形成的間隙固溶體3．滲碳體鐵和碳形成
7、的化合物材料檢驗(yàn)鑒定鋼材的冶金質(zhì)量，通常采用化學(xué)分析、低倍（或稱宏觀）分析、高倍分析、斷口分析等四個(gè)方面。1、化學(xué)分析：分析鋼材化學(xué)成分，即各元素含量。2、低倍（8倍）分析：檢查鋼材疏松（組織不致密性）、縮孔殘余、偏析、氣泡、發(fā)紋（裂紋）、夾雜、白點(diǎn)。3、高倍（400倍）分析：檢查鋼材帶狀組織、液析、非金屬夾雜。4、斷口分析：分為脆性斷口（淬火斷口）、韌性斷口（調(diào)質(zhì)斷口）。鋼的預(yù)備熱處理（正火）鍛打后的毛坯以及直接下料的棒料帶有鍛造、軋制的組織缺陷、硬度也不符合機(jī)械加工的要求，因此必須通過正火來改變這些缺陷。正火是將鋼材或鋼件
