1 热处理调质自动生产线操作(D) 常州精棱铸锻有限公司 人力资源部 金属材料及热处理/热处理/相图3热处理概述 一、金属材料的种类、型号和性能 1、力学性能（强度、硬度、冲击韧性及疲劳强度） 2、工艺性能（铸造性能、锻造性能、焊接性、切削加工性能） 二、金属的结构与结晶 体心立方、面心立方、密排六方 金属的同素异构转变δ铁 г铁 α铁 三、铁碳合金 1、合金的组织：固溶体、金属化合物、机械混合物 2、铁碳合金相图 四、钢的热处理 钢在加热时的转变：奥氏体，钢的奥氏体化，奥氏体晶粒的长大，过热，过烧。 钢在冷却时的转变：铁素体，渗碳体Fe3C，珠光体（索氏体、屈氏体），贝氏体，马氏体 钢的退火、正火、淬火、回火、调质、表面热处理、化学热处理 五、热处理淬火介质及淬火方法 六、热处理自动调质线及自动正火线操作 .热处理要点 （1）热处理一般概念：金属材料是由许多杂乱无章的小晶体组成，小晶体的晶胞有体心立方、面心立方。密排六方三种晶格。控制温度的变化能使三种晶格互相转变，这种转变称为同素异构转变并对金属的性能有较大的影响。(2)钢铁材料主要是由铁（Fe）元素与碳（C）元素组成的铁碳合金，在合金中Fe、C原子以机械混合物（如砂子和米）、化合物 （即按严格比例化合成另一种性能的物质如 Fe3C ）、固溶体三种状态存在。 固溶体是固态下C原子溶进了铁原子晶格或把Fe原子置换出来。控制温度，就能控制C原子的溶进数量和位置，从而改变金属材料的组织与性能。置换固溶体 溶质原子取代溶剂原子而占据晶格中某些结点位置而形成的固溶体称为置换固溶体。间隙固溶体 溶质原子较小，如碳、氢等，它们位于溶剂晶格间隙形成的固溶体称为间隙固溶体。(3) 控制金属材料的加热温度和冷却速度还能改变金属的晶粒和碳（石墨）元素的形态、大小与分布，从而改变金属的组织结构与性能。一般晶粒越细分布均匀、材料性能好，反之性能差。一般材料中碳元素呈球状比片状强度高。 基于以上三种原因，工程上常用控制金属加热温度或冷却速度的方法改变金属材料的组织和性能，以达到所需要的使用目的。这就是金属热处理的原理和目的。 钢中的基本组织 铁素体F 渗碳体Fe3C 珠光体P 奥氏体A 马氏体M 贝氏体B马氏体 M(Martensite) C在—Fe 中的过饱和固溶体。 铁素体F： C在—Fe 中的固溶体奥氏体A C在—Fe 中的固溶体 最大溶解度 E 2.11% 1148℃ S 0.77% 727 ℃贝氏体B F和Fe3C的机械混合物 (是在F基体上分布着Fe3C,Fe3C不再连续) 珠光体P F和Fe3C的机械混合物 (F和Fe3C成层片状分布)铁素体F渗碳体Fe3C奥氏体A珠光体 索氏体 屈氏体马氏体M板条马氏体片状马氏体 21 板条马氏体 片状马氏体 22 贝氏体B 23 上贝氏体形态 电子显微照片 5000倍 光学显微照片 500 倍 24 下贝氏体形态 光学显微照片 500倍 电子显微照片 12000倍 五种基本组织的关系 C F A Fe3C P Ld Ld’ 26 钢在加热时的转变 平衡转变 非平衡转变 过热 过冷 A E S P Q G K D 4.3 2.11 0.77 0.02 1148℃ 1538 ℃ 727℃ P L A F 铁碳相图中的特性点及意义 912℃ C 6.69 F A—纯铁的熔点。 D—Fe3C的熔点。 E—C在γ-Fe中的最大溶解度点。1148℃ 2.11%C 钢和铁的分界点。 Ld 28 29 亚共析钢的结晶过程 30 调质： 将钢锻件先淬火，然后进行高温回火的热处理方法叫做调质处理，常用于中碳钢和合金结构钢。其目的是获得良好的综合机械性能。 31 ①淬火：将锻钢件加热到Ac3（亚共析钢），Ac1（过共析钢）以上30～50℃，经过一段时间的保温（一般均热每100mm50分钟，但不少于30分钟），然后再快速冷却到室温。获得一种硬度很高，韧性很差呈针状的马氏体组织，这种组织很不稳定，内应力很大，零件尺寸随时变化，是不能直接使用的，如附图1。 32 为了消除内应力，提高塑性和冲击韧性，稳定尺寸，使锻钢件获得满意的综合机械性能，所以，淬火后必须进行高温、中温、低温回火。 ②高温回火：将淬火后的钢锻件加热到500～680℃并保温一段时间（一般在均热后每100mm保温1.5小时，但是不少于1小时），以适当的冷却速度冷却到室温，大部分钢种采用缓冷，但有回火脆性的钢种需要快冷。 33 调质热处理属于最终热处理。除小型锻件可直接进行毛坯调质热处理外，大部分钢锻件都在粗加工后进行调质热处理，附图2是45钢典型调质热处理工艺图。 34 35 可控气氛热处理 工件在可控气氛中进行的各种热处理叫可控气氛热处理 1 具有氧化和脱碳 作用的气体 2具有还原性 的气体 4 中性 气体 3具有强烈渗碳 作用的气体 36 可控气氛保护加热： 将含碳氢化合物的原料气。如天然气、丙烷等。按一定比例和空气混合后，送入加热炉中进行不完全燃烧，所得到的气体，可保护工件不被氧化和脱碳。常用的可控气氛有放热式和吸热式两种，除此之外，还有滴注式保护气氛等。 37 可控气氛保护加热： 滴注式气氛是用甲醇等有机液体，经裂化炉裂化后形成的气氛。裂化温度通常在900℃以上，如果淬火加热温度不低于裂化温度，则可不经过裂化炉，将有机液体直接滴入炉内使用。 在温度下，甲醇按下式分解： CH3OH → CO（一氧化碳）＋2H2（氢）