汽車零件常用熱處理課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,*,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,汽車零件常用 熱處理方法,知識講座,,目 錄,,前言,,1.,鐵碳相圖和鐵碳合金,,2.,汽車零件常用金屬熱處理方法,,3. 有關(guān)硬度方面的常識,,4. 應(yīng)用范例,,前言,熟悉和了解汽車各種各樣零件的不同熱處理工藝方法，對汽車制造業(yè)的質(zhì)量控制人員是至關(guān)重要的。為此，下面就一些常用的熱處理工藝知識做一介紹，可能對大家的質(zhì)檢工作有所幫助。,,前言,汽,車零件金屬熱處理工

2、藝通常有五種方法：,,退火與正火,,淬火,,回火、時效和和調(diào)質(zhì)處理,,表面淬火,,化學(xué)熱處理,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,鋼,(Steels)和,鑄鐵,(Cast irons)是應(yīng)用最廣的金屬材料，雖然它們的種類很多，成分不一，但是,它們的基本組成都是鐵(Fe)和碳(C)兩種元素。,因此，學(xué)習(xí)鐵碳相圖、掌握應(yīng)用鐵碳相圖的規(guī)律解決實際問題是非常重要的。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,Fe和C能夠形成Fe3C, Fe2C 和FeC等多種穩(wěn)定化合物。所以，F(xiàn)e-C相圖可以劃分成Fe-Fe3C, Fe3C-Fe2C, Fe2C-FeC和FeC-C四個部分。由于,化合物是硬脆相,，后面三部分相圖實際上沒有應(yīng)

3、用價值（工業(yè)上使用的鐵碳合金含碳量不超過5％），因此，,通常所說的鐵碳相圖就是Fe-Fe3C部分。,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,化合物Fe3C稱為滲碳體(Cementite)，是一種亞穩(wěn)定的化合物，在一定條件下可以分解為Fe和C，C原子聚集到一起就是石墨。因此，鐵碳相圖常表示為Fe-Fe3C和Fe-石墨雙重相圖（圖1）。,Fe-Fe3C相圖主要用于鋼，而Fe-石墨相圖則主要用于鑄鐵的研究,,和生產(chǎn)。,這里主要分析討論Fe-Fe3C相圖，F(xiàn)e-石墨相圖與此類似，只是右側(cè)的單相是石墨而不是Fe3C。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,,,,,,,圖1 鐵碳雙重相圖,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,橫坐標(biāo)為鋼的

4、含碳量；縱坐標(biāo)為溫度。,,由于Fe的晶體結(jié)構(gòu)不同，C在Fe中的溶解度差別較大。碳在面心立方(FCC)的γ-Fe中的最大溶解度為2.11%，而在體心立方(BCC)的α-Fe和δ-Fe中最大僅分別為0.0218%和0.09%。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,,,,,,圖2? Fe-Fe3C相圖,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,單相區(qū)——5個,,相圖中有5個基本的相，相應(yīng)的有5個相區(qū)：,液相區(qū)(,L,)——ABCD以上區(qū)域?????? δ固溶體區(qū)——,AHNA,奧氏體區(qū)(γ)——,NJESGN,鐵素體區(qū)(α)——,GPQ,以左?? ????滲碳體區(qū)(Fe3C)——,DFK,直線,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金

5、,兩相區(qū)——7個,,7個兩相區(qū)分別存在于兩個相應(yīng)的單相區(qū)之間：,,L,+δ——,AHJBA,,L,+γ——,BJECB,,L,+ Fe3C——,DCFD,δ+γ——,HNJH,γ+α——,GPSG,γ+ Fe3C——,ESKFCE,α+ Fe3C——,PQLKSP,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,三相區(qū)——3個,,包晶線——水平線,HJB,(,L,+δ+γ)共晶線——水平線,ECF,(,L,+γ+Fe3C)共析線——水平線,PSK,(γ+α+ Fe3C),,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,Fe-Fe3C相圖包含三個恒溫轉(zhuǎn)變：包晶、共晶、共析。

6、,,包晶轉(zhuǎn)變,發(fā)生在1495℃（水平線,HJB,）,,反應(yīng)式為：,,,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,式中,L,0.53——含碳量為0.53%的液相；δ0.09——含碳量為0.09%的δ固溶體；,γ0.17——含碳量為0.17%的γ固溶體,，,即奧氏體，是包晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。,,,含碳量在0.09~0.53%之間的合金冷卻到1495℃時，均要發(fā)生包晶反應(yīng)，形成奧氏體。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,共晶轉(zhuǎn)變發(fā)生在1148℃（水平線,ECF,），反應(yīng)式為：,,,,,共晶轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是奧氏體與滲碳體的機(jī)械混合物，稱為萊氏體，,用符號,Ld,表示。凡是含碳量大于2.11%的鐵碳合金冷卻到1148℃時，都會發(fā)生共

7、晶反應(yīng)，形成萊氏體,。,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,共析轉(zhuǎn)變發(fā)生727℃（水平線,PSK,），反應(yīng)式為：,,,,共析轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，稱為珠光體，,用字母,P,表示。含碳量大于0.0218%的鐵碳合金，冷卻至727℃ 時，其中的奧氏體必將發(fā)生共析轉(zhuǎn)變，形成珠光體。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,Fe-Fe3C相圖中的,ES,、,PQ,、,GS,三條特性線也是非常重要的，它們的含義簡述如下：,,ES,線是碳在奧氏體中的溶解度曲線。奧氏體的最大溶碳量是在1148℃時，可以溶解2.11%的碳。而在727℃時，溶碳量僅為0.77%，因此含碳量大于0.77%的合金，從1148℃冷到7

8、27℃的過程中，將自奧氏體中析出滲碳體，,這種滲碳體稱為二次滲碳體,(Fe3CII)。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,PQ,線是碳在鐵素體中的溶解度曲線。727℃時鐵素體中溶解的碳最多(0.0218%)，而在200℃僅可以溶解7×10-7%C。所以鐵碳合金由727℃冷卻到室溫的過程中，鐵素體中會有滲碳體析出，這種滲碳體稱為三次滲碳體(Fe3CIII)。由于三次滲碳體沿鐵素體晶界析出，因此對于工業(yè)純鐵和低碳鋼影響較大；但是對于含碳量較高的鐵碳合金，三次滲碳體（含量太少）可以忽略不計。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,GS,線是冷卻過程中，奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)變的開始線；或者說是加熱過程中，鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變的

9、終了線（具有同素異晶轉(zhuǎn)變的純金屬，其固溶體也具有同素異晶轉(zhuǎn)變，但其轉(zhuǎn)變溫度有變化）。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,根據(jù)鐵碳合金的含碳量及組織的不同，可以分為純鐵、鋼和白口鐵三類。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,,,,,,,圖3? Fe-Fe3C合金分類,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,1.純鐵——含碳量<0.0218%，顯微組織為鐵素體。,,2.鋼——含碳量0.0218%～2.11%，特點是高溫組織為單相奧氏體，具有良好的塑性，因而適于鍛造。根據(jù)室溫組織的不同，鋼又可以分為：,,亞共析鋼(Hypo-eutectoid steel)：含碳量0.0218%~0.77%，具有鐵素體α+珠光體,P,的組織，

10、且含碳量越高（接近0.77%）,珠光體的相對量越多，鐵素體量越少。,,共析鋼(Eutectoid)：含碳0.77%，組織是全部珠光體,P,。,,過共析鋼(Hyper-eutectoid)：含碳量0.77%～2.11%，組織是珠光體,P,+滲碳體Fe3C。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,3.白口鐵——含碳量2.11%～6.69%，特點是液態(tài)結(jié)晶時都有共晶轉(zhuǎn)變，因而具有良好的鑄造性能。但是即使在高溫也是脆性材料，不能鍛造。根據(jù)室溫組織不同，白口鐵又分為：,,亞共晶白口鐵(Hypo-eutectic white iron)：含碳2.11%～4.30%，組織是珠光體,P,+滲碳體Fe3C+萊氏體,Ld,'

11、。,,共晶白口鐵(Eutectic white iron)：含碳4.30%，組織是萊氏體,Ld,'。,,過共晶白口鐵(Hyper-eutectic white iron)：含碳4.3%~6.69%，組織是滲碳體Fe3C+萊氏體,Ld,'。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,根據(jù)Fe-Fe3C相圖，共析鋼從液態(tài)冷卻到室溫要發(fā)生三次組織轉(zhuǎn)變：勻晶轉(zhuǎn)變,L,→γ（奧氏體），共析轉(zhuǎn)變γ→(α+Fe3C)（珠光體,P,）,α中析出三次滲碳體(Fe3CIII)。具體轉(zhuǎn)變過程見分解圖4、5、6、7。室溫下共析鋼的組織組成全部為珠光體（可以忽略Fe3CIII）。圖8是共析鋼室溫組織（珠光體）的金相照片。,,,1.鐵

12、碳相圖和鐵碳合金,,,,,,,,,圖4,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,即45號鋼,,,45鋼在液態(tài)到室溫的冷卻過程中將發(fā)生以下轉(zhuǎn)變：,,勻晶轉(zhuǎn)變L0.45→L0.53+δ，,,包晶轉(zhuǎn)變L0.53+δ→γ0.45，,,同素異晶轉(zhuǎn)變γ0.45→α+γ0.77，,,共析轉(zhuǎn)變γ0.77→(α+Fe3C)。轉(zhuǎn)變過程見分解圖9、10、11、12、13。,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,室溫下45鋼的組織為

13、：鐵素體α+珠光體P（α+Fe3C）。,45鋼的實際室溫組織照片見圖14。所有亞共析鋼的室溫組織都是由鐵素體和珠光體組成，區(qū)別僅在于相對量的差別：含碳量越高（越接近0.77%C），珠光體的量越多、鐵素體的量越少。,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,,,,,,,圖16?? 60鋼的室溫組織,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,,根據(jù)鐵碳相圖，共析鋼加熱到超過A1溫度時，全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；而亞共析鋼和過共析鋼必須加熱到A3和Acm以上才能獲得單相奧氏體。,,鋼加熱和冷卻時發(fā)生相轉(zhuǎn)變的溫度。,,α鐵加熱到910℃以上就變成為γ鐵，,,如果再冷卻到910℃以下又變

14、為α鐵，,此轉(zhuǎn)變溫度稱為A3轉(zhuǎn)變溫度，,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,對于碳含量小于0.77％鐵碳合金，該轉(zhuǎn)變溫度隨碳含量的增加而降低；,碳含量為0.77％時的轉(zhuǎn)變溫度稱為A1轉(zhuǎn)變溫度；,碳含量大于0.77％時的轉(zhuǎn)變溫度稱為,Acm轉(zhuǎn)變溫度,，該轉(zhuǎn)變溫度隨碳含量的增加而升高。AC1和AC3代表加熱時的轉(zhuǎn)變溫度，Ar1和Ar3代表冷卻時的轉(zhuǎn)變溫度。這些轉(zhuǎn)變溫度簡稱為臨界點，或叫臨界溫度。有時還把AC3稱為上臨界點。,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,鋼的熱處理多數(shù)需要先加熱得到奧氏體，然后以不同速度冷卻使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌慕M織，得到鋼的不同性能。因此掌握熱處理規(guī)律，首先要研究鋼在加熱時的變化。,,1.鐵碳

15、相圖和鐵碳合金,鋼淬火后的組織是馬氏體及少量殘余奧氏體,它們都是不穩(wěn)定的組織,都有向穩(wěn)定的組織(鐵素體和滲碳體兩相混合物)轉(zhuǎn)變的傾向.,但在室溫下,原子活動能力很差,這種轉(zhuǎn)變速度極慢.隨著回火溫度的升高,原子活動能力加強(qiáng),組織轉(zhuǎn)變便以較快的速度進(jìn)行.由于組織的變化,鋼的性能也發(fā)生相應(yīng)的變化.,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,按回火溫度的不同,回火時淬火鋼的組織轉(zhuǎn)變可分為四個階段.,1. 80-200℃馬氏體分解,,當(dāng)鋼加熱到約80℃時,其內(nèi)部原子活動能力有所增加,馬氏體中的過飽和碳開始逐步以碳化物的形式析出,馬氏體中碳的過飽和程度不斷降低,同時,晶格畸變程度也減弱,內(nèi)應(yīng)力有所降低.,這種出過飽和程

16、度較低的馬氏體和極細(xì)的碳化物所組成的組織,稱為回火馬氏體.,,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,2. 200-300℃殘余奧氏體分解,,當(dāng)鋼加熱溫度超過200℃時,馬氏體繼續(xù)分解,同時,殘余奧氏體也開始分解,轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w或回火馬氏體,到300℃時,殘余奧氏體的分解基本結(jié)束.,3. 300-400℃滲碳體的形成,,鋼在回火的這一階段,從過飽和固溶體中析出的碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀的滲碳體(Fe3C).當(dāng)溫度達(dá)到400℃時,α固溶體中過飽和的碳已基本完全析出,α-Fe晶格恢復(fù)正常,由過飽和固溶體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體.鋼的內(nèi)應(yīng)力基本清除.,,1.鐵碳相圖和鐵碳合金,4. 400℃以上滲碳體的聚集長大,,在第三階段結(jié)束時

17、,鋼內(nèi)形成了細(xì)粒狀滲碳體均勻分布在鐵素體基體上的兩相混合物,隨著回火溫度的升高,滲碳體顆粒不斷聚集而長大.根據(jù)混合物中滲碳體顆粒大小,可將回火組織分為二種:400-500℃內(nèi)形成的組織,滲碳體顆粒很細(xì)小,稱為回火屈氏體.溫度升高到500-600℃時,得到細(xì)小的粒狀滲碳體和鐵素體的機(jī)械混合物,,稱為回火索氏體,.,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-1 退火處理,,鋼的退火 將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能

18、，減少殘余應(yīng)力；同時可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,部分亞共析鋼的完全退火溫度:,,35 850-880°C 爐冷,,45 800-840°C 爐冷,,40Cr 830-850°C 爐冷,,65Mn 780-840°

19、C 爐冷,,20 Cr 860-890°C 爐冷,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,去應(yīng)力退火： 去應(yīng)力退火是為了消除由于塑性形變加工、焊接等而造成的以及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火工藝。 鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，如不及時消除，將使工件在加工和使用過程中發(fā)生變形，影響工件精度。采用去應(yīng)力退火消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力十分重要。 去應(yīng)力退火的加熱溫度低于相變溫度A1，因此，在整個熱處理過程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。內(nèi)應(yīng)力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中消除的。,,2.

20、汽車零件常用金屬熱處理方法,為了使工件內(nèi)應(yīng)力消除得更徹底，在加熱時應(yīng)控制加熱溫度。一般是低溫進(jìn)爐，然后以100℃/h左右得加熱速度加熱到規(guī)定溫度。焊接件得加熱溫度應(yīng)略高于600℃。保溫時間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應(yīng)力退火的保溫時間取上限，冷卻速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出爐空冷。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-2正火處理,,鋼的正火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（或Acm）以上30～50℃，保溫適當(dāng)?shù)臅r間后，在靜止的空氣中冷卻，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體的熱處理方法。如果把鋼件加熱到臨界溫度Ac3以上100～150℃的正火則稱為高溫正火，它能消除過共析鋼的

21、網(wǎng)狀滲碳體，對于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,焊接件要求焊縫強(qiáng)度的零件用正火來改善焊縫組織，保證焊縫強(qiáng)度。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-3 淬火處理,,鋼的淬火 淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-3-1完全淬火：將亞共析鋼制件加熱到A

22、c3點以上溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的冷卻速度急速冷卻，得到馬氏體組織以提高強(qiáng)度、硬度及耐磨性的熱處理稱為完全淬火。,,2-3-2 不完全淬火：共析鋼及過共析鋼加熱到Ac1-Acm之間的溫度，保溫后急劇冷卻的熱處理工藝，稱為不完全淬火。不完全淬火主要用于碳素工具鋼及低合金工具鋼,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,,2-3-3 中碳鋼的亞溫淬火：,亞共析鋼在Ac1-Ac3之間加熱淬火稱為亞溫淬火。中碳鋼臨界區(qū)淬火，能得到極細(xì)的奧氏體晶粒，并使磷等有害雜質(zhì)集中于少量游離分散的鐵素體晶粒中，可提高鋼的缺口韌性，減小回火脆性等。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-3-4 灰鑄鐵和球墨鑄鐵的淬

23、火：為進(jìn)一步提高灰口鑄鐵及球墨鑄鐵的耐磨性、強(qiáng)度等性能，可對其進(jìn)行淬火處理。淬火后應(yīng)及時回火，以免置裂。,,2-3-5 局部淬火：通常，淬火時將工件整體加熱至淬火溫度并在淬火介質(zhì)中冷卻稱為整體淬火。工程上常有一些工件僅需淬硬某一部分而將局部加熱及冷卻以獲取局部硬度。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-4 回火：,鋼的回火 將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到臨界點（Ac1）以下的某一溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，以取得預(yù)期的力學(xué)性能?；鼗鸱指邷鼗鼗?、中溫回火和低溫回火三類?；鼗鸲嗯c淬火、正火配合使用。,,回火的目的：可使淬火或正火所得到的不穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變成

24、穩(wěn)定組織，適當(dāng)降低了硬度及強(qiáng)度；但提高了塑性和韌性，減少或消除了殘余應(yīng)力，得到回火馬氏體組織。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-5 調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。,高溫回火是指在500-650℃之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能，回火后的組織為索氏體組織。與正火處理相比較，調(diào)質(zhì)處理可在硬度、抗拉強(qiáng)度相同的條件下，提高鋼的屈服強(qiáng)度，其塑性幾韌性的提高尤甚。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,調(diào)質(zhì)處理適用于較大動載荷，尤其是復(fù)合應(yīng)力（拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊、疲勞）下工作的工件。,,常用的調(diào)質(zhì)處理

25、鋼材有：35、40、45、50、40Cr等.,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-6 時效處理：,為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150-250℃）精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時，這種為穩(wěn)定精密制件質(zhì)量的處理，稱為人工時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構(gòu)件進(jìn)行時效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,還有一種自然時效處理，大都用于鑄件上。在室溫下（10-40°C），將鑄件停放一段時間后，強(qiáng)度和塑性將會提高。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-7 表面淬

26、火處理：,鋼件表面淬火通常是指整體熱處理（退火、正火或調(diào)質(zhì)等）后將表面層加熱到臨界點以上的溫度并急劇冷卻的工藝方法。表面淬火后，常需低溫回火以降低應(yīng)力并部分恢復(fù)表面的塑性。表面淬火對提高鋼件的耐磨損性以及抗疲勞性能方面極為有效。表面層的加熱方法眾多，計有：感應(yīng)加熱、火焰加熱、電解液加熱、脈沖加熱、激光加熱及電子束加熱等。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-7-1感應(yīng)加熱：它是表面淬火最理想的一種加熱方式。由于鄰近效應(yīng)和集膚效應(yīng)的影響，感應(yīng)加熱時只是工件中靠近外表皮透入深度為定值的一層直接發(fā)熱，內(nèi)部發(fā)熱很少；如果控制加熱時間，增大加熱功率，是直接加熱層的熱量來不及傳到工件內(nèi)部，這樣就可以滿足

27、表面淬火的要求。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,表面淬火感應(yīng)線圈流過很大的中頻電流而將工件表面加熱。對一般工件加熱時間只有幾秒鐘，工件內(nèi)部溫度根本來不及上升，然后斷電，并迅速噴水使工件表面冷卻。感應(yīng)線圈用銅管通水冷卻，線圈的形狀要剛好包住工件，它與工件間的間隙要盡可能的小。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,淬火層的深度是一個重要的工藝要求，它對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響。淬火層的深度主要決定于加熱電源的頻率，頻率越高，則透入深度越小，直接加熱層及淬火深度也越淺。淬火加熱電源的頻率分為中頻（2.5和8khz）和高頻（70-300kz）兩大類。中頻淬火深度與電源的頻率的關(guān)系是電源頻率：8khz淬火

28、層深度、2.5khz淬火層深度2.4-10mm.。,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,電源的功率對淬火層深度也有影響。功率越大，加熱時間短，直接加熱層的熱量來不及向內(nèi)部傳播。淬火層就越淺。中頻淬火所需要的電源功率與淬火面積有關(guān)，一般取單位面積的功率為（0.5-2）kw/平方厘米。,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,高頻淬火應(yīng)用于承受扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變負(fù)荷作用的工件，要求表面層承受比心部更高的應(yīng)力或耐磨性，需對工件表面提出強(qiáng)化要求，適于含碳量Wc=0.40～0.50%鋼材。高頻淬火后工件的表面硬度要比普通淬火高出2-5 HRc。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,為保證工件的心部性能、加工性能

29、、以及淬火時表面獲得均勻的馬氏體組織，常在高頻前采用調(diào)質(zhì)或正火處理，這樣，調(diào)質(zhì)工件的心部性能較高，而正火工件的機(jī)械加工性能較好。淬火后的工件必須經(jīng)回火（或自回火）處理。,,中頻淬火應(yīng)用于大、中型工件，,也可用于小件（如軸承圈等）的穿透性淬火。,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-8 化學(xué)熱處理：將工件置于含有活性元素的介質(zhì)中加熱到一定時間，使合金元素滲入表面層或形成某種化合物的覆蓋層，以提高工件的耐磨性、抗蝕性、疲勞抗力或接觸疲勞抗力等性能的工藝方法。???化學(xué)熱處理是通過改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,化學(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是

30、后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,2-8-1 滲碳：在富碳介質(zhì)中使碳滲入低碳鋼（含碳量0.10-0.30%）或低碳合金鋼表面，在保持心部高韌性的前提下能獲得高硬度的表面層，其組織為馬氏體或馬氏體和細(xì)粒狀碳化物組織，從而提高工件耐磨性和疲勞強(qiáng)度。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,例如汽車變速器齒輪采用20CrMnTi低碳合金鋼，滲碳層深0.

31、8-1.2mm,經(jīng)淬火、低溫回火（150-200°C）后，獲得表面硬度為HRc58-64；心部硬度為HRc29-45。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,此外還有固體滲碳、氣體滲碳鹽浴滲碳、火焰滲碳、局部滲碳等各種不同工藝方法。,,滲碳層深度是指由表面起到心部組織為止，含轉(zhuǎn)變區(qū)域在內(nèi)的滲碳層總深度。,,滲碳層的顯微組織在深度不小于層的總深度50%的區(qū)域為共析層，其金相組織為馬氏體，滲碳體和殘余奧氏體。,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,滲碳層深度范圍按設(shè)計要求推薦為：,,熱處理后不需磨制的零件：；；,,熱處理后需要磨制的零件：；；,,熱處理后硬度推薦為：HRc58-63 ；心部硬度為HRc 3

32、3-48,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,C-8-2 滲氮處理：在含有活性氮的介質(zhì)中，使工件表面滲入氮元素，以提高工件的硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度等化學(xué)熱處理工藝，稱為抗磨滲氮，簡稱滲氮（舊稱氮化）。,,滲氮過程在鋼的相變溫度以下（450-600°C進(jìn)行），因此滲氮的最大特點就是變形很小，硬度高，非常適合于熱處理后要求變形量很小的耐磨零件。,,,2.汽車零件常用金屬熱處理方法,滲氮工藝可應(yīng)用于低碳、中碳、高碳鋼、工具鋼和合金鋼上。,,滲碳層深度較淺，一般在范圍內(nèi)。,,滲氮工藝最大的缺點是時間較長，因此成本較高。,,除此之外，化學(xué)熱處理還有名目繁多的各種工藝，譬如：滲硼、滲鉻、滲鋁等等，因為汽車制

33、造上應(yīng)用不廣，在此就不再細(xì)說。,,3．有關(guān)硬度方面的常識,3．有關(guān)硬度方面的常識： 　　硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。,3-1 布氏硬度（HB）：,以一定的載荷（一般3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。用于鑄、鍛件毛坯；調(diào)質(zhì)鋼件等。,,,3．有關(guān)硬度方面的常識,,3-2 洛氏硬度（HR）：,當(dāng)HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度

34、試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據(jù)試驗材料硬度的不同，分三種不同的標(biāo)度來表示：,,3．有關(guān)硬度方面的常識,HRA：,是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質(zhì)合金等）。,HRB：,是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。,HRC：,是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）。,,,3．有關(guān)硬度方面的常識,,3-3 維氏硬度（HV）：,,以120

35、kg以內(nèi)的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）。用于較薄熱處理鋼制品等,,3．有關(guān)硬度方面的常識,調(diào)質(zhì)處理,,1) 毛坯調(diào)質(zhì)后直接加工的硬度范圍:HB,,207-241; 229-269; 241-285;,,255-302,,2) 加工后再調(diào)質(zhì)的硬度范圍:,,HB 255-285; 285-321;,,HRc 33-39; 42-48,,3．有關(guān)硬度方面的常識,感應(yīng)淬火,,耐磨要求高的零件:,,硬化層深: 1.2-2.5mm; 1.7-4.0;,,,硬度: HRc 58-63,,3．有關(guān)硬度方面的常識,耐磨要求一

36、般,提高機(jī)械強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度的零件:,,硬化層深: 直徑的10-20% ；零件直徑大于40mm時，建議用直徑的10%。,,硬度: HRc 58-63；45-58；42-52。,,鑄鐵常用：HRc 45-58；42-52。,,,3．有關(guān)硬度方面的常識,感應(yīng)淬火區(qū)的注意事項：,,1. 光軸淬火: 硬化區(qū)靠近軸端時,應(yīng)保留2-8mm的不淬硬區(qū),避免裂紋.,,2. 同一軸上有兩處硬化區(qū)靠近時不應(yīng)重疊,應(yīng)有大于15mm的隔離帶,以防淬裂.,,3. 硬化區(qū)靠近孔時,應(yīng)保留2-8mm的不淬硬區(qū),防止孔邊緣融化和裂紋出現(xiàn).,,3．有關(guān)硬度方面的常識,硬化區(qū)內(nèi)有孔時,薄壁后度不應(yīng)小于10mm.,,管子表面淬火,

37、壁厚應(yīng)大于4mm.,,花鍵軸淬火時,硬化區(qū)應(yīng)超出花鍵退刀處10-15mm,,帶突緣的花鍵軸淬火時,硬化區(qū)要從根部R處開始,可提高零件的疲勞壽命.,,4.應(yīng)用范例,4-1 灰鑄鐵:例如 HT250制成的輪轂,硬度應(yīng)為HB170-241;金相組織為珠光體基體;鐵素體含量不大于20%;石墨呈小片狀均勻分布.,,4-2 轉(zhuǎn)向節(jié):材料球鐵QT450-10;,,硬度為 HB145-220;石墨球化率在80%,,以上.,,4.應(yīng)用范例,4-3 驅(qū)動軸三銷外殼體:,,材料：20CrMnTi,,熱處理：滲碳層深度0.5-0.8mm 淬火后回火至 HRc58-62,,中間軸材料:40Cr,,熱處理:感應(yīng)淬火;硬化層深度,,HRc 52-58,,4.應(yīng)用范例,4-4 輪胎螺栓,,材料: 40Cr,,熱處理: 調(diào)質(zhì)處理; 硬度 HB 255-285,,4-5 連桿螺栓:,,材料: 40Cr,,熱處理: 調(diào)質(zhì)處理; 硬度 HRc 30-38,,