焊接和熱處理

1、1,,焊接,,,2,焊接前言,焊接是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的先進制造技術(shù)，最早誕生于二十世紀二十年代，在此之前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用鉚接工藝，誰著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接工藝技術(shù)越來越受到各行各業(yè)的密切關(guān)注，廣泛用于冶金、電力、鍋爐和壓力容器以及建筑、橋梁、船舶、汽車、航空、航天等領(lǐng)域。 焊接在建筑業(yè)也有大量的應(yīng)用，如高325米的深圳地王大廈、201米的大連遠洋大廈都是鋼制焊接結(jié)構(gòu)，還有一類像體育場館一類的大跨度建筑也采用金屬焊接結(jié)

2、構(gòu)的網(wǎng)架屋蓋。在三峽工程、秦山、大亞灣核電站建設(shè)、西氣東輸工程等國家一類重點建設(shè)工程中焊接技術(shù)均發(fā)揮著重要作用。 現(xiàn)代焊接技術(shù)自誕生以來一直受到諸學(xué)科最新發(fā)展的直接影響與引導(dǎo)。眾所周知，受材料、信息學(xué)科技術(shù)的影響，不僅導(dǎo)致了數(shù)十種焊接工藝的問世，而且也是焊接工藝操作經(jīng)歷著手工到自動化、智能化的過度，這已成為公認的發(fā)展趨勢。,3,焊接的概念、優(yōu)缺點及分類,概念：焊接就是將兩種或兩種以上的同種或異種材料，用或不用

3、 填充材料，通過加熱或加壓，形成原子間結(jié)合或分子間擴散而產(chǎn)生永久性連接接頭的工藝方法。焊接 與 鉚接 比較 優(yōu)點：（1）節(jié)約材料、降低成本。 （2）提高勞動生產(chǎn)率。 （3）連接接頭強度較大。 （4）連接接頭具有組織連續(xù)性。 缺點：（1）容易產(chǎn)生各種焊接缺陷，如焊穿、咬邊、氣孔夾 渣、弧坑等。 （

4、2）連接接頭強度受材料限制,4,分類：按焊接工藝過程中金屬狀態(tài)分類，大致為三大類， 即熔化焊、壓力焊和釬焊 1。熔化焊：焊接頭加熱至融化狀態(tài)而不加壓力完成的焊接方法。 （1）電弧焊 a 手工電弧焊（焊條電弧焊） b 氣體保護焊 CO2氣保焊 全自動 MAG

5、 半自動MAG 氬弧焊 鎢極 TIG 非鎢極 .MIG c.埋弧自動焊 （2）氣焊

6、 氣焊是利用氣體火焰作為熱源的一種熔焊方法。常用氧氣和乙炔混合燃燒的火焰進行焊接，又稱為氧乙炔焊，這種熔焊方法在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。,5,2. 壓力焊：對焊件施加壓力（加熱或不加熱），而完成的焊接方法。 （1）電阻焊 a 點焊 b 縫焊 c 對焊 （2）摩擦焊 （3）超聲波焊

7、 3．釬焊：采用比母材熔點低的金屬作釬料，將焊件和釬料加熱至高于釬料但低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料充填接頭間隙并與母材相互擴散而實現(xiàn)連接的方法。軟釬焊（加熱溫度在450度以下，如錫焊）硬釬焊（加熱溫度在450度以上，如銅焊）,6,總結(jié),綜上三大類焊接方法特點及應(yīng)用截然不同，應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)需要和客觀條件選擇合適的焊接方法。近年來氣保焊尤其CO2氣保焊在某些領(lǐng)域生產(chǎn)中有著更為廣闊的發(fā)展前景。除此之外，由于計算機的廣泛應(yīng)用，焊接機器人

8、應(yīng)運而生，也促進了焊接生產(chǎn)更大的發(fā)展。但手工電弧焊仍是應(yīng)用最普遍的焊接方法，也是其它焊接方法的基礎(chǔ)。因此手工電弧焊是本教學(xué)方案的重點，在實訓(xùn)中要進行實踐操作與考核,7,手工電弧焊,電弧焊的特點 手工電弧焊是利用手工操縱焊條進行焊接的電弧焊方法，簡稱手弧焊。其特點： （1）設(shè)備簡單 （2）操作靈活方

9、便 （3）能進行全位置焊接，適合焊接 多種材料。 （4）生產(chǎn)效率較低 （5）勞動強度較大,8,焊接工程術(shù)語,9,（1）電?。涸趦蓸O之間的氣體介質(zhì)中，強烈而持久的電離即產(chǎn)生 電弧。電 弧由三個區(qū)域組成，即陰極區(qū)2400K，陽極區(qū)2600K，弧柱區(qū)

10、 6000-8000 K，交流產(chǎn)生電弧，兩極區(qū)平均2500K。電弧在產(chǎn) 生高溫同時產(chǎn)生強光。 （2）熔池：焊接時因電弧的高溫和吹力作用使焊件局部熔化，在被焊金屬 上形成一個橢圓形充滿液體金屬的凹坑，這個凹坑稱為熔池。 （3）焊縫：隨著焊條的移動熔池冷卻凝固后而形成。 （4）熔渣：焊縫表面覆蓋的一層渣殼稱為熔渣。 （5）電弧長度：焊條熔化末

11、端到熔池表面的距離。 （6）熔深：從焊件表面至熔池底部的距離。,10,手弧焊的設(shè)備、工具,設(shè)備： 手弧焊的主要設(shè)備是電焊機，其實質(zhì)是一種弧焊電源，按產(chǎn)生電流種類不同，分為弧焊變壓器（交流電焊機）和弧焊整流器（直流電焊機）。弧焊變壓器 a原理：是一種特殊的變壓器，將220V或380V電源電壓降到空載電 壓（60V-80V），根據(jù) 需要調(diào)節(jié)電流大小（從幾十安到幾百安）。 b結(jié)構(gòu)：一次線

12、圈、二次線圈、固定鐵芯、活動鐵芯、電抗器等組成。 c特點：結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，使用可靠，價格較低，缺點是電弧不穩(wěn)定?；『刚髌?a原理：利用整流器將交流電整流為直流電。 b結(jié)構(gòu)：一次線圈、二次線圈、固、整流器定鐵芯、活動鐵芯、電抗器等組成。 C 特點：它彌補了交流弧焊機電流不穩(wěn)燃燒的缺點，又比一般直流弧焊機發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡 單，維修容易，噪聲小。,11,,12,電焊鉗,13,焊條的結(jié)構(gòu)以及作用,

13、焊條是由焊芯和藥皮構(gòu)成1 焊芯的作用 焊芯是具有一定長度和直徑的專用金屬絲，它的作用如下： （1）作為焊接的電極，起到導(dǎo)電的作用，將電能轉(zhuǎn)化成熱能。 （2）起填充金屬的作用。 （3）維持電弧穩(wěn)定燃燒。2 藥皮的作用 （1）機械保護作用：利用藥皮融化后肆放出的氣體和形成的熔渣隔離空氣。 （2）冶金處理作用：去除有害雜質(zhì)（如氫、硫、氧、磷）和添加有益金屬元素，使 焊縫獲得合乎要求的化學(xué)成分和機械要求

14、。 （3）改善焊接工藝性能：使電弧穩(wěn)定燃燒，飛濺少，焊縫成形好，易脫渣等。,14,牌號表示方法（碳鋼焊條） （1）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) J422 J：焊條 42：熔敷金屬抗拉強度的最小值 2：藥皮類型為酸性 （2）國家標(biāo)準(zhǔn) E4303 E：焊條 43：熔敷金屬抗拉強度的最小值 0：焊條適于全位置焊接

15、 03：焊接電流種類（直流或交流）,焊條牌號,15,手工電弧焊操作技術(shù),手工電弧焊是采用低電壓，大電流放電產(chǎn)生電弧。手工電弧焊采用兩種方法引弧 1 劃擦法 2 敲擊法,16,2. 運條 電弧引燃后，迅速將焊條提起2-4mm焊接，焊接時應(yīng)有三個動作 （1）焊條中心向熔池逐漸前進，以維持一定弧長， 焊條送進速度與熔化 速度相同，否則會產(chǎn)生斷弧

16、 或粘連現(xiàn)象。 （2）焊條的橫向擺動，以獲得一定的焊縫寬度。 （3）焊條沿焊接方向逐漸移動，移動速度快慢 影響焊縫成型。常用運條方法 （1）直線運條法 ————→ （2）鋸齒形運條法 ∨∨∨∨∨ （3）環(huán)形運條法 ～©©©©©©©©©©～,17,焊縫的起頭和收弧,（1）起頭

17、 焊縫的起頭就是指開始焊接的部分，由于引弧后不可能迅速使這部分金屬溫度升高，所以起點部分的熔深較淺，焊縫余高較高，為了減少這種現(xiàn)象，可以采用較長的電弧對焊縫的起頭處進行必要的預(yù)熱，然后適當(dāng)?shù)乜s短電弧的長度再轉(zhuǎn)入正常焊接。 （2）收弧 焊縫的收弧時由于操作不當(dāng)往往會形成弧坑，降低焊縫的強度，產(chǎn)生應(yīng)力集中或皺紋，為了防止和減少弧坑的出現(xiàn)，美觀焊縫，焊接時通常采用二種方法。 a 劃圈收弧法：適于厚板焊接的收弧。

18、 b 反復(fù)斷弧收尾法：適于薄板和大電流焊接的收弧。,18,焊接工藝參數(shù),（1）焊條直徑 a 工件厚度ð，厚度較大的工件應(yīng)選直徑較大的焊條。 b 焊縫的位置，平焊應(yīng)選用較大直徑焊條，立焊、橫焊、仰焊應(yīng)采 用較小直徑焊條，并配合小電流焊接。（2）焊接電流 根據(jù)焊條直徑與工件厚度選擇 平焊低碳鋼時，I=K×¢

19、 I：焊接電流 K：經(jīng)驗常數(shù)（35-55） ¢：焊條直徑（mm） 根據(jù)焊接位置選擇，在焊條直徑一定情況下，平焊位置應(yīng)比其它位置選用的焊接電流大。,19,（3） 電弧長度 電弧電壓大小由弧長決定，應(yīng)采用短電弧焊接，弧長L﹤焊條直徑¢， 否則會產(chǎn)生電弧燃燒不穩(wěn)，飛濺大，熔深小，以及未焊透、咬邊和氣孔等缺 陷。 （4）

20、焊接速度 即單位時間內(nèi)完成的焊縫長度 過快或過慢都將影響焊縫質(zhì)量 原則：一 保證焊透；二 保證焊縫尺寸 做法：應(yīng)以合適的焊接速度施焊?！昂线m”即均勻、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定。 （5） 焊條角度 與焊縫的空間位置及結(jié)構(gòu)、尺寸影響有關(guān)，平焊時焊條角度應(yīng)與焊接方向呈70度至80度夾角，從而有利于觀察熔池狀態(tài)及熔渣漂浮。,20,焊接工藝基礎(chǔ)知識,焊縫的接頭形式

21、 對接 搭接 角接 T型焊接的空間位置 按焊縫的空間位置不同可分為 平焊：工件水平、焊縫水平 橫焊：工件垂直、焊縫水平。 立焊：工件垂直、焊縫垂直，自下而上施焊。 仰焊：工件水平、倒懸平面，對工件的下平面施焊。 上述四種空間位置平焊最容易，仰焊最難,21,坡口1 對接接

22、頭是應(yīng)用最多接頭形式 ð為工件厚度 當(dāng)ð﹤6 mm時，在焊接接頭只要留有一定間隙即可焊透。 當(dāng)ð﹥6 mm時，在焊接接頭處需開設(shè)一定形狀的坡口，以保證接頭強度。2 對接接頭常見坡口形狀 （1）I形坡口：對接接頭雙目施焊。 （2）V形坡口；多層多道施焊。 (3) U型坡口：多層多道施焊，能減小焊接接頭變形。 (4) X型坡口：多層多道對稱施焊。3.選擇坡口的原則(1)連接接頭是

23、否焊透，從而保證連接強度。(2)是否容易加工，提高焊接效率。(3)是否節(jié)省材料、降低成本,22,常見焊接缺陷及產(chǎn)生原因,1 焊縫尺寸不符合要求 主要是指焊縫過高或過低、過寬或過窄及不平滑過渡的現(xiàn)象。 產(chǎn)生的原因是：（1）操作時運條不當(dāng)。 ( 2) 焊接電流不穩(wěn)定。 （3） 焊接速度不均勻。

24、 （4） 焊接電弧高低變化太大。2 咬邊 主要是指沿焊縫的母材部位產(chǎn)生的溝槽式凹陷。產(chǎn)生原因是： （1） 工藝參數(shù)選擇不當(dāng)，如電流過大、電弧過長。 （2） 操作技術(shù)不正確，如焊條角度不對，運條不適當(dāng)。3 夾渣 主要是指焊后殘留在焊縫中的熔渣。產(chǎn)生原因是： （1）焊接材料質(zhì)量不好。 (2) 電流太小，焊接速度太快,23,4．弧坑 產(chǎn)生原因是

25、：操作時熄弧太快，未反復(fù)向熄弧處補充金屬。5．焊穿 主要是指熔化金屬自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。 產(chǎn)生的原因是： 焊件裝配不當(dāng)，如坡口尺寸不合要求，間隙過大。 焊接電流太大。 焊接速度太慢。6. 氣孔 主要是指熔池中的氣泡凝固時未能逸出而留下來所形成的空穴。產(chǎn)生的原因是 : 焊件和焊接材料有油污，鐵銹及其它氧化物。

26、 焊接區(qū)域保護不好。 焊接電流過小，弧長過長，焊接速度過快。,24,氣割 用氧氣與乙炔氣混合點燃后，對金屬材料加熱至熔化狀態(tài)，然后打開割鋸切割氧氣閥即可將金屬分割。 能夠氣割的金屬材料：低碳鋼、純鐵、中碳鋼、普通低合金鋼。 金屬的切割條件 ａ 金屬的燃點應(yīng)低于金屬的熔點。 ｂ 金屬燃燒時氧化物的熔點應(yīng)低于金屬的熔點。 ｃ

27、金屬燃燒時，應(yīng)放出大量的熱，且導(dǎo)電性較差。,25,ＣＯ２氣體保護焊,隨著焊接工藝技術(shù)的不斷進步，各種焊接工藝方法廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，尤其是ＣＯ２氣體保護焊自誕生以來迅速得到普及與推廣，近年來埋弧自動焊在壓力、密封容器以及船舶制造等生產(chǎn)中應(yīng)用也十分廣泛。二氧化碳氣體保護焊（ＭＡＧ）原理：ＣＯ２中性氣體經(jīng)電弧高溫在熔池上形成熱氣膜，使熔池隔絕空氣避免氧化。特點：（１）提高焊接效率，降低成本，節(jié)約材料?！　　。ǎ玻┖缚p

28、表面光滑、平整、無熔渣?！　?（３）電流密度大，連接強度高，可以取代手工電弧焊的工藝特性。　　?。ǎ矗┕ぜ砻嬗臀鄄槐厍謇砑纯墒┖?。　　?。ǎ担┊a(chǎn)生飛濺較嚴重，而且不適于在風(fēng)力較大環(huán)境中作業(yè)。ＣＯ２氣保焊種類 （１）半自動ＣＯ２氣體保護焊：適于各種空間位置焊接，可以取代手弧焊。 （２）全自動ＣＯ２氣體保護焊：適于較長水平直線或規(guī)則幾何曲線焊縫的焊接。,26,埋弧自動焊,１ 原理：在焊接過程

29、中，焊劑ＨＪ４３１（固體）將電弧埋住，使熔池隔絕空氣，避免氧化，同時焊劑在電弧高溫作用下發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)，除向熔池增添有益合金元素，發(fā)生冶金反應(yīng)外，同時生成內(nèi)表面光滑的渣殼，從而保證焊縫表面光滑、平整、美觀。 ２ 特點（１）焊接工藝參數(shù)自動控制，可以獲得所需均勻尺寸的焊縫。（２）焊波光滑、平整、美觀，工作環(huán)境得到很大改善。（３）可以實現(xiàn)單面焊，雙面成形。（４）適于較厚工件連接，減少開設(shè)坡口。（５）適于較長水平直線或規(guī)則幾何

30、曲線焊縫的焊接。（６）連接強度較高，焊接質(zhì)量較好，缺陷較少，焊接效率較高。,27,氣焊與氣割,水焊是氣焊的一種，即用電石（碳化鈣）加水制取乙炔氣，再與氧氣的混合氣體點燃后對工件進行加熱。用或不用添充金屬對工件接頭進行加熱熔化待冷卻凝固后形成焊縫的焊接方法。氣焊應(yīng)用與電弧焊比不是十分廣泛，而且焊接質(zhì)量控制不穩(wěn)定，成本較高，效率低，操作不方便，而氣割在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用卻十分廣泛。 氣焊火焰1．常用氣體：乙炔氣C2H2，氧氣O2

31、 氣焊火焰，根據(jù)二種氣體比例不同可以分為三種火焰,內(nèi)焰溫度最高。（1）中性焰：C2H2：O2≈1.1-1.2由焰心、內(nèi)焰、外焰組成 3100度（2）碳化焰：C2H2：O2≈0.85-0.95, 2700-2900度（3）氧氣焰：C2H2：O2﹥1.7以上 3300度 上述三種火焰，內(nèi)焰溫度最高，其中中性焰

32、最常用，氧化焰適于黃銅焊接。,28,安全,1 電 工業(yè)電380v 人體安全電壓36v弧光 紫外線 紅外線 可見光弧光熱 手機 隱形眼鏡渣殼 焊接母材 氣體7 飛濺,29,,熱處理,,,30,熱處理的定義 是將鋼在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度，并在該溫度下保持一段時間，然后以一定的速度冷卻下來的一種熱加工工藝。熱處理示意圖 T,,,t,,,,保溫,加熱,冷卻,

33、31,鐵碳相圖,,32,熱處理工藝參數(shù),加熱：一般來說，溫度最低應(yīng)使鋼鐵材料達到奧氏體化，加熱時形成奧氏體的化學(xué)成分，奧氏體的均勻化程度及晶粒的大小直接影響鋼冷卻后的組織和性能，因此，應(yīng)嚴格控制加熱的規(guī)范控制高溫下的組織狀態(tài)。保溫：為了使溫度更加均勻。冷卻：鋼從奧氏體狀態(tài)的冷卻過程是熱處理的關(guān)鍵工序，鋼的熱處理加熱是為了獲得均勻，細小的奧氏體晶粒，然而得到高溫奧氏體組織不是最終目的，因為大多數(shù)零構(gòu)件都要 在室溫下工作，所以高溫奧氏體

34、狀態(tài)最終總要冷卻下來。鋼的性能最終取決于奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變的組織。因此，研究不同冷卻條件下鋼中奧氏體組織的轉(zhuǎn)變規(guī)律，對于正確制定鋼的熱處理冷卻工藝，獲得預(yù)期的性能具有重要的實際意義。熱加工：我們所說的熱加工，從金屬學(xué)的角度來看，所謂熱加工是指在再結(jié)晶溫度以上的加工過程，在再結(jié)晶溫度以下的加工過程稱為冷加工。例如鉛的再結(jié)晶溫度低于室溫，因此，在室溫下對鉛進行加工屬于熱加工，鎢的再結(jié)晶溫度約為1200℃，因此，即使在1000℃拉制鎢絲也屬冷加

35、工。再結(jié)晶：指金屬加熱到一定溫度(0.4T熔)之后，在原來的變形組織中重新產(chǎn)生了無畸變的新晶粒，并恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)，這個過程稱之為再結(jié)晶。之所以稱之為“再”是通常我們把金屬從液態(tài)到凝固這個過程稱為結(jié)晶，為了區(qū)別結(jié)晶，所以稱之為“再”。,33,熱處理的作用,1) 可以顯著提高鋼的機械性能，延長零件的使用壽命。例如：用T7鋼制造一把鉗工用的鏨 子(鋸條)，若不熱處理，即使鏨子刃口磨得很好，在使用時刃口也很快發(fā)生卷刃，若將 已磨好鏨子

36、的刃口局部加熱至一定溫度，保溫以后進行水冷或其它熱處理工藝，則鏨子將變得鋒利而有韌性，在使用過程中，即使用榔頭經(jīng)常敲打，鏨子也不易發(fā)生卷刃和崩裂現(xiàn)象。大幅度提高了機器零件的使用壽命，做到一個頂幾個，頂十幾個。2) 恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚳梢韵T，鍛，焊等熱加工工藝造成的各種缺陷，細化晶粒，消除偏析，降低內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織和性能更加均勻。3) 熱處理也是機器零件加工工藝過程中的重要工序，例如用高速鋼制造鉆頭，必須先經(jīng)過預(yù)備熱處理，改善鍛件

37、毛坯組織，降低硬度（207~255HB），這樣才能進行切削加工。加工后的成品鉆頭又必須進行最終熱處理，提高鉆頭的硬度（HRC60~65）和耐磨性，以切削其它金屬。注：高速鋼是指含有大量多種合金元素的高碳鋼。4) 還可使工件表面具有抗磨損，耐腐蝕等特殊的物理化學(xué)性能。,34,熱處理原理,原理：鋼經(jīng)過熱處理后之所以發(fā)生如此重大的變化，是由于不同的加熱和冷卻過程中，鋼的 內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，因此鋼中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律，就

38、是熱處理的原理。 鋼為什么可以進行熱處理？是不是所有的金屬都能進行熱處理呢？這個問題與合金相圖有關(guān)。原則上只有在加熱或冷卻時發(fā)生溶解度顯著變化或者發(fā)生類似純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，即只有固態(tài)相變發(fā)生的合金才能進行熱處理。某些純金屬和單相合金等不能用熱處理強化，一般只能采用加工硬化的方法。,35,熱處理分類,根據(jù)加熱，冷卻方式及獲得組織和性能的不同，鋼的熱處理工藝可分為： 普通熱處理（退火，正火

39、，淬火和回火） 表面熱處理（表面淬火和化學(xué)熱處理） 形變熱處理,36,１鋼的退火與正火,退火和正火是生產(chǎn)上應(yīng)用很廣泛的預(yù)備熱處理工藝，前面已經(jīng)講過，在機器零件加工工藝過程中，退火和正火是一種先行工藝，具有承上啟下的作用，大部分機器零件及工，模具的毛坯經(jīng)退火或正火后，不僅可以消除鑄件，鍛件及焊接的內(nèi)應(yīng)力及成分和組織的不均勻性，而且也能改善和調(diào)整鋼的機械性能和工藝性能，為下道工序組織性能準(zhǔn)備。對于一些受力不

40、大，性能要求不高的機器零件，退火和正火亦可作為最終熱處理。事實上，對于鑄件，退火和正火通常就是最終熱處理。退火的工藝及目的 退火是將鋼加熱至臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐緩慢冷卻以獲得平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。 主要目的是均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細化晶粒，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的成形及切削性能，并為淬火做好準(zhǔn)備。 退火溫度的選取跟鋼的組織狀態(tài)有關(guān)，一般來說，如果鋼沒有大的

41、缺陷，僅僅想達到消除內(nèi)應(yīng)力及降低硬度的目的，可以采用去應(yīng)力退火，溫度一般為500~600℃，對于偏析程度較輕的鋼鑄件，可以采取不完全退火或完全退火，一般溫度在800~900℃左右，而只有對于偏析程度非常嚴重的鋼鑄件才采用擴散退火，一般溫度可高達1200℃，因為這種工藝消耗能量較大，工件氧化和脫碳嚴重，成本很高。,37,正火的工藝及目的 正火是將鋼加熱到Ac3以上適當(dāng)溫度，保溫以后在空氣中冷卻得到珠光體組織的熱處理工藝。

42、主要目的：細化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，還可作為最終熱處理，為某些受力較小，性能要求不高的的結(jié)構(gòu)件提供合適的機械性能。 與一般退火相比：正火的加熱溫度略高一些，但正火冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低，因此，相同鋼材正火后獲得的珠光體組織較細，鋼的強度，硬度也較高。 正火是較簡單，經(jīng)濟的熱處理方法，主要應(yīng)用以下幾個方面： a) 改善鋼的切削加工性能對于低碳鋼來說，退火后硬度較低，切削加工時容易粘刀，通過正火處理，使硬度提高到190

43、HB，可以改善鋼的切削加工性，提高刀具的壽命和工件的表面光潔度。 b) 消除熱加工缺陷中碳鋼構(gòu)件鍛，軋及焊接件在熱加工后易出現(xiàn)魏氏組織，粗大晶粒等過熱缺陷，通過正火可以消除這些缺陷組織，達到細化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力的目的。 c) 消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火 d) 提高普通結(jié)構(gòu)零件的機械性能為某些受力較小，性能要求不高的的結(jié)構(gòu)件代替調(diào)質(zhì)處理并提供合適的機械性能。,38,退火和正火的選用對于低，中碳鋼來說，

44、通常采用正火代替退火，因為正火成本較低，生產(chǎn)效率高。對于高碳鋼來說，因其含碳量較高，正火后的硬度顯著高于退火，難以進行切削加工，故一般采用退火,39,淬火與回火,鋼的淬火與回火是熱處理工藝中最重要，也是用途最廣泛的工序。淬火可以顯著提高剛的強度和硬度，為了消除淬火鋼的殘余應(yīng)力，得到不同強度，硬度和韌性配合的性能，需要配以不同溫度的回火，所以淬火和回火又是不可分割的，緊密銜接在一起的兩種熱處理藝。(1) 鋼的淬火 將鋼加

45、熱至臨界點AC3或AC1以上一定溫度，保溫以后以大于臨界冷卻速度的方式進行冷卻得到馬氏體的熱處理工藝叫淬火。目的：使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體并配以不同溫度的回火獲得各種需要的性 能。例如：淬火加低溫回火可以提高工具，軸承或其它高強度耐磨零件的硬度和耐磨性；結(jié)構(gòu)鋼通過淬火加高溫回火可以得到強韌結(jié)合的優(yōu)良的綜合機械性能；彈簧鋼通過淬火加中溫回火可以顯著提高鋼的彈性極限。,40,淬火的特點,A）淬火應(yīng)力分為熱

46、應(yīng)力和組織應(yīng)力兩種。熱應(yīng)力：溫差造成的熱脹冷縮。組織應(yīng)力：奧氏體－珠光體－貝氏體－馬氏體，比容逐漸增大，因而體積逐漸膨脹。B）淬火加熱溫度加熱溫度的選擇應(yīng)以得到均勻細小的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細小的馬氏體組織。主要根據(jù)鋼的臨界溫度而定。一般來說，含碳量越高，應(yīng)采用較低的淬火溫度，以防止奧氏體粗化，防止生成粗大的馬氏體組織；對于低合金鋼，考慮到合金元素的左右，為了加速奧氏體化，淬火溫度應(yīng)該偏高些。C）淬火冷卻介質(zhì)

47、鋼從奧氏體狀態(tài)冷至Ms點以下所用的冷卻介質(zhì)叫做淬火介質(zhì)。理想的冷卻介質(zhì)：650℃以上應(yīng)當(dāng)緩慢冷卻，以盡量降低淬火熱應(yīng)力；650~400℃之間應(yīng)當(dāng)快速冷卻，以通過過冷奧氏體最不穩(wěn)定的區(qū)域，避免發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變。但是在400℃以下Ms點附近的溫度區(qū)域，應(yīng)當(dāng)緩慢冷卻以盡量減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的組織應(yīng)力。具有這種冷卻介質(zhì)特性的冷卻介質(zhì)可以保證在獲得馬氏體組織條件下減淬火應(yīng)力，避免工件產(chǎn)生變形或開裂。水的冷卻特性：在需要快冷的65

48、0~400℃區(qū)間，其冷卻速度較小，不超過200℃/s，而在需要慢冷的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)，其冷卻速度又太大，可高達775℃/s，很容易造成淬火工件的變形或開裂。油的冷卻特性：優(yōu)點是低溫區(qū)的冷卻速度比水小得多，從而可大大降低淬火工件的組織應(yīng)力，減少工件變形和開裂傾向。缺點是在高溫區(qū)冷卻能力低，但對于過冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼，油是合適的淬火介質(zhì)。,41,回火,鋼的回火 回火是將淬火鋼在A1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并

49、以適當(dāng)方式冷卻到室溫的工藝過程。目的：減少或消除淬火應(yīng)力，保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，提高鋼的韌性和塑性，獲得硬度，強度，塑性和韌性的適當(dāng)配 合，以滿足各種用途工件的性能要求。 對于一般碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，根據(jù)組織和性能要求，回火分為：A）低溫回火 低溫回火溫度約為200℃，回火組織為回火馬氏體，和淬火馬氏體相比，回火馬氏體即保持了鋼的硬度，強度和良好的耐磨性，又適當(dāng)提高了韌性。因此，低溫回

50、火特別適用于刀具，量具，滾動軸承等。B）中溫回火 中溫回火溫度為400℃，回火組織為回火屈氏體，鋼具有高的彈性極限，較高的強度和硬度，良好的塑性和韌性。故中溫回火主要應(yīng)用于各種彈簧零件及熱鍛模具。C）高溫回火 高溫回火溫度約為600℃，回火組織為回火索氏體。淬火和隨后的高溫回火叫做調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合機械性能。用來制造曲軸，連桿，機床主軸及齒輪等重要的機器零件。這些機器零件在使用中要求較

51、高的強度并能承受沖擊和交變負荷的作用。,42,淬火加熱缺陷及其防止,a）淬火工件的過熱和過燒 工件在淬火加熱時，由于溫度過高或者時間過長造成奧氏體晶粒粗大的缺陷叫做過熱。由于過熱不僅在淬火后得到粗大的馬氏體組織，而且易于引起淬火裂紋。過熱的工件強度和韌性降低，易于產(chǎn)生脆性斷裂。輕微的過熱可用延長回火時間來補救，嚴重的過熱則需進行一次細化晶粒退火，淬火加熱溫度過高，使奧氏體晶界出現(xiàn)局部熔化或者發(fā)生氧化的現(xiàn)象叫做過燒。過燒是

52、一種嚴重的加熱缺陷，工件一旦過燒就無法補救，只能報廢。過燒一般是設(shè)備失靈或操作不當(dāng)造成的，所以必須加強設(shè)備的維修管理。定期校核，才能防止過燒事故。b）淬火加熱時的氧化和脫碳 氧化使工件尺寸減少，表面光潔度降低，并演嚴重影響淬火冷卻速度，進而使淬火工件出現(xiàn)軟點或硬度不足等新的缺陷。脫碳會降低淬火后鋼的表面硬度，耐磨性。,43,鋼的表面熱處理,表面淬火：是將工件快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處

53、 理方法。例如：齒輪，凸輪，曲軸及各種軸類等零件在扭轉(zhuǎn)，彎曲等交變載荷下工作，并承受摩擦和沖擊，其表面要比心部承受更高的應(yīng)力，因此，要求零件表面具有高的硬度，強度和耐磨性要求心部具有一定的強度，足夠的塑性和韌性。采用表面淬火工藝可以達到這種表硬心韌的性能要求。,44,鋼的化學(xué)熱處理,將金屬工件放入含有某種活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱使介質(zhì)中的原子擴散滲入工件一定深度的表層，改變其化學(xué)成分和組織并獲得

54、與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。 化學(xué)熱處理后的鋼件表面可以獲得比表面淬火所具有的更高的硬度，耐磨性和疲勞強度，心部在具有良好的塑性和韌性的同時，還可獲得較高的強度。通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)熱處理還可使鋼件表層具有耐磨，耐腐蝕等特殊性能?；瘜W(xué)熱處理種類很多，根據(jù)滲入元素不同，可分為滲碳(Fe3C)，滲氮，碳氮共滲等。,45,化學(xué)熱處理過程,化學(xué)熱處理的一般過程通常是由分解，吸附和擴散三個基本過程組成。 分解是

55、在一定溫度下從滲濟中分解出含有被滲元素“活性原子”的過程。例如：滲碳就是滲濟中的CO或CH4等分解出活性碳原子〔C〕的過程： 2CO→CO2+〔C〕 CH4→2H2+〔C〕 CO+ H2→H2O+〔C〕又如氣體滲氮，通入氨氣與鋼件表面產(chǎn)生如下反應(yīng)： 2NH3→3H2+2〔N〕具有高能狀態(tài)的

56、活性原子沖入鐵晶格表面原子引力場范圍之內(nèi)，被鐵表面晶格捕獲并溶解的過程稱為化學(xué)熱處理的吸附過程。擴散是鋼件表面吸收并溶解被滲元素活性原子后，由于造成表面和心部的濃度差而發(fā)生被滲元素的原子由高濃度表面向內(nèi)部定向遷移的現(xiàn)象。,46,鋼的滲碳 將低碳鋼件放入滲碳介質(zhì)中，在900~950℃加熱保溫，使活性原子滲入鋼件表面并獲得高滲碳層的工藝方法叫做滲碳。滲碳方法分為固態(tài)滲碳、氣體滲碳和液體滲碳，常有的是前兩種，尤其是氣體滲碳

57、應(yīng)用最為廣泛。固態(tài)滲碳:是將低碳鋼件放入裝滿固體滲碳濟的滲碳箱中，并用蓋和耐火泥密封后送入爐中加熱至滲碳溫度保溫，以便活性碳原子滲入工件表層。固體滲碳濟由一定顆粒度的木炭加碳酸鹽混合而成。滲碳溫度一般為900℃左右，保溫時間視滲碳層深度而定，常常需要十幾個小時。氣體滲碳:是把零件放入含有氣體滲碳介質(zhì)的密封高溫爐罐中進行碳的滲入過程的滲碳方法。這種滲碳方法通常把煤油、苯、丙酮等液態(tài)碳氫化合物直接滴入高溫滲碳爐中，使其熱裂解為