模具材料与热处理.ppt

模具钢及其热处理马鹏飞江苏大学机电培训学院2010年7月2日第一章钢的热处理第一节概述4.热处理工艺方法第二节退火和正火3.去应力退火：为了消除工件因塑性变形加工、焊接、铸造等工艺造成的残余应力而进行
的退火称为去应力退火。去应力退火的工艺是：将钢加热到略低于A1的温度（一般为500～
600℃），经保温后缓慢冷却即可。在去应力退火中。钢的组织不发生变化，只是消除内应力。
4.均匀化退火：均匀化退火也叫扩散退火。目的是为了消除晶内的偏析，使成分均匀。
均匀化退火的实质是使合金元素的原子充分扩散，所以均匀化退火的工艺特点足温度高、时间
长。如高合金铸件的退火温度可达1100～1250℃，而保温时间可达10～15h。
二、正火：是将钢加热到Ac3或Accm以上，进行完全奥氏体化后，然后在空气中冷却，以
获得接近于平衡状态组织的热处理工艺方法。从实质上讲，正火是退火的一个特例。两者只是
转变的过冷度不同，正火的冷却速度快。
正火只适用于碳素钢及低、中合金钢，而不适用于高合金钢。
正火的目的：
1.细化组织，消除热加工中造成的缺陷，使组织正常化。
2.用于低碳钢，可以提高硬度，改善切削加工性能。
3.用于中碳钢，代替调质处理，为高频淬火做组织准备，以减少调质淬火时造成的变形，并且大大降低成本。
4.用于高碳钢，可消除网状渗碳体，便于球化退火。
5.对于性能要求不高时，可作为最终热处理。三、退火与正火的选择
1.从切削加工方面考虑：一般认为，硬度在170～230HB范围内的钢材，其切削
加工性最好。作为预备热处理，低碳钢正火优于退火，而高碳钢正火后硬度过高，
必须采用退火。
2.从使用性能上考虑：对于亚析钢制的零件，正火处理比退火具有较好的力学
性能。如果零件性能要求不高，可用正火作为最终热处理。
3.从经济上考虑：正火比退火的生产周期短，成本低，操作方便，应优先采用
正火。第三节钢的淬火三、淬火介质
1.常用的淬火冷却介质有水、盐类水溶液以及油、熔盐、空气等。
2.对于临界冷却速度较大的碳钢，必须采用冷却能力较强的水及盐类水
溶液等介质作为淬火介质；而对于临界冷却速度较小的合金钢，一般采用
油作为冷却介质，以获得最佳的淬火效果。
四、钢的淬透性及淬硬性
1.钢的淬透性
a.淬透性：是指钢在规定条件下淬火，所能获得淬透层深度的能力。它
反映了钢在淬火时过冷奥氏体转变成马氏体的难易程度。
b.淬透性通常可用临界淬透直径来表示。临界淬透直径是指钢在某一种
介质中淬火，从表面到心部全部能淬透的最大直径，用D0表示。
c.临界冷却速度越低，钢的淬透性越好。如合金钢的淬透性比碳钢好。
d.淬透性是钢的重要的热处理性能之一，其主要表现在两个方面：
①淬透性好的钢，淬火后截面上的组织均匀一·致，综合力学性能好。
②淬透性好的钢，冷却时可以采用冷却能力较弱的介质淬火，以减少
工件的变形和开裂，保证淬火质量。
2.钢的淬硬性
钢的淬硬性是指钢在理想条件下进行淬火，能达到最大硬度的能力。钢
的淬硬性主要取决于含碳量，钢的含碳量越大．其淬硬性越高。六、冷处理
工件淬火冷却到室温后，继续在o℃以下的一般制冷设备或低温介质中
冷却的热处理工艺叫做冷处理。冷处理的目的主要是为了提高硬度和组织
的稳定性，以及提高钢的磁性。
七、淬火缺陷
1.氧化和脱碳
避免氧化和脱碳的方法主要有：预留足够的加工余量；采用脱氧良好
的盐浴加热；采用保护气氛加热；采用高温短时间加热等。采用可控气氛
加热或在氮和惰性气体等中性气氛中加热也是防止氧化脱碳的有效方法。
2.过热及过烧
钢在淬火加热时，由于加热温度过高或高温停留时间过长，造成奥氏
体晶粒显著粗化的现象，称为过热。若加热温度达到固相线附近，晶界氧
化并开始部分熔化的现象叫过烧。
出现过热的工件可以通过正火加以纠止，出现过烧，工件只能是报废。3.淬火冷却变形和开裂
由于淬火时产生的淬火应力，使工件的尺寸、形状发生人们不希
望的变化叫做淬火变形。当应力过大，越过强度极限时，在工件上会
产生裂纹，称为淬火开裂。
4.硬度不足和软点
钢件淬火硬化后。表面硬度偏低的局部小区域称为软点。淬火工
件整体硬度都低于淬火要求的硬度时称为硬度不足。第四节钢的回火二、回火时的组织及性能的变化
淬火钢回火时的组织变化可分为四个阶段：
1.马氏体的分解（80～200℃）：在回火过程中，由过饱和程度降低的
马氏体，与极分散的碳化物所组成的混合物称为回火马氏体。
2.残余奥氏体的分解（200～300℃）：当钢加热温度超过200℃时，
残余奥氏体开始分解，转变为下贝氏体或回火马氏体；到300℃时，分解
基本结束。
3.渗碳体的形成（300～400℃）：从马氏体中分解出的碳化物逐渐
转变为颗粒状的渗碳体(Fe3C)，钢的内应力基本消除。
4.渗碳体的聚集和长大：