当前课程知识点:材料学概论 > 第5讲 金属及合金材料(二) > 5.2 钢材的热处理 > 5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
下边我们讲
钢热处理当中的一个重要方面
是什么
就是增加蘸透性
和防止蘸火开裂
这里边也讲四部分内容
第一部分内容什么叫蘸透性
第二个就讲合金钢与蘸透性
就是不同的合金含量
它的蘸透性是不一样的
第三个问题
讲蘸火所引发的制品开裂
或者制品变形
第四个问题
讲蘸火开裂及其防治
那么左边图
表示两个样品经过蘸火以后
它的硬度随深度的分布
我们看到A与B的表面硬度相同
但是A内部硬度的部分
比B的更深
就是说A的达到一定硬度的深度
比B要更深
第二个图就是说A的表面硬度
尽管比B的表面硬度要低
但是A的达到较高硬度的深度
比B达到较高硬度的深度要深
因此A的蘸透性是更好的
意思说它就是表示这个意思
表面硬度一般硬度都是比较高的
但是表面硬度
不见得要达到最硬
但是我要求一定深度的地方
是越深越好
一定硬度的地方越深越好
越深表示蘸透性
那什么叫蘸透性
就是达到规定硬度的深度
如果深度越深 蘸透性越好
如果深度浅了 蘸透性就不好
就是这个意思
它不是从表面硬度
来看问题的
它是从达到规定的硬度
有多大的深度
它是这样定义的
我刚才讲了
蘸透性跟钢的成份有关系
它是个内因决定的
跟你冷却速度
跟你其它的什么蘸火液
这都没关系
它是跟钢材本身的性质有
你看合金钢它的蘸透性
是比较好的
通过添加什么
有些元素可以增加它的蘸透性
但是有些元素
可以降低它的蘸透性
不是说所有元素
都是增加蘸透性的
哪些是增加蘸透性的
比方说通过添加
镍 铬 锰 钼等元素
可使硬度及蘸透性明显的增加
明显的增加
当然你含碳量
蘸透性跟哪些因素有关系
第一是跟含碳量有关系
第二是跟合金元素有关系
第三就是跟
工件的质量大小有关系
跟工件的质量大小有关系
那么表当中也看得出来
蘸透性从小到大的次序
从小到大 注意
锰钢 铬钢 铬锰钢
铬钼钢 镍铬钼钢
蘸透性是逐渐的从小到小
当然你也是从低碳钢
到中碳钢 到高碳素钢
蘸透性逐渐变好的
那么这张图就表示的是
合金元素的蘸透性的倍数
蘸透性的倍数
是跟碳作比较的
含碳量是多少
你们看看
合金元素的含量不一样的时候
它蘸透性的倍数
有的是很高的
你比方说锰 钼 铬
硅 镍等等
它是都是增加蘸透性的
好就是说下一个问题我们就讲
关于马氏体的蘸火开裂的问题
我们知道有些工件
好不容易加工成了
最后一到试蘸火
蘸火完了以后它开裂了
它为什么就开裂了
蘸火为什么开裂
它的原因跟工件的形成有关系
跟工件的形状都有关系
但是最根本的原因
跟它的内部组织发生了变化
内部结构发生了变化有关系
我们知道马氏体
它是怎么形成的
我们把它加热 加热到奥氏体
奥氏体本身它是个面心立方的
面心立方我们知道
它是个FCC结构
一个晶胞有四个原子
它现在经过急冷
它变成马氏体
马氏体是个体心正方的
是个体心正方的
它也不是体心立方
它是个体心正方
什么叫正方
A等于B不等于C
你们看看
这个图当中可以看得出来
它点阵常数是这样
A B都是2.845A
C它是2.976A
它发生了一些
就是说它原子
在一个晶胞当中
发生了短程的位移
它是个无扩散的相变
注意马氏体相变它是个非扩散的相变
所以非扩散相变
有的书上讲的
它是本质上无扩散的相变
什么叫本质上无扩散的相变
允许原子做近距离的迁移
它不做长距离的位移
这叫马氏体相变
注意它由于面心立方
变成体心正方以后
它的体积会发生了变化
体积发生了变化
那么怎么算出来
就是按照一个FCC晶胞里边
你四个原子
就可以算出来点阵常数来
把点阵常数一求
求出它一个晶胞体积来了
然后你再算出
体心正方的晶胞体积
这两个晶胞体积一减
就发现它不相等
不相等有个差
差别减上
原来的面心立方的体积
这不就是它的膨胀率
它的膨胀率是多少
发生了3.69%的体积膨胀
注意在马氏体相变
由奥氏体变成马氏体
或者由面心立方
变成体心正方的时候
它的体积发生了膨胀
发生了多少
发生了3.96%的体积膨胀
体积膨胀是很可观的了
4%的体积膨胀
就是凭空里边长出了4%
这4%要长出来以后
肯定会产生应力的
当你这工件设计不合理的时候
应力一起作用
就可能开裂
蘸火开裂
是经常遇到的一个问题
如果设计不合理
你看图中看得出来
燕尾槽附近发生了开裂
轴间部分发生了开裂
轴外围部分发生了开裂
这种开裂它就报废了
我们刚才讲了
好不容易经过前边的
熔炼 铸造 加工
最后的其它的热处理
最后一步是淬火
一淬火以后开裂了
一开裂就是个废品
所以这件事情
蘸火开裂是热处理工艺当中
是非常非常令人
难以接受的一件事
所以必须想办法处理
那么怎么解决蘸火开裂
我们可以在工件设计上
给它想办法
另外在热处理过程当中
我们蘸火完了以后马上去回火
马上去回火 不要迟疑
一迟疑
比如说把它过夜
或者放几天
你如果过去在
我们到车间劳动的时候是不是
你如果把这热处理工件
放到后边了
你晚上在这工作
或者休息的过程
就听见有响声
一响声
就可能就开裂了
所以淬火完了以后不要迟疑
马上进行回火
或者是在工件的
设计过程当中
把有些开裂的部分
想办法把应力给它缓解
因为轴的过程当中
轴间的部分加个圆角
加圆角以后
就可以防止蘸火开裂
我们测蘸火变形
和蘸火开裂的做成一个试件
试件你看看
我做试件
首先它是不是等厚度的
然后我留一个缺口
我蘸火以前
我淬火以前有一个距离
我淬火以后又有一个距离
如果距离变大
就是工件
蘸火开裂的可能性比较大
因此想办法来解决问题
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业