第6章钢热处理工艺

1、第6章钢热处理工艺6.4 钢的退火与正火钢的退火与正火 应用：铸、锻、焊毛坯的预备热处理，以及改善机械零件毛坯的切削加工性能; 性能要求不高的机械零件的最终热处理。第6章钢热处理工艺6.4.1 钢的退火钢的退火 退火(annealing)：将钢件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。真空退火炉真空退火炉第6章钢热处理工艺 性能变化： 降低硬度，提高塑性,以利于切削加工或继续冷变形；细化晶粒，消除组织缺陷，改善钢的性能，并为最终热处理作组织准备；消除内应力，稳定工作尺寸，防止变形与开裂。 方法分类：完全退火、球化退火、去应力退火等。第6章钢热处理工艺1完全退火完全退火 定义：定

2、义：将钢加热到完全奥氏体化后，随之缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的热处理工艺称为完全退火。 完全退火的加热温度：完全退火的加热温度：为Ac3以上3050，保温时间按钢件的有效厚度计算。 保温时间保温时间:在箱式电炉中加热时，碳钢厚度不超过25毫米保温一小时，以后每增加25毫米厚度延长半小时；合金钢每20毫米保温一小时。 冷却方式冷却方式:一般是关闭电源让钢件在炉中缓慢冷却，当冷至500600时即可出炉空冷。 性能变化性能变化:降低钢的硬度，细化晶粒，充分消除内应力。 第6章钢热处理工艺2球化退火球化退火 定义：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。 组织特征：获得由大致呈球形的渗碳体

3、颗粒弥散分布于铁素体基体上的球状组织，称为球状珠光体，如右图所示。球状珠光体球状珠光体第6章钢热处理工艺工艺工艺加热：球化退火的加热温度为Ac1以上2030，保温后的冷却有两种方式。 冷却：普通球化退火时采用随炉缓冷，至500600出炉空冷；等温球化退火则先在Ar1以下20等温足够时间，然后再随炉缓冷至500600出炉空冷。第6章钢热处理工艺 机理机理：球化退火时，由于加热温度较低，渗碳体开始溶解但未全部溶解，层状碳化物断开为许多细小的点状碳化物，弥散分布在奥氏体的基体上。在随后的缓冷过程中，以未溶碳化物质点为核心，均匀地长成颗粒状的碳化物，形成球状组织。 第6章钢热处理工艺性能特征性能特征与

4、层状珠光体相比，球状珠光体硬度低，塑性好，有利于切削加工;在以后的淬火过程中，奥氏体晶粒不容易长大;冷却时钢件产生变形和裂纹的倾向也小。 应用应用：球化退火主要用于共析钢和过共析钢的锻轧件。 第6章钢热处理工艺3去应力退火去应力退火 定义：定义：以消除内应力为目的热处理操作。 工艺工艺：去应力退火的加热温度一般为500600，保温后随炉缓冷至室温。 特点：特点：由于加热温度在A1以下，退火过程中一般不发生相变。 应用：应用：去应力退火广泛用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机加工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。第6章钢热处理工艺第6章钢热处理工艺6.4.2 钢的正火定

5、义定义：将钢件加热到Ac3(或Accm)以上3050，保温，空冷的热处理工艺称为正火。正火的目的与退火相比：正火冷却速度较快， 晶粒比较细小，强度、硬度比退火后要略高 。正火的主要应用范围有：正火的主要应用范围有： （1）消除过共析钢中的碳化物网，为球化退火作好组织准备； （2）作为低、中碳钢和低合金结构钢消除应力，细化组织，改善切削加工性和淬火前的预备热处理； (3) 对于力学性能要求不太高的普通结构零件，正火也可代替调质处理作为最终热处理使用。 正火温度正火温度第6章钢热处理工艺6.4.3 退火和正火的选择 防止内应力，导致变形和裂纹，防止内应力，导致变形和裂纹， 采用退火。采用退火。 缩

6、短生产周期短，缩短生产周期短， 尽量采用正火尽量采用正火 。第6章钢热处理工艺6.5 钢的淬火钢的淬火 定义定义：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间，然后以适当的方式冷却获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火 。真空淬火炉真空淬火炉第6章钢热处理工艺6.5.1 钢的淬火工艺1淬火加热温度的选择淬火加热温度的选择 淬火温度：亚共析钢为Ac3+(30100)，共析钢、 过共析钢为Ac1+(3070) 。 第6章钢热处理工艺2加热保温时间的选择加热保温时间的选择 影响因素： 钢件的材料、有效厚度、加热介质、装炉方式、装炉量等具体情况而定。 计算： KD式中：保温时间，min；

7、 K装炉系数(通常取11.5)； 加热系数，minmm； D钢件有效厚度，mm。 第6章钢热处理工艺3淬火介质淬火介质 定义定义：钢件进行淬火冷却时所使用的介质称为淬火介质。 要求：要求： 具有足够的冷却能力、良好的冷却性能和较宽的使用范围，同时还应具有不易老化、不腐蚀零件、不易燃、易清洗、无公害、价廉等特点。 第6章钢热处理工艺 理想淬火介质理想淬火介质 ：过冷奥氏体在C曲线的鼻尖处（550左右）需要快冷，而在650以上或400以下并不需要快冷 。满足理想冷却曲线。 淬火介质种类：淬火介质种类： 水、水溶性的盐类和碱类、矿物油 。 第6章钢热处理工艺6.5.2 淬火方法淬火方法1单介质淬火法

8、单介质淬火法 浸入某一种淬火介质中连续冷却到室温的热处理。 2双介质淬火法双介质淬火法 先水后油、先水后空气 。 第6章钢热处理工艺3分级淬火法分级淬火法 分级淬火法是把加热好的钢件先放入温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中，保持一定的时间，使钢件内外的温度达到均匀一致，然后取出钢件在空气中冷却，使之转变为马氏体组织。 4等温淬火法等温淬火法 等温淬火法是将钢件加热奥氏体化后，随即快冷到贝氏体转变温度区间(260400)等温，使奥氏体转变为贝氏体的淬火工艺。 第6章钢热处理工艺6.5.3 钢的淬透性与淬硬性1淬透性的概念淬透性的概念 淬透现象：淬透现象：截面冷却速度不一致， 钢件中心部分低于临界冷却

9、速度， 没有得到马氏体的现象。 淬透性淬透性：钢在规定条件下淬火时获得淬硬深度的能力 。 第6章钢热处理工艺2影响淬透性的因素影响淬透性的因素(1) 钢的化学成分 碳钢中含碳量越接近于共析成分，钢的淬透性越好。合金钢中绝大多数合金元素溶于奥氏体后，都能提高钢的淬透性。 (2) 奥氏体化温度及保温时间 适当提高钢的奥氏体化温度或延长保温时间， 提高钢的淬透性。第6章钢热处理工艺3淬透性的实用意义淬透性的实用意义 钢件被淬透， 整个截面上的性能均匀一致；材料能力得到充分发挥。 第6章钢热处理工艺4淬硬性的概念淬硬性的概念 定义定义：淬硬性是钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。 影响

10、因素影响因素：钢中含碳量愈高，则其淬硬性越好。 第6章钢热处理工艺6.6 淬火钢的回火 定义定义：将淬火钢件重新加热到A1以下的某一温度，保温一定的时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火(tempering)。 第6章钢热处理工艺6.6.1 回火的目的回火的目的 降低脆性，减少或消除内应力，防止工件的变形和开裂。稳定组织，调整硬度，获得工艺所要求的力学性能。稳定工件尺寸，满足各种工件的使用性能要求。 螺杆表面的螺杆表面的淬火裂纹淬火裂纹第6章钢热处理工艺 6.6.2 淬火钢的回火原理淬火钢的回火原理1淬火钢回火时的组织转变淬火钢回火时的组织转变 可以分为马氏体的分解、残余奥氏体的转变、碳化物

11、类型的转变和渗碳体的聚集长大等四个阶段 （1）马氏体的分解（450） 组织： 颗粒状渗碳体+铁素体组成的组织=回火索氏体，（“S回”）回火索氏体回火索氏体第6章钢热处理工艺2淬火钢回火时的性能变淬火钢回火时的性能变化化 在回火过程中，随着淬火钢的组织变化，钢的力学性能也会发生相应的变化。随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下降，而塑性和韧性提高 。第6章钢热处理工艺淬火钢硬度随回火温度的变化淬火钢硬度随回火温度的变化4040钢力学性能与回火温度的关系钢力学性能与回火温度的关系第6章钢热处理工艺6.6.3 回火的分类与应用回火的分类与应用1低温回火低温回火 温度：150250 组织：回火马氏体，其

12、硬度一般为5864HRC。 用于：刃具、量具、冷作模具、滚动轴承、渗碳淬火件等。第6章钢热处理工艺2中温回火中温回火 温度：350500， 组织：回火托氏体，其硬度一般为3550HRC。 用于：弹性零件及热锻模具等。第6章钢热处理工艺3高温回火高温回火 温度：500650 组织：回火索氏体，硬度一般为220330HBS。 用于：各种重要的结构零件，如螺栓、连杆、齿轮及轴类等。 调质处理：淬火+高温回火 第6章钢热处理工艺广泛用于各种结构件如轴、广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等要求较高精密件、量具等预备热处理。预备热处理。 适用于各种高碳适用于各种高碳钢、渗碳件及表钢、渗碳件及表面淬火件。面淬火件。 应用应用获得良好的综合力学性能，获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和