金属热处理工艺学

1、1. 热处理工艺：通过加热，保温和冷却的方法使金属和合金内部组织结构发生变化，以获得工件使用性能所要求的组织结构，这种技术称为热处理工艺。2. 热处理工艺的分类：（1）普通热处理（退火、正火、回火、淬火）(2)化学热处理（3）表面热处理（3）复合热处理3. 由炉内热源把热量传给工件表面的过程，可以借辐射，对流，传导等方式实现，工件表面获得热量以后向内部的传递过程，则靠热传导方式。4. 影响热处理工件加热的因素：（1）加热方式的影响，加热速度按随炉加热、预热加热、到温入炉加热、高温入炉加热的方向依次增大；（2）加热介质及工件放置方式的影响：加热介质的影响；工件在炉内排布方式的影响直接影响热量传递

2、的通道；工件本身的影响：工件的几何形状、表面积与体积之比以及工件材料的物理性质等直接影响工件内部的热量传递及温度场。5. 金属和合金在不同介质中加热时常见的化学反应有氧化，脱碳；物理作用有脱气，合金元素的蒸发等。6. 脱碳：钢在加热时不仅表面发生氧化，形成氧化铁，而且钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低，这种现象称为脱碳。7. 碳势：即纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。8. 退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。退火的目的在于均匀化学成

3、分，改善机械性能及工艺性能，消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织。9. 钢件退火工艺按加热温度分类：（1）在临界温度以上的退火，又称相变重结晶退火，包括完全退火，不完全退火。扩散退火和球化退火。（2）在临界温度以下的退火，包括软化退火，再结晶退火及去应力退火。按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火。10. 正火：是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上适当温度，保温适当时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。目的是获得一定的硬度，细化晶粒，并获得比较均匀的组织和性能。11. 扩散退火: 将金属铸锭，铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏

4、析及显微组织（枝晶）的不均匀性，以达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火，又称均匀化退火。12. 完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3点以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。13. 不完全退火：将钢件加热到Ac1和Ac3之间，经保温并缓慢冷却，以获得接近平衡组织。14. 球化退火：使钢中的碳化物球状化，或获得“球状珠光体”退火工艺称为球化退火。球化退火的目的：降低硬度，改善切削性能。获得均匀组织，改善热处理工艺性能经淬火，回火后获得良好的综合机械性能。15. 各类铸件在机械加工前应进行消除应力处理。一般正火加热温度为Ac3+(30-50)。16. 正火

5、时应考虑的问题：（1）低碳钢正火的目的之一是为了提高切削性能（2）中碳钢的正火应该根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式（3）过共析钢正火，一般是为了消除网状碳化物，故加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中（4）双重正火，有些铸件的过热组织或铸件粗大铸造组织，一次正火不能达到细化组织的目的，为此采用二次正火。17. 退火和正火的缺陷：过烧，黑脆，粗大魏氏组织，反常组织，网状组织，球化不均匀，硬度过高。18. 淬火：把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称为淬火。目的:提高工具，渗碳零件和其他高强度耐磨机器零件等的硬

6、度，强度和耐磨性；结构钢通过淬火和回火之后获得良好的综合机械性能；改善钢的物理和化学性能。19. 实现淬火过程的必要条件：（1）加热温度必须高于临界点以上，以获得奥氏体组织（2）其后的冷却速度必须大于临界冷却速度，而淬火得到的组织是马氏体或下贝氏体，20. 最常用的淬火介质是液态介质，液态淬火介质分成两类，有物态变化的和无物态变化的。常用淬火介质有水及其溶液，油，水油混合物以及低熔点熔盐。21. 在有物态变化的淬火介质中淬火冷却时，钢件冷却过程分为3个阶段：蒸气膜阶段，沸腾阶段，对流阶段。22. 淬火介质的冷却能力最常用的表示方法使用淬火烈度H ，他实质上反映了该种淬火介质的冷却能力。23.

7、钢的淬透性是指钢材被淬透的能力，或者说钢的淬透性是指表征钢材淬火时获得马氏体能力的特性。24. 影响钢的淬透性的因素：（1）钢的化学成分（2）奥氏体晶粒度（3）奥氏体化温度（4）第二相的存在和分布（5）钢的原始组织，应变和外力场等对钢的淬透性也有影响。25. 在淬火冷却过程中可能产生两种内应力：一种是热应力，即工件在加热或冷却时，由于不同部位的温度差异，导致热涨或冷缩的不一致所引起的应力，另一种是组织应力，即由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。26. 影响淬火应力的因素：含碳量的影响合金元素的影响工件尺寸的影响27. 淬火时，工件发生的变形有两类，一种是翘曲变形，一是体积变形。28

8、. 工件淬火冷却时，如其瞬时内应力超过该时钢材的断裂强度，则将发生淬火裂缝。纵向裂缝，横向裂缝和弧形裂缝，表面裂缝29. 淬火加热温度，主要根据钢的相变点来确定。对亚共析钢，一般选用淬火加热温度为Ac3+（30-50），过共析钢则为Ac1+（30-50）。确定淬火加热温度时，尚应考虑工件的形状，尺寸，原始组织，加热速度，冷却介质和冷却方式等因素。30. 一般情况下把升温和保温两段时间通称为淬火加热时间。31. 分级淬火法：把工件由奥氏体化温度淬入高于该种钢马氏体开始转变温度的淬火介质中，在其中冷却直至工件各部分温度达到淬火介质的温度，然后缓冷至室温，发生马氏体转变。32. 等温淬火法：工件淬火

9、加热后，若长期保持在下贝氏体转变区的温度，使之完成奥氏体的等温转变，获得下贝氏体组织，这种淬火称为等温淬火。进行等温淬火的目的是为了获得变形少，硬度较高并兼有良好韧性的工件。33. 当钢全淬成马氏体再加热回火时，随着回火温度升高，按其内部组织结构变化，分四个阶段进行：马氏体的分解，残余奥氏体的转变，碳化物的转变， 相状态的变化及碳化物的聚集长大。34. 回火的目的是减少或消除淬火应力，提高韧性和塑性，获得硬度，强度，塑性和韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。35. 低温回火一般用于以下几种情况：（1）工具和量具的回火（2）精密量具和高精度配合的结构零件在淬火后进行120-150（12h,

10、甚至几十小时）回火。（3）低碳马氏体的低温回火（4）渗碳钢淬火回火36. 中温回火得到回火屈氏体组织，主要用于处理弹簧钢37. 高温回火，这一温度区间回火的工件，常用的有如下几类：（1）调质处理。即淬火加高温回火，以获得回火索氏体组织。这种处理称为调质处理，主要用于中碳碳素结构钢或低合金结构钢以获得良好的综合机械性能。一般调质处理的回火温度选在600以上。（2）二次硬化型钢的回火（3）高合金渗碳钢的回火。38. 钢件淬火时最常见的缺陷有淬火变形，开裂，氧化，脱碳，硬度不足或不均匀，表面腐蚀，过烧，过热及其他按质量检查标准规定金相组织不合格。39. 39、常见的回火缺陷有硬度过高或过低，硬度不均

11、匀，以及回火产生变形及脆性等。40. 40、表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。41. 表面淬火的目的：在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而其心部仍保持着表面淬火前的组织状态（调质或正火状态），以获得表面层硬而耐磨，心部又有足够塑性，韧性的工件。42. 表面淬火的分类：（1）感应加热表面淬火（2）火焰淬火（3）电接触加热表面淬火（4）电解液加热表面淬火（5）激光加热表面淬火（6）电子束加热表面淬火（7）等离子束加热表面淬火。其他还有红外线聚焦加热表面淬火等一些表面淬火方法。43. 感应加热表面淬火是利

12、用感应电流通过工件产生的热效应，使工件表面局部加热，继之快速冷却，获得马氏体组织的工艺。44. 火焰淬火可用下列混合气体作为燃料：（1）煤气和氧气（2）天然气和氧气（3）丙烷和氧气（4）乙炔和氧气。不同混合气体所能达到的火焰温度不同，最高为氧乙炔焰，可达3100，最低为氧丙烷焰，可达2650，通常用氧乙炔焰，简称氧炔焰。火焰分为焰心，还原区和全燃区，其中还原区温度最高，应尽量利用这个高温区加热工件。45. 化学热处理：金属制件放在一定的化学介质中，使其表面与介质相互作用，吸收其中某些化学元素的原子或离子并通过加热，使该原子自表面向内部扩散的过程称为化学热处理。化学热处理的结果是改变了金属表面的

13、化学成分和性能。简言之，所谓金属的化学热处理就是改变金属表面层的化学成分和性能的一种热处理工艺。常见的化学热处理方法有渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗硫等46. 一般固体表面对气相的吸附分成两类，即物理吸附和化学吸附。在化学热处理时，有两种情况，一种是被渗元素渗入很快，表面浓度很快达到界面反应平衡浓度，这时化学热处理过程主要取决于扩散过程，称为扩散控制型。另一种是化学热处理过程中表面不能立即达到平衡浓度，此时渗层的增长速度取决于界面的反应速度和金属中该元素的扩散速度，这种化学热处理过程称为混合控制型的。47. 加速化学热处理过程的途径：（1）物理催渗法1.高温化学热处理2.高压或负压化学热处理3.高频

14、化学热处理4.采用弹性振荡加速化学热处理（2）化学催渗法1.卤化物催碳法2.提高渗剂活性的催渗方法。48. 钢的渗碳就是钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。渗碳的目的是使机器零件获得高的表面硬度，耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。根据所用渗碳剂在渗碳过程中聚集状态的不同，渗碳方法可以分为固体渗碳法，液体渗碳法及气体渗碳法三种。49. 渗碳缺陷组织：黑色组织，反常组织，粗大网状碳化物组织，渗碳层深度不均匀，表层贫碳或脱碳，表面腐蚀和氧化50. 氮化：向金属表面渗入氮元素的工艺称为渗氮，通常也称为氮化。常见的渗氮缺陷有：变形，脆性和渗氮层

15、剥落，渗氮层硬度不足及软点，抗腐蚀渗氮后质量检查。51. 碳氮共渗：在钢的表面同时渗入碳和氮的化学热处理工艺称为碳氮共渗。52. 渗硼：将钢的表面渗入硼元素以获得铁的硼化物的工艺称为渗硼。渗硼的目的能显著提高钢件表面硬度和耐磨性，以及具有良好的红硬性及耐蚀性，故获得了很快的发展。53. 在机械零件设计时，除了考虑使所设计零件能满足服役条件外，还必须考虑通过何种工艺方法才能制造出合乎需要的零件，以及他们的经济效果如何（即该零件的工艺性和经济性）。54. 齿轮钢: 齿轮钢是对可用于加工制造齿轮的钢材的统称。一般有低碳钢如20#钢，低碳合金钢如：20Cr、20CrMnTi等，中碳钢：35#钢、45#

16、钢等，中碳合金钢：40Cr、42CrMo、35CrMo等，都可以称为齿轮钢。这类钢材通常按照使用要求经过热处理之后都具备良好的强度、硬度、和韧性，或者是表面耐磨而心部有良好的韧性耐冲击。淬透性是齿轮钢的重要性能指标之一，它主要是保证不同大小齿轮的心部硬度，且有利于控制齿轮热处理变形。晶粒大小是齿轮钢的一项重要指标。齿轮钢中细小均匀的奥氏体晶粒，淬火后得到细马氏体组织，明显改善齿轮的疲劳性能，同时减少齿轮热处理后的变形量。常用钢号热处理淬火回火温度对照表(生产经.·· |· 浏览： 47· |· 更新： 2013-06-05

17、01:3881    常用钢号热处理淬火回火温度对照表，热处理工作十五年的经验总结，此为实际生产所用，可能与教科书太一样，生产经验，仅做参考。以下HB代表布氏硬度值，HRC代码洛氏硬度C标尺。                                             

18、60;1. 45#   淬火温度 830 水冷 硬度要求 HB229-269 回火温度 570 硬度要求 HB197-235，回火温度 6202. 40Cr   淬火温度 850 油冷 硬度要求 HB260-300，回火温度 520 硬度要求 HB229-269，回火温度 580  硬度要求 HB197-235，回火温度 6403. 35SiMn  淬火温度870  油(水)冷   硬度要求 HB330-360，回火温度 360

19、60;硬度要求 HB260-300，回火温度 500 硬度要求 HB229-269，回火温度 560 硬度要求 HB197-235，回火温度 6204. 35CrMo   淬火温度870  油(水)冷  硬度要求 HB330-360，回火温度 360  硬度要求 HB260-300，回火温度 500  硬度要求 HB229-269，回火温度 560  硬度要求 HB197-235，回火温度 6205. 30Cr2Ni2Mo   淬火温度 870 油冷 硬度要求 HB

20、290-341，回火温度 560  硬度要求 HB260-300，回火温度 600  硬度要求 HB229-269，回火温度 6406. 34Cr2Ni2Mo   淬火温度 870油硬度要求 HB290-341，回火温度 560硬度要求 HB260-300，回火温度 600硬度要求 HB229-269，回火温度 6407. 34Cr2Ni3Mo   淬火温度 870  油冷 硬度要求 HB330-360，回火温度 380  硬度要求 HB290-341，回火温度 560  硬

21、度要求 HB260-300，回火温度 600  硬度要求 HB229-269，回火温度 6408. 34CrMo1A   淬火温度 870 油冷 硬度要求 HB260-300，回火温度 590  硬度要求 HB229-269，回火温度 6309. 35CrMoSi  淬火温度 930  油冷  硬度要求 HB260-300，回火温度 600  硬度要求 HB229-269，回火温度 64010. 38CrMoA1  淬火温度 930 &

22、#160;油冷  硬度要求 HB260-300，回火温度 600  硬度要求 HB229-269，回火温度 69011. 40CrMnMo860油硬度要求 HB330-360，回火温度 480硬度要求 HB290-341，回火温度 520硬度要求 HB260-300，回火温度 580硬度要求 HB229-269，回火温度 64012. 40CrNiMo  淬火温度 860  油冷  硬度要求 HB330-360，回火温度 480  硬度要求 HB290-341，回火温度 520  硬度要求 HB

23、260-300，回火温度 580  硬度要求 HB229-269，回火温度 64013. 40CrNi2MoA  淬火温度 860  油冷  硬度要求 HB330-360，回火温度 480  硬度要求 HB290-341，回火温度 520  硬度要求 HB260-300，回火温度 580  硬度要求 HB229-269，回火温度 64014. 45CrMnMo  淬火温度 860  油冷  硬度要求 HB330-360，回火温度 480  硬度要

24、求 HB290-341，回火温度 520  硬度要求 HB260-300，回火温度 580  硬度要求 HB229-269，回火温度 64015. 42CrMo4  淬火温度 860油硬度要求 HB260-300，回火温度 570硬度要求 HB229-269，回火温度 62016. 42CrMo  淬火温度 860  油冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 450 硬度要求 HB260-300，回火温度 580,500(齿圈)  硬度要求 HB229-269，回火温度 620

25、 硬度要求 HB197-235，回火温度 65017. 40MnB  淬火温度 850  油冷  硬度要求 HB260-300，回火温度 45018. 50Mn  淬火温度 830  油(水)冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 480  硬度要求 HB260-300，回火温度 550  硬度要求 HB229-269，回火温度 60019. 50SiMn  淬火温度 850  油冷  硬度要求 HB260-3

26、00，回火温度 600  硬度要求 HB229-269，回火温度 64020. 5CrMnMo  淬火温度 850  油冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 560  硬度要求 HB260-300，回火温度 620  硬度要求 HB229-269，回火温度 67021. 5CrNiMo  淬火温度 850  油冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 520  硬度要求 HB260-300，回火温度 620 硬度要求 HB229-26

27、9，回火温度 67022. 55  淬火温度 800  油(水)冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 480  硬度要求 HB260-300，回火温度 560  硬度要求 HB229-269，回火温度 600  硬度要求 HB197-235，回火温度 67023. 60CrMnMo  淬火温度850  油冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 590  硬度要求 HB260-300，回火温度 650  硬度要求 HB229-269，回火温度 67024

28、. GCr15  淬火温度 850  油冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 580  硬度要求 HB260-300，回火温度 640  硬度要求 HB229-269，回火温度 670  硬度要求 HB197-235，回火温度 71025. GCr9  淬火温度 850  油冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 580  硬度要求 HB260-300，回火温度 640  硬度要求 HB229-269，回火温度 670  

29、硬度要求 HB197-235，回火温度 71026. GCr6  淬火温度 840  油冷  硬度要求 HB290-341，回火温度 580  硬度要求 HB260-300，回火温度 640  硬度要求 HB229-269，回火温度 670  硬度要求 HB197-235，回火温度 71027. Cr12MoV  淬火温度 1100  油冷  硬度要求 HB229-269，回火温度 71528. 15CrMo  淬火温度 880

30、60;水空水  硬度要求 HB197-235，回火温度 58029. 20CrMo  淬火温度 880  水空水  硬度要求 HB197-235，回火温度 60030. 20CrNi  淬火温度 880  水空水  硬度要求 HB197-235，回火温度 60031. 20CrMnMo  淬火温度 880  水空水  硬度要求 HB197-235，回火温度 60032. 1Cr13  淬火温度 1050  油冷  硬度要求 HB330-360，回火温度 480  硬度要求 HB229-269，回火温度 680  硬度要求 HB197-235，回火温度 71033. 2Cr1