钢的退火工艺

1、钢的退火工艺退火是将钢材或各种金属机械零件加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，可以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。在机械制造行业，退火通常作为工件制造加工过程中的预备热处理工序。一. 完全退火    完全退火是将钢件或各种机械零件加热到临界点Ac3以上的适当温度、在炉内保温缓慢逐渐冷却的工艺方法。其目的是为了细化组织、降低硬度、改善机械切削加工性能及去除内应力。    完全退火适用于中碳钢和中碳合金钢的铸钢件、焊接件、轧制件等。    完全退火工艺曲线 见图1.1。

2、     3. 工件装炉：一般中、小件均可直接装入退火温度的炉内，亦可低温装炉，随炉升温。    4. 保温时间：保温时间是指从炉子仪表到达规定退火加热温度开始计算至工件在炉内停止加热开始降温时的全部时间。工件堆装时，主要根据装炉情况估定，一般取23h。    5. 工件冷却：保温完成后，一般停电（火），停止加热，关闭炉门逐渐缓冷至500即可出炉空冷。对某些合金元素含量较高、按上述方式冷却后硬度仍然偏高的工件，可采用等温冷却方法，即在650附近保温24h后再炉冷至500。&#

3、160;   二. 去应力退火 去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度，保温一定时间后逐渐缓慢冷却的工艺方法。其目的是为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的残余应力。    1. 去应力退火工艺曲线 见图1-3。    2. 不同的工件去应力退火工艺 参数见表C。    3. 去应力退火的温度，一般应比最后一次回火温度低2030，以免降低硬度及力学性能。    4. 对薄

4、壁工件、易变形的焊接件，退火温度应低于下限。    5. 低温时效用于工件的半加工之后（如粗加工或第一次精加工之后），一般采用较低的温度。表C 去应力退火工艺及低温时效工艺类别加热速度加热温度保温时间/h冷却时间焊接件300装炉100150/h500-5502-4炉冷至300出炉空冷消除加工应力到温装炉400-5502-4炉冷或空冷高精轴套、膛杆（38CrMoAlA）200装炉80/h600-65010-12炉冷至200出炉（在350以上冷速50/h）精密丝杠（T10）200装炉80/h550-60010-12炉冷至200出炉（在350以上冷速50/h）

5、主轴、一般丝杠 （45、40Cr）随炉升温550-6006-8炉冷至200出炉量检具、精密丝杠（T8、T10、CrMn、GCr15）随炉升温130-18012-16空冷（时效最好在油浴中进行）钢的淬火 一. 目的及应用 正火是将钢材或各种金属机械零件加热到临界点Ac3或Accm以上的适当温度，保温一定时间后在空气中冷却，得到珠光体基体组织的热处理工艺。    二. 工艺规范    （1）常用钢号的正火加热温度及硬度值。    （2）正火保温时间的计算，可参照淬火工艺

6、规程。    （3）正火工件的冷却一般为空冷，大件正火也可采用风机冷却、喷雾冷却等，以获得理想的效果。    三. 操作要点    （1）正火温度工艺规范相近的工件，允许同炉处理。    （2）对表面质量要求高的工件加热应采取防止氧化或脱碳的气体保护措施。    （3）工件一般采用工作温度或稍高于工作温度装炉。若互相重叠装料，应相应延长保温时间1/4。    

7、;（4）工件应均匀放置在炉膛有效工作区里。    （5）工件出炉后，应散开放置在干燥处空冷，不得将工件堆积，不得放在潮湿处。 钢的淬火工艺     钢的淬火是将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或在一定范围内发生马氏体不稳定组织结构转变的热处理工艺。    一. 淬火工件的工艺流程    一般工件：淬火清洗回火喷砂（或喷丸等）表面清理检验。     轴类零件及易变形工件：淬火清

8、洗回火校直去应力处理喷砂检验。    二. 淬火前的准备    （1）核对工件数量、材质及尺寸，并检查工件有无裂纹、碰伤、缺边、锐边、尖角及锈蚀等影响淬火质量的缺陷。    （2）根据图样及工艺文件，明确淬火的具体要求，如硬度、局部淬火范围等。    （3）根据淬火要求，设计选用合适的工夹具，有的工件进行适当的绑扎，在易产生裂纹的部位，采取相应的防护措施，如用铁皮或石棉绳包扎及堵孔等。    （4

9、）表面不允许氧化、脱碳的工件，应在盐浴炉或预抽真空保护气氛炉中加热，或采取以下防护措施：a. 涂料防护，推荐选用下列涂料配方： 10石墨+90润滑脂（质量分数）。 100gSiO2+5gAl2O3+25gNaSiO3+40gH2O.热涂层0.050.10mm，当加热温度小于1050时有防氧化、脱碳作用。 20gSiO2+10Al2O3g+10g长石10gCr2O3+10gSiC+8gKSiO3+1215gH2O0热涂层0.20.30mm，加热温度小于1200时有防氧化、脱碳作用。b. 将工件装入盛有木炭或已使用过的铸铁屑的铁箱中，加盖密封。    （5）

10、大批工件必须作单件或小批量试淬，制订工艺后方可进行批量淬火，并在生产过程中经常抽检。    三. 装炉    （1）允许不同材质但具有相同加热工艺的工件装入同一炉中加热。    （2）装炉工件均应干燥、不得有油污及其他脏物。    （3）截面大小不同的工件装入同一炉时，大件应放在炉膛后部，大、小工件分别计算保温时间。    （4）装炉时必须将工件有规律摆放在装炉架或炉底板上，用钩子、钳子或专用工具

11、堆放，不得将工件直接抛入炉内，以免碰伤工件或损坏炉衬。    （5）细长工件必须在井式炉或盐炉中垂直吊挂加热，以减少变形。    （6）在箱式炉中装工件加热时，一般为单层排列，工件间隙1030mm。小件允许适当堆放，但保温时间应适当增加。四. 加热    1. 加热方式    （1）碳钢及合金钢工件，一般可直接装入比规定的淬火温度高2030的炉中加热。    （2）高碳高合金钢及形状复杂的工件应先

12、预热。    2. 加热温度选择。    3. 工件加热时间的计算：炉中的工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间，保证必要的组织转变和扩散。加热时间是指从工件装入炉，通电加热起至出炉的整个加热过程保持的时间。加热时间与工件的有效厚度、钢种、装炉方式、装炉量、装炉温度、炉的性能及密封程度等因素有关。    4. 有效厚度的选择（同时适用于退火和正火工艺）     （1）圆棒形工件以直径计算。    

13、60;（2）扁平工件以厚度计算（保温系数选取上限）。     （3）实心圆锥体按离大端1/3高度处的直径计算。气体淡化工艺 往氮化炉内不锈钢真空密封罐中通入氨气，加热到520，保持适当的时间，根据工件材质和渗层要求3-90小时不等，使渗氮工件表面获得含氮强化层，得到高硬度，高耐磨性，高疲劳极限和良好的耐磨性。    操作方法：    1.渗氮前的模具必须是先经过正火或调质处理过的工件。    2.先用汽油和酒精擦洗工件表面，不

14、得有锈斑、油污、脏物存在。    3.装入炉内后，对称拧紧炉盖压紧螺栓。    4.将炉罐和炉盖进水口通入冷却水进行循环水冷。炉盖上管道外水套下端为进水，上端为出水，炉罐单独进水，单独排水，炉盖所有水管可按低进高出原则串联，由一个口进水，一个口排水。    5.升温前应先送氮气排气，排气时流量应比使用时大一倍以上。    排气10分钟后，将控温仪表设定到150，自动加热开关拨向开，边排气边加热，150保持2h排气，再将控温仪表设定到53

15、0，把氨气流量调小，保持炉内正压，排气口有较小气流向上的压力，当炉温升到530时，恒温恒流渗氮3-20h，再将氨气压力调大一点，让排气维持适中压力，渗氮4-70h，再将氨气压力调小，退氮1-2h，切断电源，停止加热，给少量氨气，使炉内维持正压，待炉温降到150以下方可停止供氨出炉。气体渗碳工艺    气体渗碳的目的：气体渗碳是为了增加钢件表层的含碳量和一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入钢件表层的化学热处理工艺称为渗碳，渗碳钢一般采用普通碳钢、优质碳素结构钢和低碳合金结构钢，也可采用Q235钢。   &

16、#160;开炉前的准备：    （1）渗碳工件表面不应有锈蚀、污垢、裂纹及伤痕等缺陷。    （2）工件表面不需渗碳部分可采用表面镀铜或涂防渗碳涂料防止渗碳，也可在渗碳后，对不需要渗碳的部分切削去渗碳层。镀铜层的厚度一般应大于0.03mm；防渗碳涂料的厚度一般应大于0.3mm，要求涂层致密。    （3）采用滴注式渗碳时，渗碳剂一般是甲醇（形成载气）；煤油或丙酮、醋酸乙酯（形成富化气），有条件时也可以采用其他方式的可控气氛渗碳。为取得高质量渗碳，减少碳黑，最好选用航空煤油滴注

17、。    （4）准备好试样和中间试样。试样宜取自同批零件，试样表面不允许有锈蚀、油污。中间试样一般为10mm×10钢试棒。    渗碳操作：    开炉前检查设备（参照井式气体渗碳炉操作规程）    根据停炉时间和炉罐情况，按工艺文件规定，进行炉罐渗碳。炉罐渗碳时间，对于新炉罐一般为6-12h，对于旧炉罐一般为2-4h左右。    装炉：    a

18、.将材质相同、渗碳层技术要求相同、渗碳后热处理方式相同的工件，放在同一炉生产。试样放在料筐的有代表性的位置。每炉装载量和装料高度应小于设备规定的最大装载量和装料高度。    b.为保证炉内渗碳气氛的循环畅通，使渗碳层均匀，工件间应留有纵横大于5mm的间隙。    c.料筐装入炉内时，要垂直摆放，各层料筐应齐整，不得有间隙，同时悬吊放入中间试样棒。    d.工件入炉后，将炉盖盖紧，不允许有漏气现象，滴入渗碳剂后，应保持炉内压力为196-490Pa。将废气点燃，火苗高度为200

19、-300mm。     渗碳a.渗碳工艺曲线：根据材质及渗碳层显微组织的要求，由有关工艺文件规定渗碳工艺曲线，一般对于要求严格控制碳化物的低合钢钢工件，可参考工艺曲线图如(1-4)。对于不要求严格控制碳化物的低碳钢、低合金钢工件，可参考工艺曲线图(1-5)。  一般工件盐炉淬火工艺1. 工艺流程取活（检查技术条件、数量）鉴别材料确定淬火操作方式选择卡具、捆绑铁丝烘干加热冷却清理油污回火喷砂防锈校直检验交出。    2. 淬火加热    （1）设备：中温盐浴

20、炉，常用盐浴的成分配比及使用范围见下表工件单件同批维氏硬度/HV600600600600偏差值456070100    （2）加热方式如下：    a.一般零件在烘干后，直接在淬火装炉加热。    b.零件在盐浴中加热时，应采用悬吊方式，零件之间应保持适当间隙；另外，零件与电极之间的距离应不小于30mm；零件离盐浴表面应不小于50mm；零件要与地绝缘。    3. 淬火冷却    （1）冷却介质，

21、其成份和工作温度如下表所示：    （2）在650冷却介质（质量分数）能力的比较，10NaCl水溶液>50%NaOH水溶液>180左右碱液>柴油>机油>180左右硝盐>280左右硝盐。    （3）冷却方式：    a.单液淬火：工件只浸入一种冷却剂中，冷却到底。    b.预冷淬火：工件在浸入冷却剂之前先在空气中适当降温以减少热应力。    c.双液淬火：工件

22、一般先浸入水中冷却，待冷到马氏体开始转变点附近，然后立取出浸入油中缓冷，在水中冷却的时间一般按工件的有效厚度3-5mm/s计算。    d.分级淬火：工件先浸入低温熔盐中冷却，其停留时间一般等于总加热时间的1/3-1/2，最后取出在空气中冷却。    e.热浴淬火：工件只浸入150-180的硝盐或碱中冷却，停留时间等于总加热时间的1/3-1/2，最后取出在空气中冷却。    f.等温淬火：将工件浸入等温熔盐中进行冷却，在熔盐中的温度和停留时间根据各种不同 钢号的奥氏体等温转变

23、曲线而定，停留时间要保持至奥氏体转变结束。    4. 淬火操作对于有孔、洞、尖角、薄边、沟槽及凸缘等易裂的零件以及细长、薄板、薄壁和圆环等易变形零件，应由质量员组织三结合，共同研究防止淬裂及变形的措施，一般操作应遵守下列原则。    （1）轴形及长柱型工件要垂直进入冷却剂，并严格控制时间（有些可采用滚淬法）。    （2）板状工件要垂直进入冷却剂。    （3）筒形薄壁工件要垂直进入冷却剂。   

24、0;（4）有凹面的工件冷却时将凹面向上。    （5）工件厚薄不均，应先将厚的部位浸入。    5. 回火    （1）一般零件冷却到室温进行回火，形状复杂的零件要及时回火，以防变形开裂。    （2）等温淬火的工件不回火。    6. 高速钢刀具淬火工艺    6.1工艺流程 取活检查材料装卡烘干预热加热冷却油（热校）或分级（清洗）或等温（清洗）中检回火清

25、洗喷砂防锈校直终检。    6.2工艺操作    （1）取活时看清图样，清查数量，检查材料，看清焊缝位置，确定淬火冷却方式，轻拿轻放。    （2）选择卡具的原则：    a.使刀具在加热过程中均匀受热。    b.细杆、易弯曲的刀具要吊挂。    c.刀具在操作过程中能保持平衡。    d.据刀具的加热部位选择合理的

26、卡具。    f.对不能装夹的刀具，采用铁丝捆紧，注意铁丝在高温下不被拉断。    （3）在中温盐浴炉预热：    a.预热温度：800-850。    b.预热时间：为高温加热时间的2-3倍。    c.车刨刀坯，允许在箱式电炉中预热，时间为40-60min。    d.一般刀具预热长度超过焊缝20mm左右。    

27、e.炉内卡具以2-4卡为宜。（4）在高温盐炉中加热：     加热温度：     1270-1300（W18Cr4V）     1220-1250（W6Mo5Cr4V2）     1250-1270（W9Mo3Cr4V）    （5）冷却方式如下：    a.油冷：适用于焊形简单的刀具，如车刀、刨刀、刀头以及需要热校的

28、刀具。方法：刀具由高温盐炉取出，适当油冷后淬入无水份油中，冷至450左右出油。    b.分级：适用于一般刀具。方法：刀具由高温盐炉中取出后，放入分级盐炉停留，停留时间相当于加热时间，然后空冷，分级温度550-600。    c.等温：适用于细杆状易弯曲刀具、片铣刀及形状复杂极易变形或开裂的刀具。方法：从分级盐浴取出后放入等温炉中停留2-3h，等温温度为（280±10）。    d.注意事项：    刀具必须冷至室温后才能进行

29、清洗。    对于容易变形的分级刀具应清洗后及时卸下。    淬火后的刀具应轻拿轻放，以免碰坏、碰缺。    （6）回火：在硝盐炉中进行。    a.回火温度（560±10），正式回火前须对炉温进行校验。    b.时间：仪表到温后计时。装卡刀具：30min，装桶刀具：60-90min。    c.回火方式，一般刀具装回火桶或分层回火框架，短小刀具

30、（丝锥、成形车刀、立铣刀等），采用装桶回火时，桶中需加芯子。芯子规格：100mm×500mm。回火桶规格：400mm×500mm。易变形杆状刀具宜采用吊挂回火；易变形片状刀且宜采用回火夹具。    d.回火次数：一般刀具三次，等温刀具四次，再次回火前刀具必须冷透至室温。    e.注意事项：    分级或油冷的刀具当天要回火。    回火后由操作者通知金相检验回火程度。    对于确认为回火不足者，需要再次进行回火。    6.5 高速钢采用一次回火新工艺（机用锯条）W9Mo3Cr4V:1280×40s，560×1h；W18Cr4V:1310×20s，560×1h；提高淬火温度，缩短保温时间，细化高速钢晶