热处理工艺性培训(许)

1、战术导弹设计工艺性指南战术导弹设计工艺性指南（设计工艺性培训）（设计工艺性培训）中国航天科工集团第三十三研究所中国航天科工集团第三十三研究所二二六年五月六年五月战术导弹设计工艺性指南战术导弹设计工艺性指南二二二年十一月二年十一月中国航天科工集团第三十三研究所中国航天科工集团第三十三研究所欢迎各位欢迎各位参加培训参加培训中国航天科工集团第三十三研究所中国航天科工集团第三十三研究所欢迎各位欢迎各位参加培训参加培训零件热处理设计工艺性零件热处理设计工艺性战术导弹设计工艺性指南战术导弹设计工艺性指南二二三年三月三年三月授课提纲（授课提纲（P131148）12.1 热处理种类及常用金属材料热处理种类及常

2、用金属材料12.2 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性12.3 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用 12.4 零件热处理的工艺性要求零件热处理的工艺性要求12.5 零件热处理工艺的工序安排零件热处理工艺的工序安排12.6 零件热处理技术要求及标注方法零件热处理技术要求及标注方法热处理是通过对金属材料或零件的加热、保温及热处理是通过对金属材料或零件的加热、保温及冷却过程，获得所需性能的工艺方法。它对保证产品冷却过程，获得所需性能的工艺方法。它对保证产品性能、质量、寿命及使用安全性具有十分重要的意义。性能、质量、寿命及使用安全性具有十分重要的意义。零件热处理工艺性是指：

3、在满足使用要求的前提零件热处理工艺性是指：在满足使用要求的前提下，采用热处理工艺的可行性与经济性。下，采用热处理工艺的可行性与经济性。零件热处理工艺性涉及零件材料的选择、结构设零件热处理工艺性涉及零件材料的选择、结构设计、工艺流程的安排等。计、工艺流程的安排等。零件在设计时应充分考虑热处理的工艺性、合理零件在设计时应充分考虑热处理的工艺性、合理选材、正确提出技术要求，合理确定热处理在整个加选材、正确提出技术要求，合理确定热处理在整个加工过程中的位置；处理好热处理前后工序间的关系。工过程中的位置；处理好热处理前后工序间的关系。一、热处理种类及常用金属材料一、热处理种类及常用金属材料1.11.1热

4、处理的种类与分类热处理的种类与分类根据不同的特点及用途热处理工艺有根据不同的特点及用途热处理工艺有多种分类方法。多种分类方法。 b b）按热处理的加热特点及目的分类见表（）按热处理的加热特点及目的分类见表（2 2） c c）按热处理加热介质及使用设备分类见表（）按热处理加热介质及使用设备分类见表（3 3） a a）按飞航导弹零件材料类型分类见表（）按飞航导弹零件材料类型分类见表（1 1）一、一、 热处理种类及常用金属材料热处理种类及常用金属材料 a a）按飞航导弹零件材料类型分类见表（）按飞航导弹零件材料类型分类见表（1 1） 热热处处理理材料类别材料类别热热处处理理 类类 别别 零件热处理零

5、件热处理 黑色金属热处理黑色金属热处理（钢的热处理）（钢的热处理） 结构钢热处理结构钢热处理不锈钢热处理不锈钢热处理弹簧钢热处理弹簧钢热处理工模具钢热处理工模具钢热处理铸铁及焊接件热处理铸铁及焊接件热处理有色金属合金热处理有色金属合金热处理 铝合金热处理铝合金热处理铜合金热处理铜合金热处理钛合金热处理钛合金热处理镁合金热处理镁合金热处理高温合金热处理高温合金热处理 铁基高温合金热处理铁基高温合金热处理镍基高温合金热处理 b b）按热处理的加热特点及目的分类见表（）按热处理的加热特点及目的分类见表（2 2） 热处理热处理加热特点加热特点热处理热处理 类类 别别 零件热处理 整体热处理 退火、正火

6、、淬火、回火 固溶、时效、稳定化处理冷处理、形变热处理化学热处理 渗碳、渗氮、 软氮化、 渗金属 表面热处理 感应加热处理 激光热处理火焰加热处理 c c）按热处理加热介质及使用设备分类见表（）按热处理加热介质及使用设备分类见表（3 3） 热处理热处理加热介质加热介质热处理热处理 类类 别别 零件热处理零件热处理 常规热处理常规热处理（空气加热介质）（空气加热介质） 盐浴热处理盐浴热处理退火、正火、淬火、退火、正火、淬火、回火回火固溶、时效固溶、时效盐浴淬火、盐浴淬火、碱浴等温淬火碱浴等温淬火真空热处理真空热处理（真空化学热处理）（真空化学热处理）真空退火、真空淬火、真空退火、真空淬火、回火回

7、火真空时效、真空渗碳真空时效、真空渗碳气体保护热处理气体保护热处理可控氢气热处理可控氢气热处理氢气保护热处理氢气保护热处理氮气保护热处理氮气保护热处理 热处理工艺与材料的种类、牌号热处理工艺与材料的种类、牌号密切相关，战术导弹使用材料规格、密切相关，战术导弹使用材料规格、牌号繁多，但主要种类有：铝合金、牌号繁多，但主要种类有：铝合金、结构钢、不锈钢、钛合金、精密合结构钢、不锈钢、钛合金、精密合金及高温合金。金及高温合金。见书第见书第133133页，表页，表12-412-4、一、一、 热处理种类及常用金属材料热处理种类及常用金属材料 表（表（12-412-4）战术导弹常用主要金属材料）战术导弹常

8、用主要金属材料 钢分类常用材料牌号 结构钢 退火、正火钢退火、正火钢10、18A、20A 调质钢调质钢45、40Cr、30CrMnSiA、 40CrNiMoA超高强度钢超高强度钢30CrMnSiNi2、35Cr2Ni4MoA40CrNi2Si2MoVA渗碳钢渗碳钢20Cr、12CrNi3A氮化钢氮化钢38CrMoAlA弹簧钢形变强化形变强化70、T9A、65Mn马氏体相变强化马氏体相变强化50Cr、60Si2MnA不锈钢奥氏体型奥氏体型马氏体型马氏体型1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9 2Cr13、2Cr13Ni2、4Cr13 Cr17Ni2沉淀硬化型沉淀硬化型0Cr17Ni4Cu4N2b

9、、0Cr17Ni7Al工模具钢工具钢工具钢T8A、T10A模具钢模具钢CrMn、CrWMn 续表（续表（12-412-4）战术导弹常用主要金属材料）战术导弹常用主要金属材料 有色金属合金有色金属合金分类分类常用材料牌号常用材料牌号铝合金铝合金纯铝、防锈铝纯铝、防锈铝1070A、1035、5A02、5A06、3A21锻铝锻铝2A50、2A70、2A14硬铝、超硬铝合金硬铝、超硬铝合金2A01、2A06、2A11、2A12、7A04、A09铸铝铸铝ZL101、ZL102、ZL702、ZL104、 ZL201铜合金铜合金不可强化不可强化T1、T2、H62可热处理强化可热处理强化QBe1.9、QBe2

10、.0、QSn4-3钛合金钛合金不可热处理强化不可热处理强化TA1、TC1、TC3可热处理强化可热处理强化TC4、ZT3镁合金镁合金不可热处理强化不可热处理强化MB8可热处理强化可热处理强化ZM1、 ZM5 续表（续表（12-412-4）战术导弹常用主要金属材料）战术导弹常用主要金属材料 精密合金精密合金分类分类常用材料牌号常用材料牌号软磁合金软磁合金电磁纯铁电磁纯铁DT4C、DT4、DT3铁镍合金铁镍合金1J50、1J79、1J32铁钴钒合金铁钴钒合金1J21、1J22磁滞合金磁滞合金 铁镍钴钒合金铁镍钴钒合金2J4、2J7铁钴钼合金铁钴钼合金2J22弹性合金弹性合金恒弹合金恒弹合金3J53、

11、3J58高耐磨弹性合金高耐磨弹性合金3J40高弹合金高弹合金3J33、3J33B膨胀合金膨胀合金低膨胀合金低膨胀合金4J36 续表（续表（12-412-4）战术导弹常用主要金属材料）战术导弹常用主要金属材料 高温合金高温合金分类分类常用材料牌号常用材料牌号铁铁-镍基高镍基高温合金温合金固溶强化合金固溶强化合金GH1140时效强化合金时效强化合金GH2132镍基高温合镍基高温合固溶强化合金固溶强化合金GH625、GH39时效强化合金时效强化合金GH4169、GH44 二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性 钢的热处理工艺性主要包括：钢的热处理工艺性主要包括： 淬透性、淬硬

12、性、回火脆性、过热敏淬透性、淬硬性、回火脆性、过热敏感性、回火稳定性、抗氧化脱碳性、感性、回火稳定性、抗氧化脱碳性、表面裂缝敏感性表面裂缝敏感性等，这些工艺性都与等，这些工艺性都与化学成分与组织有关，是选材的重要化学成分与组织有关，是选材的重要依据。依据。2.12.1 合金钢热处理工艺性合金钢热处理工艺性2.1.1 淬透性淬透性 淬透性淬透性 在一定条件下，淬火后能获得有效淬硬层深度的能力，一般在一定条件下，淬火后能获得有效淬硬层深度的能力，一般用淬硬层深度来衡量及淬火临界直径，剖面硬度分布曲线，顶端淬火硬度用淬硬层深度来衡量及淬火临界直径，剖面硬度分布曲线，顶端淬火硬度分布曲线表示。分布曲线

13、表示。 淬透性高的材料加工的零件，热处理工艺性好，淬火时不易开裂、变形。淬透性高的材料加工的零件，热处理工艺性好，淬火时不易开裂、变形。反之易变形、开裂。反之易变形、开裂。合金钢淬透性比碳钢要好，合金含量的增加淬透性提高。合金钢淬透性比碳钢要好，合金含量的增加淬透性提高。航空工业规定心部获得航空工业规定心部获得95%马氏体的直径作为淬火临界直径（一般机械行马氏体的直径作为淬火临界直径（一般机械行业为业为50%）。通常圆柱体的淬透直径为：）。通常圆柱体的淬透直径为： 30CrMnSiA 油淬油淬 25mm 等温淬火等温淬火 12mm 40CrNiMoA 油淬油淬 35mm 45钢钢 水淬水淬 5

14、mm 常用材料淬透性高低排序为：常用材料淬透性高低排序为： Cr12MoVGCr1540CrNiMo30CrMnSiA40Cr45钢钢35钢钢2.12.1 合金钢热处理工艺性合金钢热处理工艺性二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.1.2淬硬性淬硬性 在一定条件下，淬火后表面淬硬层能获得最高硬度，属材在一定条件下，淬火后表面淬硬层能获得最高硬度，属材料特性，主要取决化学成分。一般用淬硬层硬度来衡量。料特性，主要取决化学成分。一般用淬硬层硬度来衡量。 淬硬性决定了材料力学性能热处理后能达到的最低要求。淬硬性决定了材料力学性能热处理后能达到的最低要求。在零件设计时，力学性

15、能、形状大小决定后，就必须考虑材料在零件设计时，力学性能、形状大小决定后，就必须考虑材料的淬透性和淬硬性能否满足要求。的淬透性和淬硬性能否满足要求。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.1.2淬硬性淬硬性 回火脆性回火脆性钢材在钢材在回火后，冲击韧性明显回火后，冲击韧性明显下降的现象。下降的现象。部分结构钢在两个温度部分结构钢在两个温度区内回火会出现回火脆区内回火会出现回火脆性。（冲击韧性下降）。性。（冲击韧性下降）。设计应避免选用需在回设计应避免选用需在回火脆性区的硬度要求。火脆性区的硬度要求。回火脆性特点见表回火脆性特点见表12-5、12-6二、二、 常用金属材

16、料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.1. 3 回火脆性回火脆性 表（表（13-613-6）常用结构钢的回火脆性温度范围）常用结构钢的回火脆性温度范围 钢号钢号第一类第一类第二类第二类钢钢 种种第一类第一类第二类第二类T8 T122000C3000C无无40Cr3000C3700C4500C6500C30CrMnSi2500C3800C4600C6500CCrWMn2500C3000C无无40CrNiMOA3000C4000C无无2Cr134500C5600C6000C7500C50CrV2000C3000C无无3Cr133500C5500C6000C7500C38CrMOAl3000

17、C4500C无无9SiCr2100C2500无无种 类名 称回火温度是否可逆钢 种第一类第一类低温回火脆性低温回火脆性2500C3500C不可逆不可逆一般淬火钢一般淬火钢第二类第二类高温回火脆性高温回火脆性4500C5500C可逆可逆含含Mn、Cr、Ni的合金钢的合金钢 表（表（13-513-5）结构钢的回火脆性）结构钢的回火脆性 2.1.4 过热敏感性过热敏感性过热敏感性过热敏感性钢在加热时，容易出现过热、过烧的程度，过钢在加热时，容易出现过热、过烧的程度，过热敏感性大的钢材，热处理加热时，易出现过热或过烧现象。热敏感性大的钢材，热处理加热时，易出现过热或过烧现象。 过热：加热温度过高，晶粒

18、长大、使其性能（强度、塑性、过热：加热温度过高，晶粒长大、使其性能（强度、塑性、冲击韧性及疲劳性能）有较明显降低现象。冲击韧性及疲劳性能）有较明显降低现象。 过烧：加热温度过高，晶界或低熔点组织被氧化与部分融化过烧：加热温度过高，晶界或低熔点组织被氧化与部分融化现象。现象。 过热敏感性大的材料，工艺性差。过热敏感性大的材料，工艺性差。Mn钢的过热敏感性较大。钢的过热敏感性较大。 一般过热组织，可通过再次热处理消除；过烧组织，不能挽一般过热组织，可通过再次热处理消除；过烧组织，不能挽救，只能报废。救，只能报废。 二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.1.4 过热敏感性

19、过热敏感性2.1.5 回火稳定性回火稳定性 回火稳定性回火稳定性钢在回火时，抗软化的能力，即回钢在回火时，抗软化的能力，即回火抗力。火抗力。 回火稳定性高（回火抗力强），材料的工艺性好。回火稳定性高（回火抗力强），材料的工艺性好。合金钢的回火稳定性要比碳钢好。回火温度高、时间合金钢的回火稳定性要比碳钢好。回火温度高、时间长，应力消除充分，塑性与韧性也高。长，应力消除充分，塑性与韧性也高。 零件的使用温度较高时，必须选择回火稳定性好的零件的使用温度较高时，必须选择回火稳定性好的材料，其使用温度必须要在回火温度以下。材料，其使用温度必须要在回火温度以下。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属

20、材料热处理的工艺性2.1.5 回火稳定性回火稳定性2.1.6 抗氧化脱碳性抗氧化脱碳性 抗氧化脱碳性抗氧化脱碳性钢在加热过程中，抗氧化、脱碳的能力。钢在加热过程中，抗氧化、脱碳的能力。 钢的氧化：表面形成氧化物（氧化色、氧化皮），使其失钢的氧化：表面形成氧化物（氧化色、氧化皮），使其失去原有金属光泽的现象。去原有金属光泽的现象。 钢的脱碳：钢材表面部分或全部含碳量的丧失，使表面含钢的脱碳：钢材表面部分或全部含碳量的丧失，使表面含碳量降低的现象。加热中的脱碳，易使其淬火开裂，或表面碳量降低的现象。加热中的脱碳，易使其淬火开裂，或表面硬度下降。硬度下降。 加热易氧化脱碳性的材料，热处理工艺性差。抗

21、氧化脱碳加热易氧化脱碳性的材料，热处理工艺性差。抗氧化脱碳性强的材料，热处理工艺性好。性强的材料，热处理工艺性好。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性.2.1.6 抗氧化脱碳性抗氧化脱碳性2.1.7 表面裂缝敏感性表面裂缝敏感性 表面裂缝敏感性表面裂缝敏感性表面存在的微裂缝，使表面存在的微裂缝，使零件失效，造成破坏的现象。零件失效，造成破坏的现象。 超高强度钢对表面状态较为敏感，表面如存超高强度钢对表面状态较为敏感，表面如存在的微裂缝，使其疲劳性能、耐腐蚀性能、塑在的微裂缝，使其疲劳性能、耐腐蚀性能、塑性及断裂韧性大幅度下降，易造成零件的失效。性及断裂韧性大幅度下降，

22、易造成零件的失效。强度越高，对表面裂缝越敏感。热处理工艺性强度越高，对表面裂缝越敏感。热处理工艺性差。差。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.1.7 表面裂缝敏感性表面裂缝敏感性2.1.8 高合金钢的导热性高合金钢的导热性 高合金钢包括高温合金，高合金钢包括高温合金，精密合金等，其导热性较差。精密合金等，其导热性较差。导热性差的材料，热处理工导热性差的材料，热处理工艺性差，冷加工的工艺性也艺性差，冷加工的工艺性也不好。该类零件热处理加热不好。该类零件热处理加热时，应采取预热或阶梯升温时，应采取预热或阶梯升温等慢速加热方法，以减少零等慢速加热方法，以减少零件的变形。

23、件的变形。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性.2.1.8 高合金钢的导热性高合金钢的导热性2.1.9 合金钢的热稳定性合金钢的热稳定性 热稳定性是指：材料在温度变化的条件下热稳定性是指：材料在温度变化的条件下组织、性能的稳定性。热稳定性好的材料，组织、性能的稳定性。热稳定性好的材料，其组织、性能对温度变化不敏感，可在较其组织、性能对温度变化不敏感，可在较高温度下使用。热稳定性差材料，只适合高温度下使用。热稳定性差材料，只适合在室温条件下（在限定温度范围内）使用。在室温条件下（在限定温度范围内）使用。含有高熔点元素的合金钢，如钨、钒、钼含有高熔点元素的合金钢，如钨、钒

24、、钼等，热稳定性好。合金元素含量增加，热等，热稳定性好。合金元素含量增加，热稳定性一般增加。碳钢的热稳定性较差。稳定性一般增加。碳钢的热稳定性较差。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性.2.1.9 合金钢的热稳定性合金钢的热稳定性2.2 铝合金热处理工艺性铝合金热处理工艺性 铝合金热处理的强化主要通过固溶处理铝合金热处理的强化主要通过固溶处理和之后的时效强化处理。固溶处理目的是和之后的时效强化处理。固溶处理目的是获得过饱和固溶体，时效强化处理的目的获得过饱和固溶体，时效强化处理的目的是使过饱和固溶体的沉淀硬化，合金的过是使过饱和固溶体的沉淀硬化，合金的过饱和程度越高，

25、实效强化效果越好。饱和程度越高，实效强化效果越好。 铝合金热处理工艺性主要包括：冷却速铝合金热处理工艺性主要包括：冷却速度敏感性、过热、过烧敏感性及组织的稳度敏感性、过热、过烧敏感性及组织的稳定性。定性。 二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性.2.2 铝合金热处理工艺性铝合金热处理工艺性2.2.1 冷却速度敏感性冷却速度敏感性 冷却速度敏感性冷却速度敏感性铝合金热处理要求快速冷却，以获得高强度和良好铝合金热处理要求快速冷却，以获得高强度和良好韧性。韧性。铝合金淬火对冷速敏感，转移时间要求短好，一般铝合金淬火对冷速敏感，转移时间要求短好，一般5s15s，时间过长固，时间

26、过长固容强化效果下降。容强化效果下降。 铝合金淬火后，具有高塑性，可进行加工成型或校形。铝合金淬火后，具有高塑性，可进行加工成型或校形。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.2.1 冷却速度敏感性冷却速度敏感性.2.2.2 过热、过烧敏感性过热、过烧敏感性2.2.2 过热、过烧敏感性过热、过烧敏感性 过热、过烧敏感性过热、过烧敏感性铝合金固容热处理对温度十分敏感，加热温度接铝合金固容热处理对温度十分敏感，加热温度接近熔点，易出现过热、过烧现象。近熔点，易出现过热、过烧现象。 为提高铝合金的热处理强化效果，固容温度在不发生过热、过烧的前提为提高铝合金的热处理强化效果，

27、固容温度在不发生过热、过烧的前提下应尽量提高。为获得最佳强化性能，必须严格控制加热温度，一般在下应尽量提高。为获得最佳强化性能，必须严格控制加热温度，一般在10以内，炉温均匀度以内，炉温均匀度5。 组织稳定性组织稳定性消除加工与消除加工与淬火应力，使其在使用中能淬火应力，使其在使用中能减少变形，稳定尺寸。减少变形，稳定尺寸。铝合金因其刚度（弹性模量）铝合金因其刚度（弹性模量）较低，在加工和储存、使用较低，在加工和储存、使用中受内外应力作用易产生变中受内外应力作用易产生变形。可通过热处理等其它工形。可通过热处理等其它工艺方法消除内应力。艺方法消除内应力。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金

28、属材料热处理的工艺性.2.2.3 组织稳定性组织稳定性二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性224 固溶处理的尺寸限制固溶处理的尺寸限制固溶处理的尺寸限制固溶处理的尺寸限制当对铝合金热处理强度有较高要求时，要考虑其尺寸效应。美国当对铝合金热处理强度有较高要求时，要考虑其尺寸效应。美国道格拉斯公司规定，用水冷却时，铝合金零件尺寸厚度应控制在：道格拉斯公司规定，用水冷却时，铝合金零件尺寸厚度应控制在：10号锻铝（号锻铝（LD10） 2014合金合金 100 mm12号硬铝（号硬铝（LY12） 2024合金合金 90 mm2号锻铝号锻铝 （LD2） 6061合金合金 76 m

29、m4号超硬铝（号超硬铝（LC4） 7075合金合金 76 mm2.3.1 冷却速度敏感性冷却速度敏感性钛合金热处理工艺性主要包括：钛合金热处理工艺性主要包括： 冷却速度敏感性、冷却速度敏感性、 吸氢和氧化敏感性。吸氢和氧化敏感性。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.3 钛合金热处理工艺性钛合金热处理工艺性冷却速度敏感性冷却速度敏感性钛合金钛合金的强化热处理对冷却速度敏的强化热处理对冷却速度敏感，要求冷却速度越快越好。感，要求冷却速度越快越好。与铝合金类似，转移时间要与铝合金类似，转移时间要短好。短好。2.3.2 吸氢和氧化敏感性吸氢和氧化敏感性 吸氢和氧化敏感性吸

30、氢和氧化敏感性钛合金易吸氢，使其性能变钛合金易吸氢，使其性能变坏。坏。 钛合金加热到钛合金加热到300 开始吸氢，开始吸氢，500时加剧。可采时加剧。可采取真空除氢。取真空除氢。 钛合金热处理后表面氧化层，对其使用性能影响很钛合金热处理后表面氧化层，对其使用性能影响很大，降低其塑性和韧性，必须去除表面氧化层。零件大，降低其塑性和韧性，必须去除表面氧化层。零件设计时要考虑加工余量。设计时要考虑加工余量。设计时应根据零件大小、复杂程度及变形要求，选择设计时应根据零件大小、复杂程度及变形要求，选择材质。对较大件或形状复杂易变形零件，应选用淬透材质。对较大件或形状复杂易变形零件，应选用淬透性高的材料。

31、用淬透性高的材料加工的零件，淬火时性高的材料。用淬透性高的材料加工的零件，淬火时不易变形。反之易变形。不易变形。反之易变形。二、二、 常用金属材料热处理的工艺性常用金属材料热处理的工艺性2.3.2 吸氢吸氢和氧和氧化敏化敏感性感性2.3 钛合金热处理工艺性钛合金热处理工艺性2.3.2 吸氢吸氢和氧和氧化敏化敏感性感性 为使零件获得较好的使用性能，如强度、硬度、弹性、为使零件获得较好的使用性能，如强度、硬度、弹性、磁性等，一般在加工过程中都需要进行某种的热处理。磁性等，一般在加工过程中都需要进行某种的热处理。 热处理工艺的选择，主要取决于材料的种类成分、零件热处理工艺的选择，主要取决于材料的种类

32、成分、零件的形状、尺寸、技术要求及工序安排。的形状、尺寸、技术要求及工序安排。同一种材料经不同热处理后能获得不同的组织，具有不同同一种材料经不同热处理后能获得不同的组织，具有不同的使用性能。同一零件可选择不同的材料，采用相应的热的使用性能。同一零件可选择不同的材料，采用相应的热处理工艺，来满足零件的使用要求。处理工艺，来满足零件的使用要求。三、三、 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用3.1 钢铁零件中热处理工艺选择钢铁零件中热处理工艺选择三、三、 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用3.1 钢铁零件中热处理工艺选择钢铁零件中热处理工艺选择钢铁零件热处钢铁零件热处理工艺种类有理

33、工艺种类有退火、正火、退火、正火、淬火、回火及淬火、回火及渗碳、渗氮等，渗碳、渗氮等，其选择种类及其选择种类及应用范围见表应用范围见表12-7 。表表12-7 钢的热处理种类及应用范围钢的热处理种类及应用范围工艺名称工艺名称作作 用用 应用范围退火扩散退火扩散退火成分均匀化成分均匀化铸钢件及有成分偏析的锻轧件铸钢件及有成分偏析的锻轧件完全退火完全退火理化组织和降低硬度理化组织和降低硬度亚共析钢锻、焊、轧件亚共析钢锻、焊、轧件等温退火等温退火细化组织，降低硬度，防细化组织，降低硬度，防止白点止白点碳钢、合金钢以及高合金钢的锻碳钢、合金钢以及高合金钢的锻件、冲压件等。较完全退火的组件、冲压件等。较

34、完全退火的组织更均匀，且缩短工艺周期织更均匀，且缩短工艺周期球化退火球化退火碳化物球状化，降低硬度，碳化物球状化，降低硬度，提高塑性提高塑性共析钢或过共析钢件（如工模具、共析钢或过共析钢件（如工模具、轴承钢）轴承钢）不完全退火不完全退火（亚临界退火）（亚临界退火）细化组织，降低硬度细化组织，降低硬度中、高碳钢及低合金钢的锻、轧中、高碳钢及低合金钢的锻、轧件，组织细化程度低于完全退火件，组织细化程度低于完全退火低温退火低温退火（再结晶退火）（再结晶退火）消除加工硬化，使冷变形消除加工硬化，使冷变形晶粒再结晶为细小等轴晶晶粒再结晶为细小等轴晶冷变形钢材和零件冷变形钢材和零件消除应力退火消除应力退火

35、消除内应力，使之达消除内应力，使之达到稳定状态到稳定状态 铸件、焊接件、锻轧件及机铸件、焊接件、锻轧件及机加加 正火正火正火提高硬度，改善加工性能提高硬度，改善加工性能 低碳钢低碳钢中碳钢、合金钢中碳钢、合金钢正火正火消除网状碳化物，为球化消除网状碳化物，为球化退火作准备退火作准备 高碳钢、高合金钢高碳钢、高合金钢渗碳钢渗碳钢续表续表12-7 钢的热处理种类及应用范围钢的热处理种类及应用范围工艺名称工艺名称作作 用用 应用范围淬 火单液淬火单液淬火在单一冷却介质（如油、水、空气）中淬火，达到硬度、强度要求最常用方法最常用方法双液淬火双液淬火在两种淬火介质（水-油、水-空气、油-空气）中淬火，保

36、证足够淬硬层，避免淬裂，减少变形中、高碳钢零件中、高碳钢零件分级淬火分级淬火先淬火浴槽中，使零件内外温度都达到浴槽介质温度，然后淬火另一种冷却较缓慢介质中，减少变形和开裂合金钢在型零件合金钢在型零件等温淬火等温淬火先淬火浴槽完成淬火，然后再空冷，获得良好综合性能，减少变形和开裂形状复杂、变形要求严格的零件，包括尺寸较小的合金钢、碳钢零件，尺寸较大零件或淬透性差的钢种固溶处理固溶处理将其他相充分溶解到固溶体中合金钢及C含量低于0.6%碳钢零件回 火低温回火低温回火150500回火，获得火马氏体组织，目的是在保持高硬度条件下，提高塑性和韧性超高强度钢、工模具钢、量具、刃具、轴承及渗碳件中温回火中温

37、回火350500回火，获得屈氏体组织。目的是获得高弹性和足够的硬度，保持一定韧性中温超高强度钢、弹簧、热锻模具高温回火高温回火500650回火，获得索氏体组织。目的是达到较高强度与韧性良好配合结构钢零件、渗氮件预备热处理多次回火多次回火淬火后进行二次以上回火，进一步促使残余奥氏体转变，消除内应力，使尺寸稳定超高强度钢、工模具钢、高速钢时效时效从过饱和固溶体中析出金属间化合物，提高强度、硬度超高强度钢、工模具钢、量具、刃具、轴承及渗碳件有色金属热处理的工艺方法主要有：退火、时效、固溶及稳定化处理。有色金属热处理的工艺方法主要有：退火、时效、固溶及稳定化处理。铝合金及镁合金的固溶处理温度按接近熔点

38、，易产生过烧，变形严格控制铝合金及镁合金的固溶处理温度按接近熔点，易产生过烧，变形严格控制加热温度。加热温度。铝合金热处理工艺特性主要是限制最大截面厚度，保证热处理强化效果；铝合金热处理工艺特性主要是限制最大截面厚度，保证热处理强化效果；严格热处理工艺，确保热处理质量；控制热处理变形，提高生产效率；控严格热处理工艺，确保热处理质量；控制热处理变形，提高生产效率；控制热历程，限制在较高温度下暴露时间，注意使用中的尺寸稳定性。制热历程，限制在较高温度下暴露时间，注意使用中的尺寸稳定性。 有色合金固溶处理对设备的炉温均匀性要求较高，一般不应大于有色合金固溶处理对设备的炉温均匀性要求较高，一般不应大于

39、5；固溶淬火转移时间要求越短越好，冷速越快越好，一般采用水冷。固溶淬火转移时间要求越短越好，冷速越快越好，一般采用水冷。 镁合金热处理时要特别注意安全，谨防燃烧。纯镁在镁合金热处理时要特别注意安全，谨防燃烧。纯镁在650左右起燃，而左右起燃，而铸镁合金铸镁合金ZM5在在450左右就会燃烧。左右就会燃烧。 有色金属热处理加热时，要避免加热元件直接接触工件。有色金属热处理加热时，要避免加热元件直接接触工件。 铸造铝合金的加热缓慢铸造铝合金的加热缓慢,特别是对结构复杂或壁厚不均匀的铸件特别是对结构复杂或壁厚不均匀的铸件,应随炉升应随炉升温，缓慢加热，固溶水温一般为温，缓慢加热，固溶水温一般为5010

40、0。铝合金热处理种类选择及应用见表铝合金热处理种类选择及应用见表12-8。铝合金热处理状态符号见表铝合金热处理状态符号见表12-9。 三、三、 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用3.2 有色金属热处理工艺特点的选择有色金属热处理工艺特点的选择表表12-8 铝合金的热处理种类及应用范围铝合金的热处理种类及应用范围工艺名称工艺名称作作 用用 均匀化退火均匀化退火1） 提高铸锭热加工工艺性；提高铸锭热加工工艺性；2） 提高铸态合金固溶线温度，从而提高固溶处理温度；提高铸态合金固溶线温度，从而提高固溶处理温度；3） 减轻制品的各向异性，改善组织和性能的均匀性；减轻制品的各向异性，改善组织和性

41、能的均匀性；4） 便于某些变形铝合金制取细小晶粒制品；便于某些变形铝合金制取细小晶粒制品；5） 组成铝合金形变热处理的一个工艺环节。组成铝合金形变热处理的一个工艺环节。消除应力退火消除应力退火 全部或部分消除在压力加工、铸造、热处理、焊接和切全部或部分消除在压力加工、铸造、热处理、焊接和切削加工等工艺过程中工件内部产生的残余应力，提高尺削加工等工艺过程中工件内部产生的残余应力，提高尺寸稳定性和合金的塑性寸稳定性和合金的塑性完全退火完全退火 消除变形铝合金在冷态压力加工或固溶处理时效的硬消除变形铝合金在冷态压力加工或固溶处理时效的硬化，使之具有很高的塑性，以便进一步加工化，使之具有很高的塑性，以

42、便进一步加工不完全退火不完全退火 使处于硬化状态的变形铝合金有一定程度的软化，达使处于硬化状态的变形铝合金有一定程度的软化，达到半硬化实用状态，或使已冷变形硬化的的合金恢复部到半硬化实用状态，或使已冷变形硬化的的合金恢复部分塑性，便于进一步变形分塑性，便于进一步变形固溶处理固溶处理+自然时效自然时效 提高合金的性能，尤其是塑性和常温条件下的耐腐蚀提高合金的性能，尤其是塑性和常温条件下的耐腐蚀性能性能固溶处理固溶处理+人工时效人工时效 获得高的拉伸强度，但塑性较自然时效时低获得高的拉伸强度，但塑性较自然时效时低续表续表12-8 铝合金的热处理种类及应用范围铝合金的热处理种类及应用范围工艺名称工艺

43、名称作作 用用 固溶处理固溶处理+过时效过时效 拉伸强度不如人工时效的高，但提高了耐应拉伸强度不如人工时效的高，但提高了耐应力腐蚀和其它腐蚀的性能力腐蚀和其它腐蚀的性能人工时效人工时效 仅依靠铸件在成形冷却过程中所达到的部分仅依靠铸件在成形冷却过程中所达到的部分固溶效果，经人工时效提高强度，改善切削固溶效果，经人工时效提高强度，改善切削加工性能加工性能固溶处理固溶处理+稳定化稳定化处理处理 提高铸件组织及尺寸稳定性和耐腐蚀性能，提高铸件组织及尺寸稳定性和耐腐蚀性能，适用于较高温度下工作的零件适用于较高温度下工作的零件固溶处理固溶处理+软化处软化处理理 使铸件在获得一定强度的同时，得到高的使铸件

44、在获得一定强度的同时，得到高的塑性和尺寸稳定塑性和尺寸稳定固溶处理固溶处理+深冷处深冷处理理+时效时效 在保证力学性能的同时，极大地消除残余在保证力学性能的同时，极大地消除残余应力应力形变热处理形变热处理使变形铝合金制品具有优良的综合性能。使变形铝合金制品具有优良的综合性能。 设计图样中选择固溶处理设计图样中选择固溶处理+自然时效，或固溶处理自然时效，或固溶处理+人工时人工时效效CZ、CS状态的铝合金，在零状态的铝合金，在零件加工中，一般不再安排固溶件加工中，一般不再安排固溶及时效处理。但对板材的压力及时效处理。但对板材的压力成型及焊接可根据需要选择。成型及焊接可根据需要选择。 铸铝件，一般应

45、优选铸铝件，一般应优选T5或或T6工艺方法。工艺方法。 铜合金热处理工艺种类选择铜合金热处理工艺种类选择及应用见表及应用见表12-10。三、三、 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用3.2 有色金属热处理工艺特点的选择有色金属热处理工艺特点的选择表表12-9 铝合金的热处理种类及应用范围铝合金的热处理种类及应用范围合金类合金类别别旧状态符旧状态符号号新状态符号新状态符号状状 态态 含含 义义 变变形形铝铝合合金金MO退火退火RH112或或F热加工热加工YW 半冷作硬化半冷作硬化YHX6冷作硬化冷作硬化CW固溶处理固溶处理ZT1自然时效自然时效ST5人工时效人工时效CZT4固溶处理加自然

46、时效固溶处理加自然时效BCZ 不包铝固溶处理加自然时效不包铝固溶处理加自然时效BCZO不包铝固溶处理加自然时效优质表面不包铝固溶处理加自然时效优质表面（板）（板） 不可热处理强化的铜合金可选择完全退火或去应力退火；热处理不可热处理强化的铜合金可选择完全退火或去应力退火；热处理强化的铜合金应选择固溶及时效处理。强化的铜合金应选择固溶及时效处理。铜合金热处理工艺种类的选择铜合金热处理工艺种类的选择及应用见书第及应用见书第136136页，表页，表12-10。 钛合金热处理工艺种类的选择及应用见表钛合金热处理工艺种类的选择及应用见表12-13。 三、三、 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用镁

47、合金热处理工艺种类的选择及应用见表镁合金热处理工艺种类的选择及应用见表12-11，其热，其热处理状态代号见表处理状态代号见表12-12。书上第。书上第136136页。页。 3.2 有色金属热处理工艺特点的选择有色金属热处理工艺特点的选择表表12-10 铜合金的热处理种类及应用范围铜合金的热处理种类及应用范围工艺名称工艺名称作作 用用 完全退火完全退火恢复制品塑性；恢复制品塑性；消除制品的组织应力、调整力学性能；消除制品的组织应力、调整力学性能；恢复铸件焊接的热影响区，消除焊接应力。恢复铸件焊接的热影响区，消除焊接应力。去应力退火去应力退火见书第见书第139页页固溶处理固溶处理作可热处理强化铜合

48、金的预处理，以得到过饱和固溶体，作可热处理强化铜合金的预处理，以得到过饱和固溶体，为时效作准备。为时效作准备。作不可强化铜合金恢复塑性，为下一步压力加工作准备。作不可强化铜合金恢复塑性，为下一步压力加工作准备。时效处理时效处理见书第见书第139页页淬火淬火见书第见书第139页页回火回火见书第见书第139页页三、三、 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用 精密合金热处理大都采用真空处理及氢气保护处理，要精密合金热处理大都采用真空处理及氢气保护处理，要求零件的表面质量较高。热处理过程中要注意零件的摆放求零件的表面质量较高。热处理过程中要注意零件的摆放位置与方式，避免因受力不均而引起变形。位

49、置与方式，避免因受力不均而引起变形。 弹性合金一般不能采用氢气保护处理。精密合金中，冷弹性合金一般不能采用氢气保护处理。精密合金中，冷轧状态的带材、丝材，一般轧状态的带材、丝材，一般再进行固溶处理。再进行固溶处理。 精密合金主要工艺方法真空热处理及氢气保护热处理见表精密合金主要工艺方法真空热处理及氢气保护热处理见表12-1412-14。 3.3 精密合金热处理工艺选择及应用精密合金热处理工艺选择及应用三、三、 热处理工艺的选择及应用热处理工艺的选择及应用 高温合金高温合金热处理工艺种热处理工艺种类选择及应用类选择及应用见表见表12-1512-15。3.4 高温合金热处理工艺选择及应用高温合金热

50、处理工艺选择及应用高温合金热处理大都采用真空处理处理，高温合金热处理大都采用真空处理处理，要求零件的表面质量较高。要求零件的表面质量较高。高温合金热处理主要有高温合金热处理主要有固溶处理、时效处固溶处理、时效处理、稳定化处理等。理、稳定化处理等。 4.1 零件热处理技术指标的确零件热处理技术指标的确 确定零件热处理后的技术指标，必须考虑以下因素：确定零件热处理后的技术指标，必须考虑以下因素： a) 零件受力情况、工作条件及重要程度；零件受力情况、工作条件及重要程度； b) 材料特性，如是否可热处理强化及材料的淬硬性、淬透材料特性，如是否可热处理强化及材料的淬硬性、淬透性、变形开裂倾向、过热敏感

51、性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾性、变形开裂倾向、过热敏感性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向、冷淬性等热处理工艺性；向、冷淬性等热处理工艺性； c) 热处理后材料的机械加工工艺性等；热处理后材料的机械加工工艺性等； d) 热处理后材料的特种加工（如焊接、化铣等）工艺性；热处理后材料的特种加工（如焊接、化铣等）工艺性； e) 材料及其热处理的经济性。材料及其热处理的经济性。四、零件热处理的工艺性要求四、零件热处理的工艺性要求4.1 零件热处理技术指标的确零件热处理技术指标的确 确定零件热处理后的技术指标应参照金属材料技术标准、确定零件热处理后的技术指标应参照金属材料技术标准、锻铸件技术标准、金属材料热处

52、理技术标准等。要按所选材料锻铸件技术标准、金属材料热处理技术标准等。要按所选材料的有关标准所规定的范围选取，才能体现材料的性能特点。如的有关标准所规定的范围选取，才能体现材料的性能特点。如果超出上述标准的规定，必须事先征得工艺部门的同意并进行果超出上述标准的规定，必须事先征得工艺部门的同意并进行必要的工艺试验，以确保材料的综合性能和达到足够的热处理必要的工艺试验，以确保材料的综合性能和达到足够的热处理工序能力指数（合格品率）。工序能力指数（合格品率）。 飞航导弹常用金属材料的技术标准见表飞航导弹常用金属材料的技术标准见表12-16。四、零件热处理的工艺性要求四、零件热处理的工艺性要求4.1 零

53、件热处理技术指标的确零件热处理技术指标的确 在确定热处理技术条件方面，常见的不合理现象有：在确定热处理技术条件方面，常见的不合理现象有： 要求大截面零件获得小尺寸试样的指标；要求大截面零件获得小尺寸试样的指标； 要求低碳钢不经过化学热处理达到高硬度；要求低碳钢不经过化学热处理达到高硬度； 要求零件硬度超越钢材的淬硬性；要求零件硬度超越钢材的淬硬性； 要求一个零件上有多种硬度等等。要求一个零件上有多种硬度等等。 此外，在标注技术条件时，一般不宜对热处理方式方法此外，在标注技术条件时，一般不宜对热处理方式方法规定得太具体。规定得太具体。 四、零件热处理的工艺性要求四、零件热处理的工艺性要求4.1

54、零件热处理技术指标的确零件热处理技术指标的确 4.2.1 合理选材和规定硬度要求合理选材和规定硬度要求 对形状复杂、截面尺寸相差较大或要求变形较小的零对形状复杂、截面尺寸相差较大或要求变形较小的零件，应选用淬透性较好的材料，以便使用冷却性较缓和的件，应选用淬透性较好的材料，以便使用冷却性较缓和的淬火介质。淬火介质。四、零件热处理的工艺性要求四、零件热处理的工艺性要求常用热处理标常用热处理标准见表准见表12-17书中第书中第143页页4.2 防止零件热处理变形、开裂防止零件热处理变形、开裂规定硬度值时，在满足使用规定硬度值时，在满足使用要求的前提下，尽量取下限。要求的前提下，尽量取下限。13.4

55、.2.2 改进零件结构形状的设计改进零件结构形状的设计 零件外形应避免尖角棱角，尽量加工成圆角、倒角以避免淬零件外形应避免尖角棱角，尽量加工成圆角、倒角以避免淬火裂纹。零件结构尽量避免截面尺寸突然变化，厚薄悬殊，否火裂纹。零件结构尽量避免截面尺寸突然变化，厚薄悬殊，否则淬火冷却时出现变形甚至开裂。零件应尽量采用简单均匀、则淬火冷却时出现变形甚至开裂。零件应尽量采用简单均匀、封闭、对称的结构。避免较深的盲孔。轴类零件长径比不应过封闭、对称的结构。避免较深的盲孔。轴类零件长径比不应过大。大。 某些有淬裂倾向而各部分工作条件要求不同的零件或形状复某些有淬裂倾向而各部分工作条件要求不同的零件或形状复杂

56、的零件，在可能条件下建议改为组合结构或镶拼结构。杂的零件，在可能条件下建议改为组合结构或镶拼结构。 降低切削加工零件的表面粗糙度，也有利于避免淬火裂纹。降低切削加工零件的表面粗糙度，也有利于避免淬火裂纹。 四、零件热处理的工艺性要求四、零件热处理的工艺性要求4.2 防止零件热处理变形、开裂防止零件热处理变形、开裂4.2.3 合理安排热处理工序合理安排热处理工序 在零件加工过程中，热处理工序的位置安排应合理。对形在零件加工过程中，热处理工序的位置安排应合理。对形状复杂要求高的零件，应在粗、精加工工序之间进行预备状复杂要求高的零件，应在粗、精加工工序之间进行预备四、零件热处理的工艺性要求四、零件热

57、处理的工艺性要求4.2 防止零件热处理变形、开裂防止零件热处理变形、开裂热处理，消除加工应力。安排机加工序，要考虑热处理的热处理，消除加工应力。安排机加工序，要考虑热处理的变形，预留变形的加工量。零件半成品热处理后的机加工，变形，预留变形的加工量。零件半成品热处理后的机加工，不应破坏材料已获得的组织状态。不应破坏材料已获得的组织状态。四、零件热处理的工艺性要求四、零件热处理的工艺性要求 在零件结构设在零件结构设计时，要充分考计时，要充分考虑结构的热处理虑结构的热处理工艺性。要避免工艺性。要避免零件结构不合理零件结构不合理给热处理带来的给热处理带来的困难，甚至无法困难，甚至无法实现。实现。4.3

58、. 零件结构设计的合理性零件结构设计的合理性四、零件热处理的工艺性要求四、零件热处理的工艺性要求 影响零件结构热处理工艺性因素主要有：影响零件结构热处理工艺性因素主要有：a) 零件材料的选择；零件材料的选择；b) 零件的几何形状与刚度；零件的几何形状与刚度；c) 零件的尺寸大小；零件的尺寸大小；d) 零件的表面状态。零件的表面状态。 为避免零件热处理时的变形、开裂、硬度不足及软点等，零件的几何为避免零件热处理时的变形、开裂、硬度不足及软点等，零件的几何形状是关键。尖锐的棱边、尖角、凹腔等会生产应力集中、是生产开形状是关键。尖锐的棱边、尖角、凹腔等会生产应力集中、是生产开裂的主要根源；零件截面突

59、变也易造成应力集中；材料组织不均匀也裂的主要根源；零件截面突变也易造成应力集中；材料组织不均匀也易导致零件的变形与开裂。易导致零件的变形与开裂。 如零件结构形状已无改善余地，可使用淬透性好的材料，选择合理如零件结构形状已无改善余地，可使用淬透性好的材料，选择合理的热处理工艺，减缓淬火冷却速度，也可减少变形、避免开裂。的热处理工艺，减缓淬火冷却速度，也可减少变形、避免开裂。 零件的结构刚度差，加热和冷却易产生大的变形，可设计专用夹具零件的结构刚度差，加热和冷却易产生大的变形，可设计专用夹具来防止变形。来防止变形。4.3.1 零件的热处理结构设计工艺性零件的热处理结构设计工艺性四、零件热处理的工艺

60、性要求四、零件热处理的工艺性要求在零件结构设计时，应注意改善热处理工艺性，其要求有：在零件结构设计时，应注意改善热处理工艺性，其要求有：a） 锐边尖角要倒钝或改成圆角；锐边尖角要倒钝或改成圆角；b） 尽量使截面均匀、质量平衡，必要时可开工艺孔或工艺槽；尽量使截面均匀、质量平衡，必要时可开工艺孔或工艺槽；c） 轴类零件的细长比不可太大；轴类零件的细长比不可太大；d） 零件几何形状力求简单、对称；零件几何形状力求简单、对称；e） 提高零件结构刚性，必要时可附加加强筋；提高零件结构刚性，必要时可附加加强筋；f） 内孔要求淬硬时，应改盲孔为通孔；内孔要求淬硬时，应改盲孔为通孔；g） 孔与孔及孔与棱边应