第4章钢热处理

1、5.易切削钢易切削钢 （1）钢的切削加工性钢的切削加工性 一般是指刀具寿命、切削抗力大小、加工表面粗糙一般是指刀具寿命、切削抗力大小、加工表面粗糙 度和切屑排除难易程度度和切屑排除难易程度 Mn断屑，降低切削力，减少刀具磨损，降低表面粗糙度；断屑，降低切削力，减少刀具磨损，降低表面粗糙度； P断屑；断屑； Pb润滑；润滑； Ca减少刀具磨损。减少刀具磨损。34易切削钢进行最终热处理，不采用预先热处理。易切削钢进行最终热处理，不采用预先热处理。大批量生产时，才会获得较高的经济效益大批量生产时，才会获得较高的经济效益 （2）成分及性能特点）成分及性能特点 Y30 Y12Pb Y40Mn （3）牌号

2、及用途）牌号及用途Y45Ca Y12机器和仪器仪表零件，如螺栓、螺母、销钉、轴、管接头机器和仪器仪表零件，如螺栓、螺母、销钉、轴、管接头Y15螺栓、螺母、管接头、弹簧座等螺栓、螺母、管接头、弹簧座等Y20（渗碳）（渗碳）刚性高的零部件，如机床丝杠、光杠、花键轴、刚性高的零部件，如机床丝杠、光杠、花键轴、 齿条等。齿条等。Y45Ca热处理后适于制造较重要的机器结构件，如机床齿轮热处理后适于制造较重要的机器结构件，如机床齿轮 轴、花键轴、拖拉机传动轴等。轴、花键轴、拖拉机传动轴等。 加硫、磷的易切削钢加硫、磷的易切削钢不标注易切削元素符号；不标注易切削元素符号；易切削元素是易切削元素是Ca、Pb、

3、Si等时等时标出元素符号标出元素符号 Mn易切削钢易切削钢一般不标，但当锰的质量分数较高一般不标，但当锰的质量分数较高 （wMn=1.2%1.55%）时要标出）时要标出 牌牌 号号 用途用途 35第第4章章 钢的热处理钢的热处理 第第4章章 3采用适当方式对材料或工件在采用适当方式对材料或工件在固态固态下进行下进行加热、加热、 保温和冷却，保温和冷却，以获得预期以获得预期组织结构组织结构，从而获得从而获得所需所需性能性能的工艺方法的工艺方法 热处理的实质热处理的实质热处理工艺热处理工艺热处理的原理热处理的原理热处理热处理加热、保温、冷却加热、保温、冷却组织转变规律组织转变规律改变组织结构改变组

4、织结构 性能性能第第4章钢的热处理章钢的热处理 4.1钢的热处理原理钢的热处理原理4.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变4.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 第第4章章 4奥氏体化的过程奥氏体化的过程 大多数热处理工艺都要将钢加热到临界温度以上，获得大多数热处理工艺都要将钢加热到临界温度以上，获得全部或部分奥氏体组织，即进行全部或部分奥氏体组织，即进行奥氏体化奥氏体化，加热时形成的奥加热时形成的奥氏体的质量，对冷却转变过程及组织、性能有极大的影响。氏体的质量，对冷却转变过程及组织、性能有极大的影响。 通常将加热时的临界温度标为通常将加热时的临界温度标为Ac1、Ac4、

5、Accm；冷却时；冷却时标为标为Ar1、Ar4、Arcm。4.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 第第4章章 5 1. 奥氏体的形成奥氏体的形成 奥氏体晶核的形成奥氏体晶核的形成奥氏体晶核的长大奥氏体晶核的长大 剩余渗碳体的溶解剩余渗碳体的溶解 奥氏体成分的均匀化奥氏体成分的均匀化 过共析钢过共析钢的的室温平衡组织为珠光体和渗碳体，当加热到室温平衡组织为珠光体和渗碳体，当加热到Ac1以上以上 时，珠光体将转变为奥氏体；加热到时，珠光体将转变为奥氏体；加热到 Ac3以上时，以上时，全全部变成奥氏体组织部变成奥氏体组织 共析钢共析钢（T8）的室温平衡组织为珠光体，当加热到的室温平衡组织

6、为珠光体，当加热到Ac1以上时，以上时，珠光体将转变为奥氏体珠光体将转变为奥氏体。 第第4章章 64.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 亚共析钢亚共析钢的室温平衡组织为铁素体和珠光体，当加热到的室温平衡组织为铁素体和珠光体，当加热到Ac1以上以上 时，珠光体将转变为时，珠光体将转变为奥氏体奥氏体；加热到；加热到 Ac3以上时，以上时，全全 部变成奥氏体组织部变成奥氏体组织 第第4章章 7原始组织中渗碳体为片状时，奥氏体形原始组织中渗碳体为片状时，奥氏体形成成 速度快。速度快。4.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 影响奥氏体化的因素影响奥氏体化的因素（1）加热温度）加

7、热温度 （2）加热速度）加热速度 （3）钢中碳质量分数）钢中碳质量分数 （4）合金元素）合金元素 （5）原始组织）原始组织 随加热温度的提高，碳原子扩散速度增大，随加热温度的提高，碳原子扩散速度增大， 奥氏体化速度加快。奥氏体化速度加快。加热速度越快，过热度越大，发生转变的温加热速度越快，过热度越大，发生转变的温 度越高，转变所需时间就越短。度越高，转变所需时间就越短。碳质量分数增加时，渗碳体量增多，碳质量分数增加时，渗碳体量增多， 铁素体和渗碳体的相界面增大，因而奥铁素体和渗碳体的相界面增大，因而奥 氏体的核心增多，转变速度加快。氏体的核心增多，转变速度加快。钴、镍等加快奥氏体化过程；铬、钼

8、、钒等减钴、镍等加快奥氏体化过程；铬、钼、钒等减 慢奥氏体化过程；慢奥氏体化过程；2. 奥氏体晶粒的长大与控制奥氏体晶粒的长大与控制4.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 第第4章章 8（1）奥氏体晶粒度）奥氏体晶粒度 本质晶粒度本质晶粒度起始晶粒度起始晶粒度本质粗晶粒本质粗晶粒本质细晶粒本质细晶粒实际晶粒度实际晶粒度4.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 第第4章章 9钢的奥氏体晶粒大小直接影响冷却所得组织和性能。钢的奥氏体晶粒大小直接影响冷却所得组织和性能。奥氏体奥氏体晶粒细晶粒细时，退火后所得的组织亦细，则钢的时，退火后所得的组织亦细，则钢的强度、强度、塑性较好塑

9、性较好。淬火后得到的马氏体也细小，因而韧性得到。淬火后得到的马氏体也细小，因而韧性得到改善。改善。起始晶粒度起始晶粒度本质晶粒度本质晶粒度 钢加热到钢加热到930 10 ，保温，保温8小小时，冷却后测得的晶粒度叫本质晶粒度。时，冷却后测得的晶粒度叫本质晶粒度。表示奥氏体晶粒长大的倾向表示奥氏体晶粒长大的倾向奥氏体化刚完成时的奥氏体晶粒奥氏体化刚完成时的奥氏体晶粒 生产中一般采用标准晶粒度等级图，由比较的方法来测生产中一般采用标准晶粒度等级图，由比较的方法来测定钢的奥氏体晶粒大小。晶粒度通常分定钢的奥氏体晶粒大小。晶粒度通常分8级，级，14级为粗晶粒级为粗晶粒度，度，58级为细晶粒度。级为细晶粒

10、度。4.1.1钢在加热时的组织转变钢在加热时的组织转变 第第4章章 10加热速度加热速度加热温度确定后，加热速度越快，奥氏加热温度确定后，加热速度越快，奥氏 体晶粒越细小体晶粒越细小（2）奥氏体晶粒大小的控制）奥氏体晶粒大小的控制 加热温度和保温时间加热温度和保温时间温度高，时间长促进奥氏体温度高，时间长促进奥氏体 晶粒长大。晶粒长大。 钢的成分钢的成分碳含量增高时，晶粒长大的倾向增多。碳含量增高时，晶粒长大的倾向增多。 钢中加入能形成稳定碳化物的元素和能钢中加入能形成稳定碳化物的元素和能 生成氧化物和氮化物的元素，有利于得生成氧化物和氮化物的元素，有利于得 到本质细晶粒钢，到本质细晶粒钢，4

11、.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 114.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 等温冷却等温冷却 将钢迅速冷却将钢迅速冷却到临界点以下给定温度，进行保到临界点以下给定温度，进行保温，使其在该温度下恒温转变。温，使其在该温度下恒温转变。 连续冷却连续冷却 将钢以某将钢以某种速度连续冷却，使其在临界种速度连续冷却，使其在临界点以下变温连续转变。点以下变温连续转变。4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 121.过冷奥氏体的等温转变过冷奥氏体的等温转变 共析钢过冷奥氏体的温共析钢过冷奥氏体的温度转变过程和转变产物可用度转变过程和转变产物可

12、用其等温转变曲线图来分析。其等温转变曲线图来分析。该曲线可简称为该曲线可简称为C曲线曲线。4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 组织名称组织名称符号符号转变温度范围转变温度范围硬度硬度放大倍数放大倍数珠光体珠光体PAc1 1650650170 0200HB200HB500索氏体索氏体S650 060060025 535HRC35HRC1000托氏体托氏体T600 055055035 540HRC40HRC2000高温转变（在高温转变（在A1550之间）之间）珠光体型转变珠光体型转变线的意义线的意义区的意义区的意义孕育期孕育期 （3）过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能）

13、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能13（2）过冷奥氏体的等温转变曲线的分析）过冷奥氏体的等温转变曲线的分析4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 14 低温转变低温转变Ms点以下点以下（不属于等温转变）（不属于等温转变） （过冷奥氏体冷却到（过冷奥氏体冷却到Ms点以下后发生点以下后发生马氏体转变马氏体转变）(4)影响过冷奥氏体等温转变的因素影响过冷奥氏体等温转变的因素 碳的质量分数碳的质量分数C曲线的位置：共析钢最右曲线的位置：共析钢最右 C曲线的形状曲线的形状先共析线先共析线 中温转变（中温转变（550Ms）贝氏体型转变贝氏体型转变4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷

14、却时的组织转变 第第4章章 15C曲线的形状曲线的形状双双C C曲线的位置曲线的位置右移（除右移（除C0） 温度高，时间长，温度高，时间长，C曲线右移曲线右移2.过冷奥氏体的连续冷却转变过冷奥氏体的连续冷却转变CCT曲线曲线（1）过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（简称）过冷奥氏体的连续冷却转变曲线（简称CCT曲线）曲线）4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 16 连续冷却无贝氏体转变连续冷却无贝氏体转变且较奥氏体等温转变曲线向右下且较奥氏体等温转变曲线向右下方移一些。方移一些。Vk下临界冷却速度，它是获得全部珠光体的最大冷却速度。下临界冷却速度，它是获得全部珠光体的最大冷

15、却速度。 Ps线线为过冷奥氏体向珠光体转变开始线；为过冷奥氏体向珠光体转变开始线；K线线为过冷奥氏体向珠光体转变中止线。为过冷奥氏体向珠光体转变中止线。Pf线线为过冷奥氏体向珠光体转变终了线；为过冷奥氏体向珠光体转变终了线； Vk上临界冷却速度（或称马氏体临界冷却速度），上临界冷却速度（或称马氏体临界冷却速度），它是获得全部马氏体组织的最小冷却速度。它是获得全部马氏体组织的最小冷却速度。4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 17（2）奥氏体等温转变曲线在连续冷却转变中的应用）奥氏体等温转变曲线在连续冷却转变中的应用 缓慢冷却时（炉冷）缓慢冷却时（炉冷）过冷过冷A将转变

16、为珠光体，呈粗片状，将转变为珠光体，呈粗片状，硬度为硬度为170HB220HB。 稍快速度冷却时（空冷）稍快速度冷却时（空冷）过冷过冷A转变为索氏体，为细片转变为索氏体，为细片状组织，硬度为状组织，硬度为25HRC35HRC。 采用油冷时采用油冷时得到的组织为屈氏体得到的组织为屈氏体+马氏体马氏体+残余奥氏体。残余奥氏体。硬度为硬度为45HRC55HRC。 快速度冷却时（水冷快速度冷却时（水冷VVK）奥氏体将过冷到奥氏体将过冷到Ms点以下，点以下，得到的组织是马氏体得到的组织是马氏体+残余奥氏体残余奥氏体 综上所述，共析钢钢在冷却时，过冷奥氏体的转变产物根综上所述，共析钢钢在冷却时，过冷奥氏体

17、的转变产物根据其转变温度的高低可分为高温转变产物珠光体、索氏体、屈据其转变温度的高低可分为高温转变产物珠光体、索氏体、屈氏体；中温转变产物上贝氏体、下贝氏体；低温转变产物马氏氏体；中温转变产物上贝氏体、下贝氏体；低温转变产物马氏体。随着转变温度的降低，其转变产物的硬度增高，而韧性的体。随着转变温度的降低，其转变产物的硬度增高，而韧性的变化则较为复杂。变化则较为复杂。4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 18M碳溶于碳溶于Fe中的过饱和固溶体。中的过饱和固溶体。 ：奥氏体向马氏体转变时，奥氏体中的碳全部：奥氏体向马氏体转变时，奥氏体中的碳全部 “冻结冻结”在在-Fe中。

18、由于碳的过饱和溶入，使得晶格发生畸中。由于碳的过饱和溶入，使得晶格发生畸 变，晶格常数变，晶格常数a=b0.6%后，硬度和强度提高得后，硬度和强度提高得并不明显。马氏体的塑性和韧性也与其碳的质量分数有关，并不明显。马氏体的塑性和韧性也与其碳的质量分数有关，片状高碳马氏体的塑性和韧性差，而板条状低碳马氏体的塑片状高碳马氏体的塑性和韧性差，而板条状低碳马氏体的塑性和韧性较好。性和韧性较好。4.1.2钢在冷却时的组织转变钢在冷却时的组织转变 第第4章章 194.2钢的整体热处理钢的整体热处理 4.2.1钢的退火与正火钢的退火与正火 第第4章章 204.2钢的整体热处理钢的整体热处理4.2.1钢的退火

19、与正火钢的退火与正火种种 类类加热温度加热温度冷却方式冷却方式目目 的的应应 用用完全完全退火退火Ac3以上以上3050随炉冷至随炉冷至600左左右后出炉空冷右后出炉空冷消除残余应力；细化消除残余应力；细化晶粒晶粒亚共析钢的亚共析钢的铸、锻、铸、锻、焊件焊件退退球化球化退火退火Ac1以上以上10 20 冷至略低于冷至略低于Arl温度，保温后温度，保温后随炉冷至随炉冷至600左右，左右，出炉空冷出炉空冷片状珠光体转变球状片状珠光体转变球状珠光体，降低硬珠光体，降低硬度，改善切削加度，改善切削加工性，为淬火作工性，为淬火作组织准备组织准备过共析钢的过共析钢的刃具、量刃具、量具、模具具、模具等等火火

20、等温等温退火退火Ac3以上以上3050或或Ac1以以上上1020较快冷却到珠光较快冷却到珠光体转变温度区体转变温度区间的适当温度间的适当温度等温，使奥氏等温，使奥氏体转变为珠光体转变为珠光体类组织后在体类组织后在空气中冷却空气中冷却与完全退火和球化退与完全退火和球化退火相同，但组织火相同，但组织更均匀、晶粒更更均匀、晶粒更细小，缩短生产细小，缩短生产周期周期高碳钢、合高碳钢、合金工具钢金工具钢和高合金和高合金钢钢均匀化均匀化退火退火钢熔点以下钢熔点以下100200保温保温1015 h后缓冷后缓冷 消除铸造过程中产消除铸造过程中产生的枝晶偏析，使成分生的枝晶偏析，使成分均匀化均匀化 亚共析钢的铸

21、锭亚共析钢的铸锭去应去应力退火力退火A1以下以下100200随炉缓随炉缓300200出炉空冷出炉空冷 消除残余应力，稳消除残余应力，稳定尺寸，减少变形定尺寸，减少变形 铸件、锻件、焊铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及接件、冷冲压件及机械加工件等机械加工件等再结再结晶退火晶退火T再再=（0.350.40） T熔点（熔点（K） 缓冷缓冷 消除加工硬化，提消除加工硬化，提高塑性，改善切削加工高塑性，改善切削加工性及成形性能。性及成形性能。 进一步冷变形钢进一步冷变形钢件件,冷变形钢材及其冷变形钢材及其它合金成品它合金成品正正火火Ac3或或Accm以以上上30 50空冷空冷 细化晶粒；改善切细化晶粒；改善

22、切削加工性；为最终热处削加工性；为最终热处理作组织准备理作组织准备 低碳钢、中碳钢低碳钢、中碳钢的预备热处理；消的预备热处理；消除过共析钢的网状除过共析钢的网状渗碳体；一般要求渗碳体；一般要求钢件的最终热处理。钢件的最终热处理。4.2.1钢的退火与正火钢的退火与正火 第第4章章 21 冷却速度慢，获得接近平衡组织。可降低硬度、细冷却速度慢，获得接近平衡组织。可降低硬度、细化晶粒、消除应力化晶粒、消除应力4.2.1钢的退火与正火钢的退火与正火 第第4章章 22冷却速度比退火快，晶粒更细小。冷却速度比退火快，晶粒更细小。低碳钢和低碳合金钢正火可提高硬度；低碳钢和低碳合金钢正火可提高硬度；中碳钢正火

23、可提高力学性能；中碳钢正火可提高力学性能；高碳钢正火可消除网状渗碳体高碳钢正火可消除网状渗碳体退火的主要特点：退火的主要特点：正火的主要特点：正火的主要特点：4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 234.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 是将钢加热至临界点（是将钢加热至临界点（Ac3或或Ac1）以上，保温）以上，保温后以大于后以大于VK的速度冷却，的速度冷却，使奥氏体转变成马氏使奥氏体转变成马氏体体（或下贝氏体）（或下贝氏体）的热处理工艺；的热处理工艺； 淬火淬火回火回火是将淬火后的钢加热至是将淬火后的钢加热至A1以下的某一温度后进行冷以下的某一温度后进行冷却的热处理工艺却的热

24、处理工艺淬火的目的是为了得到马氏体组织淬火的目的是为了得到马氏体组织 一般淬火后的钢都要进行回火，才能使钢具有不同的力学性能一般淬火后的钢都要进行回火，才能使钢具有不同的力学性能 淬淬火火Ac3以上以上3050Ac1以上以上3050以大于钢的淬火临以大于钢的淬火临界冷却速度冷却，界冷却速度冷却，一般合金钢油淬，一般合金钢油淬，非合金钢水淬非合金钢水淬获得马氏体，个别获获得马氏体，个别获得下贝氏体，提高钢得下贝氏体，提高钢的硬度和耐磨性的硬度和耐磨性各种工具、模各种工具、模具、量具、滚具、量具、滚动轴承等动轴承等回回火火低温低温回火回火150250空冷空冷在保持高硬度的同时，在保持高硬度的同时，

25、降低淬火内应力和脆降低淬火内应力和脆性性工具、模具、工具、模具、量具、轴承，量具、轴承，渗碳件及经表渗碳件及经表面淬火的工件。面淬火的工件。中温中温回火回火350500空冷空冷提高弹性极限和屈服提高弹性极限和屈服强度强度各种各类弹簧各种各类弹簧以及其它结构以及其它结构钢钢高温高温回火回火500650空冷空冷获得良好的综合力学获得良好的综合力学性能，硬度一般为性能，硬度一般为2535HRC各种重要的机各种重要的机器结构件，特器结构件，特别是受交变载别是受交变载荷的零件，如荷的零件，如连杆、轴等连杆、轴等4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 24 第第4章章 （1）淬火加热温度）淬火加热温度4.

26、2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 251.淬火工艺淬火工艺亚共析钢：淬火温度一般为亚共析钢：淬火温度一般为Ac3以上以上3050，淬火，淬火后得到均匀细小的后得到均匀细小的M和少量残余奥氏体。和少量残余奥氏体。 共析钢或过共析钢：淬火加热温度为共析钢或过共析钢：淬火加热温度为Ac1以上以上3050，淬火后得到细小的马氏体和少量残余奥氏体（共析钢）或细淬火后得到细小的马氏体和少量残余奥氏体（共析钢）或细小的马氏体、少量渗碳体和残余奥氏体（过共析钢）。小的马氏体、少量渗碳体和残余奥氏体（过共析钢）。 （2）淬火加热时间）淬火加热时间t=D （3）淬火冷却介质）淬火冷却介质 水水 盐水

27、盐水 盐浴盐浴 油油 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 26理想淬火冷却速度理想淬火冷却速度 2.淬火方法淬火方法（1）单液淬火）单液淬火 （2）双液淬火）双液淬火 （3）马氏体分级淬火）马氏体分级淬火 （4）等温淬火）等温淬火 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 273.淬火缺陷淬火缺陷 （1）变形与开裂）变形与开裂（2）氧化和脱碳）氧化和脱碳 （3）过热和过烧）过热和过烧 4.钢的淬透性钢的淬透性 钢淬火时形成马氏体的能力钢淬火时形成马氏体的能力 工件表面向里至半马氏体区（马氏体与工件表面向里至半马氏体区（马氏体与非马氏体组织各占一半处）的垂直距离非马氏体

28、组织各占一半处）的垂直距离 淬火硬化所能达到的最高硬度淬火硬化所能达到的最高硬度 (1)基本概念基本概念淬硬性淬硬性淬硬层深度淬硬层深度淬透性淬透性4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 28（2）测定方法）测定方法 末端淬火法末端淬火法 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 29 临界直径（临界直径（D0）法）法 临界直径：工件在某种介质中淬火后，心部得到全部马氏体临界直径：工件在某种介质中淬火后，心部得到全部马氏体或半马氏体组织时的最大直径。直径越大，钢的淬透性越好或半马氏体组织时的最大直径。直径越大，钢的淬透性越好 不同直径的不同直径的45钢在油中及水中淬火时的

29、淬硬层深度钢在油中及水中淬火时的淬硬层深度 （4）淬透性的实际意义）淬透性的实际意义 要求零件的表面与心部力学性能一致，应选用要求零件的表面与心部力学性能一致，应选用高淬透高淬透性性的钢制造，并要求全部淬透。的钢制造，并要求全部淬透。 表面受力最大、心部受力最小，应选用表面受力最大、心部受力最小，应选用淬透性较低淬透性较低 的钢种，的钢种，淬硬层深度为工件半径或厚度的淬硬层深度为工件半径或厚度的1/21/3即可即可。焊件不可选用淬透性高的钢材焊件不可选用淬透性高的钢材 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 30 凡是使马氏体临界冷却速度减小，过冷奥氏体稳定性增加，凡是使马氏体临界

30、冷却速度减小，过冷奥氏体稳定性增加，C曲线右移的因素都将使钢的淬透性增加。钢材的化学成分曲线右移的因素都将使钢的淬透性增加。钢材的化学成分（如合金元素和碳的质量分数）是影响淬透性最重要的因（如合金元素和碳的质量分数）是影响淬透性最重要的因素之一，除此之外，奥氏体化条件、原始组织等也影响淬透性。素之一，除此之外，奥氏体化条件、原始组织等也影响淬透性。 （3）淬透性的影响因素）淬透性的影响因素 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 31 5.淬火钢的回火转变淬火钢的回火转变（1）马氏体分解（）马氏体分解（100350）（2）残余奥氏体分解（）残余奥氏体分解（200300）（3）碳化物

31、转变（）碳化物转变（250400）过饱和度较低的过饱和度较低的相与极细的相与极细的碳化物组成的组织碳化物组成的组织淬火应力有所减小，但硬度基本不降低淬火应力有所减小，但硬度基本不降低 回火马氏体回火马氏体下贝氏体下贝氏体 淬火应力进一步减小，硬度无明显降低淬火应力进一步减小，硬度无明显降低 回火托氏体回火托氏体 淬火应力基本消除，硬度降低淬火应力基本消除，硬度降低针状铁素体和极细小粒状渗碳体组成的复相组织针状铁素体和极细小粒状渗碳体组成的复相组织（4）渗碳体聚集长大和）渗碳体聚集长大和相再结晶（相再结晶（400） 淬火钢回火后的性能取决于组织变化，随着回火温度淬火钢回火后的性能取决于组织变化，

32、随着回火温度的升高，强度、硬度降低，塑性、韧性提高的升高，强度、硬度降低，塑性、韧性提高 回火索氏体回火索氏体 淬火应力完全消除，硬度明显下降淬火应力完全消除，硬度明显下降 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 32多边形铁素体基体上分布着粗粒状渗碳体的复相组织多边形铁素体基体上分布着粗粒状渗碳体的复相组织 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 33调整组织，获得不同性能；稳定尺寸；降低脆性，减少或调整组织，获得不同性能；稳定尺寸；降低脆性，减少或消除内应力。消除内应力。6.淬火钢件回火的目的淬火钢件回火的目的7.回火的种类及应用回火的种类及应用（1）低温回火（）低

33、温回火（150250）回火后组织为回火马氏体）回火后组织为回火马氏体 （2）中温回火（）中温回火（350500） 回火后组织为回火托氏体回火后组织为回火托氏体 减小淬火应力和脆性，保持淬火后的高硬度（减小淬火应力和脆性，保持淬火后的高硬度（5864HRC）和耐磨性。主要用于刃具、量具、模具、滚动轴承）和耐磨性。主要用于刃具、量具、模具、滚动轴承以及渗碳、表面淬火的零件。以及渗碳、表面淬火的零件。（3）高温回火（）高温回火（500650） 回火后的组织为回火索氏体回火后的组织为回火索氏体 获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。硬度一般为获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。硬度一般为3550HR

34、C。主要用于各种弹簧、锻模等。主要用于各种弹簧、锻模等。 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 34 获得强度、塑性、韧性都较好的综合力学性能，硬度一般为获得强度、塑性、韧性都较好的综合力学性能，硬度一般为2535HRC。广泛用于各种重要结构件。广泛用于各种重要结构件。钢件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质钢件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质 8.回火脆性回火脆性 （1）低温回火脆性（）低温回火脆性（250350回火）不在此温度回火回火）不在此温度回火 （2）高温回火脆性（）高温回火脆性（500650回火时回火时 ）重新加热至）重新加热至650以上温度后快冷以上温度后快

35、冷 9.回火稳定性回火稳定性 淬火钢在回火时，抵抗软化（强度、硬度淬火钢在回火时，抵抗软化（强度、硬度下降）的能力称为回火稳定性。下降）的能力称为回火稳定性。 4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 35 大多数合金元素溶入马氏体，对其原子扩散起阻碍作用，大多数合金元素溶入马氏体，对其原子扩散起阻碍作用，因而在回火过程中马氏体不易分解，碳化物不易析出，析出因而在回火过程中马氏体不易分解，碳化物不易析出，析出后也较难聚集长大，使合金钢在相同温度回火后强度、硬度后也较难聚集长大，使合金钢在相同温度回火后强度、硬度下降较少，即比非合金钢具有较高的回火稳定性。下降较少，即比非合金钢具有较高

36、的回火稳定性。 9SiCr钢和钢和T10钢硬度与回火温度的关系钢硬度与回火温度的关系 钢在回火时出现硬度回升的现象钢在回火时出现硬度回升的现象4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 36 10.二次硬化二次硬化原因原因 二是在某些高合金钢淬火组织中，残余奥氏体量较多，当加二是在某些高合金钢淬火组织中，残余奥氏体量较多，当加热到热到500600时，也会析出一些特殊碳化物，这些特殊碳化时，也会析出一些特殊碳化物，这些特殊碳化物的析出，使残余奥氏体中碳及合金元素浓度降低，提高了物的析出，使残余奥氏体中碳及合金元素浓度降低，提高了Ms温度，故在随后冷却时就会有部分温度，故在随后冷却时就会有

37、部分残余奥氏体转变为马氏体或残余奥氏体转变为马氏体或贝氏体贝氏体，使钢的硬度提高。，使钢的硬度提高。 一是当回火温度升高到一是当回火温度升高到500600时，会从马氏体中时，会从马氏体中析析出特殊碳化物出特殊碳化物，如，如Mo2C、W2C、VC等。这些碳化物硬度高、等。这些碳化物硬度高、颗粒细小、数量多，高度弥散分布在马氏体基体上，并与马氏颗粒细小、数量多，高度弥散分布在马氏体基体上，并与马氏体保持共格关系，阻碍位错运动，使钢的硬度有所提高。体保持共格关系，阻碍位错运动，使钢的硬度有所提高。图图4-31合金钢（合金钢（wc=0. .35%）中加入）中加入Mo后对回火硬度的影响后对回火硬度的影响

38、4.2.2钢的淬火与回火钢的淬火与回火 第第4章章 374.3钢的表面热处理钢的表面热处理4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 4.3.1钢的表面淬火钢的表面淬火 将工件表面快速加热到淬火温度，迅速冷却，使工件将工件表面快速加热到淬火温度，迅速冷却，使工件表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持未淬火状态组表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持未淬火状态组织的热处理工艺。织的热处理工艺。表面淬火前应对工件正火或调质，表面淬火后应低温回火表面淬火前应对工件正火或调质，表面淬火后应低温回火。 第第4章章 38 利用感应电流通过工件所产生的热量，使工件表层、局利用感应电流通过工件所产生的热量，使工件表层

39、、局部或整体加热并快速冷却的淬火。部或整体加热并快速冷却的淬火。 1、感应淬火、感应淬火感应淬火示意图感应淬火示意图 4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 39高频感应淬火高频感应淬火 ：200300kHz，淬硬层深度为，淬硬层深度为0.52mm。主要用于要求淬硬层较薄的中、小模数齿轮和中、小尺寸主要用于要求淬硬层较薄的中、小模数齿轮和中、小尺寸轴类零件等；轴类零件等； 工频感应淬火工频感应淬火 ：50Hz，淬硬层深度为，淬硬层深度为1020mm。主要用于大直径零件。主要用于大直径零件。 最适宜的钢种是中碳钢（如最适宜的钢种是中碳钢（如40钢、钢、45钢）和中碳合金钢钢）和中碳合金钢

40、 4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 40（1）感应淬火频率的选用）感应淬火频率的选用中频感应淬火中频感应淬火 ：25008000Hz，淬硬层深度为，淬硬层深度为210mm。主要用于大、中模数齿轮和较大直径轴类零件；主要用于大、中模数齿轮和较大直径轴类零件； 加热速度极快；加热速度极快； 工件表层获得极细小的马氏体组织；工件表层获得极细小的马氏体组织； 工件表面质量好，变形小；工件表面质量好，变形小； 生产效率高生产效率高（2）感应淬火加热的特点）感应淬火加热的特点4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 412.火焰淬火火焰淬火 火焰淬火是利用氧火焰淬火是利用氧-乙炔（或其

41、他可燃气体）火焰对工件表层乙炔（或其他可燃气体）火焰对工件表层加热，并快速冷却的淬火工艺。淬硬层深度一般为加热，并快速冷却的淬火工艺。淬硬层深度一般为26mm。用于单件、小批生产用于单件、小批生产 。4.3.2钢的化学热处理钢的化学热处理 将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入其表层，以改变表层一定深度的化学成分、组织和性元素渗入其表层，以改变表层一定深度的化学成分、组织和性能的热处理工艺能的热处理工艺 基本过程基本过程 分解分解 吸收吸收 扩散扩散 渗层渗层 1.渗碳渗碳4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 42

42、（1）渗碳的方法）渗碳的方法 固体渗碳法固体渗碳法 气体渗碳法气体渗碳法 固体渗碳法固体渗碳法 单件、小批生产单件、小批生产 4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 43气体渗碳法气体渗碳法大批量生产大批量生产4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 44 将工件置于密将工件置于密封的井式渗碳炉中，封的井式渗碳炉中，滴入易分解和气化滴入易分解和气化的液体或直接通入的液体或直接通入渗碳气体，加热到渗碳气体，加热到渗碳温度。活性碳渗碳温度。活性碳原子原子C被工件表被工件表面吸收而溶于高温面吸收而溶于高温奥氏体中，并向工奥氏体中，并向工件内部扩散形成一件内部扩散形成一定深度的渗碳层。定

43、深度的渗碳层。 （2）渗碳用钢、渗碳后组织及热处理）渗碳用钢、渗碳后组织及热处理 渗碳用钢为低碳钢和低碳合金钢渗碳用钢为低碳钢和低碳合金钢 4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 45 表层为表层为过共析组织过共析组织，与其相邻为与其相邻为共析组织共析组织，再向里为，再向里为亚共亚共析组织析组织的过渡层，心部为的过渡层，心部为原低碳钢组织原低碳钢组织 渗碳后的组织渗碳后的组织 碳的质量分数提高，将降低工件心部的韧性。碳的质量分数提高，将降低工件心部的韧性。4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 46渗碳后的热处理渗碳后的热处理 （a）直接淬火）直接淬火 （b）一次淬火）一次淬火

44、 （c）二次淬火）二次淬火 直接淬火法：直接淬火法：将渗碳件自渗碳温度预冷至某一温度（一般为将渗碳件自渗碳温度预冷至某一温度（一般为850880），立即淬入水或油中，然后进行低温回火），立即淬入水或油中，然后进行低温回火 一次淬火法：一次淬火法：对心部性能要求较高的零件，淬火加热温度应对心部性能要求较高的零件，淬火加热温度应略高于心部的略高于心部的Ac3（如图（如图4-37b虚线所示），使其晶粒细化，并虚线所示），使其晶粒细化，并得到低碳马氏体；对表层性能要求较高，但受力不大的零件，淬得到低碳马氏体；对表层性能要求较高，但受力不大的零件，淬火加热温度应在火加热温度应在Ac1以上以上3050，使

45、表层晶粒细化，而心部，使表层晶粒细化，而心部组织改善不大组织改善不大 。4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 47 工件耐磨性较低，变形较大。此法适用于本质细晶粒钢或受工件耐磨性较低，变形较大。此法适用于本质细晶粒钢或受力不大，耐磨性要求不高的零件。力不大，耐磨性要求不高的零件。 奥氏体晶粒得到细化，提高钢的力学性能奥氏体晶粒得到细化，提高钢的力学性能 渗碳件淬火后应进行低温回火（一般渗碳件淬火后应进行低温回火（一般150200）。）。直接淬火和一次淬火经低温回火后，表层组织为回火马氏体和直接淬火和一次淬火经低温回火后，表层组织为回火马氏体和少量残余奥氏体，二次淬火表层组织为回火马氏

46、体和粒状渗碳少量残余奥氏体，二次淬火表层组织为回火马氏体和粒状渗碳体及少量残余奥氏体。它们的体及少量残余奥氏体。它们的表面硬度均可达到表面硬度均可达到5864HRC，心部心部组织：低碳钢一般为铁素体和珠光体，组织：低碳钢一般为铁素体和珠光体，硬度硬度137183HBS；低碳合金钢一般为回火低碳马氏体、铁素体和托氏体，硬度可低碳合金钢一般为回火低碳马氏体、铁素体和托氏体，硬度可达达3545HRC，并具有较高的强度、韧性和一定的塑性。，并具有较高的强度、韧性和一定的塑性。 4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 48 二次淬火法：二次淬火法：第一次淬火是为了第一次淬火是为了改善心部组织和消

47、除表面网改善心部组织和消除表面网状二次渗碳体状二次渗碳体，加热温度为，加热温度为Ac3以上以上3050。第二次淬火是。第二次淬火是为为细化工件表层组织，获得细马氏体和均匀分布的粒状二次渗细化工件表层组织，获得细马氏体和均匀分布的粒状二次渗碳体，碳体，加热温度为加热温度为Ac1以上以上3050。2.钢的渗氮（氮化）钢的渗氮（氮化） 在一定温度下（一般在在一定温度下（一般在Ac1以下），使以下），使活性氮原子渗入钢活性氮原子渗入钢件表面件表面的化学热处理工艺。其目的是使工件表面获得的化学热处理工艺。其目的是使工件表面获得高硬高硬度、高耐磨性、高疲劳强度和高热硬性以及良好的耐蚀性度、高耐磨性、高疲劳强度和高热硬性以及良好的耐蚀性。渗氮温度低，变形小，渗氮温度低，变形小， （1）气体渗氮）气体渗氮 4.3钢的表面热处理钢的表面热处理 第第4章章 49（2）离子渗氮）离子渗氮 渗氮用钢通常是含有渗氮用钢通常是含有Al、Cr、Mo、V、Ti的合金钢，使渗的合金钢，使渗氮后工件表面有很高的硬度和耐磨性。氮后工件表面有很高的硬度和耐磨性。 渗氮前渗氮前零件须经零件须经调质处理调质处理，以保证心部的强度和韧性；对，以保证心部的强度和韧性；对于形状复杂或精度要求较高的零件，在渗氮前、于形状复杂或精度要求较高的零件，在渗氮前、精加工后精加