金属热处理知识

1、 金属材料与金属热处理金属材料与金属热处理 热处理热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使是指通过对工件的加热、保温和冷却，使金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性能能( (如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) )的操作工艺称为热处理。的操作工艺称为热处理。 工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段，工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段，来来改变改变( (或改善或改善) )工件内部组织结构，从而获得所需要工件内部组织结构，从而获得所需要的性能并提高工件的使用寿命。的性能并提高工件的使用

2、寿命。 热处理工艺一般包括热处理工艺一般包括加热、保温、冷却加热、保温、冷却三个过三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。相衔接，不可间断。加热加热是热处理的重要工序之是热处理的重要工序之一。一。1 1 金属热处理工艺基本知识金属热处理工艺基本知识热处理过程中四个重要因素热处理过程中四个重要因素: : 在热处理时，因工件的大小不同，形状不在热处理时，因工件的大小不同，形状不同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温过程中，要用不同的加热速度、最高的加

3、热温度、保温时间和冷却速度。通常度、保温时间和冷却速度。通常把加热速度、把加热速度、最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件热处理的四个要素，也称工艺参数热处理的四个要素，也称工艺参数。正确地确。正确地确定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果，定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果，并将得到满意的性能。并将得到满意的性能。 从数学的观点看，热处理的质量是温度和从数学的观点看，热处理的质量是温度和时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处理

4、，都应包括：理，都应包括：1 1 金属热处理工艺基本知识金属热处理工艺基本知识图图1 1 热处理规范示意图热处理规范示意图（a a）简单的热处理规范）简单的热处理规范 （b)b)复杂的热处理规范复杂的热处理规范都应包括都应包括 四个重要因素四个重要因素: :(1)(1)加热速度加热速度V V； (2)(2)最高加热温度最高加热温度T;T; (3) (3)保温时间保温时间h; (4)h; (4)冷却速度冷却速度V Vt t. . 2 2 钢的组织钢的组织六种组织（相）六种组织（相）(1)铁素体铁素体(ferrite，缩写：，缩写：FN) 即即-Fe和以它为基础的和以它为基础的固溶体固溶体，具有体

5、心立方点阵。，具有体心立方点阵。纯铁在纯铁在912以下为具有体心立方晶格（注以下为具有体心立方晶格（注1）的）的-Fe。碳溶于。碳溶于-Fe中中的间隙固溶体称为铁素体，以符号的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。由于表示。由于-Fe是体心立方晶格结构，是体心立方晶格结构，它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727时溶碳量最大，可达时溶碳量最大，可达0.0218,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600时溶碳量约为时溶碳量约为0.0057，在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下：在室温时溶碳量几乎等于零

6、。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下： 抗拉强度抗拉强度 180280MN/平方米平方米 、延伸率、延伸率 30-50 、硬度、硬度 HB 5080 由此可见，由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。 （2）渗碳体（）渗碳体（cementite）铁碳合金铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的时析出的Fe3C型碳化物。型碳化物。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布对钢的性能有很大的影响。同时对钢的性能有很大的影响。同时 Fe3C 又是一种介（

7、亚）稳定相，在一定条又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。件下会发生分解。 2 2 钢的组织钢的组织它的含碳量为它的含碳量为6.69；熔点为；熔点为1227左右；不发生同素异晶转变；但有磁性左右；不发生同素异晶转变；但有磁性转变，它在转变，它在230以下具有弱铁磁性，而在以下具有弱铁磁性，而在230以上则失去铁磁性；以上则失去铁磁性；其硬度其硬度很高（相当于很高（相当于HB800），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。 (3)奥氏体奥氏体：是碳溶解在：是碳溶解在Fe（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符

8、号号A表示。它仍保持表示。它仍保持Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在727时溶时溶碳为碳为c 0.77,1148时可溶碳时可溶碳2.11。奥氏体是在大于。奥氏体是在大于727高温下才高温下才能稳定存在的组织。能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工时所要求的组织。奥氏体是没有磁性的。时所要求的组织。奥氏体是没有磁性的。 （4） 马氏体（马氏体（M）是碳溶于）是碳溶于-Fe（体心立方晶格体心立方晶格）的过饱和的固溶体，是）的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比

9、容大于奥氏体、珠光体等奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。 马氏体最初是在钢（中、马氏体最初是在钢（中、高碳钢高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（氏体）后经迅速冷却（淬火淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。 2 2 钢的组织钢的组织(5)珠光体是珠光体是u体体/氏体是碳溶解在氏体是碳溶解在Fe中的间隙中的间隙u体体/生共析转变所形成的生共析转变所形成的u

10、体体/u体体/析体。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间析体。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好强韧性较好.其抗拉其抗拉强度为强度为750 900MPa,180 280HBS,伸长率为伸长率为20 25%,冲击功为冲击功为24 32J.力力学性能介于铁素体与渗碳体之间学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高强度较高,硬度适中硬度适中,塑性和韧性较好塑性和韧性较好b=770MPa,180HBS,=20%35%,AKU=2432J). （6）索氏体）索氏体 （sorbite ）钢经正火或等温转变所得到的钢经正火或等温转变所得到的铁素体铁素体与渗碳体的机械混合物。与渗碳体的机械混合物。索氏体

11、组索氏体组织属于织属于珠光体珠光体类型的组织，但其组织比珠光体组织细。类型的组织，但其组织比珠光体组织细。索氏体具有良好的综索氏体具有良好的综合机械性能。合机械性能。回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。故回火索氏体比回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。故回火索氏体比索氏体具有更好的机械性能。这就是为什么多数结构零件要进行调质处理索氏体具有更好的机械性能。这就是为什么多数结构零件要进行调质处理（淬火（淬火+高温回火）的原因。高温回火）的原因。 索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍倍以上才能分辨片层的细珠光

12、体以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准标准)。其实质是一种珠光体，是钢。其实质是一种珠光体，是钢的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较小（小（3080nm），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。四把火：退火、正火、淬火、回火四把火：退火、正火、淬火、回火1） 钢的退火与正火钢的退火与正火3 3 钢的热处理基本工艺及应用钢的热处理基本工艺及应用 退火与正火的目的退火与正火的目的 调整硬度以便进行切削加工调整硬度以便进行切削加工 消除残余应力

13、消除残余应力 细化晶粒，改善组织细化晶粒，改善组织 为最终热处理做好组织上的准备为最终热处理做好组织上的准备退火：退火：将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理工艺。工艺。 退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火等，如图所示。去应力退火、再结晶退火等，如图所示。图图3 3 箱式炉箱式炉图图2 2 各种退火及正火的加热范围各种退火及正火的加热范围 完全退火完全退火 将亚共析钢加热到将亚共析钢加热到A Ac c3 3+30+305050，保温后缓冷，保温后缓冷的退火工艺称为完全退火。的退火工艺称

14、为完全退火。目的：降低硬度，消除内应力。目的：降低硬度，消除内应力。 等温退火等温退火 将亚共析钢加热到将亚共析钢加热到A Ac c3 3 +30 +305050、过共析、过共析钢加热到钢加热到A Ac c1 1+30+305050，保温后快冷到保温后快冷到ArAr1 1以下以下某一温度保温某一温度保温，然后出，然后出炉空冷。如图是高速钢炉空冷。如图是高速钢等温退火与普通退火的等温退火与普通退火的比较比较图图3 3高速钢等温退火与普通退火的比较高速钢等温退火与普通退火的比较 球化退火球化退火将共析钢或过共析钢加热到将共析钢或过共析钢加热到 A Ac c1 1 +20 +203030，保温，保温

15、适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。 目的：目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球状降低硬度，改善切削加工性能；形成球状珠光体，为后面的淬火作组织准备。珠光体，为后面的淬火作组织准备。 扩散退火扩散退火 将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷却的热处理工艺称为扩散退火。却的热处理工艺称为扩散退火。 目的：目的：消除成份偏析。消除成份偏析。 去应力退火去应力退火 将工件加热到将工件加热到 A Ac1c1以下某一温度，保温后随炉冷却以下某一温度，保温后随炉冷却的热处理工艺称为去应力退火。的热处理工艺

16、称为去应力退火。 目的：目的：消除铸、锻、焊的内应力。消除铸、锻、焊的内应力。 正火正火是将钢加热到是将钢加热到 Ac3或或 Accm以上以上30305050，保，保温后空气中冷却的热处理工艺。温后空气中冷却的热处理工艺。正火具有以下几方面的应用：正火具有以下几方面的应用： 含碳量含碳量0.25%经正火后硬度提高，改善了切削经正火后硬度提高，改善了切削加工性能。加工性能。 消除过共析钢中的二次渗碳体。消除过共析钢中的二次渗碳体。 作为普通结构零件的最终热处理。作为普通结构零件的最终热处理。 正火正火的冷却速度稍快于退火，由的冷却速度稍快于退火，由C曲线可知，二曲线可知，二者的组织是不一样的。正

17、火后的组织比退火细，如图者的组织是不一样的。正火后的组织比退火细，如图所示。所示。图图3 3 正火与退火后组织的比较正火与退火后组织的比较 2） 钢的淬火钢的淬火 淬火淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk的速度冷却的热处理工艺。的速度冷却的热处理工艺。 目的：目的：为了获得马氏体，提高钢的力学性能。为了获得马氏体，提高钢的力学性能。淬火温度淬火温度 选择淬火温度的原则是选择淬火温度的原则是获得均匀细小的奥氏体。获得均匀细小的奥氏体。如图所示，一般淬火温度如图所示，一般淬火温度在临界点以上。在临界点以上。图图4 4 碳钢的淬火温度范围碳钢的淬火温度范围

18、 对对亚共析钢亚共析钢，淬火温度为，淬火温度为Ac3+3050，淬火，淬火组织为马氏体，如图所示。组织为马氏体，如图所示。 亚温淬火：亚温淬火：加热温度在加热温度在Ac1 Ac3之间，淬火组织之间，淬火组织为马氏体加铁素体，如图所示。亚温淬火也是一种强为马氏体加铁素体，如图所示。亚温淬火也是一种强韧化处理方法。韧化处理方法。图图6 6 马氏体加铁素体马氏体加铁素体图图5 5 马氏体马氏体图图7 7 对对共析钢和过共析钢共析钢和过共析钢 淬火温度为淬火温度为Ac1+3050， 组织为细马氏体加颗粒状组织为细马氏体加颗粒状 渗碳体和少量残余奥氏体，渗碳体和少量残余奥氏体， 如图所示。如图所示。对对

19、合金钢合金钢，一般淬火温度为临界点以上，一般淬火温度为临界点以上5050100100。提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和均匀化。均匀化。3) 3) 淬火介质淬火介质为了保证得到马氏体为了保证得到马氏体组织，淬火速度必须大组织，淬火速度必须大于临界冷却速度于临界冷却速度Vk，但，但往往会引起工件变形和往往会引起工件变形和开裂。开裂。 要想既得到马氏体又要想既得到马氏体又避免变形和开裂，理想避免变形和开裂，理想的淬火冷却曲线如图所的淬火冷却曲线如图所示。示。 最常用的淬火介质是水和油。最常用的淬火介质是水和油。图图8 8 理想的淬火冷却曲线

20、理想的淬火冷却曲线 水是经济且冷却能力水是经济且冷却能力较强的淬火介质。如表较强的淬火介质。如表所示：所示： 油主要用于合金钢油主要用于合金钢或小尺寸碳钢工件的或小尺寸碳钢工件的淬火。淬火。 熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。这熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。这类介质只适用于形状复杂和变形要求严格的小件的类介质只适用于形状复杂和变形要求严格的小件的分级淬火和等温淬火。分级淬火和等温淬火。 近年来出现聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、近年来出现聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、高浓度硝盐水溶液等淬火介质。高浓度硝盐水溶液等淬火介质。表表1 1 4 4） 淬火方法淬火方法常用淬火方法如图

21、所示。常用淬火方法如图所示。图图9 9 各种各种淬火方法示意图淬火方法示意图 单液淬火法单液淬火法 将加热的工件放入一将加热的工件放入一种淬火介质中连续冷却种淬火介质中连续冷却至室温的操作方法，如至室温的操作方法，如水淬、油淬等。水淬、油淬等。 将加热的工件放入一种冷却能力较强的介质中冷却，将加热的工件放入一种冷却能力较强的介质中冷却，然后转入另一种冷却能力较弱的介质冷却的淬火方法。然后转入另一种冷却能力较弱的介质冷却的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。双液淬火主要用于形状复杂如水淬油冷或油淬空冷。双液淬火主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件。的高碳钢工件及大型合金钢工件。 双液淬火法双

22、液淬火法 分级淬火法分级淬火法 将加热的工件在将加热的工件在Ms点附近的盐浴或碱浴中淬火，点附近的盐浴或碱浴中淬火，然后取出缓冷的淬火方法。其特点是显著减少淬火然后取出缓冷的淬火方法。其特点是显著减少淬火变形与开裂，是用于截面尺寸较小淬透性较高的钢变形与开裂，是用于截面尺寸较小淬透性较高的钢件。件。 等温淬火等温淬火 将加热工件在稍高于将加热工件在稍高于Ms点附近温度的盐浴或碱点附近温度的盐浴或碱浴中冷却并保温足够时间而获得下贝氏体组织的淬浴中冷却并保温足够时间而获得下贝氏体组织的淬火方法。其特点是工件具有良好的综合力学性能，火方法。其特点是工件具有良好的综合力学性能，一般不必回火。多用于形状

23、复杂和要求较高的小件。一般不必回火。多用于形状复杂和要求较高的小件。5) 5) 钢的淬透性钢的淬透性 淬透性淬透性 淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。一般规定由工件表面到半马氏体区的深度作为淬硬一般规定由工件表面到半马氏体区的深度作为淬硬层深度。层深度。 淬透性对钢力淬透性对钢力学性能的影响学性能的影响: :钢的淬透性直接钢的淬透性直接影响其热处理后影响其热处理后的力学性能。的力学性能。图图1010 淬透性高的钢，淬透性高的钢，其力学性能沿截其力学性能沿截面均匀分布面均匀分布 淬透性低的钢，其截面心部的力学性能低淬透性低的钢，其截面心部的力学性

24、能低 淬透性的测定及其表示方法淬透性的测定及其表示方法 测定钢的淬透测定钢的淬透性最常用的方法是性最常用的方法是末端淬火法末端淬火法。将将25100mm的标准试样经奥氏的标准试样经奥氏体化后，对末端进体化后，对末端进行喷水冷却。如图行喷水冷却。如图所示。所示。图图11 11 末端淬火法末端淬火法 按规定方法测定硬度值，作出淬透性曲线；按规定方法测定硬度值，作出淬透性曲线； 利用钢的半马氏体区硬度与钢的含碳量关系图，和利用钢的半马氏体区硬度与钢的含碳量关系图，和淬透性淬透性 曲线图可找出其淬透性的大小。曲线图可找出其淬透性的大小。 淬透性的表示方法淬透性的表示方法淬透性值可用淬透性值可用 表示。

25、其中表示。其中J表示末端淬透表示末端淬透性，性，d表示至水冷端的距离，表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度为该处测得的硬度值。值。dHRCJ 钢的淬透性还可用钢在某种冷却介质中完全淬透钢的淬透性还可用钢在某种冷却介质中完全淬透的最大直径，即临界直径的最大直径，即临界直径D D0 0表示。表示。 淬透性的应用淬透性的应用: 对于截面尺寸较大和形状较复杂的重要零件以及对于截面尺寸较大和形状较复杂的重要零件以及要求机械性能均匀的零件，应选用高淬透性的钢制造。要求机械性能均匀的零件，应选用高淬透性的钢制造。 对于承受弯曲和扭转的轴类、齿轮类零件，可选对于承受弯曲和扭转的轴类、齿轮类零件，可选用低

26、淬透性的钢制造。用低淬透性的钢制造。 在设计和制造零件时，必须考虑钢的热处理尺寸在设计和制造零件时，必须考虑钢的热处理尺寸效应。效应。6) 6) 钢的回火钢的回火 回火的目的回火的目的 降低脆性，减少或消除内应力降低脆性，减少或消除内应力 获得工艺所要求的力学性能获得工艺所要求的力学性能 稳定工件尺寸稳定工件尺寸 对某些高淬透性的合金钢，可降低硬度，以利加工对某些高淬透性的合金钢，可降低硬度，以利加工 淬火钢在回火时的转变淬火钢在回火时的转变 回火时的组织转变回火时的组织转变淬火钢组织发生以下四阶段的变化：淬火钢组织发生以下四阶段的变化： 马氏体分解：主要发生在马氏体分解：主要发生在10020

27、0， 马氏体中的碳马氏体中的碳以以碳化物（碳化物（Fex）的形式析）的形式析出，析出的碳化物以极小片状出，析出的碳化物以极小片状分布在马氏体基体上，这种组分布在马氏体基体上，这种组织称为回火马氏体，用织称为回火马氏体，用“M回回”表示。如图所示。表示。如图所示。图图12 12 回火马氏体回火马氏体图图1414 残余奥氏体分解残余奥氏体分解 主要发生在主要发生在200300，残余奥，残余奥氏体分解氏体分解 为为碳化物和过饱和碳化物和过饱和，但组织仍是回火马，但组织仍是回火马氏体。氏体。 碳化物转变为碳化物转变为Fe3 主要发生主要发生在在250400，此时回火马氏体转，此时回火马氏体转变为在保持

28、马氏体形态的铁素体基变为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体的组织，体上分布着细粒状渗碳体的组织，称为回火屈氏体，用称为回火屈氏体，用“T回回”表示。表示。图图1313 渗碳体的聚集长大及渗碳体的聚集长大及相再结晶相再结晶 主要发生在主要发生在400以上以上,此时此时 形成颗形成颗粒状渗碳体，铁素体由针片状转变粒状渗碳体，铁素体由针片状转变为多边形，这种组为多边形，这种组 织称为回火索氏织称为回火索氏体，用体，用“S回回”表示。如图所示表示。如图所示。 回火过程中的性能变化回火过程中的性能变化 总的规律是：随回火温度升高，强度、硬度下降，总的规律是：随回火温度升高，强度、硬度下降，

29、塑性、韧性上升。如图为硬度与回火温度的关系。塑性、韧性上升。如图为硬度与回火温度的关系。 回火温度在回火温度在200200以下以下, ,钢的硬度不降低钢的硬度不降低, ,对高碳钢，对高碳钢，甚至略有升高。甚至略有升高。 回火温度在回火温度在200200300,300,高碳高碳钢的硬度再次升高钢的硬度再次升高, ,中、低碳钢中、低碳钢硬度缓慢降低。硬度缓慢降低。 回火温度回火温度300300以上，钢的硬以上，钢的硬度呈直线下降。度呈直线下降。 注意：回火屈氏体、回火索氏注意：回火屈氏体、回火索氏体和球状珠光体与过冷奥氏体直体和球状珠光体与过冷奥氏体直接分解得到的屈氏体、索氏体和珠光体的力学性能有

30、接分解得到的屈氏体、索氏体和珠光体的力学性能有 显著区别。显著区别。图图15 15 回火的种类回火的种类 中温回火（中温回火（350350500500）组织为回火索氏体，具有较高弹性和一定韧性，主要组织为回火索氏体，具有较高弹性和一定韧性，主要 用于弹簧的处理。用于弹簧的处理。 高温回火（高温回火（500500650650）组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。习惯习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称作调质处理上将淬火加高温回火相结合的热处理称作调质处理，简称简称“调质调质”。调质广泛用于处理重要的结构零件，。调质广泛用于处理重要的结构零件，如轴

31、、齿轮等。如轴、齿轮等。 低温回火（低温回火（150150250250）组织为回火马氏体，能降低组织为回火马氏体，能降低内应力和脆性，并保持高硬内应力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模度和耐磨性。用于工具、模具、轴承、渗碳件及经表面淬火的工件。具、轴承、渗碳件及经表面淬火的工件。图图16 16 淬火钢出现冲击韧性显淬火钢出现冲击韧性显著下降的现象称为著下降的现象称为“回火回火脆性脆性”，如图如图 回火脆性回火脆性 在在250250350350回火时出现的脆性称为低温回火脆回火时出现的脆性称为低温回火脆性。一般不在此温度范围内进行回火。性。一般不在此温度范围内进行回火。 高温回火脆性高温

32、回火脆性 在在500500650650回火时出现的脆性称为高温回火脆性。回火时出现的脆性称为高温回火脆性。主要发生在含主要发生在含CrCr、NiNi、MnMn等合金元素的结构钢中。等合金元素的结构钢中。 快冷可防止高温脆性，在钢中加入（约快冷可防止高温脆性，在钢中加入（约1%1%）o o（约（约0.5%0.5%）等合金元素可有效抑制这类脆性的产生。）等合金元素可有效抑制这类脆性的产生。图图17 17 淬火回火的工艺缺陷淬火回火的工艺缺陷 硬度不足硬度不足 是由淬火加热温度低、表面脱碳、冷速不够、钢是由淬火加热温度低、表面脱碳、冷速不够、钢材淬透性低等原因造成的。可采用相应措施加以防材淬透性低等

33、原因造成的。可采用相应措施加以防治。治。 硬度不均匀硬度不均匀 是由原始组织粗大且不均匀、冷却不均匀等原因是由原始组织粗大且不均匀、冷却不均匀等原因造成的。可通过正火后重新淬火来消除。造成的。可通过正火后重新淬火来消除。 过热和过烧过热和过烧过热组织可通过重新淬火来消除；工件一旦过烧则过热组织可通过重新淬火来消除；工件一旦过烧则只能报废。只能报废。7) 7) 钢的表面淬火钢的表面淬火 利用快速加热将表面层奥氏体化后进行淬火，以利用快速加热将表面层奥氏体化后进行淬火，以强强 化零件表面的热处理方法。化零件表面的热处理方法。 表面淬火用材料含碳量为表面淬火用材料含碳量为0.40.40.5%0.5%

34、的中碳钢及铸的中碳钢及铸铁。铁。 预备热处理预备热处理为表面淬火作准备，以获预备热处理预备热处理为表面淬火作准备，以获得最终的心部组织。方法有调质和正火等。得最终的心部组织。方法有调质和正火等。 表面淬火后的组织表层组织为回火马氏体，表面淬火后的组织表层组织为回火马氏体，心部心部组织为回火索氏体组织为回火索氏体( (调质）或铁素体加索氏体（正调质）或铁素体加索氏体（正火）。火）。 感应加热表面淬火感应加热表面淬火 感应加热的基本原理感应加热的基本原理 感应加热表面淬火的装置如图。感应加热表面淬火的装置如图。 交变磁场使工件内部感生出巨交变磁场使工件内部感生出巨大的涡流大的涡流。 感应电流在工件

35、表层密度最大，感应电流在工件表层密度最大，而心部密度为零，这种现象称为而心部密度为零，这种现象称为集肤效应集肤效应。 电流透入的深度与感应电流的电流透入的深度与感应电流的频率有关频率有关。 电流频率越高，感应电流透入电流频率越高，感应电流透入深度越浅深度越浅。图图1818感应加热表面淬火感应加热表面淬火的装置的装置 高频感应加热高频感应加热 电流频率范围电流频率范围250250300kHz300kHz，淬硬层深度为，淬硬层深度为0.50.52.0mm2.0mm，适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件。，适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件。 中频感应加热中频感应加热 电流频率范围电流频率

36、范围25002500800kHz800kHz，淬硬层深度，淬硬层深度2 210mm10mm，适用于较大的轴和大中模数齿轮。适用于较大的轴和大中模数齿轮。 工频感应加热工频感应加热 电流频率电流频率50Hz50Hz，淬硬层深度可达，淬硬层深度可达101015mm15mm，适用，适用 于较大直径零件的穿透加热及大直径零件如轧辊、火于较大直径零件的穿透加热及大直径零件如轧辊、火车车轮的表面淬火。车车轮的表面淬火。 感应加热表面淬火后的回火感应加热表面淬火后的回火 一般只进行低温回火，回火温度一般不高于一般只进行低温回火，回火温度一般不高于200200。 感应加热的分类感应加热的分类 加热温度高。加热

37、温度高。 感应加热表面淬火后工感应加热表面淬火后工件表层硬度高，脆性较低。件表层硬度高，脆性较低。 工件表面质量好。工件表面质量好。 生产效率高。生产效率高。 感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火的特点 特点及应用：特点及应用： 设备简单、成本低、设备简单、成本低、灵活性大，但淬火质量较灵活性大，但淬火质量较难控制。主要用于单件小难控制。主要用于单件小批量生产件及大型零件的批量生产件及大型零件的表面淬火。表面淬火。图图20 20 图图19 19 火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火 电接触加热的原理如图。电接触加热的原理如图。 电接触加热表面淬火电接触加热表面淬火 特点及应用：特点及应用： 工件

38、变形小，工艺简单，不需回火，但硬化层工件变形小，工艺简单，不需回火，但硬化层薄。形状复杂的工件不宜采用。薄。形状复杂的工件不宜采用。图图21 21 4 铝合金热处理的特点铝合金热处理的特点 与钢比较具有如下特点与钢比较具有如下特点1 1 、强化形式不同强化形式不同 钢淬火属于非扩散型的，组织不钢淬火属于非扩散型的，组织不扩散，而形成高强度、低塑性的过饱和固溶体扩散，而形成高强度、低塑性的过饱和固溶体马马氏体。氏体。 而铝合金是扩散强化而铝合金是扩散强化淬火淬火+ +时效，时效，淬火时，因淬火时，因固溶体固溶体分解被阻止，而得到分解被阻止，而得到形成低强度、高塑性的形成低强度、高塑性的过饱和固溶体。时效时内部组织扩散而形成许多强过饱和固溶体。时效时内部组织扩散而形成许多强化相微粒，弥散于固溶体化相微粒，弥散于固溶体基体上，使合金强化，称基体上，使合金强化，称为弥散强化。为弥散强化。 4 铝合金热处理的特点铝合金热处理的特点2 2 、淬火后的铝合金，时效时有孕育期，在淬火后的铝合金，时效时有孕育期，在孕育孕育期内强度变化很小。自然