第六章 钢的热处理(同济-王国华)-2013-11-28

1、第第6章章 钢的热处理钢的热处理(heat treatment)热处理的三个阶段：热处理的三个阶段：加热、保温、冷却。加热、保温、冷却。临界点临界点保温保温1加热加热2温度温度时间时间1 等温处理等温处理 2连续冷却连续冷却图图 热处理工艺曲线示意图热处理工艺曲线示意图热处理：将固热处理：将固态金属或合金态金属或合金在一定介质中在一定介质中加热、保温和加热、保温和冷却，以改变冷却，以改变材料整体或表材料整体或表面组织，从而面组织，从而获得所需性能获得所需性能的工艺。的工艺。 成份成份工艺工艺组织、结构组织、结构性能性能应用应用工程材料工程材料研究的主线：研究的主线： 例：轴，选材：例：轴，选材

2、：4545钢。硬度要求为：钢。硬度要求为：220HB220HB250HB250HB；轴颈和锥孔进行表面淬火，硬度要求；轴颈和锥孔进行表面淬火，硬度要求为为52HRC52HRC。 (1)(1)确定工艺路线、热处理工艺确定工艺路线、热处理工艺 (2)(2)分析组织与性能分析组织与性能 答答:(1):(1)工艺路线：锻造工艺路线：锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工表面淬火表面淬火+ +低温回火低温回火磨削加工。磨削加工。(1)(1)工艺路线工艺路线 热轧钢板（带）下料一锻（轧）柄部热轧钢板（带）下料一锻（轧）柄部- -正火正火- -球化球化退火退火- -机加工机加工- -淬火淬火- -低温

3、回火低温回火。Ac1=730Ac1=730Accm=830Accm=830例：板挫例：板挫 对板挫的要求：表面刃部有高的硬度（对板挫的要求：表面刃部有高的硬度（64HRC-64HRC-67HRC67HRC），柄部硬度），柄部硬度35HRCST(3)性能：硬度性能：硬度TSP关于珠光体类型的组织关于珠光体类型的组织：图图 共析钢过冷共析钢过冷A的等温转变组织的等温转变组织贝氏体贝氏体(bainite)类型的组织：类型的组织：上贝氏体上贝氏体(B上上)：550350 中温转变中温转变550 Ms之间之间图图 共析钢过冷共析钢过冷A的等温转变曲线的等温转变曲线下贝氏体下贝氏体(B下下)：350 Ms

4、(1)本质本质上上B:小片状的成排的渗碳体分布在铁素体片中间。小片状的成排的渗碳体分布在铁素体片中间。下下B:铁素体针内沿一定方向分布着细小的碳化物铁素体针内沿一定方向分布着细小的碳化物(Fe 2.4 C)颗粒。颗粒。(2)形态形态上上B:羽毛状羽毛状; 下下B:黑色针状黑色针状(3)性能性能上上B:强度和韧性都较差。强度和韧性都较差。下下B:硬度高、韧性好，具有较好的综合机械性能。硬度高、韧性好，具有较好的综合机械性能。关于贝氏体关于贝氏体 羽毛状，小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片之间。羽毛状，小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片之间。 铁素体呈暗黑色，渗碳体呈亮白色铁素体呈暗黑色，渗碳体呈

5、亮白色上贝氏体上贝氏体(upper bainite)铁素体针细小，无方向性，碳的过饱和度大，铁素体针细小，无方向性，碳的过饱和度大，位错密度高，且碳化物分布均匀，弥散度大。位错密度高，且碳化物分布均匀，弥散度大。下贝氏体下贝氏体(lower bainite)高温转变：高温转变：A1550A1 650 F+ P650 600 F+S600 550 F+T 在高温区过冷奥氏体将先有在高温区过冷奥氏体将先有一部分转变为铁素体。一部分转变为铁素体。W(C) ,C曲线左移，曲线左移，Ms、Mf线往上移。线往上移。(2)亚共析钢过冷奥氏体的等温转变亚共析钢过冷奥氏体的等温转变图图 亚共析钢过冷亚共析钢过冷

6、A的的 等温转变曲线等温转变曲线高温转变：高温转变：A1550A1 650 Fe3C+ P650 600 Fe3C+S600 550 Fe3C+T 在高温区过冷奥氏体将在高温区过冷奥氏体将先有一部分转变为渗碳体先有一部分转变为渗碳体W(C) ,C曲线左移，曲线左移，Ms、Mf线往下移。线往下移。(3)过共析钢过冷奥氏体的等温转变过共析钢过冷奥氏体的等温转变图图 过共析钢过冷过共析钢过冷A的的 等温转变曲线等温转变曲线2.过冷奥氏体连续转变产物过冷奥氏体连续转变产物Ps线为过冷线为过冷A转变为珠转变为珠光体型组织的开始线。光体型组织的开始线。(1) 共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变共析钢过冷奥氏体

7、的连续冷却转变共析钢过冷共析钢过冷A的连续冷却转变曲线的连续冷却转变曲线(Continuous Cooling Transformation CCT曲线曲线,)Pf线为转变终了线。线为转变终了线。KK线为过冷线为过冷A转变中止线。转变中止线。Vk 为上临界冷却速度，为上临界冷却速度， Vk 为下临界冷却速度为下临界冷却速度图图 共析钢的连续转变曲线共析钢的连续转变曲线 一般用等温转变曲线来分析一般用等温转变曲线来分析，但注意下述几点：，但注意下述几点：VVk：在：在Ms Mf，低温转变，低温转变, 转变产物为马氏体转变产物为马氏体M+ （残余奥氏体（残余奥氏体A）V0.6%，转变产物中应标上残

8、余，转变产物中应标上残余AW(C)0.6%，残余，残余A可忽略可忽略d. 马氏体形成时体积膨胀，在钢中造成很大马氏体形成时体积膨胀，在钢中造成很大的内应力，严重时将使被处理零件开裂。的内应力，严重时将使被处理零件开裂。 形态与性能形态与性能性能：低碳性能：低碳M :强度高，塑性、韧性也好。强度高，塑性、韧性也好。 高碳高碳M :硬而脆、塑性、韧性极差。硬而脆、塑性、韧性极差。 W(C)1.0%时，高碳时，高碳M (孪晶马氏体孪晶马氏体) 。形态为针状。形态为针状。0.25%W(C)1.0%时，为板条状和针状马氏体的混时，为板条状和针状马氏体的混合物。合物。碳质量越高，马氏体硬度越高。碳质量越高

9、，马氏体硬度越高。高碳马氏体高碳马氏体-针状马氏体、孪晶马氏体针状马氏体、孪晶马氏体性能：硬而脆，塑性和韧性极差性能：硬而脆，塑性和韧性极差低碳马氏体低碳马氏体-板条状马氏体板条状马氏体一束束平行排列的细板条组成。一束束平行排列的细板条组成。性能：强度高、塑性和韧性也好性能：强度高、塑性和韧性也好(2) 亚共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变亚共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变图图 亚共析钢过冷亚共析钢过冷A的连续冷却转变的连续冷却转变炉冷：炉冷：F+P空冷：空冷：F+S油冷：油冷：T+M+(残余残余A)水冷：水冷：M+(残余残余A)(3) 过共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变过共析钢过冷奥氏体的连续冷却转

10、变图图 过共析钢过冷过共析钢过冷A的连续冷却转变的连续冷却转变炉冷：炉冷：P+Fe3C空冷：空冷：S+Fe3C油冷：油冷：T+M+残余残余A水冷：水冷：M+残余残余A6.3 钢的普通热处理钢的普通热处理四把火四把火退火退火正火正火淬火淬火回火回火低温回火低温回火中温回火中温回火高温回火高温回火热处理炉热处理炉1.退火退火(anneal) 将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却随炉冷却），），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。退火

11、退火扩散退火扩散退火(diffusing annealing )完全退火完全退火(full annealing )球化退火球化退火(spheroidizing annealing )去应力退火去应力退火(relif annealing )等温退火等温退火(isothermal annealing )图图 碳钢各种退火和正火工艺规范示意图碳钢各种退火和正火工艺规范示意图热处理工艺组织目的完全退火完全退火( (重结晶退重结晶退火火) )亚共析钢：Ac3+20 30F+P组织均匀化和细化，得到接近平衡状态的组织，以降低硬度，改善切削加工性能。由于冷却速度缓慢，还可消除内应力。等温退火等温退火亚共析钢

12、：高于Ac3过共析钢：高于Ac1快冷到A1 550 之间，保温，然后再缓慢冷却。同上球化退火球化退火过共析钢：高于Ac1F、Fe3C（球状）使二次渗碳体或珠光体中的渗碳体球化，以降低硬度，改善切削加工性能。扩散退火扩散退火熔点以下100 200 减少化学成份和组织的不均匀去应力退火去应力退火Ac1线以下(一般为500 600 )消除工件中残留内应力 表表 退火的工艺、组织和目的退火的工艺、组织和目的2.正火正火(normalize) 钢材或钢件加热到钢材或钢件加热到AcAc3 3（对于亚共析钢）和（对于亚共析钢）和AccmAccm（对于过共析钢）以上（对于过共析钢）以上30-5030-50，保

13、温适当时间，保温适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的热处理工艺。后，在自由流动的空气中均匀冷却的热处理工艺。正火视频正火视频加热温度组织目的亚共析钢Ac3+30 50F+S（1）作为最终热处理：细化晶粒、均匀组织（2）作为预先热处理：对结构较大的合金结构钢，淬火或调质前常进行正火，消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。（3）改善切削加工性能： 调整硬度过过共析钢Accm+30 50S+ Fe3C 表表 正火的工艺、组织和目的正火的工艺、组织和目的3.淬火淬火(quench) 将钢件加热到相变温度以上，保温一定时将钢件加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的

14、热处间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺。理工艺。淬火视频淬火视频(1)(1)淬火工艺淬火工艺淬火温度淬火温度亚共析钢：亚共析钢：AcAc3 3+30 +30 50 50过共析钢：过共析钢： AcAc1 1+30 +30 50 50图图 钢的淬火温度范围钢的淬火温度范围钢的淬火钢的淬火温度范围温度范围加热时间的确定加热时间的确定升温和保温升温和保温常用水和油。常用水和油。淬火冷却介质淬火冷却介质淬火用水的温度控制在淬火用水的温度控制在3030以下。以下。水一般用于碳钢。水一般用于碳钢。油一般用于合金钢。油一般用于合金钢。为了减少零件淬火时的变形，可用盐浴作淬火介质。为了减少零件淬火时的

15、变形，可用盐浴作淬火介质。淬火方法淬火方法淬火方法淬火方法单介质淬火单介质淬火双介质淬火双介质淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火图图 不同淬火方法示意图不同淬火方法示意图(2)(2)钢的淬透性钢的淬透性钢的淬透性及其测定方法钢的淬透性及其测定方法钢的淬透性：钢接受淬火时形成马氏体的能力。钢的淬透性：钢接受淬火时形成马氏体的能力。容易形成马氏体的钢淬透性高容易形成马氏体的钢淬透性高( (好好) )，反之则低，反之则低( (差差) )淬透性可用淬透性可用“末端淬火法末端淬火法”来测定来测定。图图 末端淬火法末端淬火法淬透性可用淬透性可用“末端淬火法末端淬火法”来测定来测定。图图 末端淬火法末端淬

16、火法表示表示dHRCJ淬透性值用淬透性值用J J表示末端淬火的淬透性；表示末端淬火的淬透性；d d表示距冷水端的距离；表示距冷水端的距离；HRCHRC为该处的硬度。为该处的硬度。542J表示距水冷端表示距水冷端5mm5mm试试样硬度为样硬度为42HRC42HRC。淬透层深度：从试样表面至半马氏淬透层深度：从试样表面至半马氏体区体区( (马氏体与非马氏体组织各占一马氏体与非马氏体组织各占一半半) )的距离。的距离。 钢在规定淬火条钢在规定淬火条件下，可以达到的淬硬层深度。件下，可以达到的淬硬层深度。在同样淬火条件下，淬透层深在同样淬火条件下，淬透层深度越大，钢的淬透越好。度越大，钢的淬透越好。钢

17、的淬硬性：钢淬火后硬度会大幅度提高，钢的淬硬性：钢淬火后硬度会大幅度提高， 能够达到的最高硬度。能够达到的最高硬度。钢的淬硬性主要取决于马氏体的碳含量。钢的淬硬性主要取决于马氏体的碳含量。影响淬透性的因素影响淬透性的因素a.a.碳质量分数碳质量分数亚共析钢，亚共析钢，w(C)w(C)淬透性淬透性过共析钢，过共析钢，w(C)w(C)淬透性淬透性共析钢淬透性最好。共析钢淬透性最好。临界冷却速度越小，钢的淬透性越好。临界冷却速度越小，钢的淬透性越好。b.b.合金元素合金元素除除CoCo外，其余合金元素降低临界冷却速度，是外，其余合金元素降低临界冷却速度，是C C曲曲线右移，提高淬透性。线右移，提高淬

18、透性。合金钢往往比碳钢的淬透性好。合金钢往往比碳钢的淬透性好。c.c.奥氏体化温度奥氏体化温度提高奥氏体化温度，增加淬透性。提高奥氏体化温度，增加淬透性。d.d.钢中未溶第二相钢中未溶第二相钢中未溶第二相，降低淬透性。钢中未溶第二相，降低淬透性。淬透性曲线的应用淬透性曲线的应用( (20CrNiMo; 40Gr; 45) )图图 利用淬透性曲线利用淬透性曲线 比较钢的淬透性比较钢的淬透性图图 淬透性不同的钢调质淬透性不同的钢调质 后机械性能的比较后机械性能的比较4.回火回火(temper) 钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到组

19、织和性能，将其加热到Ac1Ac1以下某一温度，保温以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。 ( (应力，不稳定应力，不稳定M M，残余，残余A)A) 1） 马氏体的分解（马氏体的分解（ 100） 2） 残余奥氏体的转变（残余奥氏体的转变（ 200300） 3） 碳化物的转变（碳化物的转变（ 250450） 4） 渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶（渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶（ 450） (1)回火的目的回火的目的(2)回火时组织的转变回火时组织的转变消除内应力并获得所要求的组织和性能消除内应力并获得所要求的组织和性能回火回火

20、温度温度低温回火低温回火(low tempering)：150250中温回火中温回火(middle tempering) ： 350500高温回火高温回火(high tempering) ： 500650回火时间：一般为小时。回火时间：一般为小时。 回火冷却：一般空冷。回火冷却：一般空冷。(3)回火的工艺回火的工艺图图 回火马氏体（回火回火马氏体（回火M）性能：性能：高碳回火马氏体：强度、硬度高碳回火马氏体：强度、硬度高、塑性、韧性差。高、塑性、韧性差。低碳回火马氏体：高的强度与低碳回火马氏体：高的强度与韧性韧性, ,硬度、耐磨性也较好。硬度、耐磨性也较好。回火马氏体回火马氏体=碳化物碳化物(

21、Fe2.4C) +过饱和的过饱和的固溶体固溶体(过饱和度下降过饱和度下降)目的：降低淬火应力，提高工件的韧性，保证淬火后目的：降低淬火应力，提高工件的韧性，保证淬火后的高硬度的高硬度(58HRC64HRC)和高耐磨性。和高耐磨性。低温回火：低温回火：150250应用：主要用于高碳工具钢等应用：主要用于高碳工具钢等组织：回火马氏体组织：回火马氏体+A图图 回火屈氏体（回火回火屈氏体（回火T）性能：屈服强度与弹性极限高。性能：屈服强度与弹性极限高。，同时也有一定的韧性，硬度，同时也有一定的韧性，硬度一般为一般为35HRC35HRC45HRC45HRC。组织：回火屈氏体组织：回火屈氏体=铁素体与铁素

22、体与大量弥散分布的细粒状渗碳体大量弥散分布的细粒状渗碳体的混合物。的混合物。铁素体保留铁素体保留M体形态，碳化物稍粗体形态，碳化物稍粗应用：主要用于处理各类弹簧应用：主要用于处理各类弹簧中温回火：中温回火：350500图图 回火索氏体（回火回火索氏体（回火S）性能：综合机械性能好。性能：综合机械性能好。即强度、塑性和韧性都比即强度、塑性和韧性都比较好，硬度一般为较好，硬度一般为25HRC25HRC35HRC35HRC。组织：回火索氏体组织：回火索氏体=细粒细粒状渗碳体和铁素体基体状渗碳体和铁素体基体的混合物。的混合物。应用：主要用于轴、连杆、齿轮等应用：主要用于轴、连杆、齿轮等高温回火：高温回

23、火：500650调质处理：淬火调质处理：淬火+ +高温回火高温回火回火温度与性能的关系：回火温度与性能的关系：随着回火温度的升高，碳钢的硬度、强度降低，随着回火温度的升高，碳钢的硬度、强度降低，塑性提高。塑性提高。 （残（残A转变，强度稍升；转变，强度稍升；T太高太高-晶粒长大晶粒长大-塑性下降）塑性下降）图图 钢的硬度随钢的硬度随回火温度的变化回火温度的变化图图 40钢机械性能与钢机械性能与回火温度的关系回火温度的关系回火脆性：在回火脆性：在250400和和450650两个温两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降。度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降。例：直径为例：直径为10mm的共析钢加热

24、到相变点以上的共析钢加热到相变点以上（A1以上以上30），用图所示的冷却曲线冷却，），用图所示的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？各应得到什么组织？各属于何种热处理方法？ a. 马氏体马氏体+ +残余奥氏体；淬火残余奥氏体；淬火g.g.珠光体；等温退火珠光体；等温退火b.b.马氏体马氏体+ +残余奥氏体；分级淬火残余奥氏体；分级淬火c.c.屈氏体屈氏体+ +马氏体马氏体+ +残余奥氏体；淬火（油冷残余奥氏体；淬火（油冷) )d.d.下下贝氏体；等温淬火贝氏体；等温淬火e.e.索氏体；正火索氏体；正火f.f.珠光体；退火珠光体；退火碳钢组织总结铁碳相图的室温组织铁碳相图的室温

25、组织铁素体铁素体(F,ferrite)：碳在碳在-Fe中的间隙固溶体。中的间隙固溶体。渗碳体，渗碳体，Fe3C(Cm,cementite)：Fe与与C形成的一种具有复杂结构的间隙化合物。形成的一种具有复杂结构的间隙化合物。珠光体珠光体(P,pearlite) ：铁素体与渗碳体的共析铁素体与渗碳体的共析(两相两相)混合物。混合物。过冷奥氏体转变的组织过冷奥氏体转变的组织高温转变的组织：高温转变的组织：珠光体珠光体(P,pearlite)索氏体索氏体(S,sorbite)屈氏体，托氏体屈氏体，托氏体(T,troostite)中温转变的组织：中温转变的组织：上贝氏体上贝氏体(上上B,upper ba

26、inite)下贝氏体下贝氏体(下下B,lower bainite)低温转变的组织：低温转变的组织：马氏体马氏体(M,martensite)低碳马氏体、板条马氏体、位错马氏体低碳马氏体、板条马氏体、位错马氏体高碳马氏体、针状马氏体、孪晶马氏体、隐晶马氏体高碳马氏体、针状马氏体、孪晶马氏体、隐晶马氏体奥氏体奥氏体(A, austenite)：过冷奥氏体过冷奥氏体(supercooled austenite)：回火时的组织回火时的组织低温回火：回火马氏体低温回火：回火马氏体(回火回火M)中温回火：回火屈氏体中温回火：回火屈氏体高温回火：回火索氏体高温回火：回火索氏体球化退火时的组织球化退火时的组织在

27、铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。魏氏体：铁素体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内。魏氏体：铁素体沿晶界分布并呈针状插入珠光体内。其他其他请对碳钢组织进行总结:(1)组织名称(2)名词解释(3)形成条件(4)形态(5)性能画出退火状态下亚共析钢、共析钢、过共析钢的显微组织图。6.4 钢的表面热处理钢的表面热处理表面热处理概念：仅对钢的表面加热、冷却而不改表面热处理概念：仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺。（表面组织）变其成分的热处理工艺。（表面组织）按加热方式分按加热方式分 感应加热感应加热 火焰加热火焰加热电接触加热电接触加热 电解加

28、热电解加热 1.感应加热表面热处理感应加热表面热处理(1)基本原理：感应线圈中通以交流电时，即在其基本原理：感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场，若内部和周围产生一与电流相同频率的交变磁场，若把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，把工件置于磁场中，则在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加热。并由于电阻的作用而被加热。图图 感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火示意图电流透入工件表层的深度，主要与电流电流透入工件表层的深度，主要与电流的频率有关。对于碳钢存在以下关系：的频率有关。对于碳钢存在以下关系：f500为电流透入深度为电流透入深度(mm);

29、f 为电流的频率为电流的频率(Hz)。(2)适用的钢种：中碳钢和中碳低合金钢适用的钢种：中碳钢和中碳低合金钢(3)特点特点表面硬度比一般淬火高表面硬度比一般淬火高2-3HRC，而且脆性低，而且脆性低 残余压应力，提高疲劳强度残余压应力，提高疲劳强度 工件的氧化脱碳少，淬火变形小工件的氧化脱碳少，淬火变形小加热温度和淬硬层厚度易控制。加热温度和淬硬层厚度易控制。2.火焰表面热处理火焰表面热处理火焰表面加热淬火，是用乙炔火焰表面加热淬火，是用乙炔-氧等火焰加热工件氧等火焰加热工件表面，进行淬火。表面，进行淬火。图图 火焰表面加热淬火示意图火焰表面加热淬火示意图6.5钢的化学热处理钢的化学热处理化学

30、热处理概念：将钢件置于一定温度的活性介质化学热处理概念：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理过程。求的热处理过程。三个过程三个过程 介质的分解介质的分解 表面的吸收表面的吸收原子扩散原子扩散 分类分类 渗碳渗碳 氮化氮化碳氮共渗碳氮共渗渗硼渗硼渗铝等渗铝等1.渗碳渗碳 渗碳：为了增加表层的碳质量分数和获得一渗碳：为了增加表层的碳质量分数和获得一定碳浓度梯度，钢件在渗碳介质中加热和保温，定碳浓度梯度，钢件在渗碳介质中加热

31、和保温，使碳原子渗入表面的工艺称为渗碳。使碳原子渗入表面的工艺称为渗碳。(1)渗碳的目的渗碳的目的 使低碳使低碳 (碳质量分数碳质量分数0.15%0.3%)钢件表面获钢件表面获得高碳浓度得高碳浓度(碳质量分数约碳质量分数约1.0%),在经过适当淬火在经过适当淬火+回回火后，提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度，而使心火后，提高表面硬度、耐磨性和疲劳强度，而使心部仍保持良好的韧性和塑性。部仍保持良好的韧性和塑性。 主要用于同时受严重磨损和较大冲击载荷的零主要用于同时受严重磨损和较大冲击载荷的零件。件。(2)渗碳方法：常用气体渗碳法。渗碳方法：常用气体渗碳法。 将工件装在密封的渗碳炉中，加热到将工件装在

32、密封的渗碳炉中，加热到900950，向炉内滴入易分解的有机液体，向炉内滴入易分解的有机液体(如煤油、苯等如煤油、苯等)，或直接通入渗碳气体，或直接通入渗碳气体(如煤气、石油液化气等如煤气、石油液化气等)，产生，产生下列反应产生活性碳。碳原子渗入工件表面，然后扩下列反应产生活性碳。碳原子渗入工件表面，然后扩散进去。散进去。2COCO2+CCO2+H2 H2 O+CCnH2n nH2 +nCCnH2n +2 (n+1)H2 +nC(3)渗碳工艺渗碳工艺 渗碳温度：渗碳温度：900950。 900渗碳保温渗碳保温1h，渗层厚度为，渗层厚度为0.5mm, 保温保温4h，渗层厚度为，渗层厚度为1mm渗层

33、的厚度：从表面到过渡层的一半处。渗层的厚度：从表面到过渡层的一半处。 渗层厚度一般为渗层厚度一般为0.5mm2.5mm(4)渗碳后的热处理渗碳后的热处理 渗碳后直接淬火渗碳后直接淬火(830 850 )+低温回火低温回火(5)组织和性能组织和性能表层：高碳回火表层：高碳回火M+碳化物碳化物+残余残余A; 硬度高、疲劳强度高。硬度高、疲劳强度高。心部：低碳回火心部：低碳回火M(或含铁素体、屈氏体或含铁素体、屈氏体)2.氮化氮化 氮化：向钢件表面渗入氮的工艺。目的在于氮化：向钢件表面渗入氮的工艺。目的在于更大地提高钢件表面的硬度和耐磨性，提高疲劳更大地提高钢件表面的硬度和耐磨性，提高疲劳强度。强度

34、。 3.碳氮共渗碳氮共渗 碳氮共渗：同时向零件表面渗入碳和氮的化学碳氮共渗：同时向零件表面渗入碳和氮的化学热处理工艺，也称氰化。热处理工艺，也称氰化。6.6钢的热处理新技术钢的热处理新技术新技术新技术可控气氛热处理可控气氛热处理真空热处理真空热处理离子渗扩热处理离子渗扩热处理 形变热处理形变热处理 激光加热表面淬火激光加热表面淬火 6.7 6.7 热处理的工序位置热处理的工序位置 热处理是机械制造过程中的重要工序热处理是机械制造过程中的重要工序, ,正确正确使用热处理方法使用热处理方法, ,合理安排热处理工序在零件或合理安排热处理工序在零件或工具加工工艺路线中的位置工具加工工艺路线中的位置,

35、,对于改善钢的切削对于改善钢的切削加工性能加工性能, ,保证零件或工具的质量保证零件或工具的质量, ,满足使用性满足使用性能的要求能的要求, ,具有重要意义。具有重要意义。预备热处理预备热处理包括退火、正火、调质处理等包括退火、正火、调质处理等, ,退火退火与正火通常安排在零件或工具毛坯生产之后与正火通常安排在零件或工具毛坯生产之后, ,切切削加工之前削加工之前, ,其目的是消除残余应力、调整组织其目的是消除残余应力、调整组织, ,改善切削加工性能改善切削加工性能, ,为最终热处理作准备。为最终热处理作准备。调质处理调质处理一般安排在粗加工之后一般安排在粗加工之后, ,精加工之前精加工之前,

36、,目的是获得良好的综合力学性能目的是获得良好的综合力学性能, ,并为最终热并为最终热处理作准备。粗加工之前一般不进行调质处处理作准备。粗加工之前一般不进行调质处理理, ,以免粗加工时将表层大部分调质组织切除以免粗加工时将表层大部分调质组织切除而失去调质处理的作用。对于使用性能要求而失去调质处理的作用。对于使用性能要求不高的零件不高的零件, ,退火、正火、调质处理也可作为退火、正火、调质处理也可作为最终热处理使用。最终热处理使用。最终热处理最终热处理包括淬火、回火、表面热处理及包括淬火、回火、表面热处理及化学热处理等化学热处理等, ,其目的是获得零件或工具所需其目的是获得零件或工具所需的使用性能

37、。零件或工具经最终热处理后的使用性能。零件或工具经最终热处理后, ,硬硬度较高度较高, ,因此因此除磨削加工外除磨削加工外, ,一般不进行其它一般不进行其它形式的切削加工形式的切削加工, ,故最终热处理通常安排在精故最终热处理通常安排在精加工之后。加工之后。下面介绍典型零件的选材及热处理工序位置下面介绍典型零件的选材及热处理工序位置安排。安排。1 1、齿轮、齿轮一般选用一般选用4545钢或钢或40Cr40Cr钢制造钢制造, ,其热处理技术条其热处理技术条件为件为: :正火正火230 - 280HBS;230 - 280HBS;调质；调质；齿表面齿表面, ,表面表面淬火和低温回火淬火和低温回火50 - 54HRC50 - 54HRC。工艺路线工艺路线: :下料下料锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工高频感应加热表面淬火和低温回高频感应加热表面淬火和低温回火火精磨。精磨。正火的目的正火的目的是细化晶粒、消除残余应力、改是细化晶粒、消除残余应力、改善切削加工性能善切削加工性能; ;调质处理的目的调质处理的目的是使零件的心部具有足够的是使零件的心部具有足够的强度和韧性强度和韧性, ,以承受弯曲、扭转及冲击载荷的以承受弯曲、扭转及冲击载荷的作用作用, ,并为表面热处理作准备并为表面热处理作准备; ;高频感应加热表面淬火的目的高频感应加热表面淬