热处理培训资料

1、厚厚德德载载物物有有容容乃乃大大前瞻前瞻何为热处理： 热处理是通过改变材料的组织结构从而大幅度改变材料性能的工艺环节，是提高产品的内在质量、保证整机使用性能和可靠性的关键。在制造业中有着十分重要的作用。 热处理工艺方法有：正火、退火、淬火、渗碳、氮化、高频感应加热淬火、离子氮化。为了实现以上工艺，我们配备的设备有：电阻炉、多用炉、真空炉、盐浴炉、高频感应设备、气体氮化炉、固溶炉、及各种冷却设备等。 金属热处理是在固态下将金属和合金加热到一定温度，保温一段时间，然后以冷却速度冷却，通过加热速度、保温温度、保温时间和冷却速度四个基本要素有机配合，使金属和合金内部组织结构发生转变，从而获得一定性能的

2、工艺方法。金属热处理工艺分类热处理整体热处理表面热处理化学热处理退火正火淬火回火感应加热淬火火焰表面加热淬火渗碳碳氮共渗渗氮氮碳共渗 将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却(一般随炉冷却)的热处理工序称为退火。 退火的主要目的: 1、降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 2、细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的的热处理做准备。 3、消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。 退火分为：完全退火、球化退火、等温退火、再结晶退火、石墨退火、扩散退火、去应力退火、焊后退火。退火的目的和应用退火的目的和应用退火完全退火用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力

3、学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上3050，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。球化退火用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上2040，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。退火等温退火用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。再结晶退火用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。加热

4、温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50150 ，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。石墨退火用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。工艺操作是将铸件加热到950左右，保温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形成团絮状石墨。退火扩散退火用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。方法是在不发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。去应力退火用以消除钢铁铸件和焊接件的内应力。对于钢铁制品加热后开始形成奥氏体的温度以下100200，保温后在空气中冷却，即可消除内应力。不完全退火加热温度在Ac1Accm之间，冷却速度：在50060

5、0以上时，碳钢是100200/h，合金钢是50100/h，高合金钢是2060/h，主要用于过共析钢。退火退火类别类别工艺特点工艺特点目的和应用目的和应用用途用途完全退火将钢加热到完全奥氏体化(Ac3以上30-50)，在冷却过程中，奥氏体转变为细小而均匀的平衡组织(铁素体+珠光体)。完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500左右出炉空冷。降低钢的硬度、细化晶粒、充分消除内应力主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材球化退火将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上2040，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。用以降低工具钢和轴承

6、钢锻压后的偏高硬度用于模具、量具等方面。一般加工后在进行淬火处理。去应力退火将钢件加热到稍高于Ac1的温度，保温一定时间后随炉冷却到550600出炉空冷的热处理工艺称为去应力退火。去除（全部或部分的）内应力，减小变形、开裂主要用于消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉杆等残余应力。定义：将工件加热至Ac3(Ac 是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度)或Acm(Acm是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上3050，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。其目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。与退火相比：正火与退火的不同点是正火冷却速度比

7、退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。对于含碳量低于0.25%的低碳钢，正火后达到的硬度适中，比退火更便于切削加工，一般均采用正火为切削加工作准备。对含碳量为0.250.5%的中碳钢，正火后也可以满足切削加工的要求。正火的目的：正火的目的：正火用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需

8、的良好组织。用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。正火主要应用：正火主要应用：正火 普通结构零件的最终热处理 ，由于正火后工件比退火状态具有更好的综合力学性能，对于一些受力不大、性能要求不高的普通结构零件可将正火作为最终热处理，以减少工序、节约能源、提高生产效率。此外，对某些大型的或形状较复杂的零件，当淬火有开裂的危险时，正火往往可以代替淬

9、火、回火处理，作为最终热处理。正火定义：将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。目的：使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。Ms:为马氏体转变的起始温度,是奥氏体和马氏体两相自由能之差达到相变所需的最小驱动力(临界驱动力)时的温度. Mf:为马氏体转变终了温度 马氏体转变开始温度(Ms)

10、和终了温度(Mf)分别为353和333淬火淬火冷却的方式：淬火冷却的方式：类类别别工艺特点工艺特点优缺点优缺点应用应用单介质淬火工件在一种介质中冷却，如水淬、油淬。优点是操作简单，易于实现机械化，应用广泛。缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径小，大型工件不易淬透。形状简单、工序简单的小工件双介质淬火工件先在较强冷却能力介质中冷却到300左右，再在一种冷却能力较弱的介质中冷却。优点：可有效减少马氏体转变的内应力，减小工件变形开裂的倾向。双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻，转换过早容易淬不硬，转换过迟又容易淬裂。可用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。主要用

11、于碳钢和合金钢制成的零件。分级淬火工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火，盐浴或碱浴的温度在Ms点附近，工件在这一温度停2分5分，然后取出空冷，这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的，是为了使工件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂。主用用于合金钢、工具钢、模具钢。渗碳齿轮采用分级淬火，可大大减少齿轮热处理的变形淬火冷却的方式：淬火冷却的方式：类别类别工艺特点工艺特点目的目的应用应用等温淬火工件在等温盐浴中淬火，盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于Ms)，工件等温停留较长时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷。目的是为了获得下贝氏体，以提高强度、硬度、韧性和耐磨性等温淬火用于

12、中碳以上的钢，低碳钢一般不采用等温淬火。主要用于冲模、轴承、精密齿轮等精密结构零件。由于受等温槽冷却速度的限制。工件尺寸不宜过大。淬火冷却操作方法：淬火冷却操作方法：1.形状复杂易变形的零件，可采用空气预冷和降温预冷后在淬如冷却剂。2.轴类工件应垂直淬入冷却剂。3.长板类工件应横向侧面淬入冷却剂。4.套筒和薄壁圆环工件，应沿轴向淬入冷却剂。5.截面相差很大的工件，应先将截面大淬入冷却剂。6.有凹面的工件应该将凹面向上淬入冷却剂。7.单面有长槽的工件。槽口向上，倾斜45淬入冷却剂。8.在保证所要求硬度的条件下，工件淬入冷却剂后不可作摆动，只可作淬入方向的直线动作，以减少变形。常用钢的正火、淬火参

13、数：常用钢的正火、淬火参数：钢号钢号正火温度正火温度淬火温度淬火温度淬火后硬度淬火后硬度（HRC)HRC)35840-890850-89049-5045830-860820-86058-5940Cr850-870830-8605535CrMo830-860850-8705542CrMo830-850840-8605738CrMoAl930-970930-9505640CrNiMoA890-920840-86055回火回火定义：是将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下，保温1到2小时后冷却的工艺。回火往往是与淬火相伴，并且是热处理的最后一道工序。目的：减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂。获得工艺

14、要求的力学性能。稳定工件尺寸。对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用退火则软化周期太长，而采用回火软化则既能降低硬度，又能缩短软化周期。对于未经淬火的钢，回火是没有意义的，而淬火钢不经回火一般也不能直接使用。为避免淬火件在放置过程中发生变形或开裂，钢件经淬火后应及时进行回火。回火回火类类别别工艺特点工艺特点目的目的应用应用低温回火工件在150250进行的回火。保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。力学性能：5864HRC，高的硬度和耐磨性。刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等中温回火工件在350500 之间

15、进行的回火。得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。回火后得到回火屈氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。力学性能：3550HRC，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。应用范围：弹簧、锻模、冲击工具等。高温回火工件在500以上进行的回火。得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。力学性能：200350HBS，较好的综合力学性能。广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等调质调质热处理方法力学性能力学性能力学性能力学性能组织b/Mpa

16、100Ak/JHBS正火70080015204064163220索氏体+铁素体调质75085020256496210250回火索氏体工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质不仅作最终热处理，也可作一些精密零件或感应淬火件预先热处理。注意：钢淬火后在300左右回火时，易产生不可逆回火脆性，为避免它，一般不在250350 范围内回火。45钢正火和调质后性能比较见下表所示。45钢（20mm40mm）正火和调质后性能比较表面热处理表面热处理定义：通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，以提高工件

17、的耐磨性能和抗疲劳性能。最常用的表面热处理工艺有感应加热表面热处理和火焰加热表面淬火，此外还有接触电阻加热淬火、电解加热淬火、激光热处理和电子束热处理等。表面热处理表面热处理类别类别工艺工艺特点特点应用应用感应加热表面热处理用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有时也感应加热热处理 用于整体淬火和回火。不必整体加热，工件变形小，电能消耗小。无公害。加热速度快，工件表面氧化脱碳较轻。表面淬硬层可根据需要进行调整，易于控制。淬硬层马氏体组织较细，硬度、强度、韧性都较高。表面淬火后工件表层有较大压缩内应力，工件抗疲劳破断能力较高。广泛用于齿轮

18、、轴、曲轴、凸轮、轧辊等火焰加热表面淬火用乙炔-氧气或煤气-氧气的混合气体燃烧的火焰，喷射到工件表面上快速加热，达到淬火温度后立即喷冷却液进行冷却，从而在表层获得较高的硬度同时保留内部的韧性和塑性优点：1.适用用小批量生产。2.不受环境和工件大小的限制，适用性广，操作简便。缺点：1. 不易稳定地控制质量。2.大部分是手工操作和凭肉眼观察来掌握温度。表面容易烧化、过热与淬裂，很难达到均匀的淬火层与高的表面硬度。3.无法实现机械化流水生产。用于中碳钢及中碳合金钢如35、45、40Cr 化学热处理化学热处理定义：化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构，以便得到比均质

19、材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。目的：提高零件的耐磨性 。提高零件的疲劳强度 渗碳、渗氮、软氮化和碳氮共渗等方法，都可使钢零件在表面强化的同时，在零件表面形成残余压应力，有效地提高零件的疲劳强度。提高零件的抗蚀性与抗高温氧化性 ，例如，渗氮可提高零件抗大气腐蚀性能。对比：化学热处理使钢件表层的化学成分与组织同时改变，因此它比高、中频电感应、火焰淬火等表面淬火硬化方法效果更好。化学热处理化学热处理类别类别定义定义特点及注意事项特点及注意事项用途用途渗碳为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。(1)渗碳前的预处理正火，用8

20、60-980C空冷、179-217HBS。（2）对于有薄壁沟槽的渗碳淬火零件,薄壁沟槽处不能先于渗碳之前加工.用于低碳钢和低中碳合金钢，主要是15和20号钢。只适用于心部强度要求不高、受力小、承受磨损的小型零件,如轴套、链条等.合金钢渗碳后可提高强度和耐磨性，一般数模大约4的齿轮都采用渗碳处理。碳氮共渗在一定温度下同时将将碳氮渗入工件表层的奥氏体中，并以渗碳为主的工艺。1.共渗层硬度和耐磨性比渗碳高。2.耐腐蚀性高。3.具有较高的疲劳强度4.零件变形小.用于调质钢齿轮等零件。对承受压力不大只受磨损的中碳钢零件中温碳氮共渗即可；对强度及耐磨性都有需求做高温碳氮共渗。渗氮是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。1.渗氮层具有更高的硬度及耐磨性； 2.渗氮层具有一定的耐蚀性； 3.渗氮后工件变形小； 4.因渗层较薄，故承受冲击不能太大。用于含有Cr、Mo、V、Ti、Al等中低碳合金钢,最好不与碳钢直接渗氮。由于渗氮工件尺寸略有变大，所以在尺寸极其严格时，应考虑补救。精度齿轮、高精度