常用材料及零件热处理

1、常用材料及零件热处理1.普通热处理方法特点和应用名称操作特点应用完全退火（焖火）将工件加热到Ac3 （相变温 度）以上30-50C,并在此温 度保温，缓冷加热得到均一奥氏体组 织后，再缓冷转变为珠 光体型的组织主要用于亚共析组织的各种碳钢和 合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有 时也用于焊接结构去应力退火（焖火）将工件以缓慢的速度加热至 500-650 C，经适当保温，随 炉缓冷至300-200C以下出 炉由于退火温度 A1，因 此钢在去应力退火过程 中并无组织变化，内应 力主要是保温后缓冷过 程中消除的用于消除铸件、锻件、焊接件、热轧 件、冷拉件以及切削、冷冲压过程中 所产生的内应力对于严格要求

2、减少变形的重要零 件在淬火后常增加去应力退火正火将工件加热到 Ac3或 Acm （相变温度）以上30-50C, 保温一定时间，然后以稍大 于退火的速度冷却，如空冷、 风冷、喷雾等。得到片层间 距较小的珠光体组织。与退火相比，正火后的 组织虽然同样是珠光 体，但组织细弥散度大， 因此有较高的机械性 能。正火的目的与退火相似用于含碳量低于0.25%低碳钢， 利于切削加工；对某些大型重型钢件以及形状 复杂、截面有急剧变化的钢件应 用正火处理来代替淬火处理，以 免发生严重变形或开裂；含碳量在0.25-0.5%的中碳钢， 可用正火代替退火。淬火将钢加热到相变温度以上， 保温一定时间，然后快速冷 却。淬火

3、是为了获得高硬度 的马氏体组织，但有时 对某些高合金钢，如不 锈钢、耐磨钢淬火时， 则是为了获得单一均应 的奥氏体组织，以分别 提高其耐蚀性和耐磨 性。淬火的目的：提高硬度和耐磨性；淬火加中或高温回火以获得良好的综合力学性能；回火将淬火后的工件重新加热到 Ac1以下某一温度，保温一 段时间，然后取出以一定方 式冷却。钢淬火后的组织是马氏 体和部分残余奥氏体， 处于亚稳定状态，回火 是使其趋于稳定状态的 处理。随着回火温度升 高，硬度、强度下降， 朔性、韧性提高。目的：降低脆性，消除内应力，减少工 件的变形和开裂；调整硬度，提高朔性和韧性，获 得工件所要求的机械性能；稳定工件尺寸。低温回火回火温

4、度为150-250C回火后获得回火马氏体 组织，但内应力消除不 彻底，故应适当延长保 温时间目的是降低内应力和脆性，而保持钢 在淬火后的高硬度和高耐磨性。主要 用于各种工具、模具、滚动轴承和渗 碳、表面淬火的零件等。中温回火回火温度为350-450C回火后获得屈氏体组 织，在这一温度范围内 回火，必须快冷，以避 免第二类回火脆性。目的在于保持一定韧性的条件下提 高韧性和屈服强度，故主要用于各种 弹簧、锻模、冲击工具及某些要求高 强度的零件如导杆等。高温回火（调质）回火温度为500-680r回火后获得索氏体组 织。淬火+高温回火称为 调质处理，可获得强度、 朔性、韧性都较好的综 合力学性能。工艺

5、较复 杂。在提高朔性、韧性 同时，强度、硬度有所 降低。广泛用于各种较为重要的结构零件， 特别是在交变负荷下工作的连杆、螺 栓、齿轮和轴等。还可作为某些精密 零件如丝杠等的预先热处理，以减小 最终热处理变形，并为获得较好的最 终性能提供组织基础。回火脆性回火温度为250-400C某些合金钢在450-575C，缓冷第一类回火脆性第二类回火脆性尽量避免3,表面热处理方法特点和应用表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和朔性（即表面火）或 同时表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表层硬度更高的处理方法。名称操作特点应用火焰表面淬 火用气体燃烧的火焰喷射到 零

6、件表面上，快速加热，当 达到淬火温度后，立即喷水 或用乳化液进行冷却淬透层深度2-6mm，过深 往往引起零件表面严重 过热，易产生淬火裂纹。 方法简便，但易过热，淬 火效果不稳定。适用于单件或小批生产的大型零 件和需要局部淬火的工具或零件， 如大型轴类、大模数齿轮等。最适 用于含碳量0.35-0.5 %的碳素钢。感应加热表 面淬火将工件放入感应器中，使工 件表层产生感应电流，在极 短的时间内加热到淬火温 度后，立即喷水冷却，使工 件表层淬火，从而获得非常 细小的针状马氏体组织。根 据电流频率不同，可分为：高频淬火:100-1000kHz;中频淬火:1-10kHz;工频淬火:50Hz;表层硬度比

7、普通淬火高2-3HRC，且脆 性较低；疲劳强度、冲击韧性一般提高20-30%；变形小；淬火层深度易于控制；淬火时不易氧化和脱碳；可采用较便宜的低淬透性钢；高频淬火1-2mm中频淬火3-5mm工频淬火10-15mm 缺点：处理复杂零件比渗 碳困难常用中碳钢（0.4-0.5%C）和中碳合 金结构钢。也可用高碳工具钢和低 合金工具钢，以及铸铁。一般零件 淬透层深度为半径的1/10左右时， 可得到强度、耐疲劳性和韧性的最 好配合。渗碳将工件放入渗碳介质中，在 900-950 C加热，保温，使 钢材表层增碳的过程。渗碳 后，必须淬火，使表面得到 马氏体，才能实现渗碳的目 的。渗碳分固体渗碳、气体1.零件

8、经渗碳及淬火 后，表面硬度可达 HRC58-65,心部硬度 随材质不同而变化， 在HRC20-45之间变 动。渗碳的目的是提高钢表层的硬度 和耐磨性而心部仍保持韧性和高 朔性。通常采用含碳量为0.15-0.25%的 低碳钢或低合金钢。渗碳层深度随 零件的具体尺寸及工作要求而定，渗碳和液体渗碳。对于渗碳 零件中不允许高硬度部位， 可采用镀铜的方法来防止 渗碳或者采用多留加工余 量的方法。渗碳层深度可达 4-10mm，且受冲击 时不易剥落具有较高的抗弯曲 疲劳性能；表面耐磨性和心部 抗冲击性能比中碳 钢表面淬火的零件 高。表面淬火困难。太薄易引起表面疲劳剥落，太厚则 受不起冲击，一般0,5-2,5

9、mm。渗碳层表面硬度应不低于HRC56,渗氮（简介）向工件表面渗入氮原子形 成氮化层的过程不需淬火便具有高硬度及高耐磨性；显著提高钢的疲劳强度；处理温度低，变形极小；具有较高的抗腐蚀 性。提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度 及抗蚀能力。5,金属的氧化处理名称含义特点应用氧化（发蓝使钢铁零件表面生成一层氧化模主要由磁性氧化提高零件表面抗蚀能力，并得到美或发黑）很薄的黑色氧化膜的过程铁组成。丽外观。6,钢的淬透性不同的钢种，接受淬火的能力不同，淬透层深度愈大，表明该钢种的淬透性愈好。淬透性大的钢，其力 学性能沿截面分布均匀；而淬透性小的钢心部力学性能低。但全部淬透的工件，通常表面残留拉应力，对 工件承

10、受疲劳不利，工件热处理中也易变形开裂。未淬透工件表面可残留压应力，反而有一定好处。淬透层深度是指由淬火表面马氏体-50 %马氏体+50 %珠光体层的深度。碳钢的淬透性低。在设计大尺寸零件时，用碳钢正火比用碳钢调质更经济，而效果相似。直径较大并具有几个台阶的台阶轴，需经调质处理时，考虑到淬透性影响，应先粗车成形，然后调质。 如果以棒料先调质，再车外圆，由于直径大，表面淬透层浅，阶梯轴尺寸较小的部分调质后的组织在粗车 时可能被车去，起不到调质作用。7.几种典型零件热处理示例 机床齿轮等零件常用材料及热处理序号工作条件材料及热处理要求备注1低速、轻载或中载45、40Gr、40MB 调质 HB220-

11、2502低速、重载、无冲击40Gr淬火、中温回火，HRC40-453中速、中载，无猛烈冲击40Gr、40MnB、42MnVB 调质或正火， 感应加热表面淬火，低温回火，时效， HRC50-554中速、中载或低速、重载45高频淬火，350-370 C回火，HRC40-455中速、重载40Gr、40MnB、40MnVB 淬火，中温回 火，HRC45-506高速、轻载或中载，有冲击的 小齿轮15、20、20Cr、20MnVB 渗碳、淬火， 低温回火，HRC56-627高速、中载，无猛烈冲击40Gr、40MnB、40MnVB 高频淬火，HRC50-558高速、中载、有冲击、外形复 杂的重要齿轮20Gr

12、、20Mn2B、20MnVB 渗碳、淬火， 低温回火或渗碳后高频淬火， HRC56-6218CrMnTi、20CrMnTi(锻造-正火-加工 齿形-局部镀铜-渗碳淬火、低温回火- 磨齿-喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm，齿 面硬度HRC58-60，心部硬度HRC25-359高速、重载、有冲击、模数520Gr、20Mn2B渗碳，淬火，低温回火HRC56-6210高速、重载、模数6,要求 高强度、高耐磨性18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低 温回火，HRC56-621118CrMnTi、20CrMnTi重要材料介绍18CrMnTi、20CrMnTi这2种材料淬透 性高，过热敏感性小，渗碳速度快，过 渡层均匀，渗碳后直接淬火变形较小， 正火后切削加工性良好，低温冲击韧性 也较好。12一般齿轮最常用材料45、40Cr的热处理方法选择：45调质HB200-250,用于圆周速度小于1m/s，中等压力；表面高频淬火，HRC52-58,用于高速，高硬度，变形小的齿轮。40Cr调质HB220-250，用于圆周速度小于2m/s，中等压力；淬火、回火，HRC40-50用于中速、重载、小冲击；表面高频淬火，HRC52-58，用于高速，中载，高硬度，变形小的齿 轮。40Cr较45淬透形好，淬火变形小，综合机械性能优于45,但价格 略高。13不太重要或低速中载蜗杆 一般轴45 调