项目五钢的整体热处理

1、项目五钢的整体热办理【内容简介】本项目主要介绍钢在整体热办理中各办理方法的目的，详尽热办理的工艺和应用。【学习目标】(1)认识整体热办理的工艺过程；(2)掌握退火、正火、淬火、回火目的、特点及应用。热办理工艺是指经过加热、保平易冷却来改变资料内部组织和结构，以获得所需性能的方法。分为退火、正火、淬火、回火及化学热办理等。5.1钢的退火将钢加热到临界点Ac1以上或以下的必然温度，保温一准时间，尔后缓慢冷却，以获得凑近平衡状态的组织，这种热办理工艺称为退火。一、退火的目的1.降低钢件的硬度以利于切削加工；2.除掉节余应力，以防钢件变形与开裂；3.细化晶粒，改进组织，以提高钢的力学性能，并为最后热办

2、理做准备。二、退火的方法与应用依照钢的成分和目的不相同，退火又分为完好退火、不完好退火、等温退火、球化退火和去应力退火等。完好退火和不完好退火完好退火又称重结晶退火。将亚共析钢加热至Ac3以上3050，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却(或随炉冷却至500600以下后空冷)，从而获得凑近平衡状态的组织，这种热办理工艺称为完好退火。完好退火的目的为：除掉铸、锻件中存在的内应力，细化晶粒，降低硬度，便于切削加工。完好退火只适用于亚共析钢，不适用于过共析钢。适用范围亚共析钢、合金钢的铸、锻、热轧、焊件的预备热办理(切削加工前或热办理前的预备热办理)。不完好退火是将亚共析钢在Ac1Ac3之间或过共析

3、钢在Ac1Accm之间两相区加热，保温足够时间后缓慢冷却的热办理工艺。不完好退火的目的是：改进珠光体组织，除掉内应力，降低硬度以便切削加工。亚共析钢不完好退火的温度一般为740780，其优点是加热温度低，操作条件好，节约燃料和时间。2.等温退火将钢件加热至Ac3+(3050)(亚共析钢)或Ac1+(2040)(共析钢和过共析钢)，保温一准时间后冷却到稍低于Ar1某一温度进行等温转变，以而获得珠光体组织，尔后空冷却的工艺方法称为等温退火。等温退火的目的与完好退火相同，能获得均匀的预期组织，可有效缩短退火时间。生产中常用等温退火来代替完好退火。球化退火球化退火是将过共析钢加热到Ac1+(1020)

4、,保温一准时间后以合适的方式冷却使钢中的碳化物由片状变为球状，并均匀分布在铁素体基体上的热办理工艺。主要用于过共析钢及共析钢的锻轧件，是一种不完好退火。球化退火的目的是：由片状珠光体变为粒状珠光体，可降低钢的硬度、改进切削加工性，改进组织、提高塑性。图5-1GCr15轴承钢球化退火工艺曲线去应力退火去应力退火是将钢件加热到Ac1以下100200，保温一准时间后缓慢随炉冷却的工艺方法。这种办理可以除掉由于变形加工、机械加工、铸造、铸造、热办理及焊接所产生的节余应力。去应力退火温度平时为500650，随炉缓慢冷却至200出炉。扩散退火(均匀化退火)扩散退火是把铸锭或铸件加热到Ac3以上150200

5、(平时为11001200)，保温时间为1015小时后随炉冷却。主要用于合金钢锭或铸件，使合金元素扩散均匀，以除掉或减弱枝晶偏析。扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般还要进行完好退火或正火来细化晶粒。5.2钢的正火正火是将钢加热到Ac3或Acm以上约5070，保温一准时间后，在空气中冷却得到珠光体类组织的热办理工艺。正火和退火的主要差异在于前者冷却速度较快，过冷度较大，平时获得索氏体组织。正火的目的：(1)对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化晶粒，均匀组织(如除掉魏氏组织或带状组织)，为淬火办理作好组织准备，此时正火相当于退火的收效。(2)低碳钢退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光洁度较

6、差。改用正火，可提高硬度，改进切削加工性。(3)可以作为某些中碳钢或中碳低合金钢工件的最后热办理，以代替调质办理，具有必然的综合力学性能。(4)用于过共析纲，可除掉网状二次碳化物，为球化退火作好组织上的准备。图5-2退火与正火的加热温度范围表示图5.3钢的淬火将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上3050，保温一准时间，尔后在水或油等冷却介质中迅速冷却，获得马氏体等不牢固组织的热办理工艺称为淬火。淬火的主要目的是：把奥氏体化工件淬成马氏体，获得所需要的力学性能。淬火是钢的最重要的热办理工艺，也是钢的主要增强方法。一、淬火工艺1.淬火温度的选择淬火温度即钢的奥氏体化温度，原则是获得均匀微小的奥氏体组

7、织。亚共析钢的淬火加热温度为：Ac3+3050；过高会获得粗大的马氏体组织，过低会保留未溶铁素体，使钢的强度硬度下降。过共析钢的淬火加热温度为：Ac1+3050；过高获得粗针状马氏体，引起严重变形，增大开裂倾向；过低则得不到马氏体组织。保温时间保温时间是指工件装炉后，炉温升到淬火加热温度后所需保持的时间。保温的目的是：使工件透热，即工件整个截面都达到规定的淬火加热温度；完成加热时的转变过程，获得所需成分的细晶粒奥氏体。生产中平时依照加热设备与工件的有效厚度确定。3、淬火冷却介质为了获得马氏体组织，淬火冷却速度必定大于临界冷却速度快必然产生很大的淬火内应力，这经常会引起工件变形。钢的理想淬火方式

8、是：只在鼻尖周边快冷，为了减少零件淬火时因快冷产生应力而开裂或变形，在鼻尖以外温度采用缓慢冷却。但是目前生产中还没有找到完好理想的淬火冷却介质。工业上最常用的冷却介质有水和油。水：主要用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。油：一般用作合金钢和某些小型复杂碳素钢件的淬火。图5-3Vk。但是，冷却速度钢的理想淬火冷却曲线二、常用淬火方法1.一般淬火(单液)法将淬火零件放入到一种淬火冷却介质中，连续冷却到室温的淬火冷却方式。简单实现机械化、自动化，故广泛应用。2.双液淬火法将工件先在水中淬火，防范工件发生珠光体和贝氏体转变，待工件表面温度凑近Ms点时，从水中取出，投入油中冷却，在油冷过程中发生马氏

9、体转变，这种淬火冷却方式称为双液淬火。图5-4各种淬火方法的冷却曲线表示图(a)单液淬火(b)双液淬火(c)分级淬火(d)等温淬火3.分级淬火(热浴淬火)法将奥氏体化后的高温工件迅速投入温度略高于Ms点的盐浴或碱浴中，等温停留一段时间(以不发生贝氏体转变为准)，使工件内外温度均匀，尔后取出空冷，这种淬火冷却方式称为分级淬火。优点是应力小，变形小；但由于盐浴或碱浴冷却能力不大，只合适形状复杂的小零件。4.等温淬火将奥氏体化后的高温工件迅速投入温度略高于Ms点的盐浴中，停留足够时间，使过冷奥氏体等温转变为下贝氏体，尔后取出空冷，这种淬火冷却方式称为等温淬火。获得的下贝氏体拥有较高的硬度、强度，同时

10、拥有优异的塑韧性。5.4钢的回火回火是将淬火钢件加热到临界点Ac1以下的某一温度，保温一段时间(13h)，尔后以合适方式冷却(平时是空冷)至室温，以获得所需组织和性能的热办理工艺。一、回火的主要目的(1)降低零件脆性，除掉或降低内应力，以防范工件开裂和变形；(2)调整工件的内部组织和性能，以满足工件的使用要求；(3)减少或除掉节余奥氏体，以牢固工件尺寸；(4)改进加工性能。二、淬火钢在回火时发生的转变钢淬火后，获得的马氏体和参加奥氏体组织是不牢固的，存在着向牢固组织转变的自觉倾向。回火加热可加速这种自觉转变过程。回火可分为四个阶段：第一阶段(200以下):马氏体分解回火马氏体；第二阶段(200300):节余奥氏体分解；第三阶段(250400):碳化物的转变回火托氏体；第四阶段(400以上):渗碳体的齐聚长大与相的再结晶回火索氏体或回火珠光体。三、回火种类及应用低温回火在150250之间进行，回火后组织为回火马氏体。目的是在保持高强度、高硬度的前提下，降低钢的淬火内应力，减小其脆性。主要用来办理刀具、量具、冷作模具、转动轴承和渗碳件等。中温回火在350500之间进行，回火后组织为回火屈氏体。中温回火后拥有最高的弹性极限和足够的韧性。主要用来办理各种