钢的热处理工艺2

第10章钢的热处理工艺授课教师:杨秀英沈阳理工大学应用技术学院钢的热处理工艺??钢的热处理工艺分类:

沈阳理工大学应用技术学院预备热处理最终热处理普通热处理表面热处理形变热处理大多数机器零件在制造过程中都安排有一个预先的热处理工序，其工艺路线一般如下：毛坯（铸、煅）—预先热处理—切削加工—最终热处理第一节钢的退火与正火第二节钢的淬火与回火第三节其他类型热处理退火是将钢加热到一定温度并保温一定时间以后，以缓慢的速度冷却下来，使之获得达到或接近平衡状态组织的热处理工艺。1.退火

第一节钢的退火与正火大多数机器零件在制造过程中都安排有一个预先的热处理工序，其工艺路线一般如下：毛坯（铸、煅）—预先热处理—切削加工—最终热处理退火目的:⑴调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。⑵消除内应力和加工硬化，防止加工中变形。⑶均匀组织、细化晶粒，为最终热处理（淬火）作组织准备。

(4)对一些受力不大、性能要求不高的机器零件，可作为最终热处理退火工艺的分类:（1）完全退火：AC3以上20-30OC，适用于亚共析钢。其目的是细化晶粒、消除内应力、降低硬度以改善切削加工性能。低碳钢和过共析钢不适于完全退火！！为什么？？

（2）等温退火等温退火的加热工艺与完全退火相同。“等温”的含义是，发生珠光体转变时是在Ar1以下珠光体转变区间的某一温度等温进行。等温退火能有效缩短退火时间，提高生产效率并能获得均匀的组织和性能。

不完全退火火是将铁碳碳合金加热热到Ac1～Ac3或Ac1～Acm之间温度，，达到不完完全奥氏体体化，随之之缓慢冷却却的退火工工艺。不不完全退退火主要适适用于中、、高碳钢和和低合金钢钢锻轧件等等，其目的的是消除内内应力和降降低硬度，，加热温度度为Ac1+(40～60)℃，保温后缓缓慢冷却。。（3）不完全退火火（4）球化退火球化退火主主要用于过过共析钢和和合金工具具钢。其目目的是降低低硬度、均均匀组织、、改善切削削性能，为为淬火作组组织准备。。获得粒状珠珠光体。球化退火火的加热温温度一般为为Ac1以上20～30℃。（5）均匀化退退火（扩散散退火）目的:消除化学成成分不均匀匀现象扩散退火的的特点:加热温度高高（一般在在Ac3或Accm以上150～300℃），保温时时间长（10h以上）。因因此，扩散散退火后钢钢的晶粒粗粗大，需要要进行一次次正常的完完全退火或或正火处理理。（6）去应力退退火一般是将工工件随炉缓缓慢加热至至500～650℃，经一段时时间保温后后随炉缓慢慢冷却至300～200℃以下出炉。。主要用来消消除因变形形加工及铸铸造、焊接接过程中引引起的残余余内应力，，以提高工工件的尺寸寸稳定性，，防止变形形和开裂。。（7）再结晶退退火冷变形后的的金属加热热到再结晶晶温度以上上，保持适适当的时间间，使变形形晶粒重新新转变为均均匀的等轴轴晶粒，这这种热处理理工艺称为为再结晶退退火。其目的是消消除加工硬硬化、提高高塑性、改改善切削加加工及成形形性能。一一般钢材的的再结晶退退火温度为为650-700℃。2.正火正火的加热温度度为Ac3或Accm以上30～50℃，保温以后后的冷却方方式在空气气中进行。。由于正火火比退火的的冷却速度度大，故珠珠光体的片片层间距较较小，因而而正火后强强度、硬度度较高。正火的应用用1、改善低碳碳钢的切削削加工性能能；2、消除中碳碳钢的热加加工缺陷；；3、消除过共共析钢的网网状碳化物物，便于球球化退火；；4、提高普通通结构件的的力学性能能。正火的目的的⑴对于低低、中碳钢钢(≤0.6C%)，目的与退退火的相同同。⑵对于过过共析钢，，用于消除除网状二次次渗碳体，，为球化退火作组组织准备。。⑶普通件最终终热处理。。要改善切削削性能，低低碳钢用正正火，中碳碳钢用退火火或正火,高碳钢用球球化退火.3、退火和正正火的选用用退火或正火火工艺的选选择应当根根据钢种，，冷、热加加工工艺，，零件的使使用性能和和经济性综综合考虑1、c0.25%低碳钢通常常采用正火火替代退火火2、c=0.25%0.5%的中碳碳钢也也可用用正火火代替退火火4、c=0.75%以上的的高碳碳钢或或工具具钢一一般采采用球球化退退火作作为预预备热热处理理。若若有网网状二二次渗渗碳体体存在在，则则应进进行正正火消消除。。3、c=0.5%0.75%的钢采采用完完全退退火随着钢钢中碳和合金元元素增加，，过冷冷奥氏氏体稳稳定性性增加加，因因此，，正火火后硬硬度高高，不不利于于切削削加工工，应应采用用完全全退火火。对于合金元元素特别高高的钢钢，应应采用用高温温回火火来消消除应应力，，降低低硬度度，改改善切切削加加工性性能。。另外，，从使使用性性能的的角度度，若若零件件的受受力不不大，，性能能要求求不高高，不不必进进行淬淬火或或回火火，正正火（（最终终热处处理））即可可提高高钢的的力学学性能能。从经济济性原原则考考虑，，正火火的生生产周周期短短，操操作简简单，，工艺艺成本本低，，在满满足使使用和和工艺艺性能能的前前提下下，应应尽可可能用正火火代替替退火火。第二节节钢钢的淬淬火与与回火火一、淬淬火将钢加热到Ac1或Ac3以上，，保温一定时时间，，然后后快速（（大于于临界界冷却却速度度）冷冷却以获得得马氏氏体（（下贝贝氏体体）组组织的的热处处理工工艺称称为淬火。1.淬火应应力淬火后后工件件的形形状，，尺寸寸都会会发生生变化化，有有的甚甚至产产生淬淬火裂裂纹-----淬火应应力当它超超过材材料的的屈服服强度度时，，便引引起工工件的的变形形，超超过材材料的的强度度极限限时就就会使使工件件开裂裂淬火应应力包包括热热应力力和组组织应应力淬火应应力跟跟淬火火加热热温度度、淬淬火冷冷却介介质和和冷却却方式式有关关。。2.淬火加加热温温度淬火加加热温温度的的选择择应以以得到细细而均均匀的的奥氏氏体晶晶粒为为原则则，以便便冷却却后获获得细细小的的马氏氏体组组织。。亚共共析钢钢的淬淬火加加热温温度通通常为为Ac3以上30～50℃℃；过共共析钢钢的淬淬火加加热温温度通通常为为Ac1以上30～50℃℃。过共析析钢的的淬火火加热热温度度通常常为Ac1以上30～50℃℃????3.淬火冷冷却介介质常用的的淬火火冷却却介质质是水水和油油。水水主要要用于于形状状简单单、截截面较较大的的碳钢钢零件件的淬淬火。。油一一般用用作合合金钢钢的淬淬火冷冷却介介质。。为了减减少零零件淬淬火时时的变变形，，盐浴浴也常常用作作淬火火介质质，主主要用用于分分级淬淬火和和等温温淬火火。4.淬火方法为了保证获获得所需淬淬火组织，，又要防止止变形和开开裂，必须须采用已有有的淬火介介质再配以以各种冷却却方法才能能解决。通通常的淬火方法包括单液淬淬火、双液液淬火、分分级淬火和和等温淬火火等，如图图所示。在一种冷却却剂中淬火火的方法称称单液淬火；而在两种冷冷却剂中淬火的方法称为为双液淬火。等温淬火是将工件自自加热炉中中取出，在在淬火需要要温度的盐盐浴或油浴浴中淬火，，并使其等等温转变为为所需要的的组织。分级淬火：：将工件从淬淬火温度直直接冷却到到M点以上某一一温度，经经适当时间间的保温，，然后取出出空冷或油油冷，以获获得马氏体体。5.钢的淬透性性钢的淬透性性是指钢在在淬火时获获得马氏体体的能力。。其大小通通常用规定定条件下淬淬火获得淬淬透层的深深度（又称称有效淬硬硬深度）来来表示.如何表示???。淬透性定义义:淬透区和未未淬透区:半马氏体区区:淬透性和淬淬硬性的区区别:钢的淬透性性用JHRC-d表示，其中中d表示淬透性性曲线上测测试点至水水冷端的距距离（mm）,HRC为该处的硬硬度值。J表示末端淬淬透性淬透性可用用“末端淬火法法”测定。生产中也常常用临界淬淬火直径表表示钢的淬淬透性。所所谓临界淬淬火直径，，是指圆棒棒试样在某某介质中淬淬火时所能能得到的最最大淬透直直径（即心心部被淬成成半马氏体体的最大直直径），用用Do表示。在相相同冷却条条件下，Do越大，钢的的淬透性越越好。钢的淬硬性是指淬火后后马氏体所所能达到的的最高硬度度，淬硬性性主要决定定于马氏体体的碳含量量。二、回火将淬火后的钢件加热热到Ac1以下某一一温度，，保温一一定时间间后冷却却至室温温的热处处理工艺艺叫回火。淬火钢件件经回火火可以减减少或消消除淬火火应力，，稳定组组织，提提高钢的的塑性和和韧性，，从而使使钢的强强度、硬硬度和塑塑性、韧韧性得到到适当配配合，以以满足不不同工件件的性能能要求。。1.低温回火火低温回火火的温度度范围在在150～250℃℃之间。回回火的目目的是降降低应力力和脆性性，获得得回火马氏氏体组织织，使钢具具有高的的硬度、、强度和和耐磨性性。低温温回火一一般用来来处理要要求高硬硬度和高高耐磨性性的工件件，如刀刀具、量量具、滚滚动轴承承和渗碳碳件等。。2.中温回火火回火温度度范围为为350～500℃℃之间，回回火后的的组织为为回火托氏氏体。中温回回火后具具有高的的弹性极极限，所所以主要要用于各各种弹簧簧件。3.高温回火火回火温度度范围为为500～650℃℃之间，得到回火火索氏体体组织。。高温回火火使工件件的强度度、塑性性、韧性性有较好好地配合合，即具具有高的的综合力力学性能能。一般般把淬火火加高温温回火的的热处理理称为“调质处理理”。适用于于中碳结结构钢制制作的曲曲轴、连连杆、连连杆螺栓栓、汽车车拖拉机机半轴、、机床主主轴及齿齿轮等重重要机器器零件。。广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。适用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件。应用获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。提高e及s，同时使工件具有一定韧性。在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力。回火目的S回

T回

M回

回火组织500-650℃350-500℃150-250℃回火温度高温回火中温回火低温回火适用于弹簧热处理三.淬火加热热缺陷及及防止1.过热2.过烧3.氧化4.脱碳由于加热热温度过过高或时时间过长长造成奥奥氏体晶晶粒粗大大的缺陷陷淬火加热热温度太太高造成成奥氏体晶晶界出现现局部熔熔化或发发生氧化化的现象象淬火加热热时工件件与周围围的氧等等发生的的化学反反应淬火加热热时，钢钢中的碳碳与空气气中的氧氧等发生生反应生生成含碳碳气体逸逸出第三节其其他他类型热热处理钢的表面面热处理理化学热处处理形变热处处理（一）钢的表面面淬火表面淬火火是将工工件表面面快速加加热到淬淬火温度度，然后后迅速冷冷却，仅仅使表面面层获得得淬火组组织，而而心部仍仍保持淬淬火前组组织的热热处理方方法。（火焰表表面淬火火）感应加热热是利用用电磁感感应原理理。感应加热热表面淬淬火的特点：：①淬火温温度高于于一般淬淬火温度度。②淬火后后获得非非常细小小的隐晶晶马氏体体组织，，表层硬硬度比普普通淬火火高2～3HRC。③表层存存在很大大的残余余压应力力。④无氧化化、脱碳碳现象，，且工件件变形也也很小。。⑤易于于实现现机械械化与与自动动化。。感应应加热热淬火火后，，为了了减小小淬火火应力力和降降低脆脆性，，需进进行170～200℃低温回回火。。（二））钢的化化学热热处理理化学热热处理理是将将钢件件置于于一定定温度度的活活性介介质中中保温温，使使介质质中的的一种种或几几种元元素原原子渗渗入工工件表表面，，以改改变钢钢件表表层化化学成成分和和组织织，进进而达达到改改进表表面性性能，，满足足技术术要求求的热热处理理工艺艺。基基本过过程：：①化化学介介质的的分解解；②②活性性原子子被钢钢件表表面吸吸收和和溶解解；③③原子子由表表面向向内部部扩散散，形形成一一定的的扩散散层。。1．钢的的渗碳碳将钢放放入渗渗碳的的介质质中加加热并并保温温，使使活性性碳原原子渗渗入钢钢的表表层的的工艺艺称为为渗碳碳。其其目的的是通通过渗渗碳及及随后后的淬淬火和和低温温回火火，使使表面面具有有高的的硬度度、耐耐磨性性和抗抗疲劳劳性能能，而而心部部具有有一定定的强强度和和良好好的韧韧性配配合。。（1）渗碳碳方法法渗渗碳方方法有有气体体渗碳碳、固固体渗渗碳和和液体体渗碳碳。目目前广广泛应应用的的是气气体渗渗碳法法。（2）渗碳碳后的的组织织常用于于渗碳碳的钢钢为低低碳钢钢和低低碳合合金钢钢，如如20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。渗渗碳后后缓冷冷组织织自表表面至至心部部依次次为：：过共共析组组织（（珠光光体+碳化物物）、、共析析组织织（珠珠光体体）、、亚共共析组组织（（珠光光体+铁素体体）的的过渡渡区，，直至至心部部的原原始组组织。。（3）渗碳碳后的的热处处理渗碳后后的热热处理理方法法有：：直接接淬火火法、、一次次淬火火法和和二次次淬火火法。。与渗碳碳相比比，渗渗氮温温度低低且渗渗氮后后不再再进行行热处处理，，所以以工件件变形形小。。为了提提高渗渗碳工工件的的心部部强韧韧性，，需要要在渗渗氮前前对工工件进进行调调质处处理。。2．钢的的渗氮氮渗氮俗俗称氮化，是指指在一一定温温度下下使活活性氮氮原子子渗入入工件件表面面的热热处理理工艺艺。其其目的的是提提高零零件表表面硬硬度、、耐磨磨性、、疲劳劳强度度、热热硬性性和耐耐蚀性性等。。常用用的渗渗氮方方法有有气体体渗氮氮、离子渗渗氮、氮碳碳共渗渗（软软氮化化）等等。生生产中中应用用较多多的是是气体体渗氮氮。进入下下一节节3．钢的的碳氮氮共渗渗碳氮共共渗是是同时时向钢钢件表表面渗渗入碳碳和氮氮原子子的化化学热热处理理工艺艺，也也俗称称为氰氰化。。碳氮氮共渗渗零件件的性性能介介于渗渗碳与与渗氮氮零件件之间间。（三））钢的形形变热热处理理是把塑塑性变变形（（锻、、轧等等）和和热处处理工工艺紧紧密结结合起起来的的一种种热处处理方方法。。由于它它可以以使钢钢同时时受到到形变变强化化和相相变强强化，，因此此可以以大大大提高高钢的的综合合力学学性能能，另另外，，它还还能大大大简简化钢钢件生生产流流程，，节省省能源源，因因而受受到愈愈来愈愈广泛泛的重重视，，提高高钢的的强韧韧性的的重要要手段段之一一。形变热热处理理高温形形变热热处理理是把钢钢加热热至奥奥氏体体化，，保温温一段段时间间，在在该温温度下下进行行塑性性变形形，随随后淬淬火处处理，，获得得马氏氏体组组织。。高温形形变热热处理理的应应用？？？碳钢、、低合合金结结构钢钢及机机械加加工量量不大大的锻锻件或或轧材材。根据性性能要要求，，高温温形变变热处处理在在淬火火后，，还需需要进进行回回火。。高温温形变变热处处理的的塑性性变形形是在在奥氏氏体再再结晶晶温度度以上上的范范围内内进行行的，，因而而强化化程度度（一一般在在10％～30％之间间）不不如低低温形形变热热处理理大。。低温形形变热热处理理低温形形变热热处理理的应应用？？？可用于于结构构钢、、弹簧簧钢、、轴承承钢及及工具具钢谢谢！！9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Tuesday,December20,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。12:15:0812:15:0812:1512/20/202212:15:08PM11、以以我我独独沈沈久久，，愧愧君君相相见见频频。。。。12月月-2212:15:0812:15Dec-2220-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。12:15:0812:15:0812:15Tuesday,December20,202213、乍乍见见翻翻疑疑梦梦，，相相悲悲各各问问年年。。。。12月月-2212月月-2212:15:0812:15:08December20,202214、他他乡乡生生白白发发，，旧旧国国见见青青山山。。。。20十十二二月月202212:15:08下下午午12:15:0812月月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月2212:15下下午12月-2212:15December20,202216、行行动动出出成成果果，，工工作作出出财财富富。。。。2022/12/2012:15:0812:15:0820December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。12:15:08下下午午12:15下下午午12:15:0812月月-229、没有有失败败，只只有暂暂时停停止成成功！！。12月月-2212月月-22Tuesday,December20,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。12:15:0812:15:0812:1512/20/202212:15:08PM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-2212:15:0812:15Dec-2220-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。12:15:0812:15:0812:15Tuesday,December20,202213、不不知知香香积积寺寺，，数数里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2212:15:0812:15:08December20,202214、意意志志坚坚强强的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥块块一一样样任任意意揉揉捏捏。。20十十二二月月202212:15:08下下午午12:15:0812月月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荆门门九派派通。。。。十二月月2212:15下下午12月月-2212:15Decem