第五章钢的热处理

金属工艺学第五章钢的热处理

钢的退火与正火钢的淬火钢的回火钢的表面热处理钢的化学热处理简介概述1、热处理的定义:钢的热处理是将钢在固态下以适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需组织和性能的工艺过程。时间温度临界温度

热加保温冷却2.热处理的主要目的:改变钢的性能。3.热处理的应用范围:整个制造业。4.按目的、加热条件和特点不同热处理分为热处理普通热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火

化学热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。模具、滚动轴承100%需经过热处理。总之，重要零件都需适当热处理后才能使用。

一、钢的退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却

(炉冷)的热处理工艺叫做退火。真空退火炉

热处理视频教程钢的退火.avi

退火目的⑴降低硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。⑵

消除内应力，防止加工中变形。⑶细化晶粒，为最终热处理作组织准备。

1、退火：将钢加热到适当温度（临界温度以上30～50℃

），保温一定时间，然后在炉中缓慢地冷却的热处理工艺。2、目的——为最终热处理作好组织准备

1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；

2）细化晶粒，消除组织缺陷；

3）消除内应力。3、分类退火完全退火等温退火球化退火均匀化退火去应力退火根据钢的成分和处理目的的不同，可分为1）完全退火定义：将钢加热Ac3以上30~50ºC,完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到600ºC以下，出炉空冷。组织：细小而均匀的平衡组织（铁素体+珠光体）目的：细化晶粒，消除内应力，降低硬度，以利于切削加工。适用范围：亚共析钢型材。2）球化退火定义：将钢加热到Ac1以上20~30ºC，保温后随炉缓冷至600ºC，出炉空冷，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。组织：球状珠光体（渗碳体呈球形的细小颗粒，弥散分布在铁素体基体中）目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。适用范围：主要用于过共析钢、合金工具钢。3）均匀化退火（扩散退火）定义：将钢加热到Ac3以上150~300ºC，长时间保温后随炉缓冷。目的：使钢中的化学成分和组织均匀化适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻坯。4）去应力退火定义：将钢加热到Ac1以下（一般约为500—600ºC），保温后随炉缓冷至200--300ºC出炉空冷，又称低温退火。目的：消除铸件、锻件和焊接件的内应力。（没有发生组织变化）适用范围：用于所有的钢。5）再结晶退火主要用于经冷变形的钢

正火是将工件加热到一定时间后在空气中冷却的热处理工艺。

1、正火的目的

⑴与退火有类似的功能：细化晶粒、改善硬度、消除内应力；二、钢的正火正火比退火冷却速度大。2、注：要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火(优选正火，因为其力学性能好、操作简单、周期短)。

⑵对于低碳钢和低低合金钢退火后，硬度一般都在160HBS以下，正火可以提高硬度，改善切削加工性；正火热处理视频教程钢的正火.avi

淬火是将钢加热到一定温度，保温后快速冷却的热处理工艺。

淬火是应用最广的热处理工艺之一。真空淬火炉三、钢的淬火1、淬火介质常用淬火介质是水和油.水的冷却能力强，但低温冷却能力太大，只用于形状简单的碳钢件。油在低温冷却能力较理想，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。钢的淬火.wmv

提高钢的强度、硬度和耐磨性。与回火配合，提高钢的综合力学性能。2、淬火目的

3、钢的淬硬性

钢的淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度。主要取决于钢中的碳含量，碳含量越高，获得的硬度越高，淬硬性越好。

淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。

4、钢的淬透性

淬透性主要取决于钢的化学成分和淬火冷却方式。淬透性与淬硬层深度的关系

淬透性越好，淬硬层越深。同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷却能力强，淬硬层深。思考油冷工件与水冷工件谁的淬透性好？讨论加工零件时，材料太硬怎么办?

加工完成后使用时，硬度不够了怎么办?家里用的铁锤加工好之后，用它砸东西，锤头上总是有坑出现，怎么办?3.冬天生炉子用的炉钩，为什么形状总是在变?四、钢的回火1、定义：将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺。2、目的：消除淬火应力，降低脆性；稳定工件尺寸；调整淬火零件的力学性能。

3、回火的种类按回火温度的不同，回火可分以下三种：低温回火：150ºC~250ºC中温回火：350ºC~500ºC高温回火：500ºC~650ºC回火种类广泛用于各种结构件如轴、螺栓、连杆等热处理。适用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件，合金刃具，量具，滚动轴承。

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。

提高强度，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

适用于弹簧板簧热处理回火温度150-250℃250-500℃500-650℃低温回火中温回火高温回火

淬火加高温回火的综合热处理称作调质处理，简称调质。根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。

表面淬火化学热处理工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。五、钢的表面热处理和化学热处理一、表面淬火1、定义：是一种不改变钢表层化学成分，但改变表层组织，且信步组织不发生变化的局部热处理工艺。2、工艺特征：通过快速加热至淬火温度，使钢的表层奥氏体化，然后急冷以大于Vc的速度冷却，使表层形成马氏体组织，而心部仍保持不变。3、表面淬火应用:

选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、40MnB等。4、表面淬火加工的方法:

感应加热(高、中、工频)、火焰加热、电接触加热法等。（一）感应加热表面淬火1、感应加热的基本原理感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图2、工艺要求*表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处理,以保证零件有良好的基体。*表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理,以降低淬火应力和脆性。3、生产特点:

淬火件的质量好;工件变形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易控制;生产率高。设备投资大,不适于复杂形状零件和小批量生产。2、火焰加热表面淬火的特点:*设备简单,操作方便,成本低。*淬火质量不稳定。*适于单件、小批量及大型零件的生产。二、化学热处理

1、定义：将零件置于一定的化学介质中,通过加热、保温，使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层，以改变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。2、化学热处理的基本过程:吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。扩散:活性原子由零件表面向内部扩散,形成一定的扩散层。分解:化学介质在高温下释放出待渗的活性原子。

2COCO2+〔C〕3、化学热处理进行的条件:1）渗入元素的原子必须是活性原子,而且具有较大的扩散能力。2）零件本身具有吸收渗入原子的能力,

即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合,

形成化合物。4、化学热处理的种类:

渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。（一）钢的渗碳(Carburizeofsteel)1、定义:

向钢的表面渗入碳原子的过程。2、目的:

获得具有表硬里韧性能的零件。3、用钢:低碳钢和低碳合金钢。4、方法:

固体、气体、液体渗碳。

固体渗碳法示意图零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱

气体渗碳法示意图二、钢的渗氮1、定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。2、目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能的零件。3、用钢:中碳合金钢。4、方法:气体渗氮。5、工艺：加热温度500～600℃;

保温时间0.3～0.5mm/20～50h。6、热处理特点：渗氮前需调质处理;

渗氮后不需热处理。7、渗氮处理后的组织

表层：Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、

MoN、TiN、VN。

心部：S回。8、常用的钢种：35CrMo、18CrNiW、

38CrMoAlA(氮化王牌钢)等。

渗碳与渗氮的工艺特点处理后是否需要热处理处理时间(h)处理温度(℃)名称需要3～9900～950渗碳不需要20～50500～600渗氮（三）钢的碳氮共渗---氰化处理1)定义:向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。2)目的:获得具有表硬里韧性能的零件。3)方法:固体碳氮共渗气体碳氮共渗液体碳氮共渗高温中温低温4)工艺:合金结构钢HRC53～60中温气体碳氮共渗800～8601～8