钢的普通热处理工艺

钢的普通热处理工艺第1页，共39页，2023年，2月20日，星期四3.2.1钢的退火和正火第2页，共39页，2023年，2月20日，星期四切削件的硬度在170～230HB范围内，切削性能较好。刀具具有较高的韧性时，不容易发生崩刃。切削件的硬度如何调整？刀具如何才能具有较高的韧性？第3页，共39页，2023年，2月20日，星期四加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力如何消除加工过程中产生的内应力？第4页，共39页，2023年，2月20日，星期四在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺！！第5页，共39页，2023年，2月20日，星期四退火退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。目的：调整硬度，便于切削加工。

消除内应力，防止加工中变形。

细化晶粒，改善组织以提高钢的力学性能为最终热处理作组织准备。真空退火炉第6页，共39页，2023年，2月20日，星期四⑴完全退火退火名称由来：经历完全奥氏体化过程问题2：奥氏体区的温度区间很大，如果你是热处理工程师，你认为完全退火应该具体在哪一个温度段保温？问题1:在相图的哪一个区域可以获得完全奥氏体组织？第7页，共39页，2023年，2月20日，星期四⑴完全退火退火加热温度：Ac3以上30-50℃温度过高：奥氏体晶粒粗大，综合机械性能下降温度过低：测温仪器的偏差，适当顾及热处理效率第8页，共39页，2023年，2月20日，星期四过共析钢加热到Accm以上再缓慢冷却时会得到平衡组织，即在晶界处析出网状渗碳体，造成钢的脆化。应用范围：问题：为什么不适用于过共析钢？网状渗碳体⑴完全退火退火亚共折钢、共析钢不适用于过共析钢。

主要用于亚共折钢第9页，共39页，2023年，2月20日，星期四亚共折钢完全退火组织P+F⑴完全退火退火第10页，共39页，2023年，2月20日，星期四完全退火的缺点：所需时间很长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要几十小时解决：为了缩短退火时间，可采用等温退火。⑴完全退火退火等温温度根据要求的组织和性能而定：等温温度越高，则珠光体组织越粗大，钢的硬度越低。第11页，共39页，2023年，2月20日，星期四(2)不完全退火退火不完全退火工艺：Ac1以上20-30℃保温，缓冷应用范围：过共析钢，共析钢组织：F+球状FeC3对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状.第12页，共39页，2023年，2月20日，星期四(2)不完全退火退火也叫球化退火目的：使Fe3C球化，降低硬度；提高韧性，改善切削加工性；为以后淬火做准备。实质：通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，球化退火后的组织是由铁素体和球状渗碳体组成的球状珠光体。第13页，共39页，2023年，2月20日，星期四（3）去应力退火作用：消除铸、锻、焊接件的内应力，防止变形和开裂，又称低温退火。退火

将工件随炉缓慢加热至500～650℃（＜A1点），保温一段时间后随炉缓慢冷却，至200℃出炉空冷。第14页，共39页，2023年，2月20日，星期四

为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温（10h～15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火。

扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般再进行完全退火或正火处理。（4）扩散退火退火第15页，共39页，2023年，2月20日，星期四正火正火：将工件加热到Ac3或Accm以上30～50℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。冷速快（空冷），组织细，强/硬度提高。共析钢正火后组织：而退火后组织：SP亚共析钢正火后组织：过共析钢正火后组织：F+SS＋Fe3CⅡ第16页，共39页，2023年，2月20日，星期四正火的应用（2）用于低、中碳钢作为预先热处理，得合适的硬度便于切削加工。（3）用于过共析钢，消除网状Fe3CⅡ，有利于球化退火的进行。（1）用于普通结构零件，作为最终热处理，细化晶粒提高机械性能。正火第17页，共39页，2023年，2月20日，星期四第18页，共39页，2023年，2月20日，星期四3.2.2钢的粹火和回火第19页，共39页，2023年，2月20日，星期四在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：第20页，共39页，2023年，2月20日，星期四粹火淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体（或下贝氏体）的一种操作。目的：获得马氏体（或下贝氏体）。真空淬火炉第21页，共39页，2023年，2月20日，星期四(1)淬火的加热温度名称温度亚共析钢Ac3+30～50℃共析钢Ac1+30～50℃过共析钢Ac1+30～50℃粹火第22页，共39页，2023年，2月20日，星期四粹火(2)淬火冷却

为得到马氏体组织，淬火冷却速度必须大于临界冷却速度Vk。但这必然会产生很大的内应力，往往会引起工件变形和开裂，为此人们提出了理想的淬火冷却曲线。PST+M+ArM+Ar第23页，共39页，2023年，2月20日，星期四a.理想淬火冷却介质时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf(2)淬火冷却第24页，共39页，2023年，2月20日，星期四b.常用淬火冷却介质淬火冷却介质冷却能力/(℃•s-1)适用范围650～550℃300～200℃水（18℃）600270形状简单、大截面碳钢零件10％NaCl溶液（18℃）1100300形状简单、大截面碳钢零件10％NaOH水溶液（18℃）120030010％NaCO3水溶液（18℃）800270矿物机油15030合金钢和小尺寸碳钢零件菜子油20035(2)淬火冷却第25页，共39页，2023年，2月20日，星期四c.常用的淬火方法单液淬火双液淬火分级淬火等温淬火时间温度MsA1(2)淬火冷却第26页，共39页，2023年，2月20日，星期四单液淬火法加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法。操作简单，易实现自动化。粹火c.常用的淬火方法(2)淬火冷却第27页，共39页，2023年，2月20日，星期四双液淬火法工件先在一种冷却能力强的介质中冷，却躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷.优点是冷却理想，缺点是不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。粹火c.常用的淬火方法(2)淬火冷却第28页，共39页，2023年，2月20日，星期四分级淬火法在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。可减少内应力，用于小尺寸工件。粹火c.常用的淬火方法(2)淬火冷却第29页，共39页，2023年，2月20日，星期四等温淬火法将工件在稍高于Ms的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小.适用于形状复杂及要求较高的小型件。粹火c.常用的淬火方法(2)淬火冷却第30页，共39页，2023年，2月20日，星期四淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。粹火(3)钢的粹透性和粹硬性其大小是用规定条件下淬硬深度来表示。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M+50%P)的深度。第31页，共39页，2023年，2月20日，星期四粹火(3)钢的粹透性和粹硬性淬透性与具体工件的淬透深度？淬透性是钢的一种属性，在相同的奥氏体化温度下淬火时，其淬透性是不变的！具体工件的淬透深度是指在实际生产条件下得到半马氏体区至工件表面的距离，是不确定的，受淬透性、工件尺寸、冷却介质等的影响。第32页，共39页，2023年，2月20日，星期四影响粹透性的因素钢的淬透性取决于临界冷却速度Vk，Vk越小，淬透性越高。Vk取决于C曲线的位置，C曲线越靠右，Vk越小。粹火(3)钢的粹透性和粹硬性第33页，共39页，2023年，2月20日，星期四粹火(3)钢的粹透性和粹硬性淬透性与淬硬性？淬透性是钢淬火时获得M的能力！淬硬性是钢淬火获得M的硬度！马氏体的碳的质量分数越高，则粹硬性越高。马氏体的碳的质量分数相同的条件下，马氏体量越多，粹硬性越高。第34页，共39页，2023年，2月20日，星期四回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温后冷却的工艺。回火的目的1）减少或消除淬火内应力,防止变形或开裂.2）获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。回火第35页，共39页，2023年，2月20日，星期四回火淬火钢回火后的组织和性能决定于回火温度。按回火温度范围的不同，可将钢的回火分为三类：低温回火：回火温度范围一般为150～250℃，得到回火马氏体组织。（HRC58-64）中温回火：回火温度范围通常为350～500℃，得到回火托氏体组织。

（HRC