钢的回火.ppt

1、第六节 钢的回火,李校夫编,第六节 钢的回火 概念： 将淬火钢加热到 线以下某温度保温，然后冷却的工艺。是一种软化、去应力（改组织）的处理。,钢回火的目的： 淬火钢一般不能直接应用，因淬火组织由淬火马氏体和残余奥氏体组成，二者均为不稳定组织，且“淬M”极脆。 淬火后工件中存在很大内应力,若不及时回火,会使工件变形、开裂、尺寸不稳定。 通过淬火+回火，可以调整改善钢的性能，稳定尺寸。,一、回火的分类，应用： 低温回火： （150250）加热，保温无组织变化。 一般用空气冷、缓冷（避免重新产生应力），回火后组织为回火M体，基本保持淬火后的高硬和耐磨性（HRC5862）。 主要目的： 消应力，降脆。

2、用于工、模具，或渗碳，表面淬火工件。,中温回火： （350500）加热、保温空冷。回火后为回火屈氏体T，HRC3545，具有较高屈强比 和弹性极限 多用于弹簧处理。,高温回火： （500650）加热、保温；水或油冷+低温回火。 回火后为回火索氏体S，HRC2535综合机械性能较好，较高强+韧性。 调质：即淬火+高温回火的处理。适于处理重要零件，如轴、齿轮常进行调质（心部组织准备）+表面淬火+低温回火的处理。,注： 因高温回火后，如用缓冷材料会产生回火脆性， 故常用水、油快速速冷。 由于碳钢淬透性低，大尺寸零件正火比调质成本 低（二者均为索氏体），效果又相似，故常用正 火替代调质。 大尺寸零件，

3、应粗车成型后再调质，否则，因淬 不透，调质层浅，再车削掉，起不到调质作用。,第八节 钢的表面淬火,概述： 要求表面高硬耐磨、不易疲劳，而心部有足够韧性、塑性的重要零件，如轴、齿轮、凸轮等，应采用表面淬火。 表面淬火定义： 对工件表面快速加热、奥化，不等热传至心部就淬火冷却，使表面形成硬而耐磨的M，心部维持原组织（退火，正火，调质）状态的处理。,分类： *电感应加热表面淬火， *火焰加热表面淬火， *激光加热表面淬火三 种。 电感应加热表面淬火： 装置： 见图6-39,集肤效应： 感应线圈中通入一定频率的交流电以产生交变磁场，于是工件中产生同频感应电流，因工件有电阻而产生热效应加热工件。 这种感

4、应电流在工件中分布是不均匀的。表层电流密度大，心部小；而且电流频率越高，电流密度极大的表层愈薄，此现象集肤效应。 集肤效应是表面层材料能快速加热的根本原因。,感应加热表面淬火的特点： 与普通淬火比加热速度快， 加热温度T 高（Ac3上 ，+100200）所以生核 多，不易长大，奥氏体化晶粒细密。 淬后硬度比普通淬火高HRC2-3，脆性低、 抗疲劳、表面无脱碳、氧化层等。但一种工 件，一种加热圈成本高。操作简单，易机械 化。,分类：高频200300KHz 淬层深0.52mm 中频25008000Hz 210mm 低频 50Hz 1020mm 淬前准备与淬后处理: 淬前一般应进行(退,正火,调质)

5、处理, 淬后低温回火，去应力、降脆。,图纸标注: 零件图上应标明淬硬层深度,部位。有时还应对淬火后的组织及变形限制提出要求。 例： 电感应加热表面淬火适用的钢种： 中碳钢，中碳低合金钢，如45# 、40Cr等。, 火焰加热表面淬火装置见图6-40。 优点： 设备简单、成本低、灵活性大，须高级工操作，淬火不均匀。, 激光加热表面淬火 用激光扫瞄工件，表层被迅速加热至相变温度（不等热量传到心部），激光离开时，因基体金属的大量吸热使表层被快速冷却、淬火的处理。这种处理，不需要保温、冷却过程。淬层深0.30.5mm，可获得极细M体。硬度HRC值比（淬火+低温回火）高50左右。适合表面复杂形状零件、深孔

6、、退刀槽、尖角等零件的处理。但设备昂贵。,第八节 钢的化学处理 定义： 将工件置于特定介质中加热保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变表层的化学成份和组织，使工件表面层具有与心部不同的机械性能或特殊物理、化学性能的热处理工艺。,一般化学处理的三个过程： 分解：待渗入的介质分解为“活性原子”形成“气氛”。 吸收：活性元子渗入钢材表面形成“固溶体”或“化合物”。 扩散：活性原子向材料深层散布，形成“渗层深度” 由保温时间决定。,化学处理方法： 由渗入元素的不同分为，渗碳、 渗氮两种。 渗碳：向低碳的（0.10.25C）碳钢或合金 钢表面渗入碳原子的过程。 渗氮：是向钢的表层渗入氮原子以提高表层

7、 的硬度、耐磨性、疲劳强度及耐蚀性 的化学处理。,一、 钢的渗碳 对象：低碳（0.10.25C）的钢或合金钢。 承受较大冲击，且要求表面高硬、耐 磨，心部软、韧的零件。 目的: 提表面硬度,提耐磨性；保持心部原有 成份,性能不变。 操作：渗碳+淬火+低温回火，心部应进行予处 理。 工艺方法：气体渗碳 固体渗碳, 钢的气体渗C 气体渗碳的装置： 见图6-41。 介质：煤油、甲醇或丙酮等，其主要成分为 。,过程： 在炉中（900950）温度下，发生如下反应 将介质分解 被钢表面吸收 向钢内部扩散 渗层深：由时间控制，一般深为0.52mm。 渗入速度：0.20.5mm/h。 说明：此法是目前主要工艺

8、，适于大量生产。,钢的固体渗“C” 过程： 工件埋入渗碳箱的介质中，入炉加热保温。介质为碳酸盐 或 。入炉后发生分解反应，形成气氛。见图642。 特点： 设备价格低廉，操作繁重，质量难控。只在小、土的工厂使用。,渗层组织及热处理： 渗层组织： 渗碳后工件表面含碳量以0.851.45最好。 表层组织为：珠光体网状二次渗碳体； 心部组织为：铁素体少量珠光体。 两者间为过渡区，即含碳在 0.250.85间的区域 见图643。 渗层深 h ： 定义为表层到过渡区一半处的距离。 即表层到含碳为（0.250.85）2处 的距离。,渗C件的图纸标注: 标明渗碳淬火+低温回火（后的硬度）； 标明渗碳部位(全渗

9、或局部),不渗处，应 予镀铜保护。 标明层深h，及渗后的金相要求（什么组 织，占多少等）。,渗碳工件的前、后处理 * 渗前处理： （调质，退火）或正火，作渗前组织准备。 * 淬火方式： 直接淬火法： 由渗碳温度予冷到Ar3线温度，直接用 水，油冷却。适用于“本质细晶粒钢”或对变形 要求不严（或后加工余量大）的零件。 一次淬火： 渗碳后空气中冷却，再进行淬火的工艺。 适用性能要求高的零件。,* 渗碳淬火后，都应进行低温回火。只有进行低温回火的渗碳件才能实际使用。 例： 15，20钢 渗碳+淬火+低回 20CrMnTi 渗碳+淬火+低回 ， 见书P87。,二、 钢的氮化 渗氮（N）： 由于氮原子的

10、渗入，其与合金钢中的金属元素会形成高硬、高弥散的稳定氮化物；因此，可借助氮化物的良好性能来提高材料的硬度、耐磨性等机械性能。 工艺方法： 气体氮化，离子氮化，气体软氮化， 气体碳、氮共渗几种。,气体氮化： 在较低的温度550570进行，因此变形小，无相变。 对象： 专用氮化钢38CrMoAe，价格昂贵。 （次选代用35CrM0，18CrNiW）。氮化前，应先进行调质以获得回火索氏体，提高心部性能。氮化后，要进行消除应力的回火处理，可得高硬表面，HV11001200（相当HRC72）。,特点： 氮化时无相变，后续不须“淬火回火”等处理。 提硬原理不同，由于氮化物的存在，氮化后钢 在高温下（600

11、）硬度不降。 由于氮化物的存在，提硬的同时可提高强度。 由于氮化物的存在，抗腐蚀。 但氮化层薄（不超过0.60.7mm），氮化后只 可小切削量的加工（如精磨，研等），费时， 成本高。 应用：高精度，高硬度（小冲击使用的零件）。 装置：专用井式炉。,离子氮化： 对象：氮化钢 工艺方法： 在真空容器通入氨或氮电离 形成N离子。 电场加速N冲击、撞入工件表面 扩散。 优点：时间短，氮层质量好，脆性低。 缺点：形状复杂表面，质量不一。,气体软氮化 500570下，氮碳共渗，滲层极薄 0.020.06mm。因温度低，是以滲氮为主，渗层硬度低,脆性小；不受工件的钢种限制，氮碳共渗后, (可采用水或油快速冷却)。,气体碳氮共渗新工艺 是向炉中通入煤油的同时，再通入氨气。 在820860的高温下进行，因温度高实际是以渗碳为主的共渗过程。渗层深h=0.30.8mm。 对象: 低、中碳钢，合金钢，如20CrMnTi等。 特点: 此工艺与渗碳比，温度低,时间短,变形小, 淬透 性好,耐磨、高硬。正获得广泛应用。 应用: 机床齿轮，蜗轮、蜗杆，轴类与变速箱中零 件。,第十节 热处理对零件结构设计的要求 必须进行热处理的零件，应从设计的角度，选择合适的结构形状与尺寸。以避免淬不透，降低变形、开裂等。,