工程材料与机械制造基础第五章 钢的热处理

第五章 钢的热处理n一般要求n1.钢在加热和冷却时组织转变的机理；n2.各种热处理的具体工艺过程；n3.钢在加热和冷却过程中产生的缺陷；n重点掌握n1.钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；n2.共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中各种温度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。n3.非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C曲线的因素；n4.奥氏体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化和最终性能的影响；n5.各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途和使用的钢种、零件的范围。主要内容n5.1热处理概述n5.2钢在加热时的组织转变n5.3钢在非平衡时冷却时的转变n5.4钢的常用热处理n5.5钢的表面热处理n5.6其他热处理工艺简介n5.7热处理工艺举例春秋晚期越国青铜兵器春秋晚期越国青铜兵器,出土于出土于湖北江陵楚墓长湖北江陵楚墓长55.7厘米，厘米，剑剑锷锋芒犀利，锋能割断头发。锷锋芒犀利，锋能割断头发。越王勾践剑,1965年出土的时候,已经历两千多年,仍然寒光闪烁、锋利无比,20余层纸一划而破,其剑表面文饰清晰、精美,尾部有11个同心圆刻纹,其间隔仅有0.2mm,就是现代的车削加工技术也很难做到,它的生产过程到现在仍然是一个谜。5.1热处理概述 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理改善其性能。统计,机床制造中,约60%-70%的零件要热处理;汽车、拖拉机制造中,需要热处理的零件多达70%-80%;模具及滚动轴承100%进行热处理。总之,凡重要零件都须进行适当热处理才能使用。5.1热处理概述箱式电阻炉5.1热处理概述台车式电阻炉连续式热处理炉如碳素工具钢T8：在市面上购回的经球化退火的材料硬度仅20HRC，淬火并低温回火使硬度提高到60-63HRC作为工具。这是因为内部组织由淬火之前的粒状P转变为淬火加低温回火后的M回火。零件经适当热处理后，可提高强度和硬度，增强耐磨性或改善塑性，切削加工性等。5.1热处理概述5.1热处理概述l为简明表示热处理的基本工艺过程，常用温度时间坐标绘出热处理工艺曲线。1.钢的热处理：将固态钢件通过加热、保温和冷却的工艺方法,使钢的微观组织结构发生变化,从而获得所需性能的一种加工工艺。基本过程:加热-保温-冷却。三要素决定材料热处理后组织和性能。1）加热：将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过相变与再相变，材料内部组织发生变化，因而性能变化。不同材料加热工艺和加热温度不同。分为:na)在临界点A1以下加热时不发生组织变化。nb)在A1以上加热,获得均匀A组织,称为A化。2）保温目的:保证工件烧透,防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件尺寸和材质有直接关系。工件越大,导热性越差,保温时间越长。3）冷却:是热处理最终工序。钢在不同冷却速度下可转变为不同的组织。5.1热处理概述5.1热处理概述2.热处理特点：热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。铸造铸造轧制轧制3.热处理适用范围：只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。其他热处理普通热处理表面热处理热处理退火正火淬火回火真空热处理形变热处理激光热处理控制气氛热处理表面淬火感应加热、火焰加热、电接触加热等化学热处理渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等4.热处理方法（按生产工艺）5.1热处理概述5.2钢在加热时的组织转变加热是热处理的第一道工序。在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。一、钢的临界温度铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。因实际加热或冷却时存在过冷或过热现象，因此，将钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示，冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。ESA1GPAF+APF+PP+Fe3CA+Fe3C1600150014001300120011001000900800700600室温室温0.008Fe0 0.2 0.6 0.8 铁碳相图铁碳相图AcmA3AC1AccmAC3Ar1ArcmAr3钢的平衡临界点：钢的平衡临界点：A A1 1、A A3 3、A Acmcm钢的加热临界点：钢的加热临界点：A Ac1c1、A Ac3c3、A Accmccm钢的冷却临界点：钢的冷却临界点：A Ar1r1、A Ar3r3、A Arcmrcm5.2钢在加热时的组织转变 任何成分钢加热到A点以上时,其组织都要发生P向A转变,称为A化。据铁碳相图，共析钢加热超过A1温度，全部转变为A；亚共析钢和过共析钢须加热到A3和Acm以上才能得单相A。5.2钢在加热时的组织转变共析钢为例：加热到Ac1点以上P变成A。P向A转变须进行晶格转变和铁、碳原子扩散。A形成遵循形核和长大基本规律,通过四个阶段完成。（A晶核形成-A长大-残余Fe3C溶解-A成分均匀化）二、奥氏体的形成第一步：A晶核形成:在F与Fe3C相界面上形成。(因界面C分布不均匀，位错和空位密度高，原子排列不规则，能量较高状态)第二步：A长大:A形核后朝相界面两侧逐渐长大（A晶核通过碳原子的扩散向F和Fe3C方向长大。）。(长大是依靠铁碳原子扩散,使相邻F晶格转变为A同时渗碳体不断溶入A。因渗碳体与A晶体结构差别大,平衡条件下,一份渗碳体溶解将使几份F转变,F向A转变速度远大于渗碳体溶解速度,P中的F率全部转变为A,A长大结束)5.2钢在加热时的组织转变5.2钢在加热时的组织转变第三步：残余Fe3C溶解：F在成分、结构上比Fe3C更接近于A，因而先于Fe3C消失，F全部消失后，仍有部分渗碳体未溶解，随保温时间延长,残留A中的渗碳体通过碳原子扩散，不断溶入A中，至全部消失。第四步：A成分均匀化：残余Fe3C完全溶解后，A中碳原子不均匀，原渗碳体的地方C浓度高，原F的地方C浓度低。继续延长保温时间，通过C原子扩散获得成分较均匀A。5.2钢在加热时的组织转变三.奥氏体的形成速度共析钢加热到Ac1点以上,A并不立即出现,需保温一定时间才开始形成,该时间为孕育期（因形成A晶核需原子扩散,扩散需一定时间）。加热温度愈高,原始组织愈细小,A形成速度愈快。5.2钢在加热时的组织转变四.奥氏体晶粒大小及其影响因素 奥氏体晶粒度的概念晶粒度：表示晶粒大小的尺度。钢进行加热时，当珠光体刚刚全部转变为奥氏体时，此时的晶粒大小称为奥氏体的起始晶粒度。在某一具体的加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小称为实际晶粒度。用以表明奥氏体晶粒长大倾向的晶粒度称为本质晶粒度。奥氏体晶粒度分8级，如图。晶粒度级别N与晶粒大小关系:n=2N-1。n放大100倍时,每平方英寸（6.45cm2）平均晶粒数。N越小,单位面积中n越少,晶粒尺寸越大。1-4级为粗晶粒（本质粗晶粒钢），5-8级为细晶粒（本质细晶粒钢）。前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。本质粗本质粗本质细本质细12345678 影响奥氏体晶粒长大的因素5.2钢在加热时的组织转变1.加热温度：随加热温度升高，A晶粒急剧长大(TA化)。(因晶粒长大通过原子扩散进行,扩散速度随温度升高增加。为获得细小A晶粒,热处理时,须规定合适加热温度范围)2.保温时间：随保温时间延长，晶粒不断长大。(但随时间延长，晶粒长大速度变慢，A晶粒长大一定尺寸后，继续延长保温时间，晶粒不再明显长大。)3.加热速度：加热速度愈大，A转变时过热度愈大，A实际形成温度愈高，A形核率长大速率，获得细小起始晶粒。（但保温时间太长,晶粒更粗大。生产中采用快速加热和短时间保温的方法细化晶粒。）4.含碳量:C%界面多核心多转变快5.合金元素:阻碍A晶粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等，多为碳化物和氮化物形成元素。促进A晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。6.原始组织：平衡状态的组织有利于获得细晶粒。A晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。影响奥氏体晶粒长大的因素5.2钢在加热时的组织转变5.3钢在非平衡时冷却时的转变 冷却过程是钢热处理关键工序,决定钢热处理后的组织和性能。热处理生产中,冷却速度较快,A组织转变不完全符合FeFe3C相图规律。经A化的钢快速冷却Ar1点以下,处于不稳定状态还未进行转变的A,称为过冷A。过冷A冷却到室温有两种方式：热热加加保温保温时间时间温温度度临界温度临界温度A1连续冷却连续冷却等温冷却等温冷却过冷A的冷却方式：把加热到奥氏体状态的钢，快速冷却到低于A1的某一温度，并等温停留一段时间，使奥氏体发生转变，然后再冷却到室温。把加热到奥氏体状态的钢置于某种冷却介质中连续冷却到室温。5.3钢在非平衡时冷却时的转变5.3钢在非平衡时冷却时的转变一、过冷奥氏体等温转变曲线 过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。1.过冷A的等温转变过冷A的等温转变图是表示A急速冷却到临界点A1以下在各不同温度下的保温过程中转变量与转变时间的关系曲线。又称C曲线或TTT曲线。(Time-Temperature-Transformation)5.3钢在非平衡时冷却时的转变2、过冷奥氏体等温转变曲线的建立以共析钢为例：取一批小试样并进行A化。将试样分组淬入低于A1点的不同温度的盐浴中保温，隔一定时间取一试样淬入水中。测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度时间坐标中，并分别连线。转变开始点的连线称转变开始线。转变终了点的连线称转变终了线。共析碳钢的TTT曲线建立过程示意图时间时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度温度()0400A1共析碳钢TTT曲线的分析稳定的奥氏体区稳定的奥氏体区过过冷冷奥奥氏氏体体区区A向产向产物转变开始线物转变开始线A向产物向产物转变终止线转变终止线 A+产产 物物 区区产产物物区区A1550;高温转变区高温转变区;扩散型转变扩散型转变;P 转变区。转变区。550230;中温转变中温转变区区;半扩散型转变半扩散型转变;贝氏体贝氏体(B)转变区转变区;230-50;低温转低温转变区变区;非扩散型转变非扩散型转变;马氏体马氏体(M)转变区。转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf5.3钢在非平衡时冷却时的转变3、共析碳钢等温转变曲线的分析1)A1线以上A稳定存在区2)过冷A转变开始线3)过冷A转变终止线4)A1线以下和转变开始线以左为过冷A区5)坐标轴到转变开始线间距离为孕育期。不同温度过冷A孕育期不同,随转变温度降低,孕育期先缩短,后延长6)550孕育期最短,过冷A最不稳定,转变速度最快,C曲线“鼻尖”区7)转变开始线与终止线间过冷A和转变产物共存区8)A1线以下,转变终止线右为转变产物区Ms水平线(230):M转变开始温度;Mf水平线(-50):M转变终止温度.5.3钢在非平衡时冷却时的转变二、过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能随过冷度不同，过冷A将发生珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变三种类型转变。以共析钢为例。珠光体转变1、珠光体的组织形态及性能过冷奥氏体在A1到550间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片层厚薄不同，又细分为珠光体、索氏体和托氏体。奥奥氏氏体体晶晶界界奥氏体中碳的浓度降低奥氏体中碳的浓度降低铁素体形核长大铁素体形核长大渗碳体形核长大渗碳体形核长大奥氏体中碳的浓度升高奥氏体中碳的浓度升高渗碳体再次形核长大渗碳体再次形核长大不同生长方向不同生长方向AFe3CF珠光体珠光体P形成机理形成机理高温转变高温转变过冷度越大过冷度越大F F和和FeFe3 3C C的片层间距越小的片层间距越小FeFe3 3C C越短、越薄越短、越薄强度和硬度越好强度和硬度越好塑性越好，塑性越好，P P转变是扩散型转变转变是扩散型转变珠光体转变过程珠光体转变过程光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌 珠光体：形成温度A1-650，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示。5.3钢在非平衡时冷却时的转变光镜形貌电镜形貌 索氏体 形成温度为650-600，片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S 表示。5.3钢在非平衡时冷却时的转变5.3钢在非平衡时冷却时的转变 托氏体 形成温度为600-550，片层极薄，电镜下可辨，用符号T 表示。电镜形貌光镜形貌n珠光体、索氏体、托氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。片间距片间距 bHRC l片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。奥氏体晶界奥氏体中碳的浓度升高奥氏体中碳的浓度升高渗碳体形核长大渗碳体形核长大F铁素体形核长大铁素体形核长大（C过饱和）过饱和）奥氏体中碳的浓度降低奥氏体中碳的浓度降低铁素体再次形核长大铁素体再次形核长大AFe3CB贝氏体贝氏体B-中温转变中温转变贝氏体贝氏体B B：过饱和铁素体和细小：过饱和铁素体和细小颗粒状渗碳体的机械混合物。颗粒状渗碳体的机械混合物。上贝氏体：上贝氏体：转变温度为转变温度为550-550-350350，细小渗碳体分布在条状，细小渗碳体分布在条状铁素体之间，成羽毛状铁素体之间，成羽毛状-塑性塑性和韧性很差，无实用价值。和韧性很差，无实用价值。下贝氏体：下贝氏体：针叶状铁素体针叶状铁素体+有规有规律分布的渗碳体粒子，二者成律分布的渗碳体粒子，二者成5555-60-60角角塑性韧性较好。塑性韧性较好。贝氏体的组织形态及性能 过冷奥氏体在550-230(Ms)间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用符号B表示。根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体(B上)和下贝氏体（B下）。nB转变属半扩散型转变，即只有碳原子扩散而铁原子不扩散，晶格类型改变是通过切变实现的。上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体5.3钢在非平衡时冷却时的转变 上贝氏体 形成温度550-350。在光镜下呈羽毛状。在电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自A晶界向晶内平行生长的F条之间。光镜下光镜下电镜下电镜下下贝氏体形成温度350-230(Ms)。在光镜下呈竹叶状。在电镜下为细片状碳化物分布于F针内，并与F针长轴方向呈55-60角。光镜下光镜下电镜下电镜下上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体B组织的透射电镜形貌nB上强度与塑性都较低，无实用价值。nB下除强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。5.3钢在非平衡时冷却时的转变奥氏体晶界冷却速度很大，冷却速度很大，C和和Fe都不能都不能进行扩散。进行扩散。铁迅速转变成铁迅速转变成铁铁.A马氏体马氏体M-低温转变低温转变马氏体马氏体M M：由于冷却速度很大，：由于冷却速度很大，C C和和FeFe都不能进行扩散。都不能进行扩散。C C在在固固溶体（溶体（bccbcc）中过饱和。）中过饱和。马氏体转变速度极快，马氏体转变速度极快，A A冷却至冷却至MsMs点后，随着温度降低，点后，随着温度降低，M M不断不断增加，若在增加，若在MsMs点以下保温，点以下保温，M M两两不增加。不增加。AMAM为连续转变过程。为连续转变过程。马氏体性能：马氏体性能：高硬度、韧性低、高硬度、韧性低、脆性大脆性大;内应力大内应力大;MMMM以极大地速度长大以极大地速度长大.当A体过冷到Ms以下将转变为马氏体类型组织。马氏体转变是强化钢的重要途径之一。马氏体转变是强化钢的重要途径之一。1、马氏体的晶体结构碳在-Fe中的过饱和固溶体称马氏体,用符号M表示。M转变时，A中的碳全部保留到M中。马马氏氏体体组组织织5.3钢在非平衡时冷却时的转变M具有体心正方晶格(a=bc)(轴比c/a称M的正方度)。C%越高，正方度越大，正方畸变越严重。当0.25%C时，c/a=1，此时M为体心立方晶格。5.3钢在非平衡时冷却时的转变2、马氏体的形态M的形态分板条和针状两类。板条马氏体立体形态为细长扁棒状。在光镜下板条M为一束束的细条组织。每束内条与条之间尺寸大致相同并呈平行排列，一个A晶粒内可形成几个取向不同的M束。n在电镜下，板条内的亚结构主要是高密度的位错，又称位错M。光镜下光镜下电镜下电镜下针状马氏体立体形态为双凸透镜形的片状。显微组织为针状。在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶M。电镜下电镜下电镜下电镜下光镜下光镜下马氏体的形态主要取决于其含碳量C%0.2%时，组织几乎全部是M板条。C%1.0%C时则几乎全部是M针状。C%在0.21.0%之间为板条与针状的混合组织。0.45%C0.2%C1.2%C马氏体形态与含碳量的关系马氏体形态与含碳量的关系3、马氏体的性能n高硬度是M组织性能的主要特点。nM的硬度主要取决于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。l合金元素对M硬度的影响不大。马氏体硬度、韧性与含碳量的关系马氏体硬度、韧性与含碳量的关系C%马氏体的透射电镜形貌马氏体的透射电镜形貌针状马氏体针状马氏体板条马氏体板条马氏体M强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。此外，M转变产生的组织细化也有强化作用。M的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。M针状脆性大，M板条具有较好的塑性和韧性。4、马氏体转变的特点nA转变为M无孕育期；nM形成速度极快，接近光速nA转变为M后，钢件体积有1%膨胀，形成内应力nA转变为M有不彻底性，有残余A5.3钢在非平衡时冷却时的转变二.过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能（总结）据C曲线,过冷A转变按温度高低和组织形态分三个区:1)550高温转变(P型转变)；(2)550-Ms点间中温转变(B型转变)；(3)Ms线以下低温转变(M型转变)。1)高温转变(P型型转变):当A过冷到A1-550,转变过程Fe原子和C原子都可扩散,故P型转变属扩散型相变。A向P转变,渗碳体先在A晶界形成晶核,后依靠渗碳体片不断分支,向A内部平行长大。在渗碳体片分支长大同时,使与它相邻A碳含量降低,促使这部分A转变为F片,形成F+渗碳体相间的片层状组织P。一个A晶粒中可产生几个晶核,形成几个位向各不相同的P领域,到A全部转化为P止。P中F与渗碳体的片层距离,随转变温度降低(过冷度增大)而减小,即组织更细。据片层间距大小,将P型组织分为珠光体(P)、索氏体(S)、托氏体(T)。见表5-2。P片层间距越小,相界面越多,塑性变形抗力越大,强度、硬度越高,因渗碳体片变薄,易与F一起变形而不脆断,使塑性和韧性提高。冷拔钢丝要求有S组织（易变形而不因拉拔而断裂）。表5-2共析碳钢三种珠光体型组织组织名称符号转变温度()相组成转变类型特征HRCb（MPa）珠光体型珠光体PA1650F+Fe3C扩散型（铁原子和碳原子都扩散）片层间距0.60.8m,500可分辨10201000索氏体S650600片层间距0.250.4m,1000可分辨,又称P25301200托氏体T600550片层间距0.10.2m,2000可分辨,称极细P304014002)中温转变(B型转变):过冷A在550-Ms点等温保温时,转变为B组织。过冷度较大,转变温度稍低,B转变只发生C原子扩散,Fe原子不扩散,为半扩散型转变。B:含饱和碳的F弥散分布的渗碳体组成的非层状两相组织。据组织形态及转变温度,分为:B上和B下。B形成过程与P不同,先在过冷A晶界或晶内贫C区形成过饱和碳的F,随F生长,碳原子扩散,F中析出短片渗碳体或极细E相(Fe2.4C)。光学显微镜下:B上羽毛状;F暗黑色片状;渗碳体亮白色。因F较宽和渗碳体较粗大,其强度低,塑性和韧性差,热处理中避免B上出现；B下针叶状;含过饱和碳的F呈针片状,其上分布着与轴成55-65的微细E相颗粒或薄片。B下有优良力学性能,生产中常用等温淬火获得下B下组织。转变温度较高（550-350）时转变温度较低（转变温度较低（350-230）时）时3)低温转变(M型转变):将A以极大冷却速度快冷到Ms以下,使其冷却曲线不与C曲线相遇,发生M型转变。M转变时过冷度极大,转变温度很低,Fe原子和C原子都不能扩散,A只能进行非扩散性相变,即由-Fe面心立方晶格改为a-Fe体心立方晶格,C原子来不及扩散被保留在a-Fe晶格中,M是碳在a-Fe中过饱和固溶体,转变前A的含碳量,因其过饱和度极大,晶格畸变增大,固溶强化显著,M有很高硬度、强度和耐磨性。(1)马氏体组织形态:板条状和片状。C0.2%低碳M在光学显微镜平行成束分布的板条状组织(图5.9),较好塑性和韧性,硬度30-50HRC;C1.0%高碳M显微镜下平行针片状组织(图5.10),塑性和韧性差,硬度高64-66HRC;含碳量介于两者间M为板条状M与针片状M混合组织。针状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性。(2)马氏体转变的特点及组织形态 A向M转变无孕育期；M形成速度极快,接近声速；A转变成M后,钢件体积产生1%膨胀,形成很大内应力；A转变为M有不彻底性,钢中会有残余A存在,残余A量随奥氏体含碳量增加而增多。（3）M硬度与含碳量的关系M强度和硬度取决于M中含碳量,图5-11。随M含碳量增加,晶格畸变增大,M强度、硬度增高,塑性和韧性急剧降低。C0.6%时强度和硬度趋于平缓。图5-11 M硬度与含碳量关系 过冷奥氏体转变产物（共析钢）转变转变类型类型转变产转变产物物形成温度，形成温度，转变转变机制机制显微组织特征显微组织特征HRC获得获得工艺工艺珠珠光光体体PA1650扩扩散散型型粗片状，粗片状，F、Fe3C相间分布相间分布5-20退火退火S650600细片状，细片状，F、Fe3C相间分布相间分布20-30正火正火T600550极极细细片片状状，F、Fe3C相相间间分分布布30-40等温等温处理处理贝贝氏氏体体B上上550350半扩半扩散型散型羽毛状，短棒状羽毛状，短棒状Fe3C分布于分布于过饱和过饱和F条之间条之间40-50等温等温处理处理B下下350MS竹叶状，细片状竹叶状，细片状Fe3C分布于分布于过饱和过饱和F针上针上50-60等温等温淬火淬火马马氏氏体体M针针MSMf非扩非扩散型散型针状针状60-65淬火淬火M*板条板条MSMf板条状板条状50淬火淬火Vk时间时间(lg )温温度度A1PfPsA+PKMsMf水冷水冷油冷油冷Vk1炉炉冷冷空冷空冷共析碳钢连续冷却转变曲线共析碳钢连续冷却转变曲线-CCT-CCT 曲线曲线5.3钢在非平衡时冷却时的转变温温度度时间时间A1MsMfPsPfkPs：AP开始线Pf：AP终了线K：AP中止线 P、S、T转变区与等温转变时P、S、T转变区基本相同1、连续冷却转变、连续冷却转变曲线曲线 A1650 C,AP 650 C600 C,AS 600 C550 C,AT5.3钢在非平衡时冷却时的转变共析钢的CCT曲线没有B转变区，在P转变区之下多了一条转变中止线。当连续冷却曲线碰到转变中止线时，珠光体转变中止，余下的A一直保持到Ms以下转变为M。5.3钢在非平衡时冷却时的转变2、转变产物、转变产物a)只要冷却速度小于Vk，冷却至室温将得到全部的P，只是组织弥散程度不同；b)冷却速度在Vk和Vk之间，当冷至Ps时，开始发生P转变，但冷至转变终止线时，终止P转变，继续冷却至Ms下，未转变的过冷A转变为M。室温组织为P+M；c)冷却速度大于Vk，A过冷至Ms点以下发生M转变，冷至Mf点，转变终止。最后的组织为M+Ar。临界冷却速度Vk：使A全部过冷到Ms以下转变为M的最小冷却速度过冷A连续冷却C曲线测定困难,用等温冷却C曲线定性、近似分析连续冷却转变过程。5.3钢在非平衡时冷却时的转变V1（炉冷）：APV2（空冷）：ASV3（油冷）：AT+M+ArV（水冷）：AM+ArVk(临界冷却速度）：AM+Ar5.4钢的常用热处理热处理工艺热处理工艺预备热处理（退火、正火）：消除预备热处理（退火、正火）：消除热加工缺陷，为以后的冷加工和最热加工缺陷，为以后的冷加工和最终热处理作准备终热处理作准备最终热处理（淬火、回火）：使工最终热处理（淬火、回火）：使工件获得使用性能的热处理件获得使用性能的热处理 退火和正火是零件预先热处理的主要方式。某些情况下,若零件经退火或正火后已满足要求(工件性能要求不高),这时的退火和正火工艺就作为最终热处理。一、退火一、退火n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。n1、退火目的l调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。l 消除内应力，防止加工中变形。l 为最终热处理作组织准备。真空退火炉真空退火炉n2、退火工艺n退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。n 完全退火l将工件加热到Ac3+3050保温后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析钢.n 等温退火n亚共析钢加热到Ac3+3050,共析、过共析钢加热到Ac1+3050，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢.高速钢等温退火与普通退火的比较高速钢等温退火与普通退火的比较n 球化退火n球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。l它是将工件加热到Ac1+30-50 保温后缓冷，或者加热后冷却到略低于 Ar1 的温度下保温，使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。主要用于共析、过共析钢。n球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体,用P球表示。球状珠光体球状珠光体l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.n二、正火n正火是将亚共析钢加热到Ac3+30 50，共析钢加热到Ac1+3050，过共析钢 加热到Accm+30 50保温 后空冷的工艺。n正火比退火冷却速度大。n1、正火后的组织：0.6%C时，组织为F+S；0.6%C时，组织为S。正火温度正火温度n2、正火的目的n 对于低、中碳钢(0.6C%)，目的与退火的相同。n 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。l 普通件最终热处理。l要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火,高碳钢用球化退火.热处理与硬度关系热处理与硬度关系合适切削加工硬度合适切削加工硬度n正火与退火的选择(1)从使用性能考虑:如钢件性能要求不高,随后不再进行淬火与回火,可用正火做最终热处理提高力学性能。如零件形状复杂,正火的冷却速度有形成裂纹的危险,应采用退火。退火比正火可减少最终热处理(淬火)变形开裂。(2)从切削加工性考虑:低碳钢用正火,高碳钢和工具钢用退火。(3)从作用上考虑:过共析钢在球化退火前要先进行一次正火,以抑制网状二次渗碳体的形成。(因正火析出的二次渗碳体少,难形成连续的网状)(4)从经济上考虑:正火比退火生产周期短,能耗少、操作简单。可能条件下优先考虑正火。三、钢的淬火n淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速 度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺.l淬火是应用最广的热处理工艺之一。l淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能.真空淬火炉真空淬火炉(一)淬火温度n1、碳钢n 亚共析钢l淬火温度为Ac3+30-50。l预备热处理组织为退火或正火组织。n亚共析钢淬火组织：n0.5%C时为Mn0.5%C时为M+A。65MnV钢钢(0.65%C)淬火组织淬火组织45钢钢(含含0.45%C)正常淬火组织正常淬火组织n在Ac1 Ac3之间的加热淬火称亚温淬火。35钢（含钢（含0.35%C）亚温淬火组织）亚温淬火组织l亚温淬火组织为F+M，强硬度低，但塑韧性好.n 共析钢n淬火温度为Ac1+30-50；淬火组织为M+A。n 过共析钢n淬火温度:Ac1+30-50.n温度高于Accm，则奥氏体晶粒粗大、含碳量高,淬火后马氏体晶粒粗大、Ar量增多。使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加。n淬火组织:M+Fe3C颗粒+Ar。(预备组织为P球)T12钢（含钢（含1.2%C）正常淬火组织）正常淬火组织n2、合金钢n由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。n 亚共析钢淬火温度为Ac3+50100。n 共析钢、过共析钢淬火温度为Ac1+50100。钢坯加热钢坯加热(二)淬火加热时间(工件升温+保温时间)影响淬火加热时间的因素很多，如钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸、加热介质、炉温、装炉方式等。经验公式:KD 加热时间(min)；加热系数(min/mm)K装炉修正系数；D工件有效厚度(mm)1)过热:工件淬火加热时,因温度过高或时间过长,造成A晶粒粗大的现象。过热不仅使淬火后得到的M粗大,使工件强度、韧性降低,引起脆断,易引起淬火裂纹。纠正过热工件:先进行细化晶粒的退火或正火,后进行淬火。2)过烧:工件淬火加热时,温度过高,使A晶界发生氧化或出现局部熔化的现象,过烧的工件无法补救,只得报废。3)氧化和脱碳:淬火加热时工件和热介质相互作用,产生氧化和脱碳。氧化使工件尺寸减少,表面粗糙度降低,影响淬火冷却速度。表面脱碳使工件表面含碳量、硬度、耐磨性及疲劳强度降低。(三)淬火介质n理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小理想淬火曲线示意图理想淬火曲线示意图MsMf 内应力的目的。但目前还没有找到理想的淬火介质。l常用淬火介质是水和油.l水的冷却能力强，但低温冷却能力太大，只使用于形状简单、尺寸较小的碳钢件。n油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸、形状复杂的碳钢件。n熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。n聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.(四)淬火方法n采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。n1、单液淬火法n加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法。n操作简单，易实现自动化。各种淬火方法示意图各种淬火方法示意图1单液淬火法单液淬火法2双液淬火法双液淬火法3分级淬火法分级淬火法4等温淬火法等温淬火法n2、双液淬火法n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.n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。n3、分级淬火法n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。l可减少内应力，用于小尺寸工件。盐浴炉盐浴炉n4、等温淬火法n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。n经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小.n适用于形状复杂及要求较高的小型件。常用的常用的淬火冷淬火冷却方法却方法单液淬火法单液淬火法双液淬火法双液淬火法分极淬火法分极淬火法等温淬火法等温淬火法适用于高碳钢零件和较大适用于高碳钢零件和较大的合金钢零件的合金钢零件适用于尺寸较小的工件适用于尺寸较小的工件形状复杂、尺寸要求精形状复杂、尺寸要求精确，且硬度与韧性要求确，且硬度与韧性要求高的重要零件高的重要零件常见碳钢在水中淬火、常见碳钢在水中淬火、合金钢在油中淬火合金钢在油中淬火(五)钢的淬透性网带式淬火炉网带式淬火炉1、淬透性的概念M量和硬度随量和硬度随深度的变化深度的变化n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。l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。l淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力.淬透性用临界淬透直径表示 临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径，用D0表示。D0与冷却介质有关，如45钢D0水=16mm，D0油=8mm。只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比较，如45钢D0油=8mm，40Cr D0油=20mm。2、影响淬透性的因素 钢的淬透性取决于临界冷却速 度Vk，Vk越小，淬透性越高。而Vk取决于C曲线的位置，C曲线越靠右，Vk越小。因而凡是影响因而凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素。曲线的因素都是影响淬透性的因素。l除除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；l奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。3、淬透性的应用 1、对于截面承载均匀的重要件，要全部淬透。如螺 栓、连杆、模具等。2、对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透（淬硬层深度一般为半径的1/21/3），如轴类、齿轮等。淬硬层深度与工件尺寸有关，设计时应注意尺寸效应。高强螺栓高强螺栓柴油机连杆柴油机连杆齿轮齿轮 将淬火钢重新加热 Ac1以下、保温后冷却到室温的热处理工艺。意义:淬火后因“M”为不稳定组织，重新加热时，碳原子扩散能力增强，马氏体“M”中过饱和碳将以 Fe2.4C形式析出，致使b、HRC降低，%、k提高。时间时间时间时间回火回火回火回火工艺曲线图工艺曲线图工艺曲线图工艺曲线图温度温度温度温度AcAc1 1四、钢的回火未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放置或使用过程中易变形或开裂。钢经淬火后应立即进行回火。回火目的：1）降低脆性，提高塑性 2）消除淬火应力，防止工件的变形、开裂 3）稳定工件尺寸淬火钢在回火时的转变 钢淬火后的组织：M+少量A，不稳定的非平衡组织，都有向稳定组织转变的倾向。室温下原子活动能力差，转变极慢，钢的回火是促进该转变。随回火温度升高,淬火M和残余A组织发生四个阶段的转变。阶段转变特征M分解100-200回火时M过饱和C原子以E相析出发生分解,过饱和相和及细E相组成的组织-M回火。此时,钢硬度不变或略高。残余A分解200-300回火时M继续分解,残余A转变成B下。此时,钢组织为M回火,因相中C含量减少,硬度下降。回火T形成250-400回火时M分解结束,相转变为F,淬火应力基本消除。非稳定E相转变成Fe3C,形成在F基体上分布着细颗粒Fe3C的混合物-T回火。Fe3C聚集长大和F再结晶400以上回火弥散分布Fe3C聚集长大,形成大颗粒状Fe3C,同时F再结晶,失去淬火M的板条状或片状形态,而成等轴多边形态.该混合物-S回火。回火分类:低温回火、中温回火、高温回火回火的分类及应用滚滚滚滚动动动动轴轴轴轴承承承承1.低温回火（250以下）主要组织：回火马氏体“M”目的：保持原淬火硬度（5664HRC）和高的耐磨性，减小内应力和脆性。应用：工具钢的热处理，如：刀具、模具等其它耐磨件。2.中温回火（350500）主要组织：极细片状P-回火托氏体(T);目的：保持较高硬度（3550HRC）和一定的韧性，获得高弹性。应用：主要用于各种弹簧、发条、锻模等。钢板弹簧钢板弹簧钢板弹簧钢板弹簧圆弹簧圆弹簧圆弹簧圆弹簧 3.高温回火（500以上）主要组织：回火索氏体“S”为 F+Fe3C（细粒状）,强度和韧性都较好，即综合力学性能较好 硬度 为2035HRC。应用：广泛用于承受循环应力的中碳钢重要件，如:连杆、主轴、重要螺钉等。中碳钢（中碳钢（中碳钢（中碳钢（0.40.40.60.6C C）亦称为调质钢。）亦称为调质钢。）亦称为调质钢。）亦称为调质钢。传传传传动动动动轴轴轴轴调质调质调质调质淬火并高温回火的复合热处理工艺淬火并高温回火的复合热处理工艺淬火并高温回火的复合热处理工艺淬火并高温回火的复合热处理工艺。柴油机连柴油机连杆杆 45钢钢（20mm20mm40mm40mm）调质调质与正火与正火处处理后力学性能的比理后力学性能的比较较热处理状态b（MPa）（%）k（J）HBS组织正火70080015204064 163220SF调质75085020256496 210250S回火 调质处理后的钢与正火比较，硬度接近；强度较高；塑性和冲击性能显著提高。（因调制后组织：S回火，其渗碳体呈颗粒状；正火后组织：S，其渗碳体呈片状）广泛用于广泛用于各种结构件如轴、各种结构件如轴、齿轮齿轮等热处理。也可作为等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等要求较高精密件、量具等预备热处理。预备热处理。刀具、模具刀具、模具等等其它耐磨件其它耐磨件应用应用获得良好的综合力学性能，获得良好的综合力学性能，即即在保持较高的强度同时，具有在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。良好的塑性和韧性。提高提高 e及及 s，同时使工件具有同时使工件具有一定韧性一定韧性。在保留高硬度、高在保留高硬度、高耐磨性的同时，降耐磨性的同时，降低内应力。低内应力。回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火组织回火组织500-650350-500150-250 回火温度回火温度 高温回火高温回火 中温回火中温回火 低温回火低温回火 适用于适用于弹簧弹簧热处理热处理n第一类回火脆性n又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-400回火时出现的脆性。l这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法。l回火时应避开这一温度范围。n第二类回火脆性n又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-650范围内回火后缓冷时出现的脆性.回火后快冷不出现，是可逆的。n防止办法：n 回火后快冷。l 加入合金元素W(约1%)、Mo(约0.5%)。该法更适用于大截面的零部件。5.5钢的表面热处理 许多机器零件在高载荷及表面摩擦条件下工作，要求零件表面有高强度、硬度和耐磨性，而心部又要有良好塑性和韧性。外硬内韧表面热处理 生产中常用表面热处理：表面淬火，化学热处理。表面淬火：是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。只对工件表层进行淬火的工艺。快速加热使A化，快速冷却获得表层一定深度M组织，心部组织不变（原来塑性、韧性较好的退火、正火火调制态组织）。表面淬火目的：使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限;心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。感应加热表面淬火示意图感应加热表面淬火机床感应加热表面淬火机床1.感应加热：利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。常用表面淬火加热方法有:感应加热表面淬火,火焰加热表面淬火,激光加热表面淬火。感应加热种类及应用范围感应加热类型工作电流频率淬硬层深度（mm）应用范围高频感应加热100200KHz(常用200300KHz)0.52中小模数齿轮（m3），中小轴,机床导轨等。超音频感应加热2060KHz（常用3040KHz）2.53.5中小模数齿轮(m=36),花键轴,曲轴,凸轮轴等。中频感应加热50010000Hz(常用2500800Hz）210大中模数齿轮(m=812),大直径轴类,机床导轨等。工频感应加热50Hz1020大型零件,如冷轧辊、火车车轮、柱塞等。原理：集肤效应，表面完全A化，心部室温，喷水快冷，达到表面淬火目的。通过调整电流频率获得工件不同淬硬层深度。感应加热分为：高频感应加热频率为250-300KHz，淬硬层深度0.5-2mm传传动动轴轴连连续续淬淬火火感感应应器器感应加热表面淬火齿轮的截面图感应加热表面淬火齿轮的截面图中频感应加热频率为2500-8000Hz淬硬层深度2-10mm齿圈淬火机床齿圈淬火机床各种感应器各种感应器工频感应加热频率为50Hz淬硬层深度10-15mm各种感应器各种感应器感应穿透加热感应穿透加热感应加热表面淬火特点：1）速度极快，A经历细化均匀，淬火后表层获得极细M或M隐针，较普通淬火高2-3HRC;2）工件表面不易氧化脱碳，变形小、耐磨好，疲劳强度高;3）生产率高，易机械化自动化操作。4）设备贵，维修调整困难等。为保证零件心部良好力学性能，感应加热表面淬火前应正火或调制处理。表面淬火后低温回火，减少淬火内应力降低脆性。感应加热表面淬火主要适用于中碳钢和中碳低合金钢2.火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火：用乙炔-氧火焰(3200)或煤气-氧火焰(2000),对工件表面快速加热,随即喷水冷却方法。适用于中碳钢、中碳合金钢及铸铁的单件小批量生产以及大型零件(如大型轴类、模数齿轮等)的表面淬火。硬化层深度26mm。(设备简单,成本低,灵活。加热温度难控,工件表面易过热,淬火质量不稳定。)3.激光加热表面淬火激光加热表面淬火:以高能量激光束扫描工件表面,快速加热到钢临界点以上,利用工件自身大量吸热使表面迅速冷却而淬火,实现表面相变硬化。激光加热表面淬火后表层获得板条M和针状M混合物；硬化层深度0.3-1mm,表层硬度较普通淬火高20%,耐磨性提高50%,寿命提高几倍-几十倍。激光加热表面淬火的最佳原始组织是调制组织,淬火后零件变形极小,表面质量很高,适用于拐角、沟槽等。激光表面处理激光表面处理化学热处理:将工件置于特定介质中加热保温,使介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织,进而改变其性能的热处理工艺。特点:改变工件表层组织,还改变化学成分,使工件表层强化或具有特殊物理、化学性能。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。化学热处理的基本过程(由三个基本过程完成）1）介质(渗剂)在一定温度分解：分解的同时释放出活性原子。如：渗碳 CH42H2+C 氮化 2NH33H2+2N2）工件表面的吸收：活性原子先吸附在零件表面,然后被零件表面溶解吸收。活性原子或进入Fe的晶格形成固溶体,或与钢中某元素形成化合物。3）扩散:被工件表面吸收的原子向内部扩散,形成一定厚度渗层。1.钢的渗碳(Carburizeofsteel)1)定义:向钢的表面渗入碳原子的过程。2)目的:使工件在热处理后具有高的表面硬度、耐磨性及高的接触强度和弯曲疲劳强度，而心部仍保持良好的韧性。(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。如15、20、20Cr、20Mn2、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA4)方法:固体、气体、液体渗碳。固体渗碳法示意图固体渗碳法示意图零件零件渗碳剂渗碳剂试棒试棒盖盖泥封泥封渗碳箱渗碳箱优点：操作简单；缺点：渗速慢，劳动条件差。气体渗碳法示意图气体渗碳法示意图优点：质量好，效率高；缺点：渗层成分与深度不易控制。井式气体渗碳炉 5)工艺参数:加热温度为900950;渗碳时间一般为39小时;6)渗碳后的组织:1%CP+Fe3C0.2%C F+P少少表面表面中心中心零零 件件PP+F其表面的含碳量最高，通常在0.8-1.1%范围。7)工艺路线：锻造正火切削加工渗碳淬火（直接一次淬火两次淬火）+低温回火精加工2.钢的渗氮(Nitridationofsteel)1)定义定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。向钢的表面渗入氮原子的过程。2)目的目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能获得具有表硬里韧及抗蚀性能 的零件。的零件。3)用钢用钢:中碳合金钢。35CrMo、roro38CrMoAlA(氮化王牌钢)4)方法方法:气体渗氮、气体渗氮、离子离子离子离子渗氮渗氮。介质：。介质：氨气、液氮氨气、液氮 5）工艺路线：）工艺路线：锻造退火粗加工调质精加工锻造退火粗加工调质精加工去应力退火精磨渗精磨或碾磨去应力退火精磨渗精磨或碾磨离子渗氮设备 井式气体氮化炉 6)工艺工艺:加热温度加热温度500600;保温时间保温时间0.30.5mm/2050h。7)热处理特点热处理特点:渗氮前需调质处理渗氮前需调质处理;渗氮后不需热处理渗氮后不需热处理。8)渗氮处理后的组织渗氮处理后的组织 表层表层:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、MoN、TiN、VN。心部心部:S回回。n9）氮化处理的特点：）氮化处理的特点：n一般为最后一道工序，最多只精磨或研磨；一般为最后一道工序，最多只精磨或研磨；n表面高硬度、高耐磨性、不需淬火；表面高硬度、高耐磨性、不需淬火；n高的疲劳强度；高的疲劳强度；n抗腐蚀；抗腐蚀；n变形比渗碳、表面淬火小得多。变形比渗碳、表面淬火小得多。渗碳与渗氮的工艺特点渗碳与渗氮的工艺特点处理后是否处理后是否需要热处理需要热处理处理时处理时间间(h)处理温度处理温度()名称名称需要需要39900950渗碳渗碳不需要不需要2050500600渗氮渗氮3.钢的碳氮共渗-氰化处理(Carbonitridingofsteel)1)定义定义:向钢的向钢的表面同时渗入碳和氮原表面同时渗入碳和氮原 子子的过程。的过程。2)目的目的:获得具有获得具有表硬里韧表硬里韧性能的零件。性能的零件。3)方法方法:固体碳氮共渗固体碳氮共渗气体碳氮共渗气体碳氮共渗液体碳氮共渗液体碳氮共渗高温高温中温中温低温低温返回4)工艺工艺:合金结构钢HRC5360中温气体碳氮共渗中温气体碳氮共渗80086018以渗碳为主以渗碳为主0.50.8mm淬火淬火+低温回火低温回火合金工具钢合金工具钢HRC5463低温气体碳氮低温气体碳氮共渗共渗50060016以渗氮为主以渗氮为主0.10.4mm不需要不需要材料性能性能名称名称温度温度()时间时间(h)作用作用渗层渗层热处理热处理1.形变热处理:把塑性变形(锻、轧等)和热处理工艺紧密结合起来的一种热处理方法。(可使钢同时受到形变强化和相变强化,处理后钢件强度、塑性和韧性大大高于经一般热处理的钢件)。2.低温形变热处理:把钢加热至A化,保温一段时间,快冷到c1以下,在过冷A孕育期最长的温度(500600)进行大量(6090)塑性变形,然后淬火得到M组织的综合热处理工艺。(处理后需进行低温回火或中温回火。目的:保持一定塑性,大幅提高强度和耐磨性。用于强度要求极高的零件。如飞机起落架、高速钢刀具、模具、冲头等)5.6其他热处理简介3.高温形变热处理:把钢加热至A化,保温一段时间,在该温度下进行塑性变形,随后淬火处理,获得M组织。高温变形处理再淬火后,还需低温回火、中温回火或高温回火。可大大改善塑性、韧性,减少脆性,其塑性变形是在A再结晶温度以上进行,强化程度不如低温变形大。用于调制钢及机械加工量不大的锻件。4.真空热处理:将钢件置于低于1个大气压的环境中加热的热处理工艺。特点:1)钢件在真空中加热保温可避免氧化、脱碳,同时能脱脂、分解表面氧化物,得到高表面质量。2)真空加热无对流传热,升温慢,零件内外温差小,热处理后零件变形小。图523 CA6140机床主轴图 技术要求：81及90轴颈处高频表面淬火、回火45-50HRC。材料：45号钢 钢材选择:C6140车床属中速、中负荷、在滚动轴承中工作的机床,选45号钢。工艺路线:下料一锻造一正火一机加工一高频淬火一回火一磨加工。热处理工艺:正火:840860,保温11.5h,空冷,HB229。高频淬火:在高频设备及淬火机床上进行淬火,淬火前应进行一次预热。回火:220250,115h。工艺分析:正火或调质:锻造后正火,为调整、细化内部组织,获得良好综合力学性能,为高频淬火准备。高频淬火:提高颈部耐磨性,延长寿命。回火:高频淬火后回火,消除淬火应力,保持表面高硬度和耐磨性.5.7热处理工艺举例作业：P529、10、12、14