第5.2章--钢的热处理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.4,钢的退火与正火,1,）退火,将钢加热到相变温度,Ac,1,以上或以下，较长时间保温并缓慢冷却的一种工艺。,箱式炉,完全退火,将钢加热到,Ac,3,以上,2030,，经完全奥氏体化后随炉缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。,用于亚共析钢（,Wc=0.3%0.6%),消除铸造、扎制、锻造、焊接等造成的异常组织，均匀化学成分，细化晶粒。,消除内应力,降低硬度，改善切削加工性能,等温退火,亚共析钢,Ac,3,以上,2030,，,过共析钢,Ac,1,以上,2030,，,保温后冷到,Ar,1,以下某一温度,并在此温度停留,待相变完成后出炉空冷,.,组织均匀,缩短时间,提高生产率,.,球化退火,将钢加热到,Ac,1,以上，,Acm,以下的双相区，较长时间保温并缓慢冷却的热处理工艺。,适用共析、过共析钢（工、模具）,使碳化物球化，避免网状二次渗碳体,降低硬度，提高韧性，改善切削加工性能,消除内应力,去应力退火,为了消除由于变形加工及铸造、焊接过程引起的残余内应力而进行的退火。,再结晶退火,将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒而消除加工硬化的热处理工艺。,扩散退火,将工件加热到略低于固相线的温度，长时间保温（,1020h,），随炉缓冷的工艺。,高合金钢,均匀成分,2,）正火,将钢加热到临界温度以上，保温后空冷的热处理工艺。,正火与退火区别：,珠光体细，强度、硬度高，韧性好。,先共析相的数量显著减少。（,Wc=0.6%1.4%,的碳钢，无先共析相）,正火应用：,消除网状二次渗碳体,作为最终热处理,改善切削加工性能,正火、退火工艺的选择：,0.25%,以下的钢，没有其它热处理工序时，可用正火提高强度。,0.25%0.5%,的钢，一般采用正火做预先热处理,0.5%0.75%,的钢，一般采用完全退火，降低硬度。,0.75%1.0%,的钢,弹簧：完全退火,工具：球化退火,1.0%,的钢，工具，球化退火。,Me,较多时，上述原则不适用。,5.5,钢的淬火与回火,一、淬火,淬火,将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺。,1,）淬火温度的确定,亚共析钢：,Ac,3,+3050,共析、过共析钢：,Ac,1,+3050,2,）加热时间的确定,碳钢,合金钢,箱式炉,11.3min/mm,1.52min/mm,盐浴炉,0.40.5min/mm,0.51min/mm,3,）淬火介质的确定,盐水,水,硝盐,油,冷却速度,形状简单的碳钢,合金工具钢,合金钢,4,）淬火方法,单液淬火,将加热的工件放入一种淬火介质中连续冷却至室温的操作方法。,优缺点：操作简单，易实现机械化与自动化，适用于形状简单的工件，但此法水冷变形大，油冷难淬硬，可将油、水双冷结合起来进行如下的双液淬火。,双液淬火,将加热的碳钢先在水或盐水中冷却，冷到（,300,400,）时迅速移入油中冷却。,优缺点：既可使工件淬硬，又能减少淬火的内应力，有效地防止产生淬火裂纹，主要用于形状复杂的高碳工具钢，如丝锥、板牙等。缺点是操作困难，技术要熟练。,形状复杂的高碳钢,大型合金钢工件,分级淬火,把加热好的工件先投入温度稍高于,Ms,点的盐浴或碱中快速冷却停留一段时间，待其表面与心部达到介质温度后取出空冷，使之发生马氏体转变。,优缺点：比双液淬火进一步减少了应力和变形，操作较易。但由于盐浴、碱浴的冷却能力较小，故只适用于形状较复杂、尺寸较小的工作。,尺寸小、要求变形小,精密工件（刀具、量具）,等温淬火,此法与分级淬火法相类似，只是在盐浴或碱浴中的保温时间要足够长，使过冷奥氏体等温转变为有高强韧性的下贝氏体组织，然后取出空冷。,优缺点：由于淬火内应力小，能有效地防止变形和开裂，但此法缺点是生产周期较长又要一定设备，常用于薄、细而形状复杂的尺寸要求精确，并且要求强韧性高的工件，如成型刀具、模具和弹簧等。,获得下贝氏体，适用形状,复杂、要求高的小零件。,冷处理,将淬火后的工件继续冷却到,0,以下，使残余奥氏体继续转变为马氏体。,目的：尽量减少残余奥氏体，稳定尺寸，减少变形，硬度提高,110HRC,。,适用：,Wc0.6%,的碳钢、渗碳钢、轴承钢、高合金钢制造的精密零件（量具、精密轴承、精密镗杆）,箱式电炉,连续炉,台车式炉,可倾电炉,二、钢的回火,回火,将淬火后的钢，加热到,Ac,1,相变温度以下的适当温度，保温一定时间，而后空冷。,目的：,消除淬火应力，降低脆性，稳定组织。,改变回火温度，可获得不同的性能。,回火转变及应用,M,M,回,T,回,S,回,P,150250,5864HRC,低温回火：,目的：去应力、保持高硬度、高耐磨性。,适用：工具、轴承、渗碳件,3545HRC,中温回火：,目的：高的弹性极限和屈服强度、一定的韧性。,适用：各种弹性元件,2535HRC,高温回火：,目的：适当的强度和足够的韧性相配合。,适用：重要的结构件，连杆、轴、齿轮,Fe,2.4,C,350500,500650,650,A,1,调质处理,=,淬火,+,高温回火,回火脆性,第一类回火脆性：,250350,与相变机制有关，不可避免。,第二类回火脆性：,450600,与杂质及合金元素在原奥氏体晶界偏聚有关。,快冷可防止。,Mo,、,W,可阻碍偏聚。,5.6,钢的淬透性,一、钢的淬透性与淬硬性,淬透性,钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。,一般规定从工件表层深入到半马氏体区,(,马氏体与非马氏体组织各占一半的地方,),的深度为淬硬层深度。,淬硬性,钢淬火后所能达到的最高硬度值。,二、淬透性对钢力学性能的影响,三、影响淬透性的因素,化学成分：亚共析钢,Wc,增加，淬透性增加。,过共析钢,Wc,增加，淬透性降低。,合金元素除,Co,外，提高淬透性。,奥氏体晶粒度：大，稳定，淬透性提高。,钢中未溶第二相，降低淬透性。,四、淬透性的测定及表示方法,半马氏体区,水冷端距离,淬透性表示方法,淬透性指数：,43-3,：距水冷端,3mm,处硬度为,HRC43,临界直径,D0,（可查手册）,钢在某种介质中淬火时心部也能得到,50%,马氏体组织的最大直径。,例：在,20,水中,45,钢：,16mm,40Cr,：,36mm,40CrNiMo,：,87mm,五、淬透性的应用,全部淬透,截面尺寸较大，形状较复杂，要求截面力学性能均匀的重要零件；,切削刀具,受弯曲、扭转的零件，应力主要分布于表层，淬透层深度为工件半径或厚度的,1/21/3,