第6章 钢的热处理工艺

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,*,6.4,钢,钢,的,的退火,与,与正火,应用：,铸,铸、锻,、,、焊毛,坯,坯的预,备,备热处,理,理，以,及,及改善,机,机械零,件,件毛坯,的,的切削,加,加工性,能,能;,性能要求不,高,高的机械零,件,件的最终热,处,处理。,6.4.1,钢,钢的退,火,火,退火(annealing)：将,钢,钢件加热到,适,适当温度，,保,保持一定时,间,间，然后缓,慢,慢冷却的热,处,处理工艺。,真空退火炉,性能变化：,降低硬度，,提,提高塑性,以,以利于切削,加,加工或继续,冷,冷变形；细,化,化晶粒，消,除,除组织缺陷,，,，改善钢的,性,性能，并为,最,最终热处理,作,作组织准备,；,；消除内应,力,力，稳定工,作,作尺寸，防,止,止变形与开,裂,裂。,方法分类：,完全退火、,球,球化退火、,去,去应力退火,等,等。,1完全退,火,火,定义：,将钢加热到,完,完全奥氏体,化,化后，随之,缓,缓慢冷却，,获,获得接近平,衡,衡状态组织,的,的热处理工,艺,艺称为完全,退,退火。,完全退火的,加,加热温度：,为,A,c3以上3050,，,，保温时间,按,按钢件的有,效,效厚度计算,。,。,保温时间:,在箱式电炉,中,中加热时，,碳,碳钢厚度不,超,超过25毫,米,米保温一小,时,时，以后每,增,增加25毫,米,米厚度延长,半,半小时；合,金,金钢每20,毫,毫米保温一,小,小时。,冷却方式:,一般是关闭,电,电源让钢件,在,在炉中缓慢,冷,冷却，当冷,至,至500600时,即,即可出炉空,冷,冷。,性能变化:,降低钢的硬,度,度，细化晶,粒,粒，充分消,除,除内应力。,2球化退,火,火,定义：使钢,中,中碳化物球,状,状化而进行,的,的退火工艺,称,称为球化退,火,火。,组织特征：,获,获得由大致,呈,呈球形的渗,碳,碳体颗粒弥,散,散分布于铁,素,素体基体上,的,的球状组织,，,，称为球状,珠,珠光体，如,右,右图所示。,球状珠光体,工艺,加热：球化,退,退火的加热,温,温度为,A,c1以上2030,，,，保温后的,冷,冷却有两种,方,方式。,冷却：普通,球,球化退火时,采,采用随炉缓,冷,冷，至500600,出炉空冷,；,；等温球化,退,退火则先在,A,r1以下20等温足,够,够时间，然,后,后再随炉缓,冷,冷至500,600出,炉,炉空冷。,机理,：球化退火,时,时，由于加,热,热温度较低,，,，渗碳体开,始,始溶解但未,全,全部溶解，,层,层状碳化物,断,断开为许多,细,细小的点状,碳,碳化物，弥,散,散分布在奥,氏,氏体的基体,上,上。在随后,的,的缓冷过程,中,中，以未溶,碳,碳化物质点,为,为核心，均,匀,匀地长成颗,粒,粒状的碳化,物,物，形成球,状,状组织。,性能特征,与层状珠光,体,体相比，球,状,状珠光体硬,度,度低，塑性,好,好，有利于,切,切削加工;,在以后的淬,火,火过程中，,奥,奥氏体晶粒,不,不容易长大;,冷却时钢件,产,产生变形和,裂,裂纹的倾向,也,也小。,应用,：,球化退火主,要,要用于共析,钢,钢和过共析,钢,钢的锻轧件,。,。,3去应力,退,退火,定义：,以消除内应,力,力为目的热,处,处理操作。,工艺,：去应力退,火,火的加热温,度,度一般为500600，保温,后,后随炉缓冷,至,至室温。,特点：,由于加热温,度,度在,A,1以下，退,火,火过程中一,般,般不发生相,变,变。,应用：,去应力退火,广,广泛用于消,除,除铸件、锻,件,件、焊接件,、,、冷冲压件,以,以及机加工,件,件中的残余,应,应力，以稳,定,定钢件的尺,寸,寸，减少变,形,形，防止开,裂,裂。,6.4.2,钢,钢的正,火,火,定义,：将钢件加,热,热到,A,c3(或,A,ccm)以,上,上3050，保温,，,，空冷的热,处,处理工艺称,为,为正火。,正火的目的,与,与退火相比,：,：正火冷却,速,速度较快，,晶,晶粒比较,细,细小，强度,、,、硬度比退,火,火后要略高,。,。,正火的主要,应,应用范围有,：,：,（1）消除,过,过共析钢中,的,的碳化物网,，,，为球化退,火,火作好组织,准,准备；,（2）作为,低,低、中碳钢,和,和低合金结,构,构钢消除应,力,力，细化组,织,织，改善切,削,削加工性和,淬,淬火前的预,备,备热处理；,(3)对,于,于力学性能,要,要求不太高,的,的普通结构,零,零件，正火,也,也可代替调,质,质处理作为,最,最终热处理,使,使用。,正火温度,6.4.3,退,退火和,正,正火的选择,防止内应力,，,，导致变形,和,和裂纹，,采,采用退火。,缩短生产周,期,期短，尽,量,量采用正火,。,。,6.5,钢,钢的淬火,定义,：将钢件加,热,热到,A,c3或,A,c1以上某,一,一温度，保,持,持一定时间,，,，然后以适,当,当的方式冷,却,却获得马氏,体,体或下贝氏,体,体组织的热,处,处理工艺称,为,为淬火。,真空淬火炉,6.5.1,钢,钢的淬,火,火工艺,1淬火加,热,热温度的选,择,择,淬火温度：,亚共析钢为,A,c3+(30100)，共析,钢,钢、,过共析钢为,A,c1+(3070),。,2加热保,温,温时间的选,择,择,影响因素：,钢,钢件的材,料,料、有效厚,度,度、加热介,质,质、装炉方,式,式、装炉量,等,等具体情况,而,而定。,计算：,K,D,式中：,保温,时,时间，min；,K,装炉,系,系数(通,常,常取11.5),；,；,加,热,热系数，minmm；,D,钢件,有,有效厚度,，,，mm。,3淬火,介,介质,定义,：钢件进,行,行淬火冷,却,却时所使,用,用的介质,称,称为淬火,介,介质。,要求：,具有足够,的,的冷却能,力,力、良好,的,的冷却性,能,能和较宽,的,的使用范,围,围，同时,还,还应具有,不,不易老化,、,、不腐蚀,零,零件、不,易,易燃、易,清,清洗、无,公,公害、价,廉,廉等特点,。,。,理想淬火,介,介质,：过冷奥,氏,氏体在,C,曲线的鼻,尖,尖处（550左,右,右）需要,快,快冷，而,在,在650,以上或400,以,以下并不,需,需要快冷,。,。满足,理,理想冷却,曲,曲线。,淬火介质,种,种类：,水、水溶,性,性的盐类,和,和碱类、,矿,矿物油,。,。,6.5.2 淬,火,火方法,1单介,质,质淬火法,浸入某一,种,种淬火介,质,质中连续,冷,冷却到室,温,温的热处,理,理。,2双介,质,质淬火法,先水后油,、,、先水后,空,空气。,3分级,淬,淬火法,分级淬火,法,法是把加,热,热好的钢,件,件先放入,温,温度稍高,于,于,M,s点的盐,浴,浴或碱浴,中,中，保持,一,一定的时,间,间，使钢,件,件内外的,温,温度达到,均,均匀一致,，,，然后取,出,出钢件在,空,空气中冷,却,却，使之,转,转变为马,氏,氏体组织,。,。,4等温,淬,淬火法,等温淬火,法,法是将钢,件,件加热奥,氏,氏体化后,，,，随即快,冷,冷到贝氏,体,体转变温,度,度区间(260400)等温，,使,使奥氏体,转,转变为贝,氏,氏体的淬,火,火工艺。,6.5.3,钢,钢,的,的,淬,淬,透,透,性,性,与,与,淬,淬,硬,硬,性,性,1淬透性,的,的概念,淬透现象：,截面冷却速,度,度不一致，,钢,钢件中心,部,部分低于临,界,界冷却速度,，,，没有得,到,到马氏体的,现,现象。,淬透性,：钢在规定,条,条件下淬火,时,时获得淬硬,深,深度的能力,。,。,2影响淬,透,透性的因素,(1)钢,的,的化学成分,碳钢中含碳,量,量越接近于,共,共析成分，,钢,钢的淬透性,越,越好。合金,钢,钢中绝大多,数,数合金元素,溶,溶于奥氏体,后,后，都能提,高,高钢的淬透,性,性。,(2)奥,氏,氏体化温度,及,及保温时间,适当,提,提高,钢,钢的,奥,奥氏,体,体化,温,温度,或,或延,长,长保,温,温时,间,间，,提,提,高,高钢,的,的淬,透,透性,。,。,3,淬,淬透,性,性的,实,实用,意,意义,钢件,被,被淬,透,透，,整,整,个,个截,面,面上,的,的性,能,能均,匀,匀一,致,致；,材,材料,能,能力,得,得到,充,充分,发,发挥,。,。,4,淬,淬硬,性,性的,概,概念,定义,：淬,硬,硬性,是,是钢,在,在理,想,想条,件,件下,进,进行,淬,淬火,硬,硬化,所,所能,达,达到,的,的最,高,高硬,度,度的,能,能力,。,。,影响因素,：钢中含,碳,碳量愈高,，,，则其淬,硬,硬性越好,。,。,6.6,淬,淬火钢,的,的回火,定义,：将淬火,钢,钢件重新,加,加热到,A,1以下的,某,某一温度,，,，保温一,定,定的时间,，,，然后冷,却,却到室温,的,的热处理,工,工艺称为,回,回火(tempering)。,6.6.1 回,火,火的目的,降低脆性,，,，减少或,消,消除内应,力,力，防止,工,工件的变,形,形和开裂,。,。,稳定组织,，,，调整硬,度,度，获得,工,工艺所要,求,求的力学,性,性能。,稳定工件,尺,尺寸，满,足,足各种工,件,件的使用,性,性能要求,。,。,螺杆表面的淬火裂纹,6.6.2 淬,火,火钢的回,火,火原理,1淬火,钢,钢回火时,的,的组织转,变,变,可以分为,马,马氏体的,分,分解、残,余,余奥氏体,的,的转变、,碳,碳化物类,型,型的转变,和,和渗碳体,的,的聚集长,大,大等四个,阶,阶段,（1）马,氏,氏体的分,解,解（450,）,组织：,颗,颗粒状渗,碳,碳体+铁,素,素体组成,的,的组织=,回,回火索氏,体,体，（“,S,回”）,回火索氏体,2淬火,钢,钢回火时,的,的性能变,化,化,在回火过,程,程中，随,着,着淬火钢,的,的组织变,化,化，钢的,力,力学性能,也,也会发生,相,相应的变,化,化。随着,回,回火温度,的,的升高，,钢,钢的强度,和,和硬度下,降,降，而塑,性,性和韧性,提,提高。,淬火钢硬度随回火温度的变化,40钢力学性能与回火温度的关系,6.6.3 回,火,火的分类,与,与应用,1低温,回,回火,温度：150250,组织：回,火,火马氏体,，,，其硬度,一,一般为5864HRC。,用于：刃,具,具、量具,、,、冷作模,具,具、滚动,轴,轴承、渗,碳,碳淬火件,等,等。,2中温,回,回火,温度：350500，,组织：回,火,火托氏体,，,，其硬度,一,一般为3550HRC。,用于：弹,性,性零件及,热,热锻模具,等,等。,3高温,回,回火,温度：500650,组织：回,火,火索氏体,，,，硬度一,般,般为220330HBS,。,。,用于：各,种,种重要的,结,结构零件,，,，如螺栓,、,、连杆、,齿,齿轮及轴,类,类等。,调质处理,：,：淬火+,高,高温回火,广泛用于,各种结构件如轴、齿轮,等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。,适用于各种,高碳钢,、,渗碳件,及,表面淬火件,。,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,e,及,s,，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,S,回,T,回,M,回,回火组织,500-650,350-500,150-250,回火温度,高温回火,中温回火,低温回火,适用于,弹簧,热处理,谢谢!,