外文翻译--普通碳素钢的淬火与回火

1 of be a be of a of is of of s in n a be to be an of In as or as be 1. 2. 3. ow be 1. n of is it is as It is as is in or of is of is of he of is a be by in to a n is 2 a % s is of is e. g. in is in be It 0% (by of is of to of as be by to in is so as a is as of as of (1) If is 00N/ 2 3 (2) be to (3) is of (4) 00 C (5) to to at To to to s is 330F(721C)， in of of in to in a of is or a is is is a a It is be to in to to be as 1) to a 330F(721C) at if a 330F(721C). as as it 450(788C) in as It 0F(28C) be is is is in a do to be as as be 00F(93C) 4 as as or is a of a to of is to be in of it a of it in or A be in a or by it to be to be as as be to it to or A by n in of in or be to by of of is as a of to or is by as or S a a of to at a by at a It is 5 to to in or in of is f of as in of or or to to it is is to is is by s a on of is of a or byin a or 5%5 in an or or . of a on of of of In a it is to a is to of of of In of of or to is 300 F 05). a of of no 00 F(150). be or be of be is by to 6 to on of is of is to to as or is to to to is a to an is by at a to of 7 普通碳素钢的淬火与回火 很久以前，普通碳素钢就因其某些性能而受到重视，这种银灰色的软金属能够转变呈一种超硬的物质，该物质可以切削玻璃和许多其他物质，包括处于软状态的该金属本身。此外，普通碳素钢的硬度也可以控制。这种根据用途使碳钢具有不同硬度的转变，可以有不同的热处理来实现，其中两种最重要的热处理方法就是淬火和回火。什么是普通碳素钢及其淬火和回火是本篇文章所要研究的内容。 普通碳素钢 简单地说，普通碳素钢是铁与含量小于 碳组成的合金。然 而，在实际生产中，碳钢的含碳量很少超过 此外，碳钢中还存在其它的元素，这些元素或者是有意加入钢中的（如锰），或者是杂质元素（如硫与磷）。 普通碳素钢可以被分为三个主要类别： （ 1） 低碳钢（软钢），含碳量低于 （ 2） 中碳钢，含碳量 （ 3） 高碳钢，含碳量 低碳钢 低碳钢可再划分为： 碳 在制造过程中，这种材料没有进行弯曲脱氧，因此，这种钢是沸腾钢。这种钢被制造成冷轧或热轧的板材、带材、棒材、线材和管材，适宜在热加工 状态下使用。这类钢有极好的塑性，这对于钢板的拉伸非常重要。但这类钢的强度低，常用于制造汽车的车体、电冰箱、洗衣机、办公设备、冲压件、铆钉和铁钉等。 碳 这类钢强度硬度低，但通过渗碳可以获得一个硬的表面，从而表面耐磨，心部韧性好。这类钢的塑性使得对其快速切削加工变得困难，除非通过加入 硫和大约 1%的锰，使 可解决这一问题。 碳 当含碳量增加至 上时，钢的强度便增加至结构件所需要的范围内，但钢的塑性 降低。这类钢的制造属性（加工性和焊接性）很好。这类钢可热轧成用于制造锅炉、船舶和汽车的板材，也可热轧成用于建筑桥梁和楼宇的型材（如桁架钢、梁架钢、工字钢）。这类钢常在热轧状态下使用，但对尺寸较小的材料可以进行正火 8 处理。 据估计，在使用的所有钢中，约有 90%（重量）属于低碳钢。 中碳钢 中碳钢通过淬火和高温回火获得高强度与最大的韧性，这些性能是轴、齿轮、连杆等零件所需的。含碳 钢也可用于局部加热淬火的方法使表面硬化。 高碳钢 高碳钢通过淬火与低温回火获得高硬度和有限的韧性。这类材料主要用于制 造尺寸很小、价格不贵的切削工具。所以，整个这组钢称为碳素工具钢。含碳量在 围内的高碳钢用于制造模具、弹簧、线缆、火车轮毂等。许多不同种类的工具用更高含碳量的高碳钢来制造，如下表所示： C% 工具类型 凿子、剪切刀片、冲头、锤子 锉刀、斧头、锯条、刀 剃刀、钻头、木工切削刀具和金属切削刀具 普通碳素钢的局限性 普通碳素钢有很多局限性，例如： （ 1） 如果需要合理的韧性和塑性，可获得的最大抗拉强度只有约 700N/ 2 （ 2） 大截面的工件不能被有效的淬硬，这就使普通碳素钢限用于较小截面的工件。 （ 3） 为了完全淬硬，必须水淬，这就伴有变形和开裂的危险。 （ 4） 超过 300 这类钢不能用于高速切削 金属。 （ 5） 在较高温度下，耐蚀性和抗氧化性差。 为了克服这些局限性，可在钢中加入合金元素，从而获得具有特殊性能的合金钢。主要合金元素体有锰、镍、铬、钼、钨、钒、钴和硅。 普通碳素钢的淬火 当钢加热到临界温度 1330F（ 721C）以上时，在珠光体中以片层状铁碳化合物形 式存在的碳开始溶解到铁中，形成称为奥氏体的固溶体。当该铁碳固溶体突然冷却淬火时，便形成一种新的显微组织，称为马氏体。马氏体阻止非常硬脆，比珠光体组织具有更高的抗拉强度。然而，马氏体相当不稳定，必须对其回火来减少内应 9 力，获得所需的塑性和韧性。对 1095钢（通常也称为水硬工具钢 当从刚刚高于 1330F（ 721C）的温度进行淬火时，这种钢已表现出硬度的提高，但如果从 1330不能使钢硬化。将该钢加热到 1450F(788 C),然后在水中淬火，则该钢能够获得它所能达到的 最高硬度。含碳量的变化使淬火温度也随之改变。对含碳量低于 碳钢，必须将其加热到上临界温度 50F(28 C)。将低于共析成分的碳钢加热到上临界温度以上的原因是：若加热温度低于这一数值，钢中的铁素体就没有全部转变成奥氏体，淬火以后，铁素体也就保留在马氏体组织中。残留的铁素体会引起脆性，甚至在回火以后还有脆性。 从实际用途看，像 加热和淬火后，不能使其硬化。油硬钢和空气硬化钢具有较高的淬透性，它们淬火时不必像普通碳素钢那样迅速的冷却，同时，它们的淬硬深度也比水硬钢高，水硬 钢淬火时，必须在一至两秒内冷却至 200F(93 C)。含碳量为 普通碳素钢能够达到任何含碳量更高的普通碳素钢所能达到的硬度（ 普通碳素钢的回火 回火是将已经进行过淬火处理的钢件重新加热，使部分硬马氏体组织转变呈较软组织的过程。回火温度越高，转变的马氏体数量就越多，工件就越软，韧性也越好（即脆性越低）。因此，回火温度是根据所需的强度和塑性来决定的。力学性能曲线图（可以在钢的制造者手册和产品样本中查到）给处了各种类型的合金钢的力学性能数据。 一个零件的回火是通过将其放在加热炉或者烘箱里加 热到所需温度，保温一段时间，然后在空气中或者水中冷却来完成的，某些工具钢那个为避免回火脆性，回火后必须迅速冷却。 淬火后应尽可能马上回火。工件淬火时不允许完全冷透，这是因为没有回火的工件有很高的内应力，容易开裂。回火将减轻内应力。一个淬火后放置一夜没有回火的工件可能会自行开裂。 在某些场合热处理过程可以根据其工艺和应用明确地区分开来。而在另一些场合，因为同样的工艺常常可以用来达到不同的目的，因此对该术语的说明和简单的解释是不够的。例如：消除应力的热处理和回火处理常常使用同样的设备、同样的时间和温度循环来实现 ，但这两种工艺的目的是不同的。 下面对主要热处理工艺的描述大体上是按其相互关系来安排的。 正火：把铁类合金加热到指定的相交温度上限以上 (通常 50 100 8 56 ) 10 的合适温度。接下来在不流动的空气中冷却到至少比相变温度低得多的某一温度。对于低碳钢，得到的结构和性能与完全退火相同。而对于大多数铁类合金，正火和退火意义不同。 正火一般作为起调节作用的热处理工艺，特别是用于细化在锻造或其他热加工工艺中经受了高温的钢的晶粒。正火处理之后通常还要接着进行淬火、退火或回火等进行奥氏体化。 退火：热处理的一个通用 术语，指的是加热到一定温度并保温，然后以合适的速度冷却，主要用于降低金属材料的硬度，同时在其他性能或显微组织方面产生一些理想的变化。这种变化的目的是改善其机械加工性、便于冷加工 (被称为中间退火 )，改善机械或电性能，或增加工件的尺寸稳定性，但也不仅仅局限于 此。 如果仅仅用于消除应力，就叫做去应力退火，与应力消除 (处理是同义词。 当退火这个术语用于铁类合金而又无其他限制条件时，指的是完全退火。这种处理是把合金加热到其相变温度以上，再进行循环冷却以使硬度下降最大。冷却过程的变化范 围较大，要看具体合金的成分和特性。 淬火：把钢或合金浸没在液体或气体介质中，从奥氏体化温度下快速冷却。常用的淬火介质有水、 5的盐水、 5的碱性水溶液、油、聚合物溶液和气体 (常为空气或氮气 )。 对淬火介质的选择主要取决于材料的淬透性以及被处理的材料的质量 (主要是淬火部分的厚度 )。 上面列出的各种淬火介质的冷却能力有很大的区别。在选择淬火介质时，最好避免选择比达到预期效果所需的冷却能力更强的溶液，从而尽量降低处理零件开裂或变形的可能性。淬火包括直接淬火、喷雾淬火、热淬火、分级淬火、局部淬火、喷射淬火和限时淬火 。在本章最后的术语表中对这些术语进行了定义。 回火：在铁类合金的热处理中，回火指的是把奥氏体化和淬硬的钢或铁再加热到预先设定的相变温度下限以下的某一温度 (通常低于 1300 05 )。回火提供了获得各种综合机械性能的方法。用于淬硬钢的回火温度通常低于 300 F(150 )。不要把回火与中间退火或去应力退火混淆。即使 3种处理方法的时间和温度循环可能相同，但是被处理的材料的状态和目的可能是不同的。 去应力退火： 与回火相似，去应力退火总是把钢和铁加热到相变温度下限以下的某一温度。对于有色金属，这个温度可以是 稍高于室温，也可以达到几百度，取决于合金的种 11 类和期望去除的应力的大小。 去应力退火的主要目的是消除在模铸、轧制、机加工、焊接等过程中在工件中产生的应力。通常这一过程是把工件加热到预先设定的温度并保持足够长的时间来降低残留的应力 (这是一个与时间和温度有关的工序 )。接下来，以比较慢的速度冷却以避免产生新的应力。 2009年 2月 20日