1、鋼的熱處理 忠信研發(fā)部 2010/06/07 1 鋼為什么要熱處理? 2 鐵碳合金的相和組織組成 3 熱處理過(guò)程 4.熱處理分類 4.1 退火 4.2 正火 4.3 淬火 4.4 回火 5.鋼的表面熱處理 6 壓鑄模具熱處理1.1 鋼為什么要熱處理? 剛煉制的鋼還不能滿足某些特別的需求 為了提高鋼的使用性能，通常采用兩種辦法來(lái)解決：一是調(diào)整鋼的化學(xué)成分，特別是加入某些合金元素，即采用合金化的方法，來(lái)使鋼達(dá)到使用性能的要求；另一種辦法是進(jìn)行鋼的熱處理。因?yàn)殇摰男阅懿粌H取決于它的化學(xué)成分，還取決于鋼的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（金相組織）。而熱處理正是影響鋼的組織的一種工藝。對(duì)鋼進(jìn)行正確地?zé)崽幚恚芴岣咪摰男阅?/p>

2、，使它能夠在各種不同的條件下使用。 燒焊對(duì)鋼有負(fù)面影響 鋼硬度太高,加工不便1.2鋼的力學(xué)性能 1)強(qiáng)度:指金屬在靜載荷作用下，指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂抵抗塑性變形或斷裂 的能力。的能力。 2）塑性：金屬材料斷裂前發(fā)）塑性：金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形的能力。生永久變形的能力。 3）硬度：抵抗局部變形特別）硬度：抵抗局部變形特別是塑性變形，壓痕或劃痕的能是塑性變形，壓痕或劃痕的能力。力。 4）沖擊韌性：金屬材料抵抗）沖擊韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。沖擊載荷作用而不破壞的能力。 5）疲勞強(qiáng)度：金屬材料在無(wú)）疲勞強(qiáng)度：金屬材料在無(wú)限次循環(huán)載荷作用下不發(fā)生斷限次循環(huán)載

3、荷作用下不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力。裂所能承受的最大應(yīng)力。1.3.1鋼的工藝性能 1）鑄造性（可鑄性）：）鑄造性（可鑄性）：指金屬材料能用鑄造的方法獲得合格鑄件的性能。鑄造性主要包括流動(dòng)性，收縮性和偏析。流動(dòng)性是指液態(tài)金屬充滿鑄模的能力，收縮性是指鑄件凝固時(shí)，體積收縮的程度，偏析是指金屬在冷卻凝固過(guò)程中，因結(jié)晶先后差異而造成金屬內(nèi)部化學(xué)成分和組織的不均勻性。 2)可鍛性：可鍛性：指金屬材料在壓力加工時(shí)，能改變形狀而不產(chǎn)生裂紋的性能。它包括在熱態(tài) 或冷態(tài)下能夠進(jìn)行錘鍛，軋制，拉伸，擠壓等加工。可鍛性的好壞主要與金屬材料的化學(xué)成分有關(guān)。 3)切削加工性（可切削性，機(jī)械加工性）：切削加工性（可切削

4、性，機(jī)械加工性）：指金屬材料被刀具切削加工后而成為合格工件的難易程度。切削加工性好壞常用加工后工件的表面粗糙度，允許的切削速度以及刀具的磨損程度來(lái)衡量。它與金屬材料的化學(xué)成分，力學(xué)性能，導(dǎo)熱性及加工硬化程度等諸多因素有關(guān)。通常是用硬度和韌性作切削加工性好壞的大致判斷。一般講，金屬材料的硬度愈高愈難切削，硬度雖不高，但韌性大，切削也較困難。 1.3.2鋼的工藝性能 4)焊接性（可焊性）：焊接性（可焊性）：指金屬材料對(duì)焊接加工的適應(yīng)性能。主要是指在一定的焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。它包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是結(jié)合性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬形成焊接缺陷的敏感性，二是使用

5、性能，即在一定的焊接工藝條件下，一定的金屬焊接接頭對(duì)使用要求的適用性。 5：熱處理：熱處理：金屬的熱處理性能是指材料在熱處理過(guò)程中表現(xiàn)出的淬硬性、淬透性、變形、開裂、氧化、脫碳的傾向及晶粒長(zhǎng)大的傾向等。2.1 鐵碳合金的相和組織組成 在外界條件固定的情況下，材料的性能取決于材料內(nèi)部的構(gòu)造。這種構(gòu)造便是組成材料的原子種類和分量，以及它們的排列方式和空間分布。習(xí)慣上將前者叫做成分，后者叫做組織結(jié)構(gòu)。了解金屬的結(jié)構(gòu)和結(jié)晶規(guī)律，對(duì)控制材料的性能、正確選用材料、開發(fā)新材料有重要指導(dǎo)意義。 2.2 鐵碳合金的相和組織組成鐵在不同溫度有兩中排列方式:-Fe（溫度低于912的鐵）,體心立方晶格的晶胞是一個(gè)立方

6、體，立方體的八個(gè)頂角和立方體的中心各有一個(gè)原子。 -Fe（溫度在9121394的鐵）,面心立方晶格的晶胞是一個(gè)立方體，立方體的八個(gè)頂角和六個(gè)面的中心各有一個(gè)原子。晶體缺陷會(huì)造成晶格畸變，使變形抗力增大，從而提高材料的強(qiáng)度、硬度。細(xì)化晶粒可增加晶界的數(shù)量，是強(qiáng)化金屬的有效手段，同時(shí)，晶粒的金屬塑性和韌性也得到改善。 u純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變金屬的多晶型性（同素異構(gòu)現(xiàn)象）多晶型性轉(zhuǎn)變（同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變）純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變-Fe -Fe -Feu純鐵的成分及性能純鐵的成分及性能純鐵（工業(yè)純鐵）：含雜質(zhì)0.10%0.20%性能：b=180230MPa 0.2=100170MPa =30%50

7、% =70%80% Ak=128160J HBS=5080 純鐵及其同位素轉(zhuǎn)變2.3 鐵碳合金的相和組織組成1394 912 u 鐵素體（鐵素體（F或或）定義：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體 晶格結(jié)構(gòu)：bcc 最大溶解度：0.02%（727） 性能： b=180230MPa 0.2=100170MPa HBS=5080 =30%50% =70%80% ak=160200J/cm 2u-鐵素體鐵素體：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體，最大溶解度：0.09%（1495） 2 .4 鐵碳合金的相和組織組成u奧氏體（奧氏體（A或或）定義：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體（高溫組織） 晶格結(jié)構(gòu)：fcc

8、 最大溶解度：2.11%（1148） 性能： b400MPa HBS=170220 =40%50% 高塑性、無(wú)磁 2.5鐵碳合金的相和組織組成u 滲碳體（滲碳體（FeFe3 3C C）定義：Fe 與 C 所形成的金屬化合物晶格結(jié)構(gòu)：復(fù)雜正交性能：b30MPa HBS=800 0 0 硬而脆（耐磨性好） Fe3C 3Fe+C（石墨） 合金滲碳體： （Fe、Me）3CFe3（ C、N）或 Fe3（ C、B）u 石墨碳石墨碳晶格結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)單六方性能: 加工性能 機(jī)械性能2.6 鐵碳合金的相和組織組成高溫u 珠光體（珠光體（P）定義：F與 Fe3C 所形成的機(jī)械混合物（平均含碳量：0.77%）性能：b7

9、50MPa HBS=180 20%25% ak=3040J/cm 2 綜合性能2.7鐵碳合金的相和組織組成u 萊氏體（萊氏體（Ld、 或或 Le 、 ）定義：A與 Fe3C 所形成的機(jī)械混合物（平均含碳量：4.3%）性能：硬而脆2.8鐵碳合金的相和組織組成u 鐵碳合金分類鐵碳合金分類2 .9鐵碳合金的相和組織組成u 鐵碳合金平衡組織鐵碳合金平衡組織2 .10 鐵碳合金的相和組織組成u含碳量對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響含碳量對(duì)鐵碳合金組織和性能的影響 2 .11 鐵碳合金的相和組織組成相組成物相對(duì)量組織組成物相對(duì)量對(duì)力學(xué)性能的影響3.1 熱處理過(guò)程 定義:鋼在固態(tài)下采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱,保溫,冷

10、卻后獲得所需要的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝.3.2 熱處理過(guò)程 鋼的臨界點(diǎn) A1:珠光體與奧氏體轉(zhuǎn)變溫度 A3:鐵素體與奧氏體轉(zhuǎn)變溫度 Acm:二次滲碳體與奧氏體轉(zhuǎn)變溫度3.3 熱處理過(guò)程鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變:任何鋼加熱到A1點(diǎn)以上溫度都發(fā)生奧氏體的形成. 鋼在加熱時(shí)奧氏體的形成過(guò)程又稱鋼在加熱時(shí)奧氏體的形成過(guò)程又稱為為奧氏體化奧氏體化。以共析鋼的奧氏體形。以共析鋼的奧氏體形成過(guò)程為例。成過(guò)程為例。 3.4 熱處理過(guò)程 奧氏體形核與晶核長(zhǎng)大奧氏體形核與晶核長(zhǎng)大 奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴(kuò)散，使鐵奧氏

11、體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進(jìn)行的。進(jìn)行的。 殘留滲碳體的溶解殘留滲碳體的溶解 鐵素體全部消失以后，仍有部分鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這些剩余滲碳體不剩余滲碳體未溶解，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。 奧氏體均勻化奧氏體均勻化 滲碳體全部溶解完畢時(shí)，奧氏體的成滲碳體全部溶解完畢時(shí)，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長(zhǎng)保溫時(shí)間，通過(guò)碳原子的擴(kuò)散才分是不均勻的，只有延長(zhǎng)保溫時(shí)間，通過(guò)

12、碳原子的擴(kuò)散才能獲得均勻化的奧氏體。能獲得均勻化的奧氏體。3.5.1 熱處理過(guò)程 奧氏體晶粒奧氏體晶粒:奧氏體化過(guò)程中奧氏體化過(guò)程中,奧氏體晶粒在不斷長(zhǎng)大奧氏體晶粒在不斷長(zhǎng)大.最終得到最終得到的晶粒越大的晶粒越大,冷卻后得到的組織就越大冷卻后得到的組織就越大,會(huì)使鋼的力學(xué)性能下降會(huì)使鋼的力學(xué)性能下降,尤其是塑性和韌性明顯下降尤其是塑性和韌性明顯下降,淬火時(shí)也易變形和開裂淬火時(shí)也易變形和開裂. 奧氏體晶粒要均勻細(xì)小奧氏體晶粒要均勻細(xì)小: 1).加熱溫度加熱溫度 加熱溫度愈高，晶粒長(zhǎng)大速度越快，奧氏體晶粒也越粗大，加熱溫度愈高，晶粒長(zhǎng)大速度越快，奧氏體晶粒也越粗大，熱處理時(shí)必須規(guī)定合適的加熱溫度范

13、圍。熱處理時(shí)必須規(guī)定合適的加熱溫度范圍。 2).保溫時(shí)間保溫時(shí)間 隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒不斷長(zhǎng)大，但隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒不斷長(zhǎng)大，但隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒長(zhǎng)大速度越來(lái)越慢，且不會(huì)無(wú)限制地長(zhǎng)大下去。晶粒長(zhǎng)大速度越來(lái)越慢，且不會(huì)無(wú)限制地長(zhǎng)大下去。 3).加熱速度加熱速度 加熱速度越快，奧氏體化的實(shí)際溫度愈高，奧氏體的形核率加熱速度越快，奧氏體化的實(shí)際溫度愈高，奧氏體的形核率大于長(zhǎng)大速度，獲得細(xì)小的起始晶粒。生產(chǎn)中常用快速加熱和大于長(zhǎng)大速度，獲得細(xì)小的起始晶粒。生產(chǎn)中常用快速加熱和短時(shí)保溫的方法來(lái)細(xì)化晶粒。短時(shí)保溫的方法來(lái)細(xì)化晶粒。3.5.2 熱處理過(guò)程 4).冶煉和脫氧條件冶煉

14、和脫氧條件 冶煉時(shí)用鋁脫氧，或加入冶煉時(shí)用鋁脫氧，或加入Nb、Zr、V、Ti等等強(qiáng)碳化物形成元素，形成難溶的碳化物顆粒強(qiáng)碳化物形成元素，形成難溶的碳化物顆粒,阻阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，在一定溫度下晶粒不易長(zhǎng)止奧氏體晶粒長(zhǎng)大，在一定溫度下晶粒不易長(zhǎng)大。大。 5).含碳量的影響含碳量的影響(有臨界值有臨界值) 隨著奧氏體含碳量的增加，隨著奧氏體含碳量的增加，F(xiàn)e、C原子的擴(kuò)原子的擴(kuò)散速度增大，奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向增加。散速度增大，奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向增加。 當(dāng)超過(guò)奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現(xiàn)了當(dāng)超過(guò)奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現(xiàn)了殘余滲碳體，產(chǎn)生機(jī)械阻礙作用，使晶粒長(zhǎng)大殘余滲碳體，產(chǎn)生機(jī)械阻礙作用，

15、使晶粒長(zhǎng)大傾向減小。傾向減小。3.6 熱處理過(guò)程 冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變: 加熱后得到的奧氏體在冷卻時(shí)條件不一樣,轉(zhuǎn)變后得到的組織也不一樣. 有等溫冷卻和連續(xù)冷卻 冷卻過(guò)程是關(guān)鍵工序4.1.1 退火 機(jī)器零件和工具一般要經(jīng)過(guò)的加工過(guò)程：機(jī)器零件和工具一般要經(jīng)過(guò)的加工過(guò)程： 選原料鍛造預(yù)先熱處理（退火和正火）-機(jī)械加工最后熱處理 退火和正火一般作為預(yù)先熱處理，其作用是：消除退火和正火一般作為預(yù)先熱處理，其作用是：消除前一工序所造成的某些組織缺陷及內(nèi)應(yīng)力，為隨后的切前一工序所造成的某些組織缺陷及內(nèi)應(yīng)力，為隨后的切削加工及熱處理作好組織準(zhǔn)備。對(duì)于某些不太重要的工削加工及熱處理作好組織準(zhǔn)備。對(duì)于某些不太重要

16、的工件，正火也可作為最終熱處理工序。件，正火也可作為最終熱處理工序。 將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，稱為退火。 鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫度，經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的 退火的目的: 消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力； 降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。 退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理。4.1.2完全退火完全退火 完全退火完全退火 定義：將亞共析鋼工件加熱定義：將亞共析鋼工件加熱到到Ac3以上（以上（3

17、050），保溫，保溫一定時(shí)間，一定時(shí)間， 然后緩慢冷卻下來(lái)然后緩慢冷卻下來(lái)的熱處理工藝稱為完全退火，又的熱處理工藝稱為完全退火，又稱為重結(jié)晶退火。稱為重結(jié)晶退火。 目的：完全退火時(shí)，奧氏體目的：完全退火時(shí)，奧氏體進(jìn)行全部的重結(jié)晶，是應(yīng)用最廣進(jìn)行全部的重結(jié)晶，是應(yīng)用最廣泛的退火方法，其目的是通過(guò)重泛的退火方法，其目的是通過(guò)重結(jié)晶使晶粒細(xì)化，均勻組織，消結(jié)晶使晶粒細(xì)化，均勻組織，消除應(yīng)力，降低硬度，以利于切削除應(yīng)力，降低硬度，以利于切削加工。完全退火主要用于亞共析加工。完全退火主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、熱軋件，有時(shí)鋼的鑄件、鍛件、熱軋件，有時(shí)也用于焊件。也用于焊件。 注意：完全退火不能用于過(guò)共

18、析注意：完全退火不能用于過(guò)共析鋼，因?yàn)榧訜岬戒摚驗(yàn)榧訜岬紸ccm以上再緩以上再緩慢冷卻時(shí)會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體，使慢冷卻時(shí)會(huì)析出網(wǎng)狀滲碳體，使鋼的機(jī)械性能變壞。鋼的機(jī)械性能變壞。 4.1.3球化退火球化退火 球化退火球化退火 定義：是將過(guò)共析鋼工件加定義：是將過(guò)共析鋼工件加熱到熱到Ac1以上（以上（2030），保，保溫后，以極慢的冷速通過(guò)溫后，以極慢的冷速通過(guò)A1，使，使P中的滲碳體和二次滲碳體成為中的滲碳體和二次滲碳體成為球狀或粒狀的熱處理工藝稱為球球狀或粒狀的熱處理工藝稱為球化退火。球化退火加熱時(shí)，未完化退火。球化退火加熱時(shí)，未完全奧氏體化，因此屬于不完全退全奧氏體化，因此屬于不完全退火。火。

19、 目的：使鋼中碳化物呈球狀目的：使鋼中碳化物呈球狀化，以降低硬度，改善切削加工化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火做好組織性能，并為以后的淬火做好組織準(zhǔn)備。準(zhǔn)備。 注意：為了便于球化過(guò)程的進(jìn)注意：為了便于球化過(guò)程的進(jìn)行，對(duì)于網(wǎng)狀嚴(yán)重的過(guò)共析鋼，行，對(duì)于網(wǎng)狀嚴(yán)重的過(guò)共析鋼，應(yīng)在球化退火之前進(jìn)行一次正火，應(yīng)在球化退火之前進(jìn)行一次正火，以消除網(wǎng)狀滲碳體。以消除網(wǎng)狀滲碳體。 4.1.4 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 如果只是單純?yōu)榱讼齼?nèi)應(yīng)如果只是單純?yōu)榱讼齼?nèi)應(yīng)力，則用去應(yīng)力退火（又稱低溫力，則用去應(yīng)力退火（又稱低溫退火）消除鑄件、鍛件、焊接件、退火）消除鑄件、鍛件、焊接件

20、、熱軋件、冷拉件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，熱軋件、冷拉件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，以避免在使用或隨后的加工過(guò)程以避免在使用或隨后的加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或開裂。中產(chǎn)生變形或開裂。 定義：是將鋼加熱到溫度為定義：是將鋼加熱到溫度為（500650），經(jīng)適當(dāng)保溫后，經(jīng)適當(dāng)保溫后，隨爐緩冷到（隨爐緩冷到（200300）以下，以下，最后出爐在空氣中冷卻，又稱低最后出爐在空氣中冷卻，又稱低溫退火。溫退火。 特點(diǎn)：在特點(diǎn)：在A1以下進(jìn)行，組織以下進(jìn)行，組織并未發(fā)生變化，在緩慢冷卻的過(guò)并未發(fā)生變化，在緩慢冷卻的過(guò)程中，工件各部分均勻冷卻和收程中，工件各部分均勻冷卻和收縮，消除了鑄件、鍛件、焊接件、縮，消除了鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件

21、、冷拉件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，熱軋件、冷拉件等的殘余內(nèi)應(yīng)力，避免在使用或隨后的加工過(guò)程中避免在使用或隨后的加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或開裂。產(chǎn)生變形或開裂。 4.2 正火正火 定義：正火是將鋼加熱到定義：正火是將鋼加熱到Ac3(亞亞共析鋼共析鋼)或或Accm(過(guò)共析鋼過(guò)共析鋼)以上以上（3050）的溫度，保溫后從的溫度，保溫后從爐中取出在空氣中冷卻的一種操爐中取出在空氣中冷卻的一種操作方法。作方法。 目的及作用：其冷卻速度較目的及作用：其冷卻速度較退火快些，所得到的組織較細(xì)，退火快些，所得到的組織較細(xì)，對(duì)于亞共析鋼主要是細(xì)化晶粒，對(duì)于亞共析鋼主要是細(xì)化晶粒，均勻組織，提高機(jī)械性能；對(duì)于均勻組織，提高機(jī)械性能

22、；對(duì)于力學(xué)性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零力學(xué)性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件，正火可作為最終熱處理；對(duì)件，正火可作為最終熱處理；對(duì)于低中碳結(jié)構(gòu)鋼，主要是提高硬于低中碳結(jié)構(gòu)鋼，主要是提高硬度，改善切削加工性能，高碳鋼度，改善切削加工性能，高碳鋼則應(yīng)采用退火；對(duì)于過(guò)共析鋼，則應(yīng)采用退火；對(duì)于過(guò)共析鋼，有利于球化退火，為淬火作組織有利于球化退火，為淬火作組織準(zhǔn)備。準(zhǔn)備。 優(yōu)點(diǎn)：正火是在爐外冷卻，優(yōu)點(diǎn)：正火是在爐外冷卻，不占用加熱設(shè)備，生產(chǎn)周期比退不占用加熱設(shè)備，生產(chǎn)周期比退火短，生產(chǎn)效率高，能量消耗少，火短，生產(chǎn)效率高，能量消耗少，工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，所以，低碳鋼工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，所以，低碳鋼多采用正火來(lái)代替退火。多

23、采用正火來(lái)代替退火。4.3.1 淬火 淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。 淬火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度及耐磨性，但會(huì)減少其塑性。 淬火中常用的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。 4.3.2 淬火加熱 淬火加熱要求:變形小,表面無(wú)氧化無(wú)脫碳 淬火加熱介質(zhì):空氣,熔鹽,保護(hù)氣,真空. 真空處理:無(wú)氧化無(wú)脫碳;工件變形小;工件表面光亮.無(wú)污染,勞動(dòng)條件好. 淬火加熱溫度.過(guò)低,形成不均勻組織,產(chǎn)生軟點(diǎn).過(guò)高,晶粒粗大晶粒粗大,變脆變脆.見(jiàn)右圖4.3.3 淬火冷卻產(chǎn)物 以 V1

24、冷卻,相當(dāng)于爐冷,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 P 以 V2冷卻,相當(dāng)于空冷,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 S 以 V3冷卻,相當(dāng)于油冷,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 T+M+A 以 V4冷卻,相當(dāng)于水冷,轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為 M+A 4.3.4 淬火冷卻 要有足夠的冷卻速度,保證得到馬氏體. 冷卻過(guò)快會(huì)加大淬火應(yīng)力,導(dǎo)致變形,開裂. 保證得到馬氏體前提下,冷卻速度盡可能低.理想的冷卻速度圖見(jiàn)右圖. 淬火介質(zhì):水及水溶液,油,熔鹽,熔堿4.3.5 淬火冷卻常用方法 1.單液淬火法 2.雙介質(zhì)淬火法 3.分級(jí)淬火法 4.等溫淬火法(得到貝氏體組織)4.3.6 淬火工件淬透性 鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力. 獲得淬硬層越深,說(shuō)明淬透性越好. 淬透性越好,工件

25、的力學(xué)性能容易得到一致.4.3.7 淬火工件缺陷 1.硬度不足和軟點(diǎn) 2.過(guò)熱和過(guò)燒 3.氧化脫碳 4.變形和開裂4.4.1 回火 回火回火:將淬火后的鋼重新加熱到將淬火后的鋼重新加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一段以下的某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后置于空氣或水中冷卻時(shí)間，然后置于空氣或水中冷卻的熱處理方法。的熱處理方法。 回火的目的回火的目的 1).降低淬火鋼的脆性和內(nèi)應(yīng)降低淬火鋼的脆性和內(nèi)應(yīng)力，防止變形或開裂。力，防止變形或開裂。 2).調(diào)整和穩(wěn)定淬火鋼的結(jié)晶調(diào)整和穩(wěn)定淬火鋼的結(jié)晶組織以保證工件不再發(fā)生形狀和組織以保證工件不再發(fā)生形狀和 尺寸的改變。尺寸的改變。 3).獲得不同需要的機(jī)械性

26、能，獲得不同需要的機(jī)械性能，通過(guò)適當(dāng)?shù)幕鼗饋?lái)獲得所要求的通過(guò)適當(dāng)?shù)幕鼗饋?lái)獲得所要求的強(qiáng)度、硬度和韌性，以滿足各種強(qiáng)度、硬度和韌性，以滿足各種工件的不同使用要求，淬火鋼經(jīng)工件的不同使用要求，淬火鋼經(jīng)回火后，其硬度隨回火溫度的升回火后，其硬度隨回火溫度的升高而降低，回火，一般也是熱處高而降低，回火，一般也是熱處理的最后一道工序。理的最后一道工序。4.4.2回火時(shí)組織與性能的變化 淬火鋼中的馬氏體及殘余奧氏體淬火鋼中的馬氏體及殘余奧氏體都是不穩(wěn)定的組織，具有向穩(wěn)定都是不穩(wěn)定的組織，具有向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變的自發(fā)傾向。隨回火溫組織轉(zhuǎn)變的自發(fā)傾向。隨回火溫度的升高，鋼的組織也相應(yīng)發(fā)生度的升高，鋼的組織也相應(yīng)發(fā)

27、生以下四個(gè)階段的轉(zhuǎn)變：以下四個(gè)階段的轉(zhuǎn)變：第一階段：馬氏體的分解第一階段：馬氏體的分解(100250)第二階段：殘余奧氏體的轉(zhuǎn)第二階段：殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變變(200300)第三階段：滲碳體的形成第三階段：滲碳體的形成(250400)第四階段：滲碳體的聚集長(zhǎng)第四階段：滲碳體的聚集長(zhǎng)大和大和相再結(jié)晶相再結(jié)晶(400以上以上) 性能的變化：即隨著回火溫度性能的變化：即隨著回火溫度升高，強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、升高，強(qiáng)度、硬度下降，而塑性、韌性上升，如圖所示。韌性上升，如圖所示。4.4.3 回火的種類及應(yīng)用 1.低溫回火低溫回火(150250)低溫回火的組織為回火馬氏體。這種回火主要是為了降低淬火鋼低溫

28、回火的組織為回火馬氏體。這種回火主要是為了降低淬火鋼的應(yīng)力和脆性，提高韌性，而保持高硬度和耐磨性。它主要適用于各的應(yīng)力和脆性，提高韌性，而保持高硬度和耐磨性。它主要適用于各類高碳鋼的刀具、冷作模具、量具；滾動(dòng)軸承；滲碳或表面淬火件等。類高碳鋼的刀具、冷作模具、量具；滾動(dòng)軸承；滲碳或表面淬火件等。2.中溫回火中溫回火(350500)中溫回火的組織為回火托氏體。這種回火可顯著減少工件的淬火中溫回火的組織為回火托氏體。這種回火可顯著減少工件的淬火應(yīng)力，具有較高的彈性極限和屈服極限，并有一定的韌性。它主要應(yīng)應(yīng)力，具有較高的彈性極限和屈服極限，并有一定的韌性。它主要應(yīng)用于各種彈簧、彈性?shī)A頭及鍛模的處理。

29、用于各種彈簧、彈性?shī)A頭及鍛模的處理。3.高溫回火高溫回火(500650)高溫回火的組織為回火索氏體。這種回火可使工件獲得強(qiáng)度、硬高溫回火的組織為回火索氏體。這種回火可使工件獲得強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合機(jī)械性能。淬火后高溫回火的熱處理稱度、塑性和韌性都較好的綜合機(jī)械性能。淬火后高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱調(diào)質(zhì)，常用于受力情況復(fù)雜的重要零件，如各種軸為調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱調(diào)質(zhì)，常用于受力情況復(fù)雜的重要零件，如各種軸類、齒輪、連桿等。類、齒輪、連桿等。以上各溫度范圍中看出，沒(méi)有在（以上各溫度范圍中看出，沒(méi)有在（250350）進(jìn)行回火，因進(jìn)行回火，因?yàn)檫@正是鋼容易發(fā)生低溫回火脆性的溫度范圍，

30、應(yīng)避開。為這正是鋼容易發(fā)生低溫回火脆性的溫度范圍，應(yīng)避開。 5.1 鋼的表面熱處理 目的：使目的：使 零件表面具有高的強(qiáng)度、硬度、耐零件表面具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞極限，而心部仍保持足夠的塑性磨性和疲勞極限，而心部仍保持足夠的塑性和韌性，即和韌性，即“表硬里韌表硬里韌”。 分類分類:表面淬火 和化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 5.2.1 表面淬火表面淬火 適用材料：中碳鋼或中碳合金鋼。適用材料：中碳鋼或中碳合金鋼。 工藝特點(diǎn)：快速加熱，使工件表面迅速升溫至工藝特點(diǎn)：快速加熱，使工件表面迅速升溫至淬火溫度，而工件心部仍處于淬火溫度，而工件心部仍處于A1以下，這時(shí)立以下，這時(shí)立即噴水冷卻，使工件表面

31、層被淬硬成為馬氏體，即噴水冷卻，使工件表面層被淬硬成為馬氏體，心部仍是原來(lái)的組織，保持著良好的韌性。心部仍是原來(lái)的組織，保持著良好的韌性。 種類：根據(jù)加熱方法不同，主要有：感應(yīng)加熱種類：根據(jù)加熱方法不同，主要有：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火以及電解液加熱表面淬火等幾種。應(yīng)用最多淬火以及電解液加熱表面淬火等幾種。應(yīng)用最多的為感應(yīng)加熱和火焰加熱表面淬火法。的為感應(yīng)加熱和火焰加熱表面淬火法。 5.2.2 表面淬火表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 :采用一定方法采用一定方法使工件表面產(chǎn)生一定頻率的感應(yīng)使工件表面產(chǎn)生一定頻率的

32、感應(yīng)電流，將零件表面迅速加熱，然電流，將零件表面迅速加熱，然后迅速淬火冷卻的一種熱處理操后迅速淬火冷卻的一種熱處理操作方法。作方法。 火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 :火焰加熱火焰加熱表面淬火是用乙炔氧或煤氣表面淬火是用乙炔氧或煤氣氧的混合氣體燃燒的高溫火焰，氧的混合氣體燃燒的高溫火焰，噴射在零件表面上，使它快速加噴射在零件表面上，使它快速加熱達(dá)到淬火溫度，而心部溫度仍熱達(dá)到淬火溫度，而心部溫度仍很低，隨即噴水冷卻，從而獲得很低，隨即噴水冷卻，從而獲得高硬度馬氏體組織和淬硬層的一高硬度馬氏體組織和淬硬層的一種表面淬火方法種表面淬火方法.5.3 化學(xué)熱處理 定義：是將工件置于特定介質(zhì)中加熱和保

33、定義：是將工件置于特定介質(zhì)中加熱和保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，以溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，以改變表層化學(xué)成分組織和性能，并能用低改變表層化學(xué)成分組織和性能，并能用低廉的碳鋼或合金鋼來(lái)代替某些較昂貴的高廉的碳鋼或合金鋼來(lái)代替某些較昂貴的高合金鋼。通過(guò)化學(xué)熱處理能有效地提高鋼合金鋼。通過(guò)化學(xué)熱處理能有效地提高鋼件表層的耐磨性、耐蝕性、抗疲性等。件表層的耐磨性、耐蝕性、抗疲性等。 種類：滲碳、滲氮和碳氮共滲種類：滲碳、滲氮和碳氮共滲5.4 滲碳滲碳 定義：滲碳是向低碳定義：滲碳是向低碳(0.10.25C) 的碳鋼或合金鋼的碳鋼或合金鋼的表面層滲入碳原子的過(guò)的表面層滲入碳原子的過(guò)程。程

34、。 分類：按滲碳劑的不同，分類：按滲碳劑的不同，滲碳法可分為氣體滲碳滲碳法可分為氣體滲碳(溫溫度度900-950)、固體滲碳和液、固體滲碳和液體滲碳三種。前兩種應(yīng)用體滲碳三種。前兩種應(yīng)用較廣泛。較廣泛。 滲碳后的鋼件常采用淬火滲碳后的鋼件常采用淬火加低溫回火，其目的是使加低溫回火，其目的是使表層具有高的硬度和耐磨表層具有高的硬度和耐磨性。而心部仍保持一定強(qiáng)性。而心部仍保持一定強(qiáng)度和較高的韌性。度和較高的韌性。 5.5 氮化 定義：是向鋼的表面滲入氮原子的過(guò)程。目的是定義：是向鋼的表面滲入氮原子的過(guò)程。目的是提高工件表面硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度，提高工件表面硬度、耐磨性、耐蝕性及疲勞強(qiáng)度，又叫滲氮。目前廣泛采用氣體氮化。又叫滲氮。目前廣泛采用氣體氮化。 優(yōu)點(diǎn)：滲氮后不需淬火，因此變形很小優(yōu)點(diǎn)：滲氮后不需淬火，因此變形很小(溫度溫度Ac1