1、第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.1退火與正火4.8熱處理零件的結構工藝性及技術條件標注4.7鋼的化學熱處理4.6固溶熱處理與時效強化4.5鋼的淬透性4.4鋼的回火 4.3鋼的表面淬火4.2鋼的淬火 第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理圖4.1熱處理工藝曲線金屬材料的熱處理是金屬材料在固態下，通過適當的方式進行加熱、保溫和冷卻，改變材料內部組織結構，從而改善材料性能的一種工藝方法。也稱之為金屬材料的改性處理。熱處理的工藝過程如圖：第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理根據工序位置，熱處理可分為預備熱處理和最終熱處理。根據熱處理的目的要求和工藝方法

2、的不同，熱處理可分為三大類： 第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.1.1退火退火退火是將鋼加熱到預定溫度，保溫一定時間后緩慢冷卻，獲得接近于平衡組織的熱處理工藝。退火的目的是：（1）降低硬度，改善切削加工性。（2）消除殘余應力，穩定尺寸，減少變形與開裂傾向。（3）細化晶粒，調整組織，消除組織缺陷。4.1退火與正火退火與正火第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理根據鋼成分和退火的目的不同，退火可分為完全退火、球化退火、擴散退火和去應力退火。1.完全退火完全退火將鋼加熱到Ac3以上30 50 ，保溫一定時間后隨爐冷卻到500以下再出爐空冷的熱處理工藝。圖4.2高速鋼等溫退火與完全退火的比較第

3、第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理2.球化退火球化退火將鋼加熱到Ac1以上1030，保溫較長時間緩慢冷卻到600以下，再出爐空冷的熱處理工藝。適用于共析鋼, 過共析鋼的退火,使鋼中二次滲碳體和珠光體中的滲碳體球化, 降低硬度,提高切削加工性能, 并減小最終淬火變形和開裂,為以后熱處理做準備.3.擴散退火（均勻化退火） 將鋼加熱到Ac3以上150200，長時間保溫（1015h）后隨爐緩冷。 適用于大型鑄鍛件,消除其化學成分的偏析和組織不均勻性. 擴散退火容易使鋼晶粒粗大,所以要進行完全退火或正火以細化晶粒.第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.4.去應

4、力退火去應力退火 加熱低于Ac1以上，一般為500650，充分保溫后緩慢冷卻到200出爐空冷. 在退火過程中無組織變化,適用于鑄鍛焊件及經過切削加工的零件,消除毛胚零件中的殘余應力,穩定工件尺寸,減少零件在適用中的變形和裂紋傾向.第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.1.2正火正火正火是將鋼加熱到Ac3或Ac以上3050，保溫適當時間后在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。正火組織晶粒細小, 分布較均勻第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理圖4.3碳鋼的硬度與熱處理關系圖4.4各種退火及正火的加熱溫度范圍第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理第第4章金屬材料熱

5、處理章金屬材料熱處理圖4.5碳鋼的淬火加熱溫度范圍4.2鋼的淬火鋼的淬火淬火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上30C50C，經過保溫后在冷卻介質中迅速冷卻的熱處理工藝。4.2.1淬火加熱溫度和加熱時間淬火加熱溫度和加熱時間碳鋼的淬火加熱溫度范圍如圖所示。 第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理1-單介質淬火法；2-雙介質淬火法；3-馬氏體分級淬火法；4-貝氏體等溫淬法 圖4.7各種淬火方法示意圖4.2.3淬火冷卻方法淬火冷卻方法4.2.2淬火冷卻介質淬火冷卻介質使零件獲得某種冷卻速度的介質稱為淬火冷卻介質。最常用的有水、鹽（堿）水、油三類。圖4.6理想淬火冷卻曲線第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱

6、處理第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理45號鋼在水中, 油中,空氣中冷卻后得到組織及硬度: 第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理表面淬火方法是將淬火零件迅速加熱至相變溫度以上，而心部未被加熱，然后迅速冷卻，使零件表層獲得馬氏體而心部仍為原始組織的“外硬內韌”狀態。一、感應加熱表面淬火二、火焰加熱表面淬火4.3鋼的表面淬火鋼的表面淬火見視頻13第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.4鋼的回火鋼的回火回火就是把經過淬火的零件重新加熱到低于Ac1某一溫度，適當保溫后，冷卻到室溫的熱處理工藝。4.4.1回火目的回火目的（1）消除或降低內應力，降低脆性，防止變形和開裂。（2）穩定組織、尺寸和形

7、狀，保證零件的使用精度和性能。（3）調整零件的強度、硬度，獲得所需的韌性和塑性。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.4.2回火組織轉變及性能變化回火組織轉變及性能變化 回火時的加熱、保溫將促使淬火馬氏體和殘余奧氏體向穩定組織轉變，可分為四個階段：馬氏體的分解；殘余奧氏體的分解；滲碳體的形成；滲碳體聚集長大。淬火鋼回火時硬度和強度隨溫度升高而下降，其塑性和韌性相應提高。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.4.3回火工藝及應用回火工藝及應用鋼淬火回火后的組織和性能取決于回火溫度，根據回火溫度不同，回火方法分為三種：低溫回火（150250）；中溫回火（350500）；高溫回火（50065

8、0）。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理回火規范主要用于碳鋼和低合金鋼，對含合金元素多的合金鋼則應適當提高回火溫度。4.4.4回火脆性回火脆性淬火鋼在某些溫度區間回火，或從回火溫度緩慢冷卻通過該溫度區，產生的組織沖擊韌性顯著降低，這現象稱為回火脆性第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理脫硫泵泵體裂紋熱處理工藝:退火: 800-850 正火：960-1000 回火：650 第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.5鋼的淬透性鋼的淬透性 4.5.1鋼鐵淬透性鋼鐵淬透性鋼的淬透性是在規定的淬火條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。通常用所獲得的淬硬層深度來表示。圖4.8工件截面的不同冷卻速

9、度第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理鋼的淬硬層深度是指從淬硬的工件表面量至規定硬度值處的垂直距離。淬透性高的鋼材淬硬層深度一定深嗎? 第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理影響鋼的淬透性的因素：與鋼的臨界冷速有關，臨界冷速越小，鋼的淬透性越大。1 鋼的含碳量2 合金元素(Mn, Cr, Si, Ni)(Co, Al)3鋼中未熔解物質鋼的淬硬性是指鋼在淬火時所能獲得的最高硬度。它反映鋼材在淬火時的硬化能力。與馬氏體的含碳量及馬氏體本身量有關。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.5.2淬透性的測試方法淬透性的測試方法常用的測定方法有臨界直徑法和端淬試驗法。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料

10、熱處理1 對承受交變載荷和動載荷下, 整體界面受力均勻, 應力狀態較復雜的零件,拉桿、鍛模、錘桿等工件，應選用淬透性好的鋼。2 受交變應力和振動的彈簧類零件, 也應用淬透性好的鋼。4.5.3淬透性與選材關系淬透性與選材關系第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理3 受彎曲和扭轉應力的軸類零件，受力時應力分布不均勻，可選用淬透性較低的鋼。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4 工具類零件，為保證強度，硬度均勻一致，要求高強度，高硬度，高耐磨性，高淬透性。對于形狀復雜或尺寸精度要求高的工件，應選用高淬透性材料。根據淬透性選擇材料必須考慮工件的尺寸效應。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理4.6固

11、溶熱處理與時效強化固溶熱處理與時效強化固溶熱處理是將合金加熱到高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以達到過飽和固溶體的工藝。Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理時效處理是合金工件經固溶熱處理后在室溫和稍高于室溫保溫，在金屬的過飽和固溶體中形成溶質原子偏聚區和由之脫溶出微粒彌散分布于基體中導致硬化，達到沉淀硬化的目的。經過固溶熱處理后進行時效應具備的條件是：1.材料對合金元素應具有一定的溶解度。2.合金元素的溶解度隨溫度的降低而減小。3.高溫固溶的合金元素快速冷卻后成為過飽和固溶體。4.在低溫下，合金元素具有一定的擴散速度。 第第4章金屬材料

12、熱處理章金屬材料熱處理1-風扇電動機；2-廢氣火焰；3-爐蓋；4-砂封；5-電阻絲；6-耐熱罐；7-工件；8-爐體圖4.9氣體滲碳示意圖4.7鋼的化學熱處理鋼的化學熱處理化學熱處理的基本過程由三個階段組成：1、活性原子的產生2、活性原子的吸收3、活性原子的擴散鋼的化學熱處理是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入表層，以改變其化學成分、組織、和性能的熱處理工藝。第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理一、滲碳1、氣體滲碳2、固體滲碳二、滲氮也稱為氮化處理三、碳氮共滲四、滲硼五、滲金屬見視頻13第第4章金屬材料熱處理章金屬材料熱處理圖4.10 避免尖角設計（2）零件截面厚度應力求均勻 圖4.11避免厚薄懸殊4.8熱處理零件的結構工藝性及技術條件標注熱處理零件的結構工藝性及技術條件標注4.8.1熱處理零件結構工藝性熱處理零件結構工藝性（1）零件應盡量避免尖角、棱角第第4章金屬材料熱處理