热处理工艺1方案.ppt

1、 铜棒 24 mm如何消除拉拔过程中的硬化现象？电缆线 0.15 mm 切削件的硬度在170230HB范围内，切削性能较好。刀具具有较高的韧性时，不容易发生崩刃。切削件的硬度如何调整？刀具如何才能具有较高的韧性？季裂加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力如何消除加工过程中产生的内应力？20世纪初，英军在印度贮存的黄铜弹壳，每当雨季就频繁发生大量裂缝，当时称之为季裂。第三节 钢的普通热处理工艺毛坯生产毛坯生产 预备热处理预备热处理 机械加机械加工工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工q预备热处理的作用是消除锻造的缺陷，如晶粒粗大、预备热处理的作用是消除锻造的缺陷，如晶粒粗大、内应力、缺

2、陷组织等，同时调整硬度，为后续的切削做内应力、缺陷组织等，同时调整硬度，为后续的切削做准备。准备。退火退火;正火；调质正火；调质q最终热处理的作用是使材料具有使用状态下的性能，最终热处理的作用是使材料具有使用状态下的性能，如强度、硬度等。如强度、硬度等。淬火淬火;回火；表面热处理回火；表面热处理 为什么将其安排在与 之间呢?为什么退火与正火有着非常广泛的应用?在一个零件的加工路线中，热处理起着很重要的作用，在一个零件的加工路线中，热处理起着很重要的作用，一般有两种情况，如一个齿轮：一般有两种情况，如一个齿轮：下料下料-锻造锻造-预备热处理（退火或正火预备热处理（退火或正火）-铣齿铣齿-最终热处

3、理（淬火回火）最终热处理（淬火回火）-精加工（磨削）精加工（磨削）1 1、退火、退火：将钢加热到适当温度（：将钢加热到适当温度（临界温度以上临界温度以上30305050 ），保温），保温一定时间，然后一定时间，然后在炉中缓慢地在炉中缓慢地冷冷却的热处理工艺。却的热处理工艺。2 2、目的、目的为后续加工和最终热为后续加工和最终热处理作好组织准备处理作好组织准备 1 1）降低硬度，提高塑性，改善）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；加工性能；2 2）细化晶粒，消除组织缺陷；）细化晶粒，消除组织缺陷；3 3）消除内应力）消除内应力 。第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺3 退火种类第一类

4、退火是不以组织转变为目的的退火第一类退火是不以组织转变为目的的退火工艺方法。工艺方法。工艺特点：工艺特点：通过控制加热温度和保温时间使钢通过控制加热温度和保温时间使钢由冶由冶金及冷、热加工过程中金及冷、热加工过程中产生的不平衡状态产生的不平衡状态如成分偏如成分偏析、冷变形强化、内应力等析、冷变形强化、内应力等过渡到平衡状态过渡到平衡状态。l扩散（均匀化）退火、再结晶退火、去应力退火。扩散（均匀化）退火、再结晶退火、去应力退火。钢的退火工艺种类很多，根据热处理目的不同，钢的退火工艺种类很多，根据热处理目的不同，可将退火工艺分为两大类。可将退火工艺分为两大类。工艺特点：工艺特点：通过控制加热温度、

5、保温时间及冷却速通过控制加热温度、保温时间及冷却速度等工艺参数，来度等工艺参数，来改变钢中的改变钢中的珠光体、铁素体、渗碳珠光体、铁素体、渗碳体体等等组织形态及分布组织形态及分布，从而改变其性能从而改变其性能，如降低硬度、，如降低硬度、提高塑性、细化晶粒、改善机械加工性能等。提高塑性、细化晶粒、改善机械加工性能等。第二类退火是第二类退火是以改变组织与性能为以改变组织与性能为目的目的的退火工艺方法。的退火工艺方法。l完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火等。完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火等。1）完全退火定义：定义：将钢加热将钢加热A Ac3c3以上以上30-30-5050C C,完全

6、奥氏体后，保温完全奥氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到一定时间随之缓慢冷却到600600C C以下，出炉空冷。以下，出炉空冷。组织：组织：细小而均匀的平衡组细小而均匀的平衡组织（铁素体织（铁素体+珠光体）珠光体）目的：目的：细化，均匀化粗细化，均匀化粗大、不均匀组织大、不均匀组织 接近平衡组织接近平衡组织调整调整硬度硬度切削性切削性 消除内应力消除内应力适用范围：适用范围：亚共析钢。亚共析钢。保温保温Ac3+30 50温度温度炉冷炉冷空冷空冷时间时间600 600 完全退火组织完全退火组织问题：问题：亚共析钢（共析钢）的平衡状态组织？平衡状态组织？45钢的完全退火组织（F+P）200X完全退火

7、全过程所需完全退火全过程所需时间非常长时间非常长，特别是对于某些，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要数十小时，甚奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要数十小时，甚至数天的时间。至数天的时间。缺缺 点：点：低碳钢为什么不能用完全退火？低碳钢为什么不能用完全退火？过共析钢能采用完全退火吗？过共析钢能采用完全退火吗？注意事项：注意事项：低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢加热至过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓冷退火以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢

8、的强度、塑性时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。和冲击韧性显著降低。网状渗碳体网状渗碳体2）球化退火定义：定义：将钢加热到将钢加热到 Ac1+(3050)，保温后随炉缓冷至，保温后随炉缓冷至600 600 C C，出炉空冷，出炉空冷，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。使钢中碳化物呈球状的工艺方法。组织：组织：球状珠光体（渗碳体呈球形的细小颗粒弥散分布在球状珠光体（渗碳体呈球形的细小颗粒弥散分布在铁素体基体中）铁素体基体中）时间时间温度温度保温保温Ac1+30 50缓冷缓冷空冷空冷 600球化退火的目的球化退火的目的：1 1、降低硬度、提高塑性、降低硬度、提高塑性、改善切削

9、加工性能。改善切削加工性能。如如T10T10钢经球化退火后，硬度由钢经球化退火后，硬度由255255321HBS321HBS降到降到197HBS197HBS。从而改善切削加工性能；从而改善切削加工性能；2 2、获得球状珠光体也、获得球状珠光体也是是为淬火作组织准备为淬火作组织准备，使，使淬火加热时奥氏体晶粒不淬火加热时奥氏体晶粒不易长大，并可减小冷却时易长大，并可减小冷却时变形和开裂的倾向。变形和开裂的倾向。适用范围：适用范围：主要用于过共析主要用于过共析钢、合金工具钢。钢、合金工具钢。球状珠光体球状珠光体 对于有网状二次渗碳体的对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应先过共析钢，球化退火

10、前应先进行正火，以消除网状进行正火，以消除网状.l应注意的是应注意的是 时间时间温度温度Ts-100 200保温保温1015 h缓冷缓冷3）扩散退火（均匀化退火）定义：定义：将钢加热到将钢加热到AcAc3 3以上以上150-300 150-300 C C，保温，保温10h10h15h后随炉缓冷。后随炉缓冷。目的：目的：使钢中的化学成分和使钢中的化学成分和组织均匀化。组织均匀化。适用范围：适用范围：主要用于质量要主要用于质量要求高的合金钢铸锭、求高的合金钢铸锭、铸件、锻坯。铸件、锻坯。偏析存在形式及危害偏析存在形式及危害 铸造化学成分不均匀、铸造化学成分不均匀、非金属夹杂物分布不均匀、非金属夹杂

11、物分布不均匀、微气泡和气孔微气泡和气孔 造成偏析。造成偏析。偏析直接导致大型铸件偏析直接导致大型铸件各处成分和组织不均匀、产各处成分和组织不均匀、产生组织应力、出现裂纹、机生组织应力、出现裂纹、机械性能恶化。械性能恶化。工件经扩散退火后，奥氏体的工件经扩散退火后，奥氏体的晶粒十分粗大，晶粒十分粗大，必须进行完全退火必须进行完全退火或正火处理或正火处理来细化晶粒。来细化晶粒。由于扩散退火温度高、时间长，由于扩散退火温度高、时间长，生产成本高，一般生产成本高，一般不轻易采用不轻易采用。只。只有有一些优质的合金钢和偏析较严重一些优质的合金钢和偏析较严重的合金钢的合金钢铸件才使用这种工艺。铸件才使用这

12、种工艺。l应注意的是应注意的是 4 4）去应力退火）去应力退火定义：定义：将钢加热到将钢加热到AcAc1 1以下以下（一般约为（一般约为500500600 600 C C），），保温后随炉缓冷保温后随炉缓冷至至200200300 300 C C出炉空冷，出炉空冷，又称低温退火。又称低温退火。目的：目的：消除铸件、锻件、消除铸件、锻件、焊接件和机加工、冷变焊接件和机加工、冷变形等冷热加工在工件中形等冷热加工在工件中造成的残余内应力。造成的残余内应力。（没有发生组织变化）（没有发生组织变化）适用范围：适用范围：用于所有的钢。用于所有的钢。时间时间温度温度保温保温500 500 600600炉冷炉冷

13、空冷空冷200 3005）等温退火 加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体转变温度区间的某一温度保持使奥氏体转变为珠光体型组织珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。对于亚共析钢可代替完全退火，对于过共析钢可代替球化退火。时间时间温度温度空冷等温退火工艺图 6)6)再结晶退火再结晶退火适用：存在加工硬适用：存在加工硬化的冷变形金属化的冷变形金属目的：消除加工硬目的：消除加工硬化，降低硬度，改化，降低硬度，改善切削加工性能；善切削加工性能；提高延展性（塑性）提高延展性（塑性）及压延成型性能。及压延成型性能。加热温度：加热温度：T T再再+150+150250250

14、，一般，一般钢材再结晶退火温钢材再结晶退火温度度650 650 700700。再结晶：再结晶：冷变形金属加热至一定温度时，将开始形成一些冷变形金属加热至一定温度时，将开始形成一些位向与变形晶粒不同、内部缺陷较少的等轴小晶粒，位向与变形晶粒不同、内部缺陷较少的等轴小晶粒，这些小晶粒不断向周围的变形金属中扩展长大，直这些小晶粒不断向周围的变形金属中扩展长大，直到冷变形金属组织完全消失为止的过程到冷变形金属组织完全消失为止的过程。随着加热随着加热温度增加，其组织和性能的变化过程可分为回复、温度增加，其组织和性能的变化过程可分为回复、再结晶、及晶粒长大三个阶段。其示意图如下：再结晶、及晶粒长大三个阶段

15、。其示意图如下：名称名称目的目的工艺制度工艺制度组织组织应用应用完全完全退火退火细化晶粒，消除细化晶粒，消除铸造偏析，降低铸造偏析，降低硬度，提高塑性硬度，提高塑性加热到加热到AC3AC3以上以上30305050，炉冷至，炉冷至600 600 左右空冷左右空冷F FP P亚共析钢的铸、亚共析钢的铸、锻、轧件，焊锻、轧件，焊接件接件球化球化退火退火降低硬度，改善降低硬度，改善切削性能，提高切削性能，提高塑性韧性，为淬塑性韧性，为淬火作组织准备火作组织准备加热到加热到AC1AC130305050，然后出炉空，然后出炉空冷。冷。球状球状珠光珠光体体共析、过共共析、过共析钢及合金析钢及合金钢的锻件、钢

16、的锻件、轧件等轧件等扩散扩散退火退火改善或消除枝晶改善或消除枝晶偏析，使成分均偏析，使成分均匀化匀化加热到加热到Ac3Ac3以上以上150-300 150-300 C C，先缓冷，后空冷先缓冷，后空冷粗大粗大组织组织合金钢铸锭合金钢铸锭及大型铸钢及大型铸钢件或铸件件或铸件再结晶再结晶退火退火消除加工硬化，消除加工硬化，提高塑性提高塑性加热到再结晶加热到再结晶温度，再空冷温度，再空冷等轴等轴晶晶冷变形加工冷变形加工的制品的制品去应力去应力退火退火除残余应力，提除残余应力，提高尺寸稳定性高尺寸稳定性加热到加热到500500650650缓冷至缓冷至200200空空冷冷无变无变化化铸、锻、铸、锻、焊、

17、冷压件焊、冷压件及机加工件及机加工件退火退火 第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺二、钢的正火 把钢零件加热到临界温度以上把钢零件加热到临界温度以上3050,保温一定时间保温一定时间,然后然后在空气中冷却在空气中冷却的的热处理工艺热处理工艺。临界温度：Ac3Ac3或或Accm+30-50Accm+30-50 组织：组织：S+S+（F F或或FeFe3 3C C）热处理与硬度关系热处理与硬度关系合适切削加工硬合适切削加工硬度度正火的正火的应用：应用：（2）用于低、中碳钢作为预先热处理，得合适的硬度便于切削加工。（3）用于过共析钢，消除网状Fe3C，有利于球化退火的进行。（1）用于普

18、通结构零件，作为最终热处理，正火可以细化晶粒，使组织组织均匀化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。对于普通结构钢零件，机械性能要求不很高时，可以用正火作为最终热处理。正火与退火的选择（2）从使用性能上考虑）从使用性能上考虑如工件性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火，那么往往用正火来提高其机械性能。但若零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹的危险，应采用退火。（3）从经济上考虑）从经济上考虑 正火比退火的生产周期短，耗能少，操作简便，故在可能的条件下，应优先考虑正火。（1）从切削加工性上考虑）从切削加工性上考虑一般金属的硬度在HB170230范围内，切削性能较好。高则过硬，难加工，刀具磨损快

19、；低则切屑不易断，刀具发热和磨损，加工后零件表面粗糙度大。对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢、工具钢和中碳以上合金钢则以退火为宜。正火 第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺三、钢的淬火 淬火：淬火：将钢件加热到将钢件加热到Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上某一温度，保温一以上某一温度，保温一定时间后，定时间后，快速冷却快速冷却的热的热处理工艺。处理工艺。目的：目的：1 1、提高钢的硬度及、提高钢的硬度及耐磨性（如工具、轴承等耐磨性（如工具、轴承等要求高耐磨性的零件）。要求高耐磨性的零件）。2 2、获得良好的综合机械性、获得良好的综合机械性能（中碳钢经淬火能（

20、中碳钢经淬火+高温回高温回火可获得强、韧兼备组织；火可获得强、韧兼备组织；各种弹簧都要求强度高、各种弹簧都要求强度高、弹性好，一般用高碳钢制弹性好，一般用高碳钢制作，经淬火作，经淬火+中温回火后，中温回火后，弹性大大提高）。弹性大大提高）。1 1、碳钢、碳钢 亚共析钢亚共析钢l淬火温度为淬火温度为AcAc3 3+30-50+30-50。(一)、淬火温度图图 碳钢的淬火加热温度范围碳钢的淬火加热温度范围 亚共析钢淬火组织：亚共析钢淬火组织：0.5%C0.5%C时为时为M M 0.5%C0.5%C时为时为M+AM+A。65MnV钢钢(0.65%C)淬火组织淬火组织45钢钢(含含0.45%C)正常淬

21、火组织正常淬火组织 共析钢共析钢 淬火温度为淬火温度为AcAc1 1+30-50+30-50；淬火组织淬火组织为为M+AM+A。图 碳钢的淬火加热温度范围 过共析钢过共析钢 淬火温度淬火温度:Ac:Ac1 1+30-50.+30-50.温度高于温度高于AcAccmcm，则奥氏体，则奥氏体晶粒粗大、含碳量高晶粒粗大、含碳量高,淬火淬火后马氏体晶粒粗大、后马氏体晶粒粗大、A A量量增多增多,使钢硬度、耐磨性下使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向降，脆性、变形开裂倾向增加。增加。淬火组织淬火组织:M+FeM+Fe3 3C C颗粒颗粒+A+A。(预备组织为预备组织为P P球球)T12钢（含钢（含1

22、.2%C）正常淬火组织）正常淬火组织总结总结 M+Fe3C+A残残 Ac1+3050过共析钢过共析钢 M+A残残 Ac1+3050 共析钢共析钢 M+A残残 Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Wc0.5%M Ac3+3050亚共析钢亚共析钢Wc0.5%最终组织最终组织淬火温度淬火温度()钢种钢种(二)淬火冷却介质 为得到马氏体组织，淬火冷却速度必须大于临界冷却速度Vk。但这必然会产生很大的内应力，往往会引起工件变形和开裂，为此人们提出了理想的淬火冷却曲线。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度()0400A1MsMf在“鼻尖”温度以上，在保证不

23、出现珠光体类型组织的前提下，可以尽量缓冷；在“鼻尖”温度附近则必须快冷，以躲开“鼻尖”，保证不产生非马氏体相变；而在Ms点附近又可以缓冷，以减轻马氏体转变时的相变应力。淬火冷却介质水、含盐水溶液、油、水、含盐水溶液、油、盐浴、碱浴等。盐浴、碱浴等。到目前为止，在实际生产中还没有找到符合这一理想到目前为止，在实际生产中还没有找到符合这一理想曲线的冷却介质。曲线的冷却介质。现有淬火介质有：现有淬火介质有：淬火介质淬火介质水水油油盐水盐水碱浴碱浴硝盐浴硝盐浴冷冷速速650650550550600/s 600/s 快快150/s 150/s 太慢太慢100010001200/s1200/s快快比油快比

24、油快350/s350/s200200300300270/s 270/s 太快太快30/s 30/s 慢慢300/s300/s太快太快比油弱比油弱10/s10/s特点特点l 高温冷速快，高温冷速快，可保证工件淬可保证工件淬硬硬l 低温冷速快，低温冷速快，工件易变形开工件易变形开裂裂l 冷却能力对冷却能力对水温敏感水温敏感l 杂质使冷却杂质使冷却能力下降能力下降l 低温冷速慢，低温冷速慢，工件不易变形、工件不易变形、开裂开裂l 高温冷速慢，高温冷速慢，工件易分解，工件易分解，淬不硬淬不硬l 易老化、易易老化、易燃燃l 油温增加，油温增加，冷却能力增加冷却能力增加（20208080）l 冷却能力冷却

25、能力强强l 工件表面工件表面质量好，硬质量好，硬度均匀度均匀l 易变形开易变形开裂裂l 易腐蚀易腐蚀l 既能保证工件淬硬，又能既能保证工件淬硬，又能使变形开列程度减少使变形开列程度减少l 流动性好流动性好l 工作环境差工作环境差用途用途碳钢碳钢合金钢合金钢小截面碳钢小截面碳钢形状简单，形状简单，截面尺寸大截面尺寸大的碳钢的碳钢小件、形状复杂、精度要求小件、形状复杂、精度要求高的工件高的工件u常用淬火介质常用淬火介质l水：水：冷却能力较强，中温够快，低温不够慢冷却能力较强，中温够快，低温不够慢用于碳钢。用于碳钢。l油：油：冷却能力较低，中温不够快，低温够慢冷却能力较低，中温不够快，低温够慢用于合

26、金钢。用于合金钢。l盐、碱浴：盐、碱浴：冷却能力介于上两者之间，用于要求变形较小的合冷却能力介于上两者之间，用于要求变形较小的合金钢小件。金钢小件。（四）常用淬火方法（四）常用淬火方法1单液淬火法单液淬火法工件在一种介质中连续工件在一种介质中连续冷却到室温的操作方法冷却到室温的操作方法。如水淬，油淬。如水淬，油淬。2双液淬火法双液淬火法在在Ms以上，在冷却能力较强的介质中冷却，接近以上，在冷却能力较强的介质中冷却，接近Ms时转入冷却能力较弱的介质中冷却，如时转入冷却能力较弱的介质中冷却，如水淬油水淬油冷法，以防在马氏体相变时开裂。冷法，以防在马氏体相变时开裂。3 3、分级淬火法、分级淬火法 在

27、在MsMs附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。再取出缓冷。优点：操作简单。可有效防止应力和开裂。操作简单。可有效防止应力和开裂。缺点：需要盐浴炉需要盐浴炉 适用：适用于尺寸较小适用于尺寸较小(10(1012mm12mm的碳钢或的碳钢或202030mm30mm的合金钢的合金钢)，要求变形小、尺寸精度高，要求变形小、尺寸精度高的工件如刀具、模具等。的工件如刀具、模具等。组织：获得马氏体和残余奥氏体组织：获得马氏体和残余奥氏体。4 等温淬火法等温淬火法将钢件淬入稍高于将钢件淬入稍高于MS温度的硝盐浴或碱浴中，温度的硝盐浴或碱浴中，保温足够时间，

28、使其发生下贝氏体转变，随后在保温足够时间，使其发生下贝氏体转变，随后在空气中冷却。空气中冷却。组织：获得下贝氏体组织：获得下贝氏体。5 冷处理冷处理冷处理：将淬火冷至室温的零件继续深冷至冷处理：将淬火冷至室温的零件继续深冷至Mf以以下的致冷剂中，保持一段时间，使残余奥氏体充下的致冷剂中，保持一段时间，使残余奥氏体充分转变成马氏体的操作方法。分转变成马氏体的操作方法。目的目的：为了减少钢中的残余奥氏体以获得最大数：为了减少钢中的残余奥氏体以获得最大数量的马氏体，防止工件在保存或使用中发生组织量的马氏体，防止工件在保存或使用中发生组织转变。转变。中国在春秋晚期已掌握冶铁技术。战国时期，冶铁业已逐渐

29、盛行，到了晚期，不仅能炼出高碳钢，并掌握了淬火技术，于是开始进入以铁兵器代替铜兵器的时代。战国晚期还出现了铁制铠甲。网带式淬火炉网带式淬火炉 淬透性是钢的主要热处理性能。淬透性是钢的主要热处理性能。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。（四）、钢的淬透性1、淬透性的概念 淬透性是指钢在淬火时淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。淬透性：钢在奥氏体化后淬透性：钢在奥氏体化后淬火时获得马氏体而不形淬火时获得马氏体而不形成其它组织（珠光体等）成其它组织（珠光体等）

30、的能力。的能力。淬透性大小用淬透层深度淬透性大小用淬透层深度表示，淬透层深度由钢的表示，淬透层深度由钢的表面至内部马氏体组织占表面至内部马氏体组织占50处的距离来表示。淬处的距离来表示。淬透层越深，钢的淬透层越深，钢的淬透透性越性越好。好。二二 钢的淬透性钢的淬透性（一）淬透性、淬硬性的定义及影响因素（一）淬透性、淬硬性的定义及影响因素钢的淬透性取决于其临界冷却速度钢的淬透性取决于其临界冷却速度Vk，临界冷却速度，临界冷却速度Vk越小，越小，则奥氏体越稳定，钢的淬透性越高。则奥氏体越稳定，钢的淬透性越高。Vk取决于取决于C曲线的位置，曲线的位置，C 曲线越靠右，曲线越靠右，Vk越小。越小。2影

31、响淬透性的因素影响淬透性的因素 VK，C曲线曲线 C%亚共析钢 C%淬透性，过共析钢C%淬透性 奥氏体化温度奥氏体化温度 Tt淬透性 合金元素合金元素 除Co%以外，C曲线右移，淬透性 未溶第二相未溶第二相 淬透性 影响影响C曲线的因素曲线的因素 第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺淬透性不同的钢材淬火后沿截面的组织和力学性能淬透性不同的钢材淬火后沿截面的组织和力学性能差别很大。差别很大。3淬透性的应用淬透性的应用 完全淬透的工件，整个截面上的性能均匀一致，完全淬透的工件，整个截面上的性能均匀一致，如未淬透，截面各处的性能不均匀。淬透性小，如未淬透，截面各处的性能不均匀。淬透性小

32、，淬硬层就浅，其承载能力就弱，所以，选材和淬硬层就浅，其承载能力就弱，所以，选材和制定热处理工艺要注意钢材的淬透性，有以下制定热处理工艺要注意钢材的淬透性，有以下几种情况：几种情况：（1）大截面、动载荷及交变载荷下工作的重要零件，）大截面、动载荷及交变载荷下工作的重要零件，选淬透性好的钢材。如：锻锤、大电机轴、连杆螺栓、选淬透性好的钢材。如：锻锤、大电机轴、连杆螺栓、拉杆等；拉杆等；（2）承受弯曲、扭转应力的零件，受力在表层，心）承受弯曲、扭转应力的零件，受力在表层，心部不要求高硬度，选淬透性一般的钢材；部不要求高硬度，选淬透性一般的钢材；（3）形状复杂或对变形要求严格的零件，为减小变）形状复

33、杂或对变形要求严格的零件，为减小变形，防止开裂，选选淬透性较好的钢材，以便选冷却形，防止开裂，选选淬透性较好的钢材，以便选冷却能力较弱的淬火介质或双介质淬火。能力较弱的淬火介质或双介质淬火。（五）、钢的淬硬性淬硬性：淬硬性：是指钢在理想条件下淬火成马氏体后是指钢在理想条件下淬火成马氏体后所能达到的最高硬度。所能达到的最高硬度。影响钢的淬硬性的因素影响钢的淬硬性的因素主要取决于钢含碳量。主要取决于钢含碳量。低碳钢淬火的最高硬度值低，淬硬性差；低碳钢淬火的最高硬度值低，淬硬性差；高碳钢淬火的最高硬度值高，淬硬性好。高碳钢淬火的最高硬度值高，淬硬性好。第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工

34、艺淬透性与淬硬性？淬透性与淬硬性？淬透性淬透性是钢淬火时获得M的能力！取决于VK（上临界冷却速度）淬硬性淬硬性是钢淬火获得M的硬度！取决于M中C%淬透性与具体工件的淬透深度？淬透性与具体工件的淬透深度？淬透性淬透性是钢的一种属性，在相同的奥氏体化温度下淬火时，其淬透性是不变的！具体工件的淬透深度具体工件的淬透深度是指在实际生产条件下得到半马氏体区至工件表面的距离，是不确定的，受淬透性、工件尺寸、冷却介质等的影响。淬硬性与淬透性之间的关系:淬透性淬透性淬硬性淬硬性钢钢 种种小小低低碳素结构钢碳素结构钢(20)小小高高碳素工具钢碳素工具钢(T10A)大大低低低碳合金结构钢低碳合金结构钢(18Cr2

35、Ni4WA)大大高高高碳高合金工具钢高碳高合金工具钢(Cr12MoV)第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺l为了获得要求的强度、硬度、塑性与韧性，以满为了获得要求的强度、硬度、塑性与韧性，以满足零件的使用要求。足零件的使用要求。淬火钢一般不能直接使用，必须进行回火。淬火钢一般不能直接使用，必须进行回火。l淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，并存在淬火后得到的是性能很脆的马氏体组织，并存在内应力，零件容易变形和开裂。内应力，零件容易变形和开裂。l淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织在零件淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织在零件工作过程中会发生分解，导致尺寸的变化。这对于精工作

36、过程中会发生分解，导致尺寸的变化。这对于精密零件是不允许的。密零件是不允许的。（二）淬透性的测定及表示方法（二）淬透性的测定及表示方法1.临界淬透直径法临界淬透直径法钢在某种介质中淬火时心部获得半马氏体的最钢在某种介质中淬火时心部获得半马氏体的最大直径，称为临界淬透直径，用大直径，称为临界淬透直径，用D0表示。表示。2.末端淬火法末端淬火法将标准试样按规定淬火温度加热后置于试验机将标准试样按规定淬火温度加热后置于试验机支架上对其末端喷水淬火，在统一的冷却条件支架上对其末端喷水淬火，在统一的冷却条件下冷却后测定离末端不同距离的硬度，绘制硬下冷却后测定离末端不同距离的硬度，绘制硬度与末端距离的关系

37、曲线。如图：度与末端距离的关系曲线。如图：直径为直径为10 mm 的共析钢小试样加热的共析钢小试样加热 Ac+60，用图用图1-6 所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得所示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明各属于什么热处理方法。到的组织，说明各属于什么热处理方法。答：答：a M+A单液淬火单液淬火b M+A分级淬火分级淬火c T+M+A油冷淬油冷淬火火d 下下B 等温淬火等温淬火e S 正火正火f P 完全退火完全退火g P 等温退火等温退火亚共析钢 连续冷却转变炉冷炉冷 F+P空冷空冷 F+S油冷油冷 T+M水冷水冷 M过共析钢 连续冷却转变炉冷炉冷 P+Fe3C空冷空冷 S+Fe3

38、C油冷油冷 T+M+A水冷水冷 M+A四、钢的回火一、定义：一、定义：将将淬火后钢件淬火后钢件再加再加热到热到AcAc1 1以下以下的某一温度，保的某一温度，保温一定时间后，然后温一定时间后，然后冷却到室冷却到室温温的热处理工艺的热处理工艺 。二、目的：二、目的：消除淬火应力，降低脆性；消除淬火应力，降低脆性；稳定工件尺寸；稳定工件尺寸；调整淬火零件的力学性能。调整淬火零件的力学性能。三、回火的种类三、回火的种类按回火温度的不同，回火可分以下三种：按回火温度的不同，回火可分以下三种：高温回火高温回火低温回火：低温回火：中温回火中温回火回火的种类回火的种类150 150 C-C-250 250

39、C C350 350 C-C-500 500 C C500 500 C-C-650 650 C C 第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺三、三、淬火钢回火时组织与性能的变化淬火钢回火时组织与性能的变化T200M分解分解200,300)残余残余A转变转变300,400)碳化物析出碳化物析出T400 Fe3C的聚集长大与的聚集长大与F的再结晶的再结晶第一阶段：马氏体的分解第一阶段：马氏体的分解 T200 C有一定的扩散能力，马氏体中过饱和的碳以有一定的扩散能力，马氏体中过饱和的碳以亚稳定的亚稳定的-碳化物碳化物(Fe2.4C，正交晶格，正交晶格)形式析出，形式析出，弥弥散分布、极细、

40、粒状，散分布、极细、粒状，马氏体的过饱和度减小。马氏体的过饱和度减小。l组织：组织：回火马氏体组织（回火马氏体组织（M回回）l 低度过饱和低度过饱和固溶体固溶体高度弥散高度弥散相的混合物。相的混合物。l晶格畸变程度下降，淬火内应力减少晶格畸变程度下降，淬火内应力减少 l回火马氏体基本保留了淬火马氏体的力学性能回火马氏体基本保留了淬火马氏体的力学性能 第二阶段：残余奥氏体的转变第二阶段：残余奥氏体的转变 (200(200300300)l组织组织仍主要是回火马氏体仍主要是回火马氏体 l钢的硬度降低并不显著，屈服强度略有上升。钢的硬度降低并不显著，屈服强度略有上升。l淬火应力进一步降低淬火应力进一步

41、降低 C的扩散能力增强，碳化物的析出的扩散能力增强，碳化物的析出M分解使分解使得体积得体积 残残A受到的压力受到的压力，A残残B下下。M的的碳质量分数降为碳质量分数降为wc=0.15%0.20%，第三阶段：碳化物析出第三阶段：碳化物析出 (300(300400)400)碳的扩散能力继续增加碳的扩散能力继续增加：C 从从过饱和的过饱和的-Fe中析出中析出铁素体铁素体M 消失消失 不稳定的不稳定的-(Fe 2.4 C)Fe3C；l淬火时晶格畸变所造成的内应力大大消除。淬火时晶格畸变所造成的内应力大大消除。l组织为：组织为：回火屈氏体组织（回火屈氏体组织（T回回）针状铁针状铁 F 细颗粒细颗粒状的状

42、的Fe3C的混合物。的混合物。l钢的钢的硬度、强度降低硬度、强度降低，塑性、韧性上升塑性、韧性上升 l铁素体基体内分布着极细小的渗碳体（球状颗粒）铁素体基体内分布着极细小的渗碳体（球状颗粒）第四阶段：渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶第四阶段：渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶T T400400 v回火温度高于回火温度高于400时，时，渗碳体球将逐渐聚集长大，渗碳体球将逐渐聚集长大，形成较大的形成较大的粒状粒状渗碳体，渗碳体，回火温度越高回火温度越高，球粒愈粗大球粒愈粗大；v当回火温度上升到当回火温度上升到500600，铁素体逐渐发生再结铁素体逐渐发生再结晶，使针状铁素体转变为多边形铁素体；晶，使针状

43、铁素体转变为多边形铁素体；l组织为：组织为：回火索氏体组织（回火索氏体组织（S回回）l 等轴状的等轴状的F +球状球状Fe3C的混合物。的混合物。l钢的钢的强度、硬度进一步下降，塑性、韧性进一步上升强度、硬度进一步下降，塑性、韧性进一步上升 不同含碳量钢的硬度随不同含碳量钢的硬度随回火温度升高而降低回火温度升高而降低35钢力学性能与回火温钢力学性能与回火温度的关系度的关系随回火温度提高，随回火温度提高，淬火钢性能总的变淬火钢性能总的变化规律是：化规律是：强度、强度、硬度硬度下降下降，塑性、，塑性、韧性韧性上升上升 回火索氏体回火索氏体 回火屈氏体回火屈氏体 回火马氏体回火马氏体 回火后钢的的组

44、织回火后钢的的组织马氏体马氏体四、回火的种类1 1、低温回火（、低温回火（150-250150-250）C C 组织：组织：M M回回(过饱和过饱和固溶体固溶体+碳化碳化物物)目的：目的：保持淬火钢的高硬度和高耐保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火力，减少钢的脆磨性，降低淬火力，减少钢的脆性。硬度为性。硬度为58-64HRC58-64HRC。应用：应用：适用于高碳钢和合金钢制作适用于高碳钢和合金钢制作的各类刀具、模具、滚动轴承、的各类刀具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件。渗碳及表面淬火的零件。l如如T12T12钢锉刀采用钢锉刀采用l760760水淬水淬+200+200回火。回火。回火回

45、火M2 2、中温回火（、中温回火（350-500350-500）C C 组织：组织：T T回回(F F针状针状Fe3CFe3C细颗粒状细颗粒状)。目的：目的：获得高的弹性极限、屈获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。又称弹性服点和较好的韧性。又称弹性处理。硬度为处理。硬度为35-50HRC.35-50HRC.应用：应用：弹性零件及热锻模具等。弹性零件及热锻模具等。第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺回火回火Tl如如65钢弹簧采用钢弹簧采用l840油淬油淬+480回火。回火。3 3、高温回火（、高温回火（500-650500-650）C C 组织：组织：S S回回(F(F等轴状等轴

46、状+Fe+Fe3 3C C球状球状)目的：目的：获得良好的综合力学性获得良好的综合力学性能。硬度为能。硬度为HRC25-35.HRC25-35.应用：应用：各种重要结构零件如螺各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。栓、齿轮及轴承。淬火淬火 +高温回火高温回火 =调质处理调质处理回火回火Sl如如4545钢小轴采用钢小轴采用l830830水淬水淬+600+600回火。回火。淬火加回火工艺曲线图淬火加回火工艺曲线图温度时间500650350500150250 低温回火 中温回火 高温回火调质处理Ac3+40淬火阶段回火阶段（五）、回火脆性（五）、回火脆性 淬火钢的韧性淬火钢的韧性并不总是随温度升并不总

47、是随温度升高而提高。高而提高。在某些温度范在某些温度范围内回火时，会出围内回火时，会出现冲击韧性下降的现冲击韧性下降的现象，称回火脆性现象，称回火脆性。1 1、第一类回火脆性、第一类回火脆性 又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-350250-350回火时出现的脆性。回火时出现的脆性。l这种回火脆性是不可逆的，这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无就会出现脆性，目前尚无有效消除办法。有效消除办法。l回火时应避开这一温度范回火时应避开这一温度范围。围。2 2、第二类回火脆性、第二类回火脆性 又称可逆回火脆性。是

48、指淬又称可逆回火脆性。是指淬 火钢在火钢在500-650500-650范围内回范围内回 火后缓冷时出现的脆性火后缓冷时出现的脆性.回火后快冷不出现，是可逆的。回火后快冷不出现，是可逆的。防止办法：防止办法：回火后快冷。回火后快冷。加入合金元素加入合金元素W(W(约约1%)1%)、Mo(Mo(约约0.5%)0.5%)。该法更适用于大。该法更适用于大截面的零部件截面的零部件 第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺钢的回火 第三节第三节 钢的普通热处理工艺钢的普通热处理工艺低温回火低温回火 中温回火中温回火高温回火高温回火回火温度回火温度150-250350-500500-650回火组织

49、回火组织M回回T回回S回回回火目的回火目的保留高硬度、保留高硬度、高耐磨性，降高耐磨性，降低应力。低应力。提高提高 e、s,同时具有一同时具有一定韧性定韧性。获得良好的综合力学性能，获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时即在保持较高的强度同时兼具良好的塑性和韧性。兼具良好的塑性和韧性。应应 用用各种高碳钢、各种高碳钢、渗碳件及表面渗碳件及表面淬火件。淬火件。弹簧热处理弹簧热处理各种结构件如轴、齿轮等。各种结构件如轴、齿轮等。也可作为要求较高精密件、也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。量具等预备热处理。根据与根据与C曲线交点位置判断转变产物曲线交点位置判断转变产物 P均匀均匀A细细

50、AA1MSMf时间时间等温退火等温退火PP退火退火(炉冷炉冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+A等温淬火等温淬火B下下M+A分级淬火分级淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)M回回150-250T回回350-500S回回500-650?MT+S回回ST+B下下+M+AP均匀均匀A细细AP退火退火(炉冷炉冷)正火正火(空冷空冷)S淬火淬火(油冷油冷)T+M+AM+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf时间时间650600550共析钢过冷奥氏体转变产物共析钢过冷奥氏体转变产物转变转变类型类型转变产转变产物物形成温形成温度，度，转变转变机制机制显微组织特征显微组织特征HRC获得获得工艺工艺珠珠