1、 理解钢在加热和冷却过程中的组织变，掌握钢件常规热处理的操作要领及工艺参数的选择原则，熟悉常用淬火介质的冷却能力及适用范围。目目 录录一、奥氏体的形成过程及晶粒度的概念二、过冷奥氏体的等温转变三、过冷奥氏体的连续冷却转变四、退火、正火的目的及工艺参数的选择原则四、淬火、回火的加热方法、加热介质及加热 参数的选择原则 热处理是由三个基本环节：加热、保温和冷却组成。在大多数热处理工艺中，钢加热的主要目的是获得奥氏体组织。因此，我们把将钢铁加热到Ac3或Ac1点以上，以获得完全或部分奥氏体组织的操作，称为奥氏体化。1.奥氏体形成的热力学条件 吉布斯自由能的大小表示系统的稳定程度。在等压等温的条件下，
2、一切自发转变过程都是朝着吉布斯自由能减少的方向进行，一直进行到吉布斯自由能具有最低值为止。这个规律又称为最小吉布斯自由能原理。如图4-2所示。图4-2 珠光体和奥氏体吉布斯自由 能随温度的变化曲线（1）奥氏体晶核的形成（3）残留渗碳体的溶解2.奥氏体的形成过程（2）奥氏体晶核的长大（4）奥氏体成分的均匀化 珠光体转变成奥氏体的整个过程可以看成是由四个基本过程组成，如图4-3所示。图4-3 珠光体向奥氏体转变示意图1.温度的影响2.成分的影响3.原始组织的影响 实验表明，随着加热温度的升高，奥氏体的形核率和长大速度都急剧增加。钢中加入合金元素，并不改变加热时奥氏体形成的基本过程，但影响奥氏体的形
3、成速度。对同一成分的钢，晶粒越细，原始组织越分散，即铁素体与渗碳体的相界面越多，奥氏体形成速度越快。1.奥氏体晶粒度的概念 根据奥氏体的形成过程和晶粒长大情况，奥氏体晶粒度可分为：起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度三种。钢的标准粒等级如图4-4所示。图4-4 钢的标准晶粒度等级示意图2.奥氏体晶粒长大及其影响因素（1）加热温度的影响 由于奥氏体的晶粒长大是通过原子的扩散来实现的，而原子的扩散能力是随温度升高增大的，因此奥氏体的晶粒也将随温度的增高而急剧长大。（2）保温时间的影响 在一定的加热温度下，奥氏体的晶粒将随着保温时间的延长而长大。（3）加热速度的影响 加热速度越大，过热度越大，形核率越
4、高，奥氏体起始晶粒度越细。也就是说，快速加热至高温，短时保温，亦可获得细晶粒组织。（4）化学成分的影响1)碳的质量分数的影响2)合金元素的影响3.控制奥氏体晶粒长大及细化晶粒的措施（1）合理选择加热温度和保温时间 加热温度高一些，奥氏体形成速度就快一些，其晶粒长大倾向就越大，实际晶粒度也就越粗。延长保温时间，也会出现奥氏体晶粒的长大。但加热温度对奥氏体晶粒长大的影响，要比保温时间的影响显著得多，因此要合理选择加热温度。（2）合理选择钢的原始组织 原始组织主要影响起始晶粒度。一般来说，原始组织越细，碳化物弥散度越大，所得到的奥氏体起始晶粒就越细小。（3）合金元素的影响 原始组织主要影响起始晶粒度
5、。一般来说，原始组织越细，碳化物弥散度越大，所得到的奥氏体起始晶粒就越细小。1.过冷奥氏体等温转变图图4-8 共析钢的过冷奥氏体等温转变图（1）碳的质量分数的影响 在正常加热条件下，亚共析钢的奥氏体等温转变图，随着碳的质量分数的增加向右移动；过共析钢的奥氏体等温转变图，随着碳的质量分数的增加向左移动。故在碳钢中以共析钢过冷奥氏体最稳定。（3）加热温度和保温时间的影响 随着加热温度的提高和保温时间的延长，奥氏体的成分更加均匀，作为奥氏体分解的晶核数量减少，同时奥氏体晶粒长大，晶界面积减少，这些都不利于过冷奥氏体的分解，提高了奥氏体的稳定性，使奥氏体等温转变图右移。2.影响奥氏体等温转变图的因素（
6、2）合金元素的影响 除Co以外的所有合金元素溶入奥氏体后，都增大其稳定性，使奥氏体等温转变图右移。图4-9是共析钢的奥氏体等温转变图与奥氏体连续冷却转变图的比较。由图可见，奥氏体连续冷却转变图比奥氏体等温转变图向右下方移动一些，亦即转变开始时间推迟，温度降低。图4-9 共析钢奥氏体等温转变图与奥氏体连续冷却转变图的关系图4-10 在奥氏体等温转变图上估计连续冷却时的组织 把代表连续冷却的冷却曲线叠画在等温转变图上（见图4-10），根据它们和奥氏体等温转变图相交的位置，便可大致估计其冷却转变情况。1.退火定义 将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火的实质是将钢加热奥氏
7、体化后进行珠光体转变。退火后的组织，对亚共析钢通常是铁素体+片状珠光体；而对共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之，退火组织是接近平衡状态的组织。（1）完全退火 完全退火又称重结晶退火，它是将工件加热完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的热处理艺。（3）去应力退火 为去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残留应力而进行的退火。2.常用的退火方法及其工艺参数的选择原则（2）球化退火 为使工件中碳化物球状化而进行的退火工艺。即将钢材加热到Ac1以上2030，保温一段时间，然后缓慢却，得到在铁素体的基体上均匀分布着球状或颗粒状碳化物的组织。（4）再结晶退火 再结晶退火又
8、称为中间退火。它是指将冷塑性变形加工的工件加热到再结晶温度以上，保持适当时间，通过再结晶使冷塑性变形过程中产生的晶体学缺陷基本消失，重新形成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化效应和残留应力的退火工艺。（5）均匀化退火 又称为扩散退火。1.正火定义2.正火工艺参数的选择原则 将工件加热到奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺称为正火。由于正火将钢材加热到完全奥氏体化状态，使钢材中原始组织的缺陷基本消除，然后再控制以适当的冷却速度，所以正火得到以索氏体为主的组织。正火的加热温度一般推荐为：亚共析钢是Ac3+3050；过共析钢为Accm+3050。图4-12上标注了各种退火和正火的加热温度范围。图4-12
9、碳钢的各种退火及正火工艺规范示意图1.从使用性能上考虑2.从经济上考虑 对于亚共析钢工件来说，正火比退火具有较好的力学性能。如果工件的力学性能要求不高，则可用正火作为最终热处理。但当工件形状复杂时，由于正火冷却速度快，有引起开裂的危险，则采用退火为宜。正火比退火的生产周期短，成本低，且操作方便，故在可能的情况条件下优先采用正火。1.淬火的目的2.淬火的加热方法 淬火的目的，是使过冷奥氏体进行马氏体（或下贝氏体）转变，得到马氏体（或下贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。图4-13 工件的不同加热方法3.淬火的加热介质（1）空气 箱式、井式等电阻炉的加热介质多为空气，加热温
10、度越高，保温时间越长，氧化、脱碳越严重。氧化从200时就开始发生，脱碳一般在600以上发生。常用的防止氧化、脱碳的方法，有涂料保护法、装箱法和控制气氛法。（2）熔盐 工件在各种熔盐介质中加热，不与空气接触，具有加热速度快，氧化、脱碳倾向小，并可局部加热。（3）真空 将工件置于真空炉中加热，由于真空炉中气体稀薄，压力低于大气压，炉内氧化性与脱碳性气体极少，可达到保护工件不被氧化、脱碳的目的。此外，真空热处理还具有工件变形小，无污染，劳动条件好，可实现光亮淬火等优点。4.淬火加热温度 淬火加热温度，是根据钢的化学成分、组织和不同的力学性能要求来确定的。其基本原则是：亚共析钢Ac3+3050；共析钢
11、和过共析钢Ac1+3050。如图4-14所示。图4-14 碳钢的淬火加热温度范围5.淬火保温时间 为了使工件内外各部分均完成组织转变、碳化物溶解及奥氏体的成分均匀化，就必须在淬火加热温度保温一定的时间。在具体生产条件下，工件保温时间应根据工件的有效厚度来确定，并用加热系数来综合的表述钢的化学成分、原始组织、工件的形状尺寸、加热设备及加热介质等多种因素的影响。估算保温时间的经验公式为=KD式中 加热时间（min）；加热系数（min/mm）；K装炉修正系数；D工件有效厚度（mm）。1.回火的目的2.回火的分类（1）低温回火 将淬火工件加热到150250回火，可得到回火马氏体组织。（2）中温回火 将
12、淬火工件加热到250500回火，可获得回火托氏体组织。（3）高温回火 将淬火工件加热到500700回火。回火的目的是：合理地调整力学性能，使工件满足使用要求；稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的形状、尺寸不变；降低或消除内应力，以减少工件的变形并防止开裂。3.回火方法4.回火工艺参数的选择原则（1）回火温度 工件的力学性能要求（如硬度、强度、塑性、韧性等）是选择回火温度的依据。局部回火有两种方法：一种是整体硬度较高而局部硬度较低、回火温度高的，在高温下进行局部回火，然后整体进行低温回火；另一种是用高频感应加热或火焰加热局部快速回火，还可以利用工件淬火后心部热量外传进行自行
13、回火。冷处理所用的设备是制冷机，冷冻介质有干冰+丙酮、液氧、液氮等。最简单的 设备是保温桶，先在桶内倒入酒精，再加入一些干冰，就能获得7080的低温，但其控温精度差。1.冷处理的目的生产中对一些高精度的工件（如精密量具、精密丝杠和轴承等），为了保证其在使用时的尺寸精度，可将其淬火冷却到室温后，随即放到零下温度的淬火介质中继续冷却，以最大限度地消除残留奥氏体。将淬火钢继续冷却到室温以下某一温度，并停留一定时间，使残留奥氏体转变为马氏体的热处理工艺，称为冷处理。冷处理的目的，是提高工件硬度、稳定尺寸及提高钢的磁性（因奥氏体无磁性）。2.冷处理的方法（1）一般设备的擦拭冷处理的温度是由钢的Mf点来决
14、定的，只有Mf点低于室温的钢才能进行冷处理，Mf点较室温越低，冷处理的作用就越大。通常冷处理工艺温度为80100。（2）设备2.冷处理的方法（4）冷处理要点冷处理必须在淬火后立即进行，如淬火后停留时间长，会使残留奥氏体稳定化而降低冷处理效果。工件淬火后，一般室温停留时间不应超过1h。冷处理时间，则只要求工件心部能达到处理温度就行了。（3）时间为防止工件在冷处理时产生裂纹，冷处理前可先在100沸水中进行暂时回火。冷处理后，不要把工件放在空气中，而要放在水中或沸水中使其温度由冷处理温度回升到室温，这样可以防止冷处理裂纹的形成。冷处理后应立即进行回火处理。理想淬火介质的性能是使钢在高温区域（700以
15、上）较缓慢地冷却，以减少工件的热应力；在550600间以足够快的冷却速度迅速通过奥氏体等温转变图的“鼻尖”，以防止发生珠光体或贝氏体转变；在容易造成淬火裂纹的过冷奥氏体较稳定的低温区域（300以下）缓慢冷却，使工件在缓冷条件下通过奥氏体向马氏体的转变区，从而减少相变应力。图4-15 理想的淬火冷却曲线示意图1.水水处于沸腾阶段，冷却速度太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，导致工件严重变形甚至开裂。2）水温对冷却能力影响大，因此对环境温度的变化敏感。3)当水中含有较多气体，或是水中混入不溶杂质，均会显著降低其冷却能力。水是应用最广的淬火介质，它具有来源广，价格低，成分稳定且不易变质，
16、无毒无臭又不燃烧。水的冷却能力较强，属于激冷淬火介质水作为淬火介质的主要缺点有：1）在奥氏体等温转变图的鼻部区（500600)，水处于蒸汽膜阶段，冷却速度不够快，会造成工件冷却不均匀及冷却速度不足而形成的“软点”。在马氏体转变温度(300100)，水一般只能适用于截面尺寸不大、形状较简单的碳钢工件淬火冷却。淬火时必须注意：保持水温在40以下，最好在1530之间，并保持水的流动性或循环，以破坏工件表面蒸汽膜，2.盐水水处于沸腾阶段，冷却速度太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，导致工件严重变形甚至开裂。2）水温对冷却能力影响大，因此对环境温度的变化敏感。3)当水中含有较多气体，或是水中
17、混入不溶杂质，均会显著降低其冷却能力。水是应用最广的淬火介质，它具有来源广，价格低，成分稳定且不易变质，无毒无臭又不燃烧。水的冷却能力较强，属于激冷淬火介质水作为淬火介质的主要缺点有：1）在奥氏体等温转变图的鼻部区（500600)，水处于蒸汽膜阶段，冷却速度不够快，会造成工件冷却不均匀及冷却速度不足而形成的“软点”。在马氏体转变温度(300100)，水一般只能适用于截面尺寸不大、形状较简单的碳钢工件淬火冷却。淬火时必须注意：保持水温在40以下，最好在1530之间，并保持水的流动性或循环，以破坏工件表面蒸汽膜，2.盐水水处于沸腾阶段，冷却速度太快，易使马氏体转变速度过快而产生很大的内应力，导致工
18、件严重变形甚至开裂。2）水温对冷却能力影响大，因此对环境温度的变化敏感。3)当水中含有较多气体，或是水中混入不溶杂质，均会显著降低其冷却能力。水是应用最广的淬火介质，它具有来源广，价格低，成分稳定且不易变质，无毒无臭又不燃烧。水的冷却能力较强，属于激冷淬火介质水作为淬火介质的主要缺点有：1）在奥氏体等温转变图的鼻部区（500600)，水处于蒸汽膜阶段，冷却速度不够快，会造成工件冷却不均匀及冷却速度不足而形成的“软点”。在马氏体转变温度(300100)，水一般只能适用于截面尺寸不大、形状较简单的碳钢工件淬火冷却。淬火时必须注意：保持水温在40以下，最好在1530之间，并保持水的流动性或循环，以破
19、坏工件表面蒸汽膜，3.有机化合物水溶液 有机化合物水溶液是近年来应用逐渐增多的淬火介质，它们能减少变形与开裂倾向，并可通过适当调整有机化合物的质量分数和温度，配制成符合各种工艺要求的有不同冷却速度的水溶液。这些溶液一般都具有无毒、无臭、无烟、不燃及使用安全等特点，是很有前途的一类淬火介质。在这类淬火介质中，较常用是的聚乙烯醇水溶液。常用于感应加热工件和渗碳、碳氮共渗工件的淬火冷却及合金结构钢、工模具钢的淬火冷却。其缺点是使用过程中有泡沫，易老化，特别是夏季使用易变质发臭，一般13个月需更换一次。目前，市场上已有加入消泡剂、防腐剂、防锈剂的聚乙烯醇淬火介质（即合成淬火剂）供应。除了上述聚乙烯醇外
20、，用作淬火介质的有机化合物水溶液还有不少，如聚醚水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、甘油水溶液、三乙醇胺水溶液、乳化液水溶液等。这些水溶液的冷却能力一般都介于油和水之间，常用于各种中碳结构钢、低合金结构钢工件的淬火冷却。4.国外常用品牌的有机物水溶 液淬火介质 使用时，需用水将其稀释至所需质量分数，用折光仪测量其折光率以确定其质量分数，并选择适当温度和搅拌速度，以控制淬火介质的冷却速度。UQA淬火介质的冷却速度介于水和快速淬火油之间，适用于中碳钢、低合金钢等工件的淬火冷却，以及铝合金、钛合金等的固溶处理。UQB、UQRL淬火介质的冷却速度介于中速油和快速油之间，适（1）UQ系列水溶性聚合物淬火介质用于高
21、碳钢、中合金钢、铸钢和不锈钢等形状复杂工件的淬火冷却。UQC淬火介质的冷却速度相当快，适用于低碳钢和铝合金、镁合金以及黄铜、青铜等工件的整体加热后淬火冷却，也可用于高频感应加热喷射淬火冷却。在同等质量分数下，UQHT淬火介质的冷却速度稍低于UQB淬火介质，适用于密封炉加热工件的淬火冷却，如铸钢、低碳合金钢的形变热处理以及非马氏体转变钢的淬火冷却。在搅拌条件下，UQE淬火介质的冷却速度与矿物油几乎相同，适用于中碳钢、低合金钢、结构钢、工具钢、合金铸钢和铸铁的淬火冷却。4.国外常用品牌的有机物水溶 液淬火介质其中PAG251淬火介质的冷却速度随质量分数而改变，无毒、无污染，并能防锈、防腐，可替代碱
22、水、油，用于碳钢、低合金钢的淬火冷却。PAG（聚乙烯醇类）364淬火介质的冷却速度，随质量分数而改变，用于碳钢、中低合金钢代替淬火油的淬火冷却。PEO（聚乙基恶唑啉类）3610淬火介质的冷却速度随质量分数而改变，在300时冷却速度接近油，适用于铸钢、锻钢和铸铁件的调质淬火冷却。（2）好富顿系列水溶液聚合物 淬火介质1.普通淬火油2.高速淬火油高速淬火油是指那些在高温区冷却速度得到提高的淬火油。获得高速淬火油的基本途径有两种：1）合理选取不同类型和不同粘度的矿物油，以适当的配比相互混合，通过提高特性温度来提高高温区的冷却能力，从而获得高速淬火油。2）在普通淬火油中加入添加剂，这样在油中形成粉灰状
23、浮游物，以缩短蒸汽膜阶段，加剧沸腾阶段的进行，从而提高冷却能力。3.光亮淬火油这是一种能在可控气氛下使淬火工件表面保持光亮的淬火油。它是在矿物油中加入不同性质的高分子添加物（如光亮JP3剂、抗氧化剂等）调制而成的。光亮淬火油的使用温度为2080。油中严禁混入水分及其他油品。4.真空淬火油它是普通淬火油经真空蒸馏、真空脱气等一系列处理后，再加入催冷剂、光亮剂和抗氧化剂等配制而成。1.盐浴盐浴和碱浴都属于不发生物态变化的淬火介质。淬火时不会引起介质的汽化，所以在冷却过程中，无蒸气膜阶段和沸腾阶段，工件的冷却主要是通过介质的对流和传导来实现的。2.碱浴作为等温和分级淬火介质的盐浴，应具有较低的熔点，
24、这样才能保证介质具有较大的流动性和足够的冷却能力。硝盐浴是最常用的盐浴。硝酸盐和亚硝酸盐的熔点都很低，可按要求比例将不同硝盐配合得到不同熔点的混合盐，来满足不同材料的等温及分级淬火的使用要求。高速钢和其他许多高合金钢的等温、分级淬火冷却，可采用低温中性盐浴作为淬火介质，其使用温度在500以上。熔融的NaOH和KOH常作为分级淬火和等温淬火介质。碱的熔点一般都较低，不同成分的碱配合后可得到熔点更低的混合碱浴。各类碱浴的高温区冷却速度都介于水和油之间，比硝盐略快。碱浴中加入少量水，可明显提高冷却能力，。碱浴适用于形状复杂、要求变形小及硬度要求高的碳素工具钢、渗碳钢及弹簧钢工件的等温淬火和分级淬火。
25、1.圆轴锻件退火80mm1500mm的T10A材质圆轴锻件退火，工件装炉前的准备及装炉方法如下：1）检查圆轴的钢材型号（可用火花鉴别）、外形尺寸、工件数量是否与工艺卡片相符。2）待退火件外观不允许有裂纹、伤痕、夹层、折叠、结疤、夹杂等有害缺陷。3）根据工件尺寸及退火技术要求，选择相应的设备及热处理工艺。针对本产品，可选用额定温度为1000、型号为RT-105-10的105kW台训练1 正确执行工件装炉方法车式电阻炉，工作区域有效尺寸为1800mm900mm650mm，T10A钢锻件一般采用等温球化退火工艺。4)装炉时，检查设备及仪表的运行是否正常，机械、电气部件有无松动、卡住，炉膛及电阻丝有无
26、破损。5）打开炉门，开出台车，将工件吊起平放于台车有效加热区域。工件不得放于炉底板上，可用V形垫铁架起。根据工件数量，可堆放34层，各层间须用垫铁隔开，每层可摆放68件，工件间距应大于或等于20mm，以保证炉气良好循环。6）将台车起动进炉，观察台车运行时工件堆放是否平稳。7）关闭炉门，按工艺定好仪表设定温度，接通电源，执行退火工艺。2.模板淬火、回火400mm200mm40mm、45钢制模板需要进行淬火、回火，要求硬度为4852HRC。1）按工件委托单核对模板材质（火花鉴别）、数量、外形尺寸。检查模板表面，不允许有碰伤、裂纹、锈蚀、刀痕、折叠和其他污物。2）根据图样和工艺卡的淬火技术要求，选定
27、额定温度为950、额定功率为80kW、炉膛有效尺寸400mm340mm600mm的盐浴训练1 正确执行工件装炉方法（1）模板淬火前的准备及淬火 装炉方法炉作为加热设备，并确定模板淬火工艺。3）用铅丝或工夹具对模板进行绑扎，使工件以垂直状态进入炉内。模板上的工作孔要用石棉绳堵塞，截面急变处用铁丝或石棉绳绑扎4）检查盐浴炉温度控制柜、变压器、仪表等部分的机械、电气部件是否正常工作。5）按操作规程对盐浴炉脱氧、捞渣。模板入炉前应充分预热或烘干。6）做好准备工作，在设备达到设定温度时，将模板逐片装入盐浴炉内。工件垂直放入，加热时垂直吊挂。根据炉膛有效尺寸，一次装炉不超过4块模板，模板间距大于或等于10
28、mm，不得触碰电极和热电偶。2.模板淬火、回火1）清理淬火后模板表面杂物，检查表面是否有碰伤、裂纹等缺陷。2）抽检模板淬火硬度，必须符合要求。3）根据模板淬火、回火技术要求，确定模板回火设备为GY8563外热式硝盐炉（额定温度为550，功率为35kW，工作区有效尺寸为600mm800mm）。训练1 正确执行工件装炉方法（2）模板回火前的准备及装炉 方法4）将模板进行重新绑扎，确保工件回火时垂直吊挂。5）检查硝盐炉设备及仪表是否正常工作，按模板技术要求和淬火硬度设定好仪表温度。6）清除模板表面水分（可采用低温烘干或浸入150以下硝盐浴），将模板逐片装入硝盐炉。注意：模板间距应大于或等于10mm，
29、回火时保持垂直吊挂。2.模板淬火、回火1）清理淬火后模板表面杂物，检查表面是否有碰伤、裂纹等缺陷。2）抽检模板淬火硬度，必须符合要求。3）根据模板淬火、回火技术要求，确定模板回火设备为GY8563外热式硝盐炉（额定温度为550，功率为35kW，工作区有效尺寸为600mm800mm）。训练2 铸、锻毛坯的正火（2）模板回火前的准备及装炉 方法4）将模板进行重新绑扎，确保工件回火时垂直吊挂。5）检查硝盐炉设备及仪表是否正常工作，按模板技术要求和淬火硬度设定好仪表温度。6）清除模板表面水分（可采用低温烘干或浸入150以下硝盐浴），将模板逐片装入硝盐炉。注意：模板间距应大于或等于10mm，回火时保持垂
30、直吊挂。对于铸件、锻件的正火，由于铸件一般形状复杂，偏析（化学成分、组织的不均匀）严重，韧性较差，所以铸件正火的温度一般较锻件高一些，且采用缓慢的加热升温方式，以改善或消除偏析，避免热应力造成变形开裂。例如，相同外形尺寸的45钢锻件、铸件，其正火工艺规范不同处见图4-16。训练2 铸、锻毛坯的正火对于45钢锻件正火，可以随炉加热至工艺温度，保温t时间出炉空冷；对于45钢铸件正火，其加热升温必须控制在3050/h，或采用分段加热的方式，使工件内外温度均匀，而且其正火温度也较锻件高30左右，保温时间与锻件基本相同。图4-16 45钢锻件、铸件正火工艺规范60mm3500mm的45钢、40CrNi圆
31、钢需要正火，训练3 中碳钢、合金钢工件的正火1）检查圆钢材质、外形尺寸与工艺卡是否相符，检查圆钢外表面是否有裂痕、伤痕、夹层、折叠等缺陷。2）根据圆钢外形尺寸及正火要求，选择额定工作温度为950、有效工作尺寸为600mm4000mm的井式电阻炉作为加热设备。检查设备及仪表的机械、电气是否正常。3）选择适当的工装夹具及吊具。1.装炉前的准备工作2.工件加热及冷却规范训练3 中碳钢、合金钢工件的正火3.操作注意事项1）设备空炉升温至工艺温度后，关闭电源，将工件垂直吊挂进炉，注意不得碰撞炉体及电阻丝。接通电源，使炉温重新到达工艺温度时，计算保温时间。2）圆钢在炉内保温时间达到工艺要求后，关闭电源，垂
32、直吊挂出炉。注意工件出炉后应垂直吊挂，以免变形，根据装炉量大小可选择风冷或空冷。3）工件冷却到室温后，从挂具上取下，检测硬度。训练4 高碳钢的退火表4-9 常用的高碳钢退火工艺规范现有100mm100mm50mm的GCr15材质锻件需要退火，要求退火后硬度为207229HBS。训练4 高碳钢的退火1）根据工件委托单，核对工件的材质、数量、尺寸，检查工件外表面有无缺陷。2）根据工件尺寸及工艺要求，选择加热设备为RJX759台车式电阻炉，额定工作温度为950，炉膛工作区域尺寸为1600mm800mm550mm，额定功率为75kW。检查设备及仪表的运行是否正常。1.装炉前的准备工作及装炉方法3）根据
33、工件外形及设备工作区域尺寸，选择工装夹具，如图4-17所示。图4-17 加热底盘训练4 高碳钢的退火4)将工件摆放在加热底盘上，吊放于台车炉的有效加热区域内。5）开进台车，关闭炉门，设定好仪表温度，接通电源，进行退火。1.装炉前的准备工作及装炉方法2.工件的热处理工艺规范图4-18 GCr15钢锻件球化退火工艺规范训练4 高碳钢的退火1）退火件的加热速度，一般碳钢和低合金钢的中小型工件，有效厚度小于或等于150mm形状不复杂时，可在工作温度装炉，并随炉升温至退火温度；对形状不杂，有效厚度小于或等于500mm的碳钢件，可以直接加热，升温速度控制在100200/h；对于高碳钢、中合金钢、高合金钢及
34、形状复杂或截面较大工件（大于或等于500mm），一般采用低温入炉，控制升温速度或分段预热的加热方式。2）工件自退火加热温度冷至等温温度过程，要求控制冷却速度不大于30/h，可采用分段降温，先降30，保温1h，继续降温30，保温1h，直至等温温度。3）等温工艺执行完毕，关闭电源，工件随炉冷却500，打开炉门，工件出炉空冷。4）待工件冷至室温后，去除工件表面氧化脱碳层,检测工件的硬度，再检查金相组织。3.操作注意事项训练5 单液淬火的操作1）30mm200mm的45钢制圆轴，要求淬火后硬度大于55HRC。2）200mm150mm40mm的Cr12MoV钢冷压模，要求淬火后硬度大于58HRC。作加热
35、设备，选择NaCl水溶液作为淬火介质（质量分数为10%15，使用温度低于60）。2）Cr12MoV钢冷压模，淬火温度为10201050，可选择高温盐浴炉（最高加热温度为1300，有效加热区尺寸为360mm320mm580mm）作为加热设备，选择2号高速淬火油作为淬火介质（使用温度为3080）。1.选择加热设备和淬火介质根据工件材质、尺寸及硬度要求，确定工件的加热设备及淬火介质。1）45钢圆轴，淬火温度为820840，可选择中温盐浴炉（最高加热温度为950，有效加热区尺寸为400mm340mm580mm）训练5 单液淬火的操作1）工件在盐浴炉内保温到时后，将工件从炉中吊出，垂直浸入相应的淬火介质
36、中。2）工件浸入淬火介质后，应上下窜动（不可前后摆动），以确保工件冷却充分。注意工件上下窜动范围。3）将冷却至室温的工件自淬火介质中取出，清洗干净。每一炉次抽查12件，用洛氏硬度计检测硬度。4）根据工件最终热处理要求及工件淬火硬度，确定回火工艺、设备，进行回火。2.工件装炉前的准备工作及装炉方法1）操作者必须穿戴好劳保用品，防止溅伤。2）检查加热设备、仪表及淬火介质是否正常。3）绑扎圆轴和冷压模，圆轴数量较多时，可用“丁”字架或“十”字架挂具，多件一齐装炉加热4）工件及挂具应充分烘干、预热。对于45钢圆轴，可用500预热；对Cr12MoV钢冷压模，须用500、850二级预热。5）当设备达到设定
37、温度后，关闭电源。将工件垂直放入盐浴炉内，接通电源，待炉温重新达到设定温度时开始计算保温时间3.工件淬火方法训练6 高温、中温、低温回火的操作3）选择适当的工装吊具。可选择每炉装68件，可选择3t桥式单梁行车起吊工件。4）检查设备、仪表的运行是否正常，将导柱随吊具垂直装入炉内，当设备重新达到设定温度时，开始计算保温时间。5）根据工件的装炉量，回火保温时间约为150210min。，6）工件冷却至室温，清除表面杂物，每炉抽12件采用布氏硬度计检测导柱硬度。1.高温回火75mm2500mm的40Cr钢导柱，要求调质处理，硬度要求为245275HBS（硬度计压头为淬火钢球），现淬火后工件硬度检测为48
38、HRC，按工艺要求对其进行回火操作1）根据导柱的材质、热处理技术要求和淬火后硬度，可以确定导柱的回火温度为62010，属于高温回火。2）高温回火可选用的加热设备有低温盐浴炉、空气回火炉（箱式回火炉、井式回火炉）、真空回火炉等。针对导柱的外形尺寸，可选用600mm3000mm井式空气回火炉。训练6 高温、中温、低温回火的操作4）操作者应穿戴劳保用品，检查设备、仪表无异常，设备到达设定温度时装炉。5）工件到达炉内保温时间后，关闭电源，将工件和具从炉内提出，浸入油中急冷。6）工件冷却至室温，清除表面杂物，每炉抽12件检测硬度和变形，对变形超差件重新用夹具夹紧补充一次回火，直至变形达到规定要求。2.中
39、温回火现有200mm60mm20mm的65Mn板簧，要求热处理后硬度为4550HRC，现淬火后工件硬度检测为5556HRC，对其进行回火操作。1）根据板簧的材质、热处理技术要求和淬火后硬度，确定回火温度为40010，属于中温回火。2）中温回火可选用的加热设备有硝盐炉、空气回火炉、真空炉等。本例可选用600mm800mm硝盐炉进行回火。3）该板簧属于热成形弹簧（厚度大于10mm），回火时应注意工件的形状及变形，-选用特定的夹具进行，如图4-19所示。图4-19 板簧回火夹具示意图训练6 高温、中温、低温回火的操作3.低温回火现有25mm25mm2000mm的GCr15钢机床导轨，要求表面感应加热
40、淬火后硬度为5862HRC，现经中频表面感应加热淬火后检测硬度为6061HRC，按工艺要求进行回火操作。1）根据导轨材质、热处理要求及淬火后硬度，可以确定导轨回火温度为16010，属低温回火。2）可选择有效工作尺寸为600mm3000mm的油浴回火炉进行回火。3）导轨属于细长件，回火时必须垂直吊挂以减小变形，因此可采用导轨端头的定位孔或利用端头的定位孔或利用端头上的螺钉孔用带环螺钉进行吊挂。选用的挂具为多头挂具。4）检查设备、仪表运行是否正常。保持工件垂直状态训练6 高温、中温、低温回火的操作4.回火注意事项1）工件淬火后应及时进行回火。2）工件在加热设备中回火时，应经常观察设备的仪表显示，通
41、常每隔1520min应检查一次，防止设备或仪表出现故障造成回火温度不准确。5）对油浴低温的保温时间一般选择大于或等于4h，当工件到达回火保温时间后，将工件垂直出炉并浸入室温柴油槽中上下窜动，冷却后清除工件表面回火。6）将工件随挂具自清洗槽中吊出，垂直悬挂于空气中冷却至室温。7）每炉抽查12件导轨进行硬度检查。3.低温回火训练7 中温盐浴炉、箱式操作者必须穿戴好劳保用品。仔细检查测温仪器、仪表、设备的电气接头、接地线是否完好正确。用汇流铜板将主电极、辅助电极与变压器联接，检查联接是否紧固，有无短路。检查抽风装置工作是否正常。1.中温盐浴炉（1）开炉前准备工作中温盐浴炉按加热方式的不同，可分为外热
42、式和内热式两种，本训练主要介绍DM80G顶埋式内热中温盐浴炉的操作。（2）起动电炉1）电炉通电前先合闸，再开控制柜电钮，将晶闸管调压器档位拨至“手动”档，调节至最小电流约为10A。2）约经1h加热，电极间固态盐开始熔化，当电流逐步自动升至1520A时，关闭电钮，拆去辅助电极一端，重新起动电源，成“单边起动”。3）再经约23h，炉膛内的固态盐已基本熔化时，关电源，拆去辅助电极，靠主电极进行加热熔盐，可将电流调至额定电流，将晶闸管调压器拨至“自动”档进行升温。训练7 中温盐浴炉、箱式1）将已完全熔化的盐浴升温至900左右，关闭抽风罩，在盐浴中缓缓加入盐浴校正剂并用不锈钢棒搅拌盐浴进行脱氧。脱氧保温
43、时间为1015min。用专用的捞渣勺将盐浴底部的残渣捞出。正常工作情况下，中温盐浴炉每工作8h须进行一次脱氧、捞渣操作。2）调节仪表至工件热处理工艺温度，待炉温均匀后，按工件装炉方法将充分烘干预热的工件装入盐浴炉内。待炉温均匀后，将设备电流调小至1015A，保温。1.中温盐浴炉（3）工件进行热处理时的操作（4）停炉时的操作1）每次停炉前，应检查辅助电极是否完好、干燥。关电源后，将辅助电极缓缓放入盐浴中，放入深度约与主电极相平，离盐浴槽底约5080mm。2）盐浴凝固前，应取出热电偶，置于空气中冷却。3）整理工装夹具，清理所用设备及工作场所。3）中温盐浴炉使用温度一般不超过950。工件进入炉后不能
44、与热电偶、电极相接触。4）工件进炉、出炉前必须先关闭电源。训练7 中温盐浴炉、箱式1）检查设备及仪表、电气设备接地线、炉门升降机构润滑。2）检查炉膛内电阻丝、热电偶、炉底板及炉砖是否完好，注意每月应定期清理设备各部位（包括炉底板下部）的氧化皮及脏物。3）接通电源，检查控制柜手动档、自动档工作是否正常。开启、关闭炉门，检查炉门压（触）点开关工作是否正常。2.箱式炉（1）装炉前的准备工作（2）工件装炉操作1）根据工件形状及热处理工艺要求，选择适当的工装夹具。2）装炉时，须先切断电源，工件或工装不得与电阻丝接触。3）工件进炉后，设定仪表温度，接通电源进行加热，将控制开关置于自动控温档。4）中温箱式电
45、阻炉使用温度不得超过950。箱式电阻炉按其工作温度，可分为高温、中温及低温炉。本训练主要介绍RJX459中温箱式炉的操作方法。（3）工件出炉操作1）出炉时，先关电源，打开炉门，用出料勺、铁铲将工件取出。2）工作完毕，整理好工作场地，并填写交接班记录训练7 中温盐浴炉、箱式1）台车与炉门有联动装置，当炉门关闭时，台车不可开出，操作前须检查联动装置工作是否正常。2）台车开出与开进有限位开关，操作前检查限位开关工作是否正常。3）台车开进后与炉体间有压（触）点开关，只有在台车开到正确位置，压（触）点开关方可正常接通电源。3.台车炉（1）装炉前的准备工作1）操作者须穿戴好劳保用品。2）检查设备、仪表的工
46、作是否正常，特别是炉门提升装置的检查。3）工装吊具是否完好，特别是焊接类工装的焊点应无浮焊。4）清理工件表面的氧化层及其他杂物。台车炉的结构与箱式炉基本相似，不同之处在于台车炉的炉底是活动台车，便于装炉，在台车与炉体间增加了一些联动装置，操作方法与箱式炉基本相似，操作时需特别注意以下几点：以RJJ366低温井式炉（功率为36kW，最高加热温度为650，炉膛尺寸为500mm650mm）为例，介绍井式回火炉操作。4.井式回火炉训练7 中温盐浴炉、箱式（2）工件装炉操作3）关闭炉门，设定仪表温度，打开电源开关，将控温开关拨到自动档，加热升温。同时，打开风扇开关，让炉内气流充分循环，保持炉内温度均匀。
47、当炉内温度达到回火设定温度时，开始计算保温时间。4）设备运行过程中，不得超过其最高使用温度。1）工件进、出炉时，必须切断电源，关闭风扇。2）提升打开炉门，吊装工件。注意不得碰撞或接触电阻丝，并注意工件重量不得超过吊具规定的负荷。工件吊装时，炉子平台上下不许站人。4.井式回火炉（3）工件出炉操作1奥氏体的形成机理是什么？2奥氏体是怎样形成的？3影响奥氏体化的因素有哪些？4钢的化学成分对奥氏体晶粒的长大有何影响？5如何控制奥氏体晶粒的长大？6怎样细化晶粒？7什么是奥氏体等温转变图？8什么是奥氏体连续冷却转变图？9退火、正火的目的是什么？10淬火的目的是什么？11回火的目的是什么？12如何选择退火和正火？13淬火的加热介质有哪些？它们各有什么特点？14如何选择退火的工艺参数？15如何选择正火的工艺参数？16如何选择淬火的工艺参数？17如何选择回火的工艺参数？18如何计算工件的有效厚度？19什么是冷处理、深冷处理？其目的是什么？20常用的淬火介质有哪些？它们各有什么优缺点？
