普通熱處理方法、特點(diǎn)和應(yīng)用

1、5.2普通熱處理方法、特點(diǎn)和應(yīng)用表（12） 名稱操 作特 點(diǎn)應(yīng) 用 退 火 （燜 火）將工件加熱到或以上（發(fā)生相變），保濕后，緩冷下來，通過相變以獲得珠光體型組織，或不發(fā)生相變以消除應(yīng)力降低硬度的一種熱處理方法 退火后的組織，硬度較低，便于加工。發(fā)生相變的退火的組織；亞共析鋼鐵素體+珠光體+二次滲碳體退火的目的主要是： 1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和壓力加工性能（對(duì)于不存在珠光體型轉(zhuǎn)變的某些高合金鋼，不能采用退火來軟化，而要正火后加高溫回火，也屬于不發(fā)生相變的退火）； 2.細(xì)化晶粒，調(diào)整組織（限于有相變的退火），改善力學(xué)性能，為下一步工序作準(zhǔn)備； 3.消除鑄、鍛、焊、軋、冷加工等所

2、產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力碳鋼退火后的硬度含碳量%0.250.250.650.650.850.71.3（球 化）硬 度( HB )150150220220229187217名稱操 作特 點(diǎn)應(yīng) 用 正 火 （又稱正?；蛎骰穑⒐ぜ訜岬交蛞陨?050，保溫一定時(shí)間，然后以稍大于退火的冷卻速度，冷卻下來，如空冷、風(fēng)冷、噴霧等，得到片層間距較小的珠光體組織（有的叫正火素氏體） 與退火相比，正火后的組織雖然同樣是珠光體型的，但組織細(xì)，彌散度大，從而有較高的機(jī)械性能，還有生產(chǎn)周期短，設(shè)備利用率高成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但勞動(dòng)條件差正火的目的與退火相似，已如前述。具體應(yīng)如下： 1.用于含碳低于0.25%的低碳鋼工件，以代替退

3、火，有利于鋼的切削加工，此時(shí)鋼的正火溫度應(yīng)提高到+（100150）為宜，通稱高溫正火； 2.用于消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，以利球化退火。對(duì)于截面尺寸較大的過共析鋼，應(yīng)避免采用正火處理； 3.對(duì)某些大型重型鋼件以及形狀復(fù)雜，截面有急劇變化的鋼件應(yīng)用正火處理來代替淬火處理，以免發(fā)生嚴(yán)重變形或開裂； 4.對(duì)于含碳量在0.250.5%范圍內(nèi)的中碳鋼,如35、45鋼也使于用正火代替退火，但對(duì)同樣含碳量的合金鋼如5CrMnMo、38CrMoAl等合金鋼在正火后還需要進(jìn)行去應(yīng)力退火；5.對(duì)于性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件，可以用正火作為最終熱處理，來提高機(jī)械性能碳鋼正火后的硬度含碳量%0.250.250.65

4、0.650.850.71.3（球 化）硬 度( HB )156156228230280229217名稱操 作特 點(diǎn)應(yīng) 用 淬 火 將鋼加熱到相變溫度以上，保溫一定時(shí)間，而后快速冷卻下來的一種熱處理方法。常用淬火方法如下 淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，但有時(shí)對(duì)某些高金剛，如不銹鋼、耐磨鋼淬火時(shí)，則是為了獲得單一均勻的奧氏體組織，以分別提高其耐蝕性和耐磨性淬火的目的是： 1.提高硬度和耐磨性 2.淬火加中或高溫回火以獲得良好的綜合力學(xué)性能； 應(yīng)根據(jù)淬火零件的材料、形狀、尺寸和所要求的力學(xué)性能的不同的淬火方法； 如果工件只需要局部提高硬度，則可進(jìn)行局部淬火，以避免工件其他部分產(chǎn)生變形和開裂

5、回 火將淬火后的工件重新加熱到以下某一溫度，保溫一段時(shí)間，然后取出以一定方式冷卻下來常見回火方法如下 鋼淬火后的組織是馬氏體和部分殘余奧氏體，處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，回火是使其趨于穩(wěn)定狀態(tài)的處理。隨著回火溫度升高，硬度、強(qiáng)度下降，而塑性、韌性提高回火的主要目的：1.降低脆性，消除內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工件所要求的機(jī)械性能；3.穩(wěn)定工件尺寸低 溫 回 火回火溫度為150250回火后獲得回火馬氏體組織，但內(nèi)應(yīng)力消除不徹底，故應(yīng)適當(dāng)延長保溫時(shí)間目的是降低內(nèi)應(yīng)力和脆性，而保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性。主要用于各種工具、模具、滾動(dòng)軸承和滲碳或表面淬火的零件等中 溫 回

6、 火回火溫度為350450左右回火后獲得屈氏體組織，在這一溫度范圍內(nèi)回火，必須快冷，延長保溫時(shí)間目的在于保持一定韌性的條件下提高彈性和屈服強(qiáng)度，故主要用于各種彈簧、鍛模、沖擊工具及某些要求高強(qiáng)度的零件，如刀桿等高 溫 回 火回火溫度為500680，回火后獲得索氏體組織。淬火+高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理，可獲得強(qiáng)度、塑性、韌性都比較好的綜合力學(xué)性能，并可使某些具有二次硬化作用的高合金鋼（如高速鋼）二此硬化，其缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，在提高塑性、韌性同時(shí)，強(qiáng)度、硬度有所降低，目前在某些地方已可用變形處理來代替調(diào)質(zhì)處理，球鐵等溫淬火代替45鋼調(diào)質(zhì)廣泛地應(yīng)用于各種較為重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變負(fù)荷下工作的連桿、

7、螺栓、齒輪及軸等。不但可作為這些重要零件的最終熱處理，而且還?？勺鳛槟承┚芰慵缃z桿等的預(yù)先熱處理，以減小最終熱處理中的變形，并為獲得較好的最終性能提供組織基礎(chǔ)調(diào) 質(zhì)5.3表面處理方法、特點(diǎn)和應(yīng)用名稱操 作特 點(diǎn)應(yīng) 用表面熱處理是通過改變零件表面組織，以獲得硬度很高的馬氏體。而保留心部韌性和塑性（即表面淬火），或同時(shí)改變表面的化學(xué)成分，以獲得耐蝕、耐酸、耐堿性及表面硬度比前者更高（即化學(xué)熱處理）的處理方法 火 焰 表 面 淬 火 用乙炔-氧或煤氣-氧混合氣體燃燒的火焰，噴射到零件表面上，快速加熱，當(dāng)達(dá)到淬火溫度后，立即噴水或用乳化液進(jìn)行冷卻 淬透層深度一般為26mm，過深往往引起零件表面嚴(yán)重

8、過熱，易產(chǎn)生淬火裂紋。表面硬度鋼可達(dá)到HRC4048,合金鑄鐵為HRC4352。這種方法簡便，無需特殊設(shè)備，但易過熱，淬火效果不穩(wěn)定，因而限制了它的應(yīng)用 適用于單件或小批生產(chǎn)和需要局部淬火的工具或零件，如大型軸類、大模數(shù)齒輪等 常用鋼材為中碳鋼，如35、45及中碳鋼（合金元素< 3%），如40Cr，65Mn等，還可用于灰鑄鐵件、合金鑄件。碳含量過低，淬火后硬度低，而碳合金元素過高，則易裂，因此，以含碳量0.350.5%之間的碳素鋼最適宜感 應(yīng) 加 熱 表 面 淬 火將工件放入感應(yīng)器中，使工件表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時(shí)間內(nèi)加熱到淬火溫度后，立即噴水冷卻，使工件表面淬火，從而獲得非常細(xì)小的

9、針狀馬氏體組織根據(jù)電流頻率不同，感應(yīng)加熱表面淬火，可以分為：1.高頻淬火:1001000KHz2.中頻淬火:110 KHz3.工頻淬火:50Hz 1.表面硬度比普通淬火高23HRC，并具有較低的脆性； 2.疲勞強(qiáng)度，沖擊韌性都有所提高，一般工件可提高2030%； 3.變形??； 4.淬火層深度易于控制； 5.淬火時(shí)不易氧化和脫碳； 6.可采用較便宜的低淬透性鋼； 7.操作易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率高； 8.電流頻率愈高，淬透層愈薄。例如高頻淬火一般12mm，中頻淬火一般35mm工頻淬火能到1015mm 缺點(diǎn)：處理復(fù)雜零件比滲碳困難 常用中碳鋼（0.40.5%C）和中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，也可用高碳工

10、具和低碳合金工具鋼，以及鑄鐵 一般零件淬透層深度為半徑的1/10左右時(shí)，可得到強(qiáng)度、耐疲勞性和韌性的最好配合。對(duì)于小直徑1020mm的零件，建議用教深的淬透層深度，即可達(dá)半徑的1/5；對(duì)于截面較大的零件可取較淺的淬透層深度，即小于半徑1/10以下。參見下表工作條件及零件種類淬透層深度mm采用材料采用設(shè)備工件于摩擦條件下的零件如一般小齒輪、軸1.5245、40Cr、42MnVB電子管式高頻設(shè)備承受扭曲、壓力負(fù)載的零件，如曲軸、大齒輪、磨床、主軸等3545、40Cr、65Mn、9Mn2V球墨鑄鐵中頻發(fā)電機(jī)承受扭曲、壓力負(fù)載的大型零件，如冷軋輥等10159Cr2Mo、9Cr2W工頻設(shè)備承受變向負(fù)荷的

11、零件（0.10.15）D(D為零件直徑)5.4表面化學(xué)熱處理的方法、特點(diǎn)和應(yīng)用名稱操 作特 點(diǎn)應(yīng) 用 滲 碳 將工件放入滲碳介質(zhì)中，在900950加熱，保溫，使鋼件表層增碳的過程。滲碳后，必須淬火，使表面得到馬氏體，才能實(shí)現(xiàn)滲碳的目的。滲碳分固體滲碳、氣體滲碳和液體滲碳。氣體滲碳生產(chǎn)率高，勞動(dòng)條件好，滲碳質(zhì)量容易控制，并易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，目前正逐步取代固體滲碳當(dāng)滲碳零件有不允許高硬度的部位，可采取鑄銅的方法來防止?jié)B碳或者采取多留加工余量的方法1.零件經(jīng)滲碳熱處理后的最終組織，其表面為針狀回火馬氏體及二次滲碳體，硬度為HRC5885，而心部組織隨鋼種不同呈低碳馬氏體、屈氏體和索氏體等組織，

12、其硬度在HRC2045之間變動(dòng)，重負(fù)荷零件不低于HRC30(合金鋼) 2.滲碳層深度可達(dá)410mm，滲碳層硬度分布曲線比滲氮層硬度分布曲線要平緩，所以受到?jīng)_擊時(shí)，不易剝落； 3.具有較高的抗彎曲疲勞性能； 4.表面耐磨性能或心部抗沖擊性能，都較中碳鋼表面淬火后的零件高； 5.獲得均勻的硬化層，幾乎不受零件形狀復(fù)雜程度的限制；表面淬火則較困難 滲碳的目的是提高鋼表面的硬度和耐磨性而心部仍保持韌性和高塑性 通常采用含碳量為0.150.25%的低碳鋼及低合金鋼，但對(duì)大截面的零件或中心部分要求較高的強(qiáng)度及承載重負(fù)荷的零件，均采用含碳量為0.20.3%的鋼材進(jìn)行滲碳 滲碳層深度隨零件的具體尺寸及工作條件

13、的要求而定，太薄易引起表面疲勞剝落，太厚則受不起沖擊，一般常采用0.52.5mm?？砂摧d荷情況近似參考下表選取（要求耐磨性大）載荷低較大重超重滲碳層深度，mm0.50.51.01.01.51.5 滲碳層表面硬度應(yīng)不低于HRC56，對(duì)于用合金鋼制造的重要零件應(yīng)不低于HRC60 為了保證滲碳后零件的性能，滲碳層的含碳量最好在0.851.05% 模數(shù)大于4mm、齒寬大于直徑的重負(fù)荷圓柱齒輪和圓弧齒輪，或模數(shù)在58mm的重負(fù)荷直齒錐齒輪、弧齒錐齒輪等，因?yàn)楸砻娲慊鸩荒塬@得均勻分布的淬透層，而采用滲碳淬火名稱操 作特 點(diǎn)應(yīng) 用 碳 滲 共 滲 （氧化） 向工件表面同時(shí)滲碳和滲氮的方法 碳氮共滲分氣體碳氮

14、共滲、液體碳氮共滲和固體碳氮共滲，目前國內(nèi)逐漸用氣體碳氮共滲代替液體碳氮共滲和滲碳處理。如按加熱溫度還可以分高溫碳氮共滲、中溫碳氮共滲和低溫碳氮共滲。 非共滲部位的防護(hù)，通常采用鍍銅。但要求銅層較滲碳用的厚而且更致密一些 與滲碳相比： 1.共滲層的硬度（HV1000）比滲碳層略高，并能保持較高的溫度，耐磨性也比滲碳層高； 2.抗蝕性高； 3.具有較高的疲勞強(qiáng)度； 4.零件變形??； 5.生產(chǎn)周期比滲氮更短； 6.中、高溫氮化表面組織應(yīng)為氮化物的馬氏體和屈氏-馬氏體，低碳鋼高溫滲氮共析和亞共析層組織。碳鋼的過渡層為屈氏體-索氏體 缺點(diǎn)是液體碳氮共滲有劇毒，共滲后，還許淬火和低溫回火碳氮共滲的目的是

15、：1. 提高零件表面硬度和耐磨性;2. 提高抗蝕性;3. 提高疲勞強(qiáng)度低溫（500600）碳氮共滲（以滲氮為主）主要是為了提高合金工具鋼、高速鋼制工具、刀具的熱硬性、耐磨性，這種碳氮共滲的結(jié)果與滲氮相似，共滲層深度可達(dá)0.020.06mm中溫（800870）碳氮共滲主要適用于一般承載壓力不很大而只受磨損的中碳結(jié)構(gòu)鋼零件。共滲層深度，一般為0.30.8mm高溫（900950）碳氮共滲（以滲碳為主）主要用于承受壓力很大的中碳鋼及合金鋼的小型結(jié)構(gòu)零件，也可用于低碳鋼件代替滲碳，能獲得12mm的共滲層；中溫或高溫碳氮共滲用于提高表面硬度、耐磨性和抗疲勞性能目前，氣體碳氮共滲已廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)齒輪

16、及各種標(biāo)準(zhǔn)件的表面強(qiáng)化處理上。汽車調(diào)質(zhì)鋼齒輪共滲層深度；輕型汽車0.150.25mm；載重汽車0.250.35mmQPQ 或 無 公 害 鹽 浴 復(fù) 合 處 理國外也稱為無公害鹽浴碳氮共滲清洗預(yù)熱氮化氧化清洗浸油1.鹽浴復(fù)合處理后的工件（未淬火）的耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高頻淬火、滲碳淬火的工件；2.可使調(diào)質(zhì)的45鋼疲勞強(qiáng)度提高40%以上；3.QPQ處理后的工件的抗蝕性比發(fā)黑高幾倍到十幾倍，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鍍裝飾鉻和不銹鋼；4 .可代替很多零件的高頻淬火或滲碳淬火回火發(fā)黑或鍍硬鉻三道工序，大大節(jié)能1.適用于各種結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹鋼、鑄鐵和粉末冶金件；2.可以大量替代滲碳淬火、高頻淬火、易變形件的淬火，代替

17、發(fā)黑，鍍硬鉻、鍍裝飾鉻和某些不銹鋼件；3.適用于汽車、機(jī)車、柴油機(jī)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)床等5.5常用材料的工件條件和熱處理6如何正確地提出零件的熱處理要求表18熱處理方 法應(yīng) 注 明 的 熱 處 理 要 求普通熱處 理一般零件：熱處理方法、硬度（標(biāo)注時(shí)其波動(dòng)范圍一般為：HRC在5個(gè)單位左右，HB在3040單位左右）重要零件：熱處理方法、零件不同部位的硬度，必要時(shí)提出零件不同部位的金相組織要求表面淬火一般零件：熱處理方法、硬度、淬火區(qū)域重要零件：熱處理方法、表面淬火硬度、心部硬度、淬透層深度、表面淬火區(qū)域滲 碳 一般零件：熱處理方法、硬度、滲碳層深度（滲碳層深度的金相檢查，試樣用退火狀態(tài)滲碳層，由過共析層、共析層和亞共析（過渡層）組成。目前生產(chǎn)廠用下列規(guī)定范圍作為滲碳層深度：1.由表面到過渡區(qū)的1/2處的深度，用于碳素滲碳鋼，2.由表面到過渡區(qū)的2/3處的深度用于含鉻滲碳鋼，3.以過共析、共析和過渡區(qū)三者總和的深度，用于汽車合金滲碳鋼制齒輪）、滲碳區(qū)域 重要零件：熱處理方法、淬火回火后表面硬度、心部