熱處理培訓(xùn)資料

1、厚厚德德載載物物有有容容乃乃大大前瞻前瞻何為熱處理： 熱處理是通過(guò)改變材料的組織結(jié)構(gòu)從而大幅度改變材料性能的工藝環(huán)節(jié)，是提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量、保證整機(jī)使用性能和可靠性的關(guān)鍵。在制造業(yè)中有著十分重要的作用。 熱處理工藝方法有：正火、退火、淬火、滲碳、氮化、高頻感應(yīng)加熱淬火、離子氮化。為了實(shí)現(xiàn)以上工藝，我們配備的設(shè)備有：電阻爐、多用爐、真空爐、鹽浴爐、高頻感應(yīng)設(shè)備、氣體氮化爐、固溶爐、及各種冷卻設(shè)備等。 金屬熱處理是在固態(tài)下將金屬和合金加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后以冷卻速度冷卻，通過(guò)加熱速度、保溫溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度四個(gè)基本要素有機(jī)配合，使金屬和合金內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而獲得一定性能的

2、工藝方法。金屬熱處理工藝分類熱處理整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理退火正火淬火回火感應(yīng)加熱淬火火焰表面加熱淬火滲碳碳氮共滲滲氮氮碳共滲 將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工序稱為退火。 退火的主要目的: 1、降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。 2、細(xì)化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或?yàn)橐院蟮牡臒崽幚碜鰷?zhǔn)備。 3、消除鋼中的殘余內(nèi)應(yīng)力，以防止變形和開(kāi)裂。 退火分為：完全退火、球化退火、等溫退火、再結(jié)晶退火、石墨退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、焊后退火。退火的目的和應(yīng)用退火的目的和應(yīng)用退火完全退火用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力

3、學(xué)性能不佳的粗大過(guò)熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上3050，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細(xì)。球化退火用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以上2040，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度。退火等溫退火用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體最不穩(wěn)定的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體，硬度即可降低。再結(jié)晶退火用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過(guò)程中的硬化現(xiàn)象（硬度升高、塑性下降）。加熱

4、溫度一般為鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下50150 ，只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。石墨退火用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950左右，保溫一定時(shí)間后適當(dāng)冷卻，使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。退火擴(kuò)散退火用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長(zhǎng)時(shí)間保溫，待合金中各種元素?cái)U(kuò)散趨于均勻分布后緩冷。去應(yīng)力退火用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對(duì)于鋼鐵制品加熱后開(kāi)始形成奧氏體的溫度以下100200，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內(nèi)應(yīng)力。不完全退火加熱溫度在Ac1Accm之間，冷卻速度：在50060

5、0以上時(shí)，碳鋼是100200/h，合金鋼是50100/h，高合金鋼是2060/h，主要用于過(guò)共析鋼。退火退火類別類別工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)目的和應(yīng)用目的和應(yīng)用用途用途完全退火將鋼加熱到完全奧氏體化(Ac3以上30-50)，在冷卻過(guò)程中，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小而均勻的平衡組織(鐵素體+珠光體)。完全退火的冷卻必須是緩慢的，隨爐冷卻到500左右出爐空冷。降低鋼的硬度、細(xì)化晶粒、充分消除內(nèi)應(yīng)力主要用于亞共析鋼，一般是中碳鋼及低、中碳合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件、鑄件及熱軋型材球化退火將工件加熱到鋼開(kāi)始形成奧氏體的溫度以上2040，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過(guò)程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙睿瑥亩档土擞捕?。用以降低工具鋼和軸承

6、鋼鍛壓后的偏高硬度用于模具、量具等方面。一般加工后在進(jìn)行淬火處理。去應(yīng)力退火將鋼件加熱到稍高于Ac1的溫度，保溫一定時(shí)間后隨爐冷卻到550600出爐空冷的熱處理工藝稱為去應(yīng)力退火。去除（全部或部分的）內(nèi)應(yīng)力，減小變形、開(kāi)裂主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉桿等殘余應(yīng)力。定義：將工件加熱至Ac3(Ac 是指加熱時(shí)自由鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的終了溫度)或Acm(Acm是實(shí)際加熱中過(guò)共析鋼完全奧氏體化的臨界溫度線 )以上3050，保溫一段時(shí)間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。其目的是在于使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化。與退火相比：正火與退火的不同點(diǎn)是正火冷卻速度比

7、退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)一些，其機(jī)械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設(shè)備，生產(chǎn)率較高，因此生產(chǎn)中盡可能采用正火來(lái)代替退火。對(duì)于含碳量低于0.25%的低碳鋼，正火后達(dá)到的硬度適中，比退火更便于切削加工，一般均采用正火為切削加工作準(zhǔn)備。對(duì)含碳量為0.250.5%的中碳鋼，正火后也可以滿足切削加工的要求。正火的目的：正火的目的：正火用于低碳鋼，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工的預(yù)處理。用于中碳鋼，可代替調(diào)質(zhì)處理作為最后熱處理，也可作為用感應(yīng)加熱方法進(jìn)行表面淬火前的預(yù)備處理。用于工具鋼、軸承鋼、滲碳鋼等，可以消降或抑制網(wǎng)狀碳化物的形成，從而得到球化退火所需

8、的良好組織。用于鑄鋼件，可以細(xì)化鑄態(tài)組織，改善切削加工性能。用于大型鍛件，可作為最后熱處理，從而避免淬火時(shí)較大的開(kāi)裂傾向。用于球墨鑄鐵，使硬度、強(qiáng)度、耐磨性得到提高，如用于制造汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)的曲軸、連桿等重要零件。過(guò)共析鋼球化退火前進(jìn)行一次正火，可消除網(wǎng)狀二次滲碳體，以保證球化退火時(shí)滲碳體全部球粒化。正火主要應(yīng)用：正火主要應(yīng)用：正火 普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理 ，由于正火后工件比退火狀態(tài)具有更好的綜合力學(xué)性能，對(duì)于一些受力不大、性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件可將正火作為最終熱處理，以減少工序、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率。此外，對(duì)某些大型的或形狀較復(fù)雜的零件，當(dāng)淬火有開(kāi)裂的危險(xiǎn)時(shí)，正火往往可以代替淬

9、火、回火處理，作為最終熱處理。正火定義：將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過(guò)共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時(shí)間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。目的：使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。Ms:為馬氏體轉(zhuǎn)變的起始溫度,是奧氏體和馬氏體兩相自由能之差達(dá)到相變所需的最小驅(qū)動(dòng)力(臨界驅(qū)動(dòng)力)時(shí)的溫度. Mf:為馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度 馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度(Ms)

10、和終了溫度(Mf)分別為353和333淬火淬火冷卻的方式：淬火冷卻的方式：類類別別工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用單介質(zhì)淬火工件在一種介質(zhì)中冷卻，如水淬、油淬。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是在水中淬火應(yīng)力大，工件容易變形開(kāi)裂；在油中淬火，冷卻速度小，淬透直徑小，大型工件不易淬透。形狀簡(jiǎn)單、工序簡(jiǎn)單的小工件雙介質(zhì)淬火工件先在較強(qiáng)冷卻能力介質(zhì)中冷卻到300左右，再在一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻。優(yōu)點(diǎn)：可有效減少馬氏體轉(zhuǎn)變的內(nèi)應(yīng)力，減小工件變形開(kāi)裂的傾向。雙液淬火的缺點(diǎn)是難以掌握雙液轉(zhuǎn)換的時(shí)刻，轉(zhuǎn)換過(guò)早容易淬不硬，轉(zhuǎn)換過(guò)遲又容易淬裂。可用于形狀復(fù)雜、截面不均勻的工件淬火。主要用

11、于碳鋼和合金鋼制成的零件。分級(jí)淬火工件在低溫鹽浴或堿浴爐中淬火，鹽浴或堿浴的溫度在Ms點(diǎn)附近，工件在這一溫度停2分5分，然后取出空冷，這種冷卻方式叫分級(jí)淬火。分級(jí)冷卻的目的，是為了使工件內(nèi)外溫度較為均勻，同時(shí)進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，可以大大減小淬火應(yīng)力，防止變形開(kāi)裂。主用用于合金鋼、工具鋼、模具鋼。滲碳齒輪采用分級(jí)淬火，可大大減少齒輪熱處理的變形淬火冷卻的方式：淬火冷卻的方式：類別類別工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)目的目的應(yīng)用應(yīng)用等溫淬火工件在等溫鹽浴中淬火，鹽浴溫度在貝氏體區(qū)的下部(稍高于Ms)，工件等溫停留較長(zhǎng)時(shí)間，直到貝氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束，取出空冷。目的是為了獲得下貝氏體，以提高強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性等溫淬火用于

12、中碳以上的鋼，低碳鋼一般不采用等溫淬火。主要用于沖模、軸承、精密齒輪等精密結(jié)構(gòu)零件。由于受等溫槽冷卻速度的限制。工件尺寸不宜過(guò)大。淬火冷卻操作方法：淬火冷卻操作方法：常用鋼的正火、淬火參數(shù)：常用鋼的正火、淬火參數(shù)：鋼號(hào)鋼號(hào)正火溫度正火溫度淬火溫度淬火溫度淬火后硬度淬火后硬度（HRC)HRC)35840-890850-89049-5045830-860820-86058-5940Cr850-870830-8605535CrMo830-860850-8705542CrMo830-850840-8605738CrMoAl930-970930-9505640CrNiMoA890-920840-8605

13、5回火回火定義：是將淬火鋼加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下，保溫1到2小時(shí)后冷卻的工藝?；鼗鹜桥c淬火相伴，并且是熱處理的最后一道工序。目的：減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形或開(kāi)裂。獲得工藝要求的力學(xué)性能。穩(wěn)定工件尺寸。對(duì)于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采用退火則軟化周期太長(zhǎng)，而采用回火軟化則既能降低硬度，又能縮短軟化周期。對(duì)于未經(jīng)淬火的鋼，回火是沒(méi)有意義的，而淬火鋼不經(jīng)回火一般也不能直接使用。為避免淬火件在放置過(guò)程中發(fā)生變形或開(kāi)裂，鋼件經(jīng)淬火后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回火?；鼗鸹鼗痤愵悇e別工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)目的目的應(yīng)用應(yīng)用低溫回火工件在150250進(jìn)行的回火。保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)力和

14、脆性回火后得到回火馬氏體，指淬火馬氏體低溫回火時(shí)得到的組織。力學(xué)性能：5864HRC，高的硬度和耐磨性。刃具、量具、模具、滾動(dòng)軸承、滲碳及表面淬火的零件等中溫回火工件在350500 之間進(jìn)行的回火。得到較高的彈性和屈服點(diǎn)，適當(dāng)?shù)捻g性?；鼗鸷蟮玫交鼗鹎象w，指馬氏體回火時(shí)形成的鐵素體基體內(nèi)分布著極其細(xì)小球狀碳化物（或滲碳體）的復(fù)相組織。力學(xué)性能：3550HRC，較高的彈性極限、屈服點(diǎn)和一定的韌性。應(yīng)用范圍：彈簧、鍛模、沖擊工具等。高溫回火工件在500以上進(jìn)行的回火。得到強(qiáng)度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。回火后得到回火索氏體，指馬氏體回火時(shí)形成的鐵素體基體內(nèi)分布著細(xì)小球狀碳化物（包括滲碳體）的

15、復(fù)相組織。力學(xué)性能：200350HBS，較好的綜合力學(xué)性能。廣泛用于各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件，如連桿、螺栓、齒輪及軸類零件等調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)熱處理方法力學(xué)性能力學(xué)性能力學(xué)性能力學(xué)性能組織b/Mpa100Ak/JHBS正火70080015204064163220索氏體+鐵素體調(diào)質(zhì)75085020256496210250回火索氏體工件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)不僅作最終熱處理，也可作一些精密零件或感應(yīng)淬火件預(yù)先熱處理。注意：鋼淬火后在300左右回火時(shí)，易產(chǎn)生不可逆回火脆性，為避免它，一般不在250350 范圍內(nèi)回火。45鋼正火和調(diào)質(zhì)后性能比較見(jiàn)下表所示。45鋼（20mm40mm）正火和調(diào)質(zhì)

16、后性能比較表面熱處理表面熱處理定義：通過(guò)對(duì)鋼件表面的加熱、冷卻而改變表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。表面淬火是表面熱處理的主要內(nèi)容，其目的是獲得高硬度的表面層和有利的內(nèi)應(yīng)力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲勞性能。最常用的表面熱處理工藝有感應(yīng)加熱表面熱處理和火焰加熱表面淬火，此外還有接觸電阻加熱淬火、電解加熱淬火、激光熱處理和電子束熱處理等。表面熱處理表面熱處理類別類別工藝工藝特點(diǎn)特點(diǎn)應(yīng)用應(yīng)用感應(yīng)加熱表面熱處理用感應(yīng)電流使工件局部加熱的表面熱處理工藝。這種熱處理工藝常用于表面淬火，也可用于局部退火或回火，有時(shí)也感應(yīng)加熱熱處理 用于整體淬火和回火。不必整體加熱，工件變形小，電能消耗小。無(wú)公害。加熱速

17、度快，工件表面氧化脫碳較輕。表面淬硬層可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，易于控制。淬硬層馬氏體組織較細(xì)，硬度、強(qiáng)度、韌性都較高。表面淬火后工件表層有較大壓縮內(nèi)應(yīng)力，工件抗疲勞破斷能力較高。廣泛用于齒輪、軸、曲軸、凸輪、軋輥等火焰加熱表面淬火用乙炔-氧氣或煤氣-氧氣的混合氣體燃燒的火焰，噴射到工件表面上快速加熱，達(dá)到淬火溫度后立即噴冷卻液進(jìn)行冷卻，從而在表層獲得較高的硬度同時(shí)保留內(nèi)部的韌性和塑性優(yōu)點(diǎn)：1.適用用小批量生產(chǎn)。2.不受環(huán)境和工件大小的限制，適用性廣，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：1. 不易穩(wěn)定地控制質(zhì)量。2.大部分是手工操作和憑肉眼觀察來(lái)掌握溫度。表面容易燒化、過(guò)熱與淬裂，很難達(dá)到均勻的淬火層與高的表面硬度。3

18、.無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)械化流水生產(chǎn)。用于中碳鋼及中碳合金鋼如35、45、40Cr 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理定義：化學(xué)熱處理是利用化學(xué)反應(yīng)、有時(shí)兼用物理方法改變鋼件表層化學(xué)成分及組織結(jié)構(gòu)，以便得到比均質(zhì)材料更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的金屬熱處理工藝。目的：提高零件的耐磨性 。提高零件的疲勞強(qiáng)度 滲碳、滲氮、軟氮化和碳氮共滲等方法，都可使鋼零件在表面強(qiáng)化的同時(shí)，在零件表面形成殘余壓應(yīng)力，有效地提高零件的疲勞強(qiáng)度。提高零件的抗蝕性與抗高溫氧化性 ，例如，滲氮可提高零件抗大氣腐蝕性能。對(duì)比：化學(xué)熱處理使鋼件表層的化學(xué)成分與組織同時(shí)改變，因此它比高、中頻電感應(yīng)、火焰淬火等表面淬火硬化方法效果更好?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理類別類別

19、定義定義特點(diǎn)及注意事項(xiàng)特點(diǎn)及注意事項(xiàng)用途用途滲碳為增加鋼件表層的含碳量和形成一定的碳濃度梯度，將鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱并保溫使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處理工藝。(1)滲碳前的預(yù)處理正火，用860-980C空冷、179-217HBS。（2）對(duì)于有薄壁溝槽的滲碳淬火零件,薄壁溝槽處不能先于滲碳之前加工.用于低碳鋼和低中碳合金鋼，主要是15和20號(hào)鋼。只適用于心部強(qiáng)度要求不高、受力小、承受磨損的小型零件,如軸套、鏈條等.合金鋼滲碳后可提高強(qiáng)度和耐磨性，一般數(shù)模大約4的齒輪都采用滲碳處理。碳氮共滲在一定溫度下同時(shí)將將碳氮滲入工件表層的奧氏體中，并以滲碳為主的工藝。1.共滲層硬度和耐磨性比滲碳高。2.耐腐蝕性高。3.具有較高的疲勞強(qiáng)度4.零件變形小.用于調(diào)質(zhì)鋼齒輪等零件。對(duì)承受壓力不大只受磨損的中碳鋼零件中溫碳氮共滲即可；對(duì)強(qiáng)度及耐磨性都有需求做高溫碳氮共滲。滲氮是在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。1.滲氮層具有更高的硬度及耐磨性； 2.滲氮層具有一定的耐蝕性； 3.滲氮后工件變形小； 4.因滲層較薄，故承受沖擊不能太大。用于含有Cr、Mo、V、Ti、Al等中低碳合金鋼,最好不與碳鋼直接滲氮。由于滲氮工件尺寸略有變大，所以在尺寸極其嚴(yán)格時(shí)，應(yīng)考慮補(bǔ)救。精度齒輪、高精度主軸?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理類別類別定義定