《工程材料》第六章 鋼的熱處理01

1、第六章第六章 第一節(jié)第一節(jié)概述概述 鋼在冶煉、鑄造、鍛軋后獲得了一定形狀和性鋼在冶煉、鑄造、鍛軋后獲得了一定形狀和性能，有些可以直接作為零件使用，但更多的零件或能，有些可以直接作為零件使用，但更多的零件或工具不能直接使用，沒有達(dá)到零件所需的性能（加工具不能直接使用，沒有達(dá)到零件所需的性能（加工、使用）要求。工、使用）要求。 熱處熱處理理是進(jìn)是進(jìn)一步提高鋼件性能非常有效的方一步提高鋼件性能非常有效的方法。法。第一節(jié)第一節(jié)概述概述一、概念與意義一、概念與意義 鋼的熱處理：鋼的熱處理：將鋼通過將鋼通過加熱、保溫、冷卻加熱、保溫、冷卻過程來獲過程來獲得所需組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝方法。得所需組織結(jié)構(gòu)與性能

2、的工藝方法。 意義：意義：熱處理熱處理是零件和工具制造過程重要的加工手是零件和工具制造過程重要的加工手段段( (零件設(shè)計(jì)形狀選材熱處理零件設(shè)計(jì)形狀選材熱處理) )。 熱處理熱處理改變了鋼的兩大性能：改變了鋼的兩大性能：加工性能加工性能使用性能。使用性能。 目前汽車目前汽車8080、機(jī)床、機(jī)床7070、軸承及模具幾乎、軸承及模具幾乎100100的零部件要的零部件要熱處理熱處理。1 1、熱處理熱處理工藝一般由工藝一般由加熱，保溫，冷卻加熱，保溫，冷卻三個(gè)過程組三個(gè)過程組成。成。二、熱處理工藝的基本過程與分類二、熱處理工藝的基本過程與分類2 2、熱處理工藝分類：、熱處理工藝分類： 整體熱處理：整體熱

3、處理：退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)（淬退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)（淬火回火）、穩(wěn)定化處理、固溶（水韌）處理等?；鸹鼗穑⒎€(wěn)定化處理、固溶（水韌）處理等。汽車板簧的熱壓成型淬火汽車板簧的熱壓成型淬火動(dòng)畫動(dòng)畫表面熱處理表面熱處理：改變零件表面組織與性能，改變零件表面組織與性能，包括包括表面淬火表面淬火、表面物理（化學(xué)）涂覆、氣相沉積表面物理（化學(xué)）涂覆、氣相沉積等。等。動(dòng)畫動(dòng)畫動(dòng)畫動(dòng)畫化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：高溫化學(xué)反應(yīng)，使一種或多種元素高溫化學(xué)反應(yīng)，使一種或多種元素滲入零件表面，改變表面組織與性能。滲入零件表面，改變表面組織與性能。如表面滲如表面滲C、滲滲N、CN共滲等。共滲等。上海汽車齒輪總廠

4、上海汽車齒輪總廠多用密封箱式爐多用密封箱式爐動(dòng)畫動(dòng)畫三、鋼的相變?nèi)摰南嘧儫崽幚頍崽幚頌槭裁茨芨淖冧摰男阅?？為什么能改變鋼的性能？鋼在加熱、冷卻時(shí)發(fā)生相與組織的轉(zhuǎn)變鋼在加熱、冷卻時(shí)發(fā)生相與組織的轉(zhuǎn)變。 鋼在加熱或鋼在加熱或冷卻經(jīng)過平衡臨冷卻經(jīng)過平衡臨界點(diǎn)界點(diǎn)A1、A3、Acm時(shí)會(huì)發(fā)生相時(shí)會(huì)發(fā)生相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。熱力學(xué)條件：熱力學(xué)條件：過冷度過冷度（過熱度）（過熱度）。 鋼在冷卻時(shí)，鋼在冷卻時(shí)，轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變是是在在A1，A3，Acm線線以以下的地方進(jìn)行。冷速下的地方進(jìn)行。冷速越大，相變點(diǎn)偏離越越大，相變點(diǎn)偏離越大。大。 當(dāng)鋼在加熱時(shí)，當(dāng)鋼在加熱時(shí)，轉(zhuǎn)變是在轉(zhuǎn)變是在A1，A3，Acm線以上的

5、地方進(jìn)線以上的地方進(jìn)行。行。實(shí)際實(shí)際加熱加熱時(shí)相變溫度：時(shí)相變溫度： Ac1，Ac3，Accm實(shí)際實(shí)際冷卻冷卻時(shí)相變溫度：時(shí)相變溫度： Ar1,Ar3，Arcm第二節(jié)第二節(jié) 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 加熱加熱是是熱處理熱處理的第一個(gè)過程。的第一個(gè)過程。 由常溫相（由常溫相（F、Fe3C）加熱）加熱 A相（相（稱奧氏體化）稱奧氏體化） 一、一、共析鋼的奧氏體化共析鋼的奧氏體化（一）基本過程（一）基本過程 共析鋼在共析鋼在A1點(diǎn)以下為點(diǎn)以下為P（F與與Fe3C組成的混合物）。組成的混合物）。 加熱到加熱到A1線以上：線以上：F F（體心立方，（體心立方，0.0218%C） A（面心

6、立方）面心立方）；滲碳體（復(fù)雜晶格，滲碳體（復(fù)雜晶格，6.69%C）溶入溶入A，擴(kuò)散至均勻分?jǐn)U散至均勻分布布（0.77%C）。A化過程四個(gè)階段化過程四個(gè)階段： A A形核形核A A晶核長大晶核長大殘余殘余Fe3C溶解溶解 A A均勻化均勻化A化過程是晶格重構(gòu)和鐵、化過程是晶格重構(gòu)和鐵、碳原子擴(kuò)散過程。碳原子擴(kuò)散過程。（二）（二）P（珠光體）（珠光體）向奧氏體轉(zhuǎn)變的影響因素向奧氏體轉(zhuǎn)變的影響因素（ 1 1）加熱溫度影響）加熱溫度影響PA，需，需 “ “孕育期孕育期” ” ；加熱溫度加熱溫度，原子擴(kuò)散能力，原子擴(kuò)散能力，孕育期，孕育期, , A A化速度化速度。（2 2）鋼的化學(xué)成分）鋼的化學(xué)成分

7、影響影響C ：C%界面多界面多核心多核心多“A化化”轉(zhuǎn)變快。轉(zhuǎn)變快。合金元素：合金元素：Cr、Mo、W、V、Nb、Ti強(qiáng)碳化物形成強(qiáng)碳化物形成元素，元素，“A均勻化均勻化”速度速度。Co、Ni非碳化物形成元素，非碳化物形成元素，“A化化”速度速度。Al、Si、Mn影響較小。影響較小。（3）原始組織）原始組織影響影響P的層片狀越細(xì)，的層片狀越細(xì)，相界面積越大，相界面積越大，“A化化”晶核晶核，碳原子，碳原子擴(kuò)散距離短，擴(kuò)散距離短，A化化。（4）加熱速度）加熱速度影響影響加熱速度加熱速度，A轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度，孕育期短，孕育期短，A化化速速度度。二、奧氏體晶粒大小及控制二、奧氏體晶粒大小及控制（一）

8、（一） 奧氏體晶粒度奧氏體晶粒度 晶體內(nèi)的晶粒大小用晶粒度級(jí)別來表達(dá)。晶體內(nèi)的晶粒大小用晶粒度級(jí)別來表達(dá)。通過對(duì)鋼的金相組織觀察，將其圖像放大通過對(duì)鋼的金相組織觀察，將其圖像放大100倍時(shí)制定的標(biāo)準(zhǔn)。倍時(shí)制定的標(biāo)準(zhǔn)。14級(jí)晶粒度為本質(zhì)粗晶粒鋼；級(jí)晶粒度為本質(zhì)粗晶粒鋼；58級(jí)晶粒度為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。級(jí)晶粒度為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。（二）奧氏體晶粒的長大（二）奧氏體晶粒的長大本質(zhì)粗晶鋼：本質(zhì)粗晶鋼：A晶粒隨溫度的升高而且迅速長大。晶粒隨溫度的升高而且迅速長大。 （Mn、P促進(jìn)長大）促進(jìn)長大）本質(zhì)細(xì)晶鋼：本質(zhì)細(xì)晶鋼：A晶粒隨溫度升高到某一溫度時(shí)，才迅晶粒隨溫度升高到某一溫度時(shí)，才迅速長大。速長大。 細(xì)化晶粒：

9、碳化物細(xì)化晶粒：碳化物形成元素形成元素 Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等，等，Al生成生成AlN。第三節(jié)第三節(jié) 鋼的冷卻組織轉(zhuǎn)變鋼的冷卻組織轉(zhuǎn)變 鋼在實(shí)際冷卻中鋼在實(shí)際冷卻中的冷速較快，不同冷的冷速較快，不同冷卻速度與方式的卻速度與方式的組織組織轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變比比平衡轉(zhuǎn)變平衡轉(zhuǎn)變復(fù)雜復(fù)雜得多。得多。鋼的冷卻方式有兩種：鋼的冷卻方式有兩種：1.1.等溫冷卻等溫冷卻A化后化后的鋼，快速冷卻到的鋼，快速冷卻到A1以下某一溫度進(jìn)行等溫，以下某一溫度進(jìn)行等溫，發(fā)生轉(zhuǎn)變后再冷卻到室溫。發(fā)生轉(zhuǎn)變后再冷卻到室溫。2.2.連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻A化后化后的鋼，以不同的冷卻速度（空冷，爐冷，油冷，的鋼，以不同的冷卻速度（空冷

10、，爐冷，油冷，水冷等）連續(xù)冷卻到室溫。水冷等）連續(xù)冷卻到室溫。一、過冷奧氏體一、過冷奧氏體( (A) )的的等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變A化化鋼快冷到鋼快冷到A1以下時(shí)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，但要以下時(shí)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，但要經(jīng)過經(jīng)過“孕育期孕育期”后才開始轉(zhuǎn)變。后才開始轉(zhuǎn)變。（一）過冷（一）過冷A等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變曲線（曲線（C C曲線）曲線） 共析鋼的等溫冷卻：共析鋼的等溫冷卻： 不同的等溫溫度不同的等溫溫度獲得不同的組織形態(tài)，獲得不同的組織形態(tài)，其力學(xué)性能也差異較其力學(xué)性能也差異較大。大。 將不同等溫溫度將不同等溫溫度的轉(zhuǎn)變開始時(shí)間和完的轉(zhuǎn)變開始時(shí)間和完了時(shí)間繪制出一幅了時(shí)間繪制出一幅等等溫轉(zhuǎn)變圖，溫轉(zhuǎn)變圖，稱稱

11、C C曲線曲線或或TTTTTT圖。圖。共析鋼的過冷共析鋼的過冷A在三個(gè)不同在三個(gè)不同溫度區(qū)間，發(fā)生三種不同溫度區(qū)間，發(fā)生三種不同的組織轉(zhuǎn)變：的組織轉(zhuǎn)變：高溫轉(zhuǎn)變：高溫轉(zhuǎn)變：珠光體轉(zhuǎn)變，珠光體轉(zhuǎn)變，P表示。表示。Ar1550中溫轉(zhuǎn)變：中溫轉(zhuǎn)變：貝氏體轉(zhuǎn)變，貝氏體轉(zhuǎn)變，B表示。表示。550Ms低溫轉(zhuǎn)變：低溫轉(zhuǎn)變：馬氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變，M表示。連續(xù)表示。連續(xù)MsMf 1 1、珠光體轉(zhuǎn)變、珠光體轉(zhuǎn)變1 1）等溫轉(zhuǎn)變）等溫轉(zhuǎn)變溫度：溫度：Ar1550， 產(chǎn)物：產(chǎn)物：PAP(F+Fe3C)轉(zhuǎn)變伴隨兩個(gè)過程：轉(zhuǎn)變伴隨兩個(gè)過程：鐵、碳原子的擴(kuò)散；鐵、碳原子的擴(kuò)散；晶格重構(gòu)（面心晶格重構(gòu)（面心A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心變

12、為體心F和復(fù)雜立方和復(fù)雜立方Fe3C） 在在P轉(zhuǎn)變區(qū)，轉(zhuǎn)變區(qū)，隨過冷度隨過冷度增大，增大，P的片間距變小。的片間距變小。過冷度較小時(shí)，獲得過冷度較小時(shí)，獲得普通普通P組織組織（P）；過冷度較大時(shí)，獲得過冷度較大時(shí)，獲得細(xì)細(xì)P組織，組織， 稱索氏體稱索氏體（S S）；過冷度更大時(shí)，獲得過冷度更大時(shí)，獲得超細(xì)超細(xì)P組織，組織， 稱屈氏體稱屈氏體（T T）。a)珠光體珠光體8000 (b)索氏體索氏體8000 (c)屈氏體屈氏體8000 不同過冷度的不同過冷度的P等溫轉(zhuǎn)變組織形態(tài)等溫轉(zhuǎn)變組織形態(tài) P性能：取決于片層間距離，片層間距離越小性能：取決于片層間距離，片層間距離越小，強(qiáng)度強(qiáng)度、硬度、硬度、塑

13、性變形能力、塑性變形能力。2 2）珠光體的連續(xù)轉(zhuǎn)變）珠光體的連續(xù)轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體珠光體（P P） AP P（F+Fe3C）轉(zhuǎn)變過程：轉(zhuǎn)變過程：鐵、碳原子的擴(kuò)散；鐵、碳原子的擴(kuò)散；晶格重構(gòu)（面心晶格重構(gòu)（面心A轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)轶w心體心F和復(fù)雜立方和復(fù)雜立方Fe3C）。）。與等溫轉(zhuǎn)變不同點(diǎn)：與等溫轉(zhuǎn)變不同點(diǎn)： 孕育區(qū)后移；孕育區(qū)后移； 獲得片層間距離大小不獲得片層間距離大小不一的一的P組織。組織。2、貝氏體（貝氏體（B）型轉(zhuǎn)變型轉(zhuǎn)變1 1）B等溫轉(zhuǎn)變等溫轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間：溫度區(qū)間：550Ms貝氏體組織是由含過飽貝氏體組織是由含過飽和碳的鐵素體與滲碳體和碳的鐵素體與滲碳體組成的兩相混合物。組成

14、的兩相混合物。伴隨兩個(gè)過程：碳原伴隨兩個(gè)過程：碳原子的擴(kuò)散；晶格重構(gòu)子的擴(kuò)散；晶格重構(gòu)（面心（面心A轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心F和復(fù)雜立方和復(fù)雜立方Fe3C ） 上貝氏體上貝氏體約在約在C C曲線鼻尖曲線鼻尖（550）至至350范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 顯微鏡可看到上貝氏體組織是由成束的、從顯微鏡可看到上貝氏體組織是由成束的、從晶界向晶粒內(nèi)生長的鐵素體條，晶界向晶粒內(nèi)生長的鐵素體條，形態(tài)似形態(tài)似“羽毛狀羽毛狀”。 下貝氏體：約下貝氏體：約在在350至至 MS點(diǎn)溫度范圍內(nèi)點(diǎn)溫度范圍內(nèi)形成。形成。顯微鏡下可看到下貝氏體組織呈黑色針片狀形態(tài)（過顯微鏡下可看到下貝氏體組織呈黑色針片狀形態(tài)（過飽和鐵素體）。電鏡下飽和

15、鐵素體）。電鏡下可看到可看到針片狀中分布有與長軸針片狀中分布有與長軸成成5560的短條狀碳化物。的短條狀碳化物。B上上和和B下下混合組織混合組織3 3）上）上B B、下下B B性能比較性能比較 根據(jù)不同冷卻速度根據(jù)不同冷卻速度的相變繪制了的相變繪制了連續(xù)冷連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖（卻轉(zhuǎn)變圖（CTTCTT），它它更真實(shí)反映了實(shí)際零更真實(shí)反映了實(shí)際零件在不同冷卻速度下，件在不同冷卻速度下，A轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌嗟牧?、轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌嗟牧?、溫度、時(shí)間（開始、溫度、時(shí)間（開始、終了線）終了線）二、過冷二、過冷A鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變2）共析碳鋼和過共析碳鋼連續(xù)冷卻不發(fā)生）共析碳鋼和過共析碳鋼連續(xù)冷卻不發(fā)生AB轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變（

16、當(dāng)含碳量在中碳以下，可以存在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)）變（當(dāng)含碳量在中碳以下，可以存在貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)）3 3、低溫區(qū)轉(zhuǎn)變，馬氏體（、低溫區(qū)轉(zhuǎn)變，馬氏體（M）轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 A化鋼快速冷卻進(jìn)入化鋼快速冷卻進(jìn)入M轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變區(qū)。變區(qū)。 M是含過飽和碳的鐵素體。是含過飽和碳的鐵素體。 M轉(zhuǎn)變速度極快，只發(fā)生轉(zhuǎn)變速度極快，只發(fā)生的晶格重構(gòu)，無鐵、碳的晶格重構(gòu)，無鐵、碳原子擴(kuò)散。原子擴(kuò)散。 在在MsMf溫度范圍溫度范圍連續(xù)連續(xù)冷卻冷卻轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變。 （1 1）馬氏體的晶格結(jié)構(gòu)）馬氏體的晶格結(jié)構(gòu)（體心正方（體心正方結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)） 晶格常數(shù)：晶格常數(shù)：c軸大于軸大于a軸，軸，c/a 稱正方度。稱正方度。 M中的碳原子強(qiáng)制分布在中的碳原子強(qiáng)制

17、分布在晶胞的一些空隙處，使晶胞的一些空隙處，使-Fe晶晶格嚴(yán)重變形。格嚴(yán)重變形。M含碳量含碳量，正方度，正方度，AM體積變化越大體積變化越大。 高碳鋼淬火時(shí)容易變形和高碳鋼淬火時(shí)容易變形和開裂。開裂。 （2）馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的組織形態(tài)板條狀板條狀M（低低C）和片狀）和片狀M（高高C）含含C量量0.25%時(shí)，基本上是時(shí)，基本上是板條馬氏體板條馬氏體。含含C量量1.0%時(shí)，則大多數(shù)是時(shí)，則大多數(shù)是針狀馬氏體針狀馬氏體。含含C量量0.251.0%，為板條，為板條M和針狀和針狀M的混和組織。的混和組織。 低碳馬氏體的組織形態(tài)低碳馬氏體的組織形態(tài) 高碳馬氏體的組織形態(tài)高碳馬氏體的組織形態(tài)（3 3）

18、M的特點(diǎn)的特點(diǎn) a）硬度很高；）硬度很高；b）M的塑性和韌性與其碳含量（或形態(tài)）有關(guān)。的塑性和韌性與其碳含量（或形態(tài)）有關(guān)。低碳低碳M，C過飽和度小，淬火變形小、內(nèi)應(yīng)力低、過飽和度小，淬火變形小、內(nèi)應(yīng)力低、大量位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，塑性、韌性也較好。大量位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，塑性、韌性也較好。髙碳髙碳M，硬度高而塑性、韌，硬度高而塑性、韌性差。性差。c)M轉(zhuǎn)變的不完全性：轉(zhuǎn)變的不完全性：含含C量超過量超過0.5%后，后，Mf溫度將到溫度將到室溫，部分室溫，部分A未轉(zhuǎn)變，稱未轉(zhuǎn)變，稱殘余殘余A。殘余殘余A不穩(wěn)定，受溫度、外力作用不穩(wěn)定，受溫度、外力作用還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)變成還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)變成M。 消除消除殘余殘

19、余A對(duì)對(duì)零件精度的影響，可進(jìn)行零件精度的影響，可進(jìn)行“冷冷處理處理”，（再冷至，（再冷至-78C或或-183C）消除消除殘余殘余A，增加硬度，耐磨性與尺寸穩(wěn)定性。增加硬度，耐磨性與尺寸穩(wěn)定性。AP、AB、AM比較比較 4 4、亞共析、過共析鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變、亞共析、過共析鋼過冷奧氏體轉(zhuǎn)變 亞共析碳鋼的亞共析碳鋼的C C曲線上多出一條曲線上多出一條先共析鐵素體先共析鐵素體曲線；曲線； 過共析碳鋼的過共析碳鋼的C C曲線上多出一條曲線上多出一條先共析滲碳體先共析滲碳體曲線。曲線。（三三）、C曲線的影響因素曲線的影響因素 （一）（一）鋼的成分對(duì)鋼的成分對(duì)C曲線的影響因素曲線的影響因素1含碳量：含碳量

20、：亞共析鋼：亞共析鋼：C%，A中中C%C曲線右移曲線右移過共析鋼：過共析鋼：C%，未溶未溶Fe3C利于形核利于形核C曲線曲線左移左移共析鋼：穩(wěn)定性最高（共析鋼：穩(wěn)定性最高（C曲線靠右）。曲線靠右）。2合金元素合金元素 除除Co以外，所有合金元素以外，所有合金元素溶入溶入A中，增大過冷中，增大過冷A穩(wěn)定性穩(wěn)定性右移右移 非碳化物形成元素，非碳化物形成元素，Si、Ni、Cu, 不改變不改變C曲線曲線形狀形狀 強(qiáng)碳化物形成元素強(qiáng)碳化物形成元素，Cr,Mo,W,V,Nb,Ti, , 改變改變C C曲線形狀曲線形狀 除除Co、Al外，均使外，均使Ms、Mf下降，殘余下降，殘余A第四節(jié)第四節(jié) 鋼的整體熱處

21、理工藝鋼的整體熱處理工藝整體整體熱處理熱處理主要有：主要有：退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火 。 分為兩類：分為兩類：預(yù)先熱處理：預(yù)先熱處理：消除上道工序造成的缺陷，改善零消除上道工序造成的缺陷，改善零件的工藝性能，為后續(xù)加工（切削、變形加工、最件的工藝性能，為后續(xù)加工（切削、變形加工、最終熱處理等）作好性能與組織準(zhǔn)備（如終熱處理等）作好性能與組織準(zhǔn)備（如退火、正火、退火、正火、調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)等）。等）。最終熱處理：最終熱處理：使工件滿足使用條件下的性能要求。使工件滿足使用條件下的性能要求。（如（如正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)等正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)等 ）一、淬火一、淬火 加熱到相加熱到相變溫

22、度（亞共析鋼變溫度（亞共析鋼Ac3、過共析鋼過共析鋼Ac1）以上以上3050，A化，保溫，化，保溫，快速冷卻：快速冷卻： A M（馬氏體）馬氏體）+ +A（殘余奧氏體）殘余奧氏體） M（馬氏體）馬氏體）具有高硬度具有高硬度( (3565HRC) )和高耐磨性。和高耐磨性。 冷卻速度是淬火過程的重要因素冷卻速度是淬火過程的重要因素, ,可以通過淬火可以通過淬火介質(zhì)來進(jìn)行控制：介質(zhì)來進(jìn)行控制： 700以上，慢，減小熱應(yīng)力。以上，慢，減小熱應(yīng)力。 650-400，快，避開，快，避開C曲線。曲線。 400以下，慢，減輕相變應(yīng)力。以下，慢，減輕相變應(yīng)力。中碳鋼（半軸）中碳鋼（半軸）淬火溫度淬火溫度40M

23、nB40CrMnMo40Cr8401084010840860高碳鋼（高碳鋼（軸承軸承）淬火溫度淬火溫度GCr15GCr15SiMn84058255二、回火二、回火 鋼件淬火后鋼件淬火后, , 為消除內(nèi)應(yīng)力和調(diào)整性能為消除內(nèi)應(yīng)力和調(diào)整性能, , 再加再加熱到熱到Ac1以下某一溫度以下某一溫度, , 保溫保溫, , 然后冷卻到室溫的熱然后冷卻到室溫的熱處理工藝。處理工藝。一般是熱處理的最后一道工序。一般是熱處理的最后一道工序。 1 1低溫回火低溫回火 ：150250。 目的：消除淬火應(yīng)力，提高工件韌性，不改變淬目的：消除淬火應(yīng)力，提高工件韌性，不改變淬火后的高硬度和高耐磨性?；鸷蟮母哂捕群透吣湍バ?/p>

24、。 適于適于刀具、冷作模具、量具、軸承、滲碳或表面刀具、冷作模具、量具、軸承、滲碳或表面淬火件淬火件等。等。 低碳低合金鋼齒輪低碳低合金鋼齒輪滲碳淬火后低溫回火。滲碳淬火后低溫回火。 高碳工具鋼鋸條、銼刀高碳工具鋼鋸條、銼刀等淬火后低溫回火處理。等淬火后低溫回火處理。 2 2中溫回火中溫回火 回火溫度：回火溫度：350500。用途：用途：主要用于彈簧、彈性夾頭及鍛模件（中、高碳鋼）。主要用于彈簧、彈性夾頭及鍛模件（中、高碳鋼）。組織：組織：F基體基體+彌散分布大量細(xì)粒狀滲碳體（回火屈氏體彌散分布大量細(xì)粒狀滲碳體（回火屈氏體)。保留馬氏體形態(tài)。保留馬氏體形態(tài)。性能：性能：彈性極限和屈服強(qiáng)度較高，

25、彈性極限和屈服強(qiáng)度較高，有一定韌性，硬度有一定韌性，硬度3545HRC。3.高溫回火高溫回火溫度：溫度：500650。 組織：組織：鐵素體基體鐵素體基體+ +粒狀滲碳體（回火索氏體）。粒狀滲碳體（回火索氏體）。 性能：性能：具有強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合機(jī)械性具有強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性都較好的綜合機(jī)械性能。能。硬度硬度25HRC35HRC。淬火高溫回火稱為淬火高溫回火稱為調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理。用途：用途：中碳（合金）鋼件。中碳（合金）鋼件。受力情況復(fù)雜的重要零件，受力情況復(fù)雜的重要零件，如軸、齒輪、連桿等。如軸、齒輪、連桿等。 調(diào)質(zhì)件舉例調(diào)質(zhì)件舉例4 4. .回火脆性現(xiàn)象回火脆性現(xiàn)象： 2

26、50-400250-400左右：左右：M條或片邊界析出斷續(xù)薄殼狀條或片邊界析出斷續(xù)薄殼狀C化物。不可逆，應(yīng)避開這一溫度區(qū)。化物。不可逆，應(yīng)避開這一溫度區(qū)。 450650：含：含 Cr、Ni、Mn等的結(jié)構(gòu)鋼，等的結(jié)構(gòu)鋼，緩緩慢冷卻而產(chǎn)生脆性慢冷卻而產(chǎn)生脆性（Sn、P在在A晶界偏聚）。晶界偏聚）?？赡妫偌訜峥炖湎??？赡?，再加熱快冷消除。加入加入1%或或0.5%o等等可抑制?？梢种?。鋼的淬透性和淬硬性鋼的淬透性和淬硬性1 1淬透性：淬透性：低中碳鋼低中碳鋼件淬火時(shí)件淬火時(shí)獲得獲得淬硬淬硬深度深度的的能力（或零件獲得能力（或零件獲得5050M組織的組織的深度深度），），淬透淬透性性越好，淬火獲得的

27、淬硬越好，淬火獲得的淬硬深度深度越大。越大。 淬透性淬透性主要取決于主要取決于合金元素的含量。合金元素的含量。合金元素改變合金元素改變VK（臨界冷卻速度）。（臨界冷卻速度）。不同合金量中碳鋼的淬透性及不同合金量中碳鋼的淬透性及調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)后的性能比較后的性能比較經(jīng)濟(jì)型鋼（如經(jīng)濟(jì)型鋼（如4545、40Cr40Cr）制造零件的）制造零件的最終熱處理選擇。最終熱處理選擇。2淬硬性： 鋼在淬火后M（馬氏體）獲得硬度的能力。淬硬性淬硬性主要取決于主要取決于M中中C%。C%淬硬性。 如低碳鋼淬火獲得的馬氏體的硬度要低于中碳鋼淬火獲得的馬氏體的硬度。3淬透性與淬硬性的區(qū)別： 淬透性是鋼件淬火后從表面向心部獲得馬

28、氏體深度的能力，淬透性主要取決于合金元素的含量。淬透性主要取決于合金元素的含量。淬硬性是鋼件淬火后獲得馬氏體的硬度。淬硬性淬硬性主要主要取決于鋼的含碳量。取決于鋼的含碳量。鋼的表面熱處理和化學(xué)熱處理工藝鋼的表面熱處理和化學(xué)熱處理工藝感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火1 1原理：原理：交變磁場交變磁場感應(yīng)電流感應(yīng)電流工件電阻工件電阻加熱，集加熱，集膚效應(yīng)膚效應(yīng)表面加熱。表面加熱。2 2分類：分類： a. a. 高頻高頻 200-300KHz，淬硬深度淬硬深度 0.5-2mm 。 b. b. 中頻中頻2500-8000Hz， 淬硬深度淬硬深度2-5mm。 c. c. 工頻工頻 50Hz，淬硬淬硬深度

29、深度10-15mm。3 3適用鋼種：適用鋼種：中碳鋼和中碳合金鋼中碳鋼和中碳合金鋼4 4特點(diǎn)：特點(diǎn)： a.加熱速度快加熱速度快(幾秒幾秒幾十秒幾十秒),表面迅速表面迅速A化化。b.晶粒細(xì)小，淬火得到極細(xì)馬氏體，硬度晶粒細(xì)小，淬火得到極細(xì)馬氏體，硬度，脆性，脆性c.殘余壓應(yīng)力殘余壓應(yīng)力提高壽命提高壽命d.不易氧化、脫碳、變形小不易氧化、脫碳、變形小e.工藝易控制，設(shè)備成本高工藝易控制，設(shè)備成本高感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火5 5典型典型表面淬火零件（軸類）表面淬火零件（軸類）工藝路線工藝路線 鍛造鍛造退火或正火退火或正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工表表面淬火面淬火低溫低溫( (自自) )

30、回火回火精磨精磨 雙橋車貫通軸雙橋車貫通軸 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)汽車轉(zhuǎn)向節(jié) 傳動(dòng)軸伸縮叉?zhèn)鲃?dòng)軸伸縮叉汽車后橋差速器汽車后橋差速器 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理 滲碳滲碳溫 度 ：溫 度 ： A C 3 以 上 ；以 上 ；900950， 目的：目的：提高表面硬度、提高表面硬度、耐磨性，使心部仍保耐磨性，使心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性。的塑性和韌性。典型零件：典型零件：汽車齒輪、汽車齒輪、撥叉、萬向節(jié)等。撥叉、萬向節(jié)等。 常用鋼種：常用鋼種：低碳鋼，低碳合金鋼低碳鋼，低碳合金鋼 20CrMnTi、20CrMo、20Cr、20MnVB 加熱溫度加熱溫度、保溫時(shí)間、保溫時(shí)間滲碳層厚

31、度滲碳層厚度典型滲碳零件（齒輪類）典型滲碳零件（齒輪類）加工工藝路線加工工藝路線鍛造鍛造正火正火切削加工切削加工滲碳滲碳直接淬火直接淬火清洗清洗低低溫回火溫回火噴丸噴丸磨削磨削 滲碳工藝：將工件裝在密封的滲碳爐中，加熱到滲碳工藝：將工件裝在密封的滲碳爐中，加熱到900950，向爐內(nèi)，向爐內(nèi)滴入煤油、苯、甲醇、丙烷滴入煤油、苯、甲醇、丙烷等等有機(jī)液體或通入有機(jī)液體或通入煤氣、天然氣煤氣、天然氣等，通過化學(xué)反應(yīng)等，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)生活性碳原子活性碳原子，使鋼件表面滲碳。，使鋼件表面滲碳。 滲碳使低碳滲碳使低碳(0.150.30%)鋼件表面獲得高濃度碳鋼件表面獲得高濃度碳（約0.81.2%）。 氣

32、體滲碳爐氣體滲碳爐 氣體滲碳裝置示意圖氣體滲碳裝置示意圖現(xiàn)代熱處理設(shè)備現(xiàn)代熱處理設(shè)備連續(xù)式滲碳熱處理自動(dòng)線連續(xù)式滲碳熱處理自動(dòng)線現(xiàn)代熱處理設(shè)備現(xiàn)代熱處理設(shè)備多用密封滲碳箱式爐多用密封滲碳箱式爐 三、退火與正火三、退火與正火退火：退火： 將鋼件將鋼件加熱、保溫、緩慢冷卻加熱、保溫、緩慢冷卻的熱處理工藝。一般的熱處理工藝。一般屬于屬于預(yù)先熱處理。預(yù)先熱處理。目的：目的：1降低鋼件硬度，有利于降低鋼件硬度，有利于變形加工變形加工或或切削加工切削加工（HB=160230）；）；2消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼件尺寸并防止變形和開裂；消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼件尺寸并防止變形和開裂；3細(xì)化晶粒，改善組織，提高鋼的機(jī)械性

33、能；細(xì)化晶粒，改善組織，提高鋼的機(jī)械性能；4為最終熱處理（淬火，回火）做好組織準(zhǔn)備。為最終熱處理（淬火，回火）做好組織準(zhǔn)備。退火分為：退火分為： 1 1、完全退火，、完全退火， 2 2、等溫退火，、等溫退火， 3 3、擴(kuò)散（均勻化）退火，、擴(kuò)散（均勻化）退火， 4 4、球化退火，、球化退火， 5 5、去應(yīng)力退火，、去應(yīng)力退火， 6 6、再結(jié)晶退火。、再結(jié)晶退火。（一）完全退火（一）完全退火加熱溫度：加熱溫度：Ac3Ac3以上以上30-5030-50，保溫，隨爐緩冷到，保溫，隨爐緩冷到600600C C以下，出爐空冷。以下，出爐空冷。完全退火完全退火目的：目的：細(xì)化晶粒；獲得細(xì)化晶粒；獲得“平衡

34、組織平衡組織”，調(diào)整硬度，調(diào)整硬度切削性切削性；消除內(nèi)應(yīng)力。；消除內(nèi)應(yīng)力。 應(yīng)用：應(yīng)用：亞共折鋼亞共折鋼( (碳鋼、合金鋼碳鋼、合金鋼) )的鑄件、鍛件、的鑄件、鍛件、熱軋型材及焊接鑄件。不適用于過共析鋼。熱軋型材及焊接鑄件。不適用于過共析鋼。 完全退火冷卻速度緩慢，時(shí)間少則十幾小時(shí)，多完全退火冷卻速度緩慢，時(shí)間少則十幾小時(shí)，多則數(shù)天。則數(shù)天。 40CrMnMo40CrMnMo重型車重型車半軸：半軸：完全退火（完全退火（HBHB255255） 冷加工 整體調(diào)質(zhì) 感應(yīng)淬火（二）（二）. .等溫退火等溫退火 對(duì)于對(duì)于較小零件，較小零件，等溫退火可代替完全退火。零件等溫退火可代替完全退火。零件在在A

35、化化溫度快冷到等溫溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，獲得均勻溫度快冷到等溫溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，獲得均勻的的F+PF+P組織，再空冷至室溫。組織，再空冷至室溫。 等溫退火時(shí)間短，效率高。等溫退火時(shí)間短，效率高。（三）球化退火（不完全退火）（三）球化退火（不完全退火）使用范圍：使用范圍：用于共析或過共析成分的碳鋼和合金鋼。用于共析或過共析成分的碳鋼和合金鋼。目的：目的：球化滲碳體，降低硬度，改善切削性能，為淬球化滲碳體，降低硬度，改善切削性能，為淬火做好組織準(zhǔn)備。火做好組織準(zhǔn)備。工藝：工藝：過共析鋼加熱到過共析鋼加熱到Ac1以上以上10-30C，保溫，緩慢保溫，緩慢冷卻或等溫轉(zhuǎn)變，再到冷卻或等溫轉(zhuǎn)變，再到60060

36、0C C以下出爐空冷。以下出爐空冷。工藝特點(diǎn)：工藝特點(diǎn)：加熱至加熱至Ac1Ac1線以上后，線以上后， Fe3C不能完全溶解，不能完全溶解，由片狀由片狀Fe3C逐漸斷開形成細(xì)小均勻的球狀逐漸斷開形成細(xì)小均勻的球狀Fe3C，分布，分布在在A A基體上?；w上。組織：球狀組織：球狀P（F+球狀球狀Fe3C ）。）。硬度硬度，切削性，切削性 T7-T13碳素工具鋼、碳素工具鋼、GCr15的球化退火硬度的球化退火硬度(HB)187-217 ，容易進(jìn)行切削加工。，容易進(jìn)行切削加工。高速工具鋼改善切削性的退火高速工具鋼改善切削性的退火 W18Cr4V(850870)W6Mo5CrV2(840860)HB25

37、5 （四）（四）. .擴(kuò)散退火（均勻化退火）擴(kuò)散退火（均勻化退火） 目的：目的：消除枝晶偏析，使消除枝晶偏析，使成分均勻。成分均勻。工藝：工藝：鑄錠或鑄件加熱到鑄錠或鑄件加熱到Ac1以上，保溫，隨爐冷以上，保溫，隨爐冷卻。卻。特點(diǎn)：特點(diǎn)：高溫、長時(shí)間加熱。高溫、長時(shí)間加熱。后果：后果：粗大晶粒（可再用粗大晶粒（可再用完全退火或正火消除）完全退火或正火消除）擴(kuò)擴(kuò)散退火消除偏析的舉例散退火消除偏析的舉例設(shè)計(jì)汽車半軸套管用貝氏體鋼，設(shè)計(jì)汽車半軸套管用貝氏體鋼，鋼成分：鋼成分：22Mn2SiVB空冷組織為粒狀貝氏體?？绽浣M織為粒狀貝氏體。但經(jīng)某鋼廠冶煉、連鑄連軋、再高溫加熱穿管、空冷后獲得但經(jīng)某鋼廠冶

38、煉、連鑄連軋、再高溫加熱穿管、空冷后獲得的組織卻是貝氏體鐵素體（的組織卻是貝氏體鐵素體（HB240-260）。）。原因是連鑄連軋時(shí)產(chǎn)生了嚴(yán)重偏析。原因是連鑄連軋時(shí)產(chǎn)生了嚴(yán)重偏析。驗(yàn)證：重新加熱至驗(yàn)證：重新加熱至125010小時(shí)小時(shí)擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火，金相中鐵，金相中鐵素體消失，素體消失，HB290-330。（五）五）. .去應(yīng)力退火（低溫退火）去應(yīng)力退火（低溫退火）目的：目的：消除鑄件，鍛件，焊接件，冷沖壓件及機(jī)加消除鑄件，鍛件，焊接件，冷沖壓件及機(jī)加工件中的殘余應(yīng)力。避免殘余應(yīng)力引起的變形或開工件中的殘余應(yīng)力。避免殘余應(yīng)力引起的變形或開裂。裂。工藝：工藝：加熱到加熱到600-650C，保溫一定

39、的時(shí)間，然后隨保溫一定的時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻到爐緩慢冷卻到200C再出爐空冷。再出爐空冷。 用球墨鑄鐵、合金鑄鐵制造的凸用球墨鑄鐵、合金鑄鐵制造的凸輪軸需先進(jìn)行輪軸需先進(jìn)行去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火再再冷加工冷加工最終熱處理最終熱處理（等溫淬火）等溫淬火）3Cr13,4Cr13量塊工藝：量塊工藝：噴砂噴砂氣體滲氮?dú)怏w滲氮精磨精磨去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火(450(4503h)3h)研磨研磨自然穩(wěn)定化處理自然穩(wěn)定化處理研磨至成品研磨至成品 60、65Mn鋼冷拔絲材繞制鋼冷拔絲材繞制彈簧后需進(jìn)行彈簧后需進(jìn)行去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火（六）（六）. .再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火Ac1以下以下50-150C，目的：消除加工

40、硬化。目的：消除加工硬化。鉚釘：再結(jié)晶或完全退火鉚釘：再結(jié)晶或完全退火鉚釘鉚釘正火：正火： 鋼件加熱至完全鋼件加熱至完全A化化后置與空氣中冷卻。后置與空氣中冷卻。 目的與退火基本相同；可為最終熱處理。目的與退火基本相同；可為最終熱處理。 與退火區(qū)別：溫度高于退火；在空氣中冷卻。與退火區(qū)別：溫度高于退火；在空氣中冷卻。（一）正火工藝：（一）正火工藝： 加熱溫度加熱溫度: : 低碳鋼：低碳鋼： Ac3以上以上100-150； 中碳鋼：中碳鋼： Ac3以上以上50-100； 高碳鋼：高碳鋼： Acm以上以上30-50 1、正火用于最終熱處理、正火用于最終熱處理： 力學(xué)性能要求不高的力學(xué)性能要求不高的

41、普通鋼結(jié)構(gòu)件普通鋼結(jié)構(gòu)件, ,為消除鑄、鍛造及焊為消除鑄、鍛造及焊接生產(chǎn)中的過熱缺陷，通過正火進(jìn)行重結(jié)晶來細(xì)化組織，提接生產(chǎn)中的過熱缺陷，通過正火進(jìn)行重結(jié)晶來細(xì)化組織，提高機(jī)械性能。高機(jī)械性能。a.細(xì)化細(xì)化A晶粒，組織均勻化。晶粒，組織均勻化。b.亞共析鋼中亞共析鋼中F%，P%，細(xì)化，細(xì)化強(qiáng)度，強(qiáng)度，韌性、硬度韌性、硬度。 淬火易開裂的大型或復(fù)雜形狀零件，可用正火淬火易開裂的大型或復(fù)雜形狀零件，可用正火作為作為最終熱處理。最終熱處理。 2、正火是正火是滲碳鋼零件淬火前的預(yù)先熱處理工藝：滲碳鋼零件淬火前的預(yù)先熱處理工藝：目的：目的：改善切削加工性（調(diào)節(jié)硬度：改善切削加工性（調(diào)節(jié)硬度：160-22

42、0HB）。）。20CrMnTi、20CrMo鋼汽車齒輪的制造工藝：鋼汽車齒輪的制造工藝：鍛造鍛造正火正火切削加工切削加工滲碳、淬火滲碳、淬火清洗清洗低溫回火低溫回火噴丸噴丸磨削磨削 低要求低要求的切削加工性能，鋼的的切削加工性能，鋼的硬度硬度在在160-220HB160-220HB較好，較好，軟則軟則“粘刀粘刀”，硬則，硬則“打刀打刀”。 高要求高要求的切削加工性能，不但要考慮鋼的的切削加工性能，不但要考慮鋼的硬度硬度（170-170-190HB190HB），更要考慮鋼的），更要考慮鋼的組織形態(tài)組織形態(tài)。3.3.正火正火作為作為中、高碳鋼重要零件的預(yù)先熱處理：中、高碳鋼重要零件的預(yù)先熱處理：改

43、善組織，消除缺陷，改善組織，消除缺陷，消除魏氏組織，減輕帶狀組織；可消除魏氏組織，減輕帶狀組織；可減小減小工件淬火變形與開裂。工件淬火變形與開裂。為調(diào)質(zhì)做好準(zhǔn)備。為調(diào)質(zhì)做好準(zhǔn)備。4.正火正火用于過共析鋼消除網(wǎng)狀滲用于過共析鋼消除網(wǎng)狀滲碳體（碳體（Fe3C）處理）處理，為球化退，為球化退火做好組織準(zhǔn)備?；鹱龊媒M織準(zhǔn)備。 淬火、退火、正火的選擇：淬火、退火、正火的選擇：1 1最終熱處理最終熱處理淬火（調(diào)質(zhì)）或正火淬火（調(diào)質(zhì)）或正火。2 2切削加工：切削加工： 低、中碳鋼低、中碳鋼正火正火（齒輪、軸類）（齒輪、軸類）如如20CrMnTi 、45鋼鋼中碳合金鋼中碳合金鋼完全退火。完全退火。如如40Cr

44、MnMo高碳鋼、合金工具鋼高碳鋼、合金工具鋼正火正火（消網(wǎng)（消網(wǎng)C）+球化退火球化退火。熱處理研究專題熱處理研究專題我國是能耗大國我國是能耗大國近年，我國每年的能源消耗增長是生產(chǎn)總值（近年，我國每年的能源消耗增長是生產(chǎn)總值（GDP）增）增長的近三倍。而發(fā)達(dá)國家的能源消耗增長是長的近三倍。而發(fā)達(dá)國家的能源消耗增長是GDP增加的增加的0.5倍。倍。節(jié)能減排是目前極為關(guān)注的課題。節(jié)能減排是目前極為關(guān)注的課題。 機(jī)械零件熱處理用的熱處理爐是機(jī)械零件熱處理用的熱處理爐是“電老虎電老虎” ” 。汽車鋼件。汽車鋼件熱處理耗能巨大。熱處理耗能巨大。 如何在熱處理工序中消滅熱處理，同時(shí)不降低零件質(zhì)量。如何在熱處

45、理工序中消滅熱處理，同時(shí)不降低零件質(zhì)量。 汽車重要鋼件主要包括齒輪、軸、軸承、連桿、前橋、大汽車重要鋼件主要包括齒輪、軸、軸承、連桿、前橋、大梁等承受較大載荷的零件。梁等承受較大載荷的零件。汽車重要鋼件汽車重要鋼件變速箱中變速箱中齒輪齒輪汽車汽車變速箱變速箱 汽車后橋內(nèi)的各種汽車后橋內(nèi)的各種齒輪齒輪汽車齒輪汽車齒輪低碳低合金鋼滲碳零件低碳低合金鋼滲碳零件傳統(tǒng)工藝：傳統(tǒng)工藝：鍛造鍛造正火正火機(jī)械加工機(jī)械加工滲碳淬火滲碳淬火清清洗后低溫回火洗后低溫回火精加工精加工 滲碳、淬火滲碳、淬火鍛造（模鍛）鍛造（模鍛） 正火正火耗耗能能工工序序齒輪在機(jī)加前的熱加工工序有齒輪在機(jī)加前的熱加工工序有鍛造、正火。

46、鍛造、正火。零件零件正火正火耗能約耗能約400-480kw.h/T。1 1、等溫正火工藝、等溫正火工藝95年前，我國汽車零件加工技術(shù)與國外相差很大，在使年前，我國汽車零件加工技術(shù)與國外相差很大，在使用含用含Mo合金滲碳鋼（如合金滲碳鋼（如20CrMo、20CrMnMo）制造齒輪零）制造齒輪零件時(shí)，出現(xiàn)零件運(yùn)行噪音大、壽命短，加工精度低、刀具消件時(shí)，出現(xiàn)零件運(yùn)行噪音大、壽命短，加工精度低、刀具消耗大等問題。我校研究認(rèn)為，主要原因就出在一直不被重視耗大等問題。我校研究認(rèn)為，主要原因就出在一直不被重視的正火工藝上。但并未引起國內(nèi)的重視。的正火工藝上。但并未引起國內(nèi)的重視。利用利用鍛造余熱鍛造余熱進(jìn)行

47、進(jìn)行等溫正火等溫正火的節(jié)能熱處理工藝的節(jié)能熱處理工藝 直到引進(jìn)德國捷達(dá)轎車生產(chǎn)線后，國產(chǎn)齒輪毛坯（直到引進(jìn)德國捷達(dá)轎車生產(chǎn)線后，國產(chǎn)齒輪毛坯（1628CrMo鋼）加工變形大且無規(guī)律、加工精度低、裝車噪聲大鋼）加工變形大且無規(guī)律、加工精度低、裝車噪聲大等等問題變得更加突出，無法達(dá)到指標(biāo)要求。只能從德國高價(jià)等等問題變得更加突出，無法達(dá)到指標(biāo)要求。只能從德國高價(jià)進(jìn)口毛坯。進(jìn)口毛坯。 進(jìn)口的毛坯同樣在一汽加工后無論是加工精度還是變形程進(jìn)口的毛坯同樣在一汽加工后無論是加工精度還是變形程度都大大好于國產(chǎn)齒輪毛坯。度都大大好于國產(chǎn)齒輪毛坯。 在一次參加國內(nèi)轎車國產(chǎn)化的研討會(huì)上，專家們就齒輪在一次參加國內(nèi)轎車

48、國產(chǎn)化的研討會(huì)上，專家們就齒輪毛坯切削性不穩(wěn)定，變形大等問題展開研討。我校劉云旭教毛坯切削性不穩(wěn)定，變形大等問題展開研討。我校劉云旭教授根據(jù)多年的研究成果提出了改進(jìn)正火工藝的技術(shù)方案，即：授根據(jù)多年的研究成果提出了改進(jìn)正火工藝的技術(shù)方案，即：齒輪毛坯采用等溫正火技術(shù)方案齒輪毛坯采用等溫正火技術(shù)方案。一汽專家們?cè)谑譄o。一汽專家們?cè)谑譄o策的情況下打破陳規(guī)策的情況下打破陳規(guī), , 同意我校的同意我校的方案方案，并由我校為一，并由我校為一汽研發(fā)汽研發(fā)等溫正火工藝及其自動(dòng)生產(chǎn)線。等溫正火工藝及其自動(dòng)生產(chǎn)線。 19961996年，我國第一臺(tái)年，我國第一臺(tái)等溫正火自動(dòng)線等溫正火自動(dòng)線設(shè)備在一汽專用設(shè)備在

49、一汽專用車廠投入使用，所處理的齒輪毛坯由德國專家親自隨意抽樣車廠投入使用，所處理的齒輪毛坯由德國專家親自隨意抽樣檢測（冷加工與變形）均達(dá)到指標(biāo)要求。國產(chǎn)化得到認(rèn)可。檢測（冷加工與變形）均達(dá)到指標(biāo)要求。國產(chǎn)化得到認(rèn)可。該該自動(dòng)線自動(dòng)線96年獲年獲國家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品國家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品 等溫正火工藝及自動(dòng)線等溫正火工藝及自動(dòng)線引起國內(nèi)轟動(dòng)，隨后我校又為國引起國內(nèi)轟動(dòng)，隨后我校又為國內(nèi)其他企業(yè)生產(chǎn)了內(nèi)其他企業(yè)生產(chǎn)了5套等溫正火自動(dòng)線，國內(nèi)一些設(shè)備制造套等溫正火自動(dòng)線，國內(nèi)一些設(shè)備制造廠也相繼仿造，至今，國內(nèi)已有近百臺(tái)廠也相繼仿造，至今，國內(nèi)已有近百臺(tái)“等溫正火自動(dòng)線等溫正火自動(dòng)線”投入使用。投入使用。連續(xù)

50、式等溫連續(xù)式等溫正火自動(dòng)線正火自動(dòng)線（杭州前進(jìn)（杭州前進(jìn)齒輪箱）齒輪箱）現(xiàn)在國內(nèi)幾乎所有的汽車滲碳零件毛坯（齒輪、現(xiàn)在國內(nèi)幾乎所有的汽車滲碳零件毛坯（齒輪、齒軸、萬向節(jié)、撥叉、方向機(jī)球頭等）的正火工藝都齒軸、萬向節(jié)、撥叉、方向機(jī)球頭等）的正火工藝都改為改為等溫正火等溫正火工藝，各汽車制造廠也都要求零件毛坯工藝，各汽車制造廠也都要求零件毛坯“必須經(jīng)過等溫正火處理必須經(jīng)過等溫正火處理”才能訂貨。才能訂貨。 因此，現(xiàn)在汽車滲碳零件的預(yù)先熱處理是因此，現(xiàn)在汽車滲碳零件的預(yù)先熱處理是等溫正等溫正火火而不是普通而不是普通正火正火。汽車齒輪的制造工序應(yīng)改為：汽車齒輪的制造工序應(yīng)改為：鍛造鍛造等溫正火等溫正火

51、機(jī)機(jī)加加滲碳淬火滲碳淬火清洗清洗低溫回火低溫回火精加工精加工“等溫正火等溫正火”與與“普通正火普通正火”的區(qū)別的區(qū)別（硬度相同，組織狀態(tài)不同）硬度相同，組織狀態(tài)不同） 普通正火普通正火中的相變過程中的相變過程（AFAFP P）是在一個(gè)較大）是在一個(gè)較大溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，組織不均溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，組織不均勻，并可能有非平衡組織，勻，并可能有非平衡組織，出現(xiàn)打刀、粘刀現(xiàn)象，使表出現(xiàn)打刀、粘刀現(xiàn)象，使表面切應(yīng)力增大且不均勻，滲面切應(yīng)力增大且不均勻，滲碳淬火后零件變形量大。碳淬火后零件變形量大。 采用采用等溫正火等溫正火工藝，工藝，相變過程是在同一預(yù)定的相變過程是在同一預(yù)定的溫度進(jìn)行完全轉(zhuǎn)變，組織溫度進(jìn)行

52、完全轉(zhuǎn)變，組織為為均勻的均勻的F FP P，使零件，使零件冷冷加工精度加工精度大大提高，切削大大提高，切削力力均勻，滲碳淬火變形小均勻，滲碳淬火變形小而均勻，裝車精度提高。而均勻，裝車精度提高。也大大也大大降低刀具消耗降低刀具消耗。 目前等溫正火設(shè)備存在的問題目前等溫正火設(shè)備存在的問題 新設(shè)計(jì)制造的新設(shè)計(jì)制造的網(wǎng)帶式等溫正火生產(chǎn)線網(wǎng)帶式等溫正火生產(chǎn)線由加熱爐、預(yù)冷室、速由加熱爐、預(yù)冷室、速冷室、等溫爐及傳動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)構(gòu)成。冷室、等溫爐及傳動(dòng)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)構(gòu)成。加熱爐加熱爐 預(yù)冷室預(yù)冷室 速冷室速冷室 等溫爐等溫爐預(yù)冷室 速冷室計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)2、利用

53、鍛造余熱進(jìn)行等溫正火的節(jié)能新工藝及裝置、利用鍛造余熱進(jìn)行等溫正火的節(jié)能新工藝及裝置等溫正火技術(shù)提高零件質(zhì)量，而耗能并不減少。等溫正火技術(shù)提高零件質(zhì)量，而耗能并不減少。但正是因?yàn)橛辛说葴卣鸺夹g(shù)，使得利用鍛造但正是因?yàn)橛辛说葴卣鸺夹g(shù)，使得利用鍛造余熱進(jìn)行等溫正火的節(jié)能措施成為可能。余熱進(jìn)行等溫正火的節(jié)能措施成為可能。 利用鍛造余熱進(jìn)行等溫正火是否可行利用鍛造余熱進(jìn)行等溫正火是否可行, , 先要理解正火目的。先要理解正火目的。 在教科書上，正火的目的多為：改善組織、消除偏析、調(diào)在教科書上，正火的目的多為：改善組織、消除偏析、調(diào)整硬度、細(xì)化晶粒。一汽的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)正火的晶粒度要求整硬度、細(xì)化晶粒。一汽

54、的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)正火的晶粒度要求7 78 8級(jí)。級(jí)。 正火的真正目的，是提高鋼的切削加工性能。正火的真正目的，是提高鋼的切削加工性能。 好的切削加工性要求：好的切削加工性要求： a.a.強(qiáng)度低（易進(jìn)刀）、脆性大（易斷屑）；強(qiáng)度低（易進(jìn)刀）、脆性大（易斷屑）； b.b.組織狀態(tài)：均勻性要好，不得有過硬、過韌、過軟、粗組織狀態(tài)：均勻性要好，不得有過硬、過韌、過軟、粗大的組織組成物存在。大的組織組成物存在。我們?cè)囼?yàn)測得三種工藝下的晶粒度與組織狀態(tài)：我們?cè)囼?yàn)測得三種工藝下的晶粒度與組織狀態(tài)：普通正火普通正火晶粒較小（晶粒較?。? 78 8級(jí)）級(jí)）組織不均勻組織不均勻等溫正火等溫正火晶粒較小（晶粒較?。? 7

55、8 8級(jí)）級(jí)）組織均勻組織均勻余熱等溫正火余熱等溫正火晶粒較大（晶粒較大（4 45 5級(jí)）級(jí)）組織均勻組織均勻研究與實(shí)踐表明：滲碳鋼鍛（軋）件的奧氏體晶粒在研究與實(shí)踐表明：滲碳鋼鍛（軋）件的奧氏體晶粒在35級(jí)、顯微組織為小塊狀先共析鐵素體細(xì)珠光體時(shí)的切削加工級(jí)、顯微組織為小塊狀先共析鐵素體細(xì)珠光體時(shí)的切削加工性能最好?，F(xiàn)已證實(shí)，德國的齒輪毛坯晶粒度就是性能最好?，F(xiàn)已證實(shí)，德國的齒輪毛坯晶粒度就是35級(jí)，有級(jí)，有很好的切削加工性。很好的切削加工性。我們分別用普通正火和余熱等溫正火兩種工藝路線對(duì)零件進(jìn)我們分別用普通正火和余熱等溫正火兩種工藝路線對(duì)零件進(jìn)行處理，然后比較它們的切削性能。行處理，然后比較它們的切削性能。普通正火處理普通正火處理余熱等溫正火處理余熱等溫正火處理 本章結(jié)束本章結(jié)束傳動(dòng)軸伸縮叉?zhèn)鲃?dòng)軸伸縮叉 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)汽車轉(zhuǎn)向節(jié) 雙橋車貫通軸雙橋車貫通軸 汽車用軸類件材料一般為中碳鋼、中碳合金鋼，如：汽車用軸類件材料一般為中碳鋼、中碳合金鋼，如：4545、40Cr40Cr、42CrMo42CrMo等。等。2、調(diào)質(zhì)、表面淬火零件、調(diào)質(zhì)、表面淬火零件（典型零件：中碳（典型零件：中碳軸）軸） ：傳統(tǒng)工藝：傳統(tǒng)工藝：鍛造