鋼的熱處理工藝

1、 第二章第二章 鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝一、鋼的退火一、鋼的退火- 鋼的退火：鋼的退火：將鋼加熱到臨界溫度（將鋼加熱到臨界溫度（A Ac1c1或或A Ac3c3）以上或以）以上或以 下，保溫一定的時間，爐冷至下，保溫一定的時間，爐冷至600600后空冷。后空冷。 1.1.細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒 2.HB2.HB以利于切削加工或冷變形加工。以利于切削加工或冷變形加工。3.3.消除內(nèi)應(yīng)力，防止淬火變形與開裂。消除內(nèi)應(yīng)力，防止淬火變形與開裂。（一）退火的目的（一）退火的目的（二）退火種類及應(yīng)用（二）退火種類及應(yīng)用 （高速鋼的等溫及普通球化退火高速鋼的等溫及普通球化退火 T8T8鋼等溫球化退火組織鋼等溫

2、球化退火組織球化退火工藝過程球化退火工藝過程4.去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 (1) 目的：消除鑄、焊件內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。目的：消除鑄、焊件內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。(2) 適用鋼種：適用鋼種： 高合金工具鋼高合金工具鋼: 600750;碳素鋼碳素鋼:550 650 鑄鐵鑄鐵:500 550 :焊接件焊接件:500 600 彈簧彈簧:200 300 以上溫度保溫后緩冷至以上溫度保溫后緩冷至200后空冷。后空冷。 二二. .鋼的正火鋼的正火(1)(1)細(xì)化晶粒。細(xì)化晶粒。 (2)HB(2)HB以利切削（如：以利切削（如：2020、3535、4545鋼）。鋼）。(3)(3)消除過共析鋼的消除過共析鋼的FeFe3

3、3C C網(wǎng)，如：網(wǎng)，如：T12T12鋼退火組織中的鋼退火組織中的 FeFe3 3C C網(wǎng)網(wǎng)( (連續(xù)網(wǎng)連續(xù)網(wǎng)).).為了提高切削加工性能正火候要為了提高切削加工性能正火候要 進(jìn)行球化退火以得到球狀進(jìn)行球化退火以得到球狀P P。2. 正火工藝正火工藝?yán)}：例題：1.1.為改善切削加工性，為改善切削加工性，3030鋼應(yīng)采用（鋼應(yīng)采用（ ）。）。 (A)(A)正火；正火； (B)(B)球化退火；球化退火； (C)(C)完全退火；完全退火； (D)(D)回火?；鼗稹?.2.為改善為改善T12T12鋼的切削加工性應(yīng)采用（鋼的切削加工性應(yīng)采用（ ）。）。 (A)(A)正火；正火； (B)(B)球化退火；球

4、化退火； (C)(C)完全退火；完全退火； (D)(D)回火?；鼗稹?.3.經(jīng)冷軋后的經(jīng)冷軋后的1515鋼鋼板，要求降低硬度應(yīng)采用（鋼鋼板，要求降低硬度應(yīng)采用（ ） (A)(A)球化退火；球化退火； (B)(B)完全退火；完全退火； (C)(C)正火；正火； (D)(D)擴(kuò)散退火。擴(kuò)散退火。4.4.具有網(wǎng)狀具有網(wǎng)狀FeFe3 3C C的的T12T12鋼鋼坯，要求改善切削加工性鋼鋼坯，要求改善切削加工性 并為淬火做組織準(zhǔn)備應(yīng)采用（并為淬火做組織準(zhǔn)備應(yīng)采用（ ）。）。 (A)(A)完全退火；完全退火； (B)(B)球化退火；球化退火； (C)正火；正火； (D)去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火。5.455.

5、45鋼正火得到（鋼正火得到（ ）組織。）組織。 (A)(A)馬氏體；馬氏體； (B)(B)索氏體索氏體+ +少量鐵素體；少量鐵素體； (C)(C)珠光體珠光體+ +鐵素體；鐵素體；(D)(D)屈氏體屈氏體+ +少量少量鐵素體。鐵素體。6.6.45鋼退火得到（鋼退火得到（ ）組織。）組織。 (A)(A)索氏體索氏體+ +鐵素體；鐵素體； (B)(B)珠光體珠光體+ +鐵素體；鐵素體； (C)(C)屈氏體屈氏體+ +鐵素體；鐵素體； (D)(D)馬氏體。馬氏體。7.T127.T12鋼正火得到（鋼正火得到（ ）組織。）組織。 (A)(A)馬氏體；馬氏體； (B)(B)珠光體珠光體+ Fe+ Fe3

6、3C C網(wǎng)；網(wǎng)； (C)(C)細(xì)片狀珠光體；細(xì)片狀珠光體； (D)(D)屈氏體屈氏體+ +少量少量FeFe3 3C C。8.T128.T12鋼完全退火得到（鋼完全退火得到（ ）組織。）組織。 (A)(A)層片狀珠光體層片狀珠光體+ Fe+ Fe3 3C C網(wǎng)；網(wǎng)；(B)(B)粒狀珠光體；粒狀珠光體； (C)(C)細(xì)片狀珠光體；細(xì)片狀珠光體； (D)(D)屈氏體屈氏體+ Fe+ Fe3 3C C。 一一 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火一一.鋼的淬火鋼的淬火 （二）淬火溫度的選擇（二）淬火溫度的選擇 ( (三）三）淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)1.1.理想冷卻速度：理想冷卻速度： 1 1）在）在A AC1

7、C1650650之間慢冷，以之間慢冷，以 熱應(yīng)力；熱應(yīng)力； 2 2）在）在650650300300之間快冷，之間快冷， c ； 3 3）在）在300 300 以下慢冷，以以下慢冷，以組織組織 應(yīng)力。應(yīng)力。 理想冷卻速度理想冷卻速度2. 2. 常用淬火介質(zhì)介紹常用淬火介質(zhì)介紹（3 3）油）油- -機(jī)油，柴油等，機(jī)油，柴油等，40408080（四）常用淬火方法（四）常用淬火方法1.單液淬火單液淬火-v1 指在一種淬火介質(zhì)中冷卻到底的工藝。單液淬火組織指在一種淬火介質(zhì)中冷卻到底的工藝。單液淬火組織應(yīng)力、熱應(yīng)力都較大，淬火變形較大。應(yīng)力、熱應(yīng)力都較大，淬火變形較大。1-1-單液淬火單液淬火 2-2-雙

8、液淬火雙液淬火3-3-分級淬火分級淬火 4-4-等溫淬火等溫淬火2.2.雙液淬火雙液淬火- - v2 3.3.分級淬火分級淬火 v3 將工件取出后在某一溫度停留將工件取出后在某一溫度停留（C C曲線中孕育區(qū)較長的溫度）曲線中孕育區(qū)較長的溫度）使工件內(nèi)外溫度一致，然后空使工件內(nèi)外溫度一致，然后空冷的工藝。分級淬火是在空冷冷的工藝。分級淬火是在空冷中發(fā)生中發(fā)生M M相變的，內(nèi)應(yīng)力小。相變的，內(nèi)應(yīng)力小。 4. 等溫淬火等溫淬火 v v4 4單液淬火應(yīng)力單液淬火應(yīng)力 雙液淬火雙液淬火 分級淬火分級淬火 等溫淬火等溫淬火（五）鋼的淬透性與淬硬性（五）鋼的淬透性與淬硬性 鋼的淬透性主要取決于鋼的臨界淬火速

9、度大鋼的淬透性主要取決于鋼的臨界淬火速度大 小，與工件尺寸、淬火介質(zhì)無關(guān)小，與工件尺寸、淬火介質(zhì)無關(guān) 。 鋼的臨界淬火速度越小，鋼的臨界淬火速度越小，C曲線越靠右，鋼的曲線越靠右，鋼的 淬透性越好。淬透性越好。 5.淬透性的實際應(yīng)用淬透性的實際應(yīng)用大截面零件或動載荷下工作應(yīng)選高淬透性鋼大截面零件或動載荷下工作應(yīng)選高淬透性鋼 形狀復(fù)雜的或形狀簡單且尺寸較大的零件應(yīng)形狀復(fù)雜的或形狀簡單且尺寸較大的零件應(yīng) 選高淬透性鋼。選高淬透性鋼。 焊接零件應(yīng)選低淬透性鋼。焊接零件應(yīng)選低淬透性鋼。 工件截面的冷卻速度工件截面的冷卻速度 二二. .鋼的回火鋼的回火( (一一) )回火工藝回火工藝回火時間一般為回火時

10、間一般為1.51.52 2小時。小時。回火后一般空冷，有第二類回火脆回火后一般空冷，有第二類回火脆性的鋼回火后水冷。性的鋼回火后水冷。 回火溫度與回火回火溫度與回火 時間的關(guān)系曲線時間的關(guān)系曲線 ( (二二) )回火種類回火種類回火針片狀馬氏體回火針片狀馬氏體回火隱晶馬氏體回火隱晶馬氏體組組 織：織： 回火屈氏體（回火屈氏體（T T回回）即）即(F(F), ), Fe Fe3 3C,C,金相形態(tài)：金相形態(tài)：呈微細(xì)粒狀彌散分布在呈微細(xì)粒狀彌散分布在F F基體上基體上性性 能：高彈性極限及屈服極限，一定的能：高彈性極限及屈服極限，一定的 韌性，硬度韌性，硬度353545 HRC 45 HRC 。

11、應(yīng)應(yīng) 用：各種彈簧。用：各種彈簧。 如：如：60Si2Mn60Si2Mn、65Mn65Mn、 60 60、6565、8585鋼。鋼。 2.2.中溫回火（中溫回火（350350500500）3.高溫回火（高溫回火（500650） 調(diào)質(zhì)處理：淬火高溫回火調(diào)質(zhì)處理：淬火高溫回火 組織：組織：S回回（F ） 金相形態(tài)：在金相形態(tài)：在F基體上均勻分布細(xì)粒狀基體上均勻分布細(xì)粒狀 。 性能：較高的強(qiáng)度和硬度（性能：較高的強(qiáng)度和硬度（HB220350），）， 良好的塑性和韌性。及即具有良好的良好的塑性和韌性。及即具有良好的 綜合機(jī)械性能綜合機(jī)械性能。 應(yīng)用：各種軸類、連桿、螺栓等。應(yīng)用：各種軸類、連桿、螺栓等

12、。 如：如：40Cr、45、 40CrNiMo鋼等。鋼等。45鋼（鋼（ 2040mm）調(diào)質(zhì)和正火組織及機(jī)械性能比較）調(diào)質(zhì)和正火組織及機(jī)械性能比較索氏體組索氏體組織織 2 23 3 鋼的表面淬火鋼的表面淬火工業(yè)中如齒輪、凸輪、曲軸等對性能的要求為：表面工業(yè)中如齒輪、凸輪、曲軸等對性能的要求為：表面高硬度、高強(qiáng)度及好的耐磨性，而心部高韌性，對這高硬度、高強(qiáng)度及好的耐磨性，而心部高韌性，對這類零件需要進(jìn)行表面熱處理類零件需要進(jìn)行表面熱處理. . 一一. .表面淬火表面淬火 通過快速加熱，并立即淬火冷卻，只強(qiáng)化表面，而心通過快速加熱，并立即淬火冷卻，只強(qiáng)化表面，而心部組織未變的熱處理工藝部組織未變的熱

13、處理工藝。 （一）感應(yīng)加熱表面淬火原理（一）感應(yīng)加熱表面淬火原理在感應(yīng)圈內(nèi)通一交變電流，于是在感應(yīng)圈內(nèi)部和周圍同在感應(yīng)圈內(nèi)通一交變電流，于是在感應(yīng)圈內(nèi)部和周圍同時產(chǎn)生與電流頻率相同的交變磁場，在工件中便產(chǎn)生感時產(chǎn)生與電流頻率相同的交變磁場，在工件中便產(chǎn)生感生電流，由電能轉(zhuǎn)變成熱能，使工件表面快速加熱然后生電流，由電能轉(zhuǎn)變成熱能，使工件表面快速加熱然后水淬水淬 . .f 1.1.集膚效應(yīng)：感應(yīng)加熱集膚效應(yīng)：感應(yīng)加熱 時，感生電流集中在時，感生電流集中在 工件表面的一種效應(yīng)工件表面的一種效應(yīng) 500 500 -電流投入深度電流投入深度-鋼的電阻率鋼的電阻率-導(dǎo)電率導(dǎo)電率f-f-感生電流頻率感生電流

14、頻率由上式可以看出：由上式可以看出：感生電流的頻率（感生電流的頻率（f）越大集）越大集膚效應(yīng)越強(qiáng)，電流透入深度越淺膚效應(yīng)越強(qiáng)，電流透入深度越淺, 淬透層越淺。淬透層越淺。 2.感應(yīng)加熱的頻率選擇：感應(yīng)加熱的頻率選擇： (1)淬透層深度淬透層深度0.52mm時時 選高頻加熱選高頻加熱 f200300千赫。千赫。 (2)淬透層深度淬透層深度28mm時，時， 選中頻加熱選中頻加熱f2500HZ (3)淬透層深度淬透層深度810mm時，時， 選工頻加熱選工頻加熱f50HZ3.感應(yīng)加熱淬火的特點感應(yīng)加熱淬火的特點2.2.試比較下列退火態(tài)試樣經(jīng)不同熱處理后硬度值的高低？試比較下列退火態(tài)試樣經(jīng)不同熱處理后硬

15、度值的高低？ 各得何種組織？（各得何種組織？（4545鋼鋼A Ac3c3=780; =780; T12 T12鋼鋼A Ac1c1=730,Accm=820 =730,Accm=820 ） (1)45(1)45鋼加熱到鋼加熱到700700投入水中。投入水中。 (2)45(2)45鋼加熱到鋼加熱到750750投入水中。投入水中。 (3)45(3)45鋼加熱到鋼加熱到840840，投入水中；，投入水中； (4)T12(4)T12鋼加熱到鋼加熱到700700投入水中。投入水中。 (5)T12(5)T12鋼加熱到鋼加熱到750750，投入水中。，投入水中。 (6)T12(6)T12鋼加熱到鋼加熱到950

16、950投入水中。投入水中。3.3.兩個兩個T12T12鋼碳鋼試樣，分別加熱到鋼碳鋼試樣，分別加熱到780780和和860860保溫保溫相同的時間，然后以大于相同的時間，然后以大于VcVc的冷速冷卻至室溫。試問：的冷速冷卻至室溫。試問： (1)(1)哪個溫度加熱淬火后馬氏體粗大？哪個溫度加熱淬火后馬氏體粗大？ (2)(2)哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較高？哪個溫度加熱淬火后馬氏體含碳量較高？ (3)(3)哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體量較多？哪個溫度加熱淬火后殘余奧氏體量較多？ (4)(4)哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？哪個溫度加熱淬火后未溶碳化物較少？ (5)(5)你認(rèn)為哪種淬火加熱溫度較合適？為什么？你認(rèn)為哪種淬火加熱溫度較合適？為什么？ 3.453.45鋼零件，要求硬度為鋼零件，要求硬度為220220250HBS250HBS，采用正火及調(diào)質(zhì)，采用正火及調(diào)質(zhì) 處理均能滿足要求。試問這兩種工藝所生產(chǎn)的零件其處理均能滿足要求。試問這兩種工藝所生產(chǎn)的零件其 組織有何不同？組織有何不同？4.4.有一批用有一批用3535鋼制成的螺釘，要求其頭部在熱處理后硬度鋼制成的螺釘，要求其頭部在熱處理后硬度 為為353540H