課題三 鋼的熱處理

1、1、熱處理的重要性、熱處理的重要性第一節(jié)第一節(jié) 概述概述機床零件中機床零件中7080 %的零件要經(jīng)過熱處理；的零件要經(jīng)過熱處理；汽車制造業(yè)中需要熱處理的零件達(dá)到汽車制造業(yè)中需要熱處理的零件達(dá)到8090 % ；模具、刀具、量具等模具、刀具、量具等100 %需要經(jīng)過熱處理。需要經(jīng)過熱處理。熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用。熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)中被廣泛應(yīng)用?？傊?，重要零件都要經(jīng)過適當(dāng)熱處理后才能使用?？傊?，重要零件都要經(jīng)過適當(dāng)熱處理后才能使用。熱處理：通過對固態(tài)下的材料進(jìn)行加熱、保溫和冷卻熱處理：通過對固態(tài)下的材料進(jìn)行加熱、保溫和冷卻 ，來改善其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以獲得所

2、需要性能的一種加工來改善其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，以獲得所需要性能的一種加工工藝方法。工藝方法。Tt冷卻加熱保溫2 2、熱處理的概念、熱處理的概念熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線淬火淬火正火正火退火退火回火回火熱處理區(qū)別于其他加工工藝，只通過改變工件的熱處理區(qū)別于其他加工工藝，只通過改變工件的組織來改變性能，而不改變其形狀組織來改變性能，而不改變其形狀。只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生相變的只適用于固態(tài)下發(fā)生相變的材料，不發(fā)生相變的材料不能用熱處理強化。材料不能用熱處理強化。特點：特點：適用范圍：適用范圍：根據(jù)在零件生產(chǎn)工藝流程中的位置和作用根據(jù)在零件生產(chǎn)工藝流程中的位置和作用最終熱處理最終熱處理3、熱

3、處理的分類、熱處理的分類熱處理熱處理（又稱中間熱處理，是零件加工過程又稱中間熱處理，是零件加工過程中的一道工序，目的為后續(xù)的機械加中的一道工序，目的為后續(xù)的機械加工或進(jìn)一步的熱處理做準(zhǔn)備工或進(jìn)一步的熱處理做準(zhǔn)備。）預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理工件經(jīng)切削加工等成形工藝而得到最工件經(jīng)切削加工等成形工藝而得到最終的形狀和尺寸后，再進(jìn)行的賦予工終的形狀和尺寸后，再進(jìn)行的賦予工件所需使用性能的熱處理。件所需使用性能的熱處理。一般機械加工過程的工藝路線如下：一般機械加工過程的工藝路線如下：毛坯毛坯粗加工粗加工半精加工半精加工精加工精加工 退火或正火退火或正火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)淬火淬火熱處理熱處理普通熱處理普通熱處理表面熱處

4、理表面熱處理退火退火正火正火淬火淬火回火回火表面淬火表面淬火 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理感應(yīng)淬火感應(yīng)淬火火焰淬火火焰淬火滲碳滲碳滲氮滲氮碳氮共滲碳氮共滲根據(jù)加熱和冷卻方式的不同和組織性能的變化特點不同根據(jù)加熱和冷卻方式的不同和組織性能的變化特點不同3、熱處理的分類、熱處理的分類（整體熱處理）（整體熱處理）知識回顧知識回顧一、鋼的加熱和冷卻時各臨界點的實際位置一、鋼的加熱和冷卻時各臨界點的實際位置 是使鋼部分或完全處于奧氏體狀態(tài)。是使鋼部分或完全處于奧氏體狀態(tài)。加熱前其內(nèi)部組織是珠光體，其中的鐵素體和滲碳體間隔排列成片層狀加熱前其內(nèi)部組織是珠光體，其中的鐵素體和滲碳體間隔排列成片層狀各種熱處理必不可各

5、種熱處理必不可少的第一道工序少的第一道工序。1 1、加熱的目的：、加熱的目的：2 2、加熱時的組織轉(zhuǎn)變、加熱時的組織轉(zhuǎn)變（以共析鋼為例）（以共析鋼為例）n 溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒長大越明顯溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒長大越明顯n 晶界上存在未溶的碳化物時，會對晶粒長大起阻礙作用，晶界上存在未溶的碳化物時，會對晶粒長大起阻礙作用，使奧氏體晶粒長大傾向減小使奧氏體晶粒長大傾向減小n 合金元素，也影響奧氏體晶粒長大，除錳、磷外幾乎所合金元素，也影響奧氏體晶粒長大，除錳、磷外幾乎所有合金元素都阻礙奧氏體晶粒長大有合金元素都阻礙奧氏體晶粒長大返回1、影響奧氏體晶粒長大的因素影響奧氏體晶

6、粒長大的因素2、奧氏體晶粒長大奧氏體晶粒長大的控制的控制鋼在加熱和保溫時，必須嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時間。鋼在加熱和保溫時，必須嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時間。保溫不僅是為了把工件熱透，使其心部達(dá)到與表面溫度同樣的溫度，保溫不僅是為了把工件熱透，使其心部達(dá)到與表面溫度同樣的溫度，還為了獲得均勻一致的奧氏體組織，以便冷卻時獲得良好的組織和性能。還為了獲得均勻一致的奧氏體組織，以便冷卻時獲得良好的組織和性能。一般鋼材的加熱溫度不得超過一般鋼材的加熱溫度不得超過930 .保溫時間可通過經(jīng)驗公式計算保溫時間可通過經(jīng)驗公式計算5.1 鋼的相變和臨界點鋼的相變和臨界點 A Ac1c1 加熱時由加熱時由PAPA

7、的開的開始溫度線。始溫度線。 A Ac3c3 加熱時由加熱時由FAFA的終的終了溫度線。了溫度線。5.2 5.2 鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 5.2.1 PA5.2.1 PA轉(zhuǎn)變的過程轉(zhuǎn)變的過程 1 1、形核和長大：、形核和長大：A A易于在易于在F F和和FeFe3 3C C相界處相界處形核。形核。 2 2、晶核長大：、晶核長大： 晶核通過碳原子的擴散晶核通過碳原子的擴散向向 和和FeFe3 3C C方向長大。方向長大。 3 3、殘余、殘余FeFe3 3C C 溶解：一份溶解：一份FeFe3 3C C溶解可提供溶解可提供多份多份F F A A轉(zhuǎn)變，故轉(zhuǎn)變，故F F為先消失相，為先消失相

8、， Fe Fe3 3C C為為殘余相。殘余相。 4 4、成分均勻化：、成分均勻化：FeFe3 3C C溶解后，其所在部溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時間保溫使其成位碳含量仍很高，通過長時間保溫使其成分趨于均勻分趨于均勻。5.2.2 A5.2.2 A晶粒的長大及其影響晶粒的長大及其影響1 1、A A晶粒的長大晶粒的長大 2 2、A A晶粒度晶粒度 （1 1）1. 1. 奧氏體是不是降溫到臨界溫度以下就立即奧氏體是不是降溫到臨界溫度以下就立即 發(fā)生轉(zhuǎn)變呢？發(fā)生轉(zhuǎn)變呢？2. 2. 不同的冷卻速度是否也得到同一種的組織不同的冷卻速度是否也得到同一種的組織 呢？呢？等溫冷卻等溫冷卻是將加熱到奧氏

9、體狀態(tài)的鋼快速冷卻到是將加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼快速冷卻到A1以下某以下某溫度并保溫度并保溫停留一段時間，使其在該溫度下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。溫停留一段時間，使其在該溫度下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。等溫冷卻連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻則是指將加熱到奧氏化狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度則是指將加熱到奧氏化狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度連續(xù)冷卻至室溫，并在連續(xù)冷卻過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。連續(xù)冷卻至室溫，并在連續(xù)冷卻過程中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。過冷奧氏體：過冷奧氏體：在臨界點以下存在的不穩(wěn)定的且將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏在臨界點以下存在的不穩(wěn)定的且將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體，稱為過冷奧氏體體，稱為過冷奧氏體。高溫轉(zhuǎn)變：高溫轉(zhuǎn)

10、變： A1 550 過冷過冷A 珠光體珠光體 ( M )中溫轉(zhuǎn)變：中溫轉(zhuǎn)變： 550 MS 過冷過冷A 貝氏體貝氏體 ( M )低溫轉(zhuǎn)變：低溫轉(zhuǎn)變： MS Mf 過冷過冷A 馬氏體馬氏體 ( M )一、共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線一、共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線A1Tt轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線C曲線：曲線：形狀似形狀似CTTT曲線：曲線： Time，Temperature、Transformation01時T/M +A A1100200300400500600700800-100100101010102345AMsMf過冷冷AAMA 下BAS轉(zhuǎn) 變 開 始轉(zhuǎn) 變 結(jié) 束A 上BATAPM下B上BT

11、SP525H R C2535H R C3540H R C4050H R C5060H R C6065H R C孕育期：孕育期：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變開始所經(jīng)歷的時間，反映了過冷奧氏體的穩(wěn)定性5.2 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變珠光體珠光體貝氏體貝氏體馬氏體馬氏體鋼的退火鋼的退火鋼的正火鋼的正火 退火是把鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，?jīng)過一定時間的保溫，然后緩慢退火是把鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，?jīng)過一定時間的保溫，然后緩慢冷卻（一般為隨爐冷卻），以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。其主冷卻（一般為隨爐冷卻），以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。其主要目的是減少鋼錠、鑄件、鍛肧等的化學(xué)成分及組織的不均勻性，細(xì)要目的是減少鋼錠、鑄件、鍛肧

12、等的化學(xué)成分及組織的不均勻性，細(xì)化晶粒，降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，以及為淬火做好組織準(zhǔn)備?；Я＃档陀捕?，消除內(nèi)應(yīng)力，以及為淬火做好組織準(zhǔn)備。 鋼材或鋼件加熱鋼材或鋼件加熱 Ac3（對于亞共析鋼）或（對于亞共析鋼）或Accm（對于過共析（對于過共析鋼）以上鋼）以上3050，保溫適當(dāng)時間后，使之完全奧氏體化，然后，保溫適當(dāng)時間后，使之完全奧氏體化，然后在空氣中均勻冷卻，以得到珠光體組織的熱處理工藝稱為正火。正在空氣中均勻冷卻，以得到珠光體組織的熱處理工藝稱為正火。正火后組織以索氏體為主?；鸷蠼M織以索氏體為主。鋼的退火與正火的選用鋼的退火與正火的選用改善切削加工性改善切削加工性 在一般生產(chǎn)中，低碳鋼

13、通過正火可提高硬度，改善切削性能；中碳鋼既可采用退火，也可采用正火；含碳0.45%0.6%的高碳鋼則必須采用完全退火；過共析鋼用正火消除網(wǎng)狀滲碳體后再進(jìn)行球化退火。使用性能方面使用性能方面對鋼件的性能要求不太高，可采用正火作為最終熱處理。如果零件尺寸較大或形狀較復(fù)雜，應(yīng)選擇退火。經(jīng)濟性方面經(jīng)濟性方面 正火比退火生產(chǎn)周期短，操作簡便。故在可能條件下，特別是在大批量生產(chǎn)時應(yīng)優(yōu)先考慮以正火代替退火。退火與正火屬于同一類型熱處理方式，在選擇時從以下幾方面考慮：是指將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（共析鋼與過共析鋼）以上的某一溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度Vc進(jìn)行快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（或下

14、貝氏體）的熱處理工藝。淬火的目的就是獲得馬氏體，以提高鋼的力學(xué)性能，其實質(zhì)是奧氏體化后進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變（或下貝氏體轉(zhuǎn)變）。理想淬火冷卻曲線示意圖 減少或消除內(nèi)應(yīng)力減少或消除內(nèi)應(yīng)力淬火鋼內(nèi)往往存在很大的內(nèi)應(yīng)力，并導(dǎo)致韌性下降、零件變形和開裂，回火可消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形或開裂。獲得工件所要求的力學(xué)性能獲得工件所要求的力學(xué)性能淬火鋼件硬度高，脆性大，為滿足各種工件不同的性能要求?？梢酝ㄟ^適當(dāng)回火來調(diào)整硬度，獲得所需的塑性和韌性。穩(wěn)定工件尺寸穩(wěn)定工件尺寸通過回火可以使組織趨于穩(wěn)定，以保證工件在使用過程中不再發(fā)生變形。改善某些合金鋼的切削性能改善某些合金鋼的切削性能常采用高溫回火，使碳化物適當(dāng)聚集，降

15、低硬度，以利于切削加工?；鼗鹗前汛慊痄摷訜岬紸c1以下的某一溫度保溫后進(jìn)行冷卻的熱處理工藝。淬火鋼回火的目的淬火鋼回火的目的回火的種類及應(yīng)用回火的種類及應(yīng)用根據(jù)一般鋼件的不同性能要求，按其回火溫度范圍，可將回火分為低溫回火、中溫回火和高溫回火三種形式。類型類型溫度溫度范圍范圍/回火回火組織組織回火目的回火目的用途用途低溫回火150250回火馬氏體為了降低鋼中殘余應(yīng)力和脆性而保持鋼在淬火后所得到的高硬度和耐磨性，硬度一般為HRC5864主要用于高碳鋼合金工具鋼制造的工具、量具和模具，軸承零件，高強度鋼制造的結(jié)構(gòu)件，以及滲碳和表面淬火零件中溫回火350500回火屈氏體具有一定韌性的同時，兼有高的彈

16、性和屈服極限，硬度為HRC3545左右用于各種彈簧的處理以及其他結(jié)構(gòu)鋼制造的有相應(yīng)硬度要求的工裝夾具高溫回火500650回火索氏體可獲得強度、塑性韌性都較好的綜合性能，硬度HBS200350調(diào)質(zhì)處理在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等一 淬火鋼回火時的力學(xué)性能變化淬火鋼回火時的力學(xué)性能變化1）硬度變化）硬度變化各種鋼在200以下回火時，硬度變化不大，保持淬火馬氏體的高硬度。200300回火后，由于馬氏體分解造成的硬度降低已由殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w帶來的硬度升高所補償，所以硬度的降低不大。對于高碳鋼，因為淬火后殘余奧氏體量較多，回火后有時還可使硬度略有提高?；鼗饻囟壤^續(xù)升高，鋼的硬度很快

17、下降。對于碳鋼，回火溫度每升高100，硬度約下降10HRC。2）強度與塑性的變化）強度與塑性的變化40鋼的強度隨回火溫度升高而降低，塑性隨回火溫度升高而升高，但超過650時反而降低。這是由于回火溫度增高，馬氏體中的碳不斷析出，位錯密度下降，內(nèi)應(yīng)力減小以及粒狀滲碳體粗化等原因?；鼗饻囟却笥?50時，由于組織過分粗化而使塑性下降。 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火當(dāng)感應(yīng)器中通入高頻交變電流時，所當(dāng)感應(yīng)器中通入高頻交變電流時，所產(chǎn)生的交變磁場使放入感應(yīng)器內(nèi)的工件產(chǎn)生的交變磁場使放入感應(yīng)器內(nèi)的工件內(nèi)部感生出巨大的渦流。感應(yīng)電流在工內(nèi)部感生出巨大的渦流。感應(yīng)電流在工件表層密度最大，而心部密度幾乎為零件表

18、層密度最大，而心部密度幾乎為零，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為“集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)”。由于鋼。由于鋼件本身具有電阻，因而集中于表層的電件本身具有電阻，因而集中于表層的電流可使表層被迅速加熱，幾秒鐘內(nèi)溫度流可使表層被迅速加熱，幾秒鐘內(nèi)溫度可升至可升至8001000,而心部的幾乎未而心部的幾乎未被加熱，在隨后的噴水冷卻時工件表層被加熱，在隨后的噴水冷卻時工件表層即被淬硬。即被淬硬。感應(yīng)加熱表面淬火是用一定方法使工件表面產(chǎn)生一定頻率的感應(yīng)電流，感應(yīng)加熱表面淬火是用一定方法使工件表面產(chǎn)生一定頻率的感應(yīng)電流，將工件表面迅速加熱然后迅速淬火冷卻的一種熱處理操作方法。將工件表面迅速加熱然后迅速淬火冷卻的一種熱處理

19、操作方法。感應(yīng)加熱的基本原理感應(yīng)加熱的基本原理感應(yīng)加熱表面淬火的特點感應(yīng)加熱表面淬火的特點與普通加熱淬火相比，感應(yīng)加熱表面淬火在工業(yè)上的應(yīng)用更廣泛。原因是由于感應(yīng)加熱表面淬火有以下優(yōu)點：感應(yīng)加熱速度極快感應(yīng)加熱速度極快一般只需幾秒至幾十秒時間就可使工件達(dá)淬火溫度。由于快速加熱，使相變臨界點（Ac1、Ac3）升高，轉(zhuǎn)變溫度范圍擴大但轉(zhuǎn)變所需時間縮短。工件表層獲得極細(xì)小的馬氏體（稱隱晶馬氏體）組織工件表層獲得極細(xì)小的馬氏體（稱隱晶馬氏體）組織使工件表層具有比普通淬火稍高的硬度且脆性較低，具有較高的疲勞強度。工件表面質(zhì)量好工件表面質(zhì)量好由于快速加熱，工件表面不易氧化、脫碳，且淬火時工件變形小。生產(chǎn)效

20、率高生產(chǎn)效率高便便于實現(xiàn)機械化、自動化。淬硬層深度也易于控制。 化學(xué)熱處理是將工件置于某種化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱、保溫和冷卻使介質(zhì)中某些元素滲入工件表面以改變工件表面層的化學(xué)成分和組織，從而使其表面與心部具有不同的特殊性能的一種熱處理工藝。 可根據(jù)工件的工作條件和對性能的要求，選用不同的方法。例如滲碳、碳氮共滲可提高鋼的硬度、耐磨性及疲勞強度。氮化、滲硼、滲鉻使工件表面硬度增加，耐磨性和耐蝕性顯著提高。滲鋁可提高耐熱抗氧化性，滲硫可提高減摩性，滲硅可提高耐酸性等。1）化學(xué)熱處理的基本過程）化學(xué)熱處理的基本過程常用的化學(xué)處理方法包括滲碳、滲氮和碳氮共滲等幾種形式。無論哪種形式的化學(xué)熱處理，元素滲入

21、零件表面層均由介質(zhì)分解、工件表面吸收和原子擴散三個基本過程所組成。在化學(xué)熱處理過程中，只有活性原子才能為工件表面所吸收。化學(xué)介質(zhì)在一定溫度下，分解生成活性原子。2）鋼的滲碳）鋼的滲碳鋼的滲碳是向低碳鋼或低碳合金鋼表層滲入碳原子，以提高鋼件碳層含碳量，使之具有高硬度和高耐磨性，中心部仍保持良好韌性的熱處理過程。滲碳廣泛用于在磨損情況下工作并承受沖擊載荷、交變載荷的工件，如汽車、拖拉機的傳動齒輪，內(nèi)燃機的活塞銷等?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理真空熱處理真空熱處理1）加熱速度緩慢，工件變形?。┘訜崴俣染徛ぜ冃涡」ぜ谡婵罩屑訜?，熱量傳遞主要靠輻射，加熱速度緩慢，工件變形較小。2）氧化作用被抑制）氧化作

22、用被抑制在真空中加熱，隨著真空度的提高，由于氧氣分子稀薄，氧化作用被抑制，可以實現(xiàn)無氧化加熱的光亮熱處理。3）表面凈化）表面凈化在高真空狀態(tài)下，由于氧分解壓極低，形成的氧氣由真空泵排出。4）脫氣作用）脫氣作用在真空加熱升高到800以上時，溶于鋼中的氫、氮以及氧化物分解的氣體逸出，發(fā)生脫氣作用。5）蒸發(fā)現(xiàn)象）蒸發(fā)現(xiàn)象合金鋼在真空中加熱時，某些蒸氣壓高的合金元素，將發(fā)生揮發(fā)現(xiàn)象。所謂真空是指壓力較正常大氣壓?。簇?fù)壓）的任何氣態(tài)空間。若將熱處理的加熱和冷卻過程置于真空中進(jìn)行，就稱為真空熱處理。真空熱處理的基本特點真空熱處理的基本特點 形變熱處理形變熱處理形變熱處理是將塑性變形和熱處理有機結(jié)合，以提

23、高材料力學(xué)性能的復(fù)合工藝。目的：使形變強化與相變強化結(jié)合起來，獲得比普通熱處理更高的強韌化效果，同時可簡化工序和節(jié)能。形變熱處理的分類形變熱處理的分類常用的幾種形變熱處理包括：1）高溫形變淬火）高溫形變淬火高溫形變淬火是在奧氏體穩(wěn)定區(qū)進(jìn)行形變，隨后淬火獲得馬氏體組織的熱處理工藝。目前生產(chǎn)中采用的鍛后余熱淬火、熱軋淬火等就是這種類型。2）高溫形變等溫淬火）高溫形變等溫淬火是在奧氏體穩(wěn)定區(qū)形變，隨后在貝氏體區(qū)等溫淬火，獲得貝氏體組織的熱處理工藝。如其斷裂強度、塑性與韌性等也高于普通淬火。3）低溫形變淬火）低溫形變淬火低溫形變淬火是在奧氏體化后，迅速冷卻至亞穩(wěn)奧氏體區(qū)（500600）形變，隨后淬火，

24、獲得馬氏體組織的熱處理工藝。它的特點是在保證一定塑性的條件下，大幅度地提高強度。 相變前形變相變中形變相變后形變表面氣相沉積表面氣相沉積是氣相中的純金屬或化合物在零件表面沉積，形成具有特殊性能膜層的方法。為了提高零件的耐磨性、減緩材料的腐蝕，材料表面性能優(yōu)化技術(shù)已被人們越來越重視。其中表面氣相沉積是一種發(fā)展較快、應(yīng)用最廣的表面涂覆新技術(shù)。形變熱處理的分類形變熱處理的分類化學(xué)氣相沉積（化學(xué)氣相沉積（CVD）物理氣相沉積（物理氣相沉積（PVD）兩種。）兩種。根據(jù)成膜過程機理不同【本章重點】 1、掌握熱處理的目的、分類；、掌握熱處理的目的、分類； 2、掌握、掌握常用普通熱處理工藝常用普通熱處理工藝(

25、 (四把火四把火) )方法和應(yīng)用。方法和應(yīng)用?！颈菊码y點】 1、退火、正火、淬火和回火的區(qū)別與應(yīng)用；、退火、正火、淬火和回火的區(qū)別與應(yīng)用； 2、理解鋼在加熱和冷卻時組織的轉(zhuǎn)變。、理解鋼在加熱和冷卻時組織的轉(zhuǎn)變。 3、表面熱處理的原理和應(yīng)用。、表面熱處理的原理和應(yīng)用。返回THE END 一一 、鋼的退火、鋼的退火 將工件加熱到一定溫度并保溫，然后再緩慢冷卻的一種熱處理將工件加熱到一定溫度并保溫，然后再緩慢冷卻的一種熱處理工藝。工藝。 根據(jù)鋼的成分和退火目的不同應(yīng)采用不同的退火方法，常用的根據(jù)鋼的成分和退火目的不同應(yīng)采用不同的退火方法，常用的退火方法有：退火方法有：完全退火（普通退火）完全退火（普

26、通退火）；球化退火（不完全退火）球化退火（不完全退火）；去應(yīng)力退火（低溫退火）去應(yīng)力退火（低溫退火）等。等。退退火火完全退火完全退火球化退火球化退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火方法：將亞共析鋼加熱到方法：將亞共析鋼加熱到AC3線以上線以上3050，保溫一定時間后緩慢冷卻（隨爐冷卻）。保溫一定時間后緩慢冷卻（隨爐冷卻）。方法：方法：將共析鋼或過共析鋼加熱到將共析鋼或過共析鋼加熱到AC C1線以上線以上2030，保溫后緩慢冷卻。，保溫后緩慢冷卻。方法：方法：將鋼加熱到將鋼加熱到ACAC1 1線以下，保溫后緩慢冷線以下，保溫后緩慢冷卻。卻。退退火火完全退火完全退火球化退火球化退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火目的：目

27、的：細(xì)化晶粒，均勻組織，降低硬度，消除細(xì)化晶粒，均勻組織，降低硬度，消除應(yīng)力。同時也是為切削加工和最終熱處理做準(zhǔn)應(yīng)力。同時也是為切削加工和最終熱處理做準(zhǔn)備備目的：目的：消除網(wǎng)狀或片狀滲碳體，降低硬度，提消除網(wǎng)狀或片狀滲碳體，降低硬度，提高韌性。同時也是為切削加工和最終熱處理做高韌性。同時也是為切削加工和最終熱處理做準(zhǔn)備準(zhǔn)備目的：目的：消除鑄件、焊件中的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺消除鑄件、焊件中的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。寸。 主要應(yīng)用于：主要應(yīng)用于：亞共析鋼的鑄件、鍛件和軋件亞共析鋼的鑄件、鍛件和軋件主要應(yīng)用于：主要應(yīng)用于：共析、過共析鋼和合金工具鋼共析、過共析鋼和合金工具鋼主要特點：主要特點：沒有組織變化沒有組

28、織變化二二 、正火、正火 方法：方法：是將鋼件加熱到是將鋼件加熱到A AC3C3或或A AC Cm m以上以上30305050，保溫一，保溫一定時間后，從爐中取出在空氣中冷卻。定時間后，從爐中取出在空氣中冷卻。主要應(yīng)用于以下幾方面主要應(yīng)用于以下幾方面: : 改善低碳鋼的可切削性改善低碳鋼的可切削性 。 作為中碳鋼的預(yù)備熱處理（可以替代部分退火熱處理）。作為中碳鋼的預(yù)備熱處理（可以替代部分退火熱處理）。 對機械性能要求不高的零件的最終熱處理。對機械性能要求不高的零件的最終熱處理。 注意：注意：正火和普通退火屬于同一類型的熱處理工藝。都正火和普通退火屬于同一類型的熱處理工藝。都是將鋼加熱到奧氏體狀

29、態(tài)。所不同的是正火在空氣中冷卻，是將鋼加熱到奧氏體狀態(tài)。所不同的是正火在空氣中冷卻，而退火是隨爐冷卻。而退火是隨爐冷卻。三三 、淬火、淬火方法：方法： 將鋼加熱到將鋼加熱到ACAC3 3( (亞共析鋼亞共析鋼) )或或ACcmACcm( (共析鋼或過共析鋼共析鋼或過共析鋼) )以上以上30305050，保溫一定時間使其奧氏體化，然后在冷卻介質(zhì)中迅速，保溫一定時間使其奧氏體化，然后在冷卻介質(zhì)中迅速冷卻。冷卻。目的：目的： 是獲得均勻細(xì)小的馬氏體組織，再經(jīng)過回火處理，提高鋼的力是獲得均勻細(xì)小的馬氏體組織，再經(jīng)過回火處理，提高鋼的力學(xué)性能。學(xué)性能。注意：注意： 淬火的關(guān)鍵是：確定淬火溫度和冷卻方式。

30、淬火的關(guān)鍵是：確定淬火溫度和冷卻方式。它是最常用的一種熱處理，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。它是最常用的一種熱處理，是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。1. 1.淬火溫度的選擇淬火溫度的選擇 碳鋼的淬火加熱溫度范圍碳鋼的淬火加熱溫度范圍2.2.常用的淬火冷卻方法常用的淬火冷卻方法常用的淬火常用的淬火冷卻方法冷卻方法單液淬火法單液淬火法雙介質(zhì)淬火法雙介質(zhì)淬火法分級淬火法分級淬火法等溫淬火法等溫淬火法加熱至淬火溫度，先投入一種冷卻加熱至淬火溫度，先投入一種冷卻能力強的介質(zhì)中冷卻至能力強的介質(zhì)中冷卻至MsMs點以下區(qū)點以下區(qū)域，然后再放入另一種冷卻能力弱域，然后再放入另一種冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻。適用于高碳鋼零件的介質(zhì)中

31、冷卻。適用于高碳鋼零件和較大的合金鋼零件。和較大的合金鋼零件。加熱至淬火溫度，先投入加熱至淬火溫度，先投入MsMs點附近點附近的油浴和鹽浴中冷卻（的油浴和鹽浴中冷卻（2-5min2-5min），），然后再取出空冷。適用于尺寸較小然后再取出空冷。適用于尺寸較小的工件。的工件。形狀復(fù)雜、尺寸要求精確，且硬度形狀復(fù)雜、尺寸要求精確，且硬度與韌性要求高的重要零件。與韌性要求高的重要零件。加熱至淬火溫度，投入一種淬火介加熱至淬火溫度，投入一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻。常見碳鋼在水中淬質(zhì)中連續(xù)冷卻。常見碳鋼在水中淬火、合金鋼在油中淬火?；?、合金鋼在油中淬火。四四 、回火、回火方法：方法： 將淬火鋼加熱到將淬火鋼

32、加熱到ACAC1 1以下某一溫度，經(jīng)過保溫，然后以一定的以下某一溫度，經(jīng)過保溫，然后以一定的冷卻方法冷到室溫。冷卻方法冷到室溫。目的：目的： 減少或消除淬火應(yīng)力，防止鋼件變形與開裂；穩(wěn)定組織和尺寸；減少或消除淬火應(yīng)力，防止鋼件變形與開裂；穩(wěn)定組織和尺寸；獲得所需要的組織和性能。獲得所需要的組織和性能。注意：注意： 淬火鋼不經(jīng)過回火一般不能直接使用。淬火鋼不經(jīng)過回火一般不能直接使用。淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變 ：馬氏體分解和殘余奧氏體的分解：馬氏體分解和殘余奧氏體的分解 ?；鼗鸱N類及應(yīng)用：回火種類及應(yīng)用： （1 1）低溫回火（）低溫回火（150250150250），），目的目的是降低淬火鋼

33、的內(nèi)是降低淬火鋼的內(nèi)應(yīng)力和脆性，并保持高硬度（應(yīng)力和脆性，并保持高硬度（5664HRC)5664HRC)和耐磨性。如模和耐磨性。如模具、刃具等。具、刃具等。 （2 2）中溫回火（）中溫回火（350500350500），），目的目的是使鋼獲得高彈性是使鋼獲得高彈性，并保持較高硬度（，并保持較高硬度（3550HRC)3550HRC)和一定的韌性。如彈簧、和一定的韌性。如彈簧、鍛模等。鍛模等。 （3 3）高溫回火）高溫回火調(diào)質(zhì)處理（調(diào)質(zhì)處理（500650500650目的目的是獲得得強是獲得得強度及韌性等綜合力學(xué)性能較好。如連桿、曲軸、齒輪等。度及韌性等綜合力學(xué)性能較好。如連桿、曲軸、齒輪等。 有些零

34、件，采用表面熱處理可以獲得表面高硬度和心有些零件，采用表面熱處理可以獲得表面高硬度和心部高韌性。部高韌性。 第四節(jié)第四節(jié) 鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理一、表面淬火一、表面淬火 表面淬火的特點是快速加熱，使工件要求淬硬的表表面淬火的特點是快速加熱，使工件要求淬硬的表面迅速升至淬火溫度，而心部仍保持面迅速升至淬火溫度，而心部仍保持A AC1C1以下溫度，再迅以下溫度，再迅速冷卻，結(jié)果工件表面層被淬硬為馬氏體組織，心部仍速冷卻，結(jié)果工件表面層被淬硬為馬氏體組織，心部仍為原來的組織，保持了良好的韌性。再經(jīng)過適當(dāng)?shù)牡蜏貫樵瓉淼慕M織，保持了良好的韌性。再經(jīng)過適當(dāng)?shù)牡蜏鼗鼗?，就能獲得要求的性能?；鼗?，就能獲

35、得要求的性能。 根據(jù)加熱方法不同，表面淬火方法可分為三種：根據(jù)加熱方法不同，表面淬火方法可分為三種： 1 1火焰加熱表面火焰加熱表面淬火法淬火法 淬深為淬深為2 26mm6mm需憑經(jīng)驗難以把握。需憑經(jīng)驗難以把握。 2 2感應(yīng)加熱表面淬火法感應(yīng)加熱表面淬火法 利用電流的集膚效應(yīng)對工件表面迅速加熱利用電流的集膚效應(yīng)對工件表面迅速加熱 ，而心部，而心部則幾乎未被加熱。則幾乎未被加熱。 高頻感應(yīng)加熱高頻感應(yīng)加熱 電流頻率為（電流頻率為（f=200f=200300300）KHZKHZ 淬深為淬深為0.50.52mm 2mm 。主要用于淬硬層較淺的中、小。主要用于淬硬層較淺的中、小 型零件加熱，如小軸、小模數(shù)齒輪等。型零件加熱，如小軸、小模數(shù)齒輪等。 高頻淬火齒輪的工藝路線為：高頻淬火齒輪的工藝路線為： 鍛造鍛造正火或退火正火或退火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工高頻淬火高頻淬火低溫回火低溫回火磨削。磨削。二、化學(xué)熱處理二、化學(xué)熱處理 化學(xué)熱處理是把工件放在特定介質(zhì)中加熱和保溫，使一化學(xué)熱處理是把工件放在特定介質(zhì)中加熱和保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，以改變表層成份和組織。使用種或幾種元素滲入工件表面，以改變表層成份和組織。使用工件表面與心部具有不同的機械性能或