第五章 鋼的熱處理

1、金屬工藝學金屬工藝學第五章鋼的熱處理第五章鋼的熱處理 改善鋼的性能，主要有兩條途徑：改善鋼的性能，主要有兩條途徑：一是合金化一是合金化，這是下幾章研究的內(nèi)容；，這是下幾章研究的內(nèi)容；二是熱處理，二是熱處理，這是本章要研究的內(nèi)容。這是本章要研究的內(nèi)容。 金屬工藝學金屬工藝學5.15.1熱處理的基本概念熱處理的基本概念 一、熱處理在機械制造中的作用和地位一、熱處理在機械制造中的作用和地位凡重要的凡重要的零件零件都都必須進行必須進行適當?shù)倪m當?shù)臒崽幚頍崽幚聿拍苁褂?。才能使用。材料的熱處理通常指的是將材料加熱到相變溫度以上材料的熱處理通常指的是將材料加熱到相變溫度以上發(fā)生相變，再施以冷卻再發(fā)生相變的工

2、藝過程。通過發(fā)生相變，再施以冷卻再發(fā)生相變的工藝過程。通過這個相變與再相變，材料的這個相變與再相變，材料的內(nèi)部組織內(nèi)部組織發(fā)生了變化，因發(fā)生了變化，因而而性能性能變化。變化。熱處理工藝熱處理工藝（或制度）選擇要根據(jù)（或制度）選擇要根據(jù)材料的成份，材料的成份，材材料料內(nèi)部組織內(nèi)部組織的變化依賴于材料的變化依賴于材料熱處理熱處理及其它熱加工工及其它熱加工工藝，材料性能的變化又取決于材料的內(nèi)部組織變化，藝，材料性能的變化又取決于材料的內(nèi)部組織變化，材料成份加工工藝組織結構材料性能材料成份加工工藝組織結構材料性能這四者相這四者相互依成的關系貫穿在材料加工的全過程之中。互依成的關系貫穿在材料加工的全過程

3、之中。金屬工藝學金屬工藝學二、熱處理的基本要素二、熱處理的基本要素定義：定義：鋼在固態(tài)下，采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫鋼在固態(tài)下，采用適當?shù)姆绞竭M行加熱、保溫和冷卻，以獲得所需的組織結構與性能的工藝操作。和冷卻，以獲得所需的組織結構與性能的工藝操作。熱處理過程都由熱處理過程都由三大基本要素三大基本要素：加熱、保溫、冷卻加熱、保溫、冷卻組成組成。三大。三大基本要素基本要素決定了材料熱處理后的決定了材料熱處理后的組織組織和和性性能能。圖圖5 51 1熱處理工藝曲線圖熱處理工藝曲線圖常采用熱處理常采用熱處理工工藝曲線藝曲線來描述，來描述，如圖如圖5151所示。所示。金屬工藝學金屬工藝學 在機床制造中

4、約在機床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過熱處理。的零件要經(jīng)過熱處理。 在汽車、拖拉機制造業(yè)中在汽車、拖拉機制造業(yè)中需熱處理的零件達需熱處理的零件達70-80%。l熱處理是一種重要的加工工藝，熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應用在制造業(yè)被廣泛應用. l模具、滾動軸承模具、滾動軸承100%需經(jīng)過需經(jīng)過熱處理。熱處理。l總之，重要零件總之，重要零件都需適當熱處都需適當熱處理后才能使用。理后才能使用。 金屬工藝學金屬工藝學根據(jù)加熱、冷卻方式的不同及組織、性能變化特點的不同，根據(jù)加熱、冷卻方式的不同及組織、性能變化特點的不同，熱處理可以分為下列幾類：熱處理可以分為下列幾類：1 1普通熱處理普通

5、熱處理（整體熱處理）（整體熱處理） 對工件整體進行穿透加熱的熱處對工件整體進行穿透加熱的熱處 理。包括退火、正火、淬火和回火等。理。包括退火、正火、淬火和回火等。2 2表面熱處理表面熱處理 指僅對工件表層進行熱處理，以改變其組織和指僅對工件表層進行熱處理，以改變其組織和性能的工藝。分為以下幾類：性能的工藝。分為以下幾類：表面淬火表面淬火（包括（包括感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電、電接觸加熱表面淬火等）接觸加熱表面淬火等）物理氣相沉積物理氣相沉積化學氣相沉積化學氣相沉積等離子化學氣相沉積等離子化學氣相沉積 3 3化學熱處理化學熱處理根據(jù)滲入成分的不同分為

6、根據(jù)滲入成分的不同分為滲碳滲碳、氮化氮化和和碳氮碳氮共共滲等。滲等。 三、熱處理的基本類型三、熱處理的基本類型 金屬工藝學金屬工藝學預備熱處理與最終熱處理預備熱處理與最終熱處理預備熱處理預備熱處理為隨后的加工（冷拔、沖壓、切為隨后的加工（冷拔、沖壓、切削）或進一步熱處理作準備的熱處理。削）或進一步熱處理作準備的熱處理。最終熱處理最終熱處理賦予工件所要求的使用性能的熱賦予工件所要求的使用性能的熱處理處理. .預備熱處理預備熱處理最終熱處理最終熱處理W18Cr4V鋼熱處理工藝曲線鋼熱處理工藝曲線時間時間溫度溫度/金屬工藝學金屬工藝學四、四、鋼的臨界轉變溫度鋼的臨界轉變溫度 鋼在加熱時，實際轉變溫度

7、往往要偏離平衡的臨界溫度，鋼在加熱時，實際轉變溫度往往要偏離平衡的臨界溫度，冷卻時也是如此。隨著加熱和冷卻速度的增加，滯后現(xiàn)象將越冷卻時也是如此。隨著加熱和冷卻速度的增加，滯后現(xiàn)象將越加嚴重。通常把加嚴重。通常把加熱加熱時的臨界溫度標以字母時的臨界溫度標以字母“C C”，如，如A AC1C1、A AC3C3、A ACmCm等；把等；把冷卻冷卻時的臨界溫度標以字母時的臨界溫度標以字母“r”r”，如，如A Ar1r1、A Ar3r3、A Armrm等。等。 圖圖5-2加熱和冷卻對臨界轉變溫度的影響加熱和冷卻對臨界轉變溫度的影響金屬工藝學金屬工藝學5.25.2鋼在加熱時的轉變鋼在加熱時的轉變 一、加

8、熱時奧氏體的形成過程一、加熱時奧氏體的形成過程 1、基本過程、基本過程奧氏體化：奧氏體化：鋼在加熱時奧氏體的形成過程。鋼在加熱時奧氏體的形成過程。以以共析鋼共析鋼的奧氏體形成過程為例。如圖的奧氏體形成過程為例。如圖5 53 3所示。所示。5-3共析鋼奧氏體化過程示意圖共析鋼奧氏體化過程示意圖金屬工藝學金屬工藝學 奧氏體形核奧氏體形核 奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。形成。 奧氏體晶核長大奧氏體晶核長大 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴散，使鐵素體不斷向奧氏體轉變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去擴散，使鐵

9、素體不斷向奧氏體轉變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進行的。而進行的。 殘留滲碳體的溶解殘留滲碳體的溶解 鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時間的延長，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏碳體未溶解，隨著時間的延長，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。體中去，直至全部消失。 奧氏體均勻化奧氏體均勻化 滲碳體全部溶解完畢時，奧氏體的成分是不滲碳體全部溶解完畢時，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長保溫時間，通過碳原子的擴散才能獲得均勻化的均勻的，只有延長保溫時間，通過碳原子的擴散才能獲得均勻化的奧氏體。奧氏體。AAFPFACAC31ACFeA

10、CFePcmACAC 331亞共析鋼亞共析鋼的加熱過程：的加熱過程：過共析鋼過共析鋼的加熱過程：的加熱過程：金屬工藝學金屬工藝學2 2、珠光體向奧氏體轉變的影響因素、珠光體向奧氏體轉變的影響因素 溫度溫度T T的影響：的影響：提高加熱溫度提高加熱溫度T,T,將加速將加速A A的形成。的形成。加熱速度的影響加熱速度的影響: :隨著加熱速度的增加隨著加熱速度的增加, ,奧氏體形奧氏體形成溫度升高成溫度升高(AC(AC1 1 越高越高),),形成所需的時間縮短。形成所需的時間縮短。原始組織的影響原始組織的影響: :原始組織越細原始組織越細, ,相界面越多相界面越多, ,奧氏奧氏體轉變就越快。體轉變就

11、越快?；瘜W成分的影響化學成分的影響: :隨著鋼中含碳量增加隨著鋼中含碳量增加, ,有利于奧氏有利于奧氏體的形成。體的形成。 金屬工藝學金屬工藝學二、奧氏體晶粒大小及其控制二、奧氏體晶粒大小及其控制 1.1.奧氏體晶粒度的概念奧氏體晶粒度的概念晶粒度：晶粒度：是指晶粒大小的尺度。常用單位或單位面積或單位體是指晶粒大小的尺度。常用單位或單位面積或單位體積內(nèi)的晶粒數(shù)量或晶粒度級別來表示。積內(nèi)的晶粒數(shù)量或晶粒度級別來表示。根據(jù)奧氏體形成過程和晶粒長大情況根據(jù)奧氏體形成過程和晶粒長大情況, ,奧氏體晶粒度可分為奧氏體晶粒度可分為起使晶粒度起使晶粒度、實際晶粒度實際晶粒度和和本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度三種。三種

12、。 實際晶粒度：實際晶粒度：在某一具體的加熱條件下所得到的奧氏體晶粒大在某一具體的加熱條件下所得到的奧氏體晶粒大小。小。本質(zhì)晶粒度：本質(zhì)晶粒度：用以表明奧氏體晶粒長大傾向的晶粒度。用以表明奧氏體晶粒長大傾向的晶粒度。通常采用標準試驗方法，即將鋼加熱到通常采用標準試驗方法，即將鋼加熱到9309301010，保溫，保溫3 38h8h后測定奧氏體晶粒大小，如晶粒大小級別在后測定奧氏體晶粒大小，如晶粒大小級別在1 14 4級，稱為級，稱為本質(zhì)粗晶粒鋼；本質(zhì)粗晶粒鋼；如晶粒大小在如晶粒大小在5 58 8級，則稱為級，則稱為本質(zhì)細晶粒鋼。本質(zhì)細晶粒鋼。金屬工藝學金屬工藝學2.2.奧氏體晶粒大小的控制奧氏體

13、晶粒大小的控制加熱溫度與保溫時間加熱溫度與保溫時間 加熱溫度越高，保溫時間越加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越粗大，因為這與原子擴散密切相關。長，奧氏體晶粒越粗大，因為這與原子擴散密切相關。 加熱速度加熱速度 加熱速度越快，過熱度越大，奧氏體加熱速度越快，過熱度越大，奧氏體實際形成溫度越高，可獲得細小的起始晶粒。實際形成溫度越高，可獲得細小的起始晶粒。 鋼的化學成分鋼的化學成分 碳全部溶于奧氏體時，隨奧氏體碳全部溶于奧氏體時，隨奧氏體中含碳量的增加，晶粒長大傾向增大。中含碳量的增加，晶粒長大傾向增大。 合金元素合金元素TiTi、ZrZr、V V、NbNb、AlAl等，當其形成彌散穩(wěn)等，當

14、其形成彌散穩(wěn)定的碳化物和氮化物時，由于分布在晶界上，因而阻礙定的碳化物和氮化物時，由于分布在晶界上，因而阻礙晶界的遷移，阻止奧氏體晶粒長大，有利于得到本質(zhì)細晶界的遷移，阻止奧氏體晶粒長大，有利于得到本質(zhì)細晶粒鋼。晶粒鋼。MnMn和和P P是促進奧氏體晶粒長大的元素。是促進奧氏體晶粒長大的元素。 金屬工藝學金屬工藝學5. .3 鋼在冷卻時的組織轉變鋼在冷卻時的組織轉變 熱處理時常用的熱處理時常用的冷卻方式有兩種冷卻方式有兩種：一是：一是連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻；二是；二是等溫冷卻等溫冷卻。如圖如圖5 54 4所示。所示。圖圖5 54 4兩種冷卻方式示意圖兩種冷卻方式示意圖等溫冷卻方式：等溫冷卻方式：把鋼

15、加熱到把鋼加熱到A狀態(tài)，狀態(tài)，快速冷卻到相變點快速冷卻到相變點Ar1以下某一溫以下某一溫度進行等溫轉變，再冷卻到室溫，度進行等溫轉變，再冷卻到室溫，如圖如圖54曲線曲線1所示。所示。連續(xù)冷卻方式：連續(xù)冷卻方式：以某一速度連續(xù)冷以某一速度連續(xù)冷卻到室溫，使之發(fā)生轉變的方式，卻到室溫，使之發(fā)生轉變的方式，如圖如圖5 54 4曲線曲線2 2所示。所示。 研究奧氏體冷卻轉變常用研究奧氏體冷卻轉變常用等溫冷卻轉變曲線等溫冷卻轉變曲線，即，即TTTTTT曲線（過冷奧氏曲線（過冷奧氏體在一定溫度下隨時間變化組織轉變情況）及體在一定溫度下隨時間變化組織轉變情況）及連續(xù)冷卻轉變曲線，即連續(xù)冷卻轉變曲線，即CCT

16、CCT曲線曲線（過冷奧氏體依冷卻速度變化組織轉變情況）。（過冷奧氏體依冷卻速度變化組織轉變情況）。CCTCCT曲線曲線作為選擇熱作為選擇熱處理冷卻制度的依據(jù)。處理冷卻制度的依據(jù)。 金屬工藝學金屬工藝學一、過冷一、過冷 A等溫轉變曲線等溫轉變曲線 （C C曲線）曲線）過冷過冷 A等溫轉變曲線分析等溫轉變曲線分析 過冷奧氏體：過冷奧氏體：奧氏體冷卻到奧氏體冷卻到A A1 1線以下某一溫度，處于未轉變的、暫時存在線以下某一溫度，處于未轉變的、暫時存在的、不穩(wěn)定的奧氏體。的、不穩(wěn)定的奧氏體。過冷奧氏體等溫轉變：過冷奧氏體等溫轉變：將高溫將高溫A A迅速冷卻到迅速冷卻到A A1 1以下某一溫度，并保持恒

17、溫，以下某一溫度，并保持恒溫，使過冷使過冷A A奧氏體進行轉變的過程。奧氏體進行轉變的過程。過冷奧氏體等溫轉變曲線（圖）：過冷奧氏體等溫轉變曲線（圖）：全面表示過冷全面表示過冷A A轉變溫度、轉變的時間、轉變溫度、轉變的時間、轉變產(chǎn)物間的關系圖。也稱轉變產(chǎn)物間的關系圖。也稱“C C曲線曲線”。 以以共析碳鋼共析碳鋼過冷奧氏體的等溫過冷奧氏體的等溫轉變曲線為例進行分析，如右圖轉變曲線為例進行分析，如右圖所所示示?？v坐標縱坐標表示轉變溫度，表示轉變溫度，橫坐標橫坐標表示轉變時間。它反映了奧氏體在表示轉變時間。它反映了奧氏體在快速冷卻到臨界點以下在各不同溫快速冷卻到臨界點以下在各不同溫度的保溫過程中

18、，度的保溫過程中，溫度溫度、時間時間與與轉轉變組織變組織、轉變量的轉變量的關系。關系。 共析碳鋼共析碳鋼金屬工藝學金屬工藝學以下圖為共析碳鋼以下圖為共析碳鋼C C曲線為例曲線為例 ：C C曲線的左邊一條線為曲線的左邊一條線為過冷奧氏體轉變開始線過冷奧氏體轉變開始線，右邊一條線為，右邊一條線為過冷奧氏過冷奧氏體轉變終了線體轉變終了線。該曲線下部還有兩條水平線，分別表示奧氏體向馬氏體轉變。該曲線下部還有兩條水平線，分別表示奧氏體向馬氏體轉變的開始溫度的開始溫度MsMs線線和轉變結束溫度和轉變結束溫度MfMf線線。 共析鋼的過冷奧氏體可發(fā)生共析鋼的過冷奧氏體可發(fā)生三種不同的轉變?nèi)N不同的轉變: :珠

19、光體轉變：珠光體轉變： A A 1 1 至至C C曲線鼻曲線鼻尖區(qū)間的高溫轉變尖區(qū)間的高溫轉變, ,其轉變產(chǎn)物其轉變產(chǎn)物為珠光體。為珠光體。貝氏體轉變貝氏體轉變 ：C C曲線鼻尖至曲線鼻尖至M MS S線區(qū)間的中溫轉變線區(qū)間的中溫轉變, ,其轉變產(chǎn)物其轉變產(chǎn)物為貝氏體為貝氏體 。馬氏體轉變馬氏體轉變 ：在在M M S S 線以下線以下區(qū)間的低溫轉變區(qū)間的低溫轉變, ,其轉變產(chǎn)物為其轉變產(chǎn)物為馬氏體馬氏體 。5-5共析鋼過冷共析鋼過冷A等溫轉變圖等溫轉變圖金屬工藝學金屬工藝學過冷過冷 A等溫轉變的產(chǎn)物及性能等溫轉變的產(chǎn)物及性能 珠光體轉變珠光體轉變共析成分的奧氏體在共析成分的奧氏體在A A1 1

20、550550溫度范圍內(nèi)等溫停留時，將發(fā)生溫度范圍內(nèi)等溫停留時，將發(fā)生珠珠光體轉變光體轉變，形成鐵素體和滲碳體兩相組成的機械混合物，形成鐵素體和滲碳體兩相組成的機械混合物- -珠光體珠光體。因轉。因轉變的溫度較高，也稱高溫轉變。變的溫度較高，也稱高溫轉變。珠光體的組織形態(tài)珠光體的組織形態(tài) 珠光體的組織有兩種形態(tài)：一種是珠光體的組織有兩種形態(tài)：一種是片狀珠光體片狀珠光體；顯微組織如圖；顯微組織如圖5 56 6所示。所示。 圖圖5-6 片狀珠光體組織片狀珠光體組織 圖圖5-7 粒狀珠光體組織粒狀珠光體組織另一種是另一種是球狀或粒狀珠光體球狀或粒狀珠光體；顯微組織如圖；顯微組織如圖5 57 7所示。所

21、示。 金屬工藝學金屬工藝學珠光體形成如下圖所示珠光體形成如下圖所示珠光體的轉變示意圖珠光體的轉變示意圖金屬工藝學金屬工藝學 片狀珠光體中，按片間距的大小可將其分為三類：片狀珠光體中，按片間距的大小可將其分為三類：珠光體（珠光體（P P）：）：即即A A1 1650650之間形成的片層較粗的珠光體。之間形成的片層較粗的珠光體。片層距片層距 0.4um0.4um。 索氏體（索氏體（S S）：）： 650650600600之間形成的片層較細的珠光體。之間形成的片層較細的珠光體。片層距片層距 0.4-0.2um0.4-0.2um托氏體（托氏體（T T）或稱屈氏體：）或稱屈氏體： 60060055055

22、0之間形成的片層極細之間形成的片層極細的珠光體。片層距的珠光體。片層距 0.2um 1.0%1.0%時，奧氏體幾乎只形成片狀馬氏體（針狀馬氏體）。片狀時，奧氏體幾乎只形成片狀馬氏體（針狀馬氏體）。片狀馬氏體內(nèi)部的亞結構主要是孿晶。因此，片狀馬氏體又稱為孿晶馬氏體。馬氏體內(nèi)部的亞結構主要是孿晶。因此，片狀馬氏體又稱為孿晶馬氏體。 金屬工藝學金屬工藝學馬氏體的力學性能馬氏體的力學性能馬氏體轉變的主要特點馬氏體轉變的主要特點 馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量，通常情況是隨含碳馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量，通常情況是隨含碳量的增加而升高。量的增加而升高。 馬氏體的塑性和韌性主要取決于它的亞

23、結構。在相同屈服強度馬氏體的塑性和韌性主要取決于它的亞結構。在相同屈服強度條件下，板條（位錯）型馬氏體比片狀（孿晶）型馬氏體的韌性好條件下，板條（位錯）型馬氏體比片狀（孿晶）型馬氏體的韌性好得多。得多。 無擴散性無擴散性 馬氏體的形成無需借助于無擴散過程，轉變前后馬氏體的形成無需借助于無擴散過程，轉變前后沒有化學成分的改變，馬氏體可在很低的溫度下以高速形成。沒有化學成分的改變，馬氏體可在很低的溫度下以高速形成。 轉變是在一個溫度范圍內(nèi)進行的轉變是在一個溫度范圍內(nèi)進行的 馬氏體轉變是在馬氏體轉變是在MsMsMfMf的的溫度范圍內(nèi)進行的，其轉變量隨溫度的下降而增加，一旦溫度停止溫度范圍內(nèi)進行的，其

24、轉變量隨溫度的下降而增加，一旦溫度停止下降，轉變立即中止。下降，轉變立即中止。 轉變不完全轉變不完全 多數(shù)鋼的多數(shù)鋼的MfMf點在室溫以下，因此冷卻到室溫時點在室溫以下，因此冷卻到室溫時仍會保留相當數(shù)量未轉變的奧氏體，這稱之為殘余（留）奧氏體，仍會保留相當數(shù)量未轉變的奧氏體，這稱之為殘余（留）奧氏體，常用常用ArAr表示。表示。 金屬工藝學金屬工藝學亞共析鋼和過共析鋼的亞共析鋼和過共析鋼的C C曲線與共析鋼的曲線與共析鋼的C C曲線不同。曲線不同。區(qū)別在于區(qū)別在于分別在其上方多了一條過冷奧氏體轉變?yōu)榉謩e在其上方多了一條過冷奧氏體轉變?yōu)殍F素體鐵素體的轉變開始線的轉變開始線和過冷奧氏體析出和過冷奧

25、氏體析出二次滲碳體的開始線二次滲碳體的開始線。 金屬工藝學金屬工藝學二、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉變二、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉變曲線（曲線（CCTCCT曲線）曲線）連續(xù)冷卻轉變曲線是通過實驗測連續(xù)冷卻轉變曲線是通過實驗測定出來的。圖中定出來的。圖中P Ps s和和P Pf f線線分別表示珠分別表示珠光體轉變的光體轉變的開始和終了線開始和終了線；KKKK線線是珠光體轉變是珠光體轉變終止線終止線。共析鋼以大于。共析鋼以大于V VK K的速度冷卻時，由于遇不到珠光體的速度冷卻時，由于遇不到珠光體轉變線，得到的組織為馬氏體，這個轉變線，得到的組織為馬氏體，這個冷卻速度稱為上冷卻速度稱為上臨界冷卻速度臨界冷卻速

26、度。冷卻。冷卻速度小于速度小于V VK K時，鋼將全部轉變?yōu)橹闀r，鋼將全部轉變?yōu)橹楣怏w，為光體，為下臨界冷卻速度下臨界冷卻速度。共析鋼連續(xù)冷卻時沒有貝氏體形成共析鋼連續(xù)冷卻時沒有貝氏體形成（無貝氏體轉變區(qū)）。（無貝氏體轉變區(qū)）。 過冷過冷A的連續(xù)冷卻轉變：的連續(xù)冷卻轉變：將鋼加熱到將鋼加熱到A狀態(tài)后，使狀態(tài)后，使A在溫度連續(xù)下降到室溫在溫度連續(xù)下降到室溫的過程中發(fā)生轉變。的過程中發(fā)生轉變。過冷過冷A A的連續(xù)冷卻轉變曲線圖：的連續(xù)冷卻轉變曲線圖：指鋼經(jīng)指鋼經(jīng)A A化后，經(jīng)過不同的冷卻速度連續(xù)冷化后，經(jīng)過不同的冷卻速度連續(xù)冷卻的條件下獲得的轉變溫度、轉變時間與轉變產(chǎn)物間關系的曲線。卻的條件下獲得

27、的轉變溫度、轉變時間與轉變產(chǎn)物間關系的曲線。如圖如圖5 51010所示。所示。 圖圖5 51010共析鋼過冷共析鋼過冷A A連續(xù)冷卻轉變圖連續(xù)冷卻轉變圖金屬工藝學金屬工藝學三、影響過冷三、影響過冷A轉變的因素轉變的因素 碳的影響碳的影響奧氏體含碳量對奧氏體含碳量對C曲線的形狀沒有什么影響曲線的形狀沒有什么影響,僅使其位置左僅使其位置左右移動。隨著右移動。隨著A中含碳量的增加，中含碳量的增加，A的穩(wěn)定性增大，的穩(wěn)定性增大，C曲線的位曲線的位置向右移。置向右移。合金元素的影響合金元素的影響除了鈷以外除了鈷以外, ,所有的合金元素的溶入都使過冷奧氏體趨于所有的合金元素的溶入都使過冷奧氏體趨于穩(wěn)定穩(wěn)定

28、, ,使使C C曲線的位置右移。碳化物形成元素含量較多時曲線的位置右移。碳化物形成元素含量較多時, ,不僅不僅影響影響C C曲線的位置曲線的位置, ,而且還會改變而且還會改變C C曲線的形狀曲線的形狀, ,可能出現(xiàn)兩組可能出現(xiàn)兩組C C曲線。曲線。加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度和保溫時間的影響隨著加熱溫度的提高和保溫時間的延長隨著加熱溫度的提高和保溫時間的延長, ,使過冷奧氏體穩(wěn)使過冷奧氏體穩(wěn)定性增加定性增加, ,使使C C曲線右移。曲線右移。 金屬工藝學金屬工藝學5. .5鋼的整體熱處理工藝及應用鋼的整體熱處理工藝及應用 一、退火與正火一、退火與正火 退火與正火的退火與正火的目的目的：降低

29、剛的硬度，提高塑性（降低剛的硬度，提高塑性（軟化鋼件），以便進行切削加工；軟化鋼件），以便進行切削加工；消除殘余應力消除殘余應力 , ,以防鋼件的變形以防鋼件的變形, ,開裂；開裂； 細化晶粒細化晶粒, ,改善組織以提高機械性能；改善組織以提高機械性能；為最終熱處理為最終熱處理( (淬火淬火, ,回火回火) )做好組織上的準備。做好組織上的準備。 退火或正火退火或正火是將鋼加熱到一定溫度并保溫一定時間以后，以緩是將鋼加熱到一定溫度并保溫一定時間以后，以緩慢的速度冷卻下來，使之獲得達到或接近平衡狀態(tài)的組織的熱慢的速度冷卻下來，使之獲得達到或接近平衡狀態(tài)的組織的熱處理工藝。處理工藝。金屬工藝學金屬

30、工藝學退火退火完全退火完全退火根據(jù)退火目的的不同，退火的種類很多，常用的主要有以根據(jù)退火目的的不同，退火的種類很多，常用的主要有以下幾種類型：下幾種類型： 目的：目的：細化晶粒、降低硬度以改善細化晶粒、降低硬度以改善切削加工性能和消除內(nèi)應力。切削加工性能和消除內(nèi)應力。定義：定義：將鋼件或鋼材加熱到將鋼件或鋼材加熱到Ac3Ac3以以上上20203030，經(jīng)完全奧氏體化后，經(jīng)完全奧氏體化后進行隨爐緩慢冷卻，以獲得近于平進行隨爐緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。衡組織的熱處理工藝。應用：應用：亞共析成分的各種碳鋼和合亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄金鋼的鑄, ,鍛件及熱軋型材鍛件及熱軋型材,

31、 ,有時也有時也用于焊接結構。用于焊接結構。金屬工藝學金屬工藝學等溫退火等溫退火球化退火球化退火等溫退火的加熱工藝與完全退火相同。等溫退火的加熱工藝與完全退火相同?！暗葴氐葴亍钡暮x的含義是，發(fā)生珠光體轉變時是在是，發(fā)生珠光體轉變時是在ArAr1 1以下珠光體轉變區(qū)間的某一以下珠光體轉變區(qū)間的某一溫度等溫進行。溫度等溫進行。等溫退火能有效縮短退火時間，提高生產(chǎn)效率并能獲得等溫退火能有效縮短退火時間，提高生產(chǎn)效率并能獲得均勻的組織和性能。均勻的組織和性能。目的：目的：使碳化物球化（?；┖拖W(wǎng)狀的二次滲碳體球化。使碳化物球化（粒化）和消除網(wǎng)狀的二次滲碳體球化。降低硬度、均勻組織、改善切削性能，

32、為淬火作組織降低硬度、均勻組織、改善切削性能，為淬火作組織準備。準備。定義：定義：鋼隨爐升溫加熱到鋼隨爐升溫加熱到Ac1Ac1以上以上AccmAccm以下的雙相區(qū)，較長時以下的雙相區(qū)，較長時間保溫，并緩慢冷卻的工藝。間保溫，并緩慢冷卻的工藝。應用：應用：用于過共析鋼和合金工具鋼。用于過共析鋼和合金工具鋼。金屬工藝學金屬工藝學擴散退火擴散退火（均勻化退火）（均勻化退火）去應力退火去應力退火目的：目的：均勻鋼內(nèi)部的化學成分。均勻鋼內(nèi)部的化學成分。 定義：定義：加熱溫度高（一般在加熱溫度高（一般在AcAc3 3或或AcAccmcm以上以上150150300300），保溫時間長），保溫時間長（10h1

33、0h以上），然后隨爐緩慢冷卻到室溫。以上），然后隨爐緩慢冷卻到室溫。應用：應用：適用于鑄造后的高合金鋼。擴散退火后鋼的晶粒粗大，需要進行一適用于鑄造后的高合金鋼。擴散退火后鋼的晶粒粗大，需要進行一次正常的完全退火或正火處理。次正常的完全退火或正火處理。目的：目的：削除內(nèi)應力。削除內(nèi)應力。定義：定義：將工件隨爐緩慢加熱至將工件隨爐緩慢加熱至500500650650，經(jīng)一段時間保溫后隨爐緩慢冷，經(jīng)一段時間保溫后隨爐緩慢冷卻至卻至300300200200以下出爐。以下出爐。 應用：應用：主要用來消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應力，主要用來消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應力

34、，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂。以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂。再結晶退火再結晶退火 目的：目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形性能。消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形性能。定義：定義：冷變形后的金屬加熱到再結晶溫度以上，保持適當?shù)臅r間，使變形冷變形后的金屬加熱到再結晶溫度以上，保持適當?shù)臅r間，使變形晶粒重新轉變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒的工藝。晶粒重新轉變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒的工藝。金屬工藝學金屬工藝學正火正火 正火正火的加熱溫度為的加熱溫度為AcAc3 3或或AcAccmcm以上以上30305050，保溫以后的冷卻方式在空，保溫以后的冷卻方式在空氣中進行。由于正火比

35、退火的冷卻速度大，故珠光體的片層間距較小，因氣中進行。由于正火比退火的冷卻速度大，故珠光體的片層間距較小，因而正火后強度、硬度較高。而正火后強度、硬度較高。 正火的應用：正火的應用： 低碳鋼和某些低碳低合金鋼低碳鋼和某些低碳低合金鋼采用正火來調(diào)整硬度，改善切削加工采用正火來調(diào)整硬度，改善切削加工性能。如圖性能。如圖5 51111為為鋼的鋼的幾種熱處理幾種熱處理工藝工藝與合適與合適加工硬度范圍加工硬度范圍的關系。的關系。圖圖5 51111熱處理與硬度的關系熱處理與硬度的關系（陰影部分為適合切削加工硬度范圍）（陰影部分為適合切削加工硬度范圍）過共析鋼的正火是為了消除過共析鋼的正火是為了消除網(wǎng)狀碳化

36、物。網(wǎng)狀碳化物。 某些受力不大，性能要求不某些受力不大，性能要求不高的中碳鋼和中碳合金鋼件，正火高的中碳鋼和中碳合金鋼件，正火后的力學性能尚能滿足要求，可作后的力學性能尚能滿足要求，可作為最終熱處理。為最終熱處理。 金屬工藝學金屬工藝學二、鋼的淬火二、鋼的淬火 1.1.淬火加熱溫度淬火加熱溫度定義：定義：將將亞共析鋼亞共析鋼加熱到加熱到Ac3Ac3以上，以上，共析鋼與過共析鋼共析鋼與過共析鋼加熱到加熱到Ac1Ac1以上（低以上（低 于于AccmAccm）的溫度，保溫后以大于）的溫度，保溫后以大于VkVk的速度快速冷卻，使奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的速度快速冷卻，使奧氏體轉變?yōu)轳R氏體 的熱處理工藝。的熱

37、處理工藝。目的目的 : :獲得馬氏體，提高鋼的機械性能獲得馬氏體，提高鋼的機械性能 . . 淬火加熱溫度的選擇應以得到細而淬火加熱溫度的選擇應以得到細而均勻的奧氏體晶粒為原則，以便冷卻后均勻的奧氏體晶粒為原則，以便冷卻后獲得細小的馬氏體組織。獲得細小的馬氏體組織。亞共析鋼亞共析鋼的淬火加熱溫度通常為的淬火加熱溫度通常為AcAc3 3以以上上30305050。共析鋼、過共析鋼共析鋼、過共析鋼的淬火加熱溫度通常的淬火加熱溫度通常為為AcAc1 1以上以上30305050。如圖如圖5-125-12是碳鋼的淬火溫度范圍。是碳鋼的淬火溫度范圍。 圖圖5-125-12碳鋼的淬火加熱溫度范圍碳鋼的淬火加熱溫

38、度范圍金屬工藝學金屬工藝學2.2.加熱時間的確定加熱時間的確定 3.3.淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)理想淬火介質(zhì)的冷卻特性理想淬火介質(zhì)的冷卻特性加熱時間由加熱時間由升溫時間升溫時間和和保溫時間保溫時間組成。組成。升溫時間升溫時間 ：由零件入爐溫度升至淬火溫度所需的時間。由零件入爐溫度升至淬火溫度所需的時間。 保溫時間保溫時間 ：指零件燒透及完成奧氏體化過程所需要的時間。指零件燒透及完成奧氏體化過程所需要的時間。影響加熱時間確定的因素：影響加熱時間確定的因素：鋼種、加熱介質(zhì)、加熱速度、裝爐方式、裝爐鋼種、加熱介質(zhì)、加熱速度、裝爐方式、裝爐量及鋼件的形狀、尺寸。量及鋼件的形狀、尺寸。冷卻是關系到淬火質(zhì)

39、量高低的關鍵操冷卻是關系到淬火質(zhì)量高低的關鍵操作作,即既要快冷即既要快冷,防止過冷奧氏體轉變?yōu)榉欠乐惯^冷奧氏體轉變?yōu)榉邱R氏體組織馬氏體組織,以獲得馬氏體組織以獲得馬氏體組織,又要減少又要減少變形和防止變形和防止 開裂。為此開裂。為此,一方面要選擇適一方面要選擇適當?shù)拇慊鸾橘|(zhì)當?shù)拇慊鸾橘|(zhì),另一方面要改進淬火方法。另一方面要改進淬火方法。以以共析鋼共析鋼為例為例, ,根據(jù)其根據(jù)其C C曲線曲線, ,理想的淬火理想的淬火冷卻方式，如圖冷卻方式，如圖5 51313所示。所示。 圖圖5 51313理想的游人冷卻曲線示意圖理想的游人冷卻曲線示意圖金屬工藝學金屬工藝學淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)4.4.常見的淬

40、火方法常見的淬火方法 目前常見的淬火冷卻介質(zhì)有各種目前常見的淬火冷卻介質(zhì)有各種礦物油礦物油、植物油植物油、水水、鹽水鹽水和和堿水堿水，它們的，它們的冷卻能力冷卻能力依次增加。其中依次增加。其中水水和和油油目前生產(chǎn)中應用最廣目前生產(chǎn)中應用最廣的冷卻介質(zhì)。水主要用于形狀簡單、截面較大的碳鋼零件的淬火。的冷卻介質(zhì)。水主要用于形狀簡單、截面較大的碳鋼零件的淬火。油一般用作合金鋼的淬火冷卻介質(zhì)。油一般用作合金鋼的淬火冷卻介質(zhì)。 為了減少零件淬火時的變形，鹽浴也常用作淬火介質(zhì)，主要用為了減少零件淬火時的變形，鹽浴也常用作淬火介質(zhì)，主要用于分級淬火和等溫淬火。于分級淬火和等溫淬火。 為了保證獲得所需淬火為了

41、保證獲得所需淬火組織，又要防止變形和開裂，組織，又要防止變形和開裂，必須采用已有的淬火介質(zhì)再必須采用已有的淬火介質(zhì)再配以各種冷卻方法才能解決。配以各種冷卻方法才能解決。通常的通常的淬火方法淬火方法包括包括單液淬單液淬火火、雙液淬火雙液淬火、分級淬火分級淬火和和等溫淬火等溫淬火等，如圖等，如圖5 51414所所示。示。 圖圖5 51414各種淬火方法示意圖各種淬火方法示意圖金屬工藝學金屬工藝學三、鋼的回火三、鋼的回火 1、淬火鋼在回火時的轉變、淬火鋼在回火時的轉變 定義：定義：將淬火鋼加熱到將淬火鋼加熱到Ac1溫度以下某一溫度，保溫后再冷卻到室溫的一種溫度以下某一溫度，保溫后再冷卻到室溫的一種

42、熱處理工藝。熱處理工藝。目的目的: :降低或消除內(nèi)應力，以防止工件開裂和變形；降低或消除內(nèi)應力，以防止工件開裂和變形；減少或消除殘余奧氏體，以穩(wěn)定工件尺寸；減少或消除殘余奧氏體，以穩(wěn)定工件尺寸；調(diào)整工件的內(nèi)部組織和性能，以滿足工件的使用要求。調(diào)整工件的內(nèi)部組織和性能，以滿足工件的使用要求。對于退火難以軟化的某些合金鋼。對于退火難以軟化的某些合金鋼。 淬火鋼得到的淬火鋼得到的馬氏體馬氏體和和殘余奧氏體殘余奧氏體組織是不穩(wěn)定的，存在著向穩(wěn)定組織組織是不穩(wěn)定的，存在著向穩(wěn)定組織轉變的自發(fā)傾向?；鼗鸬膶嵸|(zhì)就是通過加熱促使馬氏體和殘余奧氏體向平衡轉變的自發(fā)傾向?；鼗鸬膶嵸|(zhì)就是通過加熱促使馬氏體和殘余奧氏

43、體向平衡狀態(tài)轉變的過程。狀態(tài)轉變的過程。 根據(jù)轉變發(fā)生的過程和形成的組織，回火可分為根據(jù)轉變發(fā)生的過程和形成的組織，回火可分為四個階段四個階段：馬氏體分解（馬氏體分解（100100200200） 100100以上回火，馬氏體開始發(fā)生分解，以上回火，馬氏體開始發(fā)生分解，從過飽和從過飽和固溶體中析出彌散的固溶體中析出彌散的碳化物，這種碳化物的成分和結構不同碳化物，這種碳化物的成分和結構不同于滲碳體，是亞穩(wěn)定相。一定飽和度的于滲碳體，是亞穩(wěn)定相。一定飽和度的固溶體和彌散分布的固溶體和彌散分布的碳化物組碳化物組成的復相組織，稱為成的復相組織，稱為回火馬氏體回火馬氏體。鋼的鋼的硬度硬度沒有明顯降低，但沒

44、有明顯降低，但淬火應力淬火應力下下降降 。 金屬工藝學金屬工藝學回火馬氏體顯微組織如下圖所示回火馬氏體顯微組織如下圖所示金屬工藝學金屬工藝學殘余奧氏體的分解（殘余奧氏體的分解（200200300300） 碳化物的轉變（碳化物的轉變（300300400400）在在200200300300之間回火時，鋼中的殘余奧氏體將會發(fā)生分之間回火時，鋼中的殘余奧氏體將會發(fā)生分解，產(chǎn)物是解，產(chǎn)物是過飽和的過飽和的固溶體固溶體和和碳化物碳化物組成的復相組織，相組成的復相組織，相當于當于回火馬氏體回火馬氏體或下或下貝氏體。貝氏體。 在在300300400400范圍內(nèi)回火，范圍內(nèi)回火，碳化物將自發(fā)地向穩(wěn)定相滲碳體轉碳

45、化物將自發(fā)地向穩(wěn)定相滲碳體轉變。由飽和針狀的變。由飽和針狀的固溶體和細小固溶體和細小顆粒狀的滲碳體組成的組織稱為顆粒狀的滲碳體組成的組織稱為回回火托氏體火托氏體或稱或稱屈氏體（屈氏體（T T回回） 。淬淬火應力已基本消除，硬度明顯下降。火應力已基本消除，硬度明顯下降。 其顯微組織如下圖所示。其顯微組織如下圖所示。 回火托氏體顯微組織回火托氏體顯微組織金屬工藝學金屬工藝學FeFe3 3C C集聚長大和集聚長大和F F的再結晶的再結晶(450(450700)700) 回火溫度升高到回火溫度升高到450450以上，滲碳體明顯聚集長大。由等軸的相和粗粒以上，滲碳體明顯聚集長大。由等軸的相和粗粒狀的滲碳

46、體組成的組織稱為狀的滲碳體組成的組織稱為回火索氏體（回火索氏體（S S回）回）。其顯微組織如下圖所示。其顯微組織如下圖所示?；鼗鹚魇象w顯微組織回火索氏體顯微組織如果回火溫度升高到如果回火溫度升高到650650A A1 1間，顆粒狀的間，顆粒狀的FeFe3 3C C進一步長大，回火后進一步長大，回火后形成多邊形的形成多邊形的F+F+大顆粒大顆粒FeFe3 3C C組織，稱組織，稱回火珠光體回火珠光體P P。金屬工藝學金屬工藝學2、回火的種類、組織、性能及應用、回火的種類、組織、性能及應用 根據(jù)加熱溫度不同、回火后性能要求，回火可分為根據(jù)加熱溫度不同、回火后性能要求，回火可分為: 低溫回火低溫回火

47、回火溫度：回火溫度：在在150150250250之間。之間?；鼗鹉康模夯鼗鹉康模航档蛻痛嘈?，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高降低應力和脆性，獲得回火馬氏體組織，使鋼具有高的硬度、強度和耐磨性。的硬度、強度和耐磨性。組織：組織：回火馬氏體組織（回火馬氏體組織（M M回回）。硬度一般為）。硬度一般為58-64HBC 58-64HBC 。用途：用途：低溫回火一般用來處理要求低溫回火一般用來處理要求高硬度高硬度和和高耐磨性高耐磨性的工件，如刀具、量的工件，如刀具、量具、滾動軸承和滲碳件等。具、滾動軸承和滲碳件等。中溫回火中溫回火回火溫度：回火溫度： 在在350350500500之間。之間?；鼗鹉康模?/p>

48、回火目的：獲得較高的彈性和屈服極限，具有一定的韌性。獲得較高的彈性和屈服極限，具有一定的韌性。 組織：組織：回火托氏體（回火托氏體（T T回回）。硬度為）。硬度為35-45HRC35-45HRC。用途：用途：主要用于各種彈簧件、發(fā)條、熱鍛模等零件。主要用于各種彈簧件、發(fā)條、熱鍛模等零件。 金屬工藝學金屬工藝學3、回火脆性、回火脆性 高溫回火高溫回火 回火溫度：回火溫度：在在500500650650之間。之間?；鼗鹉康模夯鼗鹉康模韩@得強度，塑性，韌性都較好的綜合機械性能。獲得強度，塑性，韌性都較好的綜合機械性能。 組織：組織：得到回火索氏體組織，硬度為得到回火索氏體組織，硬度為200-350HR

49、C200-350HRC。用途：用途：適用于中碳結構鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機半軸、適用于中碳結構鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機半軸、機床主軸及齒輪等重要機器零件。機床主軸及齒輪等重要機器零件。一般把一般把淬火淬火加加高溫回火高溫回火的熱處理稱為的熱處理稱為“調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理”。定義：定義：淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火時會產(chǎn)生沖擊功的顯著下降的脆化現(xiàn)象。淬火鋼在某些溫度區(qū)間回火時會產(chǎn)生沖擊功的顯著下降的脆化現(xiàn)象。低溫回火脆性低溫回火脆性淬火鋼在淬火鋼在250250350350范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)的脆性，也范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)的脆性，也叫第一類回火脆性。幾乎所有的鋼都存在這類脆性。避免

50、在脆化溫度范圍叫第一類回火脆性。幾乎所有的鋼都存在這類脆性。避免在脆化溫度范圍內(nèi)回火。內(nèi)回火。 高溫回火脆性高溫回火脆性淬火鋼在淬火鋼在500500650650范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)的脆性，也范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)的脆性，也稱為第二類回火脆性。這種脆性主要發(fā)生在含稱為第二類回火脆性。這種脆性主要發(fā)生在含CrCr、NiNi、SiSi、MnMn等合金元素等合金元素的結構鋼中。的結構鋼中。防止高溫回火脆性防止高溫回火脆性的方法是加熱后的方法是加熱后快冷快冷。 金屬工藝學金屬工藝學回火組織及特點如表回火組織及特點如表53所示所示金屬工藝學金屬工藝學5. .6鋼的淬透性與淬硬性鋼的淬透性與淬硬性 一、淬透性一、淬透

51、性 1、淬透性的概念、淬透性的概念淬透性：淬透性：指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得淬硬層（也稱為淬透層）深度的能指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得淬硬層（也稱為淬透層）深度的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度來表示。力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度來表示。2 2、影響淬透性的因素、影響淬透性的因素主要因素：主要因素：化學成分，除化學成分，除CoCo以外，所有溶于奧氏體中的合金元素都提高淬透以外，所有溶于奧氏體中的合金元素都提高淬透性。另外，奧氏體的均勻性、晶粒大小及是否存在第二相等因素都會影響淬性。另外，奧氏體的均勻性、晶粒大小及是否存在第二相等因素都會影響淬透性。透性。淬透

52、性的大小主要取決于鋼的淬透性的大小主要取決于鋼的臨界冷卻速度臨界冷卻速度(V k )(V k )。因此。因此, ,凡是影響凡是影響C C曲曲線位置的因素線位置的因素, ,均能影響鋼的淬透性。均能影響鋼的淬透性。3 3、淬透性的評定、淬透性的評定 界直徑測定法界直徑測定法 鋼材在某中介質(zhì)中淬火后鋼材在某中介質(zhì)中淬火后,心部得到心部得到全部馬氏體全部馬氏體或或50%馬氏體馬氏體組織時的最組織時的最大直徑稱為大直徑稱為臨界直徑臨界直徑。臨界直徑越大。臨界直徑越大,表明鋼的淬透性越高。表明鋼的淬透性越高。 金屬工藝學金屬工藝學淬實驗法淬實驗法用標準尺寸的端淬試樣用標準尺寸的端淬試樣(25mm(25mm

53、* *100mm),100mm),經(jīng)奧氏體化后經(jīng)奧氏體化后, ,在專用設備上在專用設備上對其一端面噴水冷卻對其一端面噴水冷卻, ,冷卻后沿軸線方向測出硬度距水冷端距離的關系曲冷卻后沿軸線方向測出硬度距水冷端距離的關系曲線線( (即淬透性曲線即淬透性曲線) )的實驗方法。的實驗方法。 淬透性可用淬透性可用“末端淬火法末端淬火法”測定。測定。 鋼的淬透性用鋼的淬透性用 表示，其中表示，其中d d表示淬透性曲線上測試點至水冷表示淬透性曲線上測試點至水冷端的距離（端的距離（mmmm）,HRC,HRC為該處的硬度值。為該處的硬度值。 dHRCJ金屬工藝學金屬工藝學二、淬硬性二、淬硬性 4、淬透性的實際意

54、義、淬透性的實際意義淬透性不同的鋼材經(jīng)淬火及回火后淬透性不同的鋼材經(jīng)淬火及回火后, ,它們沿工件截面的組織和力學性它們沿工件截面的組織和力學性能有很大的差別。工件材料應該根據(jù)工件的受力狀況能有很大的差別。工件材料應該根據(jù)工件的受力狀況, ,工作條件及失效原工作條件及失效原因來選用有一定淬透性的鋼材因來選用有一定淬透性的鋼材, ,而不應該都選用淬透性好的鋼材。而不應該都選用淬透性好的鋼材。 鋼的淬硬性：鋼的淬硬性：鋼在理想條件下進行淬火硬化鋼在理想條件下進行淬火硬化(即得到馬氏體組織即得到馬氏體組織)所能達到的所能達到的最高硬度的能力。最高硬度的能力。硬度高的鋼淬透性不一定高，而硬度低的鋼淬透性

55、有時卻很高。硬度高的鋼淬透性不一定高，而硬度低的鋼淬透性有時卻很高。淬硬性與淬透性是兩個概念淬硬性與淬透性是兩個概念, ,淬硬性主要于淬硬性主要于馬氏體中的含碳量馬氏體中的含碳量有關有關, ,含含碳量愈高碳量愈高, ,淬火后硬度愈高。淬火后硬度愈高。 金屬工藝學金屬工藝學5. .7鋼的表面熱處理及化學熱處理鋼的表面熱處理及化學熱處理 一、鋼的表面熱處理一、鋼的表面熱處理 定義：定義：表面熱處理常用的方法是表面淬火，表面淬火僅對工件表層進行淬火表面熱處理常用的方法是表面淬火，表面淬火僅對工件表層進行淬火。一般包括：一般包括：感應淬火、火焰淬火等。表面淬火的目的：使工件表層具感應淬火、火焰淬火等。

56、表面淬火的目的：使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強度和韌性。有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強度和韌性。 感應加熱是利用電磁感應原理。感應加熱是利用電磁感應原理。 感應加熱表面淬火的特點：感應加熱表面淬火的特點： 淬火溫度高于一般淬火溫度。淬火溫度高于一般淬火溫度。 淬火后獲得非常細小的隱晶馬氏體組織，淬火后獲得非常細小的隱晶馬氏體組織，表層硬度比普通淬火高表層硬度比普通淬火高2 23HRC3HRC。 表層存在很大的殘余壓應力。表層存在很大的殘余壓應力。 無氧化、脫碳現(xiàn)象，且工件變形也很小。無氧化、脫碳現(xiàn)象，且工件變形也很小。 易于實現(xiàn)機械化與自動化。感應加熱淬易于實現(xiàn)機械化與

57、自動化。感應加熱淬火后，為了減小淬火應力和降低脆性，需進行火后，為了減小淬火應力和降低脆性，需進行170170200200低溫回火。低溫回火。 金屬工藝學金屬工藝學感應淬火感應淬火定義 利用感應電流通過工件所產(chǎn)生的熱量使工件表層、局部或整體加 熱并快速冷卻的淬火。原理 將工件置于銅管制的感應器中，當感應器有交流電通過時，工件 的相應部位產(chǎn)生感應電流，使表層迅速加熱到預定的淬火溫度， 噴水器立即噴水冷卻，將工件表層淬硬成馬氏體，心部保持低溫。 仍為原始組織。金屬工藝學金屬工藝學2火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火火焰加熱淬火：火焰加熱淬火：用乙炔用乙炔氧或煤氣氧或煤氣氧等火焰直接加熱工件表面，然后

58、立氧等火焰直接加熱工件表面，然后立即噴水冷卻，以獲得表面硬化效果的淬火方法。即噴水冷卻，以獲得表面硬化效果的淬火方法?；鹧婕訜釡囟群芨撸s火焰加熱溫度很高（約3000以上），能將工件迅速加熱到淬火溫度，以上），能將工件迅速加熱到淬火溫度，通過調(diào)節(jié)燒嘴的位置和移動速度，可以獲得不同厚度的淬硬層。通過調(diào)節(jié)燒嘴的位置和移動速度，可以獲得不同厚度的淬硬層。 3其它類型的表面淬火其它類型的表面淬火 接觸加熱表面淬火接觸加熱表面淬火利用觸頭和工件間的接觸電阻在通以大電流時產(chǎn)生的電阻熱，將工件利用觸頭和工件間的接觸電阻在通以大電流時產(chǎn)生的電阻熱，將工件表面迅速加熱到淬火溫度，當電極移開，借工件本身來加熱部分

59、的熱傳導表面迅速加熱到淬火溫度，當電極移開，借工件本身來加熱部分的熱傳導來淬火冷卻的熱處理工藝。來淬火冷卻的熱處理工藝。激光熱處理激光熱處理將高功率密度的激光束照射到工件表面將高功率密度的激光束照射到工件表面, ,使表面層快速加熱到奧氏體使表面層快速加熱到奧氏體區(qū)或熔化溫度區(qū)或熔化溫度, ,依靠工件本身熱傳導迅速自冷而獲得一定淬硬層或熔凝層。依靠工件本身熱傳導迅速自冷而獲得一定淬硬層或熔凝層。 金屬工藝學金屬工藝學二、化學熱處理二、化學熱處理 1 1鋼的滲碳鋼的滲碳化學熱處理：化學熱處理：將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使介質(zhì)中的一種或幾將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使介質(zhì)中的一種或

60、幾種元素原子滲入工件表面，以改變鋼件表層化學成分和組織，進而達到改進種元素原子滲入工件表面，以改變鋼件表層化學成分和組織，進而達到改進表面性能，滿足技術要求的熱處理工藝。表面性能，滿足技術要求的熱處理工藝?；具^程：基本過程：化學介質(zhì)的分解；化學介質(zhì)的分解；活性原子被鋼件表面吸收和溶解；活性原子被鋼件表面吸收和溶解；原子原子由表面向內(nèi)部擴散，形成一定的擴散層。由表面向內(nèi)部擴散，形成一定的擴散層。滲碳：滲碳：將鋼放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的將鋼放入滲碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使活性碳原子滲入鋼的表層的工藝。工藝。目的：目的：通過滲碳提高零件表層的含碳量，隨后的淬火和低溫回火