四火退火、正火、淬火及回火

1、機(jī)械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）預(yù) 備熱處理機(jī)加工最終熱處理。退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時(shí)才作為最終熱處理。 3.2-3.3 鋼的退火、正火、淬火和回火1一、退火將鋼件加熱至高于或低于鋼的臨界溫度，經(jīng)適當(dāng)保溫后隨爐或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。真空退火爐1、退火目的：調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB。 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。 細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。 22、退火工藝退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。 完全退火將工件加熱到Ac3

2、+3050保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼 .3 等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+3050, 共析、過共析鋼加熱到Ac1+3050，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時(shí)間。 高速鋼等溫退火與普通退火的比較4 球化退火球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。將工件加熱到Ac1+ 30-50 保溫后緩冷，或者加熱后快冷到略低于 Ar1 的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過共析鋼。5球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體, 用P球表示。球狀珠光體對(duì)于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火

3、前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀.6 去應(yīng)力退火將工件緩慢加熱（100150 /小時(shí)）到500600 ，經(jīng)過一段保溫后，隨爐緩慢冷卻到300200 以下，再出爐空冷。主要用來消除熱加工、冷加工等工件中的殘余內(nèi)應(yīng)力。一般情況下，去應(yīng)力退火應(yīng)安排在精加工之前，或在淬火之前。7二、正火正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30 50，共析鋼加熱到Ac1+3050，過共析鋼 加熱到Accm+30 50保溫 后空冷的工藝。正火比退火冷卻速度大。1、正火后的組織： 0.6%C時(shí)，組織為F+S； 0.6%C時(shí)，組織為S 。 正火溫度82、正火的目的 對(duì)于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。 對(duì)于過共析鋼，用于消除

4、網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。 普通件最終熱處理。要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火，高碳鋼用球化退火。熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度9三、淬火淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk速 度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝.淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能.真空淬火爐101、淬火溫度（1）碳鋼亞共析鋼淬火溫度為Ac3+30-50。預(yù)備熱處理組織為退火或正火組織。11亞共析鋼淬火組織：0.5%C時(shí)為M0.5%C時(shí)為M+A。65MnV鋼(0.65%C) 淬火組織45鋼(含0.45%C)正常淬火組織12在Ac1 Ac3之間的加

5、熱淬火為亞溫淬火。35鋼（含0.35%C）亞溫淬火組織亞溫淬火組織為F+M，強(qiáng)硬度低，但塑韌性好.13共析鋼淬火溫度為Ac1+30-50；淬火組織為M+A。14過共析鋼淬火溫度: Ac1+30-50.溫度高于Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大、A量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。淬火組織: M+Fe3C顆粒+A。(預(yù)備組織為P球)T12鋼（含1.2%C）正常淬火組織15合金鋼由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外)對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。 亞共析鋼淬火溫度為Ac3+ 50100。 共析鋼、過共析鋼淬火溫度為Ac1+50100。

6、 鋼坯加熱162、淬火介質(zhì)理想的冷卻曲線應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達(dá)到既獲得馬氏體組織，又減小理想淬火曲線示意圖MsMf 內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。常用淬火介質(zhì)是水和油.水的冷卻能力強(qiáng)，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件。17油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間,用于形狀復(fù)雜件的分級(jí)淬火和等溫淬火。聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質(zhì).183、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補(bǔ)介質(zhì)的不足。1、單液淬火法加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡(jiǎn)

7、單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。各種淬火方法示意圖1單液淬火法2雙液淬火法3分級(jí)淬火法4等溫淬火法192、雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷，卻躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷.優(yōu)點(diǎn)是冷卻理想，缺點(diǎn)是不易掌握。用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。203、分級(jí)淬火法在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷?？蓽p少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。鹽浴爐214、等溫淬火法將工件在稍高于 Ms 的鹽浴或堿浴中保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小.適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。22鋼的淬

8、透性網(wǎng)帶式淬火爐淬透性是鋼的主要熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。23淬透性的概念M量和硬度隨深度的變化淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力.24淬透性與淬硬層深度的關(guān)系 同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)的淬硬層深度來確定的。 25影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，

9、Vk越小，淬透性越高。Vk取決于C曲線的位置，C 曲線越靠右，Vk越小。因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素.即除Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時(shí)間長(zhǎng)也使鋼的淬透性提高。 26利用淬透性可控制淬硬層深度。對(duì)于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/21/3)，如軸類、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。 高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪27不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火P退火(爐冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A等溫淬火B(yǎng)下M+A分級(jí)淬火M+A淬火(水冷

10、)A1MSMf時(shí)間溫度淬火PP均勻A細(xì)A28四、鋼的回火回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫適當(dāng)時(shí)間后，置于空氣或水中冷卻的工藝。1、回火的目的減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開裂。獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。螺桿表面的淬火裂紋29穩(wěn)定尺寸。淬火M和A都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向。回火可使M與A轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時(shí)變形。對(duì)于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采用 回火軟化既能降低硬度，又能縮短軟化周期。未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火在放置使用過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。302、鋼在回火時(shí)

11、的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階段。隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個(gè)階段變化。 網(wǎng)帶式回火電爐31回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變馬氏體的分解100回火時(shí)，鋼的組織無變化。100-200加熱時(shí)，馬氏體將發(fā)生分解,從馬氏體中析出-碳化物(- FeXC)，使馬氏體過飽和度降低。析出的碳化物以細(xì)片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏體，用M回表示。透射電鏡下的回火馬氏體形貌32回火馬氏體在光鏡下M回為黑色，A為白色。 0.2%C 時(shí)，不析出碳化物。只發(fā)生碳在位錯(cuò)附近的偏聚。殘余奧氏體分解200-300時(shí), 由于馬氏體分解，奧氏體所受的壓力下降, Ms 上升，A 分解為- 碳化物和過飽和鐵素體，即M

12、回。33發(fā)生于250-400，此時(shí)，-碳化物溶解于F中，并從鐵素體中析出Fe3C。到350, 馬氏體含碳量降到鐵素體平衡成分, 內(nèi)應(yīng)力大量消除，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀Fe3C組織，稱回火托氏體，用T回表示。回火托氏體-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C34回火索氏體Fe3C聚集長(zhǎng)大和鐵素體多邊形化400以上, Fe3C開始聚集長(zhǎng)大。450 以上鐵素體發(fā)生多邊形化，由針片狀變?yōu)槎噙呅?這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織稱回火索氏體，用S回表示。 35淬火鋼硬度隨回火溫度的變化40鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系回火時(shí)的性能變化回火時(shí)力學(xué)性能變化總的趨勢(shì)是隨回火溫度提高，

13、鋼的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高。36200以下，由于馬氏體中碳化物的彌散析出，鋼的硬度并不下降，高碳鋼硬度甚至略有提高。200-300，由于高碳鋼中A轉(zhuǎn)變?yōu)镸回, 硬度再次升高。大于300,由于Fe3C粗化，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體,硬度直線下降。373、回火脆性淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，會(huì)出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。 38第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350回火時(shí)出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會(huì)出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r(shí)應(yīng)避開這一溫度范圍。39第二類回火脆性又稱可逆回火脆性。是指淬火鋼在500-650范圍內(nèi)回火后緩冷時(shí)出現(xiàn)的脆性. 回火后快冷不出現(xiàn)，是可逆的。防止辦法： 回火后快冷。 加入合金元素W (約1%)、 Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件。 404、回火種類根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。 淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱