鋼的熱處理舉例

鋼的熱處理舉例第一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二齒輪熱處理軸承熱處理彈簧熱處理工具熱處理軸的熱處理基本思路：工作條件（載荷，環(huán)境）失效形式性能要求材料熱處理工藝BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、工作條件－用于傳遞動(dòng)力、改變方向或速度的重要零件，受力情況復(fù)雜。2、常見(jiàn)失效形式齒輪接觸面磨損或齒面塑性變形（表面硬度不足）；齒輪面剝落（疲勞損壞、點(diǎn)蝕）；斷齒（強(qiáng)度低或超載）一.齒輪熱處理BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二一.齒輪熱處理3.齒輪的技術(shù)要求齒面高的硬度、接觸疲勞、耐磨損性能；齒輪根部及齒輪具有高的強(qiáng)度和韌性。4.齒輪用鋼低、中碳輕載齒輪：45，調(diào)質(zhì)或正火中載齒輪：45、40Cr，調(diào)質(zhì)，耐磨部位表面淬火重載齒輪：20Cr、20CrMnTi，滲碳淬火高精度齒輪：38CrMoAlA，調(diào)質(zhì)滲氮BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二1）滲碳齒輪

材料：20CrMnTi、20Cr、30CrMnTiA等

服役場(chǎng)合：高速重載（汽車(chē)齒輪）下料工藝：鍛造正火切削加工滲碳淬火低溫回火5.齒輪熱處理工藝精加工掌握各熱處理工序的目的，工藝，組織BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)正火細(xì)化晶粒；調(diào)整硬度，便于切削加工加熱至Ac3+30～50℃,空冷,

組織細(xì)珠光體+(少量鐵素體)(2)滲碳提高表面含碳量

920～930℃保溫3～9h(3)滲碳后淬火獲得馬氏體，提高表面硬度直接淬火或一次淬火

表面：高碳M+Ar+碳化物,過(guò)渡層:M+Ar,

心部:低碳M+F（少量）(4)回火

消除淬火應(yīng)力，低溫200℃，M→M回下料鍛造正火切削加工滲碳淬火低溫回火精加工BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二20CrMnTi鋼制造齒輪的

熱處理工藝曲線(xiàn)BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二加工工藝路線(xiàn):下料鍛造粗加工半精加工精車(chē)加工及精磨5.齒輪熱處理工藝2）中載齒輪（中碳鋼）熱處理（表面淬火）適用于35～55,40Cr,35CrMn,35CrMo,42SiMn等材料齒輪。正火調(diào)質(zhì)表面淬火低溫回火B(yǎng)eijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二(1)正火(或完全退火）細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度加熱至Ac3+30～50℃,空冷,

細(xì)珠光體+(少量鐵素體)(2)調(diào)質(zhì)熱處理使心部具有良好強(qiáng)韌性加熱至Ac3+30～50℃后淬火+500～600℃高溫回火,

回火索氏體(3)表面感應(yīng)淬火(表面火焰淬火)

提高表面硬度表面加熱至Ac3+30～50℃，心部沒(méi)有加熱。淬火后表面獲得馬氏體+殘余奧氏體,

過(guò)渡層馬氏體+F＋殘余奧氏體,心部回火索氏體(4)低溫回火消除淬火應(yīng)力，低溫200℃，M→M回

BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、滾動(dòng)軸承熱處理滾珠軸承滾針軸承滾柱軸承1、工作條件高載荷，交變應(yīng)力高轉(zhuǎn)速，一定沖擊。BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二

接觸疲勞破壞二、滾動(dòng)軸承熱處理2、失效形式BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二塑性變形

BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二磨損BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、性能要求:（內(nèi)外圈和滾動(dòng)體）高的硬度和耐磨性;高的接觸疲勞強(qiáng)度;足夠的韌性和耐蝕性;尺寸穩(wěn)定性滾珠軸承滾針軸承滾柱軸承二、滾動(dòng)軸承熱處理BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、軸承用鋼:二、滾動(dòng)軸承熱處理G

Cr15

含Cr量WCr

≈1.5%滾動(dòng)軸承鋼高碳,Wc=0.95～1.15%BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二GCr15軸承鋼制造軸承的工藝路線(xiàn)鍛造機(jī)加工

球化退火淬火+冷處理(–60～–80℃;1h)低溫回火正火磨削加工穩(wěn)定化處理(120～150℃；5～10h)BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二5、熱處理工藝①預(yù)備熱處理:正火：消除網(wǎng)狀碳化物，細(xì)化晶粒球化退火：降低硬度，提高韌性，為淬火組織準(zhǔn)備②淬火:獲得馬氏體組織

810～860℃（溫度偏高），讓Cr盡量溶入A，又不致于導(dǎo)致晶粒粗大，A含碳過(guò)高；油冷③冷處理:獲得馬氏體組織,減少Ar④低溫回火:消除殘余應(yīng)力，保持高硬度.二、滾動(dòng)軸承熱處理BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二汽車(chē)板簧扭轉(zhuǎn)彈簧大型熱卷彈簧彈簧絲BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二

三、彈簧熱處理1、工作條件儲(chǔ)存能量和減輕震動(dòng),主要承受拉力、壓力、扭力、交變載荷；2、失效形式：疲勞斷裂，永久變形3、性能要求：

高的強(qiáng)度極限、彈性極限、疲勞極限、成型加工性能（塑性成型、熱處理性能）4、常用材料

65、65Mn、60Si2Mn等中碳鋼及中碳合金鋼BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二5、熱處理工藝（一）冷成形彈簧（小彈簧）由強(qiáng)化過(guò)的鋼絲（鉛淬冷拔、冷拔、淬火+回火的鋼絲）冷卷成彈簧，只需進(jìn)行去應(yīng)力退火（加熱溫度250～300℃），以消除變形過(guò)程中或淬火中形成的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。

（二）熱成形彈簧采用熱軋鋼絲或鋼板制成（如汽車(chē)板簧）淬火——提高強(qiáng)度，中溫回火——消除應(yīng)力，提高彈性極限。淬火溫度Ac3以上，回火溫度350～450℃，

組織：回火屈氏體大型熱卷彈簧——去應(yīng)力退火——淬火+中溫回火（或采用等溫淬火）或采用等溫淬火，得到貝氏體組織BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二工具一般包括刃具、模具、量具常用鋼包括：碳素工具鋼、低合金工具鋼、高合金工具鋼（高速鋼等）四.工具熱處理模具量具刃具成分特點(diǎn)：高碳BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.1刃具熱處理

性能要求

高硬度(≥HRC60)，主要取決于含碳量。高耐磨性，靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來(lái)達(dá)到。紅硬性即高溫下保持高硬度的能力

足夠的韌性以防止脆斷和崩刃。刃具用鋼碳素工具鋼：T7～T12（0.7～1.2%C）木工鑿手錘圓沖第二十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二T12鋼正常淬火組織球狀珠光體碳工鋼熱處理及組織熱處理：正火+球化退火+淬火+低溫回火球化退火目的：①降低硬度，便于加工；②為淬火作組織準(zhǔn)備。使用狀態(tài)下的組織：

M回+顆粒狀碳化物+AR(少量)

BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二絲錐板牙刃具用鋼低合金工具鋼：CrWMn、9SiCr

熱處理及組織同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油（碳工鋼為水）。板牙絲錐BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二9SiCr鋼板牙熱處理工藝曲線(xiàn)板牙BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二W18Cr4V的生產(chǎn)工藝及熱處理鑄造鍛造球化退火機(jī)加工淬火+三次高溫回火磨削加工刃具用鋼高合金刃具鋼：（高速鋼）W18Cr4V，W6Mo5Cr4V2BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第二十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二

W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織W18Cr4V鑄態(tài)組織420

鑄造:高速鋼屬于萊氏體鋼,鑄態(tài)組織中含有大量呈魚(yú)骨狀分布的粗大共晶碳化物M6C,鋼的韌性大幅下降。BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二鍛造:魚(yú)骨狀碳化物不能用熱處理（正火）來(lái)消除,

只能依靠反復(fù)多次鍛打來(lái)?yè)羲?。W18Cr4V鍛造組織210BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十一頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二球化退火:消除應(yīng)力,降低硬度，便于機(jī)加工,

調(diào)整組織,為淬火作好組織準(zhǔn)備。

球化退火后的組織:S+粒狀Cm球化退火溫度830～880℃易于機(jī)械加工。W18Cr4V球化退火組織420BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十二頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二淬火:1200～1300℃

淬火后的組織:M+Cm+AR(20～25%)（溫度高）高速鋼淬火溫度高的原因：讓C和Me充分溶入A，淬火后得到高合金馬氏體高溫回火時(shí)產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，提高硬度提高紅硬性BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十三頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二三次高溫回火在560℃回火時(shí),產(chǎn)生二次硬化多次回火,獲得更多碳化物析出讓殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?；鼗鸾M織：

S回+碳化物+Ar(1～2%)*淬火后A殘約20～25%。*第一次回火后A殘約剩15～18%。*第二次回火后A殘約剩3～5%。*第三次回火后A殘約剩1～2%。組織硬度為HRC65以上。BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十四頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二W18Cr4V鋼的熱處理過(guò)程示意圖進(jìn)展:現(xiàn)在對(duì)這種熱處理工藝還不滿(mǎn)意,對(duì)高速鋼淬火+回火后,再進(jìn)行TiN沉積BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十五頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.2冷作模具熱處理

性能要求:高硬度（HRC50～60）；高耐磨性、強(qiáng)度和韌性；熱處理變形小;汽車(chē)沖壓模具

應(yīng)用:冷沖模、冷鐓模、冷擠模、搓絲板等

冷作模具用鋼:碳素工具鋼：T7～T8低合金工具鋼：9SiCr、9Mn2V、CrWMn或GCr15高合金工具鋼：Cr12、Cr12MoV（C1.4%～2.3%、

Cr11%～12%）BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十六頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二

Cr12型冷作模具鋼的熱處理（C1.4%～2.3%、Cr11%～12%）球化退火冷作模具鋼鑄態(tài)組織極不均勻,含有大量共晶碳化物，需反復(fù)鍛打后退火處理。球化退火溫度830～880℃，獲得細(xì)化碳化物+珠光體組織，易于機(jī)械加工。淬火+回火

一次硬化法：較低溫度淬火（980℃）＋低溫回火回火組織為M回+碳化物+Ar

二次硬化法：較高溫度淬火（1050℃）＋2～3次高溫回火回火組織為S回+碳化物+Ar(少量）BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十七頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.3熱作模具熱處理

性能要求:

應(yīng)用:

熱作模具用鋼:使熱金屬或液態(tài)金屬成型的模具，包括熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等。高的熱硬性、高溫耐磨性;高的熱強(qiáng)性和足夠高的韌性;高的熱疲勞抗力和導(dǎo)熱性;中碳0.3～0.6%;熱變形模具鋼，5CrNiMo、5CrMnMo壓鑄模具，3Cr2W8VBeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十八頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二5CrMnMo熱處理:

熱處理工藝:

完全退火→淬火→

550℃回火

曲軸模具熱處理后的組織:S回BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第三十九頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二3Cr2W8V鋼熱處理:

熱處理工藝:淬火+550℃三次回火回火時(shí)二次硬化現(xiàn)象HRC47汽車(chē)四缸壓鑄模BeijingInstituteofPetro-chemicalTechnology第四十頁(yè)，共四十五頁(yè)，編輯于2023年，星期二4.4量具熱處理

性能要求:

量具用鋼:高的硬度（HRC62）和耐磨性，熱處理變形小、尺寸穩(wěn)定，保證尺寸精度?？ǔ吡恳?guī)千分尺碳素工具鋼：T8～T12低合金工具鋼：淬透性高，用于精度要求較高的量具。

CrWMn、4Cr13、GCr15、