第七講 鋼的熱處理

教學(xué)重點：鋼在加熱和冷卻時的組織轉(zhuǎn)變教學(xué)難點：鋼在冷卻時的冷卻曲線分析教學(xué)方法：多媒體授課啟發(fā)式教學(xué)授課班級：模具1002授課時間：2011、10教學(xué)目的：1、掌握鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變及奧氏體的長大和控制

2、掌握鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變和曲線分析鋼的熱處理1、什么是共晶轉(zhuǎn)變、共析轉(zhuǎn)變？2、一次滲碳體和二次滲碳體的區(qū)別？3、Q235A、10、65Mn、T8、T12A各屬什么鋼？教學(xué)過程：復(fù)習(xí)及導(dǎo)入：新課講授鋼的熱處理Heat-TreatmentofSteel1.熱處理：將固態(tài)金屬或合金通過加熱、保溫和冷卻的方法改變內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝。2.熱處理工藝過程：

加熱、保溫、冷卻三環(huán)節(jié)。在機床制造中約60-70%的零件要經(jīng)過熱處理。在汽車、拖拉機制造業(yè)中需熱處理的零件達70-80%。熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應(yīng)用。模具、滾動軸承100%需經(jīng)過熱處理?？傊?，重要零件都需適當(dāng)熱處理后才能使用。

定義：

目的及重要性：改善材料的組織結(jié)構(gòu)提高性能提高工件使用壽命減低成本

分類：

熱處理

t(h)加熱冷卻熱處理工藝曲線T(℃)保溫

V加t

V冷大型鑄鋼件的熱處理爐真空淬火爐T加普通熱處理（四火：退火、正火、淬火、回火）表面熱處理（表面淬火、化學(xué)熱處理）一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變GPQSEAFF+AA+Fe3CⅡPF+PP+Fe3CⅡAc3AccmAc1Ar3Ar1ArcmA1A3Acm.02180.772.11臨界點：鋼在固態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度線。A1線（PSK）APA3線（GS）Acm線（ES）AFAFe3C實際加熱時的臨界點：

Ac1、Ac3、Accm實際冷卻時的臨界點：

Ar1、Ar3、Arcm2.

鋼的奧氏體化加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是加熱到臨界點以上，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。共析鋼加熱時的奧氏體化過程：亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于先共析F

或Fe3CⅡ的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上。加熱的目的：實現(xiàn)奧氏體化（完全奧氏體化、部分奧氏體化）完全奧氏體化溫度亞共析鋼共析鋼過共析鋼:＞Ac3:＞Ac1:＞Accm部分奧氏體化溫度亞共析鋼過共析鋼:Ac1～Ac3:Ac1～Accm4.1鋼的熱處理原理4.1.1鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變——奧氏體化的過程

大多數(shù)熱處理工藝都要將鋼加熱到臨界溫度以上，獲得全部或部分奧氏體組織，即進行奧氏體化，加熱時形成的奧氏體的質(zhì)量，對冷卻轉(zhuǎn)變過程及組織、性能有極大的影響。

通常將加熱時的臨界溫度標(biāo)為Ac1、Ac4、Accm；冷卻時標(biāo)為Ar1、Ar4、Arcm。

1.奧氏體的形成奧氏體晶核的形成奧氏體晶核的長大

剩余滲碳體的溶解

奧氏體成分的均勻化

過共析鋼的室溫平衡組織為珠光體和滲碳體，當(dāng)加熱到Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；加熱到Ac3以上時，全部變成奧氏體組織

共析鋼的室溫平衡組織為珠光體，當(dāng)加熱到Ac1

以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。4.1.1鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變

亞共析鋼的室溫平衡組織為鐵素體和珠光體，當(dāng)加熱到

Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；加熱到Ac3以上時，全

部變成奧氏體組織—原始組織中滲碳體為片狀時，奧氏體形成速度快。4.1.1鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變影響奧氏體化的因素（1）加熱溫度

（2）加熱速度（3）鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（4）合金元素（5）原始組織—隨加熱溫度的提高，碳原子擴散速度增大，奧氏體化速度加快?！訜崴俣仍娇欤^熱度越大，發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度越高，轉(zhuǎn)變所需時間就越短。—碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加時，滲碳體量增多，鐵素體和滲碳體的相界面增大，因而奧氏體的核心增多，轉(zhuǎn)變速度加快。—鈷、鎳等加快奧氏體化過程；鉻、鉬、釩等減慢奧氏體化過程；2.奧氏體晶粒的長大與控制4.1.1鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變（1）奧氏體晶粒度

本質(zhì)晶粒度起始晶粒度本質(zhì)粗晶粒本質(zhì)細(xì)晶粒實際晶粒度鋼的奧氏體晶粒大小直接影響冷卻所得組織和性能。奧氏體晶粒細(xì)時，退火后所得的組織亦細(xì)，則鋼的強度、塑性較好。淬火后得到的馬氏體也細(xì)小，因而韌性得到改善。起始晶粒度本質(zhì)晶粒度

鋼加熱到930℃±10℃，保溫8小時，冷卻后測得的晶粒度叫本質(zhì)晶粒度。表示奧氏體晶粒長大的傾向奧氏體化剛完成時的奧氏體晶粒

生產(chǎn)中一般采用標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級圖，由比較的方法來測定鋼的奧氏體晶粒大小。晶粒度通常分8級，1~4級為粗晶粒度，5~8級為細(xì)晶粒度。③加熱速度—加熱溫度確定后，加熱速度越快，奧氏體晶粒越細(xì)?。?）奧氏體晶粒大小的控制

①加熱溫度和保溫時間—溫度高，時間長促進奧氏體晶粒長大。②鋼的成分—碳含量增高時，晶粒長大的傾向增多。鋼中加入能形成穩(wěn)定碳化物的元素和能生成氧化物和氮化物的元素，有利于得到本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，4.1.2鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

等溫冷卻

—將鋼迅速冷卻到臨界點以下給定溫度，進行保溫，使其在該溫度下恒溫轉(zhuǎn)變。

連續(xù)冷卻—將鋼以某種速度連續(xù)冷卻，使其在臨界點以下變溫連續(xù)轉(zhuǎn)變。1.過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變

共析鋼過冷奧氏體的溫度轉(zhuǎn)變過程和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物可用其等溫轉(zhuǎn)變曲線圖來分析。該曲線可簡稱為C曲線。

（1）過冷奧氏體的等

溫轉(zhuǎn)變曲線的建立冷卻到A1線下暫存的奧氏體

——過冷奧氏體組織名稱符號轉(zhuǎn)變溫度范圍℃硬度放大倍數(shù)珠光體PAc1～650170～200HB＜500×索氏體S650～60025～35HRC＞1000×托氏體T600～55035～40HRC＞2000×①高溫轉(zhuǎn)變（在A1~550℃之間）——珠光體型轉(zhuǎn)變①線的意義②區(qū)的意義——孕育期（3）過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能（2）過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析③低溫轉(zhuǎn)變—Ms點以下（不屬于等溫轉(zhuǎn)變）（過冷奧氏體冷卻到Ms點以下后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變）(4)影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素①碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)C曲線的位置：共析鋼最右C曲線的形狀——先共析線550℃～350℃——B上。呈羽毛狀，強度和韌性都較差。

350℃～Mf——B下。黑色針狀，硬度高，韌性好，具有較

高的綜合力學(xué)性能。②中溫轉(zhuǎn)變（550℃~Ms）——貝氏體型轉(zhuǎn)變②合金元素③加熱溫度和保溫時間C曲線的形狀—雙CC曲線的位置—右移（除C0）溫度高，時間長，C曲線右移2.過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變——CCT曲線（1）過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（簡稱CCT曲線）

連續(xù)冷卻無貝氏體轉(zhuǎn)變且較奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線向右下方移一些。Vk′——下臨界冷卻速度，它是獲得全部珠光體的最大冷卻速度。Ps線為過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變開始線；K線為過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變中止線。Pf線為過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變終了線；Vk—上臨界冷卻速度（或稱馬氏體臨界冷卻速度），它是獲得全部馬氏體組織的最小冷卻速度。（2）奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用

緩慢冷卻時（爐冷）—過冷A將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，呈粗片狀，硬度為170HB~220HB。稍快速度冷卻時（空冷）—過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)樗魇象w，為細(xì)片狀組織，硬度為25HRC~35HRC。采用油冷時—得到的組織為屈氏體+馬氏體+殘余奧氏體。硬度為45HRC~55HRC?？焖俣壤鋮s時（水冷V>VK）—奧氏體將過冷到Ms點以下，得到的組織是馬氏體+殘余奧氏體

綜上所述，共析鋼鋼在冷卻時，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物根據(jù)其轉(zhuǎn)變溫度的高低可分為高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物珠光體、索氏體、屈氏體；中溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物上貝氏體、下貝氏體；低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物馬氏體。隨著轉(zhuǎn)變溫度的降低，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的硬度增高，而韌性的變化則較為復(fù)雜。

轉(zhuǎn)變特點：過冷A轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體是一種非擴散型轉(zhuǎn)變；形成速度很快；其轉(zhuǎn)變不是徹底的，要殘留少量的奧氏體；轉(zhuǎn)變是在一個溫度范圍內(nèi)完成的，在某一溫度下停留，不能增加馬氏體的數(shù)量：馬氏體形成時體積膨脹,在鋼中造成很大的內(nèi)應(yīng)力,嚴(yán)重時將使被處理的零件開裂。(3)馬氏體轉(zhuǎn)變M—碳溶于α—Fe中的過飽和固溶體。

晶體結(jié)構(gòu)特點

：奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部

“凍結(jié)”在α-Fe中。由于碳的過飽和溶入，使得晶格發(fā)生畸變，晶格常數(shù)a=b<c，形成體心正方晶格，如圖4-11所示，

c/a稱為正方度。馬氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，其正方度越大，馬氏體的質(zhì)量體積也越大。

組織形態(tài)及性能：

馬氏體的形態(tài)有板條狀和針狀(或稱片狀)兩種.碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%以下時,基本上是板條狀馬氏體(亦稱低碳馬氏體),碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.25%~1.0%之間時，為板條馬氏體和針狀馬氏體的混合結(jié)構(gòu)。當(dāng)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%時,則大多數(shù)是針狀馬氏體。性能特點:

馬氏體的硬度和強度主要取決于馬氏體內(nèi)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。馬氏體的硬度和強度隨著馬氏體碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而升高，但當(dāng)馬氏體的wc>0.6%后，硬度和強度提高得并不明顯。馬氏體的塑性和韌性也與其碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，片狀高碳馬氏體的塑性和韌性差，而板條狀低碳馬氏體的塑性和韌性較好。4.2鋼的整體熱處理4.2.1鋼的退火與正火種類加熱溫度冷卻方式目的應(yīng)用完全退火Ac3以上30～50℃隨爐冷至600℃左右后出爐空冷消除殘余應(yīng)力；細(xì)化晶粒亞共析鋼的鑄、鍛、焊件退球化退火Ac1以上10～20℃

冷至略低于Arl溫度，保溫后隨爐冷至600℃左右，出爐空冷片狀珠光體轉(zhuǎn)變球狀珠光體，降低硬度，改善切削加工性，為淬火作組織準(zhǔn)備過共析鋼的刃具、量具、模具等火等溫退火Ac3以上30～50℃或Ac1以上10～20℃較快冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的適當(dāng)溫度等溫，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類組織后在空氣中冷卻與完全退火和球化退火相同，但組織更均勻、晶粒更細(xì)小，縮短生產(chǎn)周期高碳鋼、合金工具鋼和高合金鋼均勻化退火鋼熔點以下100～200℃保溫10～15h后緩冷

消除鑄造過程中產(chǎn)生的枝晶偏析，使成分均勻化

亞共析鋼的鑄錠去應(yīng)力退火A1以下100～200℃隨爐緩300～200℃出爐空冷

消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形

鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件及機械加工件等再結(jié)晶退火T再=（0.35～0.40）T熔點（K）

緩冷

消除加工硬化，提高塑性，改善切削加工性及成形性能。

進一步冷變形鋼件,冷變形鋼材及其它合金成品正火Ac3或Accm以上30～

50℃空冷

細(xì)化晶粒；改善切削加工性；為最終熱處理作組織準(zhǔn)備

低碳鋼、中碳鋼的預(yù)備熱處理；消除過共析鋼的網(wǎng)狀滲碳體；一般要求鋼件的最終熱處理。

冷卻速度慢，獲得接近平衡組織?？山档陀捕取⒓?xì)化晶粒、消除應(yīng)力冷卻速度比退火快，晶粒更細(xì)小。

低碳鋼和低碳合金鋼正火可提高硬度；

中碳鋼正火可提高力學(xué)性能；

高碳鋼正火可消除網(wǎng)狀滲碳體退火的主要特點：正火的主要特點：4.2.2鋼的淬火與回火

是將鋼加熱至臨界點（Ac3或Ac1）以上，保溫后以大于VK的速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝；淬火回火是將淬火后的鋼加熱至A1以下的某一溫度后進行冷卻的熱處理工藝淬火的目的是為了得到馬氏體組織

一般淬火后的鋼都要進行回火，才能使鋼具有不同的力學(xué)性能

淬火Ac3以上30～50℃Ac1以上30～50℃以大于鋼的淬火臨界冷卻速度冷卻，一般合金鋼油淬，非合金鋼水淬獲得馬氏體，個別獲得下貝氏體，提高鋼的硬度和耐磨性各種工具、模具、量具、滾動軸承等回火低溫回火150～250℃空冷在保持高硬度的同時，降低淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性工具、模具、量具、軸承，滲碳件及經(jīng)表面淬火的工件。中溫回火350～500℃空冷提高彈性極限和屈服強度各種各類彈簧以及其它結(jié)構(gòu)鋼高溫回火500～650℃空冷獲得良好的綜合力學(xué)性能，硬度一般為25～35HRC各種重要的機器結(jié)構(gòu)件，特別是受交變載荷的零件，如連桿、軸等（1）淬火加熱溫度1.淬火工藝①亞共析鋼：淬火溫度一般為Ac3以上30～50℃，淬火后得到均勻細(xì)小的M和少量殘余奧氏體。

②共析鋼或過共析鋼：淬火加熱溫度為Ac1以上30～50℃，淬火后得到細(xì)小的馬氏體和少量殘余奧氏體（共析鋼）或細(xì)小的馬氏體、少量滲碳體和殘余奧氏體（過共析鋼）。

（2）淬火加熱時間t=αD

（3）淬火冷卻介質(zhì)

水鹽水

鹽浴

油

第4章26理想淬火冷卻速度

2.淬火方法（1）單液淬火

（2）雙液淬火

（3）馬氏體分級淬火

（4）等溫淬火

3.淬火缺陷

（1）變形與開裂（2）氧化和脫碳

（3）過熱和過燒

4.鋼的淬透性

鋼淬火時形成馬氏體的能力

工件表面向里至半馬氏體區(qū)（馬氏體與非馬氏體組織各占一半處）的垂直距離淬火硬化所能達到的最高硬度

(1)基本概念淬硬性淬硬層深度淬透性28（2）測定方法

①末端淬火法

4.2.2鋼的淬火與回火

第4章29②臨界直徑（D0）法

臨界直徑：工件在某種介質(zhì)中淬火后，心部得到全部馬氏體或半馬氏體組織時的最大直徑。直徑越大，鋼的淬透性越好

不同直徑的45鋼在油中及水中淬火時的淬硬層深度（4）淬透性的實際意義

要求零件的表面與心部力學(xué)性能一致，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造，并要求全部淬透。

表面受力最大、心部受力最小，應(yīng)選用淬透性較低的鋼種，淬硬層深度為工件半徑或厚度的1/2～1/3即可。焊件不可選用淬透性高的鋼材4.2.2鋼的淬火與回火

第4章30

凡是使馬氏體臨界冷卻速度減小，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，C曲線右移的因素都將使鋼的淬透性增加。鋼材的化學(xué)成分（如合金元素和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）是影響淬透性最重要的因素之一，除此之外，奧氏體化條件、原始組織等也影響淬透性。（3）淬透性的影響因素4.2.2鋼的淬火與回火

第4章31

5..淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變（1）馬氏體分解（100～350℃）——（2）殘余奧氏體分解（200～300℃）——（3）碳化物轉(zhuǎn)變（250～400℃）——過飽和度較低的α相與極細(xì)的ε碳化物組成的組織淬火應(yīng)力有所減小，但硬度基本不降低

回火馬氏體下貝氏體

淬火應(yīng)力進一步減小，硬度無明顯降低

回火托氏體

淬火應(yīng)力基本消除，硬度降低針狀鐵素體和極細(xì)小粒狀滲碳體組成的復(fù)相組織（4）滲碳體聚集長大和α相再結(jié)晶（>400℃）——

淬火鋼回火后的性能取決于組織變化，隨著回火溫度的升高，強度、硬度降低，塑性、韌性提高

回火索氏體

淬火應(yīng)力完全消除，硬度明顯下降

4.2.2鋼的淬火與回火

第4章32多邊形鐵素體基體上分布著粗粒狀滲碳體的復(fù)相組織

4.2.2鋼的淬火與回火

第4章33調(diào)整組織，獲得不同性能；穩(wěn)定尺寸；降低脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力。6.淬火鋼件回火的目的7.回火的種類及應(yīng)用（1）低溫回火（150～250℃）回火后組織為回火馬氏體

（2）中溫回火（350～500℃）

回火后組織為回火托氏體

減小淬火應(yīng)力和脆性，保持淬火后的高硬度（58～64HRC）和耐磨性。主要用于刃具、量具、模具、滾動軸承以及滲碳、表面淬火的零件。（3）高溫回火（500～650℃）

回火后的組織為回火索氏體

獲得高的彈性極限、屈服點和較好的韌性。硬度一般為35～50HRC。主要用于各種彈簧、鍛模等。4.2.2鋼的淬火與回火

第4章34

獲得強度、塑性、韌性都較好的綜合力學(xué)性能，硬度一般為25～35HRC。廣泛用于各種重要結(jié)構(gòu)件。鋼件淬火并高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)

8.回火脆性

（1）低溫回火脆性（250～350℃回火）不在此溫度回火

（2）高溫回火脆性（500～650℃回火時）重新加熱至650℃以上溫度后快冷

9.回火穩(wěn)定性淬火鋼在回火時，抵抗軟化（強度、硬度下降）的能力稱為回火穩(wěn)定性。

4.2.2鋼的淬火與回火

第4章35

大多數(shù)合金元素溶入馬氏體，對其原子擴散起阻礙作用，因而在回火過程中馬氏體不易分解，碳化物不易析出，析出后也較難聚集長大，使合金鋼在相同溫度回火后強度、硬度下降較少，即比非合金鋼具有較高的回火穩(wěn)定性。

9SiCr鋼和T10鋼硬度與回火溫度的關(guān)系鋼在回火時出現(xiàn)硬度回升的現(xiàn)象4.2.2鋼的淬火與回火

第4章36

10.二次硬化原因

二是在某些高合金鋼淬火組織中，殘余奧氏體量較多，當(dāng)加熱到500～600℃時，也會析出一些特殊碳化物，這些特殊碳化物的析出，使殘余奧氏體中碳及合金元素濃度降低，提高了Ms溫度，故在隨后冷卻時就會有部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體，使鋼的硬度提高。

一是當(dāng)回火溫度升高到500～600℃時，會從馬氏體中析出特殊碳化物，如Mo2C、W2C、VC等。這些碳化物硬度高、顆粒細(xì)小、數(shù)量多，高度彌散分布在馬氏體基體上，并與馬氏體保持共格關(guān)系，阻礙位錯運動，使鋼的硬度有所提高。圖4-31合金鋼（wc=0.35%）中加入Mo后對回火硬度的影響4.2.2鋼的淬火與回火

第4章374.3鋼的表面熱處理4.3鋼的表面熱處理4.3.1鋼的表面淬火

將工件表面快速加熱到淬火溫度，迅速冷卻，使工件表面得到一定深度的淬硬層，而心部仍保持未淬火狀態(tài)組織的熱處理工藝。表面淬火前應(yīng)對工件正火或調(diào)質(zhì)，表面淬火后應(yīng)低溫回火。

第4章38

利用感應(yīng)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。

1、感應(yīng)淬火感應(yīng)淬火示意圖4.3鋼的表面熱處理

第4章39①高頻感應(yīng)淬火：200～300kHz，淬硬層深度為0.5～2mm。主要用于要求淬硬層較薄的中、小模數(shù)齒輪和中、小尺寸軸類零件等；

③工頻感應(yīng)淬火：50Hz，淬硬層深度為10～20mm。主要用于大直徑零件。最適宜的鋼種是中碳鋼（如40鋼、45鋼）和中碳合金鋼

4.3鋼的表面熱處理

第4章40（1）感應(yīng)淬火頻率的選用②中頻感應(yīng)淬火：2500～8000Hz，淬硬層深度為2～10mm。主要用于大、中模數(shù)齒輪和較大直徑軸類零件；

①加熱速度極快；②工件表層獲得極細(xì)小的馬氏體組織；③工件表面質(zhì)量好，變形?。虎苌a(chǎn)效率高（2）感應(yīng)淬火加熱的特點4.3鋼的表面熱處理

第4章412.火焰淬火

火焰淬火是利用氧-乙炔（或其他可燃?xì)怏w）火焰對工件表層加熱，并快速冷卻的淬火工藝。淬硬層深度一般為2～6mm。用于單件、小批生產(chǎn)。4.3.2鋼的化學(xué)熱處理

將工件置于適當(dāng)?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，以改變表層一定深度的化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝基本過程分解吸收擴散滲層1.滲碳4.3鋼的表面熱處理

第4章42（1）滲碳的方法

①固體滲碳法

②氣體滲碳法

固體滲碳法——

單件、小批生產(chǎn)

4.3鋼的表面熱處理

第4章43氣體滲碳法——大批量生產(chǎn)4.3鋼的表面熱處理

第4章44

將工件置于密封的井式滲碳爐中，滴入易分解和氣化的液體或直接通入滲碳?xì)怏w，加熱到滲碳溫度?；钚蕴荚樱跜］被工件表面吸收而溶于高溫奧氏體中，并向工件內(nèi)部擴散形成一定深度的滲碳層。（2）滲碳用鋼、滲碳后組織及熱處理

①滲碳用鋼為低碳鋼和低碳合金鋼

4.3鋼的表面熱處理

第4章45

表層為過共析組織，與其相鄰為共析組織，再向里為亞共析組織的過渡層，心部為原低碳鋼組織

②滲碳后的組織

碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，將降低工件心部的韌性。4.3鋼的表面熱處理

第4章46③滲碳后的熱處理

（a）直接淬火（b）一次淬火（c）二次淬火●直接淬火法：將滲碳件自滲碳溫度預(yù)冷至某一溫度（一般為850～880℃），立即淬入水或油中，然后進行低溫回火●一次淬火法：對心部性能要求較高的零件，淬火加熱溫度應(yīng)略高于心部的Ac3（如圖4-37b虛線所示），使其晶粒細(xì)化，并得到低碳馬氏體；對表層性能要求較高，但受力不大的零件，淬火加熱溫度應(yīng)在Ac1以上30～50℃，使表層晶粒細(xì)化，而心部組織改善不大。4.3鋼的表面熱處理

第4章47

工件耐磨性較低，變形較大。此法適用于本質(zhì)細(xì)晶粒鋼或受力不大，耐磨性要求不高的零件。

奧氏體晶粒得到細(xì)化，提高鋼的力學(xué)性能

滲碳件淬火后應(yīng)進行低溫回火（一般150～200℃）。直接淬火和一次淬火經(jīng)低溫回火后，表層組織為回火馬氏體和少量殘余奧氏體，二次淬火表層組織為回火馬氏體和粒狀滲碳體及少量殘余奧氏體。它們的表面硬度均可達到58～64HRC，心部組織：低碳鋼一般為鐵素體和珠光體，硬度137～183HBS；低碳合金鋼一般為回火低碳馬氏體、鐵素體和托氏體，硬度可達35～45HRC，并具有較高的強度、韌性和一定的塑性。4.3鋼的表面熱處理

第4章48●二次淬火法：第一次淬火是為了改善心部組織和消除表面網(wǎng)狀二次滲碳體，加熱溫度為Ac3以上30～50℃。第二次淬火是為細(xì)化工件表層組織，獲得細(xì)馬氏體和均勻分布的粒狀二次滲碳體，加熱溫度為Ac1以上30～50℃。2.鋼的滲氮（氮化）

在一定溫度下（一般在Ac1以下），使活性氮原子滲入鋼件表面的化學(xué)熱處理工藝。其目的是使工件表面獲得高硬度、高耐磨性、高疲勞強度和高熱硬性以及良好的耐蝕性。滲氮溫度低，變形小，（1）氣體滲氮

4.3鋼的表面熱處理

第4章49（2）離子滲氮

滲氮用鋼通常是含有Al、Cr、Mo、V、Ti的合金鋼，使?jié)B氮后工件表面有很高的硬度和耐磨性。

滲氮前零件須經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，以保證心部的強度和韌性；對于形狀復(fù)雜或精度要求較高的零件，在滲氮前、精加工后還要進行消除應(yīng)力的退火，以減少滲氮時的變形。滲氮后不需再進行淬火，熱硬性高。

滲氮主要用于耐磨性和精度要求很高的精密零件或承受交變載荷的重要零件以及要求耐熱、耐蝕、耐磨的零件4.3鋼的表面熱處理

第4章503.碳氮共滲

在工件表面同時滲入碳和氮的化學(xué)熱處理工藝。其主要目的是提高工件表面的硬度和耐磨性

碳氮共滲后要進行淬火、低溫回火。共滲層表面組織為回火馬氏體、粒狀碳氮化合物和少量殘余奧氏體，滲層深度一般為0.3～0.8mm。氣體碳氮共滲用鋼，大多為低碳或中碳的非合金鋼、低合金鋼及合金鋼。4.4金屬材料熱處理工藝設(shè)計4.3鋼的表面熱處理第4章51

4.4.1熱處理的技術(shù)條件

包括：最終熱處理方法（如調(diào)質(zhì)、淬火、回火、滲碳等）以及應(yīng)達到的力學(xué)性能指標(biāo)

力學(xué)性能指標(biāo)一般只標(biāo)出硬度值，如：調(diào)質(zhì)220～250HBS，淬火回火