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1、n机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）预备热处理机加工最终热处理。l退火与正火主要用于预备热处理，只有当工件性能要求不高时才作为最终热处理。3.2-3.33.2-3.3钢的退火、正火、淬火和回火钢的退火、正火、淬火和回火n一、退火n将钢件加热至高于或低于钢的临界温度，经适当保温后随炉或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。真空退火炉l1、退火目的：l调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。l消除内应力，防止加工中变形。l细化晶粒，为最终热处理作组织准备。n2、退火工艺n退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退
2、火、再结晶退火。n完全退火l将工件加热到Ac3+3050保温后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析钢.n等温退火n亚共析钢加热到Ac3+3050共析、过共析钢加热到Ac1+3050，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间。高速钢等温退火与普通退火的比较n球化退火n球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。l将工件加热到Ac1+30-50保温后缓冷，或者加热后快冷到略低于Ar1的温度下保温，使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。主要用于共析、过共析钢。n球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体用P球表示。球状珠光体l对于有网状
3、二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状.n去应力退火l将工件缓慢加热（100150小时）到500600，经过一段保温后，随炉缓慢冷却到300200以下，再出炉空冷。l主要用来消除热加工、冷加工等工件中的残余内应力。l一般情况下，去应力退火应安排在精加工之前，或在淬火之前。n二、正火n正火是将亚共析钢加热到Ac3+3050，共析钢加热到Ac1+3050，过共析钢加热到Accm+3050保温后空冷的工艺。n正火比退火冷却速度大。n1、正火后的组织：0.6%C时，组织为F+S；0.6%C时，组织为S。正火温度n2、正火的目的n对于低、中碳钢(0.6C%)，目的与退火的相同。n对于过
4、共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。l普通件最终热处理。l要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火，高碳钢用球化退火。热处理与硬度关系合适切削加工硬度三、淬火n淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺.l淬火是应用最广的热处理工艺之一。l淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能.真空淬火炉1、淬火温度n（1）碳钢n亚共析钢l淬火温度为Ac3+30-50。l预备热处理组织为退火或正火组织。n亚共析钢淬火组织：n0.5%C时为Mn0.5%C时为M+A。65MnV钢(0.65%C)淬火组织45钢(含0.45%C)正常淬火组织n在
5、Ac1Ac3之间的加热淬火为亚温淬火。35钢（含0.35%C）亚温淬火组织l亚温淬火组织为F+M，强硬度低，但塑韧性好.n共析钢n淬火温度为Ac1+30-50；淬火组织为M+A。n过共析钢n淬火温度:Ac1+30-50.n温度高于Accm，则奥氏体晶粒粗大、含碳量高淬火后马氏体晶粒粗大、A量增多。使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加。n淬火组织:M+Fe3C颗粒+A。(预备组织为P球)T12钢（含1.2%C）正常淬火组织n合金钢n由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。n亚共析钢淬火温度为Ac3+50100。n共析钢、过共析钢淬火温度为A
6、c1+50100。钢坯加热2、淬火介质n理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小理想淬火曲线示意图MsMf内应力的目的。但目前还没有找到理想的淬火介质。l常用淬火介质是水和油.l水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。n油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。n熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。n聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.3、淬火方法n采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。n1、单液淬火法n加热工件在一种介质中连续冷却到室温
7、的淬火方法。n操作简单，易实现自动化。各种淬火方法示意图1单液淬火法2双液淬火法3分级淬火法4等温淬火法n2、双液淬火法n工件先在一种冷却能力强的介质中冷，却躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷.n优点是冷却理想，缺点是不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。n3、分级淬火法n在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。l可减少内应力，用于小尺寸工件。盐浴炉n4、等温淬火法n将工件在稍高于Ms的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。n经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小.n适用于形状复杂及要求
8、较高的小型件。钢的淬透性网带式淬火炉n淬透性是钢的主要热处理性能。n是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。淬透性的概念M量和硬度随深度的变化n淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。l淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M+50%P)的深度。l淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力.淬透性与淬硬层深度的关系n同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷却能力强，淬硬层深。n淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。它只用于不同材料之间的比较，是通过尺寸、冷却介质相同时的淬硬层深度来确定的。影响淬透性的因素n钢的淬透性取决于临界
9、冷却速度Vk，Vk越小，淬透性越高。nVk取决于C曲线的位置，C曲线越靠右，Vk越小。l因而凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素.即除Co外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬透性提高。n利用淬透性可控制淬硬层深度。n对于截面承载均匀的重要件要全部淬透。如螺栓、连杆、模具等。对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透(淬硬层深度一般为半径的1213)，如轴类、齿轮等。n淬硬层深度与工件尺寸有关设计时应注意尺寸效应。高强螺栓柴油机连杆齿轮n不同冷却条件下的转变产物等温退火P退火(炉冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A等温淬火B下M+A分级淬火M+A淬火(水
10、冷)A1MSMf时间温度淬火PP均匀A细A四、钢的回火n回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温适当时间后，置于空气或水中冷却的工艺。n1、回火的目的n减少或消除淬火内应力防止变形或开裂。l获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。螺杆表面的淬火裂纹n稳定尺寸。淬火M和A都是非平衡组织，有自发向平衡组织转变的倾向。回火可使M与A转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。n对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用回火软化既能降低硬度，又能缩短软化周期。l未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放置使用过程中易变形或开裂。钢经淬火后应立即进行回火。2、钢在回火时的
11、转变n淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。网带式回火电炉n回火时组织转变n马氏体的分解n100回火时，钢的组织无变化。n100-200加热时，马氏体将发生分解从马氏体中析出-碳化物(-FeXC)，使马氏体过饱和度降低。析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，用M回表示。透射电镜下的回火马氏体形貌回火马氏体n在光镜下M回为黑色，A为白色。n0.2%C时，不析出碳化物。只发生碳在位错附近的偏聚。n残余奥氏体分解l200-300时由于马氏体分解，奥氏体所受的压力下降Ms上升，A分解为-碳化物和过饱和铁素体，即M回。l发生于25
12、0-400，此时，-碳化物溶解于F中，并从铁素体中析出Fe3C。l到350马氏体含碳量降到铁素体平衡成分内应力大量消除，M回转变为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状Fe3C组织，称回火托氏体，用T回表示。回火托氏体l-碳化物转变为Fe3C回火索氏体nFe3C聚集长大和铁素体多边形化l400以上Fe3C开始聚集长大。l450以上铁素体发生多边形化，由针片状变为多边形.l这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C的组织称回火索氏体，用S回表示。淬火钢硬度随回火温度的变化40钢力学性能与回火温度的关系n回火时的性能变化n回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、
13、韧性提高。n200以下，由于马氏体中碳化物的弥散析出，钢的硬度并不下降，高碳钢硬度甚至略有提高。l200-300，由于高碳钢中A转变为M回硬度再次升高。l大于300由于Fe3C粗化，马氏体转变为铁素体硬度直线下降。3、回火脆性n淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高。n在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称回火脆性。n第一类回火脆性n又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-350回火时出现的脆性。l这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法。l回火时应避开这一温度范围。n第二类回火脆性n又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-650范围内回火后缓
14、冷时出现的脆性.回火后快冷不出现，是可逆的。n防止办法：n回火后快冷。l加入合金元素W(约1%)、Mo(约0.5%)。该法更适用于大截面的零部件。4、回火种类n根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质.广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。适用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件。应用获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。提高e及s，同时使工件具有一定韧性。在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力。回火目的S回T回M回回火组织500-650350-500150-250回火温度高温回火中温回火低温回火适用于弹簧热处理
