材料学-第六讲普通热处理工艺的选择特种热处理.

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1、普通热处理工艺的选择与 特种热处理 热处理工艺选择的原则 升温 加热温度及保温时间 冷却 时间 热处理工艺参数选择 热处理工艺曲线：三个主要工艺参数，加热温度、保温时 间、冷却方式 热处理工艺的选择原则 一、加热温度的确定 亚共析钢: Ac3+(2040 )共析钢: Ac1+(2040 ) 过共析钢: Accm+(2040 ) 热处理温度选择 举例说明 现有材料及技术要求 请制定加热温度 材料 Ac1Ac3Ar1Ar3Ms 45钢 724 730 682 751 320 60Si2Mn 755 810 700 770 305 材料淬火加热温度回火加热温度 45钢 820-840 根据技术要求决

2、定 60Si2Mn 840-860 根据技术要求决定 材料技术术要求 45钢 重要的结构支承轴 HB250-300 45钢 耐磨性好、强度高不 受冲击的轴 HRC55-60 60Si2Mn 弹簧 HRC42-48 热处理工艺的选择原则 二、热处理保温时间选择 根据加热计算的经验公式： 式中：T为加热时间（min或s） 加热系数（min/mm或s/mm）空气 电阻炉碳钢取0.91.1，合金钢取1.31.6 K装炉条件修正系数，通常取11.5 D工件有效厚度（mm） 根据样品尺寸及 加热环境制定保温时间 45钢1重要的轴：25200 35 45钢2耐磨轴： 30150 42 60Si2Mn弹簧：

3、15200 31.5 以上单位均为mm 热处 理炉：空气中电阻炉 请根据经验 公式估算加热时间 。 三、热处理工艺冷却方式选择 根据冷却曲线选择冷却方式 因此热处理工艺为： 材料技术术要求淬火工艺艺回火工艺艺 45钢钢 HB250-30084040min 水冷高温回火58040min 空冷 45钢钢 HRC55-6084045min 水冷低温回火16060min 空冷 60Si2Mn HRC42-4884035min 油冷中温回火46040min 油冷 材料技术术要求淬火工艺艺后硬度回火工艺艺后硬 度 45钢钢 HB250-300HRC57-61HB250-300 45钢钢 HRC55-60H

4、RC57-61HRC55-60 60Si2Mn HRC42-48HRC58-62HRC42-48 热处理工序过程中应达到的硬度值： 70年代热处理控制系统 五、热处理工艺所用设备 箱式热处理炉 井式热处理炉 西南交通大学自制热处理控制系统 以上热处理工艺的应用举例（自行车）： 45钢淬火+低温回火工艺：用于各种轴类，如用于自行车中轴脚踏； 45钢淬火+高温回火工艺：用于各种机械结构件，如自行车中轴锁紧螺母； 60Si2Mn淬火+中温回火工艺：用于各种弹簧，如用于自行车坐下面的三根弹 簧。 热处理操作过程 工艺结束后： 试样出炉 试样搅拌冷却 试样冷却后打磨氧 化脱碳层 试样出炉试样搅拌冷却去掉

5、试样表面氧化皮打试样淬火、回火后硬度 20Cr的热处理工艺 热处理工艺 工艺参数 硬度要求 工艺特点 1、用途：塑胶模具钢、20Cr合金结构钢大多用于制造心部强 度要求较高，表面承受磨损、截面在30mm以下的或形状复 杂而负荷不大的渗碳零件(油淬)，制造用来冷作模具钢及五 金模具等。 2、退火工艺 去应力退火 加热700720，保温，空冷 179HBS 消除残 余应力，消除加工硬化（粗加工后进行） 完全退火 加热860890，保温，炉冷 179HBS 消除残余 应力，降低硬度 不完全退火 加热790，保温8h，690等温3h，出炉筒冷 获得粒状珠光体 正火 加热870900，保温，空冷 217

6、HBS 加热温度在 Ac3836线之上，细化晶粒，消除组织缺陷，以获得珠光 体+少量铁素体组织 3、淬火+回火 淬火 加热860880，保温，水冷或油冷 3438HRC 淬火温度高， 淬透性低，变形较大，硬度低，耐磨性差 加热880，保温，200硝盐分级后油冷(200回火1h) 获得板条马 氏体，变形小 加热880，保温，油冷。再加热820，200硝盐分级后油冷(200 回火1h) 获得板条马氏体，变形小 加热880，保温，油冷。再加热780，保温，400硝盐浴等温 5min后油冷(200回火1h) 获得板条马氏体，变形小。b： 653.2MPa，5：26.9% 加热920，保温，10%NaC

7、l水冷(350回火1h) 37HRC 获得回火屈氏体。b：1200MPa，s：1000Mpa，k：64.1J/cm2， K1c：3335.7MPa 回火 加热160180，保温2h，空冷 3236HRC 获得回火马氏体组 织 加热450480，保温2h，空冷 250HBS 获得回火屈氏体组织 20Cr的热处理工艺 4、表面化学热处理+普通热处理复合 气体渗碳 加热900920，以0.150.2mm/h计保温时间 加热温度不超过 920，以避免晶粒长大渗碳后淬火与回火 一次淬火：加热860890， 保温后水冷或油冷；二次淬火：加热780820，保温后水冷或油冷 6063HRC 心部保持良好韧性的

8、同时，表层获得高的强度、硬度与耐磨 性 回火：加热170190，保温2h，空冷 表：5862HRC心：2832HRC 渗碳+表面感应淬火+低温回火 渗碳：加热900920，以0.150.2mm/h 计保温时间 加热温度不超过920，以避免晶粒长大 表面感应淬火：表面温芳840860 5963HRC 表面温度不宜过高，以 防表面晶粒粗大 低温回火：加热170190，保温2h，空冷 表面硬度5862HRC 表面获 得回火马氏体组织 气体碳氮共渗 共渗温度840860，出炉水冷或油冷 6065HRC 心部保 持良好韧性的同时，表层获得高的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性 回火温度150180，出炉空冷 表

9、：5862HRC心：2832HRC 固体渗硼 渗硼温度900，保温4h，油冷(渗硼剂： 85%SiC+10%B4C+5%KBF4)。渗层0.1150.139mm 16891789HV0.1 表面形成高硬度的硼化物层而心部为淬火组织 20Cr的热处理工艺 35CrMo 35CrMo合金结构钢,有很高的静力强度、冲击韧性及较高 的疲劳极限，淬透性较40Cr高，高温下有高的蠕变强度与 持久强度，长期工作温度可达 500；冷变形时塑性中等 ，焊接性差。 用途 用作在高负荷下工作的重要结构件，如车辆和发动机的 传动件；汽轮发电机的转子、主轴、重载荷的传动轴，大 断面零件 化学成份 碳 C ：0.320.

10、40 ；硅 Si：0.170.37 ；锰 Mn：0.40 0.70 硫 S ：允许残余含量0.035 ；磷 P ：允许残余含量 0.035 铬 Cr：0.801.10 ；镍 Ni：允许残余含量0.030 铜 Cu：允许残余含量0.030 ；钼 Mo：0.150.25 力学性能 抗拉强度 b (MPa)：985(100) 屈服强度 s (MPa)：835(85) 伸长率 5 ()：12 断面收缩率 ()：45 冲击功 Akv (J)：63 冲击韧性值 kv (J/cm2)：78(8) 硬度 ：229HB 试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm 热处理规范及金相 组织 35CrMo 35CrMo 热处理

11、规范：淬火850,油冷;回火550,水冷、油冷。 热处理与力学性能: 钢号: 35CrMo 试样毛坯尺寸/mm: 25 热处理|淬火|加热温度/|第一次淬火: 850 热处理|淬火|加热温度/|第二次淬火: 热处理|淬火|冷却剂: 油 热处理|回火|加热温度/: 550 热处理|回火|冷却剂: 水、油 力学性能|抗拉强度b/MPa|: 980 力学性能|屈服点s/MPa|: 835 力学性能|伸长率5()|: 121 力学性能|面缩率()|: 45 力学性能|冲击吸收功AKV/J|: 63 交货状态硬度HBS|: 229 交货状态：以热处理（正火、退火或高温回火）或不热处理状 态交货，交货状态

12、应在合同中注明。 42CrMo 42CrMo 其对应国际标准组织牌号:42CrMo4 对应日本牌号：SCM440 对应德国牌号：42CrMo4 近似对应美国牌号：4140 特性及适用范围： 强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有 高的蠕变强度和持久强度。用于制造要求较35CrMo钢强 度更高和调质截面更大的锻件，如机车牵引用的大齿轮、 增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也 可用于 2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具，并且 可以用于折弯机的模具等。 42CrMo 化学成份 碳 C ：0.380.45 ; 硅 Si：0.170.37 锰 Mn：0.500.80 ; 硫

13、S ：允许残余含量0.035 磷 P ：允许残余含量0.035 ; 铬 Cr：0.901.20 镍 Ni：允许残余含量0.030 ;铜 Cu：允许残余含量 0.030 钼 Mo：0.150.25 42CrMo许用应力186310/MPa，屈服点 930s/MPa，42CrMo强度、淬透性高，韧性好，淬火时 变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度。42CrMo用 于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件 42CrMo 力学性能 抗拉强度 b (MPa)：1080(110) 屈服强度 s (MPa)：930(95) 伸长率 5 ()：12 断面收缩率 ()：45 1 冲击功 Akv

14、(J)：63 冲击韧性值 kv (J/cm2)：78(8) 硬度 ：217HB 试样尺寸：试样毛坯尺寸为25mm 42CrMo 42CrMo热处理 退火annealing 76010退火，炉冷至400空冷。 HB220-230 正火normalize No.4 86010正火，出炉空冷。 调质quenching+tempering No.5 84010淬水或油（视产品型状复杂程度 ），630-680度回火。 调质quenching+tempering 84010淬油，再470度回火处理。 HRC41- 45 调质quenching+tempering 84010淬油，再480度回火处理。 HR

15、C35- 45 调质quenching+tempering 850淬油，再510度回火处理。 HRC38-42 调质quenching+tempering 850淬油，再500度回火处理。 HRC40-43 调质quenching+tempering 850淬油，再510回火处理。 HRC36-42 调质quenching+tempering 850淬油，再560回火处理。 HRC32-36 调质quenching+tempering 860淬油，再390度回火处理。 HRC48-52 42CrMo 要想使42CrMo4在零下20度冲击值达到25J ，应该用怎样的调质工艺 正火： 87014，空冷至21； 淬火：强化温度为815-857，水冷或油 冷； 回火：650-677， 材料空冷至21。 60Si2Mn 60Si2M