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1、加热与冷却的不同，热处理可按下面分类：,第二章 钢的普通热处理工艺,普通热处理,2-1 钢的退火工艺2-2 钢的正火工艺2-3 钢的淬火工艺2-4 钢的回火工艺。,知识要点“四把火”（退火、正火、淬火、回火）的工艺过程；“四把火”对零件加工和使用的影响和作用。,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。退火与正火主要用于预备热处理，主要用于改善工艺性能，只有当工件性能要求不高时才作最终热处理,一、定义、目的和分类二、常用退火工艺方法三、退火工艺的基本原则四、退火规范对钢的组织的影响。,2-1 钢的退火工艺,一、退火的定义、目的和分类,1、定义加热到适当温度，保温，缓
2、冷(炉冷)，获得接近平衡状态组织。,2、目的,调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。 消除内应力，防止加工中变形。 细化晶粒，均匀钢的组织和成分，改善钢的力学性能；为最终热处理作组织准备。,3、分类,按加热温度：临界温度(Ac1或Ac3)以上及以下的退火按冷却方式：连续冷却退火及等温退火。,二、常用退火工艺方法,1、扩散退火2、完全退火3、不完全退火4、球化退火5、等温退火6、再结晶退火7、去应力退火。,1、扩散退火（均匀化退火）,略低于固相线的温度长期加热；AC3150200；长时间保温（10h15h）；消除成分偏析及显微组织的不均匀性；适用于一些优质合金钢和偏析较严重
3、的合金钢铸件。,扩散退火加热温度及工艺曲线,加热温度：碳钢：11001200 合金钢：12001300加热速度：100200/h；保温时间：工件截面厚度每25mm 保温3060min估算。不超过15小时冷却速度：一般50/h，高合金钢为2030/h出炉温度：碳钢及一般合金钢低于600 高合金钢低于350 。,补充一次完全退火或正火 若尚需压力加工，则压力加工可细碎晶粒。,扩散退火后将使奥氏体晶粒十分粗大,只能反复锻打。,对结晶过程中形成的化合物及夹杂物，扩散退火无能为力,2、完全退火,Ac3 + 20 30 ，完全奥氏体化，保温，缓冷，获得接近平衡状态组织。,完全退火加热温度及工艺曲线,目的,
4、通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高性能； 使中碳以上的碳钢和合金钢得到接近平衡状态的组织，以降低硬度，改善切削加工性能。 由于冷却速度缓慢，还可消除内应力。,主要适用于亚共析成分的中碳及中碳合金钢的铸件、锻件、轧制件及焊接件。含碳0.30.6。,加热速度,结构钢、弹簧钢及热作模具钢钢锭取100200/h。,亚共析钢锻轧钢材，可稍短于钢锭的退火 (34)+(0.40.5)Q(h）。,保温时间,8.5+Q/4(h) Q：装炉量，单位为t,缓慢，以免硬度过高 碳钢:小于200/h； 低合金钢:100/h； 高合金钢:50/h 出炉温度为600以下。,冷却,3、不完全
5、退火,加热：Acl Ac3或Acl Accm。,亚共析钢：在组织基本达到要求，珠光体片层偏细、硬度偏高过共析钢：球化退火的一种。,4、球化退火,使钢中碳化物球化，或获得粒状珠光体。,目的,降低硬度、改善切削性能为淬火作组织准备。,主要用于共析钢和过共析钢。,一次球化退火,退火前进行一次正火处理。,等温球化退火,往复球化退火,T12钢球化退火后的显微组织,保温时间：比加热温度的作用弱得多 4小时左右,加热温度：愈高，不容易球化,冷却速度：Arl点附近的冷却速度冷却速度增大，碳化物直径减小。硬度过大。 20/h,5、等温退火,（1）工艺过程：将钢件加热到高于Ac3 (或Ac1 ) 的温度, 保温适
6、当时间后, 较快地冷却到珠光体区的某一温度, 并等温保持, 使奥氏体等温转变，然后缓慢冷却的热处理工艺。,5、等温退火,(2)目的：等温退火的目的与完全退火相同, 能获得均匀的预期组织; 对于奥氏体较稳定的合金钢, 可大大缩短退火时间。,5、等温退火,等温退火和普通退火示意图,6.再结晶退火,加热速度和冷却速度一般无关紧要。,将经过压力加工并存在加工硬化效应的金属制品，加热至发生再结晶的温度并保温一定时间，使再结晶过程得以完成的一种热处理工艺。,冷变形碳钢在加热时组织结构与性能的变化,7.去应力退火,加热：Ac1 100 200 (一般为500650) 保温：24h缓冷。,去应力退火加热温度及
7、工艺曲线,为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力。,目 的,三、退火工艺的基本原则,片层状珠光体,粒状珠光体,1)奥氏体成分愈均匀，退火后愈容易形成片层状珠光体。,2) 经退火软化的最佳规范加 热到临界温度以上约3040低于Arl 不超过40的温度范围发生珠光体转变。,3)实现软化退火必须缓冷,4) 奥氏体化以后，只要最终的组织与硬度符合规定，应尽量使其从转变温度快冷到室温。,5) 含碳0.70.9的工具钢及某些低合金中碳钢得到细粒状珠光体组织，在奥氏体化之前在低于A1温度2010下预热几个小时。,6)过共析合金工具钢要得到最低的硬度，在正常球化退火温度下延长
8、保温时间 。,7)可通过提高退火时的奥氏体化温度和延长保温时间，或采用中等加热速度进行奥氏体化，使奥氏体晶粒发生重结晶，细化淬火的粗大过热组织。,四、退火规范对钢的组织的影响,1、临界点以下加热的影响,冷变形碳钢在加热时组织结构与性能的变化,2、临界点以上加热时温度及时间的影响,奥氏体化温度及保温时间决定了奥氏体的晶粒大小及成分的均匀性,奥氏体化温度与过冷奥氏体分解温度对1.19碳钢组织形态的影响 (虚线NN以上析出网状碳化物)的变化,在一定的奥氏体化温度下，分解温度决定着珠光体转变产物的弥散度；,3、过冷奥氏体的分解温度、停留时间和冷却速度的影响,冷速越慢，过冷度越小，奥氏体分解温度越高,在
9、过冷奥氏体等温分解时停留时间决定了珠光体转变的程度。,2-2 钢的正火工艺,一、钢的正火,二、退火、正火后的组织性能 及工艺缺陷,一、钢的正火,加热Ac3或Accm或Ac1+ 3050保温空冷获得珠光体类型组织。,正火的加热温度及热处理工艺曲线,正火比退火冷却速度大。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,目 的,低碳钢用正火代替退火进行预先热处理，改善加工性能。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.普通结构钢(中碳钢)正火已经达到希望的强度和韧性，可作为最终热处理。对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备
10、。,二、退火、正火后的组织性能及工艺缺陷1、退火、正火比较,2、退火、正火后组织与性能的关系,（1）铁素体的机械性能,取决于其固溶的C、N含量及Me%，与晶粒的亚结构尺度有关,提高F中含C、N量将使s升高，但使临界脆化温度升高,Si、Mn溶于铁素体时将提高其强度,Ni与Cu降低铁素体的临界脆化温度。,晶粒大小对铁素体性能的影响（Hill-patch公式）,0.2=0+kd-1/2,0在晶粒内晶面间滑移所需应力,k与晶界状态及类型有关的常数,d晶粒大小，直径。,含碳0.03热变形铁的强度与晶粒大小的关系,0.2=0+kd-1/2+ k1d1-1/2,k1d1-1/2热变形后亚结构造成的附加强化,
11、d1 亚结构尺寸,k1与变形程度有关的系数。,（2）珠光体的机械性能,S珠光体片层间距,珠光体强度与组织形态间的关系是：,dp珠光体领域尺寸,dA奥氏体晶粒大小,S珠光体片层间距,珠光体塑性与组织形态间的关系为：,dp珠光体领域尺寸,dA奥氏体晶粒大小,S珠光体片层间距,珠光体韧性与组织形态间的关系可用临界脆化温度Tc表达：,dp珠光体领域尺寸,dA奥氏体晶粒大小,（2）珠光体铁素体混合物的机械性能,亚共析钢，正火与退火后的强度：,0.2=V +p(1- V ),V自由铁素体的体积百分数,自由铁素体的屈服极限,p珠光体的屈服极限。,三、退火、正火的缺陷,1、硬度偏高,2、过热（粗大的魏氏组织）
12、,3、球化不完全,4、脱碳,5、黑脆（退火石墨碳）。,常用退火工艺制度小结,习 题,正火的工艺特点、目的? 退火与正火的区别？,讨论题1 今有一批ZG45铸钢件，外形复杂，而机械性能要求高，铸后应采用何种热处理？为什么?,2 今有一批20CrMnTi钢拖拉机传动齿轮，锻后要进行车孔、拉花键及滚齿等机械加工，然后进行渗碳淬火、回火。试问锻后及机械加工前是否需要进行热处理?若需要，则应进行何种热处理?主要工艺参数如何选择?,3 今有一批45钢普通车床传动齿轮其工艺路线为锻造热处理机械加工高频淬火回火。试问锻后应进行何种热处理，为什么?,退火、正火工艺的选用,应该根据钢种、前后连接的冷、热加工工艺、以及最终零件使用条件等来进行,据含碳量不同， 一般按如下原则：,C1.0%，球化退火。,
