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1、第 1 页 共 12 页浙浙 江江 X X X X 重重 型型 锻锻 造造 有有 限限 公公 司司热处理中心热处理中心文件名称：热处理工艺规程文件编号：HT/GC-01-A制定： 日期：2010.9.10审核： 日期：2010.9.12批准： 日期：2010.9.15版次：A/0 共 12 页受控号： 生效日期：2010.9.15修改编号修改页数修改状态修改人审核批准生效日期第 2 页 共 12 页热处理工艺规程1.0 热处理工艺规范 1.1 退火及其目的把钢加热到其一适当温度并保温，然后缓慢冷却的热处理方法，称为退火。根据退火 的目的和工艺特点，可分为去应力退火，再结晶退火、完全退火、不完全
2、退火、等温退火、 球化退火和均匀化退火等。 退火的目的主要有以下几点： （1）降低硬度，改善切削加工性能。 （2）细化晶粒，改善钢中碳化物的形态和分布，为最终热处理做好组织准备。 （3）消除内应力，消除由于塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力以及铸件内残留 的内应力，以减小变形和防止开裂。 （4）使碳化物球状化降低硬度。 （5）改善或消除钢在铸造、锻造和焊接过程中形成的各种组织缺陷，防止产生白点。 在大多数情况下，退火一般为预备热处理，通常安排在铸造或锻造之后粗加工之前，目的 是为了降低硬度改善切削加工性能，细化组织，为最终热处理做组织准备。对于一些要求 不很高的工件，退火也可作为最终热处
3、理。消除内应力退火往往在铸造、焊接、压力加工或 粗加工之后。 1.2 均匀化退火 （1）定义： 均匀化退火也称扩散退火，是把钢加热到远高于 Ac3 或 Acm 的温度，经长时间保温，然后缓 慢冷却的热处理工艺。 （2）目的： 是使钢的成分均匀化，消除成分偏析。在高温下，钢中原子具有大的活动能量，有利于原子 进行充分的扩散，从而消除成分偏析及组织的不均匀性。以减轻钢在热加工时产生脆裂的倾 向和消除铸钢件内应力，并提高其力学性能。 （3）范围： 适用于铸钢件及具有成份偏析的锻轧件。 （4）工艺： 加热温度为 Ac3+150200，保温时间为 1020h ,随炉缓冷至 350 以下出炉。由于退 火的
4、加热温度很高，保温时间又长，很容易引起晶粒长大，需在退火后进行细化晶粒的处理， 如进行压力加工使晶粒碎化，或通过完全退火、正火使晶较细化。 1.3 再结晶退火 （1）目的： A、消除加工硬化，降低硬度。B、 消除冷塑性变形后的内应力。 （2）范围： 主要用于冷变形加工的工件。如工件经冷冲压或拉伸后，为降低硬度，便于继续进行冷变形 加工，均需进行再结晶退火，也称工序间退火。对于某些冷变形加工零件，为消除加工硬化 及内应力，再结晶退火也可作为最终热处理。 （3）工艺： 再结晶退火温度 Ac150150。碳钢的再结晶退火温度一般为 600700 。由于再结 晶温度与钢的化学成分及冷塑性变形量有关，因
5、此应根据具体情况确定。温度太高，晶粒会 明显长大；温度过低，再结晶过程不能完全进行，晶粒大小不均匀。保温后空冷。 1.4 去应力退火 （1）定义： 去应力退火通常是将工件缓慢加热到 Ac1 以下一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的热第 3 页 共 12 页处理工艺。 （2）目的： 是消除工件的内应力，以减少和防止工件在后续加工和使用过程中发生变形或开裂。 （3）范围：适用于铸件、锻件、焊接件、机械加工和形变加工后工件。 （4）工艺： 去应力退火温度为 Ac1100200 。在这一温度下，工件的内部组织不发生变化。加热 温度越高，内应力消除得越彻底。当温度超过以 600 时，应力即可基本完全消
6、除。机械 加工中的去应力退火应在粗加工之后、精加工之前进行，退火温度应取下限或更低些。对薄 壁或焊接件，为防止其变形，退火温度应适当降低。对于淬火（经回火）或调质过的工件， 去应力退火温度应低于回火温度，以免降低硬度和强度。保温时间与工件大小及装炉量有关， 一般为 2 4h 。工件截面厚度较大或装炉量较大时，保温时间可取上限或适当延长。为避 免冷却过程中造成新的热应力，保温后应缓慢冷却，通常随炉冷至 300以下出炉空冷。 1.5 完全退火 （1）定义： 把钢加热到 Ac3 以上温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的退火方法称为完全退火。 （2）目的： A、降低硬度。完全退火后得到片层较厚的珠光体，
7、消除了由铸造、锻造、焊接后由于冷却 较快而造成了的硬度较高的组织，改善了切削加工性能。 B、细化晶粒。铸件在浇铸后缓慢冷却，锻件在停锻时，温度过高，焊接件焊缝处温度过高， 工件热处理时温度过高都会使组织出现晶粒粗大和组织不均等现象。采用完全退火，可以将 粗大晶粒转变为细小晶粒。 C、钢在加热和缓慢冷却过程中，还可以消除在形变和快冷过程中产生的残留内应力。 （3）范围： 主要用于亚共析钢的碳钢和合金钢，包括铸钢件、锻轧件、焊接件等。完全退火不能用于过 共析钢。 （4）工艺： A、加热温度。完全退火的加热温度一般为：碳钢加热到 Ac3+3050,合金钢加热到 Ac3+3070。为改善低碳钢的切削加
8、工性能，或使高合金的碳化物充分溶解，可适当提高 奥氏体化温度；但过高的加热温度是不可取的。常用结构钢的退火温度及退火后的硬度见附 录 B、保温时间。确定保温时间的原则是保证奥氏体的充分均匀化，其时间长短与零件有效厚 度、工件的排列方式和装炉量大小等因素有关。在箱式电阻炉中退火，保温时间可按有效厚 度计算（1.52.5min/mm ） 。工件排列越紧密，装炉量越大，保温时间越长。 C、冷却速度。冷却速度对退火后组织及其性能影响较大，应根据钢种和要求的性能而定。 退火后的组织应为珠光体。当冷却速度太快时，珠光体的片层太薄，硬度就偏高，不利于切 削加工。若冷却过慢，则会出现大块铁素体且生产效率会降低
9、。故冷却速度一般为 30120h 。生产中通常采用随炉冷却方式，冷至 500以下，即可出炉空冷。 1.6 不完全退火 （1）定义： 是将钢加热到 Ac1Acm（过共析钢）或 Ac1Ac3（亚共析钢）之间，保温后缓慢冷却的退 火方法。 （2）目的： 与完全退火相同。 （3）范围： 一般用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件及冲压件等。主要用于过共析钢的退火。对于亚共析 钢来说，如果钢的原始组织良好，晶粒细小，只是为降低硬度或消除内应力，也可以进行不第 4 页 共 12 页完全退火。 （4）工艺： 加热温度为 Ac1+ 4060，保温后随炉缓慢冷却到 500以下空冷。保温和冷却工艺参数 与完全退火相同。
10、1.7 等温退火 （1）定义： 等温退火是将钢加热到 Ac1 或 Ac3 以上温度，保温一定时间后迅速过冷到 Ar1 以下某一温 度，并保持一段时间，使其全部转变为珠光体组织后出炉空冷的热处理方法。 （2）目的: 细化组织和降低硬度，防止产生白点。 （3）范围： 适用于中碳合金网和高合金钢的大到铸锻件及冲压件。 （4）工艺： A、加热温度。等温退火的加热温度一般为：亚共析钢加热到 Ac3+ 3050，共析钢和过 共析钢加热到 Ac1+ 2040。 B、等温温度。根据所要求的性能，从钢的奥氏体等温转变图上选择，一般为 Ar12030。等温温度越高，所得到的组织越粗，硬度越低。 C、等温时间。由等
11、温温度线与等温转变终了线的交点确定。由于工件大小、装炉量等因素 的影响，为保证奥氏体全部转变，等温时间可长一些。通常，碳钢的等温时间为 24h，合 金钢 36h。 D、冷却。在等温过程中组织已完全转变，等温后空冷即可。 （5）优点： 通过选择等温温度来获得预期的组织和性能，且组织的均匀性和性能的一致性都较好，合金 钢可得到较低的退火硬度，退火周期比较短。 常用工具钢等温退火参数及硬度值见附录。 1.8 球化退火 （1）定义： 使钢中的碳化物球状化的退火方法称为球化退火。 （2）目的： A、降低硬度，改善切削加工性能。钢经球化退火后，形成的球状碳化物具有比片状碳化物 低的硬度，有利于改善切削加工
12、性能。 B、细化组织，为淬火做好组织准备。在淬火加热过程中，由于球状碳化物比片状碳化物较 难溶于奥氏体，因而可以阻止晶粒长大，减少和防止钢的过热。球化退火后得到的组织均匀， 有利于减少淬火畸变和开裂倾向。 C、提高淬火工件的耐磨性。由于球状碳化物在工件淬火后被完全保留下来，且均匀地分布 在马氏体基体上，这些细而硬的小颗粒可以有效地提高工件的耐磨性。 （3）范围： 适用于共析钢或过共析钢件的退火，如工具、模具、轴承等。 （4）工艺： 球化退火有普通球化退火、等温球化退火和周期球化退火等。 1）普通球化退火 A、加热温度。加热温度为 Ac1+ 1020 。加热温度过高，溶入奥氏体中的碳化物太 多则
13、会降低球化的成核率，容易形成片状珠光体。如果加热温度过低则珠光体中的片状 碳化物溶解不够，部分片状碳化物可能因未溶解而保留下来，可能得到细粒状与片状混合的 珠光体组织。 B、保温时间。其时间长短与零件有效厚度、工件的排列方式和装炉量大小等因素有关。由第 5 页 共 12 页于球化退火的温度比完全退火低，故球化退火的保温时间应比完全退火稍长些。 C、冷却。工件保温后以 2040/h 的速度冷却至 500以下出炉空冷。冷却速度影响着退 火组织中碳化物颗粒的大小和分布的均匀性。在同一退火温度下，增大冷却速度，因碳化物 来不及聚集和长大，而得到细小而弥散度较大的组织，使硬度偏高，不利于切削加工。冷却
14、速度过小，碳化物容易聚集成较大的颗粒。通常，球化退火保温后，直接缓慢冷却的冷却速 度应比普通退火慢些。这种退火方法球化较充分，但生产周期长。适用于截面大的工件及装 炉量大的情况。 2）等温球化退火 其加热温度为 Ac1+ 2030 ，保温后冷却到 Ar12030 ，等温一段时间（等温时间 取决于等温转变曲线及工件截面尺寸大小） ，然后随炉冷却至 500以下出炉空冷。这种方 法退火后的组织比较均匀，且易于控制，生产周期较短。 3）周期球化退火 它是将钢在 Ac11020加热，保温后在 Ar12030等温一段时间，如此反复进行多 次等温球化退火，然后随炉冷至 500以下出炉空冷。这种方法得到的球状
15、碳化物不够均匀， 且操作较麻烦，生产中应用较少，主要用于原始组织为粗片状珠光体的情况。 1.9 正火 （1）定义： 正火是把钢加热到 Ac3（亚共析钢）或 Acm（过共析钢）以上适当温度，保温后在空气中冷 却的热处理方法。 （2）范围： A、作为低碳钢和某些低合金结构铸钢及锻件消除应力、细化组织、改善切削加工性能和淬 火前的预备热处理。 B、消除网状碳化物，为球化退火作准备。 C、用于某些碳素钢、低合金钢工件在淬火返修时，消除内应力和细化组织，以防重新淬火 时产生开裂和变形。 D、作为普通结构件的最终热处理。一些受力不大，只需一定的综合力学性能的的结构件， 采用正火就能满足其使用性能要求。 （
16、3）工艺： A、加热温度。亚共析钢的加热温度为 Ac3+3050，过共析钢的加热温度为 Acm+3050。B、保温时间。保温时间与工件有效厚度有关，以工件截面温度均匀为原则（保温时间的计 算可参考淬火） 。 C、冷却。正火工件的冷却一般为空冷，大型工件根据截面尺寸的大小，可采用风冷或喷雾 冷却，以获得预期的组织和性能。 1.10 淬火 （1）定义： 淬火是把钢加热到 Ac3 或 Ac1 以上温度，保温一定时间，然后以适当方式冷却，以获得马氏 体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 工件经淬火和回火处理后，其组织与淬火前相比发生了很大的变化，力学性能有很大的提高， 可以充分地发挥材料的潜力，使工件具有良好的使用性能。 （
