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1、第4章金属材料热处理热处理分类 4.1退火与正火 4.2钢的淬火 4.3钢的表面淬火 4.4钢的回火 4.5钢的淬透性 4.6固溶处理与时效强化 4.7钢的化学热处理 4.8热处理零件的结构工艺性及技术条件标注 4.9热处理技术新进展 本章小结热处理分类加热冷却普通热处理:退火、正火、淬火、回火表面淬火:感应加热表面淬火、火焰加热淬火 表面热处理化学热处理:渗碳、渗氮、渗金属 其他热处理：形变热处理、超细化热处理、真空热处理热处理工艺曲线保温临界温度时间温度第4章金属材料热处理4.1退火与正火 4.1.1退火1.完全退火2.球化退火3.扩散退火(均匀化退火)定义、应用范围、后处理4.去应力退火
2、定义、应用范围、目的 4.1.2正火第4章金属材料热处理完全退火与等温退火第4章金属材料热处理定义： 应用范围： 目的： 工艺： 等温退火高速钢等温退火与完全退火的比较球化退火第4章金属材料热处理定义： 应用范围： 目的： 工艺：T10钢球化退火正火定义：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上 3050，保温适当的时间后在静止空气中冷却的热处理叫正火。 应用范围： 目的：（1）要求不高的结构件，可作为最终热处理。（2）改善低碳钢的切削加工性（以防粘刀）。（3）共析钢、过共析钢正火后可消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。 各种退火及正火的加热温度范围第4章金属材料热处理碳钢
3、的硬度与热处理的关系第4章金属材料热处理各种退火及正火的加热温度范围第4章金属材料热处理4.2钢的淬火 定义、目的 4.2.1淬火加热温度和加热时间 4.2.2淬火冷却介质 4.2.3淬火冷却方法1.单介质淬火法2.双介质淬火法3.分级淬火法4.等温淬火法5.冷处理第4章金属材料热处理421淬火加热温度和加热时间第4章金属材料热处理碳钢的淬火加热温度范围合金钢的淬火加热温度稍 微高一些，是临界点以上 50100。 加热时间： 箱式炉：12min/mm 盐浴炉：041min/mm 合金钢适当延长422淬火冷却介质第4章金属材料热处理各种淬火方法示意图1单介质淬火法 2双介质淬火法 3分级淬火法
4、4等温淬火法 5冷处理423淬火冷却方法第4章金属材料热处理4.3钢的表面淬火4.3.1感应加热表面淬火 4.3.2火焰加热表面淬火 433激光加热表面淬火第4章金属材料热处理感应加热表面淬火 示意图第4章金属材料热处理高频 100500kHz 0.52.0mm 中频 2.58kHz 210mm 工频 50Hz 1015mm特点：加热速度快、时间短、 氧化脱碳少、变形小、晶粒细 小、硬度高，表面层具有较大 的残余压应力，可提高疲劳强 度。但设备昂贵。淬火前调质 或正火，淬后需低温回火。火焰加热表面淬火示意图第4章金属材料热处理4.4钢的回火4.4.1回火目的 4.4.2回火组织转变及性能变化
5、4.4.3回火工艺及应用 4.4.4回火脆性第4章金属材料热处理441回火目的（1）消除或降低应力，防止变形或开裂。 （2）调整性能（硬度） （3）稳定组织，稳定形状和尺寸，保证精度。第4章金属材料热处理4.4.2回火组织转变及性能变化1.钢在回火时的组织转变(1)马氏体的分解（200以下）(2)残余奥氏体分解(200300)(3)渗碳体的形成(250400)(4)渗碳体的聚集长大(400以上) 2.回火后的组织和性能(1)回火马氏体(250 以下)(2)回火托氏体(350450 )(3)回火索氏体(500650 )第4章金属材料热处理淬火钢回火时的变化过程第4章金属材料热处理40钢回火后的力
6、学性能与回火温度的关系第4章金属材料热处理4.4.3回火工艺及应用1.低温回火(150250 ) 2.中温回火(350500 ) 3.高温回火(500650 )第4章金属材料热处理4.4.4回火脆性第4章金属材料热处理第一类回火脆性 第二类回火脆性 防止和减弱第二类回火脆性 的措施: 合金钢回火时,加热到 500650 )快速冷却; 大 型零件在钢中加Mo、W、 Nb等合金元素; 提高合金 的纯度,减少N、O、P等杂质 元素含量; 采用变形热处理 或二次淬火,避免杂质的偏聚.钢的韧性与回火温度的关系4.5钢的淬透性第4章金属材料热处理 淬硬层深度概念： 淬透性概念: 淬透性的影响因素：(1)钢
7、的含碳量(2)合金元素(3)钢中未溶物质 淬硬性概念： 淬透性与选材的关系:(1)动载和交变载荷下;(2)弹簧类零件(3)轴类零件(4)工具类零件工作截面的不同冷却速度4.6固溶处理与时效强化第4章金属材料热处理固溶处理: 时效强化: 时效需满足的条件: 举例:铝合金时效强化 特点:Wc为4%的Al-Cu合金的时效曲线4.7钢的化学热处理定义:钢的化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的 活性介质中保温,使一种或几种元素渗入表层,以改变其化学成分 组织和性能的热处理工艺.化学热处理的基本过程:(1)活性原子的产生2CO 2C+O22NH3 2N+3H2 (2)活性原子的吸收(3)活性原子的扩
8、散 举例:钢的渗碳第4章金属材料热处理钢的渗碳1.渗碳方法气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳 2.渗碳工艺参数渗碳温度:900950渗层表面含碳量:0.85%1.05%渗层厚度:与渗碳时间有关,与工件的尺寸有关 3.渗碳后的热处理直接淬火法、一次淬火法、二次淬火法 v 渗碳件淬火后应进行低温回火(150200),以减少应力和脆性.回火后的组织是马氏体和渗碳体,硬度达5864HRC.第4章金属材料热处理钢的气体渗碳第4章金属材料热处理 定义: 工件在气体渗碳剂中进 行渗碳的工艺,称为气体渗碳. 活性碳原子的获得:通入煤气、 液化石油气等,或滴入易分解的 液体有机物,如煤油、甲醇、丙 酮等.CnH2n
9、nC+NH2 2CO C+CO2CO+H2 C+H2O 特点:渗碳过程、渗层厚度容 易控制,渗碳时间短,生产效率高 质量好.风扇电动机 废气火焰 炉盖 砂封电阻丝 耐热罐 工件炉体气体渗碳示意图4.8热处理零件的结构工艺性和 技术条件标注4.8.1热处理零件的结构工艺性(1)力求避免尖角、棱角(2)截面厚薄尽量均匀(3)形状尽量对称和封闭(4)采用组合结构 4.8.2热处理技术条件的标注第4章金属材料热处理避免尖角设计第4章金属材料热处理避免厚薄悬殊第4章金属材料热处理采用对称结构第4章金属材料热处理采用封闭结构第4章金属材料热处理5 热处理技术条件的标注附加分类 工艺代号加工方法工艺名称工艺
10、类型热处理基础分类 工艺代号第4章金属材料热处理表4.6热处理工艺分类及代号工艺 名称代 号工艺 类型代 号工艺名称代 号 加热方 法代 号热处理5整体热处理1退火1 加热炉感应12正火2 淬火3 淬火和回火4 调质5 稳定化处理6火焰 3固溶热处理;水韧处理7 固溶处理和时效8续表4.6热处理工艺分类及代号工艺 名称代 号工艺 类型代 号工艺名称代 号 加热方 法代 号热处理5表面热处理2表面淬火和回火1 电阻 激光45物理气相沉积2化学气相沉积3等离子体2气相沉积4续表4.6热处理工艺分类及代号工艺 名称代 号工艺 类型代 号工艺名称代 号 加热方 法代 号热处理5化学热处理3渗碳 1电子
11、束等离子体67碳氮共渗 2 渗氮 3 氮碳共渗 4 渗其他非金属 5渗金属 6 其他8多元共渗 7 熔渗 8表47 加热介质及代号 加热 介质固体液体气体真空保护 气氛可控 气氛流态 床 代号SLGVPCF表48 退火工艺及代号退火 工艺去应力 退火扩散 退火再结晶 退火石墨化 退火去氢 退火球化 退火等温 退火代号edrghsn表49 淬火冷却介质和冷却方法及代号冷却介质 和方法空气油水盐水有机 水溶液盐浴代号aewbys冷却介质 和方法压力 淬火双液 淬火分级 淬火等温 淬火形变 淬火热处理代号pdmnfz 表410 渗碳、碳氮共渗后的冷却方法及代号 冷却方法直接淬火一次加热淬火二次加热淬
12、火表面淬火代号grth热处理技术条件标注举例第4章金属材料热处理45钢轴 45钢摇杆表面淬火标注实例表411热处理代号及标注方法（GC4231962） 热处理代表符号表示方法举例 退火Th退火表示方法为：Th 正火Z正火表示方法为：Z 调质T调质至220250HB：T235 淬火C淬火回火至4550HRC：C48 油中淬火Y油淬回火至3040HRC：Y35 高频淬火G高频淬火回火至5055HRC：G52 调质高频淬火 T-G调质高频淬火回火至5258HRC：T-G54 火焰淬火H火焰加热淬火回火至5258HRC：H54 氰化Q氰化淬火回火至5662HRC：Q59 氮化D氮化层深0.3mm硬度8
13、50HV：D0.3-900 渗碳淬火S-CS0.5-C59 渗碳高频淬火 S-GS0.9-G594.9热处理技术新进展 4.9.1形变热处理1.高温形变热处理2.低温形变热处理 4.9.2超细化热处理 49.3真空热处理1.真空退火2.真空淬火3.真空渗碳 4.9.4离子轰击热处理 4.9.5激光热处理 4.9.6电子束热处理 4.9.7计算机辅助热处理生产第4章金属材料热处理本章小结热处理安排在各种加工工序之间，既可用于消除上一道工艺所 产生的缺陷，也可为下一道工艺创造条件，更重要的是可以充分 发挥钢材的潜力，提高工件的使用性能，提高产品的质量，延长 工件的使用寿命。因此，热处理是强化钢材的重要工艺之一。热处理的方法很多，他们都是由加热、保温、冷却三个阶段组 成，因此，应重点掌握各种热处理在以上三阶段的组织变化。第4章金属材料热处理
