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1、n n钢的热处理工艺钢的热处理工艺：根据钢在加热和冷却过程中的转变规律制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺热处理工艺6 . 1 钢的普通热处理钢的普通热处理n n普通热处理:退火、正火、淬火和回火退火、正火、淬火和回火，热处理的“四把火”。n n退火退火 退火退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到预定预定的某一温度的某一温度，保温后缓慢冷却保温后缓慢冷却 (一般为随炉冷却或埋入石灰中)，以获得接近平衡状态获得接近平衡状态组织组织的热处理工艺。 n n退火分为：完全退火、等温退火、球化退退火分为：完全退火、等温退火、球化退火、再结晶退火、去应力退
2、火等火、再结晶退火、去应力退火等。 n n完全退火完全退火n n 定义：定义：将钢件或毛坯加热到Ac3以上以上2030，保温一段时间，获得完全奥氏体后，缓慢冷却缓慢冷却(随炉冷却随炉冷却)到500600以以下出炉下出炉空冷。n n完全退火的目的完全退火的目的（1）改善热加工造成的粗大、不均匀的组织；）改善热加工造成的粗大、不均匀的组织；（2）中碳以上碳钢和合金钢降低硬度，改善，中碳以上碳钢和合金钢降低硬度，改善，切削加工性能切削加工性能(170HB230HB时易于切削加工)；（3）消除铸件、锻件及焊接件的内应力。）消除铸件、锻件及焊接件的内应力。n n适用范围适用范围n n 含碳量为0.250
3、.77的亚共析成分的亚共析成分的碳钢、合金钢碳钢、合金钢和工程铸件、锻件和热轧型材。n n过共析钢过共析钢不宜采用不宜采用完全退火完全退火。 ?网状二次渗碳体的析出使钢的强度，韧性和冲击韧性显著降低缺点：需要很长的时间n n等温退火等温退火将钢件或毛坯加热至Ac3(或或Acl)以上以上2030 ，保温一定时间后，较快地冷却至珠光体转变区保温，使奥氏体转变为珠光体后，再缓冷。n n等温退火的目的与完全退火相同等温退火的目的与完全退火相同。n n等温退火时的转变容易控制等温退火时的转变容易控制，能获得均匀能获得均匀的预期组织的预期组织，适宜大型制件及合金钢制件，可缩短退火周期。缩短退火周期。n n
4、球化退火球化退火n n 球化退火：球化退火：将钢件或毛坯加热到略高于略高于Acl的温度（的温度（20-30），经长时间保温，使长时间保温，使钢中二次渗碳体自发转变为颗粒状钢中二次渗碳体自发转变为颗粒状(或称球或称球状状)渗碳体，渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的工艺方法。n n保温时间：2-4小时n n1.球化退火的目的球化退火的目的 降低硬度，改善切削加工性能改善切削加工性能；均匀组织，为淬火作组织准备。为淬火作组织准备。n n 2.球化退火的适用范围球化退火的适用范围 碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和过共析钢金工具钢等共析钢和
5、过共析钢(含碳量大于含碳量大于0.77)。奥氏体化后碳浓度分布不均匀，过冷后渗碳奥氏体化后碳浓度分布不均匀，过冷后渗碳体形核，并长大，形成球状球状珠光体。体形核，并长大，形成球状球状珠光体。n n扩散退火扩散退火扩散退火扩散退火 （均匀化退火）（均匀化退火）n n将将钢锭、铸件钢锭、铸件钢锭、铸件钢锭、铸件加热到加热到略低于固相线温度略低于固相线温度略低于固相线温度略低于固相线温度( (钢的熔点钢的熔点钢的熔点钢的熔点以下以下以下以下100100200200) )，长时间保温并缓冷，长时间保温并缓冷，长时间保温并缓冷，长时间保温并缓冷，使钢锭，使钢锭等化学成分和组织均匀化。等化学成分和组织均匀
6、化。n n加热温度高加热温度高 Ac3Ac3或者或者或者或者AccmAccm以上以上以上以上150-300150-300n n退火时间：退火时间：退火时间：退火时间：t=8.5+Q/4(Qt=8.5+Q/4(Q为装炉量），一般扩散退为装炉量），一般扩散退为装炉量），一般扩散退为装炉量），一般扩散退火时间为火时间为火时间为火时间为10-1510-15小时。小时。小时。小时。n n扩散退火高温长时间加热奥氏体晶粒粗大，需要扩散退火高温长时间加热奥氏体晶粒粗大，需要扩散退火高温长时间加热奥氏体晶粒粗大，需要扩散退火高温长时间加热奥氏体晶粒粗大，需要进行完全退火或正火来细化晶粒。或消除过热的进行完全退
7、火或正火来细化晶粒。或消除过热的进行完全退火或正火来细化晶粒。或消除过热的进行完全退火或正火来细化晶粒。或消除过热的缺陷缺陷缺陷缺陷n n生产周期长，消耗能量大，成本高。所以只适用于优质合金钢，存在严重偏析的合金钢铸件。n n去应力退火、再结晶退火去应力退火、再结晶退火去应力退火、再结晶退火去应力退火、再结晶退火n n1. 1.去应力退火去应力退火去应力退火去应力退火又称低温退火又称低温退火又称低温退火又称低温退火。它是将钢加热到。它是将钢加热到500500650 650 (Ac1(Ac1温度以下温度以下) )，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温的工艺方法。的工
8、艺方法。目的目的目的目的：消除铸件、锻件和焊接件以及冷变形加工造消除铸件、锻件和焊接件以及冷变形加工造消除铸件、锻件和焊接件以及冷变形加工造消除铸件、锻件和焊接件以及冷变形加工造成的内应力。成的内应力。成的内应力。成的内应力。去应力退火温度低、去应力退火温度低、不改变工件原不改变工件原不改变工件原不改变工件原来的组织。来的组织。来的组织。来的组织。钢的保温时间为钢的保温时间为钢的保温时间为钢的保温时间为3min/mm3min/mm，铸铁：，铸铁：，铸铁：，铸铁：6min/mm6min/mm冷却过程要缓慢以免产生新的应力。冷却过程要缓慢以免产生新的应力。冷却过程要缓慢以免产生新的应力。冷却过程要
9、缓慢以免产生新的应力。n n2. 2. 再结晶退火再结晶退火再结晶退火再结晶退火（1 1）消除冷变形加工）消除冷变形加工）消除冷变形加工）消除冷变形加工( (冷轧、冷拉、冷冲冷轧、冷拉、冷冲冷轧、冷拉、冷冲冷轧、冷拉、冷冲) )产生的畸产生的畸产生的畸产生的畸变组织；变组织；变组织；变组织；（2 2）消除加工硬化）消除加工硬化）消除加工硬化）消除加工硬化。（3 3）加热温度为再结晶温度）加热温度为再结晶温度）加热温度为再结晶温度）加热温度为再结晶温度以上以上150 150 250 250 。（4 4）使冷变形后）使冷变形后被拉长的晶粒重新形核长大为等轴被拉长的晶粒重新形核长大为等轴被拉长的晶粒
10、重新形核长大为等轴被拉长的晶粒重新形核长大为等轴晶晶晶晶，消除加工硬化效果。消除加工硬化效果。消除加工硬化效果。消除加工硬化效果。把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保温适当时间，使新的等轴晶粒代替原来的变形晶粒，从而消除加工硬化的热处理工艺。正火正火n n正火正火正火正火：将钢加热到：将钢加热到Ac3(Ac3(亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢) )和和和和Accm(Accm(过共析过共析过共析过共析钢钢钢钢) )以上以上以上以上30305050，保温一段时间后，保温一段时间后，在在在在空气中空气中空气中空气中或在强制流动的空气中或在强制流动的空气中或在强制流动的空气中或在强制流动的空气中冷却
11、到室温的工艺方法冷却到室温的工艺方法冷却到室温的工艺方法冷却到室温的工艺方法。得到珠光体组织。得到珠光体组织。n n与完全退火相比：冷却速度较快，组织转变的温与完全退火相比：冷却速度较快，组织转变的温度也比较低，相同钢材正火后获得的珠光体的组度也比较低，相同钢材正火后获得的珠光体的组织细，硬度，强度高。织细，硬度，强度高。n n保温时间同完全退火的保温时间。以工件烧透，保温时间同完全退火的保温时间。以工件烧透，心部达到要求的温度。心部达到要求的温度。n n正火的目的：正火的目的：正火的目的：正火的目的：n n 1 1作为最终热处理作为最终热处理作为最终热处理作为最终热处理n n（1 1）对强度
12、要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。n n（2 2）正火可以）正火可以细化晶粒，使组织均匀化。细化晶粒，使组织均匀化。细化晶粒，使组织均匀化。细化晶粒，使组织均匀化。n n（3 3）减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化。细化。细化。细化。n n2 2作为预先热处理作为预先热处理作为预先热处理作为预先热处理 n n
13、（1 1）截面较大的结构钢件截面较大的结构钢件截面较大的结构钢件截面较大的结构钢件，消除消除消除消除魏氏组织魏氏组织魏氏组织魏氏组织和带状组织和带状组织和带状组织和带状组织，获得细小均匀的组织，获得细小均匀的组织，为淬火或调质处理作组织准备。为淬火或调质处理作组织准备。为淬火或调质处理作组织准备。为淬火或调质处理作组织准备。n n（2 2）碳素工具钢和合金工具钢碳素工具钢和合金工具钢碳素工具钢和合金工具钢碳素工具钢和合金工具钢，消除网状渗碳体，为球消除网状渗碳体，为球消除网状渗碳体，为球消除网状渗碳体，为球化退火作组织准备。化退火作组织准备。化退火作组织准备。化退火作组织准备。n n 3 3改
14、善切削加工性能改善切削加工性能改善切削加工性能改善切削加工性能n n正火可改善低碳钢正火可改善低碳钢正火可改善低碳钢正火可改善低碳钢( (含碳量低于含碳量低于含碳量低于含碳量低于0.250.25) )的切削加工性能。的切削加工性能。的切削加工性能。的切削加工性能。低碳钢，退火后硬度过低，切削加工时低碳钢，退火后硬度过低，切削加工时容易容易容易容易“ “粘刀粘刀粘刀粘刀” ”，表面表面表面表面粗糙粗糙粗糙粗糙。通过正火使硬度提高至。通过正火使硬度提高至140HB140HB190HB190HB，改善切削，改善切削加工性能。加工性能。n n消除热加工缺陷n n消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火退
15、火和正火的选用原则退火和正火的选用原则含碳量0.25%的低碳钢，采用正火取代退火。较快的冷去速度避免三次渗碳体的析出，从而提高强度。中碳钢0.25%-0.5%，用正火代替退火，正火成本低，生产率高。0.5%-0.75%，采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。高碳钢0.75%采用球化退火综合考虑：使用性能和经济性能淬火与回火淬火与回火n n钢的热处理中最重要，应用最广泛n n为消除淬火应力，和得到不同强度，硬度和韧性需要进行回火处理，淬火与回火密不可分淬火淬火n n将钢加热到将钢加热到Ac3或或Ac1线以上线以上(3050)保保温一段时间，然后以大于临界冷却速度冷温一段时间，然后以大于临界冷却
16、速度冷却，获得却，获得马氏体马氏体组织的热处理工艺称为淬组织的热处理工艺称为淬火。火。n n目的：获得尽量多的马氏体并结合不同温目的：获得尽量多的马氏体并结合不同温度的回火获得需要的性能：度的回火获得需要的性能：弹簧钢弹簧钢经淬火经淬火+中温回火可获得很高的弹性极限。中温回火可获得很高的弹性极限。工具钢工具钢经淬火经淬火+低温回火可获得很高的硬度和耐磨低温回火可获得很高的硬度和耐磨性。性。n n淬火温度淬火温度亚共析钢淬火加热温度：亚共析钢淬火加热温度：Ac3以上以上3050；共析钢、过共析钢淬火加热温度：；共析钢、过共析钢淬火加热温度：Ac1以上以上3050。n n1.亚共析碳钢：亚共析碳钢
17、：n n在淬火温度加热，为晶粒细小的奥氏体，在淬火温度加热，为晶粒细小的奥氏体，淬火后为细小的马氏体组织。淬火后为细小的马氏体组织。n n（1）加热温度过高）加热温度过高：奥氏体晶粒粗化，淬火得到粗大马氏体，钢脆化。钢脆化。n n（2）加热温度过低）加热温度过低：如在Ac1Ac3之间，加热时为奥氏体奥氏体+铁素体。铁素体。淬火后为马氏体马氏体+铁素体铁素体(+残余奥氏体残余奥氏体)，淬火硬度不足，淬火硬度不足。n n2. 2.共析钢和过共析钢共析钢和过共析钢共析钢和过共析钢共析钢和过共析钢：n n在淬火加热之前在淬火加热之前球化退火球化退火球化退火球化退火，加热到加热到加热到加热到AclAcl
18、以上以上以上以上30305050不完全奥氏体化后，其组织：奥氏体不完全奥氏体化后，其组织：奥氏体不完全奥氏体化后，其组织：奥氏体不完全奥氏体化后，其组织：奥氏体+ +部分未部分未部分未部分未溶的细粒状渗碳体颗粒。溶的细粒状渗碳体颗粒。溶的细粒状渗碳体颗粒。溶的细粒状渗碳体颗粒。n n淬火后，马氏体淬火后，马氏体淬火后，马氏体淬火后，马氏体+ +未溶渗碳体颗粒。未溶渗碳体颗粒。未溶渗碳体颗粒。未溶渗碳体颗粒。不降低淬火钢不降低淬火钢的硬度，提高它的耐磨性。的硬度，提高它的耐磨性。n n（1 1）加热温度过高）加热温度过高）加热温度过高）加热温度过高（在（在AccmAccm以上）以上）: :A A
19、的含碳量增加，淬火残余奥氏体量增多的含碳量增加，淬火残余奥氏体量增多的含碳量增加，淬火残余奥氏体量增多的含碳量增加，淬火残余奥氏体量增多，降低钢降低钢降低钢降低钢的硬度与耐磨性。的硬度与耐磨性。的硬度与耐磨性。的硬度与耐磨性。A A晶粒粗大晶粒粗大晶粒粗大晶粒粗大。淬火后片状马氏体粗大淬火后片状马氏体粗大淬火后片状马氏体粗大淬火后片状马氏体粗大，显微裂纹多显微裂纹多显微裂纹多显微裂纹多，增加脆性。增加脆性。增加脆性。增加脆性。淬火内应力增加，极易引起工件的淬火变形和开裂淬火内应力增加，极易引起工件的淬火变形和开裂淬火内应力增加，极易引起工件的淬火变形和开裂淬火内应力增加，极易引起工件的淬火变形
20、和开裂。n n淬火加热保温时间淬火加热保温时间n n 加热保温时间的影响因素加热保温时间的影响因素：加热炉的类型、钢种、工件尺寸大小等有关，一般根据热处理手册中的经验公式确定。n n淬火过程中工件截面各部分冷却速度不同，只有冷却速度大于临界淬火速度才能得到马氏体，工件心部可能得到珠光体，贝氏体等非马氏体组织。这就涉及到一个“淬透性”的问题。n n淬火应力热应力（各部分冷却速度不同）组织应力（奥氏体，珠光体，贝氏体，马氏体）含碳量，合金元素，工件尺寸，淬火介质都影响着淬火应力的大小n n淬火冷却方式淬火冷却方式n n冷却介质应保证工件得到马氏体，同时变冷却介质应保证工件得到马氏体，同时变形小，不
21、开裂。形小，不开裂。n n1.理想的淬火曲线理想的淬火曲线：650以上缓冷，降低热应力。650400快速冷却，保证奥氏体不分解。400 以下缓冷，减少马氏体转变时的相变应力 n n常用的淬火冷却介质：（主要是水、油。）常用的淬火冷却介质：（主要是水、油。）常用的淬火冷却介质：（主要是水、油。）常用的淬火冷却介质：（主要是水、油。）n n（1 1）水：）水：）水：）水：n n水在水在650 650 550 550 高温区冷却能力较强，在高温区冷却能力较强，在300300 200 200 低温区冷却能力也强，低温区冷却能力也强，淬火零件易变形开裂。淬火零件易变形开裂。淬火零件易变形开裂。淬火零件易
22、变形开裂。n n适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。n n水温升高，在高温区的冷却能力显著下降，低温区的冷却水温升高，在高温区的冷却能力显著下降，低温区的冷却水温升高，在高温区的冷却能力显著下降，低温区的冷却水温升高，在高温区的冷却能力显著下降，低温区的冷却能力仍然很强。能力仍然很强。能力仍然很强。能力仍然很强。n n淬火时水温不应超过淬火时水温不应超过淬火时水温不应超过淬火时水温不应超过3030。n n（2 2）盐水、碱水：（冷却能力比清水更强）盐水、碱水：（冷
23、却能力比清水更强）盐水、碱水：（冷却能力比清水更强）盐水、碱水：（冷却能力比清水更强）n n例如浓度为例如浓度为例如浓度为例如浓度为1010NaClNaCl或或或或1010NaOHNaOH的水溶液可使高温区的水溶液可使高温区的水溶液可使高温区的水溶液可使高温区(650 (650 550 550 的冷却能力显著提高。的冷却能力显著提高。的冷却能力显著提高。的冷却能力显著提高。n n（3 3）油：）油：）油：）油：n n油也是一种常用的淬火介质。如矿物油，如锭子油、机油油也是一种常用的淬火介质。如矿物油，如锭子油、机油油也是一种常用的淬火介质。如矿物油，如锭子油、机油油也是一种常用的淬火介质。如矿
24、物油，如锭子油、机油等。等。等。等。n n优点优点优点优点：在：在300 300 200200低温区的冷却速度比水小得多，低温区的冷却速度比水小得多，从而可大大降低淬火工件的相变应力，减小工件变形和开从而可大大降低淬火工件的相变应力，减小工件变形和开裂倾向。裂倾向。油在油在油在油在6500C6500C5500C5500C高温区间冷却能力低是其主要缺点。高温区间冷却能力低是其主要缺点。高温区间冷却能力低是其主要缺点。高温区间冷却能力低是其主要缺点。提高油温可以降低黏度，增加流动性，提高高温区间的冷却提高油温可以降低黏度，增加流动性，提高高温区间的冷却提高油温可以降低黏度，增加流动性，提高高温区间
25、的冷却提高油温可以降低黏度，增加流动性，提高高温区间的冷却能力。能力。能力。能力。但是油温过高，容易着火，应控制在但是油温过高，容易着火，应控制在600C600C800C800C。适用于形状复杂的合金钢工件；小截面、形状复杂的碳钢工适用于形状复杂的合金钢工件；小截面、形状复杂的碳钢工适用于形状复杂的合金钢工件；小截面、形状复杂的碳钢工适用于形状复杂的合金钢工件；小截面、形状复杂的碳钢工件的淬火。件的淬火。件的淬火。件的淬火。n n（4）盐浴淬火：）盐浴淬火：n n为减少工件的变形，熔融状态的盐也常用为减少工件的变形，熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴淬火。作淬火介质，称作盐浴淬火。n n1
26、其特点是沸点高，冷却能力介于水、油之其特点是沸点高，冷却能力介于水、油之间；间；n n2常用于等温淬火和分级淬火，常用于等温淬火和分级淬火，n n3处理形状复杂、尺寸小、变形要求严格的处理形状复杂、尺寸小、变形要求严格的工件等。工件等。n n有机水溶液：n n美国：15%聚乙烯醇+0.4%抗粘附剂+ 0.1%防泡剂n n国内：水玻璃-碱水溶液、过饱和硝酸盐水溶液淬火方法淬火方法n n淬火方法的选择：获得马氏体淬火方法的选择：获得马氏体和减少内应减少内应力、减少工件的变形和开裂力、减少工件的变形和开裂。n n常用的淬火方法常用的淬火方法：1.单介质淬火、单介质淬火、2.双介质双介质淬火、淬火、3
27、.分级淬火、分级淬火、4.等温淬火。等温淬火。 钢的淬透性钢的淬透性n n淬透性淬透性: 是钢的固有属性，钢在淬火时获得是钢的固有属性，钢在淬火时获得马氏体的能力。马氏体的能力。 n n（1）大小）大小：用钢在一定条件下淬火所获得一定条件下淬火所获得的的淬透层深度淬透层深度来表示。在相同的形状和尺在相同的形状和尺寸条件下淬火，淬透层较深的钢，其淬透寸条件下淬火，淬透层较深的钢，其淬透性较好。性较好。n n （2）淬透层的深度淬透层的深度：由工件表面至半马由工件表面至半马氏体区的深度。氏体区的深度。半马氏体区的组织是由50马氏体和50分解产物组成的。 n n（3）淬透性主要取决于钢的临界冷却速度
28、）淬透性主要取决于钢的临界冷却速度（小小），过冷奥氏体的稳定性（），过冷奥氏体的稳定性（越稳定越稳定）。）。n n （4）淬硬性：钢淬火后形成的马氏体组织）淬硬性：钢淬火后形成的马氏体组织所能达到的硬度所能达到的硬度。主要取决于马氏体中的主要取决于马氏体中的含碳量，马氏体中碳含量越高，淬硬性越含碳量，马氏体中碳含量越高，淬硬性越大。大。n n影响淬透性的因素影响淬透性的因素影响淬透性的因素影响淬透性的因素含碳量：在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好。含碳量：在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好。含碳量：在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好。含碳量：在碳钢中，共析钢的临界冷速最
29、小，淬透性最好。亚共析钢随含碳量增加，临界冷速减小，淬透性提高；过亚共析钢随含碳量增加，临界冷速减小，淬透性提高；过亚共析钢随含碳量增加，临界冷速减小，淬透性提高；过亚共析钢随含碳量增加，临界冷速减小，淬透性提高；过共析钢随含碳量增加，临界冷速增加，淬透性降低。共析钢随含碳量增加，临界冷速增加，淬透性降低。共析钢随含碳量增加，临界冷速增加，淬透性降低。共析钢随含碳量增加，临界冷速增加，淬透性降低。 合金元素：除合金元素：除合金元素：除合金元素：除CoCo以外，其余合金元素溶于奥氏体后，以外，其余合金元素溶于奥氏体后，以外，其余合金元素溶于奥氏体后，以外，其余合金元素溶于奥氏体后，降低临界冷却速
30、度，使降低临界冷却速度，使降低临界冷却速度，使降低临界冷却速度，使C C曲线右移，提高钢的淬透性。曲线右移，提高钢的淬透性。曲线右移，提高钢的淬透性。曲线右移，提高钢的淬透性。 奥氏体化温度：提高钢材的奥氏体化温度，将使奥氏体奥氏体化温度：提高钢材的奥氏体化温度，将使奥氏体奥氏体化温度：提高钢材的奥氏体化温度，将使奥氏体奥氏体化温度：提高钢材的奥氏体化温度，将使奥氏体成分均匀、晶粒长大，降低钢的临界冷却速度，增加其淬成分均匀、晶粒长大，降低钢的临界冷却速度，增加其淬成分均匀、晶粒长大，降低钢的临界冷却速度，增加其淬成分均匀、晶粒长大，降低钢的临界冷却速度，增加其淬透性。透性。透性。透性。 钢中
31、未溶第二相：钢加热奥氏体化时，未溶入奥氏体中钢中未溶第二相：钢加热奥氏体化时，未溶入奥氏体中钢中未溶第二相：钢加热奥氏体化时，未溶入奥氏体中钢中未溶第二相：钢加热奥氏体化时，未溶入奥氏体中的碳化物、氮化物，成为非自发形核核心，使临界冷却速的碳化物、氮化物，成为非自发形核核心，使临界冷却速的碳化物、氮化物，成为非自发形核核心，使临界冷却速的碳化物、氮化物，成为非自发形核核心，使临界冷却速度增大，降低淬透性。度增大，降低淬透性。度增大，降低淬透性。度增大，降低淬透性。回火回火n n将淬火后的零件加热到低于Acl的某一温度并保温，然后冷却到室温的热处理工艺。n n回火是紧接淬火的一道热处理工艺，大多
32、数淬火钢都要进行回火。n n回火的目的回火的目的n n稳定工件组织和尺寸，减小或消除淬火应稳定工件组织和尺寸，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得工件所需力，提高钢的塑性和韧性，获得工件所需的力学性能，的力学性能，以满足不同工件的性能要求。n n回火可分为四个阶段。回火可分为四个阶段。回火可分为四个阶段。回火可分为四个阶段。n n第一阶段第一阶段(100(100以下以下) )：马氏体中碳的骗聚：马氏体中碳的骗聚过饱和过饱和MM中碳偏聚到位错线附近的间隙位置中碳偏聚到位错线附近的间隙位置n n第二阶段第二阶段(200(200以下以下) )：马氏体分解。：马氏体分解。从过饱和从过饱和MM析
33、出弥散的析出弥散的- -碳化物碳化物n n第三阶段第三阶段(200 (200 300 )300 )：残余奥氏体分解。：残余奥氏体分解。残余奥氏体分解为残余奥氏体分解为 和和- -碳化物的机械混合物（回火碳化物的机械混合物（回火MM或或B B下）下）n n第四阶段第四阶段(250 (250 400)400)：碳化物的转变。：碳化物的转变。- -碳化物转变为稳定的碳化物转变为稳定的x-x-碳化物碳化物,-,-碳化物碳化物n n第五阶段第五阶段(400(400以上以上) )：渗碳体的聚集长大与：渗碳体的聚集长大与 相的再结晶。相的再结晶。n n回火分为低温、中温和高温回火。回火分为低温、中温和高温回
34、火。 低温回火低温回火n n1. 1.低温回火温度：低温回火温度：150150250 250 。n n2. 2. 低温回火后组织：低温回火后组织：低温回火后组织：低温回火后组织： n n亚共析钢低温回火后组织：亚共析钢低温回火后组织：回火回火回火回火MM；n n过共析钢低温回火后组织：过共析钢低温回火后组织：回火回火回火回火M+M+碳化物碳化物碳化物碳化物+ +残余残余残余残余A A。n n3. 3.低温回火的目的低温回火的目的低温回火的目的低温回火的目的：保持高硬度：保持高硬度(58HRC(58HRC64HRC)64HRC)、强度、强度和耐磨性的情况下，适当提高淬火钢的韧性，同时显著降和耐磨
35、性的情况下，适当提高淬火钢的韧性，同时显著降低钢的淬火应力和脆性。低钢的淬火应力和脆性。n n4. 4. 低温回火钢低温回火钢低温回火钢低温回火钢：高碳钢和高合金钢。应用于工具、量具、：高碳钢和高合金钢。应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件、表面淬火工件等。滚动轴承、渗碳工件、表面淬火工件等。n n5. 5. 人工时效或稳定化处理（人工时效或稳定化处理（人工时效或稳定化处理（人工时效或稳定化处理（120 120 250 250 、保温几十小、保温几十小时时）：精密量具、轴承、丝杠等零件为了减少在最后加工：精密量具、轴承、丝杠等零件为了减少在最后加工工序中形成的附加应力，工序中形成的附加应力，增
36、加尺寸稳定性。增加尺寸稳定性。增加尺寸稳定性。增加尺寸稳定性。中温回火n n1. 1.回火温度：回火温度：回火温度：回火温度：在在350 350 500 500 之间。之间。n n2. 2. 回火组织回火组织回火组织回火组织：回火屈氏体组织回火屈氏体组织回火屈氏体组织回火屈氏体组织（铁素体基体（铁素体基体+ +弥散弥散分布细粒状渗碳体）。分布细粒状渗碳体）。n n回火屈氏体组织中的铁素体：保留着马氏体的形回火屈氏体组织中的铁素体：保留着马氏体的形回火屈氏体组织中的铁素体：保留着马氏体的形回火屈氏体组织中的铁素体：保留着马氏体的形态态态态。n n3. 3.回火后工件性能：回火后工件性能：回火后工
37、件性能：回火后工件性能：内应力基本消除，具有内应力基本消除，具有高的高的高的高的弹性极限和屈服极限弹性极限和屈服极限弹性极限和屈服极限弹性极限和屈服极限、较高的强度和硬度、较高的强度和硬度(35HRC(35HRC45HRC)45HRC)、良好的塑性和韧性。良好的塑性和韧性。良好的塑性和韧性。良好的塑性和韧性。n n4. 4.中温回火主要用于中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具各种弹簧零件及热锻模具各种弹簧零件及热锻模具各种弹簧零件及热锻模具。高温回火n n1. 1.调质处理调质处理调质处理调质处理：高温回火温度为：高温回火温度为500 500 650 650 。通常将淬火和随后的高温回火相结
38、合的热处理工通常将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理。艺称为调质处理。n n2. 2.高温回火的组织高温回火的组织高温回火的组织高温回火的组织：回火索氏体回火索氏体回火索氏体回火索氏体，即，即铁素体铁素体铁素体铁素体+ +细粒细粒细粒细粒状渗碳体状渗碳体状渗碳体状渗碳体。n n回火索氏体中的铁素体：回火索氏体中的铁素体：再结晶的多边形铁素体再结晶的多边形铁素体再结晶的多边形铁素体再结晶的多边形铁素体。n n3. 3.高温回火后钢性能：高温回火后钢性能：高温回火后钢性能：高温回火后钢性能：具有强度、塑性和韧性都具有强度、塑性和韧性都较好的较好的综合力学性能综合力学性能综合力学性能
39、综合力学性能，硬度为，硬度为25HRC25HRC35HRC35HRC。n n4. 4.应用：应用：应用：应用：中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种受力比较复杂的重要结构零件，如受力比较复杂的重要结构零件，如发动机曲轴、发动机曲轴、发动机曲轴、发动机曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车半轴、机床齿轮及主轴连杆、连杆螺栓、汽车半轴、机床齿轮及主轴连杆、连杆螺栓、汽车半轴、机床齿轮及主轴连杆、连杆螺栓、汽车半轴、机床齿轮及主轴等。等。n n软化回火：某些不能通过退火来软化的高软化回火：某些不能通过退火来软化的高合金钢，可以在合金钢，可以在600 680 进行软化回进行软化回火。
40、火。回火脆性回火脆性 n n回火脆性回火脆性回火脆性回火脆性：钢在回火时，即在：钢在回火时，即在250 250 400 400 和和450 450 650 650 两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降。这两个温度区间回火后，钢的冲击韧性明显下降。这种脆化现象称为回火脆性。种脆化现象称为回火脆性。n n回火脆性可分为两类：回火脆性可分为两类：回火脆性可分为两类：回火脆性可分为两类：n n 1. 1. 第一类回火脆性第一类回火脆性第一类回火脆性第一类回火脆性( (低温回火脆性低温回火脆性低温回火脆性低温回火脆性) )n n 不可逆回火脆性不可逆回火脆性不可逆回火脆性不可逆回火脆性：钢在钢在钢在
41、钢在250 250 350350范围内回火时出范围内回火时出范围内回火时出范围内回火时出现的脆性现的脆性现的脆性现的脆性。因为这种回火脆性产生后无法消除，所以也称。因为这种回火脆性产生后无法消除，所以也称它为不可逆回火脆性。它为不可逆回火脆性。n n低温回火脆性产生的原因低温回火脆性产生的原因低温回火脆性产生的原因低温回火脆性产生的原因：回火马氏体中分解出稳定的细：回火马氏体中分解出稳定的细片状化合物。片状化合物。n n防止低温回火脆性：防止低温回火脆性：防止低温回火脆性：防止低温回火脆性：避免在脆化温度范围内回火。避免在脆化温度范围内回火。n n为了保证要求的力学性能，必须在脆化温度回火时，
42、可采为了保证要求的力学性能，必须在脆化温度回火时，可采取等温淬火。取等温淬火。n n2. 第二类回火脆性第二类回火脆性(高温回火脆性高温回火脆性)n n可逆回火脆性可逆回火脆性：有些合金钢尤其是含Cr、Ni、Mn等元素的合金钢，在450 650 高温回火后缓冷时，会使冲击韧性下降。这种脆性称为高温回火脆性，有时也称可逆回火脆性。n n防止高温回火脆性：防止高温回火脆性：回火后快冷则不出现脆性。这种脆性的产生与加热和冷却条件有关。钢的表面热处理钢的表面热处理 n n在弯曲、扭转载荷下工作的零件：截面上承受的应力不同：越往心部应力越小。就要求表面达到一定的硬度强度，心部保持高韧性。普通热处理很难实
43、现！n n钢的表面热处理：仅对钢的表面快速加热、冷却，把表层淬成马氏体，心部组织不变的热处理工艺称为表面热处理。 常用的表面热处理方法常用的表面热处理方法 n n感应加热表面淬火n n火焰加热表面淬火n n电接触加热表面淬火n n高能加热表面淬火高能加热表面淬火 感应加热淬火感应加热淬火n n利用电磁感应原理，在工件表面产生密度很高的感应电流，使工件表面加热至奥氏体状态，然后快冷获得马氏体组织的淬火方法。n n感应圈 通交流电 交变磁场 工件在磁场中，表面产生感应电流 “涡流” 肌肤效应工件内部几乎不存在电流涡流将电能转化成电能工件表面加热感应加热表面热处理的特点感应加热表面热处理的特点 n
44、n(1) (1) 感应加热淬火温度高于一般淬火温度。感应加热淬火温度高于一般淬火温度。感应加热淬火温度高于一般淬火温度。感应加热淬火温度高于一般淬火温度。 n n(2) (2) 工件表层硬度比普通淬火高工件表层硬度比普通淬火高工件表层硬度比普通淬火高工件表层硬度比普通淬火高2HRC2HRC3HRC3HRC，耐磨性有较大提高。耐磨性有较大提高。耐磨性有较大提高。耐磨性有较大提高。 n n(3) (3) 表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、抗扭疲劳强度。的弯曲、抗扭疲
45、劳强度。的弯曲、抗扭疲劳强度。的弯曲、抗扭疲劳强度。 n n(4)(4)加热速度快、时间短，淬火后无氧化、脱碳现加热速度快、时间短，淬火后无氧化、脱碳现加热速度快、时间短，淬火后无氧化、脱碳现加热速度快、时间短，淬火后无氧化、脱碳现象。象。象。象。n n（5 5）工件变形小，易于实现机械化与自动化。）工件变形小，易于实现机械化与自动化。）工件变形小，易于实现机械化与自动化。）工件变形小，易于实现机械化与自动化。 n n缺点缺点缺点缺点是设备昂贵，形状复杂的零件处理比较困难。是设备昂贵，形状复杂的零件处理比较困难。是设备昂贵，形状复杂的零件处理比较困难。是设备昂贵，形状复杂的零件处理比较困难。
46、钢的化学热处理钢的化学热处理 n n将工件放入含有某种活性原子的化学介质活性原子的化学介质中中，通过加热使介质中原子渗入工件一定深度的表层，改变钢件表层化学成分和组改变钢件表层化学成分和组织，获得与心部不同性能织，获得与心部不同性能的热处理工艺。n n表面：很好的强度，硬度，耐磨性n n心部：良好的塑性和韧性 n n化学热处理的三个基本过程：化学热处理的三个基本过程：n n 1.化学介质的化学介质的分解分解。释放出待渗元素的活。释放出待渗元素的活性原子；性原子；n n 2.活性原子被钢件表面活性原子被钢件表面吸附吸附和溶解和溶解。形成固溶体或化合物；n n 3. 活性原子向内部活性原子向内部扩
47、散扩散，形成一定的扩，形成一定的扩散层。散层。n n 化学热处理可分为：渗碳渗碳、渗氮、碳氮、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。共渗、渗硼、渗铝等。渗碳n n将钢放入渗碳的介质中，在900-950加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。 n n渗碳方法渗碳方法气体渗碳气体渗碳、固体渗碳固体渗碳和液体渗碳。和液体渗碳。n n气体渗碳法：气体渗碳法：将低碳钢或低碳合金钢工件置于密封的渗碳炉中气体，加热至完全奥氏体化温度，通常是900950，并通入渗碳介质使工件渗碳。n n煤油、苯、醇类和丙酮等，使用时直接滴入高温炉罐内，经裂解后产生活性碳原子 ，渗入零件表面n n渗碳用钢为低碳钢和低碳合金
48、钢渗碳用钢为低碳钢和低碳合金钢 n n渗碳后表层含碳量最高，向心部逐渐降低，直到原始含碳量n n渗碳层组织：过共析组织(珠光体+碳化物)共析组织(珠光体)亚共析组织(珠光体+铁素体)的过渡层心部原始组织。 渗碳后的热处理渗碳后的热处理 n n淬火n n淬火+低温回火n n在进行淬火之前有一个预冷的过程，减小淬火应力与变形。n n渗碳层的组织渗碳层的组织:高碳回火马氏体高碳回火马氏体+碳化物碳化物+少少量残余奥氏体量残余奥氏体 n n心部组织：随钢种而不同：淬透性好是低低碳马氏体和少量铁素体碳马氏体和少量铁素体；淬透性差的材料：淬透性差的材料：铁素体铁素体+珠光体珠光体 钢的热处理新技术钢的热处理新技术n n近代热处理技术的发展方向概括为八个方近代热处理技术的发展方向概括为八个方面面：少无污染、少无畸变、少无质量分散、少无能源浪费、少无氧化、少无脱碳、少无废品、少无人工。n n可控气氛热处理可控气氛热处理 n n真空热处理真空热处理 n n离子渗扩热处理离子渗扩热处理 n n形变热处理形变热处理 将形变强化与相变强化综合起来的一种复合强韧化处理方法。
