《第五章钢的热处理3.4.5.6节》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章钢的热处理3.4.5.6节（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 钢的热处理第三节第三节 钢的退火和正火钢的退火和正火 l机械零件的一般加工工艺为：机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）毛坯（铸、锻）预预 备热处理备热处理机加工机加工最终热处理。最终热处理。l退火与正火主要用于退火与正火主要用于预备热处理预备热处理，只有当，只有当工件性能要求不高时工件性能要求不高时才作为最终热处才作为最终热处理。理。 一、退火一、退火l将钢加热至适当温将钢加热至适当温度保温，然后缓慢度保温，然后缓慢冷却冷却 (炉冷炉冷) 的热的热处理工艺叫做处理工艺叫做退火退火。l1、退火目的、退火目的l调调整整硬硬度度，便便于于切切削削加加工工。适适合合加加工工的的硬硬度度为为
2、170-250HB。l 消除内应力，消除内应力，防止加工中变形。防止加工中变形。l 为最终热处理作组织准备。为最终热处理作组织准备。 真空退火炉真空退火炉l2、退火工艺、退火工艺l退火的种类很多，常用的有退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。l 完全退火完全退火l将工件加热到将工件加热到Ac3+3050保保温后缓冷的退温后缓冷的退火工艺，火工艺，主要主要用于亚共析钢用于亚共析钢 .l 等温退火等温退火l亚共析钢加热亚共析钢加热到到Ac3+3050, 共析共析、过共析钢加热过共析钢加
3、热到到Ac1+3050，保温后快冷到保温后快冷到Ar1以下的某一温度以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷。下停留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢. 高速钢等温退火与普通退火的比较高速钢等温退火与普通退火的比较l 球化退火球化退火l球化退火球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。l它是将工件加热到它是将工件加热到Ac1+ 30-50 保温后保温后缓冷，或者加热后冷缓冷，或者加热后冷却到略低于却到略低于 Ar1 的温的温度下保温，使珠光体度下保温，使珠光
4、体中的渗碳体球化后出中的渗碳体球化后出炉空冷。炉空冷。主要用于共主要用于共析、过共析钢。析、过共析钢。l球化退火的组织为铁素体基球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称组织，称球状珠光体球状珠光体, 用用P球球表示。表示。球状珠光体球状珠光体l对于有网状二次渗碳体的对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应过共析钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状先进行正火，以消除网状.l二、正火二、正火l正火正火是将是将亚共析钢亚共析钢加热到加热到Ac3+30 50，共析钢加热共析钢加热到到Ac1+3050，过共析钢过共析钢 加热加热到到Accm+30 50保温保
5、温 后后空冷空冷的工艺。的工艺。l正火比退火冷却速度大。正火比退火冷却速度大。l1、正火后的组织：、正火后的组织： 0.6%C时，组织时，组织为为F+S； 0.6%C时，组织时，组织为为S 。 正火温度正火温度l2、正火的目的、正火的目的l 对于低、中碳钢对于低、中碳钢(0.6C%)，目的与退火的相同。目的与退火的相同。l 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。化退火作组织准备。l 普通件最终热处普通件最终热处理。理。l要改善切削性能，要改善切削性能，低碳钢用正火，中低碳钢用正火，中碳钢用退火或正火碳钢用退火或正火,高碳钢用球化退
6、火高碳钢用球化退火.热处理与硬度关系热处理与硬度关系合适切削加工硬度合适切削加工硬度第四节第四节 钢的淬火钢的淬火l淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速速 度冷却，使奥氏体转变度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺为马氏体的热处理工艺.l淬火是应用最广的热处淬火是应用最广的热处理工艺之一。理工艺之一。l淬火目的是为获得马氏淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能体组织，提高钢的性能.真空淬火炉真空淬火炉一、一、淬火温度淬火温度l1、碳钢、碳钢l 亚共析钢亚共析钢l淬火温度为淬火温度为Ac3+30-50。l预备热处理组织为预备热处理组织为退退火
7、或正火组织。火或正火组织。l亚共析钢淬火组织：亚共析钢淬火组织：l 0.5%C时为时为Ml 0.5%C时为时为M+A。65MnV钢钢(0.65%C) 淬火组织淬火组织45钢钢(含含0.45%C)正常淬火组织正常淬火组织l在在Ac1 Ac3之间的加热淬之间的加热淬火称火称亚温淬火亚温淬火。35钢（含钢（含0.35%C）亚温淬火组织亚温淬火组织l亚温淬火组织为亚温淬火组织为F+M，强硬度强硬度低，但塑韧性好低，但塑韧性好.l 共析钢共析钢l淬火温度淬火温度为为Ac1+30-50；淬火组织为淬火组织为M+A。l 过共析钢过共析钢l淬火温度淬火温度: Ac1+30-50.l温度高于温度高于Accm，则
8、奥氏则奥氏体晶粒粗大、含碳量高体晶粒粗大、含碳量高,淬火后马氏体晶粒粗大淬火后马氏体晶粒粗大、A量增多。使钢硬度、量增多。使钢硬度、耐磨性下降，脆性、变耐磨性下降，脆性、变形开裂倾向增加。形开裂倾向增加。l淬火组织淬火组织: M+Fe3C颗粒颗粒+A。(预备组织为预备组织为P球球)T12钢（含钢（含1.2%C）正常淬火组织正常淬火组织l2、合金钢、合金钢l由由于于多多数数合合金金元元素素(Mn、P除除外外)对对奥奥氏氏体体晶晶粒粒长长大大有阻碍作用，因而有阻碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高合金钢淬火温度比碳钢高。l 亚共析钢亚共析钢淬火温度为淬火温度为Ac3+ 50100。l 共析钢、过共析
9、钢共析钢、过共析钢淬火温度淬火温度为为Ac1+50100。 钢坯加热钢坯加热二、淬火介质二、淬火介质l理想的冷却曲线应只理想的冷却曲线应只在在C曲线鼻尖处快冷，而在曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小理想淬火曲线示意图理想淬火曲线示意图MsMf 内应力的目的。但目前内应力的目的。但目前还没有找到理想的淬火还没有找到理想的淬火介质。介质。l常用淬火介质是水和油常用淬火介质是水和油.l水的冷却能力强，但低水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。于形状简单的碳钢件。l油在低温区冷却能力
10、较理想，但高温区冷却能力太油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。l熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。l聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.三、淬火方法三、淬火方法l采用不同的淬火方法采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。可弥补介质的不足。l1、单液淬火法、单液淬火法l加热工件在一种介质加热工件在一种介质中连续冷却到室温的中连续冷却到室温的淬火方
11、法。淬火方法。l操作简单，易实现自操作简单，易实现自动化动化。各种淬火方法示意图各种淬火方法示意图1单液淬火法单液淬火法2双液淬火法双液淬火法3分级淬火法分级淬火法4等温淬火法等温淬火法l2、双液淬火法、双液淬火法l工件先在一种冷却能力工件先在一种冷却能力强的介质中冷，却躲过强的介质中冷，却躲过鼻尖后，再在另一种冷鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷如水淬油冷，油淬空冷.l优点是冷却理想，缺点优点是冷却理想，缺点是不易掌握。用于形状是不易掌握。用于形状复杂的碳钢件及大型合金钢件。复杂的碳钢件及大型合金钢件。l3
12、、分级淬火法、分级淬火法l在在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后再取出缓冷。再取出缓冷。l可减少内应力，用于小尺可减少内应力，用于小尺寸工件。寸工件。盐浴炉盐浴炉l4、等温淬火法、等温淬火法l将工件在稍高于将工件在稍高于 Ms 的盐浴的盐浴或碱浴中保温足够长时间，或碱浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的从而获得下贝氏体组织的淬淬火方法。火方法。l经等温淬火零件具有良好的经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小综合力学性能，淬火应力小.l适用于形状复杂及要求较高适用于形状复杂及要求较高的小型件。的小型件。第五节第五节 钢的淬透性钢的
13、淬透性网带式淬火炉网带式淬火炉一、淬透性的概念一、淬透性的概念一、淬透性的概念一、淬透性的概念M量和硬度随量和硬度随深度的变化深度的变化l淬透性淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。l淬硬层深度淬硬层深度是指由是指由工件表面到半马氏工件表面到半马氏体区体区(50%M + 50%P)的的深度。深度。l淬硬性淬硬性是指钢淬火是指钢淬火后所能达到的最高后所能达到的最高硬度，即硬化能力硬度，即硬化能力.四、四、淬透性的测定及其表示方法淬透性的测定及其表示方法 l1、淬透性的测定常用、淬透
14、性的测定常用末端淬火法末端淬火法l不同冷却条件下的转变产物不同冷却条件下的转变产物等温退火等温退火P退火退火(炉冷炉冷)正火正火(空冷空冷)S(油冷油冷)T+M+A等温淬火等温淬火B下下M+A分级淬火分级淬火M+A淬火淬火(水冷水冷)A1MSMf时间时间温温度度淬火淬火PP均匀均匀A细细A？第六节第六节 钢的回火钢的回火l回火回火是指将淬火钢加热是指将淬火钢加热到到A1以下的某温度保温以下的某温度保温后冷却的工艺。后冷却的工艺。l一、回火的目的一、回火的目的l1、减少或消除淬火内、减少或消除淬火内应力应力.l2、改善稳定组织、改善稳定组织l3、获得所需要的力学性能。、获得所需要的力学性能。淬火
15、钢一般硬度高，脆淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。性大，回火可调整硬度、韧性。螺杆表面的螺杆表面的淬火裂纹淬火裂纹二、二、钢在回火时的转变钢在回火时的转变l淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。随随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。 网带式回火电炉网带式回火电炉l 回火时组织转变回火时组织转变l1、马氏体的分解、马氏体的分解l 80回火时，钢的回火时，钢的组织无变化。组织无变化。l100-200加热时，加热时，马氏体将发生分解马氏体将发生分解,从马氏体中析出从马氏体中析出 -碳化物碳
16、化物( - FeXC)，使马氏体过饱和度降低。使马氏体过饱和度降低。析出的析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种组织称碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种组织称回回火马氏体，火马氏体，用用M回回表示。表示。350时马氏体分解结束。时马氏体分解结束。透射电镜下的回火马氏体形貌透射电镜下的回火马氏体形貌回火马氏体回火马氏体l在光在光镜下镜下M回回为黑色为黑色，A为白色。为白色。l2、残余奥氏体分解残余奥氏体分解l200-300时时, 由由于马氏体分解，奥于马氏体分解，奥氏体所受的压力下氏体所受的压力下降降, Ms 上升，上升，A 分解分解为为 - 碳化物碳化物和过饱和铁素体，即和过饱和铁素
17、体，即M回回。 衡成分衡成分, 内应力大量消除内应力大量消除，M回回转变为在保持马氏体转变为在保持马氏体形态的铁素体基体上分布着细片状形态的铁素体基体上分布着细片状Fe3C组织，称组织，称回回火托氏体火托氏体，用，用T回回表示表示。l发生于发生于250-400，此时，此时， -碳化物溶碳化物溶解于解于F中，并从铁中，并从铁素体中析出素体中析出Fe3C。l到到350, 马氏体含马氏体含碳量降到铁素体平碳量降到铁素体平回火托氏体回火托氏体l3、 -碳化物转变为碳化物转变为Fe3C回火索氏体回火索氏体l4、Fe3C聚集长大和铁素体多边形化聚集长大和铁素体多边形化l400以上以上, Fe3C开始聚集长
18、大。开始聚集长大。500 以上时为粒以上时为粒状。状。600铁素体铁素体发生多边形化，由发生多边形化，由针片状变为多边形针片状变为多边形.l这种在多边形铁素这种在多边形铁素体基体上分布着颗体基体上分布着颗粒状粒状Fe3C的组织称的组织称回火索氏体，回火索氏体，用用S回回表示。表示。 淬火钢硬度随回火温度的变化淬火钢硬度随回火温度的变化4040钢力学性能与回火温度的关系钢力学性能与回火温度的关系l 回火时的性能变化回火时的性能变化l回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。l20
19、0以下，由于马氏体中碳化物的弥散析出，钢以下，由于马氏体中碳化物的弥散析出，钢的硬度并不下降，高碳钢硬度甚至略有提高。的硬度并不下降，高碳钢硬度甚至略有提高。l200-300，由于，由于高碳钢中高碳钢中A转变转变为为M回回, 硬度再次硬度再次升高。升高。l大于大于300,由于由于Fe3C粗化，马氏粗化，马氏体转变为铁素体体转变为铁素体,硬度直线下降。硬度直线下降。三、回火脆性三、回火脆性l淬火钢的韧性并淬火钢的韧性并不总是随温度升不总是随温度升高而提高。高而提高。l在某些温度范围在某些温度范围内回火时，会出内回火时，会出现冲击韧性下降现冲击韧性下降的现象，称的现象，称回火回火脆性脆性。 l1、
20、第一类回火脆性、第一类回火脆性l又称又称不可逆回火脆性。不可逆回火脆性。是指淬火钢在是指淬火钢在250-400回火回火时出现的脆性。时出现的脆性。l这种回火脆性是不可这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度逆的，只要在此温度范围内回火就会出现范围内回火就会出现脆性，目前尚无有效脆性，目前尚无有效消除办法。消除办法。l回火时应避开这一温回火时应避开这一温度范围。度范围。l2、第二类回火脆性、第二类回火脆性l又称又称可逆回火脆性。可逆回火脆性。是指是指淬火钢在淬火钢在500-650范围范围内回火后缓冷时出现的脆内回火后缓冷时出现的脆性性. 回火后快冷不出现，是可回火后快冷不出现，是可逆的。逆的。l防止
21、办法：防止办法：l 回火后快冷。回火后快冷。l 加入合金元素加入合金元素W (约约1%)、 Mo(约约0.5%)。该法更该法更适用于大截面的零部件。适用于大截面的零部件。 四、回火种类四、回火种类l根据钢的回火温度范围，可将回火分为根据钢的回火温度范围，可将回火分为三类。三类。 淬火加高温回火的热处理称作淬火加高温回火的热处理称作调质处理，调质处理，简称简称调质调质.广泛用于广泛用于各种结构件如轴、各种结构件如轴、齿轮齿轮等热处理。也可作为等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等要求较高精密件、量具等预备热处理。预备热处理。 适用于各种适用于各种高碳高碳钢钢、渗碳件渗碳件及及表表面淬火件面淬火件。 应用应用获得良好的综合力学性能，获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性。具有良好的塑性和韧性。 提高提高 e及及 s，同时使工件具同时使工件具有一定韧性有一定韧性 。在保留高硬度、在保留高硬度、高耐磨性的同时，高耐磨性的同时，降低内应力。降低内应力。 回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火组织回火组织500-650350-500150-250 回火温度回火温度 高温回火高温回火 中温回火中温回火 低温回火低温回火 适用于适用于弹簧弹簧热处理热处理弹弹簧簧热热处处理理
