钢的热处理工艺44精品

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1、 第二章第二章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺 221 1 钢的退火与正火钢的退火与正火一、钢的退火一、钢的退火- 钢的退火：钢的退火：将钢加热到临界温度（将钢加热到临界温度（A Ac1c1或或A Ac3c3）以上或以）以上或以 下，保温一定的时间，炉冷至下，保温一定的时间，炉冷至600600后空冷。后空冷。 1.1.细化晶粒细化晶粒 2.HB2.HB以利于切削加工或冷变形加工。以利于切削加工或冷变形加工。3.3.消除内应力，防止淬火变形与开裂。消除内应力，防止淬火变形与开裂。（一）退火的目的（一）退火的目的（二）退火种类及应用（二）退火种类及应用 （完全退火、球化退火、扩散退火和去应力退火）完

2、全退火、球化退火、扩散退火和去应力退火）完全退火、球化退火、扩散退火和去应力退火）完全退火、球化退火、扩散退火和去应力退火）1.1.1.1.完全退火工艺完全退火工艺完全退火工艺完全退火工艺(1)(1)(1)(1)目目目目 的的的的:HB:HB:HB:HB消除内应力。消除内应力。消除内应力。消除内应力。(2)(2)(2)(2)加热温度加热温度加热温度加热温度:T:T:T:TA A A AC3C3C3C3+(20+(20+(20+(2030) 30) 30) 30) (3)(3)(3)(3)适用钢种适用钢种适用钢种适用钢种: : : :适用于亚共析钢适用于亚共析钢适用于亚共析钢适用于亚共析钢 (4

3、)(4)(4)(4)优、缺点优、缺点优、缺点优、缺点: : : :工艺简单但生产周期较长工艺简单但生产周期较长工艺简单但生产周期较长工艺简单但生产周期较长, , , ,生产效率低生产效率低生产效率低生产效率低(5)(5)(5)(5)应应应应 用用用用: : : :主要用于碳钢、合金钢的铸铸、锻、焊件主要用于碳钢、合金钢的铸铸、锻、焊件主要用于碳钢、合金钢的铸铸、锻、焊件主要用于碳钢、合金钢的铸铸、锻、焊件. . . . 如如如如 冷轧后的冷轧后的冷轧后的冷轧后的15151515钢板，为钢板，为钢板，为钢板，为HBHBHBHB采用完全退火。采用完全退火。采用完全退火。采用完全退火。 ZG35ZG

4、35ZG35ZG35铸造齿轮为消除组织应力采用完全退火铸造齿轮为消除组织应力采用完全退火铸造齿轮为消除组织应力采用完全退火铸造齿轮为消除组织应力采用完全退火2. 2.球化退火工艺球化退火工艺球化退火工艺球化退火工艺目目目目 的：细化晶粒，的：细化晶粒，的：细化晶粒，的：细化晶粒，HBHBHBHB以利于切削加工。以利于切削加工。以利于切削加工。以利于切削加工。加热温度：加热温度：加热温度：加热温度：T T T TA A A AC1C1C1C1+(20+(20+(20+(2030)30)30)30)适用钢种：适用于共析及过共析碳钢或合金钢。适用钢种：适用于共析及过共析碳钢或合金钢。适用钢种：适用于

5、共析及过共析碳钢或合金钢。适用钢种：适用于共析及过共析碳钢或合金钢。 淬火前的组织状态：细片状的淬火前的组织状态：细片状的淬火前的组织状态：细片状的淬火前的组织状态：细片状的P .P .P .P .高速钢的等温及普通球化退火高速钢的等温及普通球化退火 T8 T8钢等温球化退火组织钢等温球化退火组织球化退火工艺过程球化退火工艺过程 先将钢加热到先将钢加热到先将钢加热到先将钢加热到AC1AC1AC1AC1以上短时以上短时以上短时以上短时A A A A化，使部分渗碳体断开并化，使部分渗碳体断开并化，使部分渗碳体断开并化，使部分渗碳体断开并 球化球化球化球化. . . .然后打开炉门快冷到然后打开炉门

6、快冷到然后打开炉门快冷到然后打开炉门快冷到P P P P相变区进行相变区进行相变区进行相变区进行APAPAPAP相变相变相变相变, , , ,待待待待A A A A 转变完全后空冷。从而得到粒状珠光体组织。转变完全后空冷。从而得到粒状珠光体组织。转变完全后空冷。从而得到粒状珠光体组织。转变完全后空冷。从而得到粒状珠光体组织。3. 3. 扩散退火扩散退火扩散退火扩散退火(1)(1)(1)(1)目的：减少钢锭、铸件化学成分和组织的不均匀性目的：减少钢锭、铸件化学成分和组织的不均匀性目的：减少钢锭、铸件化学成分和组织的不均匀性目的：减少钢锭、铸件化学成分和组织的不均匀性(2)(2)(2)(2)保温时

7、间：保温时间：保温时间：保温时间：1010101015151515小时后再一次完全退火或正火以小时后再一次完全退火或正火以小时后再一次完全退火或正火以小时后再一次完全退火或正火以 细化晶粒。细化晶粒。细化晶粒。细化晶粒。(3)(3)(3)(3)适用钢种：适用钢种：适用钢种：适用钢种： 亚共析钢：亚共析钢：亚共析钢：亚共析钢：T T T TA A A Ac3 c3 c3 c3 + + + +（150150150150300)300)300)300) 过共析钢：过共析钢：过共析钢：过共析钢：T T T TA A A Accmccmccmccm+ + + +（150150150150300)300)

8、300)300)4.去应力退火去应力退火 (1) 目的：消除铸、焊件内应力，稳定尺寸。目的：消除铸、焊件内应力，稳定尺寸。(2) 适用钢种：适用钢种： 高合金工具钢高合金工具钢: 600750;碳素钢碳素钢:550 650 铸铁铸铁:500 550 :焊接件焊接件:500 600 弹簧弹簧:200 300 以上温度保温后缓冷至以上温度保温后缓冷至200后空冷。后空冷。 二二. .钢的正火钢的正火正火正火正火正火将钢加热到临界温度以上（将钢加热到临界温度以上（将钢加热到临界温度以上（将钢加热到临界温度以上（A A A AC3C3C3C3或或或或A A A Accmccmccmccm）保温一定）保

9、温一定）保温一定）保温一定 时间后空冷的工艺。时间后空冷的工艺。时间后空冷的工艺。时间后空冷的工艺。1.1.1.1.正火的目的正火的目的正火的目的正火的目的(1)(1)细化晶粒。细化晶粒。 (2)HB(2)HB以利切削（如：以利切削（如：2020、3535、4545钢）。钢）。(3)(3)消除过共析钢的消除过共析钢的FeFe3 3C C网，如：网，如：T12T12钢退火组织中的钢退火组织中的 Fe Fe3 3C C网网( (连续网连续网).).为了提高切削加工性能正火候要为了提高切削加工性能正火候要 进行球化退火以得到球状进行球化退火以得到球状P P。2. 正火工艺正火工艺(1)(1)亚共析钢

10、中：亚共析钢中：T TA Ac3c3+ +（30305050）(2)(2)过共析钢中：过共析钢中：T TA Accmccm+ +（30305050）如：如：为为3535钢的钢的切削性加工能必须切削性加工能必须HB采用采用 正火不能采用退火。正火不能采用退火。 为为T8T8钢的切削加工性能，要钢的切削加工性能，要HBHB采用球采用球 化退火。化退火。 T12T12钢中存在连续的网状钢中存在连续的网状FeFe3 3C C，为提高切，为提高切 削加工性能，先正火目的是消除网削加工性能，先正火目的是消除网FeFe3 3C C 再球化退火得到粒状的再球化退火得到粒状的P P，以，以HBHB。例题：例题：

11、1.1.为改善切削加工性，为改善切削加工性，3030钢应采用（钢应采用（ ）。）。 (A) (A)正火；正火； (B) (B)球化退火；球化退火； (C) (C)完全退火；完全退火； (D) (D)回火。回火。2.2.为改善为改善T12T12钢的切削加工性应采用（钢的切削加工性应采用（ ）。）。 (A) (A)正火；正火； (B) (B)球化退火；球化退火； (C) (C)完全退火；完全退火； (D) (D)回火。回火。3.3.经冷轧后的经冷轧后的1515钢钢板，要求降低硬度应采用（钢钢板，要求降低硬度应采用（ ） (A) (A)球化退火；球化退火； (B) (B)完全退火；完全退火； (C)

12、 (C)正火；正火； (D) (D)扩散退火。扩散退火。4.4.具有网状具有网状FeFe3 3C C的的T12T12钢钢坯，要求改善切削加工性钢钢坯，要求改善切削加工性 并为淬火做组织准备应采用（并为淬火做组织准备应采用（ ）。）。 (A) (A)完全退火；完全退火； (B) (B)球化退火；球化退火； (C)正火；正火； (D)去应力退火。去应力退火。5.455.45钢正火得到（钢正火得到（ ）组织。）组织。 (A) (A)马氏体；马氏体； (B) (B)索氏体索氏体+ +少量铁素体；少量铁素体； (C) (C)珠光体珠光体+ +铁素体；铁素体；(D)(D)屈氏体屈氏体+ +少量少量铁素体。

13、铁素体。6.6.45钢退火得到（钢退火得到（ ）组织。）组织。 (A)(A)索氏体索氏体+ +铁素体；铁素体； (B)(B)珠光体珠光体+ +铁素体；铁素体； (C) (C)屈氏体屈氏体+ +铁素体；铁素体； (D)(D)马氏体。马氏体。7.T127.T12钢正火得到（钢正火得到（ ）组织。）组织。 (A) (A)马氏体；马氏体； (B) (B)珠光体珠光体+ Fe+ Fe3 3C C网；网； (C) (C)细片状珠光体；细片状珠光体； (D) (D)屈氏体屈氏体+ +少量少量FeFe3 3C C。8.T128.T12钢完全退火得到（钢完全退火得到（ ）组织。）组织。 (A)(A)层片状珠光体

14、层片状珠光体+ Fe+ Fe3 3C C网；网；(B)(B)粒状珠光体；粒状珠光体； (C) (C)细片状珠光体；细片状珠光体； (D) (D)屈氏体屈氏体+ Fe+ Fe3 3C C。 222 2 钢的淬火与回火钢的淬火与回火钢的淬火将钢加热到钢的淬火将钢加热到A Ac3c3或或A Ac1c1以上，保温后以以上，保温后以v v v vc c快速冷却得到马氏体或贝氏体组织的工艺。快速冷却得到马氏体或贝氏体组织的工艺。（一）（一）. .淬火的目的（淬火回火）淬火的目的（淬火回火）1.1.提高强度、硬度和耐磨性提高强度、硬度和耐磨性- -采用淬火低回采用淬火低回 组织为组织为M M回回-碳化物，用

15、于各种工模具。碳化物，用于各种工模具。2.2.提高弹性提高弹性- -采用淬火中回；组织为采用淬火中回；组织为 T T回火屈回火屈 （+），用于各种弹簧。），用于各种弹簧。3.3.提高综合性能采用淬火高回；组织为提高综合性能采用淬火高回；组织为 S S回火索回火索 （+），用于各种轴类。），用于各种轴类。 一一.钢的淬火钢的淬火 （二）淬火温度的选择（二）淬火温度的选择1.1.1.1.亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢: : : : T T T TA A A AA A A Ac3c3c3c3 （3030303050505050）2.2.2.2.共、过共析钢共、过共析钢共、过共析钢共、过共析钢: :

16、 : : T T T TA A A AA A A Ac1c1c1c1（3030303050505050） (1)T (1)T (1)T (1)T过高，碳化物溶解，过高，碳化物溶解，过高，碳化物溶解，过高，碳化物溶解，M M M M片片片片变形和开裂；变形和开裂；变形和开裂；变形和开裂； (2) (2) (2) (2)选择选择选择选择T T T TA A A AA A A Ac1c1c1c1（3030303050505050）保留部分未熔碳化物）保留部分未熔碳化物）保留部分未熔碳化物）保留部分未熔碳化物 高耐磨性，使基体的高耐磨性，使基体的高耐磨性，使基体的高耐磨性，使基体的C C C C，M

17、M M M条条条条， b b b b， 、k k k k 。3.3.3.3.合金钢：奥氏体化温度可以适当升高。大多数合金元合金钢：奥氏体化温度可以适当升高。大多数合金元合金钢：奥氏体化温度可以适当升高。大多数合金元合金钢：奥氏体化温度可以适当升高。大多数合金元 素都能阻碍素都能阻碍素都能阻碍素都能阻碍A A A A晶粒的长大使晶粒的长大使晶粒的长大使晶粒的长大使A A A A化温度升高。化温度升高。化温度升高。化温度升高。 如：如：如：如：W18Cr4VW18Cr4VW18Cr4VW18Cr4V钢：钢：钢：钢：A A A Ac1c1c1c1820820820820840840840840， T

18、 T T TA A A A=1280,=1280,=1280,=1280,晶粒度为晶粒度为晶粒度为晶粒度为9 9 9 9级。级。级。级。 ( (三）三）淬火冷却介质淬火冷却介质1.1.理想冷却速度：理想冷却速度： 1 1）在）在A AC1C1650650之间慢冷，以之间慢冷，以 热应力；热应力； 2 2）在）在650650300300之间快冷，之间快冷， c ； 3 3）在）在300 300 以下慢冷，以以下慢冷，以组织组织 应力。应力。 理想冷却速度理想冷却速度2. 2. 常用淬火介质介绍常用淬火介质介绍(1).(1).(1).(1).自来水（自来水（自来水（自来水（30303030以下）以

19、下）以下）以下） 冷却特性：高温冷速慢；在冷却特性：高温冷速慢；在冷却特性：高温冷速慢；在冷却特性：高温冷速慢；在200200200200冷速极快。冷速极快。冷速极快。冷速极快。 优优优优 点：经济、便宜、易于实现自动化。点：经济、便宜、易于实现自动化。点：经济、便宜、易于实现自动化。点：经济、便宜、易于实现自动化。 应应应应 用：主要用于形状简单，截面较小的碳钢用：主要用于形状简单，截面较小的碳钢用：主要用于形状简单，截面较小的碳钢用：主要用于形状简单，截面较小的碳钢 且组织应力较大。且组织应力较大。且组织应力较大。且组织应力较大。(2)(2)(2)(2)盐水碱水（盐水碱水（盐水碱水（盐水碱

20、水（1010101015151515NaCLNaCLNaCLNaCL、NaOHNaOHNaOHNaOH）溶液）溶液）溶液）溶液30303030 冷却特性：在冷却特性：在冷却特性：在冷却特性：在650650650650300300300300时冷速是自来水的时冷速是自来水的时冷速是自来水的时冷速是自来水的 10 10 10 10倍；在倍；在倍；在倍；在200200200200时仍然很快。时仍然很快。时仍然很快。时仍然很快。 应应应应 用：用于水淬不透的形状简单的碳素钢。用：用于水淬不透的形状简单的碳素钢。用：用于水淬不透的形状简单的碳素钢。用：用于水淬不透的形状简单的碳素钢。（3 3）油）油-

21、-机油，柴油等，机油，柴油等，40408080冷却特性：冷却特性：冷却特性：冷却特性：650650650650300300300300及及及及200200200200时冷却速度低于时冷却速度低于时冷却速度低于时冷却速度低于 盐水，适用于合金钢淬火。盐水，适用于合金钢淬火。盐水，适用于合金钢淬火。盐水，适用于合金钢淬火。缺缺缺缺 点：易于老化。点：易于老化。点：易于老化。点：易于老化。结论：碳素钢：一般采用水冷或盐水硷水冷却；结论：碳素钢：一般采用水冷或盐水硷水冷却；结论：碳素钢：一般采用水冷或盐水硷水冷却；结论：碳素钢：一般采用水冷或盐水硷水冷却； 合金钢：一般采用油冷。合金钢：一般采用油冷。

22、合金钢：一般采用油冷。合金钢：一般采用油冷。（四）常用淬火方法（四）常用淬火方法1.单液淬火单液淬火-v1 指在一种淬火介质中冷却到底的工艺。单液淬火组织指在一种淬火介质中冷却到底的工艺。单液淬火组织应力、热应力都较大，淬火变形较大。应力、热应力都较大，淬火变形较大。1-1-单液淬火单液淬火 2- 2-双液淬火双液淬火3-3-分级淬火分级淬火 4- 4-等温淬火等温淬火2.2.双液淬火双液淬火- - v2 650650MMS S之间快冷之间快冷之间快冷之间快冷- -使使使使v v v vc c 在在在在MMS S以下慢冷以以下慢冷以以下慢冷以以下慢冷以 组织应力组织应力组织应力组织应力. .

23、碳素钢：先水碳素钢：先水碳素钢：先水碳素钢：先水 油油油油合金钢：先油合金钢：先油合金钢：先油合金钢：先油 空气空气空气空气3.3.分级淬火分级淬火 v3 将工件取出后在某一温度停留将工件取出后在某一温度停留（C C曲线中孕育区较长的温度）曲线中孕育区较长的温度）使工件内外温度一致，然后空使工件内外温度一致，然后空冷的工艺。分级淬火是在空冷冷的工艺。分级淬火是在空冷中发生中发生M M相变的，内应力小。相变的，内应力小。 4. 等温淬火等温淬火 v v4 4指在指在指在指在B B区域等温，发生区域等温，发生区域等温，发生区域等温，发生B B转变。内应力转变。内应力转变。内应力转变。内应力 变形小

24、变形小变形小变形小单液淬火应力单液淬火应力 双液淬火双液淬火 分级淬火分级淬火 等温淬火等温淬火过共析钢非完全过共析钢非完全过共析钢非完全过共析钢非完全 化后各化后各化后各化后各 种冷却速度下的转变产物种冷却速度下的转变产物种冷却速度下的转变产物种冷却速度下的转变产物 亚共析钢完全亚共析钢完全亚共析钢完全亚共析钢完全 化后各化后各化后各化后各 种冷却速度下的转变产物种冷却速度下的转变产物种冷却速度下的转变产物种冷却速度下的转变产物（五）钢的淬透性与淬硬性（五）钢的淬透性与淬硬性1.1.钢淬透性：指钢在同一热处理条件下所测得的钢淬透性：指钢在同一热处理条件下所测得的 淬透层深度的能力。淬透层深度

25、的能力。 2.2.淬透性与淬透层深度之间的关系淬透性与淬透层深度之间的关系： 淬透层深度淬透层深度-表层（表层（100100M M）至半）至半M M层（层（5050 M M）的深度。淬透层深度）的深度。淬透层深度 () ()越大，钢的淬越大，钢的淬 透性越好。透性越好。 在尺寸、形状均相同的条件下，淬透性大的在尺寸、形状均相同的条件下，淬透性大的 钢，淬透层深度越深。钢，淬透层深度越深。3. 淬透性与淬硬性：淬透性与淬硬性： 淬硬性淬硬性-钢淬火后所获得的最高硬度值，只取钢淬火后所获得的最高硬度值，只取 决于决于熔入奥氏体的含碳量熔入奥氏体的含碳量。 淬透性主要取决于钢的淬透性主要取决于钢的临

26、界淬火速度临界淬火速度。4.影响淬透性的因素影响淬透性的因素 钢的淬透性主要取决于钢的临界淬火速度大钢的淬透性主要取决于钢的临界淬火速度大 小，与工件尺寸、淬火介质无关小，与工件尺寸、淬火介质无关 。 钢的临界淬火速度越小，钢的临界淬火速度越小，C曲线越靠右，钢的曲线越靠右，钢的 淬透性越好。淬透性越好。 5.淬透性的实际应用淬透性的实际应用 大截面零件或动载荷下工作应选高淬透性钢大截面零件或动载荷下工作应选高淬透性钢 形状复杂的或形状简单且尺寸较大的零件应形状复杂的或形状简单且尺寸较大的零件应 选高淬透性钢。选高淬透性钢。 焊接零件应选低淬透性钢。焊接零件应选低淬透性钢。 工件截面的冷却速度

27、工件截面的冷却速度 二二. .钢的回火钢的回火( (一一) )回火工艺回火工艺回火时间一般为回火时间一般为1.51.52 2小时。小时。回火后一般空冷，有第二类回火脆回火后一般空冷，有第二类回火脆性的钢回火后油冷。性的钢回火后油冷。 回火温度与回火回火温度与回火 时间的关系曲线时间的关系曲线 ( (二二) )回火种类回火种类组织：组织：组织：组织：M M M M回回回回 - - - -碳化物碳化物碳化物碳化物 ( ( ( ( 为为为为FeFeFeFe2.42.42.42.4C) C) C) C) 性能：高性能：高性能：高性能：高HRC,HRC,HRC,HRC,较高强度，塑性及韧性较差，耐磨性好

28、。较高强度，塑性及韧性较差，耐磨性好。较高强度，塑性及韧性较差，耐磨性好。较高强度，塑性及韧性较差，耐磨性好。 （5858585864HRC64HRC64HRC64HRC）。）。）。）。应用：用于工模具，轴承、齿轮等。应用：用于工模具，轴承、齿轮等。应用：用于工模具，轴承、齿轮等。应用：用于工模具，轴承、齿轮等。 如：如：如：如：T12AT12AT12AT12A、9CrSi9CrSi9CrSi9CrSi、CrWMnCrWMnCrWMnCrWMn钢。钢。1.1.1.1.低温回火（低温回火（低温回火（低温回火（150150150150250250250250）回火针片状马氏体回火针片状马氏体回火隐

29、晶马氏体回火隐晶马氏体组组 织：织： 回火屈氏体（回火屈氏体（T T回回）即）即(F(F), ), Fe Fe3 3C,C,金相形态：金相形态：呈微细粒状弥散分布在呈微细粒状弥散分布在F F基体上基体上性性 能：高弹性极限及屈服极限，一定的能：高弹性极限及屈服极限，一定的 韧性，硬度韧性，硬度353545 HRC 45 HRC 。 应应 用：各种弹簧。用：各种弹簧。 如：如：60Si2Mn60Si2Mn、65Mn65Mn、 60 60、6565、8585钢。钢。 2.2.中温回火（中温回火（350350500500）3.高温回火（高温回火（500650） 调质处理：淬火高温回火调质处理：淬火高

30、温回火 组织：组织：S回回（F ） 金相形态：在金相形态：在F基体上均匀分布细粒状基体上均匀分布细粒状 。 性能：较高的强度和硬度（性能：较高的强度和硬度（HB220350），）， 良好的塑性和韧性。及即具有良好的良好的塑性和韧性。及即具有良好的 综合机械性能综合机械性能。 应用：各种轴类、连杆、螺栓等。应用：各种轴类、连杆、螺栓等。 如：如：40Cr、45、 40CrNiMo钢等。钢等。 45454545钢正火得：钢正火得：钢正火得：钢正火得：FeFeFeFe3 3 3 3C C C C呈呈呈呈细片状细片状细片状细片状分布在分布在分布在分布在F F F F基体上。基体上。基体上。基体上。45

31、45钢调质处理得到钢调质处理得到钢调质处理得到钢调质处理得到回火索氏体回火索氏体回火索氏体回火索氏体：FeFe3 3C C呈呈呈呈细粒状细粒状细粒状细粒状分布在分布在分布在分布在F F基体上基体上基体上基体上。两者性能截然不同其组织、性能比较如下表：两者性能截然不同其组织、性能比较如下表：两者性能截然不同其组织、性能比较如下表：两者性能截然不同其组织、性能比较如下表：45钢（钢（ 2040mm）调质和正火组织及机械性能比较）调质和正火组织及机械性能比较45454545钢高温回火后钢高温回火后钢高温回火后钢高温回火后的回火的回火的回火的回火索氏体组索氏体组织织三三三三. . . .淬火及回火时常

32、见的工艺缺陷及防止措施淬火及回火时常见的工艺缺陷及防止措施淬火及回火时常见的工艺缺陷及防止措施淬火及回火时常见的工艺缺陷及防止措施1.1.1.1.氧化及脱碳氧化及脱碳氧化及脱碳氧化及脱碳 氧化氧化氧化氧化-Fe-Fe-Fe-Fe以及合金元素于介质重的氧化性气体以及合金元素于介质重的氧化性气体以及合金元素于介质重的氧化性气体以及合金元素于介质重的氧化性气体(CO(CO(CO(CO2 2 2 2和和和和 H H H H2 2 2 2O O O O等等等等) ) ) )作用生成金属氧化皮的现象。作用生成金属氧化皮的现象。作用生成金属氧化皮的现象。作用生成金属氧化皮的现象。 脱碳脱碳脱碳脱碳- - -

33、 -钢中的碳于介质发生化学反应生成气体逸出现钢中的碳于介质发生化学反应生成气体逸出现钢中的碳于介质发生化学反应生成气体逸出现钢中的碳于介质发生化学反应生成气体逸出现 象。象。象。象。 对性能的影响对性能的影响对性能的影响对性能的影响- - - -氧化及脱碳使钢的含碳量下降氧化及脱碳使钢的含碳量下降氧化及脱碳使钢的含碳量下降氧化及脱碳使钢的含碳量下降, , , ,从而使从而使从而使从而使 硬度、耐磨性、疲劳强度降低。硬度、耐磨性、疲劳强度降低。硬度、耐磨性、疲劳强度降低。硬度、耐磨性、疲劳强度降低。 防止防止防止防止- - - -在工件加热时采用保护性气体加热在工件加热时采用保护性气体加热在工件

34、加热时采用保护性气体加热在工件加热时采用保护性气体加热, , , ,或真空热处或真空热处或真空热处或真空热处 理。理。理。理。2.2.2.2.变形与开裂变形与开裂变形与开裂变形与开裂 变形与开裂时热处理时淬火应力所引起的。变形与开裂时热处理时淬火应力所引起的。变形与开裂时热处理时淬火应力所引起的。变形与开裂时热处理时淬火应力所引起的。 热应力热应力热应力热应力: : : :淬火冷却时工件表面与心部温差产生不同淬火冷却时工件表面与心部温差产生不同淬火冷却时工件表面与心部温差产生不同淬火冷却时工件表面与心部温差产生不同 步收缩而引起。步收缩而引起。步收缩而引起。步收缩而引起。 组织应力组织应力组织

35、应力组织应力: : : :因为淬火形成马氏体时体积膨胀部均匀因为淬火形成马氏体时体积膨胀部均匀因为淬火形成马氏体时体积膨胀部均匀因为淬火形成马氏体时体积膨胀部均匀 而造成的应力。而造成的应力。而造成的应力。而造成的应力。 措施措施措施措施: : : :选材、选择合适的淬火介质、淬火冷却方选材、选择合适的淬火介质、淬火冷却方选材、选择合适的淬火介质、淬火冷却方选材、选择合适的淬火介质、淬火冷却方 法、淬火前预热、淬火后及时回火等。法、淬火前预热、淬火后及时回火等。法、淬火前预热、淬火后及时回火等。法、淬火前预热、淬火后及时回火等。 3.3.3.3.硬度不足与软点硬度不足与软点硬度不足与软点硬度不

36、足与软点 硬度不足一般是因为淬火加热温度过低或保温时硬度不足一般是因为淬火加热温度过低或保温时硬度不足一般是因为淬火加热温度过低或保温时硬度不足一般是因为淬火加热温度过低或保温时 间不充分、冷却速度过慢等因素造成。间不充分、冷却速度过慢等因素造成。间不充分、冷却速度过慢等因素造成。间不充分、冷却速度过慢等因素造成。 软点软点软点软点- - - -表面氧化或脱碳表面氧化或脱碳表面氧化或脱碳表面氧化或脱碳, , , ,使钢的表面含碳量降低或使钢的表面含碳量降低或使钢的表面含碳量降低或使钢的表面含碳量降低或 冷却速度过慢使形成非马氏体组织所致。冷却速度过慢使形成非马氏体组织所致。冷却速度过慢使形成非

37、马氏体组织所致。冷却速度过慢使形成非马氏体组织所致。 措施措施措施措施- - - -重新加热淬火重新加热淬火重新加热淬火重新加热淬火, , , ,但加热前应退火火正火。但加热前应退火火正火。但加热前应退火火正火。但加热前应退火火正火。4.4.4.4.过热与过烧过热与过烧过热与过烧过热与过烧 过热是加热温度过高使奥氏体晶粒过于粗大；过热是加热温度过高使奥氏体晶粒过于粗大；过热是加热温度过高使奥氏体晶粒过于粗大；过热是加热温度过高使奥氏体晶粒过于粗大； 过烧是加热温度太高，使奥氏体晶界局部氧化或熔过烧是加热温度太高，使奥氏体晶界局部氧化或熔过烧是加热温度太高，使奥氏体晶界局部氧化或熔过烧是加热温度

38、太高，使奥氏体晶界局部氧化或熔 化的现象。零件一旦熔化便成为废品。化的现象。零件一旦熔化便成为废品。化的现象。零件一旦熔化便成为废品。化的现象。零件一旦熔化便成为废品。 223 3 钢的表面淬火钢的表面淬火工业中如齿轮、凸轮、曲轴等对性能的要求为：表面工业中如齿轮、凸轮、曲轴等对性能的要求为：表面高硬度、高强度及好的耐磨性，而心部高韧性，对这高硬度、高强度及好的耐磨性，而心部高韧性，对这类零件需要进行表面热处理类零件需要进行表面热处理. . 一一. .表面淬火表面淬火 通过快速加热，并立即淬火冷却，只强化表面，而心部通过快速加热，并立即淬火冷却，只强化表面，而心部组织未变的热处理工艺组织未变的

39、热处理工艺。 （一）感应加热表面淬火原理（一）感应加热表面淬火原理在感应圈内通一交变电流，于是在感应圈内部和周围同在感应圈内通一交变电流，于是在感应圈内部和周围同时产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中便产生感时产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中便产生感生电流，由电能转变成热能，使工件表面快速加热然后生电流，由电能转变成热能，使工件表面快速加热然后水淬水淬 . .工工件件感感应应加加热热示示意意图图1.1.集肤效应：感应加热集肤效应：感应加热 时，感生电流集中在时，感生电流集中在 工件表面的一种效应工件表面的一种效应 500 500 -电流投入深度电流投入深度-钢的电阻率钢的电阻率-导电率

40、导电率f-f-感生电流频率感生电流频率由上式可以看出：由上式可以看出：感生电流的频率（感生电流的频率（f）越大集）越大集肤效应越强，电流透入深度越浅肤效应越强，电流透入深度越浅, 淬透层越浅。淬透层越浅。 2.感应加热的频率选择：感应加热的频率选择： (1)淬透层深度淬透层深度0.52mm时时 选高频加热选高频加热 f200300千赫。千赫。 (2)淬透层深度淬透层深度28mm时，时， 选中频加热选中频加热f2500HZ (3)淬透层深度淬透层深度810mm时，时， 选工频加热选工频加热f50HZ3.感应加热淬火的特点感应加热淬火的特点 (1) (1) 加热速度极快，使加热速度极快，使A A3

41、 3，短时获得高，短时获得高 温。从而使温。从而使TT，可细化晶粒。，可细化晶粒。 (2) (2) 由于晶粒细小，得到隐晶由于晶粒细小，得到隐晶M M，强化了组织，强化了组织 如：机床主轴，承受较大载荷，要求具有如：机床主轴，承受较大载荷，要求具有良好综合力学性能；轴颈耐磨硬度要求良好综合力学性能；轴颈耐磨硬度要求505055HRC55HRC。可选。可选4545钢整体调质，然后轴颈进行表钢整体调质，然后轴颈进行表面淬火面淬火+ +高温回火处理。调质处理即满足整体高温回火处理。调质处理即满足整体性能要求，局部表面淬火又满足了轴颈的硬性能要求，局部表面淬火又满足了轴颈的硬度要求。度要求。 224

42、4 钢的化学热处理钢的化学热处理一、化学热处理概述一、化学热处理概述 对于某些齿轮类零件，如汽车变速箱齿轮，对于某些齿轮类零件，如汽车变速箱齿轮，内燃机凸轮等在工作中承受强烈的摩擦磨损，内燃机凸轮等在工作中承受强烈的摩擦磨损，和较大的交变载荷，冲击载荷。要求：和较大的交变载荷，冲击载荷。要求： 表面：高硬度、高耐磨和高的接触疲劳强度，表面：高硬度、高耐磨和高的接触疲劳强度， 一定的韧性。一定的韧性。 心部：具有高的韧性和足够高的强度。心部：具有高的韧性和足够高的强度。 化学热处理化学热处理- -将钢置于一定温度的活性介质中将钢置于一定温度的活性介质中 保温，使活性原子渗入钢的表面，改变了钢表保

43、温，使活性原子渗入钢的表面，改变了钢表 面的化学成分，然后进行淬火、回火处理。面的化学成分，然后进行淬火、回火处理。一一.钢的渗碳（气体渗碳）钢的渗碳（气体渗碳） 1.渗碳用钢：渗碳用钢： 低碳钢或低碳合金钢：低碳钢或低碳合金钢：2020、20Cr 20Cr 18CrMnTi 18CrMnTi、 、20CrMnTi20CrMnTi钢等钢等 2.2.渗碳温度：渗碳温度：900900950950，一般，一般930 930 3.3.渗碳时间：渗碳时间：5 58 8小时。小时。 4.4.渗碳原理：在井式渗碳炉中滴入煤油，煤油渗碳原理：在井式渗碳炉中滴入煤油，煤油在高温下裂解成渗碳性介质甲烷气体在高温下

44、裂解成渗碳性介质甲烷气体（CH4CH4）和）和COCO气体及氢气，该气体在钢的表气体及氢气，该气体在钢的表面分解出活性碳原子面分解出活性碳原子-C-C，在较高温度进入，在较高温度进入钢的表面。钢的表面。 CHCH4 4 C + H C + H2 2 CO C CO C CO CO2 2CO C CO C H H2 2OO5.5.渗层组织渗层组织 ( (渗碳后缓慢冷渗碳后缓慢冷却，从外层到内层组织却，从外层到内层组织) )为为: :原始组织亚共析层共析层原始组织亚共析层共析层过共析层过共析层低碳钢缓冷后由外到内的显微组织低碳钢缓冷后由外到内的显微组织亚共析层亚共析层共析层共析层过共析层过共析层5

45、.渗碳后的热处理渗碳后的热处理-一般一般AC1以上淬火以上淬火+低温回火低温回火 （1）直接淬火法（）直接淬火法（2）预冷淬火法（）预冷淬火法（3）二次淬火法）二次淬火法6.渗碳热处理后的组织及性能渗碳热处理后的组织及性能（1）组织：表层）组织：表层-M针状回火针状回火+碳化物碳化物+A少少 心部心部-M板条回火板条回火+ F （2）性能：表层）性能：表层-高硬度、较高的强度、耐磨和高硬度、较高的强度、耐磨和 一定的韧性一定的韧性 HRC5864。 心部心部-较好的强韧性较好的强韧性 HRC3045。 25 钢的形变热处理钢的形变热处理钢的形变热处理是钢的形变热处理是形变强化形变强化和和相变强

46、化相变强化两种强化两种强化效果，常用于弹簧类强化。效果，常用于弹簧类强化。一一.高温形变热处理：高温形变热处理：二二. .钢的氮化钢的氮化1.1.钢的氮化是对于一些微变形、硬度要求极高钢的氮化是对于一些微变形、硬度要求极高（656570HRC70HRC）的零件采用渗氮处理。）的零件采用渗氮处理。2.2.渗氮钢为中碳钢、中碳合金钢。渗氮钢为中碳钢、中碳合金钢。 45 45、38CrMoAL38CrMoAL、40Cr40Cr等钢。等钢。3.3.渗氮温度为渗氮温度为500500570570，渗氮时间长最长，渗氮时间长最长为为7272小时。小时。 高温形变热处理适用于大尺高温形变热处理适用于大尺高温形

47、变热处理适用于大尺高温形变热处理适用于大尺寸弹簧，高温形变后相变。寸弹簧，高温形变后相变。寸弹簧，高温形变后相变。寸弹簧，高温形变后相变。如：如：如：如：60Si2Mn60Si2Mn制作汽车板簧、制作汽车板簧、制作汽车板簧、制作汽车板簧、火车卷簧等。火车卷簧等。火车卷簧等。火车卷簧等。中温形变热处理适用于中温形变热处理适用于中温形变热处理适用于中温形变热处理适用于尺寸较小的弹簧加热快尺寸较小的弹簧加热快尺寸较小的弹簧加热快尺寸较小的弹簧加热快冷到中温区形变后相变。冷到中温区形变后相变。冷到中温区形变后相变。冷到中温区形变后相变。例题：例题：1.T81.T8钢钢TTTTTT曲线如图所示，将其完全

48、奥氏体化加热后：曲线如图所示，将其完全奥氏体化加热后：（1 1）分别以）分别以1 1、2 2、 3 3 冷速进行冷却各获得何种组织？冷速进行冷却各获得何种组织？（2 2）将）将1 1冷速获得的组织进行低、冷速获得的组织进行低、 中、高温回火中、高温回火1 1小时，各获得小时，各获得 何种组织？何种组织？ (3) (3)若低温回火处理后的组织硬度若低温回火处理后的组织硬度 偏高，能否采用升高回火温偏高，能否采用升高回火温 度的办法再进行一次回火，以度的办法再进行一次回火，以 达降低硬度的目的？为什么？达降低硬度的目的？为什么？ T8T8钢钢TTTTTT曲线曲线（4 4）若高温回火后硬度偏低能否采

49、用降低回火温度的办法使硬）若高温回火后硬度偏低能否采用降低回火温度的办法使硬 度升高？为什么？度升高？为什么？ 2.2.试比较下列退火态试样经不同热处理后硬度值的高低？试比较下列退火态试样经不同热处理后硬度值的高低？ 各得何种组织？（各得何种组织？（4545钢钢A Ac3c3=780; =780; T12 T12钢钢A Ac1c1=730,Accm=820 =730,Accm=820 ） (1)45 (1)45钢加热到钢加热到700700投入水中。投入水中。 (2)45 (2)45钢加热到钢加热到750750投入水中。投入水中。 (3)45 (3)45钢加热到钢加热到840840，投入水中；，

50、投入水中； (4)T12 (4)T12钢加热到钢加热到700700投入水中。投入水中。 (5)T12 (5)T12钢加热到钢加热到750750，投入水中。，投入水中。 (6)T12 (6)T12钢加热到钢加热到950950投入水中。投入水中。3.3.两个两个T12T12钢碳钢试样，分别加热到钢碳钢试样，分别加热到780780和和860860保温保温相同的时间，然后以大于相同的时间，然后以大于VcVc的冷速冷却至室温。试问：的冷速冷却至室温。试问： (1) (1)哪个温度加热淬火后马氏体粗大？哪个温度加热淬火后马氏体粗大？ (2) (2)哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较高？哪个温度加热淬火后马氏

51、体含碳量较高？ (3) (3)哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多？哪个温度加热淬火后残余奥氏体量较多？ (4) (4)哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少？ (5) (5)你认为哪种淬火加热温度较合适？为什么？你认为哪种淬火加热温度较合适？为什么？ 3.453.45钢零件，要求硬度为钢零件，要求硬度为220220250HBS250HBS，采用正火及调质，采用正火及调质 处理均能满足要求。试问这两种工艺所生产的零件其处理均能满足要求。试问这两种工艺所生产的零件其 组织有何不同？组织有何不同？4.4.有一批用有一批用3535钢制成的螺钉，要求其头部在热处理后硬度钢制成

52、的螺钉，要求其头部在热处理后硬度 为为353540HRC40HRC，现材料中混入了少量的，现材料中混入了少量的T10T10钢和钢和1010钢问：钢问： 由由T10T10钢和钢和1010钢制成的螺钉若按钢制成的螺钉若按3535钢工艺进行淬火处理，钢工艺进行淬火处理， 是否能满足要求？为什么？是否能满足要求？为什么？5.455.45钢调质处理后要求硬度为钢调质处理后要求硬度为220220250HBS,250HBS,但热处理后发但热处理后发 现硬度偏高，是否可采用减慢回火时的冷却速度使其硬现硬度偏高，是否可采用减慢回火时的冷却速度使其硬 度降低？并说明原因。度降低？并说明原因。例题：例题：例题：例题

53、：1.1.1.1.钢的淬硬性主要取决于（钢的淬硬性主要取决于（钢的淬硬性主要取决于（钢的淬硬性主要取决于（ ）。）。）。）。 （A A A A）钢的含碳量；）钢的含碳量；）钢的含碳量；）钢的含碳量； （B B B B）钢中合金元素含量；）钢中合金元素含量；）钢中合金元素含量；）钢中合金元素含量； （C C C C）淬火介质的冷却能力（）淬火介质的冷却能力（）淬火介质的冷却能力（）淬火介质的冷却能力（D D D D）工件截面尺寸。）工件截面尺寸。）工件截面尺寸。）工件截面尺寸。2.2.2.2.钢的淬透层深度主要取决于（钢的淬透层深度主要取决于（钢的淬透层深度主要取决于（钢的淬透层深度主要取决于（

54、 ）。）。）。）。 （A A A A）钢的淬硬性；）钢的淬硬性；）钢的淬硬性；）钢的淬硬性； （B B B B）钢的淬透性；）钢的淬透性；）钢的淬透性；）钢的淬透性； （C C C C）工件截面尺寸；）工件截面尺寸；）工件截面尺寸；）工件截面尺寸； （D D D D）淬火冷却速度。）淬火冷却速度。）淬火冷却速度。）淬火冷却速度。3.3.3.3.钢的淬透性主要取决于（钢的淬透性主要取决于（钢的淬透性主要取决于（钢的淬透性主要取决于（ ）。）。）。）。 （A A A A）钢的含碳量（）钢的含碳量（）钢的含碳量（）钢的含碳量（B B B B）加热溶入）加热溶入）加热溶入）加热溶入的合金元素含量的合金

55、元素含量的合金元素含量的合金元素含量 （C C C C）淬火介质冷却能力（）淬火介质冷却能力（）淬火介质冷却能力（）淬火介质冷却能力（D D D D）工件截面尺寸。）工件截面尺寸。）工件截面尺寸。）工件截面尺寸。4.454.454.454.45钢淬火加热温度应是（钢淬火加热温度应是（钢淬火加热温度应是（钢淬火加热温度应是（ ）以上）以上）以上）以上。 （A A A A）A A A Ac1 c1 c1 c1 ; ; ; ; （B B B B）A A A Ac3 c3 c3 c3 ; ; ; ; （C.C.C.C.）A A A Accm ccm ccm ccm ; ; ; ; （D D D D）A

56、 A A A3 3 3 35.T125.T125.T125.T12钢淬火加热温度应是（钢淬火加热温度应是（钢淬火加热温度应是（钢淬火加热温度应是（ ）。）。）。）。 (A) A (A) A (A) A (A) Ac1c1c1c1(30(30(30(3050)50)50)50)； (B) A (B) A (B) A (B) Ac3c3c3c3(30(30(30(3050)50)50)50)； (C) A (C) A (C) A (C) Accmccmccmccm(30(30(30(3050)50)50)50)； (D) A (D) A (D) A (D) A1 1 1 1(30(30(30(3050)50)50)50)；