熱處理工藝1資料第1頁/共127頁

切削件的硬度在170～230HB范圍內，切削性能較好。

刀具具有較高的韌性時，不容易發(fā)生崩刃。切削件的硬度如何調整？刀具如何才能具有較高的韌性？第2頁/共127頁季裂加工過程（鑄、鍛、焊、切削）產生的內應力如何消除加工過程中產生的內應力？20世紀初，英軍在印度貯存的黃銅彈殼，每當雨季就頻繁發(fā)生大量裂縫，當時稱之為季裂。第3頁/共127頁

第三節(jié)鋼的普通熱處理工藝

毛坯生產預備熱處理機械加工最終熱處理機械精加工預備熱處理的作用是消除鍛造的缺陷，如晶粒粗大、內應力、缺陷組織等，同時調整硬度，為后續(xù)的切削做準備?！嘶?正火；調質最終熱處理的作用是使材料具有使用狀態(tài)下的性能，如強度、硬度等?！慊?回火；表面熱處理第4頁/共127頁

為什么將其安排在鑄/鍛造與切削加工之間呢?為什么退火與正火有著非常廣泛的應用?在一個零件的加工路線中，熱處理起著很重要的作用，一般有兩種情況，如一個齒輪：下料------鍛造------預備熱處理（退火或正火）------銑齒------最終熱處理（淬火回火）------精加工（磨削）第5頁/共127頁

一、鋼的退火1、退火：將鋼加熱到適當溫度（臨界溫度以上30～50℃

），保溫一定時間，然后在爐中緩慢地冷卻的熱處理工藝。2、目的——為后續(xù)加工和最終熱處理作好組織準備

1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；

2）細化晶粒，消除組織缺陷；

3）消除內應力。

第三節(jié)鋼的普通熱處理工藝

第6頁/共127頁3退火種類第一類退火是不以組織轉變?yōu)槟康牡耐嘶鸸に嚪椒?。工藝特點：通過控制加熱溫度和保溫時間使鋼由冶金及冷、熱加工過程中產生的不平衡狀態(tài)如成分偏析、冷變形強化、內應力等過渡到平衡狀態(tài)。擴散（均勻化）退火、再結晶退火、去應力退火。鋼的退火工藝種類很多，根據熱處理目的不同，可將退火工藝分為兩大類。第7頁/共127頁工藝特點：通過控制加熱溫度、保溫時間及冷卻速度等工藝參數(shù)，來改變鋼中的珠光體、鐵素體、滲碳體等組織形態(tài)及分布，從而改變其性能，如降低硬度、提高塑性、細化晶粒、改善機械加工性能等。第二類退火是以改變組織與性能為目的的退火工藝方法。完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火等。第8頁/共127頁1）完全退火

定義：將鋼加熱Ac3以上30-50oC,完全奧氏體后，保溫一定時間隨之緩慢冷卻到600oC以下，出爐空冷。組織：細小而均勻的平衡組織（鐵素體+珠光體）目的：①細化，均勻化粗大、不均勻組織②接近平衡組織——調整硬度→切削性↑③消除內應力適用范圍：亞共析鋼。保溫Ac3+30～50℃溫度爐冷空冷時間600℃第9頁/共127頁完全退火組織問題：亞共析鋼（共析鋼）的平衡狀態(tài)組織？45鋼的完全退火組織（F+P）200X完全退火全過程所需時間非常長，特別是對于某些奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼，往往需要數(shù)十小時，甚至數(shù)天的時間。缺點：第10頁/共127頁低碳鋼為什么不能用完全退火？過共析鋼能采用完全退火嗎？注意事項：低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態(tài)緩冷退火時，有網狀二次滲碳體析出，使鋼的強度、塑性和沖擊韌性顯著降低。網狀滲碳體第11頁/共127頁2）球化退火

定義：將鋼加熱到

Ac1+(30~50)℃

，保溫后隨爐緩冷至600oC，出爐空冷，使鋼中碳化物呈球狀的工藝方法。組織：球狀珠光體（滲碳體呈球形的細小顆粒彌散分布在鐵素體基體中）時間溫度保溫Ac1+30～50℃緩冷空冷600℃第12頁/共127頁球化退火的目的：

1、降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。如T10鋼經球化退火后，硬度由255～321HBS降到≤197HBS。從而改善切削加工性能；

2、獲得球狀珠光體也是為淬火作組織準備，使淬火加熱時奧氏體晶粒不易長大，并可減小冷卻時變形和開裂的傾向。適用范圍：主要用于過共析鋼、合金工具鋼。球狀珠光體

對于有網狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應先進行正火，以消除網狀.應注意的是第13頁/共127頁時間溫度Ts-100～200℃保溫10～15h緩冷3）擴散退火（均勻化退火）

定義：將鋼加熱到Ac3以上150-300oC，保溫10h～15h后隨爐緩冷。目的：使鋼中的化學成分和組織均勻化。適用范圍：主要用于質量要求高的合金鋼鑄錠、鑄件、鍛坯。偏析存在形式及危害鑄造化學成分不均勻、非金屬夾雜物分布不均勻、微氣泡和氣孔造成偏析。偏析直接導致大型鑄件各處成分和組織不均勻、產生組織應力、出現(xiàn)裂紋、機械性能惡化。第14頁/共127頁

工件經擴散退火后，奧氏體的晶粒十分粗大，必須進行完全退火或正火處理來細化晶粒。由于擴散退火溫度高、時間長，生產成本高，一般不輕易采用。只有一些優(yōu)質的合金鋼和偏析較嚴重的合金鋼鑄件才使用這種工藝。應注意的是第15頁/共127頁4）去應力退火

定義：將鋼加熱到Ac1以下（一般約為500～600oC），保溫后隨爐緩冷至200～300oC出爐空冷，又稱低溫退火。目的：消除鑄件、鍛件、焊接件和機加工、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘余內應力。（沒有發(fā)生組織變化）適用范圍：用于所有的鋼。時間溫度保溫500～600℃爐冷空冷200～300℃第16頁/共127頁5）等溫退火加熱到高于Ac3（或Ac1）溫度，保持適當時間后，較快地冷卻到珠光體轉變溫度區(qū)間的某一溫度保持使奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。對于亞共析鋼可代替完全退火，對于過共析鋼可代替球化退火。時間溫度空冷等溫退火工藝圖第17頁/共127頁

6)再結晶退火適用：存在加工硬化的冷變形金屬目的：消除加工硬化，降低硬度，改善切削加工性能；提高延展性（塑性）及壓延成型性能。加熱溫度：T再+150～250℃，一般鋼材再結晶退火溫度650～700℃。第18頁/共127頁再結晶：

冷變形金屬加熱至一定溫度時，將開始形成一些位向與變形晶粒不同、內部缺陷較少的等軸小晶粒，這些小晶粒不斷向周圍的變形金屬中擴展長大，直到冷變形金屬組織完全消失為止的過程。隨著加熱溫度增加，其組織和性能的變化過程可分為回復、再結晶、及晶粒長大三個階段。其示意圖如下：

第19頁/共127頁第20頁/共127頁名稱目的工藝制度組織應用完全退火細化晶粒，消除鑄造偏析，降低硬度，提高塑性加熱到AC3以上30～50℃，爐冷至600℃左右空冷F＋P亞共析鋼的鑄、鍛、軋件，焊接件球化退火降低硬度，改善切削性能，提高塑性韌性，為淬火作組織準備加熱到AC1＋30～50℃，然后出爐空冷。球狀珠光體共析、過共析鋼及合金鋼的鍛件、軋件等擴散退火改善或消除枝晶偏析，使成分均勻化加熱到Ac3以上150-300oC，先緩冷，后空冷粗大組織合金鋼鑄錠及大型鑄鋼件或鑄件再結晶退火消除加工硬化，提高塑性加熱到再結晶溫度，再空冷等軸晶冷變形加工的制品去應力退火除殘余應力，提高尺寸穩(wěn)定性加熱到500～650℃緩冷至200℃空冷無變化鑄、鍛、焊、冷壓件及機加工件第21頁/共127頁退火

第三節(jié)鋼的普通熱處理工藝

第22頁/共127頁二、鋼的正火

把鋼零件加熱到臨界溫度以上30～50℃,保溫一定時間,然后在空氣中冷卻的熱處理工藝。

臨界溫度：Ac3或Accm+30-50℃

組織：S+（F或Fe3C）第23頁/共127頁熱處理與硬度關系合適切削加工硬度正火的應用：（2）用于低、中碳鋼作為預先熱處理，得合適的硬度便于切削加工。（3）用于過共析鋼，消除網狀Fe3CⅡ，有利于球化退火的進行。（1）用于普通結構零件，作為最終熱處理，正火可以細化晶粒，使組織組織均勻化，從而提高鋼的強度、硬度和韌性。對于普通結構鋼零件，機械性能要求不很高時，可以用正火作為最終熱處理。

第24頁/共127頁正火與退火的選擇（2）從使用性能上考慮如工件性能要求不太高，隨后不再進行淬火和回火，那么往往用正火來提高其機械性能。但若零件的形狀比較復雜，正火的冷卻速度有形成裂紋的危險，應采用退火。（3）從經濟上考慮正火比退火的生產周期短，耗能少，操作簡便，故在可能的條件下，應優(yōu)先考慮正火。（1）從切削加工性上考慮一般金屬的硬度在HB170～230范圍內，切削性能較好。高則過硬，難加工，刀具磨損快；低則切屑不易斷，刀具發(fā)熱和磨損，加工后零件表面粗糙度大。對于低、中碳結構鋼以正火作為預先熱處理比較合適，高碳結構鋼、工具鋼和中碳以上合金鋼則以退火為宜。第25頁/共127頁正火

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第26頁/共127頁三、鋼的淬火淬火：將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保溫一定時間后，快速冷卻的熱處理工藝。目的：1、提高鋼的硬度及耐磨性（如工具、軸承等要求高耐磨性的零件）。2、獲得良好的綜合機械性能（中碳鋼經淬火+高溫回火可獲得強、韌兼?zhèn)浣M織；各種彈簧都要求強度高、彈性好，一般用高碳鋼制作，經淬火+中溫回火后，彈性大大提高）。第27頁/共127頁1、碳鋼⑴亞共析鋼淬火溫度為Ac3+30-50℃。(一)、淬火溫度圖碳鋼的淬火加熱溫度范圍

第28頁/共127頁亞共析鋼淬火組織：0.5%C時為M0.5%C時為M+A’。65MnV鋼(0.65%C)淬火組織45鋼(含0.45%C)正常淬火組織第29頁/共127頁⑵共析鋼淬火溫度為Ac1+30-50℃；淬火組織為M+A’。圖碳鋼的淬火加熱溫度范圍

第30頁/共127頁⑶過共析鋼淬火溫度:Ac1+30-50℃.溫度高于Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大、A’量增多,使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。淬火組織:

M+Fe3C顆粒+A’。(預備組織為P球)T12鋼（含1.2%C）正常淬火組織第31頁/共127頁總結M+Fe3C+A殘Ac1+30～50過共析鋼M+A殘Ac1+30～50

共析鋼M+A殘Ac3+30～50亞共析鋼Wc＞0.5%MAc3+30～50亞共析鋼Wc≤0.5%

最終組織淬火溫度(℃)

鋼種第32頁/共127頁(二)淬火冷卻介質

為得到馬氏體組織，淬火冷卻速度必須大于臨界冷卻速度Vk。但這必然會產生很大的內應力，往往會引起工件變形和開裂，為此人們提出了理想的淬火冷卻曲線。第33頁/共127頁時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf

在“鼻尖”溫度以上，在保證不出現(xiàn)珠光體類型組織的前提下，可以盡量緩冷；在“鼻尖”溫度附近則必須快冷，以躲開“鼻尖”，保證不產生非馬氏體相變；而在Ms點附近又可以緩冷，以減輕馬氏體轉變時的相變應力。

淬火冷卻介質第34頁/共127頁水、含鹽水溶液、油、鹽浴、堿浴等。到目前為止，在實際生產中還沒有找到符合這一理想曲線的冷卻介質?，F(xiàn)有淬火介質有：第35頁/共127頁淬火介質水油鹽水堿浴硝鹽浴冷速650～550℃600℃/s快150℃/s太慢1000～1200℃/s快比油快350℃/s200～300℃270℃/s太快30℃/s慢300℃/s太快比油弱10℃/s特點

高溫冷速快，可保證工件淬硬低溫冷速快，工件易變形開裂冷卻能力對水溫敏感雜質使冷卻能力下降

低溫冷速慢，工件不易變形、開裂高溫冷速慢，工件易分解，淬不硬易老化、易燃油溫增加，冷卻能力增加（20～80℃）

冷卻能力強工件表面質量好，硬度均勻易變形開裂易腐蝕

既能保證工件淬硬，又能使變形開列程度減少流動性好工作環(huán)境差用途碳鋼合金鋼小截面碳鋼形狀簡單，截面尺寸大的碳鋼小件、形狀復雜、精度要求高的工件第36頁/共127頁常用淬火介質水：冷卻能力較強，中溫夠快，低溫不夠慢—用于碳鋼。

油：冷卻能力較低，中溫不夠快，低溫夠慢—用于合金鋼。鹽、堿?。豪鋮s能力介于上兩者之間，用于要求變形較小的合金鋼小件。第37頁/共127頁（四）常用淬火方法1單液淬火法工件在一種介質中連續(xù)冷卻到室溫的操作方法。如水淬，油淬。2雙液淬火法在Ms以上，在冷卻能力較強的介質中冷卻，接近Ms時轉入冷卻能力較弱的介質中冷卻，如水淬油冷法，以防在馬氏體相變時開裂。第38頁/共127頁3、分級淬火法在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內外溫度均勻后再取出緩冷。優(yōu)點：操作簡單?？捎行Х乐箲烷_裂。缺點：需要鹽浴爐適用：適用于尺寸較小(<φ10～12mm的碳鋼或φ20～30mm的合金鋼)，要求變形小、尺寸精度高的工件如刀具、模具等。組織：獲得馬氏體和殘余奧氏體。第39頁/共127頁4等溫淬火法將鋼件淬入稍高于MS溫度的硝鹽浴或堿浴中，保溫足夠時間，使其發(fā)生下貝氏體轉變，隨后在空氣中冷卻。組織：獲得下貝氏體。第40頁/共127頁5冷處理冷處理：將淬火冷至室溫的零件繼續(xù)深冷至Mf以下的致冷劑中，保持一段時間，使殘余奧氏體充分轉變成馬氏體的操作方法。目的：為了減少鋼中的殘余奧氏體以獲得最大數(shù)量的馬氏體，防止工件在保存或使用中發(fā)生組織轉變。

第41頁/共127頁中國在春秋晚期已掌握冶鐵技術。戰(zhàn)國時期，冶鐵業(yè)已逐漸盛行，到了晚期，不僅能煉出高碳鋼，并掌握了淬火技術，于是開始進入以鐵兵器代替銅兵器的時代。戰(zhàn)國晚期還出現(xiàn)了鐵制鎧甲。第42頁/共127頁網帶式淬火爐淬透性是鋼的主要熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據之一。（四）、鋼的淬透性

第43頁/共127頁1、淬透性的概念淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。第44頁/共127頁淬透性：鋼在奧氏體化后淬火時獲得馬氏體而不形成其它組織（珠光體等）的能力。淬透性大小用淬透層深度表示，淬透層深度由鋼的表面至內部馬氏體組織占50％處的距離來表示。淬透層越深，鋼的淬透性越好。二鋼的淬透性（一）淬透性、淬硬性的定義及影響因素第45頁/共127頁鋼的淬透性取決于其臨界冷卻速度Vk

，臨界冷卻速度Vk越小，則奧氏體越穩(wěn)定，鋼的淬透性越高。

Vk取決于C曲線的位置，C曲線越靠右，Vk越小。第46頁/共127頁2．影響淬透性的因素

——VK，C曲線

C%亞共析鋼C%↑→淬透性↑，過共析鋼C%↑→淬透性↓奧氏體化溫度T↑t↑→淬透性↑合金元素除Co%以外，C曲線右移，↑淬透性未溶第二相↓淬透性影響C曲線的因素第47頁/共127頁

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淬透性不同的鋼材淬火后沿截面的組織和力學性能差別很大。第48頁/共127頁3．淬透性的應用

完全淬透的工件，整個截面上的性能均勻一致，如未淬透，截面各處的性能不均勻。淬透性小，淬硬層就淺，其承載能力就弱，所以，選材和制定熱處理工藝要注意鋼材的淬透性，有以下幾種情況：第49頁/共127頁（1）大截面、動載荷及交變載荷下工作的重要零件，選淬透性好的鋼材。如：鍛錘、大電機軸、連桿螺栓、拉桿等；（2）承受彎曲、扭轉應力的零件，受力在表層，心部不要求高硬度，選淬透性一般的鋼材；（3）形狀復雜或對變形要求嚴格的零件，為減小變形，防止開裂，選選淬透性較好的鋼材，以便選冷卻能力較弱的淬火介質或雙介質淬火。第50頁/共127頁（五）、鋼的淬硬性淬硬性：是指鋼在理想條件下淬火成馬氏體后所能達到的最高硬度。

影響鋼的淬硬性的因素主要取決于鋼含碳量。低碳鋼淬火的最高硬度值低，淬硬性差；高碳鋼淬火的最高硬度值高，淬硬性好。第51頁/共127頁

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淬透性與淬硬性？淬透性是鋼淬火時獲得M的能力！取決于VK（上臨界冷卻速度）

淬硬性是鋼淬火獲得M的硬度！取決于M中C%

淬透性與具體工件的淬透深度？淬透性是鋼的一種屬性，在相同的奧氏體化溫度下淬火時，其淬透性是不變的！具體工件的淬透深度是指在實際生產條件下得到半馬氏體區(qū)至工件表面的距離，是不確定的，受淬透性、工件尺寸、冷卻介質等的影響。第52頁/共127頁淬硬性與淬透性之間的關系:淬透性淬硬性鋼種小低碳素結構鋼(20)小高碳素工具鋼(T10A)大低低碳合金結構鋼(18Cr2Ni4WA)大高高碳高合金工具鋼(Cr12MoV)

第三節(jié)鋼的普通熱處理工藝

第53頁/共127頁為了獲得要求的強度、硬度、塑性與韌性，以滿足零件的使用要求。淬火鋼一般不能直接使用，必須進行回火。淬火后得到的是性能很脆的馬氏體組織，并存在內應力，零件容易變形和開裂。淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定的組織在零件工作過程中會發(fā)生分解，導致尺寸的變化。這對于精密零件是不允許的。第54頁/共127頁（二）淬透性的測定及表示方法1.臨界淬透直徑法鋼在某種介質中淬火時心部獲得半馬氏體的最大直徑，稱為臨界淬透直徑，用D0表示。第55頁/共127頁2.末端淬火法將標準試樣按規(guī)定淬火溫度加熱后置于試驗機支架上對其末端噴水淬火，在統(tǒng)一的冷卻條件下冷卻后測定離末端不同距離的硬度，繪制硬度與末端距離的關系曲線。如圖：第56頁/共127頁直徑為10mm的共析鋼小試樣加熱Ac１+60℃

，用圖1-6所示的冷卻曲線進行冷卻，分析其所得到的組織，說明各屬于什么熱處理方法。答：

a—M+A′單液淬火

b—M+A′分級淬火

c—T+M+A′油冷淬火

d—下B 等溫淬火

e—S 正火

f—P 完全退火

g—P 等溫退火第57頁/共127頁亞共析鋼連續(xù)冷卻轉變爐冷→F+P空冷→F+S油冷→T+M水冷→M過共析鋼連續(xù)冷卻轉變爐冷→P+Fe3CⅡ空冷→S+Fe3CⅡ油冷→T+M+A'水冷→M+A'第58頁/共127頁四、鋼的回火一、定義：將淬火后鋼件再加熱到Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間后，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。二、目的：消除淬火應力，降低脆性；穩(wěn)定工件尺寸；調整淬火零件的力學性能。第59頁/共127頁

三、回火的種類按回火溫度的不同，回火可分以下三種：高溫回火低溫回火：中溫回火回火的種類150oC-250oC350oC-500oC500oC-650oC

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第60頁/共127頁三、淬火鋼回火時組織與性能的變化四階段第一階段T≤200℃M分解第二階段T∈(200,300℃)殘余A轉變第三階段T∈(300,400℃)

碳化物析出第四階段T＞400℃

Fe3C的聚集長大與F的再結晶第61頁/共127頁第一階段：馬氏體的分解

T≤200℃

C有一定的擴散能力，馬氏體中過飽和的碳以亞穩(wěn)定的ε-碳化物(Fe2.4C，正交晶格)形式析出，彌散分布、極細、粒狀，馬氏體的過飽和度減小。組織：回火馬氏體組織（M回）

低度過飽和α固溶體＋高度彌散ε相的混合物。晶格畸變程度下降，淬火內應力減少

回火馬氏體基本保留了淬火馬氏體的力學性能第62頁/共127頁

第二階段：殘余奧氏體的轉變(200～300℃)

組織仍主要是回火馬氏體

鋼的硬度降低并不顯著，屈服強度略有上升。淬火應力進一步降低C的擴散能力增強，碳化物的析出→M分解使得體積↓→殘A受到的壓力↓，A殘→B下。M的碳質量分數(shù)降為wc=0.15%～0.20%，

第63頁/共127頁第三階段：碳化物析出(300～400℃)

碳的擴散能力繼續(xù)增加：C從過飽和的-Fe中析出→鐵素體→M消失

不穩(wěn)定的-(Fe2.4C)→Fe3C；淬火時晶格畸變所造成的內應力大大消除。組織為：回火屈氏體組織（T回）針狀鐵

F＋細顆粒狀的Fe3C的混合物。鋼的硬度、強度降低，塑性、韌性上升

鐵素體基體內分布著極細小的滲碳體（球狀顆粒）第64頁/共127頁第四階段：滲碳體的聚集長大和鐵素體再結晶T≥400℃

回火溫度高于400℃時，滲碳體球將逐漸聚集長大，形成較大的粒狀滲碳體，回火溫度越高，球粒愈粗大；當回火溫度上升到500～600℃，鐵素體逐漸發(fā)生再結晶，使針狀鐵素體轉變?yōu)槎噙呅舞F素體；組織為：回火索氏體組織（S回）等軸狀的F+球狀Fe3C的混合物。鋼的強度、硬度進一步下降，塑性、韌性進一步上升

第65頁/共127頁第66頁/共127頁不同含碳量鋼的硬度隨回火溫度升高而降低35鋼力學性能與回火溫度的關系隨回火溫度提高，淬火鋼性能總的變化規(guī)律是：強度、硬度下降，塑性、韌性上升

第67頁/共127頁回火索氏體

回火屈氏體

回火馬氏體

回火后鋼的的組織馬氏體第68頁/共127頁四、回火的種類1、低溫回火（150-250）oC

組織：

M回(過飽和α固溶體+ε碳化物)目的：保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性，降低淬火力，減少鋼的脆性。硬度為58-64HRC。應用：適用于高碳鋼和合金鋼制作的各類刀具、模具、滾動軸承、滲碳及表面淬火的零件。

如T12鋼銼刀采用760℃水淬+200℃回火?；鼗餗第69頁/共127頁2、中溫回火（350-500）oC

組織：T回(F針狀＋Fe3C細顆粒狀)。目的：獲得高的彈性極限、屈服點和較好的韌性。又稱彈性處理。硬度為35-50HRC.應用：彈性零件及熱鍛模具等。

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回火T如65鋼彈簧采用840℃油淬+480℃回火。第70頁/共127頁3、高溫回火（500-650）oC

組織：S回(F等軸狀+Fe3C球狀)目的：獲得良好的綜合力學性能。硬度為HRC25-35.應用：各種重要結構零件如螺栓、齒輪及軸承。淬火+高溫回火=調質處理回火S如45鋼小軸采用830℃水淬+600℃回火。

第71頁/共127頁淬火加回火工藝曲線圖溫度時間500~650℃350~500℃150~250℃

低溫回火中溫回火高溫回火調質處理Ac3+40℃淬火階段回火階段第72頁/共127頁（五）、回火脆性

淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內回火時，會出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。

第73頁/共127頁1、第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350℃回火時出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內回火就會出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r應避開這一溫度范圍。第74頁/共127頁2、第二類回火脆性又稱可逆回火脆性。是指淬火鋼在500-650℃范圍內回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性.回火后快冷不出現(xiàn)，是可逆的。防止辦法：⑴回火后快冷。⑵加入合金元素W(約1%)、Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件

第三節(jié)鋼的普通熱處理工藝

第75頁/共127頁鋼的回火

第三節(jié)鋼的普通熱處理工藝

第76頁/共127頁低溫回火中溫回火高溫回火回火溫度150-250℃350-500℃500-650℃回火組織M回T回S回回火目的保留高硬度、高耐磨性，降低應力。提高e、s,同時具有一定韌性。獲得良好的綜合力學性能，即在保持較高的強度同時兼具良好的塑性和韌性。應用各種高碳鋼、滲碳件及表面淬火件。彈簧熱處理各種結構件如軸、齒輪等。也可作為要求較高精密件、量具等預備熱處理。第77頁/共127頁根據與C曲線交點位置判斷轉變產物

P均勻A細AA1MSMf時間等溫退火PP退火(爐冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+A’等溫淬火B(yǎng)下M+A’分級淬火M+A’淬火(水冷)M回150-250℃T回350-500℃S回500-650℃????MT+S回ST+B下+M+A’第78頁/共127頁P均勻A細AP退火(爐冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+A’M+A’淬火(水冷)A1MSMf時間650℃600℃550℃第79頁/共127頁共析鋼過冷奧氏體轉變產物轉變類型轉變產物形成溫度，℃轉變機制顯微組織特征HRC獲得工藝珠光體PA1~650擴散型粗片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布5-20退火S650~600細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布20-30正火T600~550極細片狀，F(xiàn)、Fe3C相間分布30-40等溫處理貝氏體B上550~350半擴散型羽毛狀，短棒狀Fe3C分布于過飽和F條之間40-50等溫處理B下350~MS竹葉狀，細片狀Fe3C分布于過飽和F針上50-60等溫淬火馬氏體M針MS~Mf無擴散型針狀60-65淬火M*板條MS~Mf板條狀50淬火第80頁/共127頁1、現(xiàn)將3塊碳質量分數(shù)均為0.77%的碳鋼試樣加熱到780℃保溫后，分別以不同方式冷卻至室溫，如圖所示，請回答下列問題：（1）：a點組織為_________b點組織為_________c點組織為__________d點組織為__________

（2）：按曲線2和曲線3冷卻后得到的組織_______，其中曲線_____的淬火應力大。（3）：曲線_____為雙介質淬火。（1）a：索氏體+過冷奧氏體

b：索氏體

c：馬氏體+殘余奧氏體d:馬氏體+殘余奧氏體（2）：相同3（3）：2第81頁/共127頁2、將兩塊T8鋼試樣加熱到770℃保溫，然后以不同方式1、2冷卻。冷卻曲線為圖示，指出a、b、c、e、f點處組織名稱及淬火工藝曲線。a：_________b：_________c：_________d：_________e：_________曲線1與2，為淬火工藝的是曲線_________.a：過冷奧氏體b：過冷奧氏體+珠光體c：珠光體d：馬氏體e：馬氏體+殘余奧氏體曲線1第82頁/共127頁（1）M+A殘（2）B下+M+A殘（3）B下3、T8鋼C曲線為圖示，試說明該鋼經奧氏體化后，在300℃經不同時間等溫后按圖示（1）（2）（3）線冷卻到室溫所得到的組織。（1）______________（2）_____________（3）_____________第83頁/共127頁4、T8鋼的C曲線如圖所示，若該鋼在620℃進行等溫轉變，并經不同時間保溫后，按照圖示的1、2、3、4線的冷卻速度冷卻至室溫，試問各獲得什么組織？1：M+A殘2：M+A殘＋S3：S4:S第84頁/共127頁第四節(jié)鋼的表面熱處理和化學熱處理

工藝的核心:使零件具有“表硬里韌”的力學性能。機床導軌表面淬火齒輪心部：硬度低，韌性高表面：硬度高，耐磨第85頁/共127頁化學熱處理表面淬火對軸、齒輪、凸輪的機械性能要求表面：硬，耐磨，耐疲勞M心部：塑，韌，耐沖擊F，P解決思路：選材低淬透性材料工藝只改變表層組織同時改變表層組織、成分表面熱處理第86頁/共127頁一、表面淬火1、定義：是一種不改變鋼表層化學成分，但改變表層組織，且心部組織不發(fā)變化的熱處理工藝。2、工藝特征：通過快速加熱至淬火溫度，使鋼的表層奧氏體化，然后急冷以大于Vk的速度冷卻，使表層形成馬氏體組織，而心部仍保持不變。

感應加熱表面淬火感應加熱表面淬火齒輪的截面圖第87頁/共127頁3、表面淬火應用:

選用中碳或中碳低合金鋼。40、45、40Cr、40MnB等。4、表面淬火加工的方法:

感應加熱、火焰加熱、電接觸加熱法等?；鹧婕訜岬?8頁/共127頁（一）感應加熱表面淬火1．原理交變磁場→感應電流→工件電阻→加熱，集膚效應→表面加熱第89頁/共127頁2、感應加熱表面淬火的分類l）高頻感應加熱表面淬火：常用頻率為200～300kHz，淬硬層深度一般為0.5～2mm；主要用于要求淬硬層較淺的中小型鋼件（如小模數(shù)齒輪、中小型軸等）的表面淬火。第90頁/共127頁2、感應加熱表面淬火的分類2)中頻感應加熱表面淬火：常用頻率為2.5～8kHz，淬硬層深度一般為2～

10mm；它主要用于淬硬層要求較深的鋼件（如直徑較大的軸類和中等模數(shù)的齒輪、大模數(shù)齒輪單齒等）的表面淬火。第91頁/共127頁2、感應加熱表面淬火的分類3）工頻感應加熱表面淬火常用頻率為50Hz，淬硬層深度可達10～

15mm；它主要用于要求深淬硬層的大直徑鋼件（如軋輥、火車車輪等）的表面淬火。第92頁/共127頁3、感應加熱表面淬火的特點a.加熱速度快幾秒～幾十秒;b.加熱時實際晶粒組小，淬火得到極細馬氏體，硬度↑，脆性↓;c.殘余壓應力→提高壽命;d.不易氧化、脫碳、變形小;e.工藝易控制，設備成本高.4、感應加熱表面淬火用鋼?中碳鋼、低合金中碳鋼，40，45，40Cr

第93頁/共127頁5、感應淬火零件的一般工藝路線：

鍛造→正火或退火→機加工→調質→半精加工→感應淬火→低溫回火→磨削加工第94頁/共127頁感應淬火的基本原理、分類及應用第95頁/共127頁齒輪感應淬火的操作第四節(jié)鋼的表面熱處理和化學熱處理

第96頁/共127頁齒輪高頻淬火的過程第四節(jié)鋼的表面熱處理和化學熱處理

第97頁/共127頁（二）火焰加熱表面淬火

1、火焰加熱表面淬火的基本方法第98頁/共127頁2、火焰加熱表面淬火的特點:*設備簡單,操作方便,成本低。*淬火質量不穩(wěn)定。*適于單件、小批量及大型零件的生產。第99頁/共127頁火焰加熱表面淬火第四節(jié)鋼的表面熱處理和化學熱處理

第100頁/共127頁二、化學熱處理

1、定義：將零件置于一定的化學介質中,通過加熱、保溫，使介質中一種或幾種元素原子滲入工件表層，以改變鋼表層的化學成分和組織的熱處理工藝。20MnSi930℃滲碳10h后硬度第101頁/共127頁二、化學熱處理

2、化學熱處理的基本過程:分解:化學介質在高溫下釋放出待滲的活性原子。

2COCO2+〔C〕吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。擴散:活性原子由零件表面向內部擴散,形成一定的擴散層。第102頁/共127頁3、化學熱處理進行的條件:

1）滲入元素的原子必須是活性原子,而且具有較大的擴散能力。2）零件本身具有吸收滲入原子的能力,

即對滲入原子有一定的溶解度或能與之化合,

形成化合物。第103頁/共127頁

4、化學熱處理的種類:滲碳、滲氮、碳氮共滲可提高鋼的表面硬度、耐磨性及疲勞強度；滲B、滲Cr可提高表面耐磨性和耐蝕性；滲Al、滲Si可提高耐熱抗氧化性；滲S可提高減摩性。第104頁/共127頁（一）鋼的滲碳

1、定義:

向鋼的表面滲入碳原子的過程。2、目的:

獲得具有表硬里韌性能的零件。3、用鋼:低碳鋼和低碳合金鋼。4、方法:

固體、氣體、液體滲碳。第四節(jié)鋼的表面熱處理和化學熱處理

第105頁/共127頁⑴氣體滲碳法

將工件放入密封爐內，在高溫滲碳氣氛中滲碳。滲劑為氣體(煤氣、液化氣等)或有機液體(煤油、甲醇等)。優(yōu)點:質量好,效率高；缺點:滲層成分與深度不易控制。第106頁/共127頁⑴氣體滲碳法

將工件放入密封爐內，在高溫滲碳氣氛中滲碳。滲劑為氣體(煤氣、液化氣等)或有機液體(煤油、甲醇等)。優(yōu)點:質量好,效率高；缺點:滲層成分與深度不易控制。第107頁/共127頁⑵固體滲碳法

將工件埋入滲劑中，裝箱密封后在高溫下加熱滲碳。固體滲碳劑是木炭和l0％一20％碳酸鹽溫合物。碳酸鹽的成分以碳酸鋇為主，另加少量碳酸鈉、碳酸鈣。其中，木炭提供滲碳過程所需要的活性碳原子，碳酸鹽則起著催化作用，促進產生更多的活性碳原于滲入工件表面。

優(yōu)點：操作簡單；缺點：滲速慢，勞動條件差。零件滲碳劑試棒

蓋泥封滲碳箱2C+O2→2CO2CO→[C]+CO2第108頁/共127頁⑶真空滲碳法將工件放入真空滲碳爐中，抽真空后通入滲碳氣體加熱滲碳。優(yōu)點:表面質量好,滲碳速度快。真空滲碳爐第109頁/共127頁5、工藝:加熱溫度為900～950℃;滲碳時間一般為3～9小時;6、滲碳后的組織:1%CP+Fe3CⅡ0.2%C

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