1、第八講 鋼的熱處理工藝,鋼的熱處理工藝,一、退火,1、完全退火,2、等溫退火,3、球化退火,4、擴(kuò)散退火,5、去應(yīng)力退火,6、再結(jié)晶退火,二、正火,三、淬火,1、淬火溫度,2、淬火介質(zhì),3、淬火方法,4、鋼的淬透性,五、回火,六、鋼的表面熱處理,1、表面淬火,2、表面化學(xué)熱處理,1、回火的對(duì)象,2、回火的目的,3、回火分類、組織及性能,4、回火后的力性,鋼的熱處理工藝,一、鋼的退火,什么是退火？,退火的分類。,1、完全退火, 工藝：,加熱至Ac3以上2030，保溫后爐冷。,目的：,細(xì)化組織，消除應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工。,適于鋼種：,亞共析鋼（包括合金鋼）的鑄、鍛、焊件。低碳鋼及過(guò)共析鋼不

2、宜。,組織：,珠光體P,2、等溫退火,除冷卻方式外，其他均與完全退火相同,將鋼A化后快冷至Ar1以下的珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)某一溫度等溫，使AP后空冷。,與完全退火相比，退火時(shí)間縮短，組織更均勻,鋼的熱處理工藝,3、球化退火,工藝：,目的：,降低硬度，改善切削性能，為淬火作好準(zhǔn)備。,適于鋼種：,（過(guò)）共析碳鋼及合金鋼。,組織：,球狀P。,說(shuō)明球化過(guò)程：,若退火前有嚴(yán)重的Fe3C網(wǎng)，先施以正火，再行球化退火。,4、擴(kuò)散退火,工藝：,加熱至Ac3+（150300），,長(zhǎng)時(shí)間保溫 ，,然后爐冷。,目的：,消除成分偏析。,適于鋼種：,合金鋼鑄件及鍛坯。,組織：,不變。,但可能出現(xiàn)過(guò)熱 ，且工件燒損嚴(yán)重。,鋼的熱

3、處理工藝,5、去應(yīng)力退火,工藝：,目的：,去應(yīng)力，以防鋼件的變形及開(kāi)裂。,適于工件：鑄、鍛、焊接件及冷加工件。,組織：,不變。,6、再結(jié)晶退火,工藝：,加熱加熱至T再+150250，,保溫后空冷。,目的：,消除加工硬化，恢復(fù)原來(lái)的組織。,適于鋼件：,冷扎、冷拉、冷沖等冷加工件。,加熱至Ac1以下100200，保溫，爐冷至200以下空冷。,鋼的熱處理工藝,二、鋼的正火,定義：,完全A化后空冷。,（1）工藝：,加熱，,Ac3+100150,將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上3050或更高，,低碳鋼：,中碳鋼：,Ac3+50100,高碳鋼：,Accm+3050,冷卻：,空冷。,（2）組織及性能,P組織，,但比退火

4、的更細(xì)。,b、HR，,k，,、不下降。,（3）正火應(yīng)用,作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理。,作為低、中碳結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)先熱處理，,可獲得合適硬度，便于切削加工。,用于過(guò)共析鋼消除網(wǎng)狀的Fe3C，,為球化退火做好組織準(zhǔn)備。,鋼的熱處理工藝,三、鋼的淬火,定義：,以大于臨界冷速的速度進(jìn)行冷卻，,以得到M組織的熱處理工藝。,把鋼加熱至A化后，,1、淬火溫度,一般在臨界點(diǎn)以上3050。,亞共析鋼：,Ac3+（3050），,過(guò)高，M粗大，,鋼件易變形開(kāi)裂；,過(guò)低，,容易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。,組織主要為M板。,（過(guò)）共析鋼：,Ac1+（3050），,合金鋼淬火溫度可適當(dāng)提高，,組織為M+Fe3C。,加熱至Accm以上完

5、全A化反而有害:,Ar，鋼的耐磨性、硬度；,A粗化，淬后M粗大，使鋼的性能下降；,氧化、脫碳；,淬火應(yīng)力，工件易變形、開(kāi)裂。,鋼的熱處理工藝,2、淬火介質(zhì),淬火難操作,矛盾,為得到M需要快冷；,快冷又導(dǎo)致很大的內(nèi)應(yīng)力，使鋼件易變形和開(kāi)裂。,解決此矛盾，方法有二：,一是選擇理想的淬火介質(zhì),（具有理想冷速的淬火介質(zhì)）。,一是改進(jìn)淬火的冷卻方法。,什么是理想冷速？,常用的淬火介質(zhì)：,（1）水。,冷速快，,但和理想冷速相反，,主要用于小尺寸形狀簡(jiǎn)單碳鋼工件的淬火。,（2）鹽水。,冷速更快，,較為理想：,在C曲線的鼻溫附近冷速快，,但300以下仍很快，鋼件易變形及開(kāi)裂。,（3）油。,冷卻能力差，,在30

6、0以下冷速低，,有利于減少變形與開(kāi)裂，,主要用于形狀復(fù)雜的中小合金鋼工件的淬火。,（4）堿浴和鹽浴。,主要用于尺寸小、形狀復(fù)雜、對(duì)變形要求嚴(yán)格的工模具鋼工件的淬火。,鋼的熱處理工藝,3、淬火的方法,單液淬火法。,雙液淬火法。,分級(jí)淬火法。,適用于形狀復(fù)雜的對(duì)變形要求嚴(yán)格的小尺寸合金鋼工件（C鋼也可）。,等溫淬火法。,適用于各種形狀復(fù)雜，尺寸要求精確，且硬、韌性要求高的冷熱沖模及成型刃具等。,鋼的熱處理工藝,4、鋼的淬透性,（1）定義：,（2）影響淬透性的因素。,鋼的淬透性與鋼的臨界冷速有關(guān)。,c，淬透性；,（3）淬透性對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響,鋼淬火后獲得淬硬層深度的能力。,反之，c，淬透性。,因

7、此，所有影響臨界冷速（即A的穩(wěn)定性）的因素都是影響淬透性的因素。,（4）淬透性與淬硬性不同,淬透性是指淬硬層的深度，,淬硬性是指淬火后表面硬度的高低。,淬透性好，淬硬性不一定好，,如低碳鋼；,淬硬性好，淬透性不一定好，,如高碳鋼。,鋼的熱處理工藝,四、鋼的回火,什么是回火？,1、回火的對(duì)象,淬火鋼。,淬火組織為M+Ar，,不穩(wěn)定，,加熱時(shí)都要分解；,且淬火鋼件內(nèi)應(yīng)力較大。,2、回火的目的,穩(wěn)定組織及性能，,消除或減少淬火內(nèi)應(yīng)力。,3、回火分類、組織及性能,低溫回火（150250）。,去應(yīng)力及脆性，,保留M的高硬度及耐磨性。,組織為M回,（過(guò)飽和的正方M+-Carbide），,5864HRC。,

8、主要用于高碳工、模具鋼，滾動(dòng)軸承鋼，滲碳鋼等鋼件的處理。,中溫回火（350500）。,組織為T回,（針狀F+粒狀Fe3C），,3545HRC，,高的s、e、k，,即彈韌性好，,主要用于彈簧的處理。,高溫回火（500650）。,組織為S回,（多邊形F+球狀Fe3C），,2535HRC,綜合機(jī)械性能比較好。,工業(yè)生產(chǎn)上，淬火+高溫回火 S回 =調(diào)質(zhì),調(diào)質(zhì)組織在硬度相同情況下，塑性及韌性比正火要好。,鋼的熱處理工藝,4、回火后的力性,總的規(guī)律是：,T回，,、k。,b、HR，,但不是單調(diào)變化。,300400時(shí)，eemax；,600時(shí)，kkmax，,且存在兩個(gè)回火脆性區(qū)。,低溫回火脆：,在250400，

9、,k值下降，,一般認(rèn)為與-carbide在晶界析出有關(guān)，,具有不可逆性，唯一辦法是避免在該區(qū)溫度回火。,高溫回火脆：,在500650，,k值下降，,一般認(rèn)為與Sb、Sn、P、As等雜質(zhì)元素,在晶界偏聚有關(guān)，,具有可逆性。,鋼的熱處理工藝,五、鋼的表面熱處理,包括表面淬火和化學(xué)熱處理。,1、表面淬火,表面淬成M硬；,心部保持正火或調(diào)質(zhì)態(tài)韌。,（1）感應(yīng)加熱表面淬火,原理：,交流電,交變磁場(chǎng),工件內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流）,+工件內(nèi)阻,產(chǎn)生焦耳熱,加熱工件。,熱源：,“渦流效應(yīng)”產(chǎn)生的焦耳熱。,為什么只能表面加熱？,因?yàn)闇u流的“集膚效應(yīng)”，,電流透入深度1/,，且熱態(tài)冷態(tài)。,頻率選用,鋼種：,中碳鋼及中碳低合金鋼。,高頻淬火的特點(diǎn)：,a：V加熱t(yī)時(shí)間,b：-1,殘余壓應(yīng)力，,M細(xì)，比普通淬火硬度高23HRC，且韌性好；,c：生產(chǎn)率高。,氧化、脫碳，過(guò)熱、變形等淬火缺陷；,鋼的熱處理工藝,2、表面化學(xué)熱處理,（1）什么是化學(xué)熱處理？,所謂化學(xué)熱處理 ，,就是把工件放在一定溫度的化學(xué)介質(zhì)中保溫，,元素滲入工件的表層，,改變表面的化學(xué)成分，,進(jìn)而改變組織及性能的熱處理工藝。,讓一些化學(xué),鋼件和鑄鐵件,非金屬元素、金屬元素,C、N、O、S、B，與Fe形成間隙固溶體和化合物，