热处理基本常识讲座

热处理基本常识讲座、热处理的基本概念1、 什么叫热处理金属热处理是将工件放在一定介质中加热、保温和冷却，通过改变工件表面的化学成分，表面或内部显微组织的结构来改变其性能的热加工工艺。他所依据的基础理论是金属学。2、 热处理基本工艺过程为加热一保温—冷却3、热处理的五个基本要素，加热介质、加热速度、加热温度和保温时间、冷却速率。（1） 加热介质，工件加热的环境。一般加热介质为空气。特殊工艺要求用可控介质，如为防止氧化脱碳用还原气氛或惰性气体气氛，渗碳、渗氮气氛。（2） 加热速率，指工件加热的速度。影响加热时的热应力。组织应力和相变过程，加热速度快组织晶粒细小，但由于表面与心部温差大导致热应力和组织应力增大，从而容易使工件变形，严重时产生裂纹。（3）加热温度和保温时间工件在一定温度下保温可使组织平衡、成分均匀、应力消除、同时也使晶粒长大，机械性能降低。（4）冷却速率通过合理控制冷却速度得到希望的显微组织，从而达到工件要求的使用性能。4、热处理分类退火正火淬火回火「感应加热表面淬火'表面淬火［火焰加热表面淬火表面热处理｛ f渗碳＜表面化学热处理:渗氮（整体） 〔碳氮共渗二、对我们经常用到的热处理工艺进行简单介绍1、 退火与正火1） 退火，将钢加热到临界温度Ac1以上或以下，保温一定时间，然后缓慢冷却获得接近平衡组织的热处理工艺。2） 正火，将钢加热到相变温度Ac3或Acm以上，保温使之完全

奥氏体化后，在空气中冷却得到珠光体类型组织的工艺。3） 退火与正火的目的（一般多用于铸锻件）获得最利于切削加工的组织与硬度。一般认为硬度在160-230HB范围内的钢材，其切削加工性能最好，硬度过高难以加工，且刀具易磨损，硬度低易粘刀，使刀具损坏，且工件表面粗糙。消除铸锻件在制坯过程中产生的内应力。以减小后续加工过程中的变形和开裂倾向。铸件由于壁厚不均匀，收缩受阻和冷却速度快慢不均而产生内应力。锻件由于表面和心部冷却不一致而产生内应力，而锻造的塑性变形也使工件产生内应力。改善组织中相的分布与形态，细化晶粒，为最终热处理做好准备。4） 正火与退火的选择：一般用于工件加工之前的预备热处理。对不太重要的工件可作为最终热处理工艺。正火是将工件加热到工艺温度出炉空冷。退火是将工件加热到工艺温度后随炉缓冷。对于我们常用的碳素结构钢和碳素合金结构钢用正火作为预备热处理既能获得较好机械性能，同时因正火工艺时间短而更具有经济性。锻模在制坯后为降低硬度，消除内应力需进行完全退火或等温退火。2、 淬火与回火1）淬火，把钢加热到相变温度以上温度，保温一定时间，然后以适当的冷却速度冷却到室温，获得马氏体和贝氏体组织的热处理工艺。淬火的目的是强化钢件，充分发挥钢材性能的潜力。提高钢件的力学性能，如硬度、强度、耐磨性。2） 回火，是紧跟淬火的一道热处理工艺，大多数淬火钢都要进行回火。钢件淬硬后，再加热到相变温度以下保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火的目的是稳定组织，减小或消除应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合。以满足不同工件的性能要求。钢淬火后具有较高硬度及淬火应力并且脆性较大，因此一般很少直接应用。通过回火可以在适当降低硬度的同时，消除大部分淬火应力而改善钢的塑性韧性，同时使其尺寸稳定性大大提高。采用不同的回火温度可以获得强度、硬度、塑性、韧性间的配合，满足各种工件对性能的不同要求。3） 淬火后工件易产生的缺陷形状变化。长条形、长杆形零件易发生弯曲变形。体积变化。在热胀冷缩及热应力、组织应力作用下，零件尺寸会发生变化（增大或减小）。变化的大小与材料性质、工件结构、热处理温度有关。淬火裂纹。热处理加热冷却时均可使零件产生裂纹，淬火时最易形成。4） 回火工艺的选用低温回火（150-250°C）。主要应用于高碳钢，和高合金钢。对我厂主要应用于渗碳淬火、表面淬火工件的回火。其作用主要是消除应力防止变形。中温回火（350-500°C）。中温回火后零件内应力基本消除。具有高的弹性极限、较高的强度和硬度，良好的塑性和韧性。中温回火主要用于各种弹簧钢及热锻模具。高温回火（500-650C）。习惯上将淬火加高温回火的工艺叫调质处理。调质后钢具有强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。主要用于中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种结构零件。如轴、齿轮、以及连结用的销轴、螺栓等。.淬火加回火是大部分工件的最终热处理。调质处理是普通工件常用的热处理工艺，是表面淬火和表面化学热处理的预备热处理工艺。对于不太重要的销轴类工件可在下料后直接调质，精度较高的工件应先粗加工然后调质。3、 表面淬火1） 表面淬火是一种对工件要求硬化的表面进行加热淬火的工艺，它的预先热处理选用调质或正火。2） 常用的表面淬火工艺有火焰加热淬火和感应加热淬火。3） 表面淬火的目的提高表面硬度和耐磨性，与适当的心部组织相配合，可以获得很高的疲劳强度和适当韧性。表面淬火工艺简单，强化效果显著，变形小、氧化少，可作为齿轮和轴等需要提高表面耐磨性工件的最终热处理工艺。4、 化学热处理化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入工件表面，从而改变表面层的化学成分，组织和性能的热处理工艺。我们常用的化学热处理工艺主要有可控气氛气体渗碳和气体渗氮。1）可控气氛气体渗碳：为了增加零件表面含碳量，将零件放在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的热处理。渗碳的目的：机械零件为获得高的表面硬度（HRC50-62），高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，高的冲击韧性。它的原理是钢的淬火硬度是随含碳量的增加而增大的，通过渗碳使表面含碳量增高而心部仍为原始低碳组织。通过渗碳后淬火使表面一定深度内获得较高的硬度、强度、而心部保持较好的塑性和韧性，从而使齿轮、传动轴等工件既满足耐磨性，又有高的塑韧性的使用要求，提高使用寿命。一般常用的渗碳钢均为低碳钢，我们常用的是20CrMnTi、20MnVB、17CrNiMo等低碳合金钢。渗碳的基本工艺过程是将工件在900-950°C的含碳活性介质中保温五个小时以上。然后通过淬火获得好的综合机械性能。淬火过程中的变形是需要重点考虑的问题。在做机加工艺时，对精度要求高的零件要留一定的精加工余量。渗碳前的热处理工艺是正火或调质。2）渗氮.渗氮工艺，在一定温度下使用活性氮原子渗入工件表面的热处理工艺。.渗氮的目的：是获得比渗碳还要高的表面硬度（HRC65-72HV600-1