热处理常识.doc

预先热处理（退火、正火）、最终热处理（淬火、回火）三、淬火 淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。然后以适当速度快速冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 目的：就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，提高强度硬度，以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。 1、淬火加热温度 淬火温度主要是根据FeFe3C相图中钢的临界点确定。 亚共析钢的淬火加热温度：AC3以上3050，使钢完全奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。 共析钢、过共析钢的淬火加热温度：为AC1以上3050，得到奥氏体和部分二次渗碳体，淬火后得到马氏体（共析钢）或马氏体加渗碳体（过共析钢）组织。 2、淬火冷却 淬火冷却时，要保证获得马氏体组织，必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却，而快速冷却会产生很大淬火应力，导致钢件的变形与开裂。因此，淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织，又要减小变形、防止开裂。常用冷却介质：目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。实际生产中，使用的冷却介质较多，到目前为止，尚未找到一种介质，能完全符合理想淬火冷却速度的要求。水具有较强烈的冷却能力，用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火，水冷却介质最为合适。油的冷却能力比水小，因此，生产中用油作冷却介质，只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。 常用淬火方法 ：主要有单介质淬火、双介质淬火、马氏体等温淬火、贝氏体等温淬火。选择适当的淬火方法可以保证在获得所要求的淬火组织和性能条件下，尽量减小淬火应力，减少工件变形和开裂倾向。 工程材料及成形工艺基础淬火冷却方法 （1）单介质淬火 是采用一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。这种淬火方法的优点是操作简便，适用于形状简单的碳钢和合金钢工件。形状简单、尺寸较大的碳钢工件多采用水淬，小尺寸碳钢件和合金钢件一般用油淬。缺点对大尺寸和或形状复杂的工件，采用水淬变形开裂倾向大，而油淬冷却速度小，淬不硬。 （2）双介质淬火 是将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质，在组织即将发生马氏体转变时，立即转入冷却能力弱的介质中冷却。常用的有“水油”、“水空”双介质淬火。这种方法能有效地减少热应力和相变应力，降低工件变形和开裂的倾向，所以可用于形状复杂和截面不均匀的工件的淬火。但操作时应严格控制工件在水中的停留时间，要求操作工人必须具备丰富的经验和熟练的技术。 （3）马氏体分级淬火 是将工件加热奥氏体化后浸入温度稍高于或稍低于Ms点的碱浴或盐浴中保持适当时间，在工件整体达到介质温度后取出空冷以获得马氏体的淬火。这种淬火方法由于工件内外温度均匀并在缓慢冷却条件下完成马氏体转变，大大减小了淬火内应力(比双介质淬火小)，因而有效地减小或防止了工件淬火变形和开裂。同时还克服了双介质淬火出水入油时间难以控制的缺点。但对大截面零件难以达到其临界淬火速度。分级淬火只适用于尺寸较小的工件，如刀具、量具和要求变形很小的精密工件。 若取略低于Ms点的温度，此时由于温度较低，冷却速度较快，等温以后已有相当一部分奥氏体转变为马氏体，当工件取出空冷时，剩余奥氏体发生马氏体转变。这种淬火方法适用于较大工件的分级淬火。 （4）贝氏体等温淬火 它是将奥氏体化后的工件淬入稍高于Ms点温度的盐浴中等温保持足够长时间，使奥氏体全部转变为下贝氏体组织，尔后于空气中冷却的淬火方法，获得综合力学性能。等温淬火可以显著减小工件变形和开裂倾向，适宜处理形状复杂、尺寸精度要求较高的工具和重要的机器零件，如模具、刀具、齿轮等。同分级淬火一样，等温淬火也只能适用于尺寸较小的工件。 除了上述几种典型的淬火方法外，近年来还发展了许多提高钢的强韧性的新的淬火工艺，如高温淬火、循环快速加热淬火和亚共析钢的亚温淬火等。 工程材料及成形工艺基础等温淬火 四、回火 回火是将工件淬硬后加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火使工件获得所需的使用性能。 1、回火目的 钢在淬火后一般很少直接使用，因为淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，并且有内应力产生，马氏体虽然强度、硬度高，但塑性差，脆性大，在内应力作用下容易产生变形和开裂；此外，淬火后组织是不稳定的，在室温下就能缓慢分解，产生体积变化而导致工件变形。因此，淬火后的零件必须进行回火才能使用。回火的目的是：（1）减少或消除淬火内应力；（2）稳定组织，稳定尺寸；（3）降低脆性、获得所需要的力学性能。 2、回火时组织与性能的变化淬火钢的组织转变可分为四个阶段：马氏体的分解（200以下）残余奥氏体分解（200300）渗碳体的形成（250400）渗碳体聚集长大（400以上）。随着回火温度升高，淬火内应力不断下降或消除，硬度逐渐下降，塑性、韧性逐渐升高。 工程材料及成形工艺基础淬火40Cr钢回火时力学性能的变化 3、常用回火方法 低温回火（500） 高温回火后得到回火索氏体组织。工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质后，钢具有优良的综合力学性能（一般硬度为220230HBS）。高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢制作的曲轴、连杆、螺栓、汽车半轴、机床主轴及齿轮等重要的机器零件。 回火方法 回火温度/ 回火组织 回火后硬度 适用范围 低温回火 500 S回 200350HBS 要求综合力学性能的重要受力零件，如轴、齿轮、连杆、螺栓 工程材料及成形工艺基础回火组织附表：常用结构钢退火及正火工艺规范钢 号临 界 点（）退 火正 火Ac1Ac3Ar1加热温度（）冷却HB加热温 度（）HB35724802680850880炉冷18786089019145724780682800840炉冷19784087022645Mn2715770640810840炉冷21782086018724140Cr743782693830850炉冷20785087025035CrMo755800695830850炉冷22985087024140MnB730780650820860炉冷20785090019720740CrNi731769660820850炉冷600-87090025040CrNiMoA732774-840880炉冷229890920-65Mn726765689780840炉冷22982086026960Si2Mn755810700-83086024550CrV752788688-85088028820735855680-89092015620Cr766838702860890炉冷17987090027020CrMnTi740825650-95097015620720CrMnMo710830620850870炉冷217870900-38CrMoA1A800940730840870炉冷229930970-常用工具钢退火及正火工艺规范钢 号临 界 点（）退 火正 火Ac1Ac3Ar1加热温度（）冷却HB加热温度（）HBT8A730-700740760650680187760780241302T10A730800700750770680700197800850255321T12A7308207007507706807002078508702693419Mn2V736765652760780670690229870880-9SiCr770870730790810700720197241-CrWMn750940710770790680700207255-GCr15745900700790810710720207229900950270390Cr12MoV810-760850870720750207255-W18Cr4V82