钢的五种热处理工艺

1、钢的五种热处理工艺热处理工艺表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺：1、把金属材料加热到相变温度（ 700 度）以下，保温一段时间后再在空气中冷 却叫 回火 。2、把金属材料加热到相变温度（ 800 度）以上，保温一段时间后再在炉中缓慢 冷却叫 退火 。3、把金属材料加热到相变温度（ 800 度）以上，保温一段时间后再在特定介质 中（水或油）快速冷却叫 淬火 。表面淬火 ? 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的 表面层承受着比心部更高的应力。 在受摩擦的场合， 表面层还不断地被磨损， 因 此对一些零件表面层提出高强度、 高硬度、 高耐磨性和高疲劳极限等要

2、求， 只有 表面强化才能满足上述要求。 由于表面淬火具有变形小、 生产率高等优点， 因此 在生产中应用极为广泛。根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、 电接触加热表面淬火等。感应表面淬火后的性能 :1. 表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高23单位（HRC ）。2. 耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬 层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应 力等综合的结果。3. 疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。 对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深

3、度增加而疲劳 强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳 强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深3=（ 1020）% D。较为合适，其中D。为工件的有效直 径。退火工艺退火是将金属和合金加热到适当温度， 保持一定时间， 然后缓慢冷却的热处 理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体； 共析钢或过共析钢则是粒 状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。? 退火的目的 降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改 善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。 消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。?

4、 退火工艺的种类 均匀化退火（扩散退火）均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组 织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持，然后进行缓慢冷却，以 化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。均匀化退火的加热温度一般为 Ac3+ （150200 C）,即卩1050 1150 C，保温时间一般为1015h，以保证扩散充分进行，大道消除 或减少成分或组织不均匀的目的。 由于扩散退火的加热温度高， 时间长， 晶粒粗大，为此，扩散退火后再进行完全退火或正火， 使组织重新细化。 完全退火完全退火又称为重结晶退火，是将铁碳合金完全奥氏体化，随之缓慢 冷却，获得接近平衡状态组织的退火工艺。 完全

5、退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻 件、铸件及热轧型材， 有时也用于它们的焊接构件。 完全退火不适用于 过共析钢，因为过共析钢完全退火需加热到 Acm 以上，在缓慢冷却时， 渗碳体会沿奥氏体晶界析出， 呈网状分布， 导致材料脆性增大， 给最终 热处理留下隐患。完全退火的加热温度碳钢一般为 Ac3+ （3050 C）；合金钢为Ac3+ （50070 C）;保温时间则要依据钢材的种类、 工件的尺寸、装炉量、 所选用的设备型号等多种因素确定。 为了保证过冷奥氏体完全进行珠光 体转变，完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500 C左右出炉空 冷。 不完全退火不完全退火是将铁碳合

6、金加热到 Ac1 Ac3 之间温度，达到不完全 奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。 不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的 是细化组织和降低硬度，加热温度为Ac1+（4060）C，保温后缓慢冷却。 等温退火等温退火是将钢件或毛坯件加热到高于 Ac3 （或 Ac1 ）温度，保持 适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持，使 奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺。等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢，其目的是细化组织和 降低硬度。亚共析钢加热温度为Ac3+（3050）C,过共析钢加热温度为 Ac3+（2040） C,保持一定时间，随炉冷至稍低于

7、 Ar3温度进行等温转 变,然后出炉空冷。等温退火组织与硬度比完全退火更为均匀。 球化退火球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。将钢加热到 Ac1 以上2030 C,保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均 匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具 钢、轴承钢等。这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体 与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过 程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中 的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比， 不但硬度低， 便于切削加工，

8、 而且在淬火加热时， 奥氏体晶粒不易长大， 冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对于一些需要改善冷塑性变形（如 冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。球化退火加热温度为 Ac1+（2040） C或Acm-（2030） C,保温后 等温冷却或直接缓慢冷却。在球化退火时奥氏化是 “不完全 ”的，只是片 状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。因此，它不可能消除 网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行 正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温 球化退火。普通球化退火是将钢加热到 Ac1以上2030C,保温适当

9、 时间，然后随炉缓慢冷却，冷到 500 C左右出炉空冷。等温球化退火是 与普通球化退火工艺同样的加热保温后,随炉冷却到略低于 Ar1 的温度 进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。等温后随炉冷至500 C 左右出炉空冷。和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且 可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。 再结晶退火（中间退火）再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当 时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余 应力的热处理工艺。 去应力退火去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸 件内存在的残余应力而进行的退火工艺。锻

10、造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及 时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用 去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度 A1，因此，在整个热处理过程 中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中消除的。 为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低 温进炉，然后以100 C /h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加 热温度应略高于600 C。保温时间视情况而定，通常为 24h。铸件去 应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（2050） C /h，冷至300 C 以下才能出炉空冷

11、。正火工艺正火工艺是将钢件加热到 Ac3 （或Acm）以上3050C，保温适当的时间 后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。把钢件加热到 Ac3以上100150 C的 正火则称为高温正火。对于中、低碳钢的铸、锻件正火的主要目的是细化组织。与退火相比， 正火后珠光体片层较细、铁素体晶粒也比较细小，因而强度和硬度较高。低碳钢由于退火后硬度太低，切削加工时产生粘刀的现象，切削性能差， 通过正火提高硬度，可改善切削性能，某些中碳结构钢零件可用正火代替调质， 简化热处理工艺。过共析钢正火加热刀Acm以上，使原先呈网状的渗碳体全部溶入到 奥氏体，然后用较快的速度冷却，抑制渗碳体在奥氏体晶界的析出， 从而能消

12、除 网状碳化物，改善过共析钢的组织。焊接件要求焊缝强度的零件用正火来改善焊缝组织，保证焊缝强 度。在热处理过程中返修零件必须正火处理，要求力学性能指标的结构零 件必须正火后进行调质才能满足力学性能要求。中、高合金钢和大型锻件正火后 必须加高温回火来消除正火时产生的内应力。有些合金钢在锻造时产生部分马氏体转变，形成硬组织。为了消除这 种不良组织采取正火时，比正常正火温度高 20 C左右加热保温进行正火。正火工艺比较简便，有利于采用锻造余热正火，可节省能源和缩短生 产周期。正火工艺与操作不当也产生组织缺陷，与退火相似，补救方法基本相同。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快， 因而正火

13、组织要 比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备， 生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。正火的主要应用范围有: 用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理 用于中碳钢，可代替 调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热 方法进行表面淬火前的预备处理。 用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成, 从而得到球化退火所需的良好组织。 用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。 用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向 用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、 拖拉机、

14、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。回火工艺回火是将淬火后的钢重新加热到 Ac1以下某一温度范围（大大低于退火、正 火和淬火时的加热温度），保温后在空气中、油或水中冷却的热处理工艺。回火 的目的是减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。根据回火温度的不同，回火分为低温回火、中温回火和高温回火。1 低温回火回火温度为150250 G低温回火可以部分消除淬火造成的内 应力，降低钢的脆性，提高韧性，同时保持较高的硬度。故广泛应用于要求硬度 高、耐磨性好的零件，如量具、刃具、冷变形模具及表面淬火件等。2中温回火回火温度为300450 G中温

15、回火可以消除大部分内应力，硬 度有显著的下降，但仍有一定的韧性和弹性。中温回火主要应用于各类弹簧、 高 强度的轴、轴套及热锻模具等工件。3 高温回火回火温度为500650 G高温回火可以消除内应力，使工件既 具有良好的塑性和韧性，又具有较高的强度。淬火后再经高温回火的工艺称为调 质处理。对于大部分要求较高综合力学性能的重要零件，都要经过调质处理，如 轴、齿轮等。将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后 在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。钢铁工件在淬火后具有以下特点： 得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。存在较大 内应力。力学性能不能满足要求

16、。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。回火的作用在于: 提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变， 从而使工件几 何尺寸和性能保持稳定。 消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢 铁中的铁、 碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散， 实现原子的重新排列 组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。 内应力的消除还 与温度升高时金属强度降低有关。 一般钢铁回火时， 硬度和强度下降，塑性提高。 回火温度越高， 这些力学性能的变化越大。 有些合金元素含量较高的合金

17、钢， 在 某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。 这种现象称为二次硬化。要求：用途不同的工件应在不同温度下回火，以满足使用中的要求。刀 具、轴承、渗碳淬火零件、表面淬火零件通常在 250 C以下进行低温回火。低温 回火后硬度变化不大，内应力减小，韧性稍有提高。弹簧在350500 C下中温回火，可获得较高的弹性和必要的韧性。中碳结构钢制作的零件通常在 500600 C进行高温回火，以获得适宜的强度与韧性的良好配合。淬火加高温 回火的热处理工艺总称为调质。钢在300 C左右回火时，常使其脆性增大，这种现象称为第一类回火脆 性。一般不应在这个温度区间回火。 某些中碳合金结构钢在高温回火后， 如果缓 慢冷至室温，也易于变脆。这种现象称为第二类回火脆性。在钢中加入钼，或回 火时在油或水中冷却， 都可以防止第二类回火脆性。 将第二类回火脆性的钢重新 加热至原来的回火温度，便可以消除这种脆性。调质工艺调质指通过淬火高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。 调质件大都在比较