钢的淬火与回火

1、钢的淬火与回火 一、钢的淬火 淬火：将钢加热到AC3或AC1以上某一温度，保温然后快速冷却获得马氏 体或下贝氏体组织的热处理工艺。 目的：为了获得马氏体和下贝低体，然后通过适当的回火，获得所需的力 学性能。 （一）淬火工艺 1 、加热温度的确定：根据钢的化学成分来选择 碳钢则根据WC来选择 1）亚共析钢：AC3+（ 30 100）C 冷却 理由：加热时，得到全部 A,冷却后，得到M（A-M） 若低于AC3得到A+F,冷却后得到M+F（ A+F- M+F 2）共析钢和过共析钢：AC1 + （ 3070）C 加热后组织为：A+Fe3CH（ 一般为来溶解的小颗粒） 冷却后组织为：M+Fe3（K（粒状

2、）+AR 粒状Fe3C可提高淬火钢硬度和耐磨性 为什么不和热到ACm以上呢？ 渗碳体全部溶解，则 A的WCT,使MQ, ART,硬度J 使淬火后的M体粗大，脆性T 2、加热时间的确定： 保证零件内外温度一致（热透） ，提高生产率 米用经验公式t = a KD a加热系数min/mm K-装炉修正系数D工件有效厚度mm 3、冷却介质 1）冷却速度对淬火质量的影响 冷却速度要大于VK以便保证得到M 冷却速度过大T引起大的内应力T零件变形或开裂 2）理想的冷却速度 在C曲线鼻尖处（650-500 C）冷却要快保证过冷 A不转变 在Ms附近（200 300E）冷速要慢一避免变形或开裂 3）常用冷却介质

3、 水：650 500 C及200 300 C冷速均快 易引起变形或开裂。一般用于碳钢 盐水、碱水：提高600-500 C的冷却能力 一般用于等温淬火或分级淬火 矿物油：冷却较慢，可能使一部分过冷 A转变为P 一般用合金钢（过冷 A较稳定） （二）淬火方法 1、单介质淬火 碳钢水；合金钢油 2、双介质淬火 优点：得到高硬度，又减少变形和开裂 应用： 1）形状较复杂的碳钢件先水后油 水冷到400C左右（丝丝声）再油汽 2）尺寸较大的合金钢件先油后空 3、分级淬火 先在Ms附近保温2-5分钟（盐浴或溶炉中），然后油汽或空汽 优点：减少变形和开裂、内应力小 缺点：会出现部分 P。 应用：用于复杂的小型

4、碳钢件和合金钢件。 4、等温淬火 在略高于Ms（260-400 C）的温度中保温较长时间（半小时） 进行组织转变，然后空汽 优点：得到BF,综合力学性能好，内应力小 应用：用于WO0.6%的碳钢和合金钢的小型复杂件 （三）钢的淬透性 1、何谓钢的淬透性？ 1）定义：钢在规定条件下淬火时，获得淬硬层深度的能力 2）淬硬层：得到 50%以上马氏体的金属层， 成分相同的钢、 淬火条件相同、 质量越大、淬硬层越薄 P61 图 4-21 3）临界直径DC钢在某种介质中淬火后，心部得到50沖上，马氏体组 织的最大直径。 同一成分的钢，采用不同淬大介质冷却，得的 DC不同，水淬比油淬的DC 大 钢的DC越大

5、、淬透性越好，合金钢比碳钢的淬透性好 2、影响淬透性的因素 钢的过汽A越稳定，淬透性越好 1）化学部分 WCi接近0.77%,淬透性越好。共析钢比亚共析、过共析钢好大多数 合金元素能提高钢的淬透性。一合金钢比碳钢的淬透性好。 2）加热温度和保温时间 提高加热温度和延长保温时间，可提高淬透性 但A晶粒粗大，力学性能变差 3、淬硬性 钢在理想条件下进行淬火能达到的最高硬度的能力 淬硬性主要取决于钢的WCP5图4-12 二、钢的回火 1 、回火及其目的 1）回火：将淬火后的钢和热到 Ac1 以下某一温度，保温到组织转变后， 冷却到室温的热处理工艺。 2）回火的目的 减少或消除内应力，防止变形和开裂

6、稳定组织，保证工件在使用时不发生形状和尺寸变化 调整力学性能，适应不同零件的需要 2、淬火件为什么要回火？ 淬火后得到的组织为M+AR M和AR都是亚稳态组织在一定条件下会自发转变为稳定组织 若淬火件不回火，则过一段时间后，M和AR发生转变一一工件形状、尺寸 发生变化 淬火时、冷却速度快、工件存在较大的内应力，必须及时回火消除，以 免变形、开裂 3、 钢在回火时组织和性能的变化：四个阶段 P62图4-22 1）马氏体分解，得到回火马氏体w 200C M回=M （过饱和程度低）+极细的片状碳化物 过饱和的碳以极细的片状碳化物形式从 A中析出 内应力减少，硬度变化不大力学性能与回大温度关系P63图

7、4-23 2）残余 A转变200 300 C 得到B下或M回硬度稍下降 3）碳化物转变为细小颗粒状 Fe3C300-400C 铁素体基本内分布细小的颗粒状 Fe3C叫做回火托氏体 内应力基本消除，硬度下降，塑性和韧性提高 4）Fe3C聚集长大为细小球状渗碳体400C 铁素体基本内分布细小的球状渗碳体叫做回火索氏体 内应力完全消除，具有良好的综合力学性能 钢的回火力学性能与温度的关系见 P63图4-23 4、回火种类及应用 1）低温回火 150-250C 组织：回火马氏体 性能：高碳钢、淬火 +低回、硬度高、塑性和韧性较低 低碳钢、淬火 +低回强度、硬度不高、塑性、韧性好 应用：要求硬而耐磨的工

8、件（高碳钢件） 如刀具、量具、冷变形模具、滚动轴承 2）中温回火： 350-500 C 组织：回火托氏体 性能：较高的强性极限和屈服点，塑性、韧性较好 应用：主要用于弹性零件和热变形模具 3）高温回火500-650 C 组织：回火索氏体 性能：良好的综合力学性能 例如：轴、曲轴、连杆、齿轮、重要螺栓等 调质=淬火+高温回火 5、回火胞性 淬火钢在某些温度压间回火时，产生脆化现象 1）第一类回火脆性：在300 C左右出现的脆性 无法消降 尽量不在此温度范围回火 2）第二类回火脆性：在500-650 C出现脆性 主要发生在含 Cr、 Mn、CrNi 等合金钢 可用高温回火后，快冷的方法消除 如40Cr调质时，高温回火后用水冷-二类回火脆性 三、常见的淬火缺陷 1、 过热：加热温度过高或保温时间过长，引起A体晶粒粗大的现象 危害：使力学性能变差，尤其是塑性和韧性 2、过烧：加热温度接近固相线，要使钢中低熔点物质局部熔化并开始发 生晶界氧化的现象。 危害：使工件报废。 3、氧化与脆碳：氧化表面生成松脆的氧化皮 脆碳表层的含碳量降低 危害：降低精度，增大表面粗糙度。 4、硬度不足或软点 产生原因：温度过低，保温不足，汽速过慢一 M少 氧化与脆碳