热处理工艺 14-15-2014

1、热处理原理及工艺热处理原理及工艺 14-1514-15 第二章第二章 退火与正火退火与正火 Annealing and Normalizing n 零件的制造路线：坯料零件的制造路线：坯料铸、锻、焊等热加工铸、锻、焊等热加工 热处理热处理粗加工粗加工热处理热处理精加工精加工 预备热处理预备热处理 退火或正火退火或正火 1.消除热加工缺陷消除热加工缺陷 2.改善金属加工成型性、改善金属加工成型性、 切削加工性和热处理工切削加工性和热处理工 艺性艺性 2-1 2-1 钢的退火钢的退火 T/C t/h 缓缓 冷冷 n退火定义退火定义 将将组织偏离平衡状态组织偏离平衡状态的金属的金属 或合金或合金加热

2、加热保温保温缓慢冷却缓慢冷却 （炉冷或砂埋），达到（炉冷或砂埋），达到接近平衡接近平衡 状态状态组织热处理工艺。组织热处理工艺。 n退火主要目的：退火主要目的： 1、 改善组织改善组织 对于铸锻件来说，可以用于改善化学成分的偏析（主要是对于铸锻件来说，可以用于改善化学成分的偏析（主要是 枝晶偏析）和组织的不均匀性。枝晶偏析）和组织的不均匀性。 对于铸铁，可改善石墨状态。对于铸铁，可改善石墨状态。 球化退火可为淬火做良好的组织准备球化退火可为淬火做良好的组织准备 2、调整硬度调整硬度 改善锻件、轧材的切削加工性改善锻件、轧材的切削加工性 3、消除应力消除应力 消除冷热加工中铸件、锻件、机械加工件

3、、冷消除冷热加工中铸件、锻件、机械加工件、冷 变形件和内应力及工硬化效应。变形件和内应力及工硬化效应。 4、减少减少固溶于钢件中的固溶于钢件中的有害气体有害气体（如（如H2），使其扩散逸出。），使其扩散逸出。 2.1均匀化退火（均匀化退火（homogenizing）扩散退火扩散退火 1 1、定义：在低于固相线某一温度（、定义：在低于固相线某一温度（1100110013001300），），长长 时间时间保温，缓冷，以消除或减少铸锭、铸件或锻坯中保温，缓冷，以消除或减少铸锭、铸件或锻坯中 化学成分的偏析化学成分的偏析和和组织的不均匀性组织的不均匀性。 2、偏析对热处理及性能的危害、偏析对热处理及性

4、能的危害 铸锭或铸件铸锭或铸件在结晶过程常发生在结晶过程常发生 偏析现象，表现在偏析现象，表现在: : 化学成分化学成分的不均匀性的不均匀性 导致导致性能不均匀性能不均匀和和淬火开裂倾向增大淬火开裂倾向增大 如：枝晶偏析，如：枝晶偏析， 非金属夹杂非金属夹杂的不均匀分布的不均匀分布 易易在热加工或热处理时在热加工或热处理时形成废品形成废品。如：如：S化物熔化化物熔化沿晶开沿晶开 裂裂。FeS 988 大型铸锻件中的大型铸锻件中的氧化物、硅酸盐、磷化物氧化物、硅酸盐、磷化物等夹杂物偏析广泛等夹杂物偏析广泛 分布于分布于枝晶晶界枝晶晶界、铸锭的、铸锭的A形、形、V形和过渡形和过渡区。区。 当夹杂物

5、当夹杂物沿晶界呈链状分布沿晶界呈链状分布时，对钢的性能危害最大。时，对钢的性能危害最大。脆脆 性性。 热处理不能消除热处理不能消除,锻造锻造使破碎、均匀分布使破碎、均匀分布,危害危害 区域偏析（如重力偏析）区域偏析（如重力偏析） 一般一般热处理不能消除热处理不能消除，只能靠合金化控制或改善浇注工艺和正，只能靠合金化控制或改善浇注工艺和正 确合理的压力加工来解决。确合理的压力加工来解决。 性能性能 指标指标 含碳量含碳量 HB b k 3、均匀化退火工艺、均匀化退火工艺 （1）加热加热T：一般上限一般上限不高于不高于平衡相图上的固相线。考虑不致平衡相图上的固相线。考虑不致 使使A晶粒过于粗大的条

6、件尽量晶粒过于粗大的条件尽量温度以利于扩散均匀化。温度以利于扩散均匀化。 为了消除高为了消除高C高合金钢中非平衡共晶高合金钢中非平衡共晶C化物，可以在共晶化物，可以在共晶 温度以上进行扩散退火。温度以上进行扩散退火。 扩扩 散散 退退 火火 加加 热热 温温 度度 一般一般T0.8T0.80.9T0.9T熔 熔，并且 ，并且T T固相线固相线。 n 碳钢碳钢一般选一般选1100110012001200。 n 合金钢合金钢为使共晶为使共晶C C化物充分溶解，化物充分溶解，T T允许允许到到12001200 13001300范围。范围。 2）保温时间）保温时间t 依钢材成分，偏析程度和尺寸因素来定

7、依钢材成分，偏析程度和尺寸因素来定 t一般按一般按截面厚度每截面厚度每25mm25mm保温保温0.51h0.51h，或，或每每mmmm厚度保温厚度保温 1.52.5min1.52.5min来计算。来计算。 若装炉量较大，可按下式计算若装炉量较大，可按下式计算 一般保温时间一般保温时间不超过不超过15h，否则氧化损失过于严重。，否则氧化损失过于严重。 （3）冷却）冷却 一般为一般为50/h， 高合金钢高合金钢2030/h ？ 降到降到600以下以下就可就可出炉空冷出炉空冷，高合金钢和高淬透性钢高合金钢和高淬透性钢 最好在最好在350左右出炉左右出炉，以免因冷速过快产生应力，或产，以免因冷速过快产

8、生应力，或产 生生 M M 组织。组织。 （4）扩散退火后若出现）扩散退火后若出现晶粒粗化晶粒粗化，可以再进行一次，可以再进行一次完全退完全退 火火或或正火正火来细化。来细化。 2.2去氢退火（消除白点（发裂）退火）去氢退火（消除白点（发裂）退火） 1氢氢在钢中存在形式：在钢中存在形式： （1）溶解于固溶体）溶解于固溶体固溶氢固溶氢出现白点出现白点(纵向断面上表现纵向断面上表现 为圆形或椭圆形银白色斑点为圆形或椭圆形银白色斑点) 固溶固溶H与应力与应力联合作用联合作用，锻件锻件横向塑韧性横向塑韧性最危险最危险 的的断裂源。断裂源。 大锻件发现白点，应报废或改锻成小锻件大锻件发现白点，应报废或改

9、锻成小锻件 消除方法：用消除方法：用退火退火方法脱溶方法脱溶 或或加入加入Ti、V、Nb、镧、铈、镧、铈等元素与等元素与H形成化合物也可形成化合物也可 使固溶使固溶H。 （2）分子态）分子态氢氢存在于亚晶界、位错、晶粒边界，及宏观存在于亚晶界、位错、晶粒边界，及宏观 区域中。区域中。 不易自钢中扩散逸出，也不会造成白点。可在的不易自钢中扩散逸出，也不会造成白点。可在的热轧、热轧、 锻造锻造等压力加工等压力加工过程中消除过程中消除。 2.去氢退火的目的：使去氢退火的目的：使固溶固溶H脱溶，消除脱溶，消除大型锻件大型锻件中发裂中发裂 （白点）缺陷。（白点）缺陷。 3工艺工艺 （1）退火）退火T选择

10、：选择： 为使钢中的固溶氢为使钢中的固溶氢脱溶脱溶，应选择在：，应选择在： l H在在Fe中中溶解度最小溶解度最小的组织状态，的组织状态， T，溶解度，溶解度，且，且 H在在bcc中，溶解度小中，溶解度小，而在，而在 fcc溶解度溶解度高高 l扩散系数尽可能高扩散系数尽可能高的区域，的区域， T，扩散系数，扩散系数，且，且-Fe扩散系数扩散系数-Fe中。中。 T T一般选在一般选在-Fe-Fe区域区域但但温度温度要要尽可能高尽可能高。 n不同钢种不去氢退火工艺不同钢种不去氢退火工艺改善组织和提高锻改善组织和提高锻 件中氢分布均匀性，件中氢分布均匀性， 细化晶粒，降低过细化晶粒，降低过 冷冷A的

11、稳定性的稳定性 A最不稳最不稳 定区域定区域 2.3再结晶退火（再结晶退火（recrystallization annealing） 定义：经定义：经冷变形后冷变形后的金属加热到再结晶温度以后，保持适的金属加热到再结晶温度以后，保持适 当时间，使形变晶粒当时间，使形变晶粒重新结晶重新结晶为均匀的等轴晶粒，以为均匀的等轴晶粒，以消消 除形变强化和残余应力除形变强化和残余应力的退火工艺。的退火工艺。 TR+150250 13h 空冷空冷 温温 度度 时间时间 2.4 去应力退火去应力退火 目的：目的：消除铸、锻焊及切削加工过程中的内应力，使消除铸、锻焊及切削加工过程中的内应力，使 其达到稳定状态其

12、达到稳定状态 工艺：工艺： l加热温度：钢：小于加热温度：钢：小于A1 碳钢及低合金钢：碳钢及低合金钢：550650 高合金钢：高合金钢：600750 铸铁：铸铁：500550 l加热速度：加热速度：100150/h l保温时间：保温时间：35min/mm l冷却速度：冷却速度：50100/h 550650 空冷空冷 温温 度度 时间时间 A1 碳钢去应力退火工艺曲线碳钢去应力退火工艺曲线 n扩散退火、去氢退火、再结晶退火、去应力退火扩散退火、去氢退火、再结晶退火、去应力退火 工件加热到工件加热到一定一定T，保温停留，保温停留较长较长t，使不平衡状态靠，使不平衡状态靠浓浓 度梯度，应力梯度，界

13、面能度梯度，应力梯度，界面能等，等，自发自发由不平衡状态由不平衡状态过渡过渡到到 平衡态。平衡态。 整个工艺过程中，加热与冷却整个工艺过程中，加热与冷却速度变化速度变化对改变这种状对改变这种状 态不起主导作用。态不起主导作用。 n完全退火、球化退火完全退火、球化退火 通过通过组织转变组织转变（P、F、碳化物的形态及分布）来、碳化物的形态及分布）来改变改变 性能性能（硬度，塑性、消除内应力，细化晶粒、改善加工性（硬度，塑性、消除内应力，细化晶粒、改善加工性 等）的退火工艺。等）的退火工艺。 共析钢过冷奥氏体等温转变共析钢过冷奥氏体等温转变 曲线图（曲线图（TTTTTT曲线曲线/C/C曲线）曲线）

14、 P组织 1、定义定义：将铁基合金：将铁基合金完全完全A A化化，缓冷，获得接近平衡态组，缓冷，获得接近平衡态组 织织（F+P）。 T t 完全退火工艺示意图完全退火工艺示意图 Ac3 AC1 2.5 2.5 完全退火（完全退火（full-annealingfull-annealing） A F + Fe3C 0.77%C 0.0218%C 6.69%C 面心立方面心立方 体心立方体心立方 复杂斜方复杂斜方 2.2.完全退火完全退火目的目的： 消除应力消除应力 细化晶粒细化晶粒 使钢软化，以便于随后的变形加工或切削加工使钢软化，以便于随后的变形加工或切削加工 为成品工件的淬火准备合适的金相组织

15、为成品工件的淬火准备合适的金相组织 3.应用：应用： 主要用主要用0.300.60%C的的亚共析钢，主要为亚共析钢，主要为碳钢及碳钢及 合金钢合金钢钢锭钢锭，锻轧锻轧及及冷拉伸冷拉伸钢材钢材 含含C C量量0.3%0.3%或尺寸较小的钢通常不需退火。或尺寸较小的钢通常不需退火。 4、不同钢种的完全退火工艺、不同钢种的完全退火工艺 （1）亚共析亚共析钢锭钢锭的完全退火（冶金厂）的完全退火（冶金厂） C0.3%的钢锭，的钢锭，消除铸造应力，改善铸态组织，消除铸造应力，改善铸态组织，表表 硬硬，便于存放和表面清理。，便于存放和表面清理。 高高Cr钢，高速钢等钢锭钢，高速钢等钢锭 浇铸后浇铸后48h内

16、退火内退火 n工艺参数的确定工艺参数的确定： l加热温度加热温度T T：依具体成分，依具体成分，Ac3+2030，或略高此温度。，或略高此温度。 如：如：65：840870；5CrNiMo：810850。 l加热速度加热速度：100 200/h l保温时间保温时间t t： 8.5+Q/4(h) Q为装炉量。为装炉量。 l冷速冷速：常取常取50/h ， 600后出炉空冷。后出炉空冷。 （2）亚共析）亚共析锻轧锻轧钢材和钢材和冷拉冷拉钢材钢材料坯料坯的完全的完全退火退火 n组织不均匀，组织不均匀，中中C及中及中C合金结构钢合金结构钢热锻轧组织大多为热锻轧组织大多为较较 粗的粗的P和不同程度的和不同

17、程度的网状网状F。 n 晶粒大小不均，硬度也偏高晶粒大小不均，硬度也偏高不易切削；冷拉时表面易不易切削；冷拉时表面易 拉伤，模具磨损也较大。拉伤，模具磨损也较大。 n 为成品工件的为成品工件的调质处理作组织准备调质处理作组织准备。 退火原因：退火原因： 工艺参数：工艺参数： lT：Ac3+（2030），）， 当钢中含有强当钢中含有强C化物形成元素（化物形成元素（Mo、W、V、Ti等）时，等）时， 可适当可适当T，使，使C化物较快溶入化物较快溶入A； 若钢中含有易使晶粒粗化的元素（如若钢中含有易使晶粒粗化的元素（如Mn）时，则应适）时，则应适 当当T。 l小件：小件：tKD （K1.52.0mi

18、n/mm,D-工件有效厚度）工件有效厚度） 大件：大件：t=（34）+（0.40.5）Q（h） l冷速冷速：碳钢：碳钢：200200/h/h，低合金钢：，低合金钢：100100/h/h。 高合金钢：高合金钢：5050/h/h。 冷至冷至650650600600，相变已经结束，可以出炉空冷。，相变已经结束，可以出炉空冷。 35CrNi大锻件完全退火大锻件完全退火连续冷却连续冷却与与等温冷却等温冷却的比较的比较 b ：650700Mpa735748Mpa b：12.917.7% 1522% HB187201 HB195204 优点（优点（1）缩短工艺周期缩短工艺周期 （2）截面组织比较均匀一致截面

19、组织比较均匀一致 特别适用大件（冷速慢，耗时长）及合金钢件（特别适用大件（冷速慢，耗时长）及合金钢件（ “C” 曲线偏右，缓冷可能的不到曲线偏右，缓冷可能的不到P）的退火）的退火 2. .目的：目的：与完全退火相同，通过相与完全退火相同，通过相 变重结晶来变重结晶来细化晶粒，改善组织，细化晶粒，改善组织， 去除应力，改善切削性能去除应力，改善切削性能。 重结晶不完全重结晶不完全细化晶粒的细化晶粒的 程度稍差程度稍差， 节约节约工艺时间，工艺时间，费用，费用， 生产率生产率 T t 不完全退火工艺示意图不完全退火工艺示意图 Accm AC1 2.6 不完全退火不完全退火(incomplete-

20、annealing） 1.定义：将钢材加热至定义：将钢材加热至AC1AC3之间，短时保温，即之间，短时保温，即不完不完 全全A A化化后，缓慢冷却。后，缓慢冷却。 3. 应用范围：应用范围：在亚共析钢中，在亚共析钢中， （1）退火前的）退火前的组织状态已基本上达到要求组织状态已基本上达到要求， 但但P片间距小，硬度偏高，内应力也较大片间距小，硬度偏高，内应力也较大. （2）不必要改变不必要改变F与与P的分布及晶粒度的分布及晶粒度 （如出现魏氏组织等）（如出现魏氏组织等） （3）部分低、中碳钢及合金结构（如）部分低、中碳钢及合金结构（如15、45、30Mn2、 40CrMn、40Mn等）等）冷拉

21、料坯冷拉料坯，因，因晶粒长大倾向较大晶粒长大倾向较大且不均且不均 匀，用完全退火不易控制晶粒度，并且为了匀，用完全退火不易控制晶粒度，并且为了钢材脆性钢材脆性 T：Ac1Ac3， t=（26）+0.5Q 冷却：冷却：随炉冷至随炉冷至650600出炉空冷。出炉空冷。 2.7 球化退火球化退火 （Spheroidizing annealing） 1. 1.定义：定义：使钢中的使钢中的碳化物球状化碳化物球状化的退火工艺的退火工艺 球球 P：弥散分布于：弥散分布于F基本上的球状碳化物组织。基本上的球状碳化物组织。 2.2.目的：目的：钢中钢中C化物的球化化物的球化 硬度、改善切削性能硬度、改善切削性能

22、。 改善热处理工艺性能，改善热处理工艺性能，减少最终热处理时的变形开裂倾向。减少最终热处理时的变形开裂倾向。 工具钢原始组织为球工具钢原始组织为球P经经淬、回火后淬、回火后的机械性能与原始片的机械性能与原始片P 的相比较，在的相比较，在强、硬差不多强、硬差不多的条件下，的条件下，塑、韧性较高塑、韧性较高。 轴承钢接触疲劳强度（轴承钢接触疲劳强度（-1），使用寿命），使用寿命 3、应用：、应用： n球化退火主要适用于含球化退火主要适用于含C0.6%的各种的各种高高C工具钢、模具工具钢、模具 钢、轴承钢钢、轴承钢的预备热处理。的预备热处理。 n当中当中C及中及中C合金钢要求合金钢要求硬度极低硬度极

23、低而而韧性极高韧性极高（如用于冷（如用于冷 冲压坯料）时。冲压坯料）时。 n低低C钢球化退火后，不适于切削前处理（太软，发粘），钢球化退火后，不适于切削前处理（太软，发粘）， 但可以改善但可以改善冷变形的加工性能冷变形的加工性能 缓慢冷却球化退火缓慢冷却球化退火 1020/h 4、球化退火工艺、球化退火工艺 适于共析及过适于共析及过 共析钢，共析钢，球化球化 较充分，周期较充分，周期 长长。 等温球化等温球化 适于过共析钢，合适于过共析钢，合 金工具钢，金工具钢，球化充球化充 分，易控制，周期分，易控制，周期 短短，适于大件。，适于大件。 n循环周期：要求球化颗粒越细，循环周期越长循环周期：要

24、求球化颗粒越细，循环周期越长 n适于过共析适于过共析C钢及合金工具钢，钢及合金工具钢，周期较短，球化较充分周期较短，球化较充分， 但控制麻烦，不宜大件但控制麻烦，不宜大件 循环球化退火循环球化退火 循环循环 球化球化 退火退火 Ac1+20 Ar1- 20 P球化过程球化过程 (a)9.5%;(b)37%;(c) 57%;(d) 80% 5、影响影响C化物化物球化球化的的因素因素 （1）化学成分的影响）化学成分的影响 b)合金元素合金元素：加入：加入C化物形成元素使球化变慢，形成化物形成元素使球化变慢，形成C化物化物 的程度越强烈，则阻碍越大。的程度越强烈，则阻碍越大。 a)含含C量量：含：含

25、C越高，越高，C化物数量化物数量 越多，可在越多，可在较宽较宽的的A化范围内加化范围内加 热并易于球化。热并易于球化。 T WC% （2）原始组织的影响）原始组织的影响 大块大块F+P混合组织（亚共析钢），经缓冷退火后，在组织混合组织（亚共析钢），经缓冷退火后，在组织 中中C化物分布极不均匀化物分布极不均匀。增加。增加循环退火循环退火次数可使晶粒细化，次数可使晶粒细化， C化物分布改善。化物分布改善。 细细片片P比粗片比粗片P易获均匀细小球易获均匀细小球P。 网状碳化物网状碳化物很难球化，可在球化退火很难球化，可在球化退火前前可进行一次可进行一次正火正火处处 理或理或高温固溶高温固溶处理处理，

26、否则，可能会有断续网状，否则，可能会有断续网状Cm，球化不，球化不 完全。完全。 二次二次Cm呈网状断续分布呈网状断续分布 二次二次Cm呈块状分布呈块状分布 T12钢球钢球 化组织化组织 过冷过冷变形变形，温锻，温锻形变形变加工的原始加工的原始组织组织，能促进球状，能促进球状C化物化物 形成形成 M组织组织：A1以下较高温回火将析出碳化物，并聚集长大而以下较高温回火将析出碳化物，并聚集长大而 成球状碳化物，这种状态，球化速度较快，球化组织较均成球状碳化物，这种状态，球化速度较快，球化组织较均 匀（高温回火）匀（高温回火） 加热温度加热温度760 加热温度加热温度780 加热温度加热温度840

27、球状珠光体球状珠光体Ps 片状珠光体片状珠光体PL Ps PL 等等 温温 分分 解解 温温 度度/ GCr15加热温度对珠光体组织的影响加热温度对珠光体组织的影响 如如, ,GCr15轴承钢，经轴承钢，经930 正火正火 不同不同A化化T加热加热过冷到不同过冷到不同T下进下进 行行A化。化。 A化化T 760等温处理：球状等温处理：球状P 780等温处理：部分片状等温处理：部分片状P 840等温处理：全部片状等温处理：全部片状P 略高于略高于Ac1短时保温短时保温，渗碳体，渗碳体 呈呈不完整片状不完整片状。 （3）加热温度与保温时间的影响）加热温度与保温时间的影响 A化温度化温度和和延长保温

28、延长保温时间时间有有助助 于形成于形成片状片状P 过共折钢含过共折钢含C量越量越高高，适宜球化，适宜球化温度范围越宽温度范围越宽。 原始组织为原始组织为M或或B时，在时，在A1温度下温度下长时保温长时保温（回火），（回火）， 可获可获均匀球状均匀球状P。但原始组织为。但原始组织为P，在，在A1保温，保温，球化则球化则 很困难很困难， P经过冷加工变形后可球化。经过冷加工变形后可球化。 当球化温度一定时，当球化温度一定时，球化等温时间过长，球化等温时间过长，C化物粒度变粗，化物粒度变粗， 硬度硬度 T WC% （4）冷速的影响）冷速的影响 n冷速冷速高高转变转变TC化物球化时，临界扩散距离化物球

29、化时，临界扩散距离，有，有 形成片状形成片状P趋势趋势球化不完全球化不完全。硬度偏高。硬度偏高 n冷速冷速过慢过慢球化物尺寸大球化物尺寸大 工业上一般采用工业上一般采用1020/h 冷速缓冷球化。冷速缓冷球化。 碳化物颗粒直径（微米）碳化物颗粒直径（微米） （5）形变的影响）形变的影响 层状层状P经塑性变形可以加速球化过程。形变度经塑性变形可以加速球化过程。形变度，并，并 退火退火T，可，可球化速度。球化速度。 2-4 正火（正火（normalizing） 1、定义：将钢材或钢件加热到、定义：将钢材或钢件加热到Ac3（Accm）3050， 保温适当时间，保温适当时间，空冷空冷，获得含有，获得含

30、有P的均匀组织。的均匀组织。 2、目的：、目的：与材料的与材料的成分成分及及组织状态组织状态有关有关 （1）低低C钢钢正火后正火后 较细的片状较细的片状P，硬度较退火略高，硬度较退火略高，利于切削加工利于切削加工 韧性韧性较好，板、管、带及型材等大多采用正火处理，以较好，板、管、带及型材等大多采用正火处理，以 保证保证良好的力学性能的配合良好的力学性能的配合 （2）中中C C钢钢普通零件，普通零件，组织细化组织细化，获得一定力学性能，获得一定力学性能 l可可代替调质处理作为代替调质处理作为最后热处理最后热处理或为感应加热表淬前的或为感应加热表淬前的 预备处理预备处理 l可以消除魏氏组织可以消除

31、魏氏组织 l低合金结构钢低合金结构钢（wt0.4%）可用正火代替完全退火可用正火代替完全退火作为作为 切削加工前的准备，可缩短生产周期，降低费用。切削加工前的准备，可缩短生产周期，降低费用。 (3）过共析钢过共析钢（工具钢、轴承钢）和渗（工具钢、轴承钢）和渗C工件可用正火工件可用正火消除网消除网 状状C化物化物。以便在球化退火中获得均匀的球状。以便在球化退火中获得均匀的球状C化物。化物。 （4）大型锻件大型锻件常采用正火作为常采用正火作为最终热处理最终热处理，可，可避免淬火避免淬火时较时较 大的大的开裂开裂倾向（但不能充分发挥材料潜力）。正火倾向（但不能充分发挥材料潜力）。正火后后需需高高 温

32、回火温回火（T=700），以消除应力，得到良好的力学性能。），以消除应力，得到良好的力学性能。 （5）铸钢件铸钢件正火，正火， l细化细化铸态组织（铸件中铸态组织（铸件中粗大晶粒）粗大晶粒） l消除消除由于截面尺寸不同在结晶过程中产生的由于截面尺寸不同在结晶过程中产生的显微组织的显微组织的 不均匀性不均匀性，如等轴晶，如等轴晶-柱状晶柱状晶-粗晶）粗晶） l改善切削加工性能改善切削加工性能 铸件一般形状较复杂，偏析严重，韧性较差。铸件一般形状较复杂，偏析严重，韧性较差。 故正火中应采用较为故正火中应采用较为缓慢的加热缓慢的加热，以免变形开裂，以免变形开裂，加加 热热T也较也较锻件锻件高高，以消

33、除偏析。，以消除偏析。 3、工艺：、工艺： T=AC3（Accm）+3050。 空冷空冷 中高中高C合金钢合金钢、中中C钢钢正火后硬度若稍高，为了正火后硬度若稍高，为了降低降低正正 火后的火后的硬度和消除应力硬度和消除应力以得到良好的机械加工性能，以得到良好的机械加工性能， 正火后可进行正火后可进行低温退火低温退火（550600），进行软化。进行软化。 Wc0.2%的钢，正火后不需补充退火。的钢，正火后不需补充退火。 加热温度范围加热温度范围工艺曲线工艺曲线 2-5 退火、正火后的组织与性能退火、正火后的组织与性能 1.预备热处理工艺与切削工艺性的关系预备热处理工艺与切削工艺性的关系 2.比较

34、退火、正火组织性能的区别。比较退火、正火组织性能的区别。 组织上：组织上： （1）正火）正火冷速快，冷速快，P组织比退火态的组织比退火态的片层间距小，领域也小片层间距小，领域也小， 共析钢正火共析钢正火P片间距约为片间距约为0.2um，退火，退火P片间距为片间距为0.5um。 （2 2）正火冷速快：）正火冷速快： 先共析先共析相相不能充分析出不能充分析出数量较少数量较少 出现出现伪共析组织伪共析组织 如含如含0.4%C钢：钢： 平衡冷却：平衡冷却：45%F+55%P；正火：；正火：30%F+70%P。 过共析钢，退火组织为过共析钢，退火组织为P+网状网状Cm，正火时，正火时网网Cm析出析出 受

35、抑制受抑制 3、合金钢合金钢中的中的C化物较稳定，不易充分固溶到化物较稳定，不易充分固溶到A中，中， 退火后形成粒状退火后形成粒状P，而，而正火后形成粒状正火后形成粒状S或粒状或粒状T（托氏（托氏 体）体）。硬度高。硬度高。 合金钢切削加工前后预处理不适合用正火。合金钢切削加工前后预处理不适合用正火。 4、正常规范下退火、正火，、正常规范下退火、正火，都使钢晶粒细化都使钢晶粒细化。 但如果加热但如果加热T过高过高，使，使A晶粒大，晶粒大，正火正火后极易形成后极易形成魏氏体魏氏体 组织组织。退火退火后形成后形成粗晶。粗晶。 n性能上：性能上： 亚共析钢中亚共析钢中：P越多，越多，强度，硬度越高，

36、韧性强度，硬度越高，韧性，塑脆转化，塑脆转化 TT。 WcWc0.2%0.2%时，时，退正火机械性能相近。退正火机械性能相近。C%，正火硬度、强正火硬度、强 度比退火高，塑性低度比退火高，塑性低。 2-6 退火、正火的缺陷与控制退火、正火的缺陷与控制 退火、正火后退火、正火后质量检验质量检验一般包括：一般包括： 硬度检验硬度检验，是否符合要求；，是否符合要求； 变形检验变形检验，工件变形量，小于其加工余量（，工件变形量，小于其加工余量（或厚或厚t）的）的 1/31/2； 显微组织检验显微组织检验（如：过热）（如：过热） 脱脱C层检验层检验-脱脱C层一般不应超这加工余量的层一般不应超这加工余量的

37、1/3； 力学性能检验力学性能检验（重要毛坯，或工件）。（重要毛坯，或工件）。 质量检验时常发现的问题有：质量检验时常发现的问题有： 1. 硬度偏高硬度偏高 常在含常在含Wc0.45%的中，高的中，高C钢锻件中出现。钢锻件中出现。 原因：原因：退火时退火时A化化T低，冷速过快，球化不充分或低，冷速过快，球化不充分或C化化 物弥散度较大。物弥散度较大。 或炉温不均匀或炉温不均匀装炉量过大。装炉量过大。 改善：改善：第二次退火（规范退火工艺，第二次退火（规范退火工艺，A化化T，冷速）冷速） 2、过热、过热 加热加热T过高过高，保温时间过长保温时间过长或炉内或炉内T不均不均造成局部过热，造成局部过热， 当冷速过快时，中当冷速过快时，中C钢中常出现钢中常出现粗大魏氏组织粗大魏氏组织，使钢冲击，使钢冲击 韧性韧性。 改善：完全退火使晶粒细化。改善：完全退火使晶粒细化。 3、球化不完全、球化不完全 A化化T高或高或 t长，冷速快长，冷速快球化后钢中还有球化后钢中还有细小片状细小片状C化物存化物存 在在硬度偏高硬度偏高，淬火加热时此，淬火加热时此C化物易熔解，导致淬火开化物易熔解，导致淬火开 裂倾向增加，残余裂倾向增加，残余A量较多，量较多，C%，Ms。 改善：改善：补充低温球化退火补充低温球化退火，并严格控制球化退火时的，并严格控制球化退火时的A化化T， 时间及冷却规范。时间及