第十章节钢热处理工艺

1、第十章节钢热处理工艺 第十章第十章 钢的热处理工艺钢的热处理工艺 根据加热、冷却方式及获得的组织和性能根据加热、冷却方式及获得的组织和性能 的不同，钢的热处理工艺可分为普通热处的不同，钢的热处理工艺可分为普通热处 理（退火、正火、淬火和回火）、表面热理（退火、正火、淬火和回火）、表面热 处理（表面淬火和化学热处理）及形变热处理（表面淬火和化学热处理）及形变热 处理等。处理等。 第十章节钢热处理工艺 第一节第一节 钢的退火与正火钢的退火与正火 一、退火目的及工艺一、退火目的及工艺 退火是将钢加热至临界点退火是将钢加热至临界点Ac1以上以上 或以下温度，保温以后随炉缓慢或以下温度，保温以后随炉缓慢

2、 冷却以获得近于平衡状态组织的冷却以获得近于平衡状态组织的 热处理工艺。其主要目的是均匀热处理工艺。其主要目的是均匀 钢的化学成分及组织，细化晶粒，钢的化学成分及组织，细化晶粒， 调整硬度，消除内应力和加工硬调整硬度，消除内应力和加工硬 化，改善钢的成形及切削加工性化，改善钢的成形及切削加工性 能，并为淬火做好组织准备。能，并为淬火做好组织准备。 退火的加热温度范围如右图。退火的加热温度范围如右图。 第十章节钢热处理工艺 （一）完全退火（一）完全退火 完全退火是将钢件或钢材加热至完全退火是将钢件或钢材加热至Ac3以上以上2030， 保温足够长的时间，使组织完全奥氏体化后缓慢保温足够长的时间，使

3、组织完全奥氏体化后缓慢 冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。它主冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。它主 要用于亚共析钢（要用于亚共析钢（wc0.3 0.6），其目的），其目的 是细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度是细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度 和改善钢的切削加工性。和改善钢的切削加工性。 如果将奥氏体化后的钢较快地冷至稍低于如果将奥氏体化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度温度 等温，使奥氏体转变为珠光体，再空冷至室温，等温，使奥氏体转变为珠光体，再空冷至室温， 则可大大缩短退火时间，这种退火方法叫做等温则可大大缩短退火时间，这种退火方法叫做等温 退火。退火。 第十章节钢热

4、处理工艺 （二）不完全退火（二）不完全退火 不完全退火是将钢加热至不完全退火是将钢加热至Ac1 Ac3（亚共析钢）（亚共析钢） 或或Ac1 Acm（过共析钢）之间，经保温后缓慢（过共析钢）之间，经保温后缓慢 冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。 （三）球化退火（三）球化退火 球化退火是使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光球化退火是使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光 体的一种热处理工艺。体的一种热处理工艺。 第十章节钢热处理工艺 （四）均匀化退火（四）均匀化退火 均匀化退火又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或均匀化退火又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或 锻坯加热至略低于固

5、相线的温度下长时间保温，锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温， 然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀不均匀现象然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀不均匀现象 的热处理工艺。的热处理工艺。 其目的是消除铸锭或追铸件在凝固过程中产生的其目的是消除铸锭或追铸件在凝固过程中产生的 枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。 为使各元素在奥氏体中充分扩散，均匀化退火加为使各元素在奥氏体中充分扩散，均匀化退火加 热温度很高，通常为热温度很高，通常为Ac3或或Acm以上以上150 300 。 第十章节钢热处理工艺 （五）去应力退火和再结晶退火（五）去应力退火和再结晶退火 为

6、了消除铸件、锻件、焊接件及机械加工工件中的残为了消除铸件、锻件、焊接件及机械加工工件中的残 留内应力，以提高尺寸稳定性，防止工件变形和开裂，留内应力，以提高尺寸稳定性，防止工件变形和开裂， 在精加工或淬火之前将工件加热到在精加工或淬火之前将工件加热到Ac1以下某一温度，以下某一温度， 保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为去应保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为去应 力退火。力退火。 钢的去应力退火加热温度较宽，但不超过钢的去应力退火加热温度较宽，但不超过Ac1点，一般点，一般 在在500 650 之间。之间。 再结晶退火是把冷变形后的金属加热到再结晶温度以再结晶退火是把冷变形后的金

7、属加热到再结晶温度以 上保持适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴上保持适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴 晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力的热处理工艺。晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力的热处理工艺。 经过再结晶退火，钢的组织和性能恢复到冷变形前的经过再结晶退火，钢的组织和性能恢复到冷变形前的 状态。状态。 第十章节钢热处理工艺 二、正火目的及工艺二、正火目的及工艺 正火是将钢加热到正火是将钢加热到Ac3（或（或Acm）以上适当温度，保温以后）以上适当温度，保温以后 在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。 正火过程的实质是完全奥氏体化加

8、伪共析转变。当钢中碳正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。当钢中碳 含量含量wc为为0.6 1.4时，正火组织中不出现先共析相，时，正火组织中不出现先共析相， 只有伪共析体或索氏体。碳含量只有伪共析体或索氏体。碳含量wc小于小于0.6的钢，正火后的钢，正火后 除了伪共析体外，还有少量铁素体。除了伪共析体外，还有少量铁素体。 正火处理的加热温度通常在正火处理的加热温度通常在Ac3或或Acm以上以上30 50 ，高，高 于一般退火的温度。于一般退火的温度。 （1）普通件最终热处理。）普通件最终热处理。 （2）改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性）改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性 （3）作为中碳

9、结构钢制作的较重要零件的预先热处理）作为中碳结构钢制作的较重要零件的预先热处理 （4）对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火）对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火 作组织准备。作组织准备。 （5）特定情况下代替淬火、回火处理。）特定情况下代替淬火、回火处理。 第十章节钢热处理工艺 第二节第二节 钢的淬火与回火钢的淬火与回火 一、钢的淬火一、钢的淬火 将钢加热至临界点将钢加热至临界点Ac3或或Ac1以上一定温度，以上一定温度， 保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得 到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫

10、做淬火。做淬火。 淬火的主要目的是使奥氏体化后的工件获淬火的主要目的是使奥氏体化后的工件获 得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回 火获得各种需要的性能。火获得各种需要的性能。 第十章节钢热处理工艺 （一）淬火应力（一）淬火应力 工件在淬火过程中会发生形状和尺寸的变化，工件在淬火过程中会发生形状和尺寸的变化， 有时甚至要产生淬火裂纹。工件变形或开裂有时甚至要产生淬火裂纹。工件变形或开裂 的原因是由于淬火过程中在工件内产生的内的原因是由于淬火过程中在工件内产生的内 应力造成的。应力造成的。 淬火内应力主要有热应力和组织应力两种。淬火内应力主要有热应力和组织应力两

11、种。 工件最终变形或开裂是这两种应力综合作用工件最终变形或开裂是这两种应力综合作用 之结果。之结果。 第十章节钢热处理工艺 工件加热或冷却时由于内外工件加热或冷却时由于内外 温差导致热胀冷缩不一致而温差导致热胀冷缩不一致而 产生的内应力叫做热应力。产生的内应力叫做热应力。 将零件加热到将零件加热到Ac1以下温度保以下温度保 温后快速冷却（无组织转温后快速冷却（无组织转 变），其心部和表面温度及变），其心部和表面温度及 热应力变化如右图。热应力变化如右图。 工件在冷却过程中，由于内工件在冷却过程中，由于内 外温差造成组织转变不同时，外温差造成组织转变不同时， 引起内外比体积的不同变化引起内外比体

12、积的不同变化 而产生的内应力叫做组织应而产生的内应力叫做组织应 力。力。 第十章节钢热处理工艺 （二）淬火加热温度（二）淬火加热温度 淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体 晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。 淬火温度主要根据钢的临界点确定，亚共析钢通淬火温度主要根据钢的临界点确定，亚共析钢通 常加热至常加热至Ac3以上以上3050；共析钢、过共析钢加；共析钢、过共析钢加 热至热至Ac1以上以上3050。 （1）渗碳体完全溶于）渗碳体完全溶于A，使其碳含量增加，使其碳含量增加，Ms降低，淬火后降

13、低，淬火后 参与奥氏体量增加，降低淬火钢的硬度和耐磨性参与奥氏体量增加，降低淬火钢的硬度和耐磨性 （2）A晶粒粗化，晶粒粗化，M粗大，裂纹增多，脆性增加粗大，裂纹增多，脆性增加 （3）钢的氧化脱碳严重，降低表面质量）钢的氧化脱碳严重，降低表面质量 （4）淬火应力大，增加变形和开裂的倾向）淬火应力大，增加变形和开裂的倾向 第十章节钢热处理工艺 （三）淬火加热时间（三）淬火加热时间 加热时间：淬火加热升温与保温所需的时间加热时间：淬火加热升温与保温所需的时间 加热时间的经验公式：加热时间的经验公式：t=D （四）淬火冷却介质（四）淬火冷却介质 1、理想的淬火冷却速度、理想的淬火冷却速度 不需要在整

14、个过程都快冷，关键是在过冷奥氏体不需要在整个过程都快冷，关键是在过冷奥氏体 最不稳定的最不稳定的C曲线鼻尖附近快冷，上部和下部为了曲线鼻尖附近快冷，上部和下部为了 减小热应力而应该缓慢冷却，特别是在减小热应力而应该缓慢冷却，特别是在Ms以下冷以下冷 速更应该缓慢。速更应该缓慢。 但是目前尚未找到理想但是目前尚未找到理想 的淬火介质的淬火介质 第十章节钢热处理工艺 2、常用淬火冷却介质、常用淬火冷却介质 （1）水）水 冷却特性不理想冷却特性不理想 原因：需要快冷的高温范围内冷速很小，而需要慢冷原因：需要快冷的高温范围内冷速很小，而需要慢冷 的温度范围内冷速很快；水温越高，冷却能力越小。的温度范围

15、内冷速很快；水温越高，冷却能力越小。 （2）食盐水溶液）食盐水溶液 高温范围内冷速很快，易获得高而均匀的硬度，但在高温范围内冷速很快，易获得高而均匀的硬度，但在 低温范围内冷速依然很快，使淬火工件的相变应力增大；低温范围内冷速依然很快，使淬火工件的相变应力增大； 对工件有一定的腐蚀作用。对工件有一定的腐蚀作用。 （3）苛性钠水溶液）苛性钠水溶液 在高温范围内冷速比食盐水还快，在低温范围内冷速在高温范围内冷速比食盐水还快，在低温范围内冷速 稍低，但是其腐蚀性很大，应用受限。稍低，但是其腐蚀性很大，应用受限。 （4）油）油 高温低温冷速都很慢，只能用于过冷奥氏体稳定性较高温低温冷速都很慢，只能用于

16、过冷奥氏体稳定性较 大的合金钢的淬火。大的合金钢的淬火。 第十章节钢热处理工艺 淬火方法淬火方法 1、单液淬火法、单液淬火法 加热工件在一种介质中连加热工件在一种介质中连 续冷却到室温的淬火方法。续冷却到室温的淬火方法。 操作简单，易实现自动化。操作简单，易实现自动化。 2、预冷淬火法、预冷淬火法 加热工件先从炉中取出空冷预冷至一定温度，然加热工件先从炉中取出空冷预冷至一定温度，然 后再投入淬火介质中冷却的淬火方法。后再投入淬火介质中冷却的淬火方法。 预冷可使淬火内应力减小，从而减小变形与开裂，预冷可使淬火内应力减小，从而减小变形与开裂， 且不降低工件的硬度与淬硬深度。且不降低工件的硬度与淬硬

17、深度。 第十章节钢热处理工艺 3、双液淬火法、双液淬火法 工件先在一种冷却能力强的工件先在一种冷却能力强的 介质中冷却，躲过鼻尖后，再介质中冷却，躲过鼻尖后，再 在另一种冷却能力较弱的介质在另一种冷却能力较弱的介质 中发生马氏体转变的方法。如中发生马氏体转变的方法。如 水淬油冷，油淬空冷。水淬油冷，油淬空冷。 理想冷却的方法。关键是要理想冷却的方法。关键是要 准确控制由第一种介质向第二准确控制由第一种介质向第二 种介质转入时的温度。种介质转入时的温度。 第十章节钢热处理工艺 4、分级淬火法、分级淬火法 在在Ms附近的盐浴或碱浴中停留适当附近的盐浴或碱浴中停留适当 时间，待内外温度均匀后再取出空

18、冷时间，待内外温度均匀后再取出空冷 发生马氏体转变的方法。发生马氏体转变的方法。 分级淬火法通过在分级淬火法通过在Ms附近保温，消附近保温，消 除工件内外温差，使淬火热应力减到除工件内外温差，使淬火热应力减到 最小，并在随后空冷时，可在工件截最小，并在随后空冷时，可在工件截 面上几乎同时形成马氏体组织，减小面上几乎同时形成马氏体组织，减小 淬火的相变应力，保证工件较小的变淬火的相变应力，保证工件较小的变 形与防止开裂。形与防止开裂。 缺点：盐浴或碱浴冷却能力较小，容缺点：盐浴或碱浴冷却能力较小，容 易使过冷奥氏体稳定性较小的钢，在易使过冷奥氏体稳定性较小的钢，在 分级过程中形成珠光体，此法只适

19、用分级过程中形成珠光体，此法只适用 于截面尺寸不大、形状较复杂的工件。于截面尺寸不大、形状较复杂的工件。 第十章节钢热处理工艺 5、等温淬火法、等温淬火法 将工件在稍高于将工件在稍高于Ms的盐浴或碱浴中的盐浴或碱浴中 保温足够长时间，使其发生贝氏体转保温足够长时间，使其发生贝氏体转 变后空冷，从而获得下贝氏体组织的变后空冷，从而获得下贝氏体组织的 淬火方法。淬火方法。 优点：淬火内应力很小，不容易发生优点：淬火内应力很小，不容易发生 变形与开裂，经等温淬火零件具有良变形与开裂，经等温淬火零件具有良 好的综合力学性能，强度、硬度、韧好的综合力学性能，强度、硬度、韧 性和耐磨性都很高。性和耐磨性都

20、很高。 适用于形状复杂及要求较高的小型件。适用于形状复杂及要求较高的小型件。 6、局部淬火法、局部淬火法 有些工件由于工作条件，只要求局部高硬度，可对工件有些工件由于工作条件，只要求局部高硬度，可对工件 需要硬化的部位进行加热淬火，这种工艺称为局部淬火。需要硬化的部位进行加热淬火，这种工艺称为局部淬火。 第十章节钢热处理工艺 （五）钢的淬透性（五）钢的淬透性 钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马 氏体的能力，其大小以钢在一定条件下淬火获得氏体的能力，其大小以钢在一定条件下淬火获得 的淬透层深度和硬度分布来表示。的淬透层深度和硬度分布来表示。 在同

21、样的淬火条件下，淬透性好的钢，其淬透深在同样的淬火条件下，淬透性好的钢，其淬透深 度较深，反之较浅。度较深，反之较浅。 淬火时工件截面上各处冷却速度不一样，表面淬火时工件截面上各处冷却速度不一样，表面 冷速大，可以获得全部马氏体；中心冷速小，有冷速大，可以获得全部马氏体；中心冷速小，有 可能得到部分马氏体或者没有马氏体生成。可能得到部分马氏体或者没有马氏体生成。 第十章节钢热处理工艺 注：淬透性和淬硬性的区别注：淬透性和淬硬性的区别 淬透性：淬透性：钢在淬火时能获得淬硬深度的能力（即获得钢在淬火时能获得淬硬深度的能力（即获得 马氏体的能力），取决于奥氏体的化学成分及奥氏体化条件马氏体的能力），

22、取决于奥氏体的化学成分及奥氏体化条件 淬硬性：钢在回火后能达到的最高硬度的能力，主要淬硬性：钢在回火后能达到的最高硬度的能力，主要 取决于马氏体的含碳量。取决于马氏体的含碳量。 淬透性好的钢，淬硬性不一定高；淬硬性高的钢，淬透淬透性好的钢，淬硬性不一定高；淬硬性高的钢，淬透 性不一定好。性不一定好。 第十章节钢热处理工艺 淬透性好的钢，其力学性能沿截面是基本相同的，淬透性好的钢，其力学性能沿截面是基本相同的， 而淬透性差的钢，其力学性能沿截面是不同，越而淬透性差的钢，其力学性能沿截面是不同，越 靠近心部，力学性能越低。靠近心部，力学性能越低。 未淬透钢未淬透钢 淬透钢淬透钢 第十章节钢热处理工

23、艺 影响淬透性及淬硬深度的因素影响淬透性及淬硬深度的因素 1 1、影响淬透性的因素、影响淬透性的因素 钢的淬透性取决于临界冷却速度钢的淬透性取决于临界冷却速度Vk，Vk越小，淬透性越越小，淬透性越 高。而高。而Vk取决于取决于C曲线的位置，曲线的位置，C 曲线越靠右，曲线越靠右，Vk越小。越小。 因而凡是影响因而凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素。曲线的因素都是影响淬透性的因素。 1 1）奥氏体化学成分）奥氏体化学成分 除除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都外，凡溶入奥氏体的合金元素都 使钢的淬透性提高；使钢的淬透性提高； 2 2）奥氏体化条件）奥氏体化条件 奥氏体化温度高、保温时间长也

24、使钢的淬奥氏体化温度高、保温时间长也使钢的淬 透性提高。透性提高。 第十章节钢热处理工艺 影响淬硬深度的因素影响淬硬深度的因素 影响淬硬深度的因素主要有淬透性、工件的形状、尺寸影响淬硬深度的因素主要有淬透性、工件的形状、尺寸 及淬火介质的冷却能力等。及淬火介质的冷却能力等。 淬透性好，淬硬深度深；淬透性好，淬硬深度深； 工件形状简单，尺寸小而均匀，淬硬深度深；工件形状简单，尺寸小而均匀，淬硬深度深； 冷速越快，淬硬深度越深。冷速越快，淬硬深度越深。 例如：同一种钢在相同的奥氏体化条件下，水淬比油淬的例如：同一种钢在相同的奥氏体化条件下，水淬比油淬的 淬硬深度深；小件比大件的淬硬深度深。淬硬深度

25、深；小件比大件的淬硬深度深。 第十章节钢热处理工艺 淬透性的测定与表示方法淬透性的测定与表示方法 端淬试验端淬试验 用用 JHRC-d表示，表示，J 表示末端淬透性，表示末端淬透性，d 表示半马氏体区到水表示半马氏体区到水 冷端的距离冷端的距离, HRC为半马氏体区的硬度。为半马氏体区的硬度。 第十章节钢热处理工艺 二、钢的回火二、钢的回火 回火是将淬火钢在回火是将淬火钢在A A1 1以下温度加热，使其转以下温度加热，使其转 变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却 到室温的工艺过程。到室温的工艺过程。 回火的主要目的是减少或消除淬火应力，回火的主要目的是减少或

26、消除淬火应力， 保证相应的组织转变，提高钢的韧性和塑保证相应的组织转变，提高钢的韧性和塑 性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当性，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当 配合，以满足各种用途工件的性能要求。配合，以满足各种用途工件的性能要求。 第十章节钢热处理工艺 决定工件回火后的组织和性能的最重要因素决定工件回火后的组织和性能的最重要因素 是回火温度。是回火温度。 1 1、低温回火（、低温回火（150-250150-250） 低温回火组织为回火马氏体。低温回火的目的是在保低温回火组织为回火马氏体。低温回火的目的是在保 留淬火钢高硬度、留淬火钢高硬度、高耐磨性的同时，降低内应力和脆性，高耐磨性的同时

27、，降低内应力和脆性， 提高韧性。提高韧性。 l 主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面 淬火的工件。淬火的工件。 l 回火后的硬度：回火后的硬度：58-64HRC58-64HRC。 第十章节钢热处理工艺 2 2、中温回火（、中温回火（350-500350-500） 中温回火组织为回火托氏体。中温回火的目中温回火组织为回火托氏体。中温回火的目 的是获得高的屈强比、弹性极限和较高的韧性。的是获得高的屈强比、弹性极限和较高的韧性。 主要用于处理各种弹簧和模具。主要用于处理各种弹簧和模具。 回火后的硬度：回火后的硬度：35-50HRC35-50HR

28、C。 3 3、高温回火（、高温回火（500-650500-650） 高温回火组织为回火索氏体。高温回火的目高温回火组织为回火索氏体。高温回火的目 的是获得强度、硬度和塑性、韧性都较好的综合的是获得强度、硬度和塑性、韧性都较好的综合 力学性能。力学性能。 主要汽车、拖拉机、机床等的重要结构零件。主要汽车、拖拉机、机床等的重要结构零件。 回火后的硬度：回火后的硬度：200-300HBW200-300HBW。 第十章节钢热处理工艺 调质处理：调质处理： 通常把淬火加高温回火的热处理工艺称作通常把淬火加高温回火的热处理工艺称作 “调质处理调质处理”，简称，简称“调质调质”。 调质处理一般作为最终热处理

29、，调质后钢的调质处理一般作为最终热处理，调质后钢的 硬度不高，便于切削加工，并能获得较低的表面硬度不高，便于切削加工，并能获得较低的表面 粗糙度。粗糙度。 第十章节钢热处理工艺 三、淬火加热缺陷及其防止三、淬火加热缺陷及其防止 （一）淬火工件的过热和过烧（一）淬火工件的过热和过烧 工件在淬火加热时，由于温度过高或者工件在淬火加热时，由于温度过高或者 时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷叫时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷叫 做过热。做过热。 淬火加热温度太高，使奥氏体晶界出现淬火加热温度太高，使奥氏体晶界出现 局部熔化或者发生氧化的现象叫做过烧。局部熔化或者发生氧化的现象叫做过烧。 第十章节钢热处理

30、工艺 （二）淬火加热时的氧化和脱碳（二）淬火加热时的氧化和脱碳 氧化是钢件在加热时与炉气中的氧化是钢件在加热时与炉气中的O O2 2、H H2 2O O及及 COCO2 2等氧化性气体发生的化学作用。等氧化性气体发生的化学作用。 钢件在加热过程中，钢中的碳与气氛中的钢件在加热过程中，钢中的碳与气氛中的O O2 2、 H H2 2O O、COCO2 2及及H H2 2等发生化学反应，形成含碳气等发生化学反应，形成含碳气 体逸出钢外，使钢件表面含碳量降低，这体逸出钢外，使钢件表面含碳量降低，这 种现象称为脱碳。种现象称为脱碳。 第十章节钢热处理工艺 第三节 其他类型热处理 一、表面淬火一、表面淬火

31、 表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下，表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织的情况下， 利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面 的热处理方法。的热处理方法。 表面淬火目的：表面淬火目的： 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; ; 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性 和韧性。即表硬里韧。和韧性。即表硬里韧。 适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。 第十章节钢热处理工艺 表

32、面淬火常用加热方法表面淬火常用加热方法 1. 1. 感应加热：利用交变电流在工件表面感应感应加热：利用交变电流在工件表面感应 巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。 感应加热表感应加热表 面淬火示意面淬火示意 图图 感应加热表面淬火机床感应加热表面淬火机床 第十章节钢热处理工艺 感应加热分为：感应加热分为： 高频感应加热高频感应加热 频率为频率为250-300KHz250-300KHz，淬硬层深度，淬硬层深度0.5-2mm0.5-2mm 中频感应加热中频感应加热 频率为频率为2500-8000Hz2500-8000Hz，淬硬层深度，淬硬层深度2-10mm2-1

33、0mm 工频感应加热工频感应加热 频率为频率为50Hz50Hz，淬硬层深度，淬硬层深度10-15 mm10-15 mm 超音频感应淬火超音频感应淬火 频率为频率为20-40kHz20-40kHz 第十章节钢热处理工艺 感应加热的特点：感应加热的特点： 加热速度极快，一般只要几秒到几十秒加热速度极快，一般只要几秒到几十秒 可在表层获得极细马氏体或隐针马氏体可在表层获得极细马氏体或隐针马氏体 工件表层存在残余压应力，能部分抵消在工件表层存在残余压应力，能部分抵消在 变动载荷作用下产生的拉应力，提高疲劳极变动载荷作用下产生的拉应力，提高疲劳极 限限 第十章节钢热处理工艺 二、 钢的化学热处理 化学热

34、处理是指将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性化学热处理是指将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性 原子渗原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织，进而改变其性入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织，进而改变其性 能的热处理工艺。能的热处理工艺。 与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其 化学成分。化学成分。 化学热处理的目的：化学热处理的目的： 1 1）强化工件表面）强化工件表面 2 2）保护工件表面）保护工件表面 化学热处理的种类：化学热处理的种类： 1 1）扩散元素是非金属）扩散元素是非金属 2 2）

35、扩散元素是金属）扩散元素是金属 化学热处理的过程：化学热处理的过程： 1 1）分解）分解 2 2）吸收）吸收 3 3）扩散）扩散 第十章节钢热处理工艺 钢的渗碳钢的渗碳 渗碳：是指向钢的表面渗入碳原子的过程。渗碳：是指向钢的表面渗入碳原子的过程。 1 1）渗碳目的）渗碳目的 提高工件表面硬度、提高工件表面硬度、 耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。 2 2）渗碳用钢）渗碳用钢 为含为含0.1-0.25%C0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。的低碳钢。碳高则心部韧性降低。 3 3）渗碳方法）渗碳方法 气体渗碳法气体渗碳法 将工件放入密

36、封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。将工件放入密封炉内，在高温渗碳气氛中渗碳。 渗剂为气体渗剂为气体( (煤气、液化气等煤气、液化气等) )或有机液体或有机液体( (煤油、甲醇煤油、甲醇 等等) )。 优点：质量好，效率高；优点：质量好，效率高； 第十章节钢热处理工艺 固体渗碳法固体渗碳法 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗 碳。渗剂为木炭。碳。渗剂为木炭。 优点：操作简单；优点：操作简单； 缺点：渗速慢，劳动条件差。缺点：渗速慢，劳动条件差。 真空渗碳法真空渗碳法 将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后通入渗碳气 体加热渗碳。优点：表面质量好，渗碳速度快。体加热渗碳。优点：表面质量好，渗碳速度快。 第十章节钢热处理工艺 4 4）渗碳温度：）渗碳温度：900-950900-950。 渗碳层厚度渗碳层厚度( (由表面到