第三讲钢的热处理

1、钢的热处理钢的热处理进行进行淬火淬火 图图3-1 热处理工艺曲线热处理工艺曲线温温度度时间时间0加热加热保保 温温冷却冷却热热处处理理普通热处理普通热处理退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火表面热处理表面热处理火焰加热法火焰加热法感应加热法感应加热法激光加热法激光加热法化学、物理气相沉积化学、物理气相沉积化学热处理化学热处理渗碳、渗氮、多元共渗渗碳、渗氮、多元共渗保温保温临界点临界点冷却冷却加热加热时间时间温温度度热热处处理理预先热处理预先热处理比如：退火、正火等比如：退火、正火等最终热处理最终热处理消除前道工序的某些缺陷，为消除前道工序的某些缺陷，为后续工序做准备的热处理后续工序做准

2、备的热处理获得零件所需要的使用性能的热处理获得零件所需要的使用性能的热处理比如：淬火、回火等比如：淬火、回火等 一一 、钢的退火、钢的退火 将工件加热到一定温度并保温，然后再缓慢冷却的一种热处理将工件加热到一定温度并保温，然后再缓慢冷却的一种热处理工艺。工艺。 根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的退火方法有：退火方法有：完全退火（普通退火）完全退火（普通退火）；球化退火（不完全退火）球化退火（不完全退火）；去应力退火（低温退火）去应力退火（低温退火）等。等。退退火火完全退火完全退火球化退火球化退火去应力退火去应力退火方法：

3、将亚共析钢加热到方法：将亚共析钢加热到AC3线以上线以上3050，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却）。保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却）。方法：方法：将共析钢或过共析钢加热到将共析钢或过共析钢加热到AC C1线以上线以上2030，保温后缓慢冷却。，保温后缓慢冷却。方法：方法：将钢加热到将钢加热到ACAC1 1线以下，保温后缓慢冷线以下，保温后缓慢冷却。却。退退火火完全退火完全退火球化退火球化退火去应力退火去应力退火目的：目的：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，消除细化晶粒，均匀组织，降低硬度，消除应力。同时也是为切削加工和最终热处理做准应力。同时也是为切削加工和最终热处理做准备备目的：目的：消除网

4、状或片状渗碳体，降低硬度，提消除网状或片状渗碳体，降低硬度，提高韧性。同时也是为切削加工和最终热处理做高韧性。同时也是为切削加工和最终热处理做准备准备目的：目的：消除铸件、焊件中的内应力，稳定尺消除铸件、焊件中的内应力，稳定尺寸。寸。 主要应用于：主要应用于：亚共析钢的铸件、锻件和轧件亚共析钢的铸件、锻件和轧件主要应用于：主要应用于：共析、过共析钢和合金工具钢共析、过共析钢和合金工具钢主要特点：主要特点：没有组织变化没有组织变化二二 、正火、正火 方法：方法：是将钢件加热到是将钢件加热到A AC3C3或或A AC Cm m以上以上30305050，保温一，保温一定时间后，从炉中取出在定时间后，

5、从炉中取出在空气空气中冷却。中冷却。主要应用于以下几方面主要应用于以下几方面: : 改善低碳钢的可切削性改善低碳钢的可切削性 。 作为中碳钢的预备热处理（可以替代部分退火热处理）。作为中碳钢的预备热处理（可以替代部分退火热处理）。 对机械性能要求不高的零件的最终热处理。对机械性能要求不高的零件的最终热处理。 注意：注意：正火和普通退火属于同一类型的热处理工艺。都正火和普通退火属于同一类型的热处理工艺。都是将钢加热到奥氏体状态。所不同的是正火在空气中冷却，是将钢加热到奥氏体状态。所不同的是正火在空气中冷却，而退火是随炉冷却。而退火是随炉冷却。三三 、淬火、淬火方法：方法： 将钢加热到将钢加热到A

6、CAC3 3( (亚共析钢亚共析钢) )或或ACcm(ACcm(共析钢或过共析钢共析钢或过共析钢) )以上以上30305050，保温一定时间使其奥氏体化，然后在冷却介质中迅速，保温一定时间使其奥氏体化，然后在冷却介质中迅速冷却。冷却。目的：目的： 是获得均匀细小的马氏体组织，再经过回火处理，提高钢的力是获得均匀细小的马氏体组织，再经过回火处理，提高钢的力学性能。学性能。注意：注意： 淬火的关键是：确定淬火温度和冷却方式。淬火的关键是：确定淬火温度和冷却方式。它是最常用的一种热处理，是决定产品质量的关键。它是最常用的一种热处理，是决定产品质量的关键。四四 、回火、回火方法：方法：将淬火钢加热到将

7、淬火钢加热到ACAC1 1以下某一温度，经过保温，然后以一定的以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷到室温。冷却方法冷到室温。目的：目的： 减少或消除淬火应力，防止钢件变形与开裂；稳定组织和尺寸；减少或消除淬火应力，防止钢件变形与开裂；稳定组织和尺寸；获得所需要的组织和性能。获得所需要的组织和性能。注意：注意： 淬火钢不经过回火一般不能直接使用。淬火钢不经过回火一般不能直接使用。淬火钢的回火转变淬火钢的回火转变 ：马氏体分解和残余奥氏体的分解：马氏体分解和残余奥氏体的分解 。 有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心部高韧性。部高韧性

8、。 钢的表面热处理钢的表面热处理一、表面淬火一、表面淬火 表面淬火的特点是快速加热，使工件要求淬硬的表表面淬火的特点是快速加热，使工件要求淬硬的表面迅速升至淬火温度，而心部仍保持面迅速升至淬火温度，而心部仍保持A AC1C1以下温度，再迅以下温度，再迅速冷却，结果工件表面层被淬硬为马氏体组织，心部仍速冷却，结果工件表面层被淬硬为马氏体组织，心部仍为原来的组织，保持了良好的韧性。再经过适当的低温为原来的组织，保持了良好的韧性。再经过适当的低温回火，就能获得要求的性能。回火，就能获得要求的性能。 根据加热方法不同，表面淬火方法可分为三种：根据加热方法不同，表面淬火方法可分为三种： 1 1火焰加热表

9、面火焰加热表面淬火法淬火法 淬深为淬深为2 26mm6mm需凭经验难以把握。需凭经验难以把握。 2 2感应加热表面淬火法感应加热表面淬火法 利用电流的集肤效应对工件表面迅速加热利用电流的集肤效应对工件表面迅速加热 ，而心部，而心部则几乎未被加热。则几乎未被加热。 高频感应加热高频感应加热 电流频率为（电流频率为（f=200f=200300300）KHZKHZ 淬深为淬深为0.50.52mm 2mm 。主要用于淬硬层较浅的中、小。主要用于淬硬层较浅的中、小 型零件加热，如小轴、小模数齿轮等。型零件加热，如小轴、小模数齿轮等。 高频淬火齿轮的工艺路线为：高频淬火齿轮的工艺路线为： 锻造锻造正火或退

10、火正火或退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工高频淬火高频淬火低温回火低温回火磨削。磨削。二、化学热处理二、化学热处理 化学热处理是把工件放在特定介质中加热和保温，使一化学热处理是把工件放在特定介质中加热和保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变表层成份和组织。使用种或几种元素渗入工件表面，以改变表层成份和组织。使用工件表面与心部具有不同的机械性能或特殊的物理、化学性工件表面与心部具有不同的机械性能或特殊的物理、化学性能。能。 原理：将要渗的活性元素加热分解，即所谓激活，然后原理：将要渗的活性元素加热分解，即所谓激活，然后被工件表面吸收，进而向工件内部扩散。被工件表面吸收，进而向工件内部扩散。

11、常用的化学热处理方法有：常用的化学热处理方法有： 1 1渗碳渗碳 钢的表面吸收碳原子的过程，称为渗碳。钢的表面吸收碳原子的过程，称为渗碳。 目的：目的：使零件表面获得高硬度（使零件表面获得高硬度（HRC58HRC586464），心部获），心部获得较高的强度和韧性。得较高的强度和韧性。 (1) (1) 气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作气体渗碳法：主要用甲烷、煤气、甲苯、煤油等作渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进行渗碳。渗碳剂，在气体高温下分解出活性碳原子进行渗碳。如图所示如图所示。 (2) (2) 固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木炭，其次是少量固体渗碳法：固体渗碳剂主要是木炭，其次

12、是少量碳酸盐碳酸盐。如图所示如图所示。 (3) (3) 液体渗碳法：液体渗碳法：因有有毒气体产生，所以应用于不广。因有有毒气体产生，所以应用于不广。 2 2氮化氮化 即使工件表面渗入氮原子。即使工件表面渗入氮原子。 目前应用较广的是气体氮化法。把工件放在专门氮化的炉目前应用较广的是气体氮化法。把工件放在专门氮化的炉子里，加热到子里，加热到500500600600，同时通入氨气，同时通入氨气(NH3)(NH3)，氨气加热到，氨气加热到450450，就分解出活性氨原子，扩散渗入工件表层，形成氮化，就分解出活性氨原子，扩散渗入工件表层，形成氮化层。层。 氮化的要素是温度和时间，用时间控制渗层厚度。氮化的要素是温度和时间，用时间控制渗层厚度。 氮化处理的缺点是：时间长氮化处理的缺点是：时间长, ,一般要用合金钢一般要用合金钢, ,所以所以成本高。只用于机床中高速传动轴；精密齿轮等。成本高。只用于机床中高速传动轴；精密齿轮等。 一般氮化零件的工艺路线为：一般氮化零件的工艺路线为： 锻造锻造退火退火粗加工粗加工调质调质精加工精加工除应力退火除应力退火磨磨削削氮化氮化精磨。精磨。 3 3碳氮共渗碳氮共渗 把碳和氮同时渗入零件表层的过程称为氰化把碳和氮同