金属热处理方法

1、金属热处理方法金属热处理方法热处理方法措施示意图热处理方法措施示意图定义：是将金属在固态下通过加热、保温和冷却，改变金属定义：是将金属在固态下通过加热、保温和冷却，改变金属的组织，从而改变金属性能（加工和使用）的一种工艺方法的组织，从而改变金属性能（加工和使用）的一种工艺方法。措施和要求：通过控制加热温度、保温时间和冷却速度措施和要求：通过控制加热温度、保温时间和冷却速度( (冷却冷却方式方式) )，不改零件变形状和尺寸。，不改零件变形状和尺寸。金属热处理方法金属热处理方法在机械制造中在机械制造中热处理的作用热处理的作用热处理是一种比较重要的工艺方法热处理是一种比较重要的工艺方法预热处理改善切

2、削加工性能和质量，提高效率预热处理改善切削加工性能和质量，提高效率。最终热处理使零件达到设计使用性能指标。最终热处理使零件达到设计使用性能指标。适当热处理消除内应力，保证零件尺寸和形状。适当热处理消除内应力，保证零件尺寸和形状。常见的热处理工艺方法常见的热处理工艺方法退火退火正火正火淬火淬火回火回火表面淬火与化学表面淬火与化学热处理（渗碳、热处理（渗碳、渗氮、碳氮共渗渗氮、碳氮共渗等）等）退火退火定义：将钢材加热到适当的温度并保温一段时间，定义：将钢材加热到适当的温度并保温一段时间，然后随然后随炉缓慢冷却炉缓慢冷却的热处理工艺。的热处理工艺。加工温度加工温度800800度度900900度范围，

3、低碳钢退火加热温度稍微高度范围，低碳钢退火加热温度稍微高点；高碳钢退火加热温度较低。点；高碳钢退火加热温度较低。保温时间长短主要取决：零件尺寸和同炉装入工件数。保温时间长短主要取决：零件尺寸和同炉装入工件数。退火技术要求：退火技术要求：随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却退退火火目目的的使金属内部组织结构均匀、晶粒细化、降低硬度、使金属内部组织结构均匀、晶粒细化、降低硬度、消除应力，改善切削加工性能。消除应力，改善切削加工性能。如果单纯的消除应力，防止变形和开裂，只需加热如果单纯的消除应力，防止变形和开裂，只需加热600600650650度，保温一段时间后缓慢冷却。这种方法称为去应力度，保温一段时间后缓慢

4、冷却。这种方法称为去应力退火。（或者低温退火）退火。（或者低温退火）该方法主要适应含碳量较高的碳钢和各类合金钢。该方法主要适应含碳量较高的碳钢和各类合金钢。退火退火正火正火定义：将工件加热到临界温度以上的适当温度，保温之后从定义：将工件加热到临界温度以上的适当温度，保温之后从炉中取出置于空气中冷却的热处理工艺。炉中取出置于空气中冷却的热处理工艺。加工温度加工温度820820度度950950度范围，正火的度范围，正火的冷却速度比退火快冷却速度比退火快。正火后正火后工件硬度比退火后略高工件硬度比退火后略高，但是，但是消除应力效果不如退消除应力效果不如退火彻底。火彻底。正正火火目目的的内部组织更细粒

5、（小）、低碳钢和中碳钢更适合切内部组织更细粒（小）、低碳钢和中碳钢更适合切削加工。削加工。用用途途a a、改善钢材切削加工性能的预备热处理。改善钢材切削加工性能的预备热处理。b b、对普通要求机械零件，可作为满足零件使用性能对普通要求机械零件，可作为满足零件使用性能最终热处理最终热处理。淬火淬火定义：将工件加热到临界温度以上的适当温度，保温之后定义：将工件加热到临界温度以上的适当温度，保温之后快快速冷却下来速冷却下来加工温度加工温度780780880880度范围，淬火之后度范围，淬火之后再进行适当的回火再进行适当的回火处处理，改善零件使用性能、延长寿命。理，改善零件使用性能、延长寿命。快速冷却

6、条件快速冷却条件：要具有足够冷却能力的冷却介质（水、矿物油：要具有足够冷却能力的冷却介质（水、矿物油）工件冷却速度极快，金属内部为工件冷却速度极快，金属内部为非平衡组织结构，存在较大应力非平衡组织结构，存在较大应力和脆性，应回火后使用和脆性，应回火后使用水水用于一般碳钢零件冷却。如果加点盐冷却用于一般碳钢零件冷却。如果加点盐冷却能力提高，有利于大尺寸碳钢件热处理。能力提高，有利于大尺寸碳钢件热处理。矿物矿物油油冷却能力比水低，但可以避免出现淬冷却能力比水低，但可以避免出现淬火缺陷，适合于合金钢热处理火缺陷，适合于合金钢热处理回火回火定义：将定义：将淬火后的工件淬火后的工件加热到加热到一定温度一

7、定温度，保温一段时间，然，保温一段时间，然后冷却下来。后冷却下来。低温（低温（150150250250度）：度）：低温回火低温回火中温（中温（350350500500度）：度）：中温回火中温回火高温（高温（500500650650度）：度）：高温回火高温回火回火作用回火作用减小和消除淬火工件的应力和脆性，防止零减小和消除淬火工件的应力和脆性，防止零件产生变形和裂纹，且可以件产生变形和裂纹，且可以调整零件的力学调整零件的力学性能。性能。低温回火低温回火消除淬火应力、降低脆性、提高韧性。消除淬火应力、降低脆性、提高韧性。高硬度和高耐磨性。高硬度和高耐磨性。目的：目的：适用范围适用范围要求硬度高、耐

8、磨损的刀具、量具、磨要求硬度高、耐磨损的刀具、量具、磨具、以及各种耐磨零件。具、以及各种耐磨零件。钢材低温回火后，硬度达到钢材低温回火后，硬度达到 HRC58-64HRC58-64中温回火中温回火目的目的应力与脆性已基本消除，零件具有较高强度应力与脆性已基本消除，零件具有较高强度和一定韧性，且弹性良好。和一定韧性，且弹性良好。适用范围适用范围主要用于处理弹簧和弹性零件。主要用于处理弹簧和弹性零件。中温回火后硬度一般达到中温回火后硬度一般达到 HRC35-50HRC35-50高温回火高温回火目的目的不仅可以使淬火应力与脆性全部清出，而且使不仅可以使淬火应力与脆性全部清出，而且使零件具有良好的综合

9、力学性能（强度、硬度、零件具有良好的综合力学性能（强度、硬度、塑性、韧性具有良好的配合）塑性、韧性具有良好的配合）适用范围适用范围齿轮、轴、连杆、以及要求较高的综合力学齿轮、轴、连杆、以及要求较高的综合力学性能的各种结构件。性能的各种结构件。习惯上：把淬火与高温回火相结合的热处理称习惯上：把淬火与高温回火相结合的热处理称调质。调质。 调质调质件的硬度为件的硬度为 200 200330330HBSHBS表面热处理表面热处理广泛采用的方法：广泛采用的方法：表面淬火、化学热处理表面淬火、化学热处理目的：提高或者改变零件表面性能目的：提高或者改变零件表面性能硬度和耐磨性硬度和耐磨性如常用的零件：齿轮、

10、链轮、轴等如常用的零件：齿轮、链轮、轴等火焰加热、感火焰加热、感应加热应加热表面淬表面淬火火渗碳、渗氮、渗渗碳、渗氮、渗硼、渗钒、硼、渗钒、氰化（氮碳共渗）氰化（氮碳共渗）表面淬火表面淬火使表面组织发生转变、表面硬度得到提高。使表面组织发生转变、表面硬度得到提高。注意：注意：只是对表面进行快速加热和冷却，零件心部组织和只是对表面进行快速加热和冷却，零件心部组织和性能不变。性能不变。中碳钢、合金调质钢中碳钢、合金调质钢 常采用这种方法提高表面硬度。常采用这种方法提高表面硬度。零件表面零件表面特点：特点：快快速速快快速速加热到淬火温度加热到淬火温度冷却冷却(1)火焰加热表面淬火氧气乙炔氧气乙炔 （

11、高温火焰），冷却用水或（高温火焰），冷却用水或lulu化液化液设备简单，成本低，但不易控制淬火质量，淬火之后表设备简单，成本低，但不易控制淬火质量，淬火之后表面硬度不够均匀面硬度不够均匀主要用于单件或者小批量生产。主要用于单件或者小批量生产。原理方法、设备和材料原理方法、设备和材料：(2)感应加热表面淬火通交流电通交流电高频电流高频电流产生磁场产生磁场感应圈下感应圈下部喷水部喷水工件表面产工件表面产生涡流发热生涡流发热工件表工件表面淬火面淬火工件心部工件心部无涡流加无涡流加热，故不热，故不会变化会变化淬火淬火时感时感应圈应圈和喷和喷水套水套固定，固定，工件工件上下上下移动，移动，使得使得淬火淬

12、火连续连续进行进行化学热处理原理方法：原理方法：将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入其表层，改变表层的化学成分，从而改种或几种元素渗入其表层，改变表层的化学成分，从而改变表层的组织和性能的热处理工艺。变表层的组织和性能的热处理工艺。渗碳、渗氮渗碳、渗氮渗硼、渗钒、氰化（碳氮共渗）渗硼、渗钒、氰化（碳氮共渗）常用的几种化学处理方法：常用的几种化学处理方法：(1)(1)渗碳渗碳一般一般气体渗碳气体渗碳（常用）（常用） 固体渗碳固体渗碳保温同时滴入渗保温同时滴入渗碳剂碳剂工件置于工件置于密封炉子密封炉子加热加热930930度度左右并保温左右并保温6 61010小时小时裂解出碳原子裂解出碳原子活性碳吸附在活性碳吸附在工件表面并不工件表面并不断渗入获得高断渗入获得高碳组织碳组织渗碳后零件需经渗碳后零件需经过淬火和低温回火过淬火和低温回火（低碳钢、合金渗（低碳钢、合金渗碳钢）碳钢）(2)渗氮（也称为氮化处理）（也称为氮化处理）氨气氨气NH3温度560度左右安排在最后工序其之前调质处理最后零件表面硬度高、耐磨损、抗腐蚀强、寿命提高。多为合金钢 如38CrMoAl注意注意课堂总结退火退火正火正火淬火淬火回火（淬火工件）回火（淬火工件）800900度度820950度度780