钢的热处理工艺(精品值得参考)

1、Qingdao Ocean Shipping Mariners College钢的热处理钢的热处理Heat-Treatment of Steel1.1. 热处理热处理：将将固态固态金属或合金通过金属或合金通过加热、保温加热、保温和和冷却冷却的的方法方法改变内部组织，从而获得所需性能改变内部组织，从而获得所需性能的一种工艺。的一种工艺。2.2.热处理工艺过程：热处理工艺过程： 加热、保温、冷却加热、保温、冷却三环节。三环节。Qingdao Ocean Shipping Mariners College在机床制造中约在机床制造中约60-70%的零的零件要经过热处理。件要经过热处理。在汽车、拖拉机制

2、造业中需在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达热处理的零件达70-80%。 热处理是一种重要的加工工艺，热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。在制造业被广泛应用。模具、滚动轴承模具、滚动轴承100%需经过需经过热处理。热处理。总之，总之，重要零件都需适当热处重要零件都需适当热处理后才能使用。理后才能使用。 Qingdao Ocean Shipping Mariners College3. 根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下：热处理工艺分类如下：整体热处理整体热处理表面热处理表面热处理热处理热处理退火退火正火正

3、火淬火淬火回火回火表面淬火表面淬火感应加热、火焰加热感应加热、火焰加热化学热处理化学热处理渗碳、氮化、碳氮渗碳、氮化、碳氮 共渗、渗其他元素等共渗、渗其他元素等Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College一、钢在加热时的组织转变一、钢在加热时的组织转变GPQSEAFF+AA+Fe3CPF+PP+Fe3C临界点：钢在固态下发生组织转变的温度线。临界点：钢在固态下发生组织转变的温度线。A1A3Acm 0.0218 0.77 2.11A A1 1线（线（PSKPSK）A PA A3 3线（线（GSGS）AcmAcm线（线

4、（ESES）A FA Fe3CHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College一、钢在加热时的组织转变一、钢在加热时的组织转变GPQSEAFF+AA+Fe3CPF+PP+Fe3CAc3AccmAc1Ar3Ar1ArcmA1A3Acm 0.0218 0.77 2.11临界点：钢在固态下发生组织转变的温度线。临界点：钢在固态下发生组织转变的温度线。A A1 1线（线（PSKPSK）A PA A3 3线（线（GSGS）AcmAcm线（线（ESES）A FA Fe3C实际加热时的临界点：实际加热时的临界点： AcAc1 1、A

5、cAc3 3、AcAccmcm实际冷却时的临界点：实际冷却时的临界点： ArAr1 1、ArAr3 3、ArArcmcmHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2. 钢的奥氏体化加热是热处理的第一道工序。加热分两种：加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在一种是在A A1 1以下加热，不发生相变；以下加热，不发生相变；另一种是另一种是加热到临界点以加热到临界点以上，目的是获得均匀的奥氏体组织，称上，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。奥氏体化。共析钢加热时的奥氏体化过程：共析钢加热时的奥氏体化过程：A

6、形核A长大Fe3C溶解A均匀化FFe3C未溶Fe3C未溶Fe3CHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College亚共析钢和过共析钢亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共的奥氏体化过程与共析钢基本相同。析钢基本相同。但由但由于先共析于先共析F 或或Fe3C的存在，要获得全部的存在，要获得全部奥氏体组织，奥氏体组织，必须相必须相应加热到应加热到Ac3或或Accm以上以上。Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College加热的目的：实现奥氏体化加热的目

7、的：实现奥氏体化 （完全奥氏体化、（完全奥氏体化、 部分奥氏体化）部分奥氏体化）完全奥氏体化温度完全奥氏体化温度亚共析钢亚共析钢共析钢共析钢过共析钢过共析钢:Ac3:Ac1:Accm部分奥氏体化温度部分奥氏体化温度亚共析钢亚共析钢过共析钢过共析钢:Ac1Ac3:Ac1AccmHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College毛坯生产毛坯生产 预先热处理预先热处理 机械加工机械加工 最终热处理最终热处理 机械精加工机械精加工预先热处理预先热处理 : : 退火退火 ; ; 正火正火最终热处理最终热处理 : : 淬火淬火 ;

8、; 回火回火一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线: :一、钢的整体热处理工艺一、钢的整体热处理工艺Qingdao Ocean Shipping Mariners College(一一) 退火退火 (anneal)将钢加热到一定温将钢加热到一定温度，保温后缓慢冷度，保温后缓慢冷却却 (炉冷炉冷) 的热处理的热处理工艺叫做工艺叫做退火退火。1. 退火目的退火目的(1)降低硬度降低硬度，便于切削加工。，便于切削加工。 (2)提高塑性提高塑性，便于冷变形加工。，便于冷变形加工。 (3)消除内应力消除内应力，防止零件变形和开裂。，防止零件变形和开裂。(4) 细化晶粒，为最终热处理作组织准备。细化

9、晶粒，为最终热处理作组织准备。 真空退火炉真空退火炉Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College(二二) 正火正火 (normalizing)正火是将正火是将亚共析钢亚共析钢加热到加热到Ac3+3050，共析钢，共析钢加热加热到到Ac1+3050，过共析钢，过共析钢 加热到加热到Accm+3050保温保温 后在后在静止空气中冷却静止空气中冷却的工艺。的工艺。正火比退火冷却速度大。正火比退火冷却速度大。共析钢正火后的组织：共析钢正火后的组织： 索氏体索氏体S正火温度正火温度 1. 1.正火目的：正火目的：1)1)提高

10、硬度提高硬度，改善切削加工性能；，改善切削加工性能；2)2)细化组织和消除过热缺陷；细化组织和消除过热缺陷；3)3)消除和减少网状渗碳体，提高钢的综合机械性能。消除和减少网状渗碳体，提高钢的综合机械性能。 2.2.应用应用: :1 1）用于低碳钢或低合金钢用于低碳钢或低合金钢改善切削加工性能。改善切削加工性能。 2 2）用正火）用正火代替代替中碳钢、中合金钢的大直径或形状复杂中碳钢、中合金钢的大直径或形状复杂零件的零件的调质处理。调质处理。 3 3）用正火）用正火代替代替工时很长的铸、锻件的工时很长的铸、锻件的完全退火完全退火。 4 4）作为球化退火之前的预先热处理。作为球化退火之前的预先热处

11、理。Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2. 退火的分类退火的分类退火退火重结晶重结晶退退 火火低温低温退火退火完全退火完全退火扩散退火扩散退火球化退火球化退火再结晶退火再结晶退火去应力退火去应力退火根据钢的成分和处理目的的不同，可分为根据钢的成分和处理目的的不同，可分为Qingdao Ocean Shipping Mariners College碳钢的各种退火、正火加热温度范围碳钢的各种退火、正火加热温度范围正火的冷却速度较快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍高一些。正火的冷却速度较快，得到的组织比较细

12、小，强度和硬度也稍高一些。退火种类退火种类加热温度加热温度 目的目的适用范围适用范围完全退火完全退火AcAc3 3+ +（30305050）降低硬度，降低硬度，细化组织细化组织亚共析钢亚共析钢球化退火球化退火AcAc1 1+ +（30305050）使渗碳体球使渗碳体球状化，降低状化，降低硬度，改善硬度，改善切削加工性切削加工性过共析钢过共析钢再结晶退火再结晶退火 T T再再+ +（100100200200）消除加工硬消除加工硬化化经冷变形的经冷变形的低碳钢低碳钢低温退火低温退火A A1 1（100100200200）消除内应力消除内应力铸、锻、焊铸、锻、焊接件接件2.常见退火工艺常见退火工艺H

13、eat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College(三三) 淬火淬火 (quenching)淬火淬火是将钢加热到临界点以上，保温后是将钢加热到临界点以上，保温后急速急速 冷却的热处理工艺。冷却的热处理工艺。淬火是应用最广的热处理淬火是应用最广的热处理工艺之一。工艺之一。淬火目的淬火目的是为了获得马氏是为了获得马氏体组织，提高钢的硬度。体组织，提高钢的硬度。真空淬火炉真空淬火炉Qingdao Ocean Shipping Mariners College1.淬火温度淬火温度(1) 亚共析钢亚共析钢淬火温度为淬火温度为 Ac3

14、+(30-50)(2) 共析、过共析钢共析、过共析钢 淬火温度淬火温度为为Ac1+(30-50)Qingdao Ocean Shipping Mariners College2.淬火介质淬火介质理想的冷却曲线应只理想的冷却曲线应只在在C C曲线鼻尖处快冷曲线鼻尖处快冷，而在，而在Ms附近尽量附近尽量缓冷，以达到既获得缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小马氏体组织，又减小内应力的目的。但目内应力的目的。但目前还没有找到理想的前还没有找到理想的淬火介质。淬火介质。常用淬火介质是水和油。常用淬火介质是水和油。Qingdao Ocean Shipping Mariners College3.常用淬火方

15、法常用淬火方法单液淬火单液淬火双液淬火双液淬火分级淬火分级淬火等温淬火等温淬火时间时间温度温度MsA1M+AM+AM+AB下下 3.3.淬火方式淬火方式 单液淬火（单液淬火（a a） 双液淬火（双液淬火（b b） 分级淬火（分级淬火（c c） 等温淬火（等温淬火（d d） 冷处理：冷处理：实质实质零下淬火零下淬火目的：减少残余奥氏体量，目的：减少残余奥氏体量， 提高硬度和稳定零件尺寸。提高硬度和稳定零件尺寸。 各种淬火方式示意图各种淬火方式示意图 a a单液淬火；单液淬火；b b双液淬火双液淬火 c c分级淬火；分级淬火；d d等温淬火等温淬火时间（时间（s）温度温度（）A1MsabcdQin

16、gdao Ocean Shipping Mariners College4.4.钢的淬透性钢的淬透性 淬透性：淬透性：淬火条件下得到淬火条件下得到M M组织的能力组织的能力。 其大小是用规定条件下其大小是用规定条件下淬硬层深度淬硬层深度来表示。来表示。淬硬层深度淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区是指由工件表面到半马氏体区(50%M + (50%M + 50%T)50%T)的深度。的深度。Qingdao Ocean Shipping Mariners College影响淬透性的因素影响淬透性的因素钢的淬透性取决于钢的淬透性取决于临界冷临界冷却速度却速度Vk。Vk越小，淬透越小，淬透性越高。性越

17、高。Vk取决于取决于C曲线的位置。曲线的位置。C曲线曲线越靠右，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。即即除除Co 外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬外，凡溶入奥氏体的合金元素都使钢的淬透性提高；奥氏体化的条件越有利，透性提高；奥氏体化的条件越有利，C曲线位置越曲线位置越向右移，钢的淬透性越好。向右移，钢的淬透性越好。 Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College（四）钢的回火（四）钢的回火 (temper) 回火回火是指将淬火钢加热到是

18、指将淬火钢加热到A1以下一定温度保温后在以下一定温度保温后在静止空气静止空气中冷却的工艺。中冷却的工艺。1. 回火的目的回火的目的 减少或消除淬火内应力，减少或消除淬火内应力，稳定工件尺寸。稳定工件尺寸。获得良好的综合力学性能。获得良好的综合力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性。大，回火可调整硬度、韧性。螺杆表面的螺杆表面的淬火裂纹淬火裂纹Qingdao Ocean Shipping Mariners College 2. 2.回火工艺及应用回火工艺及应用回火方法回火方法 加热温度加热温度组织组织 性能特点性能特点 适用范围适用范围低温回火低温回火（1

19、50150250250） MM高硬度、高耐高硬度、高耐磨性磨性刃具、量刃具、量具、模具具、模具中温回火中温回火（350350500500） TT良好的弹性极良好的弹性极限和屈服极限限和屈服极限各类弹簧各类弹簧高温回火高温回火（）（500500650650） SS良好的综合机良好的综合机械性能械性能曲轴、连曲轴、连杆等杆等：淬火淬火+ +高温回火高温回火调质处理调质处理Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College4040钢力学性能与回火温度的关系钢力学性能与回火温度的关系淬火钢硬度随回火温度的变化淬火钢硬度随回火温度

20、的变化回火时的性能变化回火时的性能变化 回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，高，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。Qingdao Ocean Shipping Mariners College 3.回火脆性：回火脆性：冲击韧性冲击韧性a aK K降低的现象。降低的现象。 回火脆性回火脆性 温度范围温度范围 特点特点 第一类回火脆性第一类回火脆性（低低温回火脆性、温回火脆性、 不可逆不可逆回火脆性）回火脆性）（250250350350）所有钢中，所有钢中，无法消除无法消除第二类回火脆性第二类回火脆性（高高温回火

21、脆性、温回火脆性、 可逆可逆回火脆性）回火脆性）（450450650650）含含CrCr、NiNi、MnMn、SiSi的钢中，的钢中，可以消除可以消除Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College 钢的表面热处理钢的表面热处理目的：目的：表硬里韧表硬里韧途径：途径： 一、只改变表面一、只改变表面组织（组织（表面淬火）表面淬火） 二、同时改变表面化学二、同时改变表面化学成分和组织（成分和组织（表面化学热处理）表面化学热处理） Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping M

22、ariners College1. 钢的表面淬火钢的表面淬火 表面淬火表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火表层奥氏体化后进行淬火以以强化零件表面的热处理方法。强化零件表面的热处理方法。适用材料：适用材料：中碳钢、中中碳钢、中碳合金钢、碳合金钢、铸铁铸铁种类：种类：火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火感应加热表面淬火感应加热表面淬火Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College1 1）火焰加热表面淬火）火焰加热表面淬火

23、 优点：优点：设备简单，使用方便、灵活；设备简单，使用方便、灵活； 缺点：容易过热，淬火质量不够稳定。缺点：容易过热，淬火质量不够稳定。 用于单件或小批生产的大型零件，局部淬火的零件用于单件或小批生产的大型零件，局部淬火的零件加热层移动方向喷水管焊炬淬硬层工件Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2 2）感应加热表面淬火）感应加热表面淬火 优点：加热速度快，生产效率高，淬硬层可控制、优点：加热速度快，生产效率高，淬硬层可控制、工艺质量稳定；易实现机械化和自动化工艺质量稳定；易实现机械化和自动化 缺点：成本高缺点：成本高 适用于形状简单、成批生产的零件。适用于形状简单、成批生产的零件。 感应加热感应加热淬火喷水圈感应线圈零件间隙水水水水加热层电流集中层电流密度Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2. 钢的表面化学热处理钢的表面化学热处理 表面化学热处理表面化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中使介质中活性原子渗