钢的热处理工艺及原理

1、热处置工艺及原理任何机械零件或工具，在运用过程中，往往要遭到各种方式外力的作用。如起重机上的钢索，遭到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传送动力时，不仅遭到拉力的作用，而且还遭到冲击力的作用；轴类零件要遭到弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属资料必需具有一种接受机械荷而不超越答应变形或不破坏的才干。这种才干就是资料的力学性能。.金属资料的力学性能 金属资料的力学性能是指资料在外力的作用下抵抗变形和破坏的才干，它是金属资料的主要性能之一，也是工程技术人员正确选用资料的重要根据。金属资料的力学性能是经过实验测定的。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属资料资料在外力作用

2、下表现出力学性能的目的.低碳钢的拉伸实验，应按(CU22887)制造拉伸试样，在万能资料实验机上缓慢加载拉伸，使试样接受轴向拉力P，并引起试样沿轴向产生伸长L(L1L0)，当载荷超越某一数值后，试样伸长迅速加大，并使试样部分直径产生减少(称为缩颈)，当载荷到达最大值时，试样断裂。假设以拉力P除以试样的原始截面积F 0为纵坐标(即拉应力=PFo)。以L除以试样原始长度L0为横坐标(即应变=L/Lo)，那么可画应力应变图， .弹性和刚性弹性和刚性 在图中，当加载应力不超越e，卸载后试样能恢复原状，即不产生永久变形，资料的这种性能称为弹性。e为不产生永久变形的最大应力，称为弹性极限。 图中oe是直线

3、，表示应力与应变成正比，此阶段服从虎克定律，oe的斜率为试样资料的弹性模量E，即 E=/ 弹性模量E是衡量资料产生弹性变形难易程度的目的。E越大，那么使其产生一定弹性变形的应力也愈大。因此，工程上把它叫做资料的刚度。刚度表征资料弹性变形抗力的大小。弹性模量E主要决议于资料的本身，是金属资料最稳定的性能之一，合金化、热处置、冷热加工对它的影响很小。在室温下，钢的弹性模量E大都在190220GPa之间。弹性模量随温度的升高而逐渐降低。.强度强度强度是指金属资料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的才干。强度目的普通用单位面积所接受的载荷即力表示，符号为，单位为MPa。工程中常用的强度目的有屈服强度和抗拉强

4、度。屈服强度是指金属资料在外力作用下，产生屈服景象时的应力，或开场出现塑性变形时的最低应力值，用s表示。抗拉强度是指金属资料在拉力的作用下，被拉断前所能接受的最大应力值，用b表示。对于大多数机械零件，任务时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的根据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的根据。.屈服极限 如图1，11所示，在s点(屈服点)出现一程度线段，这阐明拉力虽然不再添加，但变形仍在进展，此时假设卸载，试样的变形不能全部消逝，将保管一部分剩余的变形。这种不能恢复的剩余变形，叫做塑性变形。s表示资料在外力的作用下开场产生塑性变形的最低应力，称为屈服极限。有些资料的拉伸

5、曲线上没有明显的屈服点s，难以确定开场塑性变形的最低应力值，此时规定试样产生02剩余变形时的应力值，为该资料的条件屈服极限，以0.2表示。 构件在任务中普通不允许发生塑性变形。所以屈服极限是设计时的主要参数，是资料力学性能的个重要目的。强度极限 强度极限为试样被拉断前的最大承载才干，如图111所示的b值，b也是设计和选材的主要参数之sb叫屈强比，屈强比愈小，构件的运用可靠性愈高。屈强比太小，那么资料强度的有效利用率太低。 合金化、热处置、冷热加工对资料的s、b影响很大。一 .塑性 在外力的作用下，资料发生不能恢复的变形称为塑性变形，产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。塑性大小用伸长率和断面收缩

6、率来表塑性是指金属资料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的才干。工程中常用的塑性目的有伸长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号表示。断面收缩率指试样拉断后，断面减少的面积与原来截面积之比，用y表示。伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属资料进展压力加工的必要条件，也是保证机械零件任务平安，不发生忽然脆断的必要条件。 .硬度 硬度是指资料外表抵抗比它更硬的物体压入的才干。 硬度是资料的重要力学性能目的。普通资料的硬度越高，其耐磨性越好。资料的强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。.一、布氏硬度 用一定直径的钢球或硬质合金球，以相

7、应的实验力压入试件外表，经规定坚持时间后，卸除实验力，丈量试样外表的压痕直径，之后将测得参数代入计算公式，即可得布氏硬度值：HBF/SN/mm2，F所加压力，S压痕外表积，可经过钢球直径和压痕直径计算。.2、布氏硬度特点优点：丈量数值稳定，准确，普通不标单位缺陷：操作慢，不适用批量消费和太薄、太硬450HB的资料3、布氏硬度的运用范围：铸铁，有色金属，退火、正火、调质处置钢，原资料，毛坯4、布氏硬度的表示方法：HBS：淬火钢球，HBW：硬质合金球 如200 HBW10/1000/30表示用直径10mm的硬质合金压头在1000kgf(9807kN)作用下坚持30s(继续时间1015s时，可以不标

8、注.洛氏硬度当HB450或者试样过小时，不能采用布氏硬度实验而改用洛氏硬度计量。洛氏硬度是以顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588的淬火钢球作压头，以规定的实验力使其压入试样外表。实验时，先加初实验力，然后加主实验力。压入试样外表之后卸除主实验力，在保管初实验力的情况下，根据试样外表压痕深度，确定被测金属资料的洛氏硬度值。.在规定条件下，将压头金刚石圆锥、钢球或硬质合金球分2个步骤压入试样外表。卸除主实验力后，在初实验力下丈量压痕剩余深度h。以压痕剩余深度代表硬度的高低。洛氏硬度实验原理如下图。 1在初始实验力F0下的压入深度； 2在总实验力F0+F1下的压入深度； 3去除主实验力F1后

9、的弹性回复深度； 4剩余压入深度h； 5试样外表； 6丈量基准面； 7压头位置 .洛氏硬度的三种标尺中，以HRC运用最多，普通经淬火处置的钢或工具都采用HRC丈量。在中等硬度情况下，洛氏硬度HRC与布氏硬度HBS之间关系约为1：10，如40HRC 相当于400HBS 。如50HRC，表示用HRC标尺测定的洛氏硬度值为50。硬度值应在有效丈量范围内HRC为2070为有效 .洛氏硬度值由h的大小确定，压入深度h越大，硬度越低；反之，那么硬度越高。普通说来，按照人们习惯上的概念，数值越大，硬度越高。因此采用一个常数c减去h来表示硬度的高低。并用每0.002的压痕深度为一个硬度单位。由此获得的硬度值称

10、为洛氏硬度值，用符号HR表示.2、洛氏硬度特点优点：操作简便，压痕小，可用于废品和薄形件缺陷：丈量数值分散，不如布氏硬度丈量准确.维氏硬度HV 丈量方法和布氏硬度类似。以120kg以内的载荷和顶角为的金刚石方形锥压入器压入资料外表，用资料压痕凹坑的外表积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。.硬度实验是机械性能实验中最简单易行的一种实验方法。为了能用硬度实验替代某些机械性能实验，消费上需求一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实际证明，金属资料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。由于硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决议的，资料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就

11、越高。 .第三节 冲击韧性 一、概念： 冲击载荷作用下，金属资料抵抗破坏的才干，其值以冲击韧度ku表示，ku越大，资料的韧性越好，在遭到冲击时越不易断裂。二、冲击韧度 概念：冲击韧度反响了资料抵抗冲击载荷的才干。目的：冲击韧度ku=Aku/S J/cm2Aku冲击功，摆锤冲断试样所失去的能量，即对试样断裂所作的功，S 试样缺口处截面积.第四节 疲劳强度 一、交变应力： 大小、方向随时间周期性变化的应力称为交变应力。二、疲劳景象： 资料在交变载荷长期作用下，无明显塑性变形就断裂。三、疲劳极限： 资料经无限多次应力循环而不断裂的最大应力,它表示资料抵抗疲劳断裂的才干。当循环的应力是对称循环交变应力

12、时，疲劳强度用-1表示。.第五章 钢 的 热 处 理 将固态金属或合金，采用适当的方式进展加热、保温暖冷却，以获得所需组织构造与性能的工艺方法称热处置。.第五章 钢 的 热 处 理本质：在加热、保温暖冷却过程中，钢的组织结 构发生了变化，从而改动了其性能；目的：改善钢工件的力学性能或工艺性能；作用：充分发扬资料的性能潜力，提高零件质量， 延伸零件寿命；运用：非常广泛。.第五章 钢 的 热 处 理按目的、加热条件和特点不同，热处置分为： 整体热处置 外表热处置 化学热处置 其它热处置.热处置的工艺参数有： 加热温度 保温时间 冷却方式. 目的：经过加热使原始组织转变为奥氏体； 将钢加热至Ac3或

13、Ac1以上，获得完全或部分奥氏体组织的操作称为奥氏体化。 钢热处置加热的临界温度为727 。 5.1 钢在加热时的组织转变 .5.1 钢在加热时的组织转变 在实践消费中，由于加热和冷却不是很缓慢，因此实践发生组织转变的温度与相图的A1、A3、Acm 有一定的偏离。通常加热用 Ac1、Ac3、Accm 表示，冷却用Ar1、Ar3、Arcm表示。. . 一奥氏体的构成 1.奥氏体晶核的构成 奥氏体的晶核易于在渗碳体相界面上构成。这是由于在两相的相界上为形核提供了良好的条件。 . 2.奥氏体晶核的长大 A形核后,由于A与Fe 3 C形界处的含C量不同。将引起A中C的分散。经过Fe、C原子的分散和Fe

14、原子的晶格改组,A向F和Fe 3 C两个方向长大。 . 3.剩余渗碳体溶解在奥氏体构成过程中 ,铁素体比渗碳体先消逝,因此奥氏体构成之后,还残存未溶渗碳体。这部分未溶的剩余渗碳体将随着时间的延伸,继续不断地溶入奥氏体,直至全部消逝。 . 4.奥氏体均匀化 渗碳体完全溶解后奥氏体中碳的浓度分布并不均匀 ,原先是渗碳体地方碳浓度高,原先铁素体的地方碳浓度低。必需继续保温,经过碳的分散,使奥氏体成分均匀化。 . . 二影响奥氏体转变的要素1.加热温度和加热速度的影响 提高加热温度，将加速A的构成。 随着加热速度的添加,奥氏体构成温度升高(A C1 越高),构成所需的时间缩短。 2.化学成分的影响 随

15、着钢中含碳量添加,铁素体核渗碳体相界面总量增多,有利于奥氏体的构成。 3.原始组织的影响 由于奥氏体的晶核是在铁素体和渗碳体的相界面上构成,所以原始组织越细,相界面越多,构成奥氏体晶核的基地越多,奥氏体转变就越快。 . 三奥氏体晶粒大小及其控制1.奥氏体晶粒大小普通根据规范晶粒度等级图确定钢的奥氏体晶粒大小。规范晶粒度等级分为8级，14级为粗晶粒度，58级为细晶粒度。.2.实践晶粒度和本质晶粒度 某一详细热处置或热加工条件下的奥氏体的晶粒度叫实践晶粒度，它决议钢的性能。 钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向用本质晶粒度来表示。 钢加热到93010、保温8小时、冷却后测得的晶粒度叫本质晶粒度。假设测得

16、的晶粒细小，那么该钢称为本质细晶粒钢，反之叫本质粗晶粒钢。 . .3.奥氏体晶粒大小的控制1合理选择加热温度和保温时间随着温度升高晶粒度将之间长大。温度愈高,晶粒长大于愈明显。在一定温度下,保温时间愈长,奥氏体晶粒也越粗大。 2参与合金元素奥氏体中的含碳量增高时,晶粒长大的倾向增多。假设碳以未溶的碳化物方式存在,那么它有妨碍晶粒长大的作用。 3合理选择原始组织. .5.2 钢在冷却时的组织转变冷却是热处置的最后一个工序，也是最关键的工序，它决议了钢热处置后的组织和性能。同一种钢，加热温度和保温时间一样，冷却方法不同，热处置后的性能截然不同。这是由于过冷奥氏体在冷却过程中转变成了不同的产物。那么

17、奥氏体在冷却时转变成什么产物？有什么规律呢？这就是本次课的主要内容。.5.2 钢在冷却时的组织转变当温度在A1以上时, 奥氏体是稳定的。当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过冷形状，这种奥氏体称为过冷奥氏体。过冷A是不稳定的，会转变为其它的组织。钢在冷却时的转变，本质上是过冷A的转变。 . 延续冷却转变使加热到奥氏体化的钢延续降温进展组织转变 等温冷却转变使加热到奥氏体化的钢以较快的冷却速度冷到A1以下某温度保温，在等温下发生组织转变。. .5.2 钢在冷却时的组织转变碳钢热处置时的冷却速度普通较大，大多都偏离了平衡形状除退火外，所以热处置后的组织为非平衡组织。碳钢非平衡组织和按铁碳相图结晶得到

18、的平衡组织相比差别很大。所以不能再用铁碳相图加以分析，而应运用C曲线来确定。. . . 共析钢过冷A的等温转变曲线图. 1高温转变珠光体型转变在A1550 之间, 过冷奥氏体的转变产物为珠光体型组织, 此温区称珠光体转变区。 珠光体型组织是铁素体和渗碳体的机械混合物, 渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上，转变温度越低，层间距越小，可将珠光体型组织按层间距大小分为珠光体(P)、索氏体(S)和屈氏体(T)。奥氏体向珠光体的转变为分散型的形核、长大过程, 是经过碳、铁的分散和晶体构造的重构来实现的。2.过冷奥氏体的等温转变产物组织和性能. A1 650 片层珠光体 25HRC 650 600 细珠光体

19、索氏 体 S 25HRC30HRC 600 550 极细珠光体托氏体 T35HRC40HRC . (a)珠光体 3800倍. (b) 索氏体 8000倍. (c)屈氏体 8000倍. (2) 中温转变 在550 Ms之间, 过冷奥氏体的转变产物为贝氏体型组织, 此温区称贝氏体转变区。 贝氏体是渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上的两相混合物。奥氏体向贝氏体的转变属于半分散型转变，铁原子不分散而碳原子有一定分散才干。.过冷奥氏体在550 350 之间转变构成的产物称上贝氏体上B)。上B呈羽毛状, 小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片之间。40HRC45HRC . (a)光学显微照片 500 (b)

20、电子显微照片 5000上贝氏体形状. 在350-Ms之间等温时，过冷奥氏体转变成下贝氏体B下，呈黑色针状或竹叶状，其中颗粒状碳化物(Fe2.4C)沿一定方向分布分布在F片之上，50HRC55 HRC。. 光学显微照片 500倍 (b) 电子显微照片 12000倍下贝氏体形状 . .上贝氏体中铁素体片较宽，塑性变形抗力较低；同时渗碳体分布在铁素体片之间，容易引起脆断，因此强度和韧性都较差。下贝氏体中铁素体针细小，无方向性，碳的过饱和度大，位错密度高，且碳化物分布均匀、弥散度大，所以硬度高，韧性好，具有较好的综合机械性能。这种下贝氏体运用广泛。 . .共析钢不同转变温度转变产物的硬度和冲击韧度.

21、1.亚共析钢过冷奥氏体的等温转变 亚共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线与共析钢C曲线不同的是，在其上方多了一条过冷奥氏体转变为铁素体的转变开场线。亚共析钢随着含碳量的减少，C曲线位置往左移，同时Ms、Mf线住上移。 亚共析钢的过冷奥氏体等温转变过程与共析钢类似。只是在高温转变区过冷奥氏体将先有一部分转变为铁素体，剩余的过冷奥氏体再转变为珠光体型组织。 . 45钢过冷A等温转变曲线 . 2.过共析钢过冷奥氏体的等温转变 过共析钢过冷A的C曲线的上部为过冷A中析出二次渗碳体(Fe3CII)开场线。当加热温度为Ac1以上3050 时，过共析钢随着含碳量的添加, C曲线位置向左移, 同时Ms、Mf线往下移

22、。 过共析钢的过冷A在高温转变区, 将先析出Fe3CII, 其他的过冷A再转变为珠光体型组织。. T10钢过冷A的等温转变曲线 .二、过冷奥氏体的延续冷却转变 1.共析钢过冷奥氏体的延续冷却转变 . .过冷奥氏本的延续冷却转变曲线CCT曲线)中，共析钢以大于Vk上临界冷却速度的速度冷却时, 得到的组织为马氏体。冷却速度小于Vk下临界冷却速度时, 钢将全部转变为珠光体型组织。共析钢过冷奥氏体在延续冷却转变时得不到贝氏体组织。 与共析钢的TTT曲线相比， 共析钢的CCT曲线稍靠右靠下一点，阐明延续冷却时，奥氏体完成珠光体转变的温度较低，时间更长。. . 共析钢过冷奥氏体的延续冷却转变组织.(2)

23、马氏体转变特点 过冷A转变为马氏体是低温转变过程, 转变温度在MsMf之间, 该温区称马氏体转变区。 过冷A转变为马氏体是一种非分散型转变 铁和碳原子都不能进展分散。铁原子沿奥氏体一定晶面, 集体地(不改动相互位置关系)作一定间隔的挪动(不超越一个原子间距)， 使面心立方晶格改组为体心正方晶格，碳原子原地不动，过饱和地留在新组成的晶胞中；增大了其正方度c/a 。马氏体就是碳在-Fe中的过饱和固溶体。过饱和碳使-Fe 的晶格发生很大畸变，产生很强的固溶强化。 . 马氏体的构成速度很快 奥氏体冷却到Ms点以下后，无孕育期， 瞬时转变为马氏体。随着温度下降，过冷奥氏体不断转变为马氏体，是一个延续冷却

24、的转变过程。 马氏体转变是不彻底的 总要残留少量奥氏体。剩余奥氏体的含量与MS、Mf的位置有关。奥氏体中的碳含量越高，那么MS、Mf越低，剩余A含量越高。只在碳质量分数少于0.6%时, 剩余A可忽略。 马氏体构成时体积膨胀体积膨胀在钢中呵斥很大的内应力, 严重时导致开裂。.奥氏体碳质量分数对剩余奥氏体含量的影响. (3)马氏体的形状与性能 马氏体形状碳质量分数在0.25%以下时，根本上是板条马氏体亦称低碳马氏体，板条马氏体在显微镜下为一束束平行陈列的细板条。在高倍透射电镜下可看到板条马氏体内有大量位错缠结的亚构造，所以也称位错马氏体。 .当碳质量分数大于1.0%时，那么大多数是针状马氏体。针状

25、马氏体在光学显微镜中呈竹叶状或凸透镜状，在空间形同铁饼。马氏体针之间构成一定角度(60)。高倍透射电镜分析阐明，针状马氏体内有大量孪晶，因此亦称孪晶马氏体。.高碳马氏体的组织形状.碳质量分数在0.251.0%之间时，为板条马氏体和针状马氏体的混和组织。如45钢淬火的组织就是混合马氏体。.2马氏体的性能 a.硬度高。 马氏体是钢中最硬的组织，马氏体的硬度主要取决于其中的含碳量，与其它要素关系不大。但当含碳量增大到0.6%时,马氏体的硬度不再继续升高,大约为60-64HRC 。马氏体的高硬度主要是由于固溶强化呵斥的,另外还有位错和孪晶的影响,奥氏体向马氏体转变呵斥的组织细化也是一个要素。.碳质量分

26、数对马氏体硬度的影响.b.马氏体的塑性和韧性与其碳含量或形状亲密相关。高碳马氏体由于过饱和度大、内应力高和存在孪晶构造，所以硬而脆，塑性、韧性极差，但晶粒细化得到的隐晶马氏体却有一定的韧性。而低碳马氏体，由于过饱和度小，内应力低和存在位错亚构造，那么不仅强度高，塑性、韧性也较好。 c.马氏体的比容比奥氏体大。当奥氏体转变为马氏体时，体积会膨胀。马氏体是铁磁相，而奥氏体为顺磁相。马氏体晶格畸变严重，因此电阻率高。.2. 亚共析钢过冷奥氏体的延续冷却转变 亚共析钢过冷A在高温时有一部分将转变为F，在中温转变区会有少量贝氏体上B产生。如油冷的产物为F+T+上B+M，但F和上B量很少，有时可忽略。亚共

27、析钢过冷奥氏体的延续冷却转变 .3. 过共析钢过冷奥氏体的延续冷却转变 过共析钢过冷A在高温区，将首先析出二次渗碳体, 而后转变为其它组织。由于奥氏体中碳含量高，所以油冷、水冷后的组织中应包括剩余奥氏体。与共析钢一样，其冷却过程中无贝氏体转变。过共析钢过冷奥氏体的延续冷却转变. 前二节学习的内容是热处置的原理，从这一节开场学习热 处置工艺，也就是详细的热处置实现方法。 在一个零件的加工道路中，热处置起着很重要的作用， 普通有两种情况，如一个齿轮： 下料-锻造-预备热处置退火或正火-铣齿- 最终热处置淬火回火-精加工磨削； 其中预备热处置的作用是消除锻造的缺陷，如晶粒粗大、内应力、缺陷组织等，同

28、时调整硬度，为后续的切削做预备。最终热处置的作用是使资料具有运用形状下的性能，如强度、硬度等。.第三节 钢的退火和正火 一、退火加热到适当的温度，保温一定时间后缓慢冷却炉冷。过冷奥氏体在C曲线的上部进展转变，热处置后的组织接近于平衡组织，以珠光体为主。亚共析钢为F+P，共析、过共析钢为球状珠光体。用途：降低硬度，以利于切削比较适宜的切削硬度为160-260HBS；消除内应力，稳定尺寸，防止变形或开裂；消除偏析，均匀成分；.第一类退火分散退火、再结晶退火、去应力退火是不以组织转变为目的的工艺方法，由不平衡形状过渡到平衡形状。第二类退火完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火是以改动组织和性能为目

29、的，改动钢中珠光体、铁素体和碳化物等组织形状及分布。 .完全退火：适用于亚共析钢的铸件、锻件、焊接件。工艺参数为：加热到Ac3+30-50，保温，随炉冷却到600出炉空冷。.等温退火：原理与完全退火一样，主要是为了缩短工艺周期，特别是对一些大型合金钢件的退火。.球化退火：适用于共析及过共析钢，目的是为了获取球状珠光体，降低这些高碳钢的硬度，以利于切削。一切的高碳钢在切削之前普通都要进展球化退火。工艺参数为：加热到Ac1+30-50，保温，随炉冷却或等温冷却；.均匀化退火：普通用于铸件，消除偏析，使成分均匀；通常是将钢加热到固相线以下100-200长时间保温，使原子充分分散。去应力退火：属于低温

30、热处置，加热温度普通在A1线以下，对于钢来说，大约为600。. . 二、正火 加热到Ac3或Accm 以上3050，保温后在空气中冷却。它的主要特点是空冷，对于大型零件或在炎热地域，也可用风冷或喷雾冷却。区别：冷却速度比退火稍快，组织较细，强度硬度稍有提高。.正火能提高硬度，普通用于低碳钢的预备热处置；正火可以消除魏氏组织、粗大组织、网状组织等；如过共析钢在球化退火之前，应先用正火消除网状的Fe3C；对于一些大件，正火可替代调质作为最终热处置运用；. .第四节 钢的淬火 将钢加热到Ac1或Ac3以上30-50，适当保温，然后快速冷却，获取马氏体或下贝氏体的一种热处置工艺。 淬火是一种很早就运用

31、的热处置工艺，它的目的是获得马氏体或下贝氏体，但主要是马氏体。从性能上看，它是为了强化资料，提高资料的强度或硬度。.一、淬火工艺参数 为了获得好的淬火效果，就必需制定正确的淬火工艺参数。加热温度 根据钢的成分确定，亚共析钢加热到Ac3+30-50，共析、过共析钢加热到Ac1+30-50；根据铁碳相图进展解释.一、淬火工艺参数例如，45钢的A3=780， 其淬火温度为840-860 T8、T12钢的Ac1=737， 其淬火温度为770-790；合金钢由于合金元素的影响，加热温度比碳钢高，详细情况可以查阅热处置手册。.一、淬火工艺参数加热时间普通将升温时间和保温时间加在一同，称为加热时间。加热时间

32、确实定应思索二个问题，一个是资料的均温，一个是组织转变的时间。淬火加热时间与零件的尺寸和加热设备有关，可按以下阅历公式确定； =D； 其中是系数，普通取11.5；D是零件的有效厚度。. 淬火冷却介质 淬火冷却速度应大于VK，但不是越快越好，在保证大于VK的前提下应尽量缓慢，这主要是为了防止出现大的应力，引起变形或开裂。 理想淬火冷却介质在“NOSE处600400要快，以避开它保证获得全部的马氏体组织；而在“NOSE下面300200 ，特别是在Ms线以下要慢，以防止变形和开裂。 但是实践运用的淬火介质都不满足这个条件。. .一、淬火工艺参数水及水溶液 在650400相对冷却速度较大，常用作碳钢的

33、淬火。 油 在300200间冷却速度比水小，用于合金钢的淬火。. 2.淬火方法 1单液淬火 外形简单的碳钢件在水中淬火，合金钢和 小尺寸碳钢件在油中淬火 2双液淬火外形复杂的高碳钢工件和尺寸较大的合金钢件 3分级淬火尺寸较小、外形复杂工件的淬火 4等温淬火外形复杂，尺寸要求较准确，强韧性要求较高的小型工模具及弹簧等的淬火. . . .三、淬透性与淬硬性淬硬性是钢在理想条件下淬火硬化所能到达的最高硬度。取决于M中C%，C%淬硬性.三、淬透性与淬硬性 淬透性是指在规定条件下，决议钢淬硬深度和硬度分布的特性。 . .三、淬透性与淬硬性影响淬透性的要素主要是C曲线的位置，C曲线右移，淬火临界冷却速度减

34、小，淬透性提高。.C%亚共析钢 C%淬透性，过共析钢C%淬透性奥氏体化温度t淬透性合金元素除Co以外，C曲线右移，淬透性未溶第二相淬透性.三、淬透性与淬硬性淬透性的运用 1根据服役条件，确定对钢淬透性的要求 选材的根据 焊接用钢材不希望淬透性高； 2热处置工艺制定的根据 3尺寸效应.第五节 钢的回火郭志强.温故而知新钢淬火后的组织是什么? 钢淬火后的组织是马氏体和剩余奥氏体。 等温淬火后为下贝氏体.温故而知新什么是马氏体？马氏体的性能如何？ 马氏体是碳在-铁中的过饱和固溶体。 马氏体硬度高，但脆性大。.温故而知新马氏体转变有什么特点？ 奥氏体转变为马氏体时，工件的体积增大 ，同时由于冷却速度较

35、快，所以淬火后工件内常存在内应力。.温故而知新淬火后的工件能直接运用吗？不能.温故而知新1、马氏体是不稳定组织；另外还有一定数 量的剩余奥氏体；2、淬火后的性能不能满足工件的运用要求，如脆性太大；3、淬火后工件内部有内应力，会导致工件的变形或开裂； .温故而知新那怎样办？.钢的回火回火的定义和目的淬火钢在回火时的组织转变淬火钢在回火时的性能变化回火的分类.回火的定义钢件淬火后, 为了消除内应力并获得所要求的组织和性能, 将其加热到Ac1以下某一温度, 保温一定时间, 然后冷却到室温的热处置工艺叫做回火。 .回火的目的稳定组织调整性能消除内应力.淬火钢在回火时的组织转变非常复杂。普通是马氏体由过

36、饱和形状向非饱和形状转变，也就是碳以一定的方式析出；剩余奥氏体也发生变化 ，它们的最后转变产物是铁素体和渗碳体。 .淬火钢在回火时的组织转变.淬火钢在回火时的组织转变在低温回火时，从淬火马氏体内部会析出碳化物薄片Fe2.4C, 马氏体的过饱和度减小。部分剩余奥氏体转变为下贝氏体, 但量不多。所以低温回火后组织为回火马氏体剩余奥氏体。.回火马氏体.淬火钢在回火时的组织转变回火温度为350500，得到铁素体基体与大量弥散分布的细粒状渗碳体的混合组织，叫做回火屈氏体(回火T)。铁素体仍保管马氏体的形状，渗碳体比回火马氏体中的碳化物粗。 .回火托氏体.淬火钢在回火时的组织转变 回火温度为500650,

37、 得到粒状渗碳体和铁素体基体的混和组织, 称回火索氏体(回火S)。 .回火索氏体.淬火钢在回火时的性能变化随回火温度升高，马氏体中的碳不断析出，所以钢的强度、硬度不断下降，而塑性、韧性不断升高。.硬度强度塑性 淬火钢在回火时的性能变化.低温回火 回火温度为150250。 回火后组织为回火马氏体。低温回火的目的是降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的高硬度(普通为58HRC64HRC)和高耐磨性。 适用于工具、模具和外表处置件。 .中温回火回火温度为350500，回火后组织为回火屈氏体(回火T)。 回火屈氏体具有高的弹性极限和屈服强度，同时也具有一定的韧性，硬度普通为35HRC45HRC。适用

38、于弹簧等弹性元件。 .高温回火回火温度为500650, 得到粒状渗碳体和铁素体基体的混和组织, 称回火索氏体。 在消费中将淬火后高温回火的复合热处置工艺称为调质，调质后得到的回火索氏体具有良好的综合力学性能，回火后硬度为200330HBS。广泛用于轴类、齿轮、连杆等受力复杂的零件。.钢的外表热处置 资料成型及控制 郭志强.1、钢的普通热处置包括哪些工艺? 正火、退火、淬火和回火，统称“四把火。2、什么是调质？调质处置后钢的组织和性能怎样？ 淬火后高温回火的复合热处置工艺称调质。 调质后的组织为回火索氏体，具有综合力学性能。3、什么是钢的淬透性？ 钢在淬火条件下得到M组织或淬透层深度的才干，是钢

39、的固有属性。温故知新. 截面较大、外形复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻模、锤杆等工件，要求截面机械性能均匀，应选用淬透性好的钢。.心部：硬度低，韧性高在消费中，有很多零件要求外表和心部具有不同的性能，普通是外表硬度高，有较高的耐磨性和疲劳强度；而心部要求有较好的塑性和韧性。外表：硬度高，耐磨.外表和心部性能要求不同的零件实例. 在这种情况下，单从资料选择入手或采用普通热处置方法，都有不能满足其要求。低碳钢 ：可满足心部要求， 外表要求不能满足；高碳钢： 可满足外表要求， 心部要求不能满足；处理这一问题的方法是外表热处置和化学热处置. 仅对钢的外表加热、冷却而不改动其成分的热处置工艺称为外表热

40、处置, 也叫外表淬火。 化学热处置是将钢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它的外表，改动其化学成分和组织，到达改良外表性能，满足技术要求的热处置过程。让我们首先学习一下外表热处置吧。.外表淬火按照实现方式，外表淬火可分为： 感应加热外表淬火 火焰加热外表淬火 激光加热外表淬火 .感应加热外表淬火原理分类运用特点.感应加热外表淬火原理感应线圈中通以交流电时，即在其内部和周围产生一与电流一样频率的交变磁场。假设把工件置于磁场中，那么在工件内部产生感应电流，并由于电阻的作用而被加热。由于交流电的集肤效应，接近工件外表的电流密度大，而中心几乎为零。工件外表温度快速升高到相变点以上，而

41、心部温度仍在相变点以下。感应加热后，采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶液放射淬火，淬火后进展180-200低温回火，以降低淬火应力，并坚持高硬度和高耐磨性。 . 感应加热表面淬火示意图.电流频率与淬硬深度的关系在淬火温度形状下，电流透入的深度与感应电流的频率有关，电流频率越高，电流透入深度越薄，淬火后硬化层也就越薄。 .感应加热外表淬火分类名称频率（HZ）淬硬深度（mm)适用零件高频感应加热1001000K0.22中小型，如小模数齿轮，直径较小的圆柱型零件中频感应加热5001000028中大型，如直径较大的轴，大中等模数的齿轮工频感应加热501015 以上大型零件，如直径大于300mm 的轧辊及轴类

42、零件.感应加热外表淬火运用范围普通用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的外表硬化，提高耐磨性。为零件心部的性能，感应加热淬火的预备热处置常采用正火或调质。感应加热淬火零件的加工工艺道路为： 下料-锻造-调质或正火-切削加工-感应加热淬火+低温回火-精加工-检验.感应加热外表淬火特点高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的过热度Ac3以上80150)进展的, 因此晶核多, 且不易长大，组织细小。 外表层淬得马氏体后, 由于体积膨胀在工件外表层呵斥较大的剩余压应力, 显著提高工件的疲劳强度。因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外，由于内部未加热，

43、工件的淬火变形也小。加热温度和淬硬层厚度从外表到半马氏体区的间隔容易控制，便于实现机械化和自动化。 工艺设备较贵，维修调整困难，对于外形复杂的零件的感应器不易制造。.火焰加热外表淬火火焰加热外表淬火是用乙炔氧或煤气氧等火焰加热工件外表，进展淬火。 火焰加热外表淬火和高频感应加热外表淬火相比，具有设备简单，本钱低等优点。但消费率低，零件外表存在不同程度的过热，质量控制也比较困难。因此主要适用于单件、小批量消费及大型零件如大型齿轮、轴、轧辊等的外表淬火。.火焰加热外表淬火表示图.化学热处置将金属或合金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它的表层，以改动其化学成分、组织和性能的热处

44、置工艺。 .化学热处置化学热处置的作用主要有以下两个方面，一方面是提高工件表层的某些力学性能，如表层硬度、耐磨性、疲劳极限等。另一方面是维护工件外表 ，提高工件表层的物理、化学性能，如耐高温、耐腐蚀等。按渗入的元素不同，化学热处置可分为： 渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。 渗入元素介质可以是固体、液体和气体。.化学热处置 根本过程： 活性介质分解，外表吸收，向内部分散。.渗 碳钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入到钢表层的化学热处置工艺叫渗碳。目的：提高表层的硬度的耐磨性，并坚持心部良好的韧性。 .渗 碳渗碳适用于含碳量为0.10-0.25%的低碳钢或低碳合金钢，经渗碳和淬火、低温回火后，可在零件的表层和心部分别获得高碳和低碳组织，使高碳钢和低碳钢的不同性能结合在一个零件上，从而满足了零件的运用性能要求。.渗 碳根据渗碳剂的不同，渗碳方法可分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳。气体渗碳法的消费率高，渗碳过程容易控制，渗碳层质量好，且易实现机械化与自动化，故运用最广。本节将引见国内运用较广的气体渗碳法。.气体渗碳滴注法气体渗