常用材料及零件热处理

常用材料及零件热处理1.普通热处理方法特点和应用名称操作特点应用完全退火将工件加热到Ac3（相加热得到均一奥氏主要用于亚共析组织的各种（焖火）变温度）以上30-体组织后，再缓冷碳钢和合金钢的铸件、锻件50℃，并在此温度保转变为珠光体型的及热轧型材，有时也用于焊温，缓冷组织接结构去应力退将工件以缓慢的速度加由于退火温度＜用于消除铸件、锻件、焊接火（焖热至500-650℃，经适A1，因此钢在去应件、热轧件、冷拉件以及切火）当保温，随炉缓冷至力退火过程中并无削、冷冲压过程中所产生的300-200℃以下出炉组织变化，内应力内应力主要是保温后缓冷对于严格要求减少变形的重过程中消除的要零件在淬火后常增加去应力退火正火将工件加热到Ac3或与退火相比，正火正火的目的与退火相似Acm（相变温度）以上后的组织虽然同样1.用于含碳量低于0.25％低碳30-50℃，保温一定时是珠光体，但组织钢，利于切削加工；间，然后以稍大于退火细弥散度大，因此2.对某些大型重型钢件以及形的速度冷却，如空冷、有较高的机械性状复杂、截面有急剧变化的风冷、喷雾等。得到片能。层间距较小的珠光体组织。钢件应用正火处理来代替淬火处理，以免发生严重变形或开裂；3.含碳量在0.25-0.5％的中碳钢，可用正火代替退火。淬火将钢加热到相变温度以淬火是为了获得高淬火的目的：上，保温一定时间，然硬度的马氏体组1.提高硬度和耐磨性；后快速冷却。织，但有时对某些2.淬火加中或高温回火以获得高合金钢，如不锈良好的综合力学性能；钢、耐磨钢淬火时，则是为了获得单一均应的奥氏体组织，以分别提高其耐蚀性和耐磨性。回火将淬火后的工件重新加钢淬火后的组织是目的：热到Ac1以下某一温马氏体和部分残余1.降低脆性，消除内应力，减度，保温一段时间，然奥氏体，处于亚稳少工件的变形和开裂；后取出以一定方式冷定状态，回火是使2.调整硬度，提高朔性和韧却。其趋于稳定状态的性，获得工件所要求的机械处理。随着回火温性能；度升高，硬度、强3.稳定工件尺寸。度下降，朔性、韧性提高。低温回火回火温度为150-250℃回火后获得回火马目的是降低内应力和脆性，氏体组织，但内应而保持钢在淬火后的高硬度力消除不彻底，故和高耐磨性。主要用于各种应适当延长保温时工具、模具、滚动轴承和渗间碳、表面淬火的零件等。中温回火回火温度为350-450℃回火后获得屈氏体目的在于保持一定韧性的条组织，在这一温度件下提高韧性和屈服强度，范围内回火，必须故主要用于各种弹簧、锻快冷，以避免第二模、冲击工具及某些要求高类回火脆性。强度的零件如导杆等。高温回火回火温度为500-680℃回火后获得索氏体广泛用于各种较为重要的结（调质）组织。淬火+高温回构零件，特别是在交变负荷火称为调质处理，下工作的连杆、螺栓、齿轮可获得强度、朔和轴等。还可作为某些精密性、韧性都较好的零件如丝杠等的预先热处综合力学性能。工理，以减小最终热处理变艺较复杂。在提高形，并为获得较好的最终性朔性、韧性同时，能提供组织基础。强度、硬度有所降低。回火脆性1.回火温度为250-1.第一类回火脆性尽量避免400℃2.某些合金钢在450-2..第二类回火脆性3.表面热处理方法特点和应用表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和朔性（即表面火），或同时表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表层硬度更高的处理方法。名称操作特点应用火焰表面用气体燃烧的火焰喷淬透层深度2-6mm，适用于单件或小批生产的淬火射到零件表面上，快过深往往引起零件表大型零件和需要局部淬火速加热，当达到淬火面严重过热，易产生的工具或零件，如大型轴温度后，立即喷水或淬火裂纹。方法简类、大模数齿轮等。最适用乳化液进行冷却便，但易过热，淬火用于含碳量0.35-0.5％的碳效果不稳定。素钢。感应加热将工件放入感应器1.表层硬度比普通淬常用中碳钢(0.4-0.5%C)和表面淬火中，使工件表层产生火高2-3HRC，且脆中碳合金结构钢。也可用感应电流，在极短的性较低；高碳工具钢和低合金工具时间内加热到淬火温2.疲劳强度、冲击韧钢，以及铸铁。一般零件度后，立即喷水冷性一般提高20-淬透层深度为半径的1/10左却，使工件表层淬30％；右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。火，从而获得非常细3.变形小；小的针状马氏体组4.淬火层深度易于控织。根据电流频率不制；同，可分为：5.淬火时不易氧化和1.高频淬火:100-脱碳；1000kHz;2.中频淬火:1-10kHz;淬透性钢；3.工频淬火:50Hz;6.可采用较便宜的低7.高频淬火1-2mm中频淬火3-5mm工频淬火10-15mm缺点：处理复杂零件比渗碳困难渗碳将工件放入渗碳介质1.零件经渗碳及淬火渗碳的目的是提高钢表层中，在900-950℃加后，表面硬度可达的硬度和耐磨性而心部仍热，保温，使钢材表HRC58-65,心部硬度保持韧性和高朔性。层增碳的过程。渗碳随材质不同而变化，通常采用含碳量为0.15-后，必须淬火，使表在HRC20-45之间变0.25％的低碳钢或低合金面得到马氏体，才能动。钢。渗碳层深度随零件的实现渗碳的目的。渗2.渗碳层深度可达4-具体尺寸及工作要求而碳分固体渗碳、气体10mm，且受冲击时定，太薄易引起表面疲劳渗碳和液体渗碳。对不易剥落剥落，太厚则受不起冲于渗碳零件中不允许3.具有较高的抗弯曲击，一般0.5-2.5mm。高硬度部位，可采用疲劳性能；渗碳层表面硬度应不低于镀铜的方法来防止渗4.表面耐磨性和心部HRC56.碳或者采用多留加工抗冲击性能比中碳钢余量的方法。表面淬火的零件高。5.表面淬火困难。渗氮（简向工件表面渗入氮原1.不需淬火便具有高提高表面硬度、耐磨性、介）子形成氮化层的过程硬度及高耐磨性；疲劳强度及抗蚀能力。2.显著提高钢的疲劳强度；3.处理温度低，变形极小；4.具有较高的抗腐蚀5.金属的氧化处理名称含义特点应用氧化（发使钢铁零件表面生成氧化模主要由磁性氧提高零件表面抗蚀能力，蓝或发一层很薄的黑色氧化化铁组成。并得到美丽外观。黑）膜的过程6.钢的淬透性不同的钢种，接受淬火的能力不同，淬透层深度愈大，表明该钢种的淬透性愈好。淬透性大的钢，其力学性能沿截面分布均匀；而淬透性小的钢心部力学性能低。但全部淬透的工件，通常表面残留拉应力，对工件承受疲劳不利，工件热处理中也易变形开裂。未淬透工件表面可残留压应力，反而有一定好处。淬透层深度是指由淬火表面马氏体---50％马氏体+50％珠光体层的深度。碳钢的淬透性低。在设计大尺寸零件时，用碳钢正火比用碳钢调质更经济，而效果相似。直径较大并具有几个台阶的台阶轴，需经调质处理时，考虑到淬透性影响，应先粗车成形，然后调质。如果以棒料先调质，再车外圆，由于直径大，表面淬透层浅，阶梯轴尺寸较小的部分调质后的组织在粗车时可能被车去，起不到调质作用。7.几种典型零件热处理示例机床齿轮等零件常用材料及热处理序号工作条件材料及热处理要求备注1低速、轻载或中载45、40Gr、40MB调质HB220-25023低速、重载、无冲击40Gr淬火、中温回火，HRC40-4540Gr、40MnB、42MnVB调质或正火，感应加热表面淬火，中速、中载，无猛烈冲击低温回火，时效，HRC50-55456中速、中载或低速、重载中速、重载45高频淬火，350-370℃火，HRC40-4540Gr、40MnB、40MnVB火，中温回火，HRC45-5015、20、20Cr、20MnVB回淬渗高速、轻载或中载，有冲击的小齿轮碳、淬火，低温回火，HRC56-6278高速、中载，无猛烈冲击40Gr、40MnB、40MnVB高频淬火，HRC50-5520Gr、20Mn2B、20MnVB渗碳、淬火，低温回火或渗碳后高频淬火，HRC56-62高速、中载、有冲击、外形复杂的重要齿轮18CrMnTi、20CrMnTi(锻造-正火-加工齿形-局部镀铜-渗碳淬火、低温回火-磨齿-喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm，齿面硬度HRC58-60，心部硬度HRC25-359高速、重载、有冲击、模数＜520Gr、20Mn2B渗碳，淬火，低温回火HRC56-621011高速、重载、模数＞6，要求高强度、高耐磨性18CrMnTi、20SiMnVB渗碳、淬火、低温回火，HRC56-6218CrMnTi、20CrMnTi这2种材料淬透性高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切削加工性良好，低温冲击韧性也较好。18CrMnTi、20CrMnTi重要材料介绍12一般齿轮最常用材料45、40Cr的热处理方法选择：（1）45调质HB200-250,用于圆周速度小于1m/s，中等压力；表面高频淬火，HRC52-58,用于高速，高硬度，变形小的齿轮。（2）40Cr调质HB220-250,用于圆周速度小于2m/s，中等压力；淬火、回火，HRC40-50用于中速、重载、小冲击；表面高频淬火，HRC52-58,用于高速，中载，高硬度，变形小的齿轮。40Cr较45淬透形好，淬火变形小，综合机械性能优于45，但价格略高。1314不太重要或