工程材料第3章热处理工艺

第三章热处置与外表工程技术(热处置工艺部分〕教学要求：本节是课程的重点，要求熟练掌握：1.

各种热处置工艺方法的目的，工艺特点，组织和性能特点及其运用。2.

能根据零件资料和性能要求选择适宜的热处置方法。

Review金属热处置是经过加热、保温、冷却，以改善资料内部构造与性能的工艺方法。

根据工艺方法热处置可分为三大类：普通热处置：退火、正火、淬火、回火外表热处置：外表淬火和外表化学热处置其它热处置：形变热处置，超细化热处置,真空热处置等3.3退火与正火1、定义退火〔Annealing〕将钢加热到预定温度，保温后缓慢冷却〔炉冷〕，获得接近平衡组织的热处置工艺。正火〔Normalizing〕将钢加热到奥氏体形状,保温后在空气中冷却的工艺。

1..退火与正火〔1〕目的例、齿轮加工工艺道路毛坯锻造——正火〔退火〕——机加工——热处置——精加工----1〕

消除应力以减少铸锻焊和其它加工零件变形,开裂倾向；2〕

细化晶粒，消除组织缺陷为后续热处置作预备。3〕

调整硬度，改善切削性能〔退火可降低硬度，正火可适当提高硬度〕；正火还可以消除网状渗碳体，利于后续球化退火。2、工艺13.3钢的退火与正火1〕完全退火特点：完全A化缺陷：周期很长，本钱高。2〕等温退火特点：完全A化周期短，本钱低3〕球化退火适用：高碳钢目的：降低硬度，改善切削性能。加热温度：Ac1+30～50℃平衡组织球化组织含1.4%C钢的组织3、选择1〕思索切削性能〔刀具最正确切削硬度180—220HBS)表\不同含碳量的钢在正火和退火后的硬度(HBS)含碳量〔％〕＜0.250.25～0.650.65－0.8工具钢退火硬度＜150150－180180－220187—217正火硬度＜156156－228228－280230—340中低碳钢采用正火，高碳钢和工具钢采用退火有利于切削。

2〕思索运用性能正火比退火硬，正火优先。3〕思索经济性正火消费周期短，本钱较低真空退火炉3.4钢的淬火淬火：Quenching激冷Hardening硬化把钢加热—保温—快冷使零件硬化的热处置工艺。淬火后获得马氏体或贝氏体组织。3.4.1-1淬火加热温度的选择

碳钢的淬火加热温度范围1、亚共析钢AC3＋(30－50℃)2、过共析钢Ac1＋(30－50℃)为什么亚共析钢要进展完全淬火完全淬火——得到完全马氏体。不完全淬火——马氏体组织中有铁素体出现。为什么过共析钢只能进展不完全淬火完全淬火：马氏体含碳量过高，易开裂和构成大量剩余奥氏体；不完全淬火：有细小弥散渗碳体剩余，奥氏体含碳量低，因此淬火时不易开裂，且剩余渗碳体量少。为什么过共析钢只能进展不完全淬火1T12钢正常淬火组织T12钢过热淬火组织3.4.1-2淬火冷却介质的选择选用原那么：为减少淬火应力，能获得M或B尽能够慢冷。

※水适用于碳钢，变形开裂倾向大。※盐水10％的NaCl水溶液，适用于低碳钢，※油常用10号机油，适用于合金钢，不能用于碳钢冷却。理想的淬火冷却曲线图3.4.2常用淬火方法1.单液淬火优点：工艺简单，操作方便。缺陷：淬火应力大，工件易变形。适用：外形简单的中、低碳钢工件。3.4.2常用淬火方法--双液淬火优点：大大减小工件的淬火应力和变形开裂倾向。缺陷：操作难度较高。适用：小批量3.4.2常用淬火方法分级淬火优点：操作简单。可有效防止应力和开裂。缺陷：需求盐浴炉适用：小工件大批量。3.4.2常用淬火方法等温淬火目的：得到B下优缺陷：同分级淬火，也需求盐浴炉。适用：需求高强韧性的小工件。3.4.2常用淬火方法※单液淬火操作方便，变形大※双液淬火水淬—油冷或油淬—空冷※分级淬火加热零件先在Ms点附近介质中冷却,再取出空冷，※等温淬火在贝氏体转变区的介质中冷却，得到贝氏体组织常用淬火方法表示图

3.4.3钢的淬透性1定义淬透性〔Hardenability〕直译：钢可淬火硬化的才干,钢淬火时获得马氏体的难易程度。它主要取决于钢中合金元素，合金元素的种类和含量越高，钢的淬透性越高。钢的淬透性对零件淬硬层深度的影响a)b)图3.28淬火时零件截面上的冷速变化及结果a〕未淬透b〕淬透

2、测定----末端淬火法〔GB225－88〕

图3.29.末端淬表示图钢的淬透性值以J表示，J表示末端淬火法，d〔mm〕为至水冷端间隔，HRC为相应间隔的硬度值。如：J，J，J〔c〕淬透性曲线3、意义淬透性不同的钢调质后机械性能的比较淬透性的意义淬透性好的钢材经调质处置后，整个截面都是回火S，力学性能均匀，强韧性高；而淬透性差的钢表层为回火S，心部为片状S+F，心部强韧性差。4、运用

1〕选择资料

2〕选择淬火冷却介质

40Cr钢的淬透性曲线带3.5.淬火钢的回火回火(Tempering,韧化)：淬火钢在A1温度以下加热、保温、冷却的工艺。〔1〕回火的目的1〕

消除应力，降低脆性，减少变形和开裂；2〕

稳定组织，使AR〔RetainedAustenite〕分解转变；3〕调整和改善性能，经过不同回火工艺提高钢的强韧性。〔2〕回火的组织与性能变化1〕组织变化

100－300℃200－300℃马氏体的分解M→－碳化物＋〔回火马氏体〕剩余奥氏体的转变AR→B或M

渗碳体聚集长大、铁素体回复和再结晶≥500℃

组织：块状F＋粒状Fe3C〔回火索氏体＞500℃〕碳化物的构成－碳化物→Fe3C→针状F组织：针状F+细粒状Fe3C(回火托氏体〔350－500℃〕)

400℃以上300--400℃2〕性能变化

图.40钢在不同回火温度的性能变化

随着回火温度升高,淬火钢的强度,硬度下降,塑性升高,韧性呈升高趋势,但中间出现两次下降〔回火脆性〕。回火脆性

第一类回火脆性发生在300℃左右，是一种不可防止的脆性，亦称不可逆回火脆性。第二类回火脆性发生在570℃左右，但回火以后较快冷却可以防止。图淬火钢的韧性与回火温度的关系回火称号回火温度回火后组织性能