B第二单元钢的热处理工艺

1、第二章是金属热处理工艺，第一节是金属热处理工艺及其分类。热处理过程一般包括三个过程：加热、保温和冷却。第二，热处理过程，用木炭或煤、液体或气体燃料直接加热，以及用电和其他热源间接加热熔融盐或金属等。应在受控气氛或保护气氛、熔盐和真空中加热，也可通过涂层或包装方法进行保护。金属热处理工艺、加热方法、加热温度、加热温度的选择和控制是保证热处理质量的主要问题。通常，它被加热到相变温度以上以获得高温结构。主要是控制冷却速度。一般来说，退火冷却速度最慢，正火冷却速度较快，淬火冷却速度较快。金属热处理工艺，3、保温时间，使其在加热温度下保持一定时间，使内外温度一致，显微组织完全转变。这个时间叫做保温时间。

2、4.冷却；3.热处理工艺的分类，可分为四类：一般热处理(也称整体热处理)、化学热处理、表面热处理和复合热处理。(1)退火：将结构偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却，使其结构接近平衡状态的热处理过程称为退火。(2)正火：正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30 50并保持一定时间，然后在空气中冷却得到珠光体组织的热处理过程，称为正火。(3)淬火：将钢加热到临界点(Ac3或Ac1)以上，保温一段时间后奥氏体化，然后以大于临界冷却速度Vk的速度快速冷却，从而发生马氏体M转变的热处理过程，称为淬火。金属热处理工艺，1。一般热处理，钢的整体热处理有四个基本过程：退火，正

3、火，淬火和回火。(4)回火：将淬火钢再加热到A1以下一定温度(高于室温但低于650)，保持一定时间，然后冷却(一般为空气冷却)到室温的热处理过程称为回火。随着加热温度和冷却方式的不同，产生了不同的热处理工艺：淬火和回火：为了获得一定的强度和韧性，淬火和高温回火相结合的工艺称为淬火和回火。时效处理：某些合金淬火形成过饱和固溶体后，长期保持在室温或稍高的适当温度，以提高合金的硬度、强度或电磁性能。这种热处理过程称为时效处理。形变热处理：将压力加工变形和热处理有效而紧密地结合起来，使工件获得良好的强度和韧性配合的方法称为形变热处理；真空热处理：在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使

4、工件不氧化脱碳，保持工件表面光滑，提高工件的性能，还能引入渗剂进行化学热处理。表面热处理是一种金属热处理工艺，它只加热工件表面以改变其表面机械性能。为了仅加热工件的表面层而不将过多的热量传递到工件中，所使用的热源必须具有高能量密度，也就是说，每单位面积给予工件更大的热能，使得工件的表面层或部分能够在短时间内或瞬间达到高温。金属热处理技术、表面热处理、化学热处理是一种将工件置于某种活性介质中，使某些元素的原子扩散到表层，从而改变表层的成分、结构和性能的热处理方法。金属热处理工艺，化学热处理，第二节钢的加热，表2-1加热温度经验公式，金属热处理工艺，1。加热的目的是获得奥氏体加热缺陷及其预防。常见

5、的加热缺陷包括氧化、脱碳、欠烧、过热和过烧。钢的氧化有两种：一种是表面氧化在钢表面形成氧化膜；另一种是内部氧化，即晶界氧化发生在表层的一定深度。金属热处理过程中，表面氧化影响工件的尺寸，而内部氧化影响工件的性能。(1)氧化，1)表面氧化，加热至560以下：表面氧化膜由两层氧化物组成：表层为Fe2O3，内层为Fe3O4。氧化速度非常慢。加热到560以上：表面氧化膜由三层组成：Fe2O3、Fe3O4和FeO。FeO不能与基底牢固结合，并且容易剥离，因此该氧化膜没有保护作用，并且氧可以容易地通过氧化膜向内氧化。在加热环境中，O2、CO2和H2O将氧化钢，反应如下：2FeO 2=2FeO；二氧化碳=一

6、氧化碳；铁H2O=铁氧H2在800 950下长时间加热，介质中的O2和CO2沿奥氏体晶界向内扩散。金属热处理工艺，以及当钢中含有铬、硅、钛、铝等合金元素时。当淬火时，它优先被氧化，沿晶界形成氧化物，奥氏体的稳定性变差，沿晶界形成屈氏体T网络。防止氧化的措施如下：(1)用脱氧好的盐浴加热；(2)在保护气氛中加热；3)采用高温短时快速加热；(4)采取保护措施，如表面涂层保护、包装保护等。清除工件表面的水渍和锈斑；防止炉子泄漏；保留足够的加工余量、金属热处理工艺和(2)脱碳。当钢在脱碳气氛中加热时，其表层的碳与气氛中的O2、CO2、H2O和H2发生化学反应，产生的气体从钢中逸出，降低钢表面的碳浓度，

7、即发生脱碳。脱碳反应如下：(c)O2=CO2；二氧化碳=二氧化碳；(三)H2O=H2； (C) 2H2=当炉温在700 850时有大量脱碳气氛时，容易发生CH4脱碳。金属热处理过程，脱碳本质上也是一个氧化过程，(3)欠烧，即加热温度过低或加热时间过短导致奥氏体未完全转变为相的缺陷，称为欠烧。过热是由于加热温度过高或加热时间过长而导致奥氏体晶粒过厚的缺陷。在淬火组织中，过热表明马氏体M较粗，这降低了钢的韧性，使其容易脆断。(4)过热，由于加热温度达到固相线温度，奥氏体晶界局部熔化或氧化，这称为过烧。钢一旦燃烧，就只能报废。金属热处理工艺，(5)钢的过烧、第3节退火和正火，根据热处理工艺的顺序和目

8、的可分为两类：预热处理：消除前一道工序造成的缺陷，为后续切割和最终热处理做准备；最终热处理：使工件在使用条件下满足性能要求。退火和正火是最广泛使用的热处理工艺。退火定义：将结构偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一段时间，然后缓慢冷却，使其结构接近平衡状态的热处理过程称为退火。金属热处理工艺，退火，减少钢的化学成分和结构的不均匀性，细化晶粒，降低硬度，消除内应力，并准备淬火。退火工艺根据加热温度可分为两类：包括完全退火、等温退火、不完全退火、扩散退火和球化退火；临界温度以下退火包括软化退火、再结晶退火、应力消除退火等。金属热处理工艺；目的：临界温度以上退火(相变再结晶退火)；临界温度

9、以下退火：1。完全退火；定义：将亚共析钢加热到约30 -50C，高于A主要用途：细化晶粒，均匀组织，消除内应力，降低硬度，提高塑性，改善钢材的切削性能，为后续切削和淬火做准备。工艺特点：加热温度：一般Ac3 30-50；升温速率：一般为100-200/h；保持时间：一般由经验公式确定；金属热处理工艺；冷却速度：一般为200-50/小时；出料温度：一般为600；完全退火不适用于过共析钢。等温退火的加热温度与完全退火的加热温度基本相同。在加热温度下保持一段时间后，钢部件迅速冷却至低于Ar1的温度进行等温转变，使奥氏体转变为珠光体，然后出炉空冷。低于Ar1的等温温度根据所需的微观结构和性能来确定。金

10、属热处理工艺，2，等温退火，3，扩散退火(均化退火)，其定义为：将铸锭、铸造或锻造坯料加热至略低于固相线的温度，长时间保持该温度，然后随炉缓慢冷却，出炉空冷，消除或减少化学成分不均匀性和微观结构(枝晶)偏析。碳钢和合金钢锭及铸件。主要目的：消除结晶过程中化学成分的不均匀性和枝晶偏析。工艺特点：加热温度：一般为Ac3或Accm 150 250；升温速率：一般为100 200/h；保持时间：通常为10 15h长时间高温加热冷却速率：一般为50 20/h；出料温度：根据不同钢种，一般为600 300，高温扩散退火生产周期长，能耗高，生产成本高，一般不容易采用。定义：球化退火是将钢中的渗碳体球化并获得

11、球状(或粒状)珠光体的热处理过程。适用范围：含共析或过共析成分的碳钢和合金钢。主要用途：球化渗碳体，降低硬度，改善可加工性，准备淬火。工艺特点：加热温度：一般为Ac1 20 -50或Ar1-20；加热速度：一般为100-200/h；保持时间：通常为4-10小时；低温短时加热和缓慢冷却；金属热处理工艺；4.球化退火；冷却速度：一般在20/h左右；排放温度：500-600主要用途：消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件和机加工件中的残余应力。工艺特点：加热温度：550-650，加热速度：100-150/h，保温时间：3-5分钟/毫米，冷却速度：50 -100/h，出料温度：200，空气冷却至室温，金属热

12、处理工艺，5，消除应力退火，2，正火(1)目的：获得一定的硬度，细化晶粒，获得相对均匀的组织和性能。正火通常用于提高材料的切削性能，有时也用作一些低要求零件的最终热处理。金属热处理工艺，1。正火工艺，加热温度：低碳钢加热温度：Ac3 100-150中碳钢加热温度：Ac3 50-100高碳钢加热温度：Ac3 30-50C保温时间：与工件厚度和加热炉类型有关，冷却方式：可采用风冷或风冷，应分散放置。金属热处理过程中，正火的加热温度与钢的化学成分有很大关系，2、正火后的组织和性能，正火组织中珠光体(伪共析组织)P较多，片层较薄，因此具有较高的硬度和强度。实验结果表明，正火后的强度、硬度和韧性高于退火

13、后的，塑性没有降低。金属热处理工艺，3。正火的应用，(1)常见结构件的最终热处理：正火可以消除铸造或锻造生产中的过热缺陷，细化组织，提高机械性能。(2)改善低碳钢和低碳合金钢的切削性能：硬度为160230HB的金属容易切削。(3)可用于中碳结构钢重要零件的预热处理：将中碳结构钢中的一些异常组织转变为正常组织，消除了热处理引起的组织缺陷，对减少工件淬火变形和裂纹，提高淬火质量有积极作用。(4)消除过共析钢中网状二次渗碳体，准备球化退火：这是因为正火冷却速度较快，二次渗碳体来不及以网状方式沿晶界沉淀。(5)对于一些大型或复杂的零件，淬火可能有开裂的危险，正火通常代替淬火和回火作为这些零件的最终热处

14、理。综上所述，为了提高钢材的切削性能，低碳钢应进行正火处理；共析钢和过共析钢应采用球化退火，球化退火前应采用正火消除净二次渗碳体。中碳钢最好退火，但也可以正火。第四部分是钢的淬火和回火：将钢加热到临界点以上(Ac3或Ac1)，保温一段时间使奥氏体a，然后以大于临界冷却速度Vk的速度快速冷却，使过冷奥氏体a转变为马氏体m或贝氏体b，这称为淬火。金属热处理技术。钢淬火，(1)淬火的定义和目的，(1)淬火的目的，(1)提高硬度和耐磨性：许多高碳钢工件，如刀具和轴承，淬火后可获得马氏体m或下贝氏体b，然后在低温下回火，这可显著提高硬度和耐磨性。(2)提高强度和韧性：马氏体M可从许多低碳钢和中碳钢工件中

15、获得，如轴和齿轮，可通过低温或高温回火显著提高。(3)提高弹性：中高碳钢弹簧工件淬火后获得马氏体M，再经中温回火，可大大提高其弹性。实验研究表明，淬火温度的选择与钢的化学成分有关。亚共析钢：t=Ac3 (30-50) c共析钢和过共析钢：t=ac1 (30-50) c 1)如果加热温度选择在ac1和Ac3之间，在结构、金属热处理工艺中有一部分铁素体，(2)淬火工艺，1。淬火加热温度的选择，为什么亚共析钢2)加热Ac3或更高温度过高，导致钢的严重氧化和脱碳。另一方面，奥氏体晶粒粗大，淬火后马氏体晶粒粗大，钢的性能恶化。当在AC1和ACM之间加热时，显微组织为奥氏体A和一部分未溶解的Fe3C，并保留渗碳体Fe3C，这提高了钢的硬度和耐磨性。金属热处理工艺，为什么要在ac1和ACM之间选择过共析钢的淬火温度？1)随着钢中碳含量的增加，淬火后Ms点降低，残余奥氏体量增加，但钢的硬度和耐磨性降低。2)奥氏体晶粒粗化，淬火后的马氏体粗大，细小裂纹增多，钢的脆性大大增加。3)钢材氧化脱碳严重，降低了钢材的表面质量。4)淬火应力的增加增加了工件变形和开裂的