热处理工艺基本知识

1、第九章钢的热处理工艺，钢的退火和标准化钢的调质其他热处理，9.1钢的退火和标准化，9.1.1退火操作及其应用，退火：将组织脱离平衡状态的钢加热到适当的温度，加热一段时间，然后慢慢冷却(如和炉子一起冷却)，接近平衡状态的组织的热处理工艺称为退火。1完全退火，方法：ac3以上3050，共晶钢加热，慢慢冷却(随着高炉冷却或石灰埋，在干燥的沙子中自然冷却)500以下，消除空冷。目的：先获得均匀奥氏体，慢慢冷但几乎接近相变的转换过程，接近平衡组织，降低硬度，便于加工，消除内部应力。用途：碳钢和合金钢的锻造、铸造和轧制型材通常用作必要工件的最终热处理，大部分用作重要零件的预热处理。限定词：0.30.6%

2、c .不适用低碳或再分析钢。绝热时间：t=kd (min)，d是工件的有效厚度(mm)，常规k=1.52.0min/mm .2等温退火，完全退火需要很长时间。尤其是比过冷奥氏体更稳定的合金钢，可以用等温退火工艺代替整个退火。方法：加热方法ibid .(用ac3以上3050加热，在一定时间内绝缘)，在珠光体转换开始之前快速冷却(门，甚至吹风机)到珍珠岩转换温度区域的绝热珍珠岩变形完成后，取消空冷。目的和用途完全退火，效率和组织控制更好。3 .球形化退火，方法：将共晶钢加热到ac1或3050以上，绝热2-4h，时间，冷却到接近ar1温度时足够慢的冷却(绝热冷却，比炉冷却慢)。目的：最终组织均匀分布

3、铁氧体的基体粒状渗碳体，称为球形珠光体。用途：减少共晶钢材料的硬度，韧性充分，易于加工，准备组织，使统一组织今后淬火。4 .将钢慢慢加热到(100150/hr) 500650 (a1或以下)，保温后高炉慢慢加热到(50100/hr) 200300以下，从而进行应力退火。目的：无相变，组织变化不大，完全消除残余内应力。如果材料原来的弹性应变能很大，就可以再结晶，组织也会相应地发生变化。用途：锻造冷却不能完全恢复塑料变形，铸件的冷却热应力、焊接构件的热应力、拉伸、拉伸、挤压加工硬化等存在残余内部应力，使用应力消除退火可以消除变形或其他原因造成的内部应力。将钢加热到9.1.2正火，ac3和accm以

4、上3050，将均匀奥氏体加热后，在高炉中消除自然空冷，发生珍珠体型变形的热处理工艺称为“正火”。冷却速度比退火大，因此结果珍珠岩组织精细，材料硬度和强度高于退火。咸锦江在空气中冷却会导致珍珠体型、海湾体型、甚至马氏体相变，但正火通常是指空冷珠穆朗玛峰改变的部分。用途：中低碳钢通过用正火而不是退火进行预处理提高处理性能。普通结构钢(中碳钢)正火虽然看不到最佳性能，但可以达到所需的强度和韧性，并可以进行最终热处理成本低的加工。通过抑制共析钢正火时二次渗碳体网状析出，溶解后抑制已有网状碳化物的工具钢，去除网状碳化物，准备组织进行下一次共处理。9.2钢淬火，淬火：将钢加热至临界点以上，奥氏体化至特定时

5、间，然后快速冷却至ms点以下的马氏体相变热处理工艺，称为“淬火”。目的：钢的淬火组织主要是马氏体，能提高钢的硬度，保证高耐磨性，承受高接触应力。马氏体不是热处理所需的最终组织，但是马氏体通过适当的回火，可以获得所需的微观结构和使用特性，最终达到理想的性能。，9.2.1急冷加热温度，急冷加热温度测定的原则是，为了获得小马氏体组织，获得晶粒细小均匀成分的奥氏体。亚共晶钢：ac3以上3050，铁氧体的所有溶解都能得到单个奥氏体，消除不溶性铁氧体的联想。奥氏体晶粒粗防止马氏体粗糙度，防止高温引起的热变形也不严重，这也是不可取的。共晶钢：碳含量在0.8以上时为ac1以上3050。结果马氏体在不溶解的粒状

6、碳化物保持不变的情况下具有足够的硬度，也可以提高材料的硬度和耐磨性。加热温度过高会使急冷裂纹倾向增大，淬火后残余奥氏体的杨怡增加，硬度降低。合金钢：合金元素大部分可以阻止奥氏体晶粒生长，为了合金元素的均匀性，加热温度和绝热时间必须比碳钢稍高。9.2.2淬火冷却介质，理想的淬火冷却速度必须比临界冷却速度vc大，以确保更多的马氏体；为了防止零件变形、开裂，冷却必须很慢。因此，理想的冷却速度开始慢慢冷却，组织变化临近时迅速冷却，避免鼻尖，然后慢慢冷却，马氏体转变慢慢进行。一般是淬火介质、盐水、碱性1015 nacl水溶液最强的冷却介质。清水直接冷却和煮沸的蒸汽冷却，冷却能力也很强。碱浴、硝酸盐浴融化

7、的氢氧化钠、硝酸盐、亚硝酸盐热导率很好，在120180以上的高温下冷却能力很好。矿物油的冷却能力约为水的1/41/8，与大多数合金钢一样，用于奥氏体稳定钢，可以有效地防止零件变形裂纹。9.2.3淬火方法，单液淬火直接放入特定介质(水或油)，冷却至室温。方法简单，操作容易。双液体淬火(水淬油冷却)对于复杂的碳钢零件，首先在水或盐水中快速冷却，避免鼻子温度，温度低于500时立即进入油，减慢冷却速度，持续冷却到室温。被150260硝酸盐浴浸泡，避免鼻尖，停留一段时间，表面和心脏温度均匀，热应力松弛。拿出空冷机组。等温淬火直接浸泡在硝酸盐浴中，绝热，发生贝氏体变化。局部淬火局部加热或局部冷却的冷处理冷

8、却到常温以下的过程称为冷处理。9.2.4淬火组织缺陷，加热缺陷过热，过热，氧化脱碳，奥氏体晶粒过量等。当硬度不足或出现软点时，前者的总硬度低于要求，后者的各个部分的硬度低于要求。原因包括加热不足、冷却介质冷却能力不足、工件表面的不缺陷、局部热不良等。变形和裂纹零件淬火后产生变形是热应力和组织应力相结合的结构，完全没有变形是很困难的，但可以防止过度变形或裂纹。减少变形的方法是零件结构合理，结构对称，避免大规模突变。淬火前组织必须均匀，必要时应经过退火或标准化火灾。加热温度适中，不要过热。冷却介质和方法适当，包括水的角度。及时回火，防止当时未破裂的情况下出现裂纹。9.2.5钢的淬透性，样品大小大，

9、从表面向内冷却速度逐渐降低，冷却速度低于vc，无法得到整个马氏体，深度越深，马氏体数量越少，达到一定深度时冷却速度低于vc，完全不能发生马氏体相变。因此，大样本不可能全部得到马氏体，随着马氏体数量的减少，其硬度也继续减少，通常将淬火钢从表面到马氏体组织50处的距离变成淬火层深度。实际淬火层的深度不仅与材料本身相关，而且与试样的大小、冷却方法有密切的关系。硬化层深度，1 .淬透性的概念，相同形状和大小的工件在相同的加热和冷却条件下淬火，不同类型的钢具有不同的硬化层深度。淬火后硬化层深度的特性或获得马氏体的能力称为淬透性。它是直接表示钢可以淬火多少的材料特性，与零件的大小和淬火工艺无关，相同的淬火

10、性钢在不同冷却方法下获得的淬火层深度不同。淬灭性，淬火硬化表示在正常情况下淬火后能获得多高的硬度，即形成所有马氏体时能获得的最大硬度。明显决定了奥氏体在淬火过程中的碳含量。淬火后的实际硬度取决于钢的硬化和实际获得的马氏体比例。钢的淬灭性取决于钢的过冷奥氏体的稳定性，即c曲线上的临界冷却速度。一般来说，钢的碳含量，共晶钢的淬透性最高。除co外，大多数合金元素向右移动c曲线，以提高淬透性。如果钢的成分不固定或含有特定微量杂质，存在第二相粒子，则可促进奥氏体分解，减少钢的淬透性。奥氏体化温度，时间参数影响奥氏体的均匀性和稳定性，影响淬火程度，但不都是材料特性。淬透性因素，2 .淬透性测定方法，目前常

11、用的“端淬方法”(简单端淬)方法按照国家标准gb22563运行。将f25100样品加热奥氏体化，然后在特殊设备上快速放置喷水器。洒水条件：喷嘴直径f12.5、水温23-30、自由水流高度655mm、喷水装置到端面的距离12.5mm。通过测量到端面的距离不同的硬度，形成经度距离曲线，即淬透性曲线。淬透性表达：jrcc-d，其中j表示端淬火方法，hrc表示硬度，d到端的距离。j40-6表示淬透性带距末端6mm处的硬度为40hrc。显然，j40-6的淬透性比j35-6好。3 .淬透性的重要性，钢的淬透性不同，淬火后表面和深部的组织、性能也有一定的差异，在机械设计和施工过程中主要注意以下问题。重要部件

12、对深部性能的要求很高，例如连杆、锻模等深部的性能需要淬透性，选择淬透性高的钢。为了减少焊接部在热影响古濑车站内淬火的组织，要发生变形裂纹，最好应用淬透性低的钢。根据钢的淬透性，淬火时选择适当的淬火冷却介质。对于大而低的淬火钢，反正不淬火，淬火后回火的意义不大，往往不直接淬火回火，减少淬火可能产生的裂纹，工艺简单，经济。9.3钢回火，9.3.1回火概念，消除内部应力的钢淬火后内部应力更大，淬火马氏体性能更易碎时容易产生裂纹，某些零件淬火时没有裂纹，在大内部应力下放置或有一些力的话就会产生裂纹。回火可以消除或减少内部应力，防止以后的变形裂纹。淬火的工件加热到a1以下的温度，保温一段时间，然后冷却到

13、常温的热处理工艺之一称为回火。目的，9.3.5回火类型及其应用，回火温度150250，结果组织为回火马氏体，淬火时高硬度裴珉姬，淬火残余应力消除。此时钢的耐磨性好，常用于轴承、冷成型热处理，回火温度低于200，硬度可达5864hrc。低温回火，回火温度350500，结果组织具有一定韧性，同时具有高弹性极限和屈服强度的回火屈服体。主要用于需要更多弹簧类和高强度硬度、更强韧性的操作(如刀杆、套筒等)。中温回火，回火温度500650，结果组织是适合强度、硬度、塑料、韧性的综合机械性能，特别是冲击韧性高，可直接加工的回火塑料。淬火后的高温回火工艺通常称为“调质”处理。主要用于大应力，尤其是各种轴、连杆

14、、齿轮等冲击应力的情况下，具有回火脆性的第二类钢在回火后必须在水或油中冷却。，高温回火，9.4钢表面热处理，机械零件服务，经常可以更好地发挥表面和心脏的其他机械性能，材料的潜力。例如，机器中常用的齿轮对表面施加了巨大的接触应力，需要高硬度以提高耐磨性和接触疲劳阻力，同时传送功率，齿承受弯曲疲劳，材料的韧性高，但一般材料在刚度高时韧性下降，但如果材料表面有高硬度，核心具有高韧性，则可以满足这两个要求，内燃机的曲轴也同样可以传送动力，保持轴颈的耐磨性。到达材料表面和心脏的方法有多种。一种是相同的材料，表面和心脏以不同的方式热处理。另一种方法是变更材料的表面元件，使其具有不同的性质。9.4.1表面淬

15、火，基本原则：首先使用零件中心所需的性能，如轴、机床齿轮、淬火回火、快速加热方法对工件表面奥氏体化后淬火。表面淬火不改变材料的化学成分，只在表面得到马氏体组织，不改变强化和硬化心脏部位组织，保持高韧性。淬火组织：加热时从表面到心脏的温度不同，淬火后组织也不同，从最表面加热温度到ac3以上的细微马氏体，可能存在少量不溶性铁氧体；二次表面温度为铁素体奥氏体、淬火组织铁素体马氏体或铁素体寄存器；内部温度低于ac1，没有奥氏体化，不能形成马氏体，心脏维持原组织。3 .加热方法，刘涛加热表面淬火，中频或高频(500-500khz)交流磁场中工件有刘涛电流，由于电流的皮肤效应，电流集中在表面，大电流引起的

16、热量迅速到达工件表面8001000，然后迅速放置在水或喷射冷却中，实现表面硬化的结果。由于加热速度快、温度高，奥氏体晶粒很细，硬度比一般淬火硬度高23hrc，例如45、40cr、40mnb，表面硬度大于50hrc，在加热或淬火后表面淬火。刘涛加热表面淬火，刘涛功率越大，频率越高，硬化层越浅。在20-500khz时获得的硬化层为2mm，在0.510khz时固化层为26mm。此外，敏感源的形状和结构对淬火质量有很大影响。火焰加热表面淬火，氧乙炔(或其他燃料气体)高温火焰，达到近3000，快速加热工件表面，表面淬火温度，注水冷却，达到表面淬火的目的。根据工作人员控制，淬火层深度可以在0.86mm的范

17、围内。优点是简单、方便、便宜，特别是大型毛坯，质量管理完全取决于工人。介绍了9.4.2化学热处理，化学热处理将材料放入特定化学介质中，加热、保温、介质中一个或多个元素的原子渗透工件表面，改变工作表面的化学成分和组织结构，从而得到对心脏和表面性能要求不同的热处理方法。工艺：介质分解活性原子介质加热点解释不透水原子发射；界面的原子交换活性原子被材料表面吸收溶解。材料中原子的扩散吸收渗透的原子向内部扩散，形成一定的扩散层，通过保温时间调节扩散层的深度。种类：钢可以利用化学热处理改变的成分是c、n、o、h、b等原子大小较小的元素，或少数活性元素，如al。热处理中钢表面的成分有意或无意的氧化还原、脱碳、渗碳、氮化、渗硼、渗铝等。9.4.3不透水性，1 .目的和用途：提高钢工件表面的碳含量和淬火，工件表面硬度，提高耐磨性和接触疲劳阻力，良好的塑性和韧性。主要用于容易发生强摩擦、冲击应力和接触疲劳损坏的零件，例如汽车齿轮、销、链条、套筒、摩擦片等。，2 .渗碳钢低碳钢或低碳