熱處理的方式詳解

1、熱處理的方式詳解熱處理的方式詳解 因此熱處理的應(yīng)用日益廣泛，幾乎因此熱處理的應(yīng)用日益廣泛，幾乎80%80%的機(jī)械零件都要熱處理，至于工具（刀具、的機(jī)械零件都要熱處理，至于工具（刀具、量具、模具）和軸承則量具、模具）和軸承則100%100%都要進(jìn)行熱處理都要進(jìn)行熱處理, ,以延長零件的使用壽命以延長零件的使用壽命。 一、熱處理的基本概念一、熱處理的基本概念 1.目的目的改善組織和性能改善組織和性能2.機(jī)理機(jī)理固態(tài)相變固態(tài)相變（純金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、（純金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、 合金的晶體結(jié)構(gòu)改變）及合金的晶體結(jié)構(gòu)改變）及原子擴(kuò)散原子擴(kuò)散？鋼燒紅后放入水中急冷會變硬，紫銅卻不會？鋼燒紅后放入水中急冷會

2、變硬，紫銅卻不會4.分類分類3.工藝過程工藝過程加熱加熱+保溫保溫+冷卻冷卻加熱加熱保溫保溫冷卻冷卻普通熱處理（整體熱處理）普通熱處理（整體熱處理）表面熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理形變熱處理形變熱處理5.過熱和過冷過熱和過冷過熱過熱-加熱時(shí)加熱時(shí)高于高于平衡轉(zhuǎn)變溫度才發(fā)生相變平衡轉(zhuǎn)變溫度才發(fā)生相變過冷過冷-冷卻時(shí)冷卻時(shí)低于低于平衡轉(zhuǎn)變溫度才發(fā)生相變平衡轉(zhuǎn)變溫度才發(fā)生相變*加熱轉(zhuǎn)變溫度加熱轉(zhuǎn)變溫度： Ac1、Ac3、AccmAc1Ac3Accm*平衡轉(zhuǎn)變溫度平衡轉(zhuǎn)變溫度： A1、A3、Acm AcmA3A1*冷卻轉(zhuǎn)變溫度：冷卻轉(zhuǎn)變溫度： Ar1、Ar3、Arcm Ar3Ar1Arcm極緩

3、慢加熱、冷卻時(shí)的相變溫度線鋼加熱到A1以上時(shí)P向A轉(zhuǎn)變二、鋼加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變二、鋼加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變（屬于平衡轉(zhuǎn)變屬于平衡轉(zhuǎn)變）奧氏體化奧氏體化+奧氏體長大奧氏體長大1.奧氏體的形成過程（奧氏體的形成過程（= =形核+長大）*完全完全A化（加熱至化（加熱至Ac3或或 Accm 以上溫度）以上溫度） F、P、 Fe3C A*部分部分A化（僅加熱至化（僅加熱至Ac1以上溫度）以上溫度） P A部分部分A化化部分部分A化化完全完全A化化Ac3線線Accm線線Ac1線線根據(jù)加熱溫度的不同，奧氏體化可分為：根據(jù)加熱溫度的不同，奧氏體化可分為： 2.奧氏體的長大過程奧氏體的長大過程 奧氏體形成后，如果繼續(xù)加

4、熱或保溫，在伴隨殘余滲奧氏體形成后，如果繼續(xù)加熱或保溫，在伴隨殘余滲碳體溶解和奧氏體均勻化的同時(shí)碳體溶解和奧氏體均勻化的同時(shí)，奧氏體晶粒將開始長大。奧氏體晶粒將開始長大。奧氏體晶粒的長大是大晶粒吞并小晶粒的過程，其結(jié)果是奧氏體晶粒的長大是大晶粒吞并小晶粒的過程，其結(jié)果是使晶界面積減小，從而降低了表面能，因此它是一個(gè)自發(fā)使晶界面積減小，從而降低了表面能，因此它是一個(gè)自發(fā)的過程。的過程。780 時(shí)時(shí)A形成不到形成不到10S，碳，碳化物溶解幾百秒，化物溶解幾百秒，A均勻化均勻化104S奧氏體的晶粒度奧氏體的晶粒度起始晶粒度起始晶粒度- -剛剛完成奧氏體轉(zhuǎn)變（晶界剛剛剛完成奧氏體轉(zhuǎn)變（晶界剛 剛接觸）

5、時(shí)的剛接觸）時(shí)的A晶粒大小。晶粒大小。實(shí)際晶粒度實(shí)際晶粒度-在具體的熱處理或熱加工溫度在具體的熱處理或熱加工溫度 下實(shí)際獲得的下實(shí)際獲得的A晶粒大小。晶粒大小。本質(zhì)晶粒度本質(zhì)晶粒度-將鋼加熱到將鋼加熱到9309301010，保溫，保溫3 3 h h，冷卻后在放大，冷卻后在放大100100倍的倍的 顯微鏡下所測定的顯微鏡下所測定的A晶粒大小。晶粒大小。 * *本質(zhì)晶粒度反映了鋼在一定條件下奧氏體晶本質(zhì)晶粒度反映了鋼在一定條件下奧氏體晶粒長大的傾向性。其粒長大的傾向性。其與起始晶粒度和實(shí)際晶粒度與起始晶粒度和實(shí)際晶粒度是完全不同的概念。是完全不同的概念。912 以上標(biāo)準(zhǔn)晶粒度標(biāo)準(zhǔn)晶粒度58級級的為

6、本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼標(biāo)準(zhǔn)晶粒度標(biāo)準(zhǔn)晶粒度14級級的為本質(zhì)粗晶粒鋼的為本質(zhì)粗晶粒鋼Review本質(zhì)粗晶粒鋼：奧氏本質(zhì)粗晶粒鋼：奧氏體隨溫度的升高迅速體隨溫度的升高迅速長大的鋼。如經(jīng)錳硅長大的鋼。如經(jīng)錳硅脫氧的鋼、沸騰鋼等脫氧的鋼、沸騰鋼等本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：本質(zhì)細(xì)晶粒鋼：奧氏體晶粒長大奧氏體晶粒長大傾向小，加熱到傾向小，加熱到較高溫度才顯著較高溫度才顯著長大的鋼。如經(jīng)長大的鋼。如經(jīng)鋁脫氧的鋼、鎮(zhèn)鋁脫氧的鋼、鎮(zhèn)靜鋼等靜鋼等 熱處理熱處理生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制加熱溫度生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制加熱溫度，不能過熱。不能過熱。常采用常采用快速加熱快速加熱和和短時(shí)間保溫短時(shí)間保溫的方法來的方法來細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒。因?yàn)檫m

7、當(dāng)提高加熱速度有利于增大過熱度，使因?yàn)檫m當(dāng)提高加熱速度有利于增大過熱度，使A晶晶粒細(xì)化，則冷卻后的組織也越細(xì)，材料的強(qiáng)度、塑粒細(xì)化，則冷卻后的組織也越細(xì)，材料的強(qiáng)度、塑性、韌性越好；適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間有利于性、韌性越好；適當(dāng)?shù)谋貢r(shí)間有利于A均勻化，均勻化，但保溫時(shí)間過長將使晶粒過份長大，形成粗晶。但保溫時(shí)間過長將使晶粒過份長大，形成粗晶。 影響影響奧氏體晶粒度的因素奧氏體晶粒度的因素 熱處理時(shí)的加熱溫度、加熱速度、保溫時(shí)間以熱處理時(shí)的加熱溫度、加熱速度、保溫時(shí)間以及鋼中的碳元素、合金元素的含量都會影響及鋼中的碳元素、合金元素的含量都會影響A的長的長大程度，從而影響實(shí)際晶粒度。大程度，從而影響實(shí)際

8、晶粒度。 加熱溫度越高、加熱速度越慢、保溫時(shí)間越長，加熱溫度越高、加熱速度越慢、保溫時(shí)間越長，實(shí)際晶粒度越粗。實(shí)際晶粒度越粗。三三、鋼在鋼在非平衡非平衡冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變過冷奧氏體過冷奧氏體珠光體珠光體貝氏體貝氏體馬氏體馬氏體過冷奧氏體過冷奧氏體-在在A1溫度以下，未發(fā)生轉(zhuǎn)變的、溫度以下，未發(fā)生轉(zhuǎn)變的、 處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體。貝氏體貝氏體-含碳略微過飽和的鐵素體與彌散分布含碳略微過飽和的鐵素體與彌散分布 的微細(xì)滲碳體的混合物，代號的微細(xì)滲碳體的混合物，代號B。馬氏體馬氏體-碳在碳在 -Fe中的過飽和固溶體，代號中的過飽和固溶體，代號M。平衡冷卻時(shí)組織F、P

9、、Fe3C1、鋼的等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線（、鋼的等溫冷卻轉(zhuǎn)變曲線（TTT曲線或曲線或C曲線曲線）550 600 650 MsMf轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線轉(zhuǎn)變終了線-100 PST珠光體轉(zhuǎn)變珠光體轉(zhuǎn)變B 貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變溫度溫度時(shí)間時(shí)間A 共共 析析 鋼鋼 的的TTT 曲曲 線線230-50 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能1.珠光體型珠光體型 ( P ) 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 ( A1550 ) :A1650 : P ; 525HRC; 片間距為片間距為0.60.7m ( 500 )。650600 : 細(xì)片狀細(xì)片狀P-索氏體索氏體(S); 片間距為片間距為0.20.4m (

10、1000); 2536HRC。600550:極細(xì)片狀極細(xì)片狀P-屈氏體屈氏體(T); 片間距為片間距為0.2m ( 電鏡電鏡 ); 3540HRC。層片間距越?。磸膶悠g距越?。磸腜S T），材），材料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性越高。料的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性越高。 珠珠 光光 體體 形形 貌貌 像像光鏡下形貌光鏡下形貌電鏡下形貌電鏡下形貌光鏡形貌電鏡形貌 索索 氏氏 體體 形形 貌貌 像像 屈屈 氏氏 體體 形形 貌貌 像像電鏡形貌光鏡形貌2）過冷奧氏體在）過冷奧氏體在550 Ms之間發(fā)生的轉(zhuǎn)變之間發(fā)生的轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變貝氏體轉(zhuǎn)變1）貝氏體）貝氏體B -含碳略微過飽和的鐵素體與彌含碳略微過飽

11、和的鐵素體與彌 散分布的微細(xì)滲碳體的混合物。散分布的微細(xì)滲碳體的混合物。3）根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度的不同，）根據(jù)轉(zhuǎn)變溫度的不同，B分為上分為上B和下和下B。 上貝氏體上貝氏體（在（在550350 的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物），其形態(tài)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物），其形態(tài) 為羽毛狀，即鐵素體呈板條束狀，滲碳體彌散分布為羽毛狀，即鐵素體呈板條束狀，滲碳體彌散分布 于板條的邊界上，強(qiáng)度低、脆性大，無實(shí)用價(jià)值。于板條的邊界上，強(qiáng)度低、脆性大，無實(shí)用價(jià)值。下貝氏體下貝氏體（在（在350 Ms 的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物），其形態(tài)為的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物），其形態(tài)為 針葉狀，即鐵素體呈針葉片狀，滲碳體彌散分布于針葉狀，即鐵素體呈針葉片狀，滲碳體彌散分布于 葉片內(nèi)，強(qiáng)度、硬度較

12、高，韌性也好，實(shí)用價(jià)值大。葉片內(nèi)，強(qiáng)度、硬度較高，韌性也好，實(shí)用價(jià)值大。550350: B上上; 4045HRC;350230: B下下; 5060HRC;2）馬氏體轉(zhuǎn)變是過冷奧氏體）馬氏體轉(zhuǎn)變是過冷奧氏體急冷急冷至至Ms Mf 間間 發(fā)生的轉(zhuǎn)變，即發(fā)生的轉(zhuǎn)變，即M只能是淬火處理的產(chǎn)物。只能是淬火處理的產(chǎn)物。馬氏體轉(zhuǎn)變馬氏體轉(zhuǎn)變1）馬氏體）馬氏體M -碳在碳在 -Fe中的中的過飽和過飽和固溶體固溶體3）共析鋼的）共析鋼的Mf在在 - 50左右，所以一般在室溫左右，所以一般在室溫 環(huán)境下的環(huán)境下的 M轉(zhuǎn)變不徹底，仍有少量轉(zhuǎn)變不徹底，仍有少量 A會殘存會殘存 下來，稱為下來，稱為殘余殘余A。 且且

13、Ms 和和 Mf 隨含碳量隨含碳量 的增加而降低，故殘余的增加而降低，故殘余 A 的量也就隨含碳量的量也就隨含碳量 的增加而增多。的增加而增多。轉(zhuǎn)變特點(diǎn)轉(zhuǎn)變特點(diǎn):轉(zhuǎn)變溫度轉(zhuǎn)變溫度 ( 230 -50 ) 在一個(gè)溫度范圍內(nèi)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)連續(xù)冷卻完成連續(xù)冷卻完成;轉(zhuǎn)變速度極快轉(zhuǎn)變速度極快,即即瞬間形核與長大瞬間形核與長大;無擴(kuò)散轉(zhuǎn)變無擴(kuò)散轉(zhuǎn)變( Fe、C原子均不擴(kuò)散原子均不擴(kuò)散 ), M與原與原A的成分相同的成分相同,造成晶格畸變。造成晶格畸變。轉(zhuǎn)變不完全性轉(zhuǎn)變不完全性, QM = f ( T )4）根據(jù)含碳量不同，）根據(jù)含碳量不同，M分為板條分為板條M和片狀和片狀M。 板條板條M：即低碳：即低

14、碳M，碳的過飽和度較小，晶格的畸變，碳的過飽和度較小，晶格的畸變 不大，故硬度不很高，塑性、韌性較好。不大，故硬度不很高，塑性、韌性較好。 片狀片狀M：即高碳：即高碳M，碳的過飽和度大，晶格畸變大，碳的過飽和度大，晶格畸變大， 硬度很高；但內(nèi)應(yīng)力大，易造成顯微裂紋，硬度很高；但內(nèi)應(yīng)力大，易造成顯微裂紋， 塑性、韌性極差。塑性、韌性極差。 高碳鋼極易淬硬高碳鋼極易淬硬，機(jī)械設(shè)備中需要高硬度、高耐，機(jī)械設(shè)備中需要高硬度、高耐磨的零件都選用高碳鋼。但淬火后脆性大，易開裂，磨的零件都選用高碳鋼。但淬火后脆性大，易開裂，必必須再回火才能投入使用。須再回火才能投入使用。 低碳鋼是淬不硬的鋼低碳鋼是淬不硬的

15、鋼，機(jī)械設(shè)備中需要高硬度、，機(jī)械設(shè)備中需要高硬度、高耐磨的零件不會選用低碳鋼。高耐磨的零件不會選用低碳鋼。低碳板條狀馬氏體低碳板條狀馬氏體高碳片狀馬氏體高碳片狀馬氏體回火馬氏體回火馬氏體AFAPAFe3CAP亞共析鋼亞共析鋼C曲線曲線共析鋼共析鋼C曲線曲線過共析鋼過共析鋼C曲線曲線 亞共析鋼、過共析鋼的亞共析鋼、過共析鋼的TTT曲線與共析鋼的基本相曲線與共析鋼的基本相似，但兩者在奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變之前都有先析相（鐵似，但兩者在奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變之前都有先析相（鐵素體或二次滲碳體）出現(xiàn)，且曲線中鼻尖及素體或二次滲碳體）出現(xiàn)，且曲線中鼻尖及Ms、Mf 的的位置不同位置不同。（課本。（課本P49）亞

16、共析鋼：碳量增加亞共析鋼：碳量增加C曲線右移曲線右移過共析鋼：碳量增加過共析鋼：碳量增加C曲線左移曲線左移所有的鋼，碳量增加，所有的鋼，碳量增加，MsMs、MfMf下下降降影響影響 TTT 曲線形狀曲線形狀 與位置的因素與位置的因素2.奧氏體中含合金元素的影響奧氏體中含合金元素的影響: 除除Co、Al (2.5% ) 外外,所有合金所有合金元元 素溶入奧氏體中素溶入奧氏體中,會引起會引起:向右移向右移向下移向下移MsA1A1Ms含含Cr合金鋼合金鋼3.加熱溫度和保溫時(shí)間的影響加熱溫度和保溫時(shí)間的影響: 加熱溫度越高加熱溫度越高, 保溫時(shí)間越長保溫時(shí)間越長, 碳化物溶解充分碳化物溶解充分, 奧氏

17、體成分均勻奧氏體成分均勻, 提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性, 從而從而 使使 TTT曲線向右移。曲線向右移。2、 鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（CCT曲線曲線） 在熱處理生產(chǎn)中，奧氏體的轉(zhuǎn)變大多是在連續(xù)冷卻在熱處理生產(chǎn)中，奧氏體的轉(zhuǎn)變大多是在連續(xù)冷卻條件下進(jìn)行的，所以條件下進(jìn)行的，所以CCT曲線對制定熱處理工藝更加具曲線對制定熱處理工藝更加具有重要的指導(dǎo)意義。有重要的指導(dǎo)意義。 當(dāng)采用不同的冷當(dāng)采用不同的冷卻速度卻速度V1、V2、V3和和 V4 連續(xù)冷卻時(shí)，連續(xù)冷卻時(shí)，可從圖中分析出所可從圖中分析出所獲得的組織和性能。獲得的組織和性能。V臨臨-獲得獲得M的臨界冷

18、卻溫度的臨界冷卻溫度M臨界線，共析鋼138 /SP+少量M，碰到K線不再變P 共共 析析 鋼鋼 的的CCT 曲曲 線線V4V3V2V1V臨臨K線3、 TTT曲線與曲線與CCT曲線的差別及應(yīng)用價(jià)值曲線的差別及應(yīng)用價(jià)值差別差別：所有碳鋼的：所有碳鋼的TTT曲線上都有曲線上都有 B 轉(zhuǎn)變區(qū)，轉(zhuǎn)變區(qū)， 而對而對CCT曲線而言，只有亞共析鋼有曲線而言，只有亞共析鋼有B 轉(zhuǎn)變區(qū)，轉(zhuǎn)變區(qū)， 共析鋼和過共析鋼均無共析鋼和過共析鋼均無 B 轉(zhuǎn)變區(qū)。轉(zhuǎn)變區(qū)。 也即當(dāng)采用也即當(dāng)采用等溫冷卻等溫冷卻方式進(jìn)行熱處理時(shí)，只要方式進(jìn)行熱處理時(shí)，只要溫度適當(dāng)，任何碳鋼都可獲得韌性較好的溫度適當(dāng)，任何碳鋼都可獲得韌性較好的 B

19、；而；而當(dāng)采用當(dāng)采用連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻方式時(shí)，只有亞共析鋼能獲得方式時(shí)，只有亞共析鋼能獲得 B，且不是單一相的且不是單一相的B，而是與，而是與F、P（或（或S、T）等許）等許多組織混雜在一起的多組織混雜在一起的B。應(yīng)用價(jià)值：應(yīng)用價(jià)值：熱處理生產(chǎn)中，我們根據(jù)熱處理生產(chǎn)中，我們根據(jù)TTT曲線曲線 可準(zhǔn)確分析出各種鋼材在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn)可準(zhǔn)確分析出各種鋼材在不同溫度下的等溫轉(zhuǎn) 變產(chǎn)物，從而變產(chǎn)物，從而推斷出推斷出材料熱處理后的性能變化。材料熱處理后的性能變化。 同樣，也可根據(jù)同樣，也可根據(jù)CCT曲線曲線準(zhǔn)確分析準(zhǔn)確分析不同速度的不同速度的 連續(xù)冷卻方式下材料的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物和性能。連續(xù)冷卻方式下材料的轉(zhuǎn)變

20、產(chǎn)物和性能。 反過來，也可以根據(jù)所需要的材料性能來確定反過來，也可以根據(jù)所需要的材料性能來確定 等溫轉(zhuǎn)變的溫度或連續(xù)冷卻的方式。等溫轉(zhuǎn)變的溫度或連續(xù)冷卻的方式。 同時(shí)，由于同一鋼種的同時(shí)，由于同一鋼種的TTT曲線與曲線與CCT曲線曲線并沒有本質(zhì)的差別，因此，在缺少并沒有本質(zhì)的差別，因此，在缺少CCT曲線的情曲線的情況下，往往就況下，往往就依據(jù)依據(jù)TTT曲線粗略地估計(jì)曲線粗略地估計(jì)連續(xù)冷卻連續(xù)冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與性能。時(shí)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與性能。四、常用的熱處理工藝四、常用的熱處理工藝1、退火退火（加熱（加熱保溫保溫隨爐緩冷隨爐緩冷）完全退火完全退火種類種類 適用對象適用對象 加熱溫度加熱溫度 目的目的中

21、高碳的亞共中高碳的亞共析鋼和共析鋼析鋼和共析鋼AC3以上以上20203030軟化材料軟化材料有利切削有利切削消除應(yīng)力消除應(yīng)力球化退火球化退火過共析鋼過共析鋼AC1以上以上20203030去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火鑄、鍛、焊件鑄、鍛、焊件500 650消除殘余消除殘余內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火發(fā)生冷變形硬發(fā)生冷變形硬化的鋼件化的鋼件650 700恢復(fù)材料恢復(fù)材料塑性塑性實(shí)現(xiàn)平衡相變實(shí)現(xiàn)平衡相變等溫退火等溫退火獲球狀獲球狀P P有利切削有利切削淬火前準(zhǔn)備淬火前準(zhǔn)備奧氏體穩(wěn)定的奧氏體穩(wěn)定的合金鋼合金鋼AC1 或或AC3以上以上30305050注意注意：除等溫退火外的幾種退火均采用連續(xù)冷卻（隨爐除等溫

22、退火外的幾種退火均采用連續(xù)冷卻（隨爐 冷卻）方式，占用爐子時(shí)間長；而等溫退火是冷卻）方式，占用爐子時(shí)間長；而等溫退火是將將 奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度區(qū)等溫保奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度區(qū)等溫保 溫，待完成珠光體轉(zhuǎn)變后，即出爐空冷至室溫。溫，待完成珠光體轉(zhuǎn)變后，即出爐空冷至室溫。 所以同樣能達(dá)到軟化材料、消除應(yīng)力等目的，但所以同樣能達(dá)到軟化材料、消除應(yīng)力等目的，但 時(shí)間可縮短一半，經(jīng)濟(jì)性好，且組織也較均勻。時(shí)間可縮短一半，經(jīng)濟(jì)性好，且組織也較均勻。 等溫退火等溫退火完全退火完全退火共析鋼轉(zhuǎn)變示意圖2、正火正火（加熱（加熱保溫保溫空氣中冷卻空氣中冷卻）加熱溫度加熱溫度亞共析鋼：亞共

23、析鋼：Ac3 以上以上 30305050共析、過共析鋼：共析、過共析鋼： Accm 以上以上 30305050組織轉(zhuǎn)變：加熱時(shí)完全組織轉(zhuǎn)變：加熱時(shí)完全A化，冷卻時(shí)化，冷卻時(shí)S或或T轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變目的：改善切削加工性能（低碳鋼增硬度、防粘刀，目的：改善切削加工性能（低碳鋼增硬度、防粘刀， 中高碳鋼降硬度，使切削省力，刀具磨損?。┲懈咛间摻涤捕龋骨邢魇×?，刀具磨損小）細(xì)化鑄、鍛、焊件的粗晶組織，改善性能細(xì)化鑄、鍛、焊件的粗晶組織，改善性能消除網(wǎng)狀的二次滲碳體消除網(wǎng)狀的二次滲碳體 退火和正火退火和正火通常作為零件加工前的通常作為零件加工前的預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理，對，對一些不太重要的零件可用正火作為一些不

24、太重要的零件可用正火作為最終熱處理最終熱處理 各種退火和正火的加熱溫度見下圖：各種退火和正火的加熱溫度見下圖：AccmAc3Ac1球化退火球化退火再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火650500700正火正火完全退火完全退火 各種退火和正火的工藝曲線見下圖：各種退火和正火的工藝曲線見下圖：正火正火Ac3Ac1完全退火完全退火球化退火球化退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火時(shí)間溫度等溫退火等溫退火珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)3、淬火淬火（加熱（加熱保溫保溫急冷急冷）加熱溫度加熱溫度亞共析鋼：亞共析鋼：Ac3 以上以上 30305050共析、過共析鋼：共析、過共析鋼： Ac1 以上以上 3030505

25、0目的：提高材料硬度和耐磨性（獲得目的：提高材料硬度和耐磨性（獲得M）淬火介質(zhì)：淬火介質(zhì)： 最常用的淬火介質(zhì)是最常用的淬火介質(zhì)是水水和和油油。B 或或 M 轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變* *水水或或鹽水溶液鹽水溶液是經(jīng)濟(jì)且冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。是經(jīng)濟(jì)且冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。 * *淬火用油主要是機(jī)油、變壓器油、柴油等淬火用油主要是機(jī)油、變壓器油、柴油等礦物油礦物油。* *熔融狀態(tài)的鹽也常用作淬火介質(zhì)，稱作熔融狀態(tài)的鹽也常用作淬火介質(zhì)，稱作鹽浴鹽浴。* *近年來出現(xiàn)聚乙烯醇水溶液、三乙醇銨水溶液、近年來出現(xiàn)聚乙烯醇水溶液、三乙醇銨水溶液、 高濃度硝鹽水溶液等淬火介質(zhì)。高濃度硝鹽水溶液等淬火介質(zhì)。淬火方式：淬火方

26、式：單液淬火單液淬火加熱加熱A化后的鋼件放入化后的鋼件放入水水或或油油中連續(xù)冷卻中連續(xù)冷卻 至室溫的方法。至室溫的方法。 （水淬應(yīng)力大，工件易變形、開裂；油淬冷卻速度慢，碳鋼（水淬應(yīng)力大，工件易變形、開裂；油淬冷卻速度慢，碳鋼油淬無法全部獲得油淬無法全部獲得M）雙液淬火雙液淬火加熱加熱A化后的鋼件先放入水中冷卻至接近化后的鋼件先放入水中冷卻至接近 Ms后再放入油中冷卻至室溫。后再放入油中冷卻至室溫。（在（在油中緩慢實(shí)現(xiàn)油中緩慢實(shí)現(xiàn)M轉(zhuǎn)變，淬火應(yīng)力小，可防止工件變形和開轉(zhuǎn)變，淬火應(yīng)力小，可防止工件變形和開 裂。但水中停留的時(shí)間較難把握。用于形狀復(fù)雜件防開裂）裂。但水中停留的時(shí)間較難把握。用于形狀

27、復(fù)雜件防開裂）分級淬火分級淬火加熱加熱A化后的鋼件先放在略高于化后的鋼件先放在略高于Ms點(diǎn)的點(diǎn)的 恒溫鹽浴或堿浴中保溫一段時(shí)間（使內(nèi)恒溫鹽浴或堿浴中保溫一段時(shí)間（使內(nèi) 外均溫），取出后在空氣中冷至室溫。外均溫），取出后在空氣中冷至室溫。碳鋼碳鋼合金鋼合金鋼 （分級淬火可有效減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，減低工件變形和開裂（分級淬火可有效減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，減低工件變形和開裂 傾向。但鹽浴或堿浴的冷卻能力較小，故此方法只適用于截面傾向。但鹽浴或堿浴的冷卻能力較小，故此方法只適用于截面 尺寸小的工件，如薄壁零件的淬火）尺寸小的工件，如薄壁零件的淬火）等溫淬火等溫淬火加熱加熱A化后的鋼件先放在略高于化后的

28、鋼件先放在略高于Ms點(diǎn)的點(diǎn)的 恒溫鹽浴或堿浴中保溫較長時(shí)間（實(shí)現(xiàn)恒溫鹽浴或堿浴中保溫較長時(shí)間（實(shí)現(xiàn) 下下B轉(zhuǎn)變），取出后在空氣中冷至室溫。轉(zhuǎn)變），取出后在空氣中冷至室溫。（大大降低淬火應(yīng)力，防止工件變形和開裂。通常用于形狀復(fù)（大大降低淬火應(yīng)力，防止工件變形和開裂。通常用于形狀復(fù) 雜、精度要求較高，且需有較高強(qiáng)韌性的彈簧、螺栓、工具雜、精度要求較高，且需有較高強(qiáng)韌性的彈簧、螺栓、工具 和模具等的淬火）和模具等的淬火）冷處理冷處理將淬火鋼繼續(xù)冷卻到將淬火鋼繼續(xù)冷卻到 - 70 - 80，使殘余，使殘余A 全部全部轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)镸，再經(jīng)低溫回火，可提高硬度、，再經(jīng)低溫回火，可提高硬度、 耐磨性、穩(wěn)定尺

29、寸，適用于一些高精度的工耐磨性、穩(wěn)定尺寸，適用于一些高精度的工 件，如精密量具、精密絲杠、精密軸承等。件，如精密量具、精密絲杠、精密軸承等。 等溫淬火等溫淬火分級淬火分級淬火雙液淬火雙液淬火單液淬火單液淬火淬硬性和淬透性：淬硬性和淬透性：淬硬性淬硬性淬火后淬火后M所能達(dá)到的硬度。所能達(dá)到的硬度。 與與M的含碳量有關(guān)，碳量越高淬硬性越大的含碳量有關(guān)，碳量越高淬硬性越大淬透性淬透性淬火后工件表層所獲得淬火后工件表層所獲得M的厚度（深度）。的厚度（深度）。 淬透層的深度一般規(guī)定為由表面至半馬氏體區(qū)淬透層的深度一般規(guī)定為由表面至半馬氏體區(qū)（50%馬氏體和馬氏體和50%分解產(chǎn)物）的深度。如果工件的分解產(chǎn)

30、物）的深度。如果工件的中心在淬火后獲得了中心在淬火后獲得了50%以上的馬氏體，則可被認(rèn)為以上的馬氏體，則可被認(rèn)為已淬透。已淬透。 淬透性取決于過冷淬透性取決于過冷A的穩(wěn)定性，即的穩(wěn)定性，即C曲線的鼻尖位曲線的鼻尖位置和淬火臨界冷卻速度置和淬火臨界冷卻速度V臨臨， V臨臨越小，過冷越小，過冷A越穩(wěn)定，越穩(wěn)定，鋼的淬透性越好鋼的淬透性越好 淬透性的測定與表示淬透性的測定與表示 a.末端淬火法末端淬火法（端淬法）：（端淬法）：將將2525100mm100mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣加的標(biāo)準(zhǔn)試樣加 熱至奧氏體化后對末端噴水冷卻（如圖所示）。沿試樣熱至奧氏體化后對末端噴水冷卻（如圖所示）。沿試樣 長度方向上按規(guī)定間隔

31、取點(diǎn)，測出各點(diǎn)硬度，繪出硬度長度方向上按規(guī)定間隔取點(diǎn)，測出各點(diǎn)硬度，繪出硬度 分布曲線（淬透性曲線）。分布曲線（淬透性曲線）。 鋼的淬透性用鋼的淬透性用J J（HRC/dHRC/d） 表示。表示。J J 表示末端淬透性，表示末端淬透性， d d 表示至末端的距離，表示至末端的距離，HRCHRC 為該處測得的硬度值。為該處測得的硬度值。 例如例如 J J 35/(1035/(1015)15) 表示距末端表示距末端101015mm15mm處的處的 硬度值硬度值HRCHRC為為3535。b.臨界淬透直徑臨界淬透直徑：鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì) 中中冷卻后，心部能

32、冷卻后，心部能完全完全淬透淬透的最大直徑，即臨界直徑的最大直徑，即臨界直徑 D D0 0表示。表示。 顯然，冷卻介質(zhì)的冷卻能力越大，鋼的臨界淬透顯然，冷卻介質(zhì)的冷卻能力越大，鋼的臨界淬透 直徑就越大。但在同一冷卻介質(zhì)中鋼的臨界淬透直徑直徑就越大。但在同一冷卻介質(zhì)中鋼的臨界淬透直徑 越大，則表示其淬透性越好。越大，則表示其淬透性越好。 淬透性的應(yīng)用淬透性的應(yīng)用 淬火時(shí)，工件表面和心部的冷卻速度是不同的，表淬火時(shí)，工件表面和心部的冷卻速度是不同的，表面的冷卻速度最大，愈到中心冷卻速度愈小。淬透性低面的冷卻速度最大，愈到中心冷卻速度愈小。淬透性低的鋼，當(dāng)其截面尺寸較大時(shí)心部就淬不透，因此表層與的鋼，

33、當(dāng)其截面尺寸較大時(shí)心部就淬不透，因此表層與心部組織不同，性能也差異較大。因此心部組織不同，性能也差異較大。因此設(shè)計(jì)和制造零件設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)時(shí)，在選材和制定熱處理工藝時(shí)必須充分考慮淬透性的在選材和制定熱處理工藝時(shí)必須充分考慮淬透性的作用。作用。 a.a.對于截面尺寸較大、形狀較復(fù)雜的重要零件以對于截面尺寸較大、形狀較復(fù)雜的重要零件以 及要求力學(xué)性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性及要求力學(xué)性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性 的鋼制造。的鋼制造。 b.b.對于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類、齒輪類零件，可對于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類、齒輪類零件，可 選用低淬透性的鋼制造選用低淬透性的鋼制造。 c.受交變應(yīng)力和振動的彈簧

34、，應(yīng)選用淬透性高的受交變應(yīng)力和振動的彈簧，應(yīng)選用淬透性高的 鋼材，以免工作時(shí)產(chǎn)生塑性變形而失效。鋼材，以免工作時(shí)產(chǎn)生塑性變形而失效。 d.焊接件不宜選用淬透性高的鋼材，否則容易在焊接件不宜選用淬透性高的鋼材，否則容易在 焊縫熱影響區(qū)內(nèi)出現(xiàn)淬火組織，造成焊件變形焊縫熱影響區(qū)內(nèi)出現(xiàn)淬火組織，造成焊件變形 和裂紋和裂紋。4、回火回火（淬火件重新加熱（淬火件重新加熱保溫保溫空冷空冷）目的目的：消除淬火應(yīng)力，減小材料脆性，穩(wěn)定組織和：消除淬火應(yīng)力，減小材料脆性，穩(wěn)定組織和 工件尺寸。工件尺寸?；鼗鸷蟮男阅茏兓鼗鸷蟮男阅茏兓?隨回火溫度升高，強(qiáng)度、硬隨回火溫度升高，強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性上升。如圖

35、度下降，塑性、韌性上升。如圖為硬度與回火溫度的關(guān)系。為硬度與回火溫度的關(guān)系。* * 200200以下回火以下回火, ,鋼的硬度基本不降低鋼的硬度基本不降低, , 高碳鋼的硬度甚至略有升高高碳鋼的硬度甚至略有升高* * 200200300300回火回火, ,高碳鋼的硬度再次升高碳鋼的硬度再次升 高高, ,中、低碳鋼硬度緩慢降低中、低碳鋼硬度緩慢降低* * 300300以上回火，鋼的硬度呈直線下降以上回火，鋼的硬度呈直線下降回火的種類回火的種類：低溫低溫回火回火種類種類 加熱溫度加熱溫度 組織組織 性能及用途性能及用途 較高硬度較高硬度和和耐磨性耐磨性，用于，用于刀具、工具、量具、模具等刀具、工具

36、、量具、模具等150 250回火回火M中溫中溫回火回火350 500回火回火T較高彈性較高彈性、適中的硬度和、適中的硬度和一定的韌性。用于彈簧等一定的韌性。用于彈簧等各種彈性元件及扳手、手各種彈性元件及扳手、手錘等工具。錘等工具。高溫高溫回火回火500 700回火回火S強(qiáng)、硬、塑、韌等強(qiáng)、硬、塑、韌等綜合力學(xué)綜合力學(xué)性能優(yōu)良性能優(yōu)良。用于軸、齒輪等用于軸、齒輪等重要的受力和傳動零件。重要的受力和傳動零件。5、表面熱處理表面熱處理和和化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理表面熱處理表面熱處理（表面淬火表面淬火、表面非晶化或重熔微冷表面非晶化或重熔微冷）火焰加熱火焰加熱表面淬火表面淬火（單件小批或大件）（單件小批或

37、大件）感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱表面淬火表面淬火激光加熱激光加熱表面淬火表面淬火（大批量生產(chǎn)）（大批量生產(chǎn)）（復(fù)雜形狀工件）（復(fù)雜形狀工件）*表面淬火適用于中、高碳量的鋼，低碳淬不硬；表面淬火適用于中、高碳量的鋼，低碳淬不硬；*感應(yīng)加熱時(shí)，電流頻率越高，淬硬層深度越??；感應(yīng)加熱時(shí)，電流頻率越高，淬硬層深度越??；*表面淬火后需進(jìn)行低溫回火，以減少淬火應(yīng)力，表面淬火后需進(jìn)行低溫回火，以減少淬火應(yīng)力， 降低材料脆性。降低材料脆性?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理（表面滲碳、氮、硼、鋁、鉻等）（表面滲碳、氮、硼、鋁、鉻等）滲碳滲碳（+淬火淬火+低溫回火）低溫回火）在在富碳富碳介質(zhì)中將低碳介質(zhì)中將低碳 的工件加熱至的工件加熱至900 950的奧氏體狀態(tài)下，獲得高碳的奧氏體狀態(tài)下，獲得高碳 的表層，并經(jīng)淬火和低溫回火后，形成具有高硬度、的表層，并經(jīng)淬火和低溫回火后，形成具有高硬度、 高耐磨性及高疲勞強(qiáng)度的碳化物表層，而心部仍保持高耐磨性及高疲勞強(qiáng)度的碳化物表層，而心部仍保持 足夠的塑性和韌性。足夠的塑性和韌性。（主要用于低碳鋼、低碳合金鋼耐磨件的熱處理）（主要用于低碳鋼、低碳合金鋼耐磨件的熱處理）滲氮滲氮在在富氮富氮介質(zhì)中，