1、第 1 页 共 12 页浙 江 X X 重 型 锻 造 有 限 公 司热处理中心文件名称：热处理工艺规程文件编号：HT/GC-01-A制定： 日期：2010.9.10审核： 日期：2010.9.12批准： 日期：2010.9.15版次：A/0 共 12 页受控号： 生效日期：2010.9.15修改编号 修改页数 修改状态 修改人 审核 批准 生效日期第 2 页 共 12 页热处理工艺规程1.0 热处理工艺规范1.1 退火及其目的把钢加热到其一适当温度并保温，然后缓慢冷却的热处理方法，称为退火。根据退火的目的和工艺特点，可分为去应力退火，再结晶退火、完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和均匀
2、化退火等。退火的目的主要有以下几点：（1）降低硬度，改善切削加工性能。（2）细化晶粒，改善钢中碳化物的形态和分布，为最终热处理做好组织准备。（3）消除内应力，消除由于塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力以及铸件内残留的内应力，以减小变形和防止开裂。（4）使碳化物球状化降低硬度。（5）改善或消除钢在铸造、锻造和焊接过程中形成的各种组织缺陷，防止产生白点。在大多数情况下，退火一般为预备热处理，通常安排在铸造或锻造之后粗加工之前，目的是为了降低硬度改善切削加工性能，细化组织，为最终热处理做组织准备。对于一些要求不很高的工件，退火也可作为最终热处理。消除内应力退火往往在铸造、焊接、压力加工或粗加工
3、之后。1.2 均匀化退火（1）定义：均匀化退火也称扩散退火，是把钢加热到远高于 Ac3 或 Acm 的温度，经长时间保温，然后缓慢冷却的热处理工艺。（2）目的：是使钢的成分均匀化，消除成分偏析。在高温下，钢中原子具有大的活动能量，有利于原子进行充分的扩散，从而消除成分偏析及组织的不均匀性。以减轻钢在热加工时产生脆裂的倾向和消除铸钢件内应力，并提高其力学性能。（3）范围：适用于铸钢件及具有成份偏析的锻轧件。（4）工艺：加热温度为 Ac3+150200，保温时间为 1020h ,随炉缓冷至 350 以下出炉。由于退火的加热温度很高，保温时间又长，很容易引起晶粒长大，需在退火后进行细化晶粒的处理，如
4、进行压力加工使晶粒碎化，或通过完全退火、正火使晶较细化。1.3 再结晶退火（1）目的：A、消除加工硬化，降低硬度。B、 消除冷塑性变形后的内应力。（2）范围：主要用于冷变形加工的工件。如工件经冷冲压或拉伸后，为降低硬度，便于继续进行冷变形加工，均需进行再结晶退火，也称工序间退火。对于某些冷变形加工零件，为消除加工硬化及内应力，再结晶退火也可作为最终热处理。（3）工艺：再结晶退火温度 Ac150150。碳钢的再结晶退火温度一般为 600700 。由于再结晶温度与钢的化学成分及冷塑性变形量有关，因此应根据具体情况确定。温度太高，晶粒会明显长大；温度过低，再结晶过程不能完全进行，晶粒大小不均匀。保温
5、后空冷。1.4 去应力退火（1）定义：去应力退火通常是将工件缓慢加热到 Ac1 以下一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的热第 3 页 共 12 页处理工艺。（2）目的：是消除工件的内应力，以减少和防止工件在后续加工和使用过程中发生变形或开裂。（3）范围：适用于铸件、锻件、焊接件、机械加工和形变加工后工件。（4）工艺：去应力退火温度为 Ac1100200 。在这一温度下，工件的内部组织不发生变化。加热温度越高，内应力消除得越彻底。当温度超过以 600 时，应力即可基本完全消除。机械加工中的去应力退火应在粗加工之后、精加工之前进行，退火温度应取下限或更低些。对薄壁或焊接件，为防止其变形，退火温度
6、应适当降低。对于淬火（经回火）或调质过的工件，去应力退火温度应低于回火温度，以免降低硬度和强度。保温时间与工件大小及装炉量有关，一般为 2 4h 。工件截面厚度较大或装炉量较大时，保温时间可取上限或适当延长。为避免冷却过程中造成新的热应力，保温后应缓慢冷却，通常随炉冷至 300以下出炉空冷。1.5 完全退火（1）定义：把钢加热到 Ac3 以上温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的退火方法称为完全退火。（2）目的：A、降低硬度。完全退火后得到片层较厚的珠光体，消除了由铸造、锻造、焊接后由于冷却较快而造成了的硬度较高的组织，改善了切削加工性能。B、细化晶粒。铸件在浇铸后缓慢冷却，锻件在停锻时，温度过高
7、，焊接件焊缝处温度过高，工件热处理时温度过高都会使组织出现晶粒粗大和组织不均等现象。采用完全退火，可以将粗大晶粒转变为细小晶粒。C、钢在加热和缓慢冷却过程中，还可以消除在形变和快冷过程中产生的残留内应力。（3）范围：主要用于亚共析钢的碳钢和合金钢，包括铸钢件、锻轧件、焊接件等。完全退火不能用于过共析钢。（4）工艺：A、加热温度。完全退火的加热温度一般为：碳钢加热到 Ac3+3050,合金钢加热到Ac3+3070。为改善低碳钢的切削加工性能，或使高合金的碳化物充分溶解，可适当提高奥氏体化温度；但过高的加热温度是不可取的。常用结构钢的退火温度及退火后的硬度见附录B、保温时间。确定保温时间的原则是保
8、证奥氏体的充分均匀化，其时间长短与零件有效厚度、工件的排列方式和装炉量大小等因素有关。在箱式电阻炉中退火，保温时间可按有效厚度计算（1.52.5min/mm ） 。工件排列越紧密，装炉量越大，保温时间越长。C、冷却速度。冷却速度对退火后组织及其性能影响较大，应根据钢种和要求的性能而定。退火后的组织应为珠光体。当冷却速度太快时，珠光体的片层太薄，硬度就偏高，不利于切削加工。若冷却过慢，则会出现大块铁素体且生产效率会降低。故冷却速度一般为30120h 。生产中通常采用随炉冷却方式，冷至 500以下，即可出炉空冷。1.6 不完全退火（1）定义：是将钢加热到 Ac1Acm（过共析钢）或 Ac1Ac3（
9、亚共析钢）之间，保温后缓慢冷却的退火方法。（2）目的：与完全退火相同。（3）范围：一般用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件及冲压件等。主要用于过共析钢的退火。对于亚共析钢来说，如果钢的原始组织良好，晶粒细小，只是为降低硬度或消除内应力，也可以进行不第 4 页 共 12 页完全退火。（4）工艺：加热温度为 Ac1+ 4060，保温后随炉缓慢冷却到 500以下空冷。保温和冷却工艺参数与完全退火相同。1.7 等温退火（1）定义：等温退火是将钢加热到 Ac1 或 Ac3 以上温度，保温一定时间后迅速过冷到 Ar1 以下某一温度，并保持一段时间，使其全部转变为珠光体组织后出炉空冷的热处理方法。（2）目的:细化
10、组织和降低硬度，防止产生白点。（3）范围：适用于中碳合金网和高合金钢的大到铸锻件及冲压件。（4）工艺：A、加热温度。等温退火的加热温度一般为：亚共析钢加热到 Ac3+ 3050，共析钢和过共析钢加热到 Ac1+ 2040。B、等温温度。根据所要求的性能，从钢的奥氏体等温转变图上选择，一般为Ar12030。等温温度越高，所得到的组织越粗，硬度越低。C、等温时间。由等温温度线与等温转变终了线的交点确定。由于工件大小、装炉量等因素的影响，为保证奥氏体全部转变，等温时间可长一些。通常，碳钢的等温时间为 24h，合金钢 36h。D、冷却。在等温过程中组织已完全转变，等温后空冷即可。（5）优点：通过选择等
11、温温度来获得预期的组织和性能，且组织的均匀性和性能的一致性都较好，合金钢可得到较低的退火硬度，退火周期比较短。常用工具钢等温退火参数及硬度值见附录。1.8 球化退火（1）定义：使钢中的碳化物球状化的退火方法称为球化退火。（2）目的：A、降低硬度，改善切削加工性能。钢经球化退火后，形成的球状碳化物具有比片状碳化物低的硬度，有利于改善切削加工性能。B、细化组织，为淬火做好组织准备。在淬火加热过程中，由于球状碳化物比片状碳化物较难溶于奥氏体，因而可以阻止晶粒长大，减少和防止钢的过热。球化退火后得到的组织均匀，有利于减少淬火畸变和开裂倾向。C、提高淬火工件的耐磨性。由于球状碳化物在工件淬火后被完全保留
12、下来，且均匀地分布在马氏体基体上，这些细而硬的小颗粒可以有效地提高工件的耐磨性。（3）范围：适用于共析钢或过共析钢件的退火，如工具、模具、轴承等。（4）工艺：球化退火有普通球化退火、等温球化退火和周期球化退火等。1）普通球化退火A、加热温度。加热温度为 Ac1+ 1020 。加热温度过高，溶入奥氏体中的碳化物太多则会降低球化的成核率，容易形成片状珠光体。如果加热温度过低则珠光体中的片状碳化物溶解不够，部分片状碳化物可能因未溶解而保留下来，可能得到细粒状与片状混合的珠光体组织。B、保温时间。其时间长短与零件有效厚度、工件的排列方式和装炉量大小等因素有关。由第 5 页 共 12 页于球化退火的温度
13、比完全退火低，故球化退火的保温时间应比完全退火稍长些。C、冷却。工件保温后以 2040/h 的速度冷却至 500以下出炉空冷。冷却速度影响着退火组织中碳化物颗粒的大小和分布的均匀性。在同一退火温度下，增大冷却速度，因碳化物来不及聚集和长大，而得到细小而弥散度较大的组织，使硬度偏高，不利于切削加工。冷却速度过小，碳化物容易聚集成较大的颗粒。通常，球化退火保温后，直接缓慢冷却的冷却速度应比普通退火慢些。这种退火方法球化较充分，但生产周期长。适用于截面大的工件及装炉量大的情况。2）等温球化退火其加热温度为 Ac1+ 2030 ，保温后冷却到 Ar12030 ，等温一段时间（等温时间取决于等温转变曲线
14、及工件截面尺寸大小） ，然后随炉冷却至 500以下出炉空冷。这种方法退火后的组织比较均匀，且易于控制，生产周期较短。3）周期球化退火它是将钢在 Ac11020加热，保温后在 Ar12030等温一段时间，如此反复进行多次等温球化退火，然后随炉冷至 500以下出炉空冷。这种方法得到的球状碳化物不够均匀，且操作较麻烦，生产中应用较少，主要用于原始组织为粗片状珠光体的情况。1.9 正火（1）定义：正火是把钢加热到 Ac3（亚共析钢）或 Acm（过共析钢）以上适当温度，保温后在空气中冷却的热处理方法。（2）范围：A、作为低碳钢和某些低合金结构铸钢及锻件消除应力、细化组织、改善切削加工性能和淬火前的预备热
15、处理。 B、消除网状碳化物，为球化退火作准备。C、用于某些碳素钢、低合金钢工件在淬火返修时，消除内应力和细化组织，以防重新淬火时产生开裂和变形。D、作为普通结构件的最终热处理。一些受力不大，只需一定的综合力学性能的的结构件，采用正火就能满足其使用性能要求。（3）工艺：A、加热温度。亚共析钢的加热温度为 Ac3+3050，过共析钢的加热温度为 Acm+3050。B、保温时间。保温时间与工件有效厚度有关，以工件截面温度均匀为原则（保温时间的计算可参考淬火） 。C、冷却。正火工件的冷却一般为空冷，大型工件根据截面尺寸的大小，可采用风冷或喷雾冷却，以获得预期的组织和性能。1.10 淬火（1）定义：淬火
16、是把钢加热到 Ac3 或 Ac1 以上温度，保温一定时间，然后以适当方式冷却，以获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。工件经淬火和回火处理后，其组织与淬火前相比发生了很大的变化，力学性能有很大的提高，可以充分地发挥材料的潜力，使工件具有良好的使用性能。（2）目的：A、提高工件的力学性能，如硬度、强度、耐磨性、弹性极限等。B、改善某些特殊钢种的物理性能或化学性能，如耐蚀性、磁性、导电性等。（3）工艺：淬火温度主要取决于钢的化学成分，再结合具体工艺因素综合考虑决定，如工件的尺寸、形状、钢的奥氏体晶粒长大倾向、加热方式及冷却介质等。第 6 页 共 12 页1)淬火温度A、亚共析钢淬火温度为 Ac
17、3+ 3050 。亚共析钢加热到这一温度范围时，钢中的铁素体完全溶于奥氏体中，成为细晶粒奥氏体，淬火后便得到晶粒细小的马氏体。若加热温度过高，奥氏体晶粒容易长大，淬火后便得到粗针状马氏体，使钢的性能变坏，且淬火时容易出现变形和开裂现象。如果加热温度在 Ac1 和 Ac3 之间，铁素体不能完全溶人奥氏体，淬火后便被保留下来得到的组织为马氏体铁素体。由于铁素体硬度很低，强度也很低，不能使钢达到要求的力学性能，所以亚共析钢的淬火温度一般选择在 Ac3 + 3050之间。B、过共析钢的淬火温度为 Ac1+ 3050 。在此温度加热，过共析钢的组织为奥氏体和渗碳体，淬火后的组织是马氏体和渗碳体，颗粒细小
18、的渗碳体是均匀地分布在马氏体的基体上。由于渗碳体的硬度比马氏体更高，更增加了钢的耐磨性。这对提高工具钢的耐磨性能尤为重要。如果加热温度在 Acm 以上，渗碳体就会完全溶于奥氏体中，并使奥氏体晶粒长大，提高了奥氏体的稳定性，淬火后得到粗大的马氏体和较多的残留奥氏体，不仅使钢的脆性增加，而且使淬火硬度下降，耐磨性降低；同时增加了氧化、脱碳和畸变、开裂的倾向。因此过共析钢不能采用过高的加热温度。但是，过低的加热温度也是不可取的，会使奥氏体的稳定性下降，容易分解为非马氏体组织，影响淬火后的硬度。C、共析钢的淬火温度与过共析钢相同。D、合金钢的淬火温度范围为 Ac1 或 Ac3+3050 。E、高速钢、
19、高铬钢及不锈钢应根据要求合金碳化物溶入奥氏体的程度来选定。F、对于过热敏感性强的钢（如锰钢）及脱碳敏感性强的钢（如钼钢） ，不宜选取上限温度。2）保温时间在实际应用中，通常对升温时间不予考虑，只计算保温时间。保温时间可按下列经验公式计算：TKD式中 T：保温时间（min）：保温时间系数(min/mm)。碳素钢 1.01.5；低合金钢 1.21.8；高合金钢 1.52.2。K：工件装炉方式修正系数，一般为 1.02.0D：工件有效厚度3）冷却根据工件大小和材料，选择空淬、油淬或水淬。1.11 回火（1）定义：回火是把淬火后的工件加热到 A1 以下适当温度，保温一定时间，以一定的方式冷却的热处理工
20、艺。回火是伴随于淬火后进行的一种热处理操作。一般情况下，工件淬火后都要进行回火，并且是热处理的最后工序，对工件的性能影响很大，可以说决定了工件的使用性能和寿命。（2）目的：A、使工件得到所要求的力学性能。工件淬火后，硬度高脆性大，为了达到技术要求的力学性能，可以通过回火来调整到希望得到的硬度、强度、塑性和韧性。B、减小或消除内应力。工件淬火后存在很大的内应力，及时回火可以消除应力，减少畸变和防止开裂。C、稳定尺寸。工件淬火后的组织一般为马氏体和部分残留奥氏体，这两种组织都不稳定，会自发地发生转变，引起工件尺寸和形状的变化。通过回火可以促使这些转变，使组织趋于稳定，以保证在使用过程中不再发生变形
21、。（3）工艺：A、回火温度。回火温度主要是根据工件要求硬度来确定的。第 7 页 共 12 页B、回火时间。应根据工件材料、有效厚度、装炉量和设备来确定。4.1.12 调质调质处理钢经淬火和高温回火的双重处理，称为调质处理。调质处理后的组织为具有一定弥散度的细粒状珠光体组织 回火索氏体。回火索氏体具有良好的综合力学性能，即具有高的强度和良好的塑性与韧性。调质处理既可用于预备热处理，也可用于最终热处理。用于预备热处理时，主要是为最终热处理做好组织准备，同时也是为了满足一些工件（如表面淬火工件）的心部力学性能要求。常用钢的调质处理规范见附录。2.0 热处理工艺操作（1）应注意工件的摆放位置，保证均匀
22、加热，防止过热。使用煤气炉或天然气炉时，注意不要使喷嘴或火焰直接对工件加热。（2）轴类及细长杆工件，要注意工件的放置，以防变形。（3）完全退火装炉时，一般中小型碳钢和低合金钢工件，可不控制加热速度，直接装入已升温至退火温度的炉内；也可低温装炉，随炉升温。对于中、高合金或形状复杂的大件，低温装炉，分段升温，并控制升温速度不超过 100/h。（4）大型工件的去应力退火，应低温装炉，缓慢升温，以防由于加热过快而产生热应力。（5）正火空冷时尽量放在平坦的地面上；无论何种工件，在空冷时都要散开放置于干燥处空冷，不得堆放或重叠，不得置于潮湿处或有水的地方，以保证冷却速度均匀，硬度均匀。（6）材质不同，但加
23、热温度相同的工件可以在同一炉中加热。（7）截面大小不同的工件，在同一炉中加热时，小件应放在炉膛外端。（8）一般情况下，水温不超过 40，油温不超过 80。3.0 热处理质量检验规范3.1 热处理前质量检验按进货检验指导书进行。（1）外观检验表层不应有肉眼可见的裂纹，或影响热处理的夹杂，折叠等缺陷。（2）化学成份检验按化学分析试验指导书进行。化学成份应当符合相应标准。3.2 热处理后质量检验按最终检验指导书进行。（1）外观检验表层不应有肉眼可见的裂纹，或超过技术要求的变形如发现，应报告有关人员予以处理。（2）硬度检验根据里氏硬度检验指导书 、 布氏硬度计操作规程和洛氏硬度计操作规程进行。（3）金
24、相检验客户有要求时，按金相检测指导书进行。（4）力学性能检验客户有要求时，按机械性能试验指导书 。（5）超声波探伤检验客户有要求时，按超声波检测指导书 。3.3 如发现不合格品应按不合格品控制程序处理。不合格重新进行处理件，若重复处理2 次仍达不到质量要求者，应按报废处理。4.0 交货最终检验合格，所有检验数据填入质量证明书 ，热处理中心主任签发质量证明书 ，交给发货部门发货。第 8 页 共 12 页附录 A：船用锻件的热处理工艺规范1.锻件的热处理1.1 碳钢和碳锰钢锻钢件应采用下列之一的热处理法：（1）完全退火（2）正火（3）正火+回火（4）淬火+回火1.2 合金钢锻钢件可采用下列之一的热
25、处理方法（1）淬火加回火（2）正火加回火其中回火温度应不低于 550C当合金钢采用正火加回火处理时，其力学性能应符合公认的国际或国家标准的要求。1.3 锻钢件经热处理后，需经受局部加热，进行热矫直或冷矫直，应对该锻钢件作消除残余应力处理。对需要作表面硬化处理的锻钢件应将其工艺规程提交船级社备查，且制造厂应通过试验证明该锻钢件表面硬化层的硬度和深度，确能达到要求的质量而又不致损害锻件本体的性能。锻件应保留载明所采用的热处理炉、炉料批号、处理日期、保温温度与时间等信息的热处理记录。在验船师有要求时应出示记录。1.4 船用锻钢件的热处理规范及工艺规程（1）标准:按锻件要求的力学性能制定退火，正火加回
26、火，淬火，回火的热处理工艺，并执行（GB/T16923-97、GB/T 6924-97、JB/T6049-92a，JB/10175-2000）标准。（2）要求:按锻件材质的技术条件合理制定热处理工艺，并根据锻件钢种明确规定升温速率和均温，保温时间，淬火的冷却方法满足力学性能的要求。（3）具体工作:按工艺要求进行装炉，严格监控炉温。按仪表和自动记录纸的划线，准确填写操作记录。并按工艺规程的要求进行操作。（4）具体的热处理工艺：低碳钢、低碳锰钢的热处理工艺中、高碳合金钢的热处理工艺第 9 页 共 12 页注：根据锻件钢种和最大截面积规格制定保温时间和正火温度。中、高碳合金钢的淬火、回火工艺注：低中
27、碳合金可水淬油冷，高碳高合金钢油冷，也可根据碳当量而定，时间可根据锻件钢种、规格制定。常用材料热处理工艺及方法钢号 工序 工艺规范 冷却方式 硬度(HB)20# 正火 880-920 空冷 14930# 正火 850-900 空冷 179正火 850-870 空冷 170-217淬火 820-840 水冷 55-60HRC45#回火 520-560 空冷 228-28620Mn 正火 900-930 空冷 179正火 840-870 空冷淬火 840-860 水冷+油冷 52-58HRC40Mn回火 580-620 空冷 228-24120Mn2 正火 870-890 空冷 187正火 850
28、-870 空冷 187-220淬火 840-870 水冷+油冷 54-59 HRC40Cr回火 560-580 空冷 28-32HRC淬火 820-850 水冷+油冷 52-56 HRC35CrMo回火 570-590 空冷 235-277淬火 850-860 水冷+油冷 41-52 HRC42CrMo回火 580-620 空冷 241-285第 10 页 共 12 页附录 B：常用结构钢的完全退火工艺规范钢 号 退 火 温 度 / 退火后硬度 HBW35 850-880 18745 820-840 20735CrMo 830-850 197-22940Cr 840-860 20740MnB
29、820-860 20740CrNiMo 840-880 197-22942CrMo 810-870 197-22950CrVA 810-870 179-25565Mn 790-840 197-22938CrMoAl 900-930 229附录 C：常用工具钢等温退火工艺规范工艺参数钢 号加热温度/ 等温温度/硬度 HBWT8A 740760 650680 187T10A 750770 680700 197T12A 750770 680700 2079CrSi 790810 700720 197241CrWMn 770790 680700 207255GCr15 790810 710720 20
30、7229Cr12MoV 850870 720750 207255W18Cr4V 850880 730750 207255W6Mo5Cr4V2 850870 740750 2555CrMnMo 760780 680 1972415CrNiMo 850870 680 1972413Cr2W8 850860 720740 第 11 页 共 12 页附录 D：常用钢的正火工艺规范钢 号 正 火 温 度/ 硬度 HBW 备 注35 860-900 19745 840-880 170-21720Cr 870-900 143-19720CrMnTi 920-970 160-20735CrMo 850-880
31、 241-28540Cr 870-890 179-22940MnB 860-920 197-20740MnVB 860-890 159-207 正火或高温回火40CrNi 840-870 25050CrVA 850-880 30250Mn2 820-860 197-241 正火或高温回火40CrNiMoA 890-920 220-27038CrMoAlA 930-970 179-229 正火或高温回火T8 760-780 241-302T10 810-850 255-321T12 850-870 269-3419Mn2V 860-880 消除网状碳化物GCr15 900-950 270-390
32、 消除网状碳化物CrWMn 970-990 388-514 消除网状碳化物第 12 页 共 12 页附录 E：常用钢的淬火工艺规范钢 号 淬火温度/ 淬火介质 淬火硬度 HRC 备注35 860-880 盐水 5045 820-840 水或盐水 5038CrMoAlA 930-950 油 5540Cr 840-860 油或水淬油冷 5042CrMo 840-860 油 4540CrMnMo 850-870 油 5240MnVB 830-850 油 4550CrV 850-870 油 5260Si2Mn 840-870 油 6065Mn 790-820 油 55T7 T8 800-820 水或水淬油冷 60T10 780-800 水或水淬油冷 609SiCr 850-870 油 609Mn2V 790-810 油 60CrWMn 820-840 油 605CrNiMo 840-860 油 535CrMnMo 830-850 油 523Cr2W8 1050-1100 油 50Cr12 980-1020 油 60Cr12MoV 980-1020 油 60GCr15 830-850 油 6012CrNi3 860 油 43 渗碳后20CrMnTi 840-860 油 55 渗碳后2Cr13 980-1050 油 453Cr13 980-1050 油 47
