1、第10章 钢的热处理工艺,授课教师: 杨秀英,沈阳理工大学应用技术学院,钢的热处理工艺?,钢的热处理工艺分类:,沈阳理工大学应用技术学院,预备热处理 最终热处理,普通热处理 表面热处理 形变热处理,大多数机器零件在制造过程中都安排有一个预先的热处理工序，其工艺路线一般如下：毛坯（铸、煅）预先热处理切削加工最终热处理,第一节 钢的退火与正火,第二节 钢的淬火与回火,第三节 其他类型热处理,退火是将钢加热到一定温度并保温一定时间以后，以缓慢的速度冷却下来，使之获得达到或接近平衡状态组织的热处理工艺。,1.退火,第一节 钢的退火与正火,大多数机器零件在制造过程中都安排有一个预先的热处理工序，其工艺路
2、线一般如下：毛坯（铸、煅）预先热处理切削加工最终热处理,退火目的: 调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。 消除内应力和加工硬化，防止加工中变形。 均匀组织、细化晶粒，为最终热处理（淬火）作组织准备。(4)对一些受力不大、性能要求不高的机器零件，可作为最终热处理,退火工艺的分类:,（1）完全退火 ：AC3以上20-30 OC，适用于亚共析钢。其目的是细化晶粒、消除内应力、降低硬度以改善切削加工性能。低碳钢和过共析钢不适于完全退火！为什么？,（2）等温退火 等温退火的加热工艺与完全退火相同。“等温”的含义是，发生珠光体转变时是在Ar1以下珠光体转变区间的某一温度等温进行。等
3、温退火能有效缩短退火时间，提高生产效率并能获得均匀的组织和性能。,不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1Ac3或Ac1Acm之间温度，达到不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。 不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是消除内应力和降低硬度，加热温度为Ac1+(4060)，保温后缓慢冷却。,（3）不完全退火,（4）球化退火 球化退火主要用于过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、均匀组织、改善切削性能，为淬火作组织准备。获得粒状珠光体。球化退火的加热温度一般为Ac1以上2030。,（5）均匀化退火（扩散退火） 目的: 消除化学成分不均匀现象 扩散退火的特点:加热温度高（一般在Ac
4、3或Accm以上150300），保温时间长（10h以上）。因此，扩散退火后钢的晶粒粗大，需要进行一次正常的完全退火或正火处理。,（6）去应力退火 一般是将工件随炉缓慢加热至500650，经一段时间保温后随炉缓慢冷却至300200以下出炉。主要用来消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残余内应力，以提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开裂。,（7）再结晶退火 冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，这种热处理工艺称为再结晶退火。 其目的是消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形性能。一般钢材的再结晶退火温度为650-700。,2.正火正火的加热温度为
5、Ac3或Accm以上3050，保温以后的冷却方式在空气中进行。由于正火比退火的冷却速度大，故珠光体的片层间距较小，因而正火后强度、硬度较高。,正火的应用,1、改善低碳钢的切削加工性能； 2、消除中碳钢的热加工缺陷； 3、消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火； 4、提高普通结构件的力学性能。,正火的目的 对于低、中碳钢(0.6C%)，目的与退火的相同。 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球 化退火作组织准备。, 普通件最终热处理。 要改善切削性能，低碳钢用正火，中碳钢用退火 或正火,高碳钢用球化退火.,3、退火和正火的选用,退火或正火工艺的选择应当根据钢种，冷、热加工工艺，零件的使用性能
6、和经济性综合考虑,1、c 0.25%低碳钢通常采用正火替代退火,2、c =0.25% 0.5%的中碳钢也可用正火代 替退火,4、c =0. 75%以上的高碳钢或工具钢一般采用球化退火作为预备热处理。若有网状二次渗碳体存在，则应进行正火消除。,3、c =0.5% 0.75%的钢采用完全退火,随着钢中碳和合金元素增加，过冷奥氏体稳定性增加，因此，正火后硬度高，不利于切削加工，应采用完全退火。 对于合金元素特别高的钢，应采用高温回火来消除应力，降低硬度，改善切削加工性能。,另外，从使用性能的角度，若零件的受力不大，性能要求不高，不必进行淬火或回火，正火（最终热处理）即可提高钢的力学性能。,从经济性原
7、则考虑，正火的生产周期短，操作简单，工艺成本低，在满足使用和工艺性能的前提下，应尽可能用正火代替退火。,第二节 钢的淬火与回火,一、淬火将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间，然后快速（大于临界冷却速度）冷却以获得马氏体（下贝氏体）组织的热处理工艺称为淬火。,1.淬火应力,淬火后工件的形状，尺寸都会发生变化，有的甚至产生淬火裂纹-淬火应力当它超过材料的屈服强度时，便引起工件的变形，超过材料的强度极限时就会使工件开裂,淬火应力包括热应力和组织应力淬火应力跟淬火加热温度、淬火冷却介质和冷却方式有关 。,2.淬火加热温度淬火加热温度的选择应以得到细而均匀的奥氏体晶粒为原则，以便冷却后获得细小的马
8、氏体组织。亚共析钢的淬火加热温度通常为Ac3以上3050；过共析钢的淬火加热温度通常为Ac1以上3050。,过共析钢的淬火加热温度通常为Ac1以上3050?,3.淬火冷却介质常用的淬火冷却介质是水和油。水主要用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。油一般用作合金钢的淬火冷却介质。为了减少零件淬火时的变形，盐浴也常用作淬火介质，主要用于分级淬火和等温淬火。,4.淬火方法为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等，如图所示。,在一种冷却剂中淬火的方法称单液淬火； 而在两种冷却剂中淬火的方法称为双液淬火。,等温淬火是将工件自加热炉中取出，在淬火需要温度的盐浴或油浴中淬火，并使其等温转变为所需要的组织。,分级淬火： 将工件从淬火温度直接冷却到M点以上某一温度，经适当时间的保温，然后取出空冷或油冷，以获得马氏体。,5.钢的淬透性,钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小通常用规定条件下淬火获得淬透层的深度（又称有效淬硬深度）来表示.如何表示?。,淬透性定义:,淬透区和未淬透区:,
