第4章鋼的熱處理(2)

1、第第4章章 鋼的熱處理鋼的熱處理 第五章第五章 鋼的熱處理鋼的熱處理 4.4 鋼退火與正火鋼退火與正火（珠光體轉(zhuǎn)變的實（珠光體轉(zhuǎn)變的實 際應用）際應用） n為了改善鋼的力學性能，機械零件在加工過程中往往要安排不同為了改善鋼的力學性能，機械零件在加工過程中往往要安排不同 目的的各種熱處理。一般機器零件的工藝過程是：毛坯（鑄造、目的的各種熱處理。一般機器零件的工藝過程是：毛坯（鑄造、 鍛造或型材）鍛造或型材）預備熱處理預備熱處理切削加工切削加工最終熱處理。最終熱處理。 n最終熱處理：改善材料的力學性能，如強度、硬度、耐磨性、韌最終熱處理：改善材料的力學性能，如強度、硬度、耐磨性、韌 性等。性等。

2、n預備熱處理：消除材料缺陷，改善切削條件，同時為后續(xù)工序做預備熱處理：消除材料缺陷，改善切削條件，同時為后續(xù)工序做 好組織準備。好組織準備。 n退火和正火就是鋼材經(jīng)常采用的預備熱處理。如果零件的力學性退火和正火就是鋼材經(jīng)常采用的預備熱處理。如果零件的力學性 能要求不高，退火和正火也可作為最終熱處理。能要求不高，退火和正火也可作為最終熱處理。 4.4.1 退火退火 n退火是把鋼加熱到適當?shù)臏囟?，?jīng)過一定時間的保溫，然后緩退火是把鋼加熱到適當?shù)臏囟?，?jīng)過一定時間的保溫，然后緩 慢冷卻慢冷卻(一般為隨爐冷卻一般為隨爐冷卻)，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。 n1、退

3、火的目的、退火的目的 n退火的主要目的是減輕鋼的化學成分及組織的不均勻性，細化退火的主要目的是減輕鋼的化學成分及組織的不均勻性，細化 晶粒，降低硬度，消除內(nèi)應力，以及為淬火做好組織準備。晶粒，降低硬度，消除內(nèi)應力，以及為淬火做好組織準備。 n2、退火的方法、退火的方法 n退火的種類很多，包括完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火的種類很多，包括完全退火、等溫退火、球化退火、擴散 退火（均勻化退火（均勻化再結(jié)晶再結(jié)晶退火）及去應力退火等。退火）及去應力退火等。 （1）完全退火）完全退火 n完全退火是把鋼加熱至完全退火是把鋼加熱至A Ac3 c3 以上 以上20302030，保溫一定時間，保溫一定

4、時間 后緩慢冷卻后緩慢冷卻( (隨爐冷卻或埋入石灰、砂和保溫介質(zhì)中冷卻隨爐冷卻或埋入石灰、砂和保溫介質(zhì)中冷卻) )， 以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。 n完全退火的目的是使粗大、不均勻的組織均勻化和細化，完全退火的目的是使粗大、不均勻的組織均勻化和細化， 以提高材料的綜合性能。以提高材料的綜合性能。 n或使中碳以上的碳鋼和合金鋼，得到接近平衡狀態(tài)的組織，或使中碳以上的碳鋼和合金鋼，得到接近平衡狀態(tài)的組織， 以降低硬度，改善切削加工性能。以降低硬度，改善切削加工性能。 n由于冷卻速度緩慢，還可消除殘余應力。完全退火所需時由于冷卻速度緩慢，還可消除殘余應力。完全退火

5、所需時 間長，特別是對于某些合金鋼往往需要數(shù)十小時，甚至數(shù)間長，特別是對于某些合金鋼往往需要數(shù)十小時，甚至數(shù) 天時間，因此是一種費時的工藝。天時間，因此是一種費時的工藝。 n完全退火一般用于亞共析鋼的鑄造件、鍛造件、熱軋型材完全退火一般用于亞共析鋼的鑄造件、鍛造件、熱軋型材 和焊接構(gòu)件等。和焊接構(gòu)件等。 n低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后 硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼完全退火，加熱溫硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼完全退火，加熱溫 度在度在A Acm cm以上，會有網(wǎng)狀的二次滲碳體沿奧氏體晶界析出， 以上，會有網(wǎng)狀的二

6、次滲碳體沿奧氏體晶界析出， 造成鋼的強度、塑性和韌性的顯著降低。造成鋼的強度、塑性和韌性的顯著降低。 （2）等溫退火等溫退火 n等溫退火的加熱溫度與完全退火時基本相同，是將等溫退火的加熱溫度與完全退火時基本相同，是將 鋼件加熱到高于鋼件加熱到高于A Ac3 c3 ( (或或A Ac1 c1) )的溫度 的溫度, ,保溫適當時間保溫適當時間 后，較快地冷卻到后，較快地冷卻到A Ar1 r1 以下珠光體區(qū)的某一溫度， 以下珠光體區(qū)的某一溫度， 并等溫保持，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變成珠光體，然后較并等溫保持，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變成珠光體，然后較 快冷卻的熱處理工藝?？炖鋮s的熱處理工藝。 n等溫退火的目的與完全退

7、火相同，能獲得均勻的組等溫退火的目的與完全退火相同，能獲得均勻的組 織，對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，可大大縮短退火織，對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，可大大縮短退火 時間。時間。 （3 3） 球化退火球化退火 n球化退火是使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝。球化退火是使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝。 n球化退火目的是使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀球化退火目的是使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀 化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火 作組織準備。作組織準備。 n球化退火主要用于共析鋼和過共析鋼。過共析鋼球化退球化退火主要用于共析鋼和過共析鋼。過

8、共析鋼球化退 火后的顯微組織為在鐵素體基體上分布著細小均勻的球火后的顯微組織為在鐵素體基體上分布著細小均勻的球 狀滲碳體，稱為球狀珠光體，如圖狀滲碳體，稱為球狀珠光體，如圖3-223-22。 n球化退火的加熱溫度為球化退火的加熱溫度為A Ac1 c1以上 以上20-3020-30，需要較長的，需要較長的 保溫時間來保證二次滲碳體的自發(fā)球化，保溫后隨爐冷保溫時間來保證二次滲碳體的自發(fā)球化，保溫后隨爐冷 卻。對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，在球化退火之卻。對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，在球化退火之 前應進行一次正火處理，以消除粗大的網(wǎng)狀滲碳體，然前應進行一次正火處理，以消除粗大的網(wǎng)狀滲碳體，然

9、后再進行球化退火。后再進行球化退火。 圖圖3-22 球狀珠光體顯微組織球狀珠光體顯微組織 （4 4）均勻化退火（）均勻化退火（擴散退火）擴散退火） n均勻化退火是將鋼加熱到均勻化退火是將鋼加熱到Ac3Ac3線以上線以上1 10-2000-200的溫的溫 度，長時間保溫度，長時間保溫(10-15h)(10-15h)，然后隨爐緩冷至，然后隨爐緩冷至350,350, 出爐空冷的工藝。出爐空冷的工藝。 n擴散退火目的是為了消除偏析，使成分均勻化。擴散退火目的是為了消除偏析，使成分均勻化。 n工件經(jīng)擴散退火后，奧氏體的晶粒十分粗大，因此工件經(jīng)擴散退火后，奧氏體的晶粒十分粗大，因此 必須進行完全退火或正火

10、處理來細化晶粒。必須進行完全退火或正火處理來細化晶粒。 n由于擴散退火溫度高、時間長、生產(chǎn)成本高，一般由于擴散退火溫度高、時間長、生產(chǎn)成本高，一般 不輕易采用。只有一些優(yōu)質(zhì)的合金鋼和偏析較嚴重不輕易采用。只有一些優(yōu)質(zhì)的合金鋼和偏析較嚴重 的合金鋼鑄件才使用這種工藝。的合金鋼鑄件才使用這種工藝。 （5 5）去應力退火去應力退火 n為消除鑄造、鍛造、焊接、切削、冷變形等為消除鑄造、鍛造、焊接、切削、冷變形等 冷熱加工在工件中造成的殘留內(nèi)應力而進行冷熱加工在工件中造成的殘留內(nèi)應力而進行 的低溫退火，稱為去應力退火。的低溫退火，稱為去應力退火。 n去應力退火是將鋼件加熱至低于去應力退火是將鋼件加熱至低

11、于A Ac1 c1的某一溫 的某一溫 度度( (一般為一般為500-650)500-650)，保溫后隨爐冷卻，這，保溫后隨爐冷卻，這 種處理可以消除約種處理可以消除約50%-80%50%-80%的內(nèi)應力的內(nèi)應力, , 不引起不引起 組織變化。組織變化。 4.4.2 4.4.2 正火正火 n正火是將鋼材或鋼件加熱到正火是將鋼材或鋼件加熱到A Ac3 c3( (對于亞共析鋼 對于亞共析鋼) )或或 A Accm ccm( (對于過共析鋼 對于過共析鋼) )以上以上30-5030-50，保溫適當時間后，保溫適當時間后， 使之完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，以得到珠使之完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，

12、以得到珠 光體型組織的熱處理工藝。光體型組織的熱處理工藝。 n正火與完全退火相比，二者加熱溫度相同，但正火正火與完全退火相比，二者加熱溫度相同，但正火 冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低。冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低。 n因此，對于亞共析鋼來說，相同鋼正火組織中析出因此，對于亞共析鋼來說，相同鋼正火組織中析出 的鐵素體數(shù)量較少，珠光體數(shù)量較多，且珠光體的的鐵素體數(shù)量較少，珠光體數(shù)量較多，且珠光體的 片間距較小，對于過共析鋼來說，正火可以抑制先片間距較小，對于過共析鋼來說，正火可以抑制先 共析網(wǎng)狀滲碳體的析出，鋼的強度、硬度和韌性較共析網(wǎng)狀滲碳體的析出，鋼的強度、硬度和韌性較 高。高。 n各種退火、正火的

13、加熱溫度范圍如圖各種退火、正火的加熱溫度范圍如圖4-74-7所示。所示。 圖圖4-7 各種退火、正火的加熱溫度范圍與熱處理工藝曲線各種退火、正火的加熱溫度范圍與熱處理工藝曲線 a-加熱溫度范圍加熱溫度范圍b-熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線 n4.4.3 4.4.3 退火與正火的選擇退火與正火的選擇 n（1 1）改善鋼的切削加工性能方面）改善鋼的切削加工性能方面 n對于含碳量低于對于含碳量低于0.25%0.25%的低碳鋼或低碳合金鋼，退火的低碳鋼或低碳合金鋼，退火 后硬度偏低，切削加工時易后硬度偏低，切削加工時易“粘刀粘刀”，應采用正火，應采用正火 改善鋼的切削加工性能。改善鋼的切削加工性能。 n

14、含碳量在含碳量在0.25%-0.5%0.25%-0.5%中碳鋼既可采用退火，也可采中碳鋼既可采用退火，也可采 用正火來改善切削加工性能，但一般用正火以降低用正火來改善切削加工性能，但一般用正火以降低 成本，提高生產(chǎn)率。成本，提高生產(chǎn)率。 n含碳量含碳量0.5%-0.7%0.5%-0.7%的高碳鋼則必須采用完全退火降低的高碳鋼則必須采用完全退火降低 硬度，改善切削加工性能。硬度，改善切削加工性能。 n含碳量高于含碳量高于0.75%0.75%的高碳鋼或工具鋼用球化退火作為的高碳鋼或工具鋼用球化退火作為 預備熱處理。如需要消除網(wǎng)狀二次滲碳體用正火。預備熱處理。如需要消除網(wǎng)狀二次滲碳體用正火。 n（2

15、) 2) 使用性能方面使用性能方面 n對于機械性能要求不高的結(jié)構(gòu)鋼零件，將正火作對于機械性能要求不高的結(jié)構(gòu)鋼零件，將正火作 為最終熱處理代替調(diào)質(zhì)處理，可減少工序、節(jié)約為最終熱處理代替調(diào)質(zhì)處理，可減少工序、節(jié)約 能源、提高生產(chǎn)效率。能源、提高生產(chǎn)效率。 n（3) 3) 經(jīng)濟性方面經(jīng)濟性方面 n由于正火比退火生產(chǎn)周期短，操作簡單，成本低。由于正火比退火生產(chǎn)周期短，操作簡單，成本低。 n所以在滿足鋼的工藝性能和使用性能的前提下，所以在滿足鋼的工藝性能和使用性能的前提下， 盡量用正火代替退火工藝。盡量用正火代替退火工藝。 4.5 4.5 鋼的淬火鋼的淬火 （蘸火）（蘸火） n4.5.1 4.5.1 淬

16、火及其目的淬火及其目的 n淬火是將鋼件加熱到淬火是將鋼件加熱到A Ac3 c3（亞共析鋼）或 （亞共析鋼）或A Ac c1 1（共析（共析 鋼與過共析鋼）以上鋼與過共析鋼）以上30503050范圍的溫度，保溫后范圍的溫度，保溫后 以大于以大于v vk k的速度快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏的速度快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏 體體( (或下貝氏體或下貝氏體) )的熱處理工藝。的熱處理工藝。 n淬火的目的是為了獲得馬氏體，提高鋼的力學性淬火的目的是為了獲得馬氏體，提高鋼的力學性 能。能。 n馬氏體強化是鋼的主要強化手段，淬火是鋼的最馬氏體強化是鋼的主要強化手段，淬火是鋼的最 重要的熱處理工藝，也是熱

17、處理中應用最廣泛的重要的熱處理工藝，也是熱處理中應用最廣泛的 工藝之一。工藝之一。 “淬火淬火”是最重要的熱處理工藝之一，它是具有標志性的熱是最重要的熱處理工藝之一，它是具有標志性的熱 處理工藝。然而在實際中，它總被稱為處理工藝。然而在實際中，它總被稱為“蘸火蘸火”。在專業(yè)文。在專業(yè)文 獻上，人們寫的是淬火，而讀起來又稱獻上，人們寫的是淬火，而讀起來又稱“蘸火蘸火”。“蘸火蘸火” 已成為專業(yè)口頭交流的習用詞，但文獻中又看不到它的存在。已成為專業(yè)口頭交流的習用詞，但文獻中又看不到它的存在。 也就是說，淬火是標準詞，人們不讀它，也就是說，淬火是標準詞，人們不讀它，“蘸火蘸火”是常用詞，是常用詞，

18、人們卻不寫它，這是我國文字中不多見的現(xiàn)象。人們卻不寫它，這是我國文字中不多見的現(xiàn)象。 新華字典新華字典19981998年修定本，定義年修定本，定義“淬火淬火”為，通稱為，通稱“蘸蘸 火火”。 4.5.2 鋼的淬火工藝鋼的淬火工藝 1、淬火的加熱溫度、淬火的加熱溫度 鋼的化學成分是決定其淬火加熱鋼的化學成分是決定其淬火加熱 溫度的最主要因素。碳鋼的加熱溫度可利用溫度的最主要因素。碳鋼的加熱溫度可利用Fe-Fe3C 相圖來選擇，如圖相圖來選擇，如圖3-24所示。所示。 鋼的淬火加溫原則：鋼的淬火加溫原則：亞共析鋼：亞共析鋼： AC3+3050， 獲得細小的馬獲得細小的馬 氏體組織，若溫度過高，組織

19、粗氏體組織，若溫度過高，組織粗 大，性能降低，變形大。大，性能降低，變形大。 過共析鋼：過共析鋼： AC1+3050， 獲得細小馬氏體和顆粒狀滲碳體獲得細小馬氏體和顆粒狀滲碳體 的混合組織以具有高硬度和耐磨的混合組織以具有高硬度和耐磨 性。如加溫過高會導至氧化、脫性。如加溫過高會導至氧化、脫 碳、工件變形甚至開裂。碳、工件變形甚至開裂。 圖圖4-8 鋼的淬火加溫范圍鋼的淬火加溫范圍 2、淬火加熱時間、淬火加熱時間 加熱時間包括升溫和保溫時間。加熱加熱時間包括升溫和保溫時間。加熱 時間受工件形狀尺寸、裝爐方式、裝爐量、加熱爐類型、爐時間受工件形狀尺寸、裝爐方式、裝爐量、加熱爐類型、爐 溫和加熱介

20、質(zhì)等因素影響。一般用下經(jīng)驗公式確定：溫和加熱介質(zhì)等因素影響。一般用下經(jīng)驗公式確定： t=. D 式中式中 t 加熱時間，加熱時間，min； 加熱系數(shù)，加熱系數(shù)，min/mm； D工件有效厚度工件有效厚度, mm。 加熱系數(shù)與工件厚度可查閱相關(guān)資料。在一般的加熱條件下，加熱系數(shù)與工件厚度可查閱相關(guān)資料。在一般的加熱條件下， 采用箱式爐進行加熱時，碳素鋼及合金鋼采用箱式爐進行加熱時，碳素鋼及合金鋼a多采用多采用1 2min/mm。 3 3、 淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì) n淬火是冷卻非?？斓倪^淬火是冷卻非?？斓倪^ 程，為了得到馬氏體組程，為了得到馬氏體組 織，淬火冷卻速度必須織，淬火冷卻速度必須 大于

21、臨界冷卻速度大于臨界冷卻速度v vk k。 n但冷卻速度過快必然產(chǎn)但冷卻速度過快必然產(chǎn) 生很大的淬火內(nèi)應力，生很大的淬火內(nèi)應力， 引起工件變形。引起工件變形。 n因此，為使工件既能獲因此，為使工件既能獲 得馬氏體組織，同時又得馬氏體組織，同時又 避免產(chǎn)生變形和開裂的避免產(chǎn)生變形和開裂的 理想淬火冷卻曲線，如理想淬火冷卻曲線，如 圖所示。圖所示。 圖圖4-9 理想淬火冷卻曲線理想淬火冷卻曲線 快速冷卻起始點快速冷卻起始點600 快速冷卻終止點快速冷卻終止點400 n過冷奧氏體在過冷奧氏體在400-600400-600溫度區(qū)間應快速冷卻，以避溫度區(qū)間應快速冷卻，以避 免發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變，在免

22、發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變，在M Ms s點附近應盡量以較點附近應盡量以較 慢的冷卻速度冷卻，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的內(nèi)慢的冷卻速度冷卻，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的內(nèi) 應力，減少工件淬火變形和防止開裂。應力，減少工件淬火變形和防止開裂。 n但是到目前為止，還找不到完全理想的淬火冷卻介但是到目前為止，還找不到完全理想的淬火冷卻介 質(zhì)。質(zhì)。 n常用的淬火冷卻介質(zhì)有水、鹽或堿的水溶液以及各常用的淬火冷卻介質(zhì)有水、鹽或堿的水溶液以及各 種礦物油、植物油等。種礦物油、植物油等。 n水及水溶液水及水溶液 水是既經(jīng)濟又有很強冷卻速度的淬水是既經(jīng)濟又有很強冷卻速度的淬 火冷卻介質(zhì)，但在火冷卻介質(zhì)，但在300-200

23、300-200溫度區(qū)間冷卻速度過大，溫度區(qū)間冷卻速度過大， 冷卻能力偏強，易使工件變形和開裂，不符合理想冷卻能力偏強，易使工件變形和開裂，不符合理想 冷卻介質(zhì)的要求。冷卻介質(zhì)的要求。 n為改善水的冷卻性能，通常采用在水中加入質(zhì)量分為改善水的冷卻性能，通常采用在水中加入質(zhì)量分 數(shù)為數(shù)為5%-15%5%-15%的鹽、堿、氯化鈉（的鹽、堿、氯化鈉（NaCNaCl l）、氫氧化鈉、氫氧化鈉 （NaOHNaOH）或氯化鈣（或氯化鈣（CaCCaCl2l2）等物質(zhì)。等物質(zhì)。 n鹽水的淬火冷卻能力比清水更強，對尺寸較大的碳鋼件淬火非鹽水的淬火冷卻能力比清水更強，對尺寸較大的碳鋼件淬火非 常有利。工件容易獲得高

24、硬度和光潔的表面，且不會產(chǎn)生淬不常有利。工件容易獲得高硬度和光潔的表面，且不會產(chǎn)生淬不 硬的軟點。但是在硬的軟點。但是在300-200300-200溫度區(qū)間冷卻速度很大，使工溫度區(qū)間冷卻速度很大，使工 件變形加重，甚至發(fā)生開裂。此外，鹽水對工件有銹蝕作用，件變形加重，甚至發(fā)生開裂。此外，鹽水對工件有銹蝕作用， 淬火后的工件必須進行清洗。水和鹽水用于形狀簡單、硬度要淬火后的工件必須進行清洗。水和鹽水用于形狀簡單、硬度要 求高而均勻、變形要求不嚴格的碳鋼的連續(xù)淬火。求高而均勻、變形要求不嚴格的碳鋼的連續(xù)淬火。 n油油 油是一類冷卻能力較弱的冷卻介質(zhì)，但在油是一類冷卻能力較弱的冷卻介質(zhì)，但在6504

25、00650400溫溫 度區(qū)間冷卻速度比水小得多，在生產(chǎn)實際中，主要用作合金鋼度區(qū)間冷卻速度比水小得多，在生產(chǎn)實際中，主要用作合金鋼 或尺寸小的碳鋼工件的淬火?；虺叽缧〉奶间摴ぜ拇慊?。 n為了減少零件淬火時的變形，可用熔融狀態(tài)的堿浴和硝酸鹽浴為了減少零件淬火時的變形，可用熔融狀態(tài)的堿浴和硝酸鹽浴 作為淬火的冷卻介質(zhì)。作為淬火的冷卻介質(zhì)。 n為了尋求理想的冷卻介質(zhì)，仍在進行大量的研究工作，目前提為了尋求理想的冷卻介質(zhì)，仍在進行大量的研究工作，目前提 倡使用的水溶液淬火介質(zhì)有過飽和硝酸鹽水溶液、氧化鋅倡使用的水溶液淬火介質(zhì)有過飽和硝酸鹽水溶液、氧化鋅堿堿 水溶液等。水溶液等。 4、淬火的方法、淬火

26、的方法 常用的淬火方法常用的淬火方法 有單介質(zhì)淬火、雙有單介質(zhì)淬火、雙 介質(zhì)淬火、馬氏體介質(zhì)淬火、馬氏體 分級淬火、貝氏體分級淬火、貝氏體 等溫淬火等。等溫淬火等。 圖圖4-10常用的淬火方法常用的淬火方法 n（1) 1) 單介質(zhì)淬火單介質(zhì)淬火 n將奧氏體狀態(tài)的工件放將奧氏體狀態(tài)的工件放 入一種淬火介質(zhì)中一直入一種淬火介質(zhì)中一直 冷卻到室溫的淬火方法，冷卻到室溫的淬火方法， 如圖中曲線如圖中曲線1 1。 n這種方法操作簡單，容這種方法操作簡單，容 易實現(xiàn)機械化、自動化，易實現(xiàn)機械化、自動化， 但工件在馬氏體轉(zhuǎn)變溫但工件在馬氏體轉(zhuǎn)變溫 度區(qū)間冷卻速度較快，度區(qū)間冷卻速度較快， 容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應

27、力，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應力， 增大工件變形、開裂的增大工件變形、開裂的 傾向。因此只適用于形傾向。因此只適用于形 狀簡單的碳鋼和合金鋼狀簡單的碳鋼和合金鋼 工件。工件。 圖圖-工件在一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫工件在一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫 （2） 雙介質(zhì)淬火雙介質(zhì)淬火 先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷 卻能力強的淬火介質(zhì)中冷卻卻能力強的淬火介質(zhì)中冷卻 至接近至接近Ms點溫度時，再立點溫度時，再立 即轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火即轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火 介質(zhì)中冷卻，直至完成馬氏介質(zhì)中冷卻，直至完成馬氏 體轉(zhuǎn)變，如圖中曲線體轉(zhuǎn)變，如圖中曲線2。 這種方法利用所使用的兩種這種方法利用所

28、使用的兩種 淬火介質(zhì)的優(yōu)點，獲得較為淬火介質(zhì)的優(yōu)點，獲得較為 理想的冷卻條件，如果操作理想的冷卻條件，如果操作 得當，可以在保證獲得馬氏得當，可以在保證獲得馬氏 體組織的同時，減小淬火應體組織的同時，減小淬火應 力，有效防止工件的變形和力，有效防止工件的變形和 開裂。但這要求操作人員有開裂。但這要求操作人員有 較高的操作技術(shù)，在生產(chǎn)中，較高的操作技術(shù)，在生產(chǎn)中， 常以水和油分別作為冷卻介常以水和油分別作為冷卻介 質(zhì)，稱為質(zhì)，稱為水淬油冷法水淬油冷法。 圖圖-在在Ms附近轉(zhuǎn)入冷卻速度較慢的淬火介質(zhì)中附近轉(zhuǎn)入冷卻速度較慢的淬火介質(zhì)中 n（3) 3) 分級淬火分級淬火 n將奧氏體狀態(tài)的工件將奧氏體狀

29、態(tài)的工件 首先浸入略高于鋼的首先浸入略高于鋼的M Ms s 點的鹽浴或堿浴爐中點的鹽浴或堿浴爐中 保溫，當工件內(nèi)外溫保溫，當工件內(nèi)外溫 度均勻后，取出空冷度均勻后，取出空冷 至室溫，完成馬氏體至室溫，完成馬氏體 轉(zhuǎn)變，如圖轉(zhuǎn)變，如圖3-103-10中曲中曲 線線3 3所示。所示。 n這種淬火方法可大大這種淬火方法可大大 減少應力，明顯減少減少應力，明顯減少 變形和開裂，但冷卻變形和開裂，但冷卻 能力弱，不適應于截能力弱，不適應于截 面尺寸較大的工件。面尺寸較大的工件。 此方法只適合于截面此方法只適合于截面 尺寸比較小的工件，尺寸比較小的工件， 如刀具、量具和要求如刀具、量具和要求 變形小的精密

30、工件等。變形小的精密工件等。 圖圖-在在Ms附近停留一段時間，待其表面與心附近停留一段時間，待其表面與心 部的溫差減小，再繼續(xù)冷卻部的溫差減小，再繼續(xù)冷卻 可減少變形可減少變形 （4） 等溫淬火等溫淬火 將奧氏體化后的工件將奧氏體化后的工件 在稍高于在稍高于Ms溫度的溫度的 鹽浴或堿浴中冷卻并鹽浴或堿浴中冷卻并 保溫足夠時間，從而保溫足夠時間，從而 獲得下貝氏體組織的獲得下貝氏體組織的 淬火方法，如圖中曲淬火方法，如圖中曲 線線4。 可以有效減少工件變可以有效減少工件變 形和開裂的傾向，適形和開裂的傾向，適 合于形狀復雜、尺寸合于形狀復雜、尺寸 精度要求高的工具和精度要求高的工具和 重要機器零

31、件，如模重要機器零件，如模 具、刀具、齒輪等較具、刀具、齒輪等較 小尺寸的工件。小尺寸的工件。 圖圖-在稍高于在稍高于Ms溫度保溫足夠時間，發(fā)生下溫度保溫足夠時間，發(fā)生下 貝氏體轉(zhuǎn)變獲得下貝氏體轉(zhuǎn)變獲得下B組織組織 5、淬火時易出現(xiàn)的缺陷及防止措施淬火時易出現(xiàn)的缺陷及防止措施 n（1）淬火時易出現(xiàn)的缺陷）淬火時易出現(xiàn)的缺陷 n淬后硬度不足出現(xiàn)軟點。淬后硬度不足出現(xiàn)軟點。 n變形和開裂。變形和開裂。 n（2）減少和防止變形、開裂的主要措施）減少和防止變形、開裂的主要措施 n選材與設(shè)計選材與設(shè)計 n淬火前進行退火或正火，細化晶粒使組織均勻，消除內(nèi)淬火前進行退火或正火，細化晶粒使組織均勻，消除內(nèi) 應

32、力。應力。 n嚴格控制溫度。嚴格控制溫度。 n冷卻方法正確。冷卻方法正確。 n及時回火。及時回火。 4.5.3 鋼的淬透性鋼的淬透性 n1 1、淬透性的概念、淬透性的概念 n鋼的淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得淬硬層鋼的淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得淬硬層( (也稱為淬透也稱為淬透 層層) )深度的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度深度的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度 來表示。同樣淬火條件下，淬硬層越深，表明鋼的來表示。同樣淬火條件下，淬硬層越深，表明鋼的淬透性淬透性越好。越好。 n鋼淬火后能夠達到的最高硬度叫鋼的鋼淬火后能夠達到的最高硬度叫鋼的淬硬性

33、淬硬性，又叫可硬性。它主要，又叫可硬性。它主要 決定于馬氏體的含碳量。淬透性和淬硬性的含義是不同的，淬硬性決定于馬氏體的含碳量。淬透性和淬硬性的含義是不同的，淬硬性 高的鋼，其淬透性不一定高。高的鋼，其淬透性不一定高。 n淬硬層深度一般是指從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度（一般為淬硬層深度一般是指從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度（一般為 550550HVHV）處的垂直距離。）處的垂直距離。 n實際生產(chǎn)中還用臨界淬透直徑表示材料的淬透性。實際生產(chǎn)中還用臨界淬透直徑表示材料的淬透性。 n臨界淬透直徑是指工件在某種冷卻介質(zhì)中淬火后，心部獲全部或半臨界淬透直徑是指工件在某種冷卻介質(zhì)中淬火后，心部獲全部或半 馬

34、氏體組織的最大直徑，馬氏體組織的最大直徑，用用D Dc c表示。表示。 2、影響淬透性的因素、影響淬透性的因素 鋼的淬透性與馬氏體臨界冷卻速度有密切關(guān)系，而馬氏體臨鋼的淬透性與馬氏體臨界冷卻速度有密切關(guān)系，而馬氏體臨 界冷卻速度的大小又取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性。因此，凡是影界冷卻速度的大小又取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性。因此，凡是影 響過冷奧氏體穩(wěn)定性的因素都會影響鋼的淬透性。響過冷奧氏體穩(wěn)定性的因素都會影響鋼的淬透性。 （1）鋼的化學成分）鋼的化學成分 亞共析鋼隨著含碳量的增加，鋼的臨界冷卻速度降低，亞共析鋼隨著含碳量的增加，鋼的臨界冷卻速度降低，C曲線右曲線右 移，淬透性提高；但過共析鋼隨著含

35、碳量的增加，鋼的臨界冷卻移，淬透性提高；但過共析鋼隨著含碳量的增加，鋼的臨界冷卻 速度反而升高，速度反而升高，C 曲線右移，淬透性降低，特別是在含碳量超過曲線右移，淬透性降低，特別是在含碳量超過 1.2%-1.3%時，淬透性明顯下降。時，淬透性明顯下降。 （2）奧氏體化的條件）奧氏體化的條件 奧氏體化溫度越高，保溫時間越長，會使奧氏體晶粒粗化，成分奧氏體化溫度越高，保溫時間越長，會使奧氏體晶粒粗化，成分 均勻過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，均勻過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，C曲線右移，馬氏體臨界速度越小，曲線右移，馬氏體臨界速度越小， 鋼的淬透性提高。鋼的淬透性提高。 鋼的淬透性與具體淬火條件下，實際工件的淬硬

36、層深度是有區(qū)鋼的淬透性與具體淬火條件下，實際工件的淬硬層深度是有區(qū) 別的。淬透性是鋼本身固有的屬性，在相同的奧氏體化條件下別的。淬透性是鋼本身固有的屬性，在相同的奧氏體化條件下 ， 同一鋼種的淬透性是相同的，但它的淬硬層深度受形狀尺寸和冷同一鋼種的淬透性是相同的，但它的淬硬層深度受形狀尺寸和冷 卻介質(zhì)的影響是不同的。卻介質(zhì)的影響是不同的。 3、淬透性的測定方法、淬透性的測定方法 常用方法是常用方法是GB225-1988鋼的淬透性末端淬火試驗方法鋼的淬透性末端淬火試驗方法，如圖，如圖 3-32。標準試樣（。標準試樣（25mm100mm）加熱加熱噴水冷卻噴水冷卻磨去表面磨去表面 0.40.5定距測

37、量硬度值定距測量硬度值繪制曲線繪制曲線確定末半馬氏體至末端距離。確定末半馬氏體至末端距離。 利用鋼的半馬氏體區(qū)硬度與鋼的含碳量關(guān)系圖，和淬透性曲線圖可找利用鋼的半馬氏體區(qū)硬度與鋼的含碳量關(guān)系圖，和淬透性曲線圖可找 出其淬透性的大小。出其淬透性的大小。 如圖如圖3-32 淬透性的表示方法淬透性的表示方法 淬透性值可用淬透性值可用 表示。其中表示。其中J 表示末端淬透性，表示末端淬透性，d 表表 示至水冷端的距離，示至水冷端的距離，HRC為該處測得的硬度值。為該處測得的硬度值。 鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)中完全淬透的最大直徑，鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)中完全淬透的最大直徑， 即臨界直徑

38、即臨界直徑D0表示。表示。 此外在熱處理生產(chǎn)中，還常用臨界淬透直徑（此外在熱處理生產(chǎn)中，還常用臨界淬透直徑（Dc）來衡量。）來衡量。 幾種常用鋼的臨界直徑見教材表幾種常用鋼的臨界直徑見教材表3-3。 4、淬透性的應用、淬透性的應用 對于截面尺寸較大和形狀較復雜的重要零件以及要求機對于截面尺寸較大和形狀較復雜的重要零件以及要求機 械械 性能均勻的零件，應選用高淬透性的鋼制造。性能均勻的零件，應選用高淬透性的鋼制造。 對于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類、齒輪類零件，可選用低淬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。透性的鋼制造。 在設(shè)計和制造零件時，必須考慮鋼的熱處理尺寸效應。在設(shè)計

39、和制造零件時，必須考慮鋼的熱處理尺寸效應。 d HRC J 全部淬透件全部淬透件 部分淬透部分淬透 件件 4.6 4.6 鋼的回火鋼的回火 n回火是將淬火后的鋼加熱到回火是將淬火后的鋼加熱到A A1 1線以下某一溫度，保溫一線以下某一溫度，保溫一 定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。 4.6.1 4.6.1 回火的目的回火的目的 （1 1）滿足零件不同的使用要求，獲得強度、硬度、塑性滿足零件不同的使用要求，獲得強度、硬度、塑性 和韌性的適當配合。和韌性的適當配合。 （2 2）使不穩(wěn)定的淬火馬氏體和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定使不穩(wěn)定的淬火馬氏體和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^

40、穩(wěn)定 的鐵素體和滲碳體或碳化物的兩相混合物，從而保證的鐵素體和滲碳體或碳化物的兩相混合物，從而保證 了工件在使用過程中組織、形狀和尺寸的穩(wěn)定性。了工件在使用過程中組織、形狀和尺寸的穩(wěn)定性。 （3 3）降低淬火鋼的脆性，消除或減小內(nèi)應力，減小變形降低淬火鋼的脆性，消除或減小內(nèi)應力，減小變形 和開裂的傾向。和開裂的傾向。 4.6.2 鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變 鋼在回火時組織的轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階鋼在回火時組織的轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階 段，回火后的組織和性能決定于回火溫度。段，回火后的組織和性能決定于回火溫度。 組織的轉(zhuǎn)變分為四個階段：組織的轉(zhuǎn)變分為四個階段： （一）馬氏體的分解（一）馬氏

41、體的分解（200200） （二）殘余奧氏體的分解（二）殘余奧氏體的分解（200300200300） （三）碳化物形成（三）碳化物形成（250450250450） （四）滲碳體的聚集長大和（四）滲碳體的聚集長大和相再結(jié)晶相再結(jié)晶 （450700450700） （一）馬氏體的分解（一）馬氏體的分解（200） carbidecarbide：具有密排六方結(jié)構(gòu)的馬氏體，又稱六方：具有密排六方結(jié)構(gòu)的馬氏體，又稱六方 馬氏體。馬氏體。過飽和的碳以過飽和的碳以碳化物的形式析出，并與碳化物的形式析出，并與相保相保 持共格關(guān)系。這一階段的回火組織是由過飽和的持共格關(guān)系。這一階段的回火組織是由過飽和的固溶體固溶體

42、與與碳化物所組成，硬度降低不明顯，但淬火應力有所減碳化物所組成，硬度降低不明顯，但淬火應力有所減 小。其兩相混合物稱為回火索體，見圖小。其兩相混合物稱為回火索體，見圖524。 No Image （二）殘余奧氏體的分解（二）殘余奧氏體的分解（200300） 殘余奧氏體本質(zhì)上與過冷奧氏體相同，在等溫下，殘余奧氏體本質(zhì)上與過冷奧氏體相同，在等溫下， 殘余奧氏體的回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物殘余奧氏體的回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物 相同，即在不同溫度下可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、貝氏體和相同，即在不同溫度下可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、貝氏體和 珠光體。珠光體。 實驗證明，當回火溫度在實驗證明，當回火溫度在200300

43、 時，殘余奧時，殘余奧 氏體的分解，使轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為下貝氏體。馬氏體繼續(xù)氏體的分解，使轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為下貝氏體。馬氏體繼續(xù) 分解導致硬度變化不大，而淬火分解導致硬度變化不大，而淬火 應力進一步減小。應力進一步減小。 n（三）碳化物形（三）碳化物形 成成（250450） n250以上以上碳化物逐漸向碳化物逐漸向 滲碳體轉(zhuǎn)變，到滲碳體轉(zhuǎn)變，到400全部全部 轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟浬⒎植嫉?、轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟浬⒎植嫉摹?極細小的滲碳體。因碳化極細小的滲碳體。因碳化 物的不斷析出，物的不斷析出，固溶體固溶體 碳的質(zhì)量分數(shù)已降到平衡碳的質(zhì)量分數(shù)已降到平衡 成分，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。其成分，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。其 組織為針狀鐵素體和高度組織為

44、針狀鐵素體和高度 彌散分布的、極細小的滲彌散分布的、極細小的滲 碳體，稱為回火托氏體，碳體，稱為回火托氏體， 如左圖。這時鋼的硬度降如左圖。這時鋼的硬度降 低，淬火應力基本消除。低，淬火應力基本消除。 45鋼回火托氏體，鋼回火托氏體， （四）滲碳體的聚集長四）滲碳體的聚集長 大和大和相再結(jié)晶相再結(jié)晶 （450700） 450以上，隨著溫以上，隨著溫 度的長高，滲碳體顆粒度的長高，滲碳體顆粒 逐漸長大的同時，鐵素逐漸長大的同時，鐵素 體在體在500600發(fā)生再發(fā)生再 結(jié)晶，其組織稱為回火結(jié)晶，其組織稱為回火 索氏體，如左圖。如將索氏體，如左圖。如將 溫度進一步升高到溫度進一步升高到 650A1溫

45、度區(qū)，粒狀溫度區(qū)，粒狀 滲碳體進一步粗大，此滲碳體進一步粗大，此 時的組織為回火珠光體，時的組織為回火珠光體， 淬火應力完全消除。硬淬火應力完全消除。硬 度明顯下降。度明顯下降。 回火索氏體回火索氏體 n由上可知，淬火鋼由上可知，淬火鋼 在回火時的組織轉(zhuǎn)在回火時的組織轉(zhuǎn) 變，是在不同的溫變，是在不同的溫 度范圍進行的，其度范圍進行的，其 轉(zhuǎn)過程比較復雜，轉(zhuǎn)過程比較復雜， 一般是交替轉(zhuǎn)變。一般是交替轉(zhuǎn)變。 淬火鋼回火后的性淬火鋼回火后的性 能取決于組織的變能取決于組織的變 化，隨著溫度的升化，隨著溫度的升 高，強度、硬度降高，強度、硬度降 低，而塑、韌性升低，而塑、韌性升 高。溫度越高，其高。溫

46、度越高，其 變化越明顯。為防變化越明顯。為防 止重新產(chǎn)生應力，止重新產(chǎn)生應力， 一般回火后采作空一般回火后采作空 冷，冷卻方式對回冷，冷卻方式對回 火后的性能影響不火后的性能影響不 大。大。 鋼的回火溫度與硬度鋼的回火溫度與硬度 的變化的變化 4.6.3 回火種類及應用回火種類及應用 1 1、 低溫回火低溫回火 回火溫度范圍一般為回火溫度范圍一般為150-250150-250，得到回火馬氏體組織。，得到回火馬氏體組織。 主要用來處理各種高碳鋼工具、模具、滾動軸承以及滲碳和主要用來處理各種高碳鋼工具、模具、滾動軸承以及滲碳和 表面淬火的零件?；鼗鸷笥捕葹楸砻娲慊鸬牧慵?。回火后硬度為585864H

47、RC64HRC。 2 2、中溫回火、中溫回火 回火溫度范圍一般為回火溫度范圍一般為350-500350-500，得到回火托氏體組織。，得到回火托氏體組織。 中溫回火多用于處理各種彈簧。回火后硬度為中溫回火多用于處理各種彈簧。回火后硬度為353550HRC50HRC。 3 3、 高溫回火高溫回火 回火溫度范圍一般為回火溫度范圍一般為500-650500-650，得到回火索氏體組織。，得到回火索氏體組織。 通常把淬火加通常把淬火加高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣調(diào)質(zhì)處理廣 泛應用于處理各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸類、齒輪、連桿等。泛應用于處理各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如

48、軸類、齒輪、連桿等。 回火后硬度為回火后硬度為252535HRCHRC。 n應當指出，鋼的正火與調(diào)質(zhì)的硬度值很相近，但重要應當指出，鋼的正火與調(diào)質(zhì)的硬度值很相近，但重要 的零件都要進行調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的鋼，綜合力的零件都要進行調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的鋼，綜合力 學性能優(yōu)于正火處理性能。學性能優(yōu)于正火處理性能。 熱處理狀態(tài)熱處理狀態(tài) 力學性能力學性能 b b/MPa/%Ak k/JHBS組織組織 正火正火70080015204060163220 鐵素體細片狀珠光鐵素體細片狀珠光 體體 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)75085020256496210250回火索氏體回火索氏體 n調(diào)質(zhì)處理一般為最終熱處理，也可以作為表

49、面淬火和調(diào)質(zhì)處理一般為最終熱處理，也可以作為表面淬火和 化學處理的預先處理?；瘜W處理的預先處理。 n除了上述的三種回火處理外，某些高合金還在除了上述的三種回火處理外，某些高合金還在A1以以 下下2040進行高溫軟化回火，得到回火珠光體，代進行高溫軟化回火，得到回火珠光體，代 替球化退火。替球化退火。 n必須清楚，回火時間的確定是工件穿透加熱，以及組必須清楚，回火時間的確定是工件穿透加熱，以及組 織轉(zhuǎn)變能夠充分進行的重要保證。組織轉(zhuǎn)變的時間一織轉(zhuǎn)變能夠充分進行的重要保證。組織轉(zhuǎn)變的時間一 般不大于般不大于0.5h,而穿透加熱時間則隨溫度、工件的有而穿透加熱時間則隨溫度、工件的有 效厚度、裝爐量及

50、加熱方式等的不同而相差較大，一效厚度、裝爐量及加熱方式等的不同而相差較大，一 般為般為13h。 4.6.4 回火脆性回火脆性 淬火鋼出現(xiàn)沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為淬火鋼出現(xiàn)沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為 “回火脆性回火脆性”，如圖所示。，如圖所示。 1 1、低溫回火脆性、低溫回火脆性 在在250250350350回火時出現(xiàn)的脆性回火時出現(xiàn)的脆性 稱為低溫回火脆性。一般不在此稱為低溫回火脆性。一般不在此 溫度范圍內(nèi)進行回火。溫度范圍內(nèi)進行回火。 2 2、高溫回火脆性、高溫回火脆性 在在500500650650回火時出現(xiàn)的脆性回火時出現(xiàn)的脆性 稱為高溫回火脆性。主要發(fā)生在稱為高溫回火脆性。主要發(fā)生在

51、含含CrCr、NiNi、MnMn等合金元素的結(jié)構(gòu)等合金元素的結(jié)構(gòu) 鋼中。鋼中。 3 3、快冷可防止高溫脆性，在鋼中、快冷可防止高溫脆性，在鋼中 加入（約加入（約1%1%）、）、o o（約（約 0.5%0.5%）等合金元素可有效）等合金元素可有效 抑制這類脆性的產(chǎn)生。抑制這類脆性的產(chǎn)生。 圖圖- 回火溫度與合金韌性的關(guān)系回火溫度與合金韌性的關(guān)系 4.7 鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理 n在生產(chǎn)中，有不少零件（如齒輪、凸輪、曲軸、在生產(chǎn)中，有不少零件（如齒輪、凸輪、曲軸、 活塞銷等）是在彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變、沖擊載荷活塞銷等）是在彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變、沖擊載荷 及摩擦條件下工作的，對零件的表面層提出了及摩擦

52、條件下工作的，對零件的表面層提出了 強化要求，要求表具有高的強度、硬度、耐磨強化要求，要求表具有高的強度、硬度、耐磨 性和疲勞強度，而心部仍要保持足夠的塑性和性和疲勞強度，而心部仍要保持足夠的塑性和 韌性，這就要求我們對零件進行表面熱處理。韌性，這就要求我們對零件進行表面熱處理。 4.7.1 鋼的表面淬火鋼的表面淬火 在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，利用快在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，利用快 速加熱將表層組織奧氏體化后進行淬火，使表層獲得硬而速加熱將表層組織奧氏體化后進行淬火，使表層獲得硬而 耐磨的馬氏體組織，而心部組織不變?nèi)员３衷械乃苄院湍湍サ鸟R氏體組織，而心部組織不變?nèi)?/p>

53、保持原有的塑性和 韌性的熱處理方法。韌性的熱處理方法。 1、感應加熱表面淬火、感應加熱表面淬火 圖圖4-11 感感應加熱的基本原理應加熱的基本原理 （1）感應加熱的基本原理）感應加熱的基本原理 感應加熱表面淬火用鋼及工藝最適宜的鋼種是中碳鋼感應加熱表面淬火用鋼及工藝最適宜的鋼種是中碳鋼 或中碳合金鋼，常用的材料有或中碳合金鋼，常用的材料有40、45、40Cr、40MnB等。等。 感應加熱表面淬火前應對工件進行調(diào)質(zhì)或正火處理，感應加熱表面淬火前應對工件進行調(diào)質(zhì)或正火處理， 以保證心部具有良好的綜合力學性能，并為表面淬火作好以保證心部具有良好的綜合力學性能，并為表面淬火作好 組織準備。組織準備。

54、（3）感應加熱表面淬火的應用）感應加熱表面淬火的應用 1）高頻感應加熱表面淬火）高頻感應加熱表面淬火 常用頻率為常用頻率為200300kHz，工件的淬硬層深度為，工件的淬硬層深度為 0.52mm。主要用于要求淬硬層較薄的中、小模數(shù)齒輪。主要用于要求淬硬層較薄的中、小模數(shù)齒輪 和中、小尺寸的軸類零件等。和中、小尺寸的軸類零件等。 （2）感應加熱表面淬火的技術(shù)要求）感應加熱表面淬火的技術(shù)要求 2）中頻感應加熱表面淬火）中頻感應加熱表面淬火 常用頻率為常用頻率為25008000Hz，淬硬層深度為，淬硬層深度為210mm。 主要用于大、中模數(shù)齒輪和較大直徑的軸類零件等。主要用于大、中模數(shù)齒輪和較大直徑

55、的軸類零件等。 3）工頻感應加熱表面淬火）工頻感應加熱表面淬火 電流頻率為電流頻率為50Hz，淬硬層深度為，淬硬層深度為1020mm。主要用。主要用 于大直徑零件（如軋輥、火車車輪等）的表面淬火。于大直徑零件（如軋輥、火車車輪等）的表面淬火。 4）超音頻感應加熱表面淬火）超音頻感應加熱表面淬火 電流頻率一般為電流頻率一般為2040kHz，由于該頻率比音頻（，由于該頻率比音頻（ 20kHz）稍高。主要應用于模數(shù)為）稍高。主要應用于模數(shù)為36的齒輪、鏈輪、凸的齒輪、鏈輪、凸 輪等零件的表面淬火。輪等零件的表面淬火。 （4 4）感應加熱表面淬火的特點感應加熱表面淬火的特點 1 1）感應加熱表面淬火的

56、加熱速度極快感應加熱表面淬火的加熱速度極快 2 2）淬火后表層可獲得極細小的針狀馬氏體組織，比淬火后表層可獲得極細小的針狀馬氏體組織，比 普通淬火要高普通淬火要高出出23HRC 3 3）工件表層將產(chǎn)生殘余壓應力，能顯著提高工件的工件表層將產(chǎn)生殘余壓應力，能顯著提高工件的 疲勞強度。疲勞強度。 4）工件表面不易產(chǎn)生氧化、脫碳現(xiàn)象，淬火變形較）工件表面不易產(chǎn)生氧化、脫碳現(xiàn)象，淬火變形較 小。小。 5 5）生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)機械化和自動化操作。生產(chǎn)效率高，容易實現(xiàn)機械化和自動化操作。 主要缺點是：設(shè)備較貴，維修費用較高，復雜零件的主要缺點是：設(shè)備較貴，維修費用較高，復雜零件的 感應器不易制作，一般

57、不宜用于單件生產(chǎn)。感應器不易制作，一般不宜用于單件生產(chǎn)。 2、火焰加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火 利用乙炔利用乙炔-氧或煤氣氧或煤氣-氧的混合氣體燃燒的高溫火焰，氧的混合氣體燃燒的高溫火焰， 將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然后立即噴水快速冷將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然后立即噴水快速冷 卻，從而獲得一定淬硬層深度的熱處理方法。卻，從而獲得一定淬硬層深度的熱處理方法。 圖圖火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 .7.2 鋼的化學熱處理鋼的化學熱處理 將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種 元素滲入工件的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱

58、元素滲入工件的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱 處理方法。處理方法。 化學熱處理的三個基本過程：化學熱處理的三個基本過程： 分解分解 化學介質(zhì)在一定溫度下分解出能夠滲入工化學介質(zhì)在一定溫度下分解出能夠滲入工 件表面的活性原子；件表面的活性原子； 吸收吸收 活性原子被工件表面吸收，并溶入鐵的晶活性原子被工件表面吸收，并溶入鐵的晶 格形成固溶體或與鋼中某元素形成化合物；格形成固溶體或與鋼中某元素形成化合物； 擴散擴散 被吸收的活性原子由工件表面逐漸向內(nèi)部被吸收的活性原子由工件表面逐漸向內(nèi)部 擴散，形成一定深度的滲層。擴散，形成一定深度的滲層。 1、鋼的滲碳、鋼的滲碳 將工件置于具有活性碳原子的介質(zhì)中，加熱并保溫，使將工件置于具有活性碳原子的介質(zhì)中，加熱并保溫，使 碳原子滲入工件表層的化學熱處理方法碳原子滲入工件表層的化學熱處理方法 滲滲碳用鋼碳用鋼 一般選用含碳量為一般選用含碳量為0.10.25%的低碳鋼和低的低碳鋼和低 碳合金鋼，如碳合金鋼，如15、20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3A、 18Cr2Ni4WA等。等。 （1）滲碳方法）滲碳方法 固體滲碳、氣體滲碳和液體滲固體滲碳、氣體滲碳和液體滲 碳。碳。 圖圖4-12 滴注式氣體滲碳法示意圖滴注式氣體滲碳法示意圖 2CO（2mol的一氧化碳的一氧化碳）C