第四章 鋼熱處理

1、第第4 4章章 鋼的熱處理鋼的熱處理第一節(jié) 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變第二節(jié) 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變 第三節(jié) 鋼的退火、正火、淬火、回火 第四節(jié) 金屬材料的表面處理技術(shù) 第四章第四章 鋼的熱處理鋼的熱處理 鋼的熱處理是將鋼經(jīng)過不同方式的加熱、保溫和冷卻來改變鋼的內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝方法 。第一節(jié)第一節(jié) 鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變整體熱處理表面熱處理退火表面淬火化學(xué)熱處理正火感應(yīng)加熱表面淬火滲碳淬火火焰加熱表面淬火滲氮回火接觸電阻加熱表面淬火等碳氮共滲滲金屬（鈮、釩） A1線（PSK線） A3線（GS線） Acm線（ES線） 一、鋼的臨界溫度一、鋼的臨界溫度加熱時的臨界溫度

2、用加熱時的臨界溫度用Ac1Ac1、Ac3Ac3、AccmAccm表示。表示。 冷卻時的臨界溫度用冷卻時的臨界溫度用Ar1Ar1、Ar3Ar3、ArcmArcm表示。表示。 以共析鋼為例，說明加熱時組織轉(zhuǎn)變的情況 。 珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體分為以下四個階段。 二、奧氏體的形成二、奧氏體的形成 第一步：奧氏體晶核的形成；第一步：奧氏體晶核的形成； 第二步：奧氏體晶核的長大；第二步：奧氏體晶核的長大； 第三步：殘余滲碳體的溶解第三步：殘余滲碳體的溶解 ； 第四步：奧氏體成分均勻化。奧氏體成分均勻化。 二、奧氏體的形成二、奧氏體的形成 二、奧氏體的形成二、奧氏體的形成 加熱溫度與加熱速度的影響：加熱溫度與

3、加熱速度的影響：加熱速度越快加熱速度越快，溫度越高，溫度越高 ，轉(zhuǎn)變越快。，轉(zhuǎn)變越快。 鋼中合金元素與碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對奧氏體形成的鋼中合金元素與碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對奧氏體形成的影響：影響：合金元素會造成奧氏體的形成速度明合金元素會造成奧氏體的形成速度明顯減慢；鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，奧氏體的形顯減慢；鋼中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，奧氏體的形成速度越快。成速度越快。 三、影響奧氏體形成的因素三、影響奧氏體形成的因素 奧氏體晶粒度是表示奧氏體晶粒大小的一種奧氏體晶粒度是表示奧氏體晶粒大小的一種尺度，奧氏體晶粒度分為尺度，奧氏體晶粒度分為起始晶粒度、本質(zhì)起始晶粒度、本質(zhì)晶粒度與實際晶粒度晶粒度與實際晶粒度三種。三種。四、奧氏

4、體晶粒大小及影響因素四、奧氏體晶粒大小及影響因素1.1.奧氏體晶粒度的概念奧氏體晶粒度的概念 起始晶粒度：起始晶粒度：是珠光體在加熱過程中剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)槭侵楣怏w在加熱過程中剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)?奧氏體的晶粒大小，起始晶粒度都非常細(xì)小，但奧氏體的晶粒大小，起始晶粒度都非常細(xì)小，但 在繼續(xù)加熱或保溫時間延長的情況下長大在繼續(xù)加熱或保溫時間延長的情況下長大 。 本質(zhì)晶粒度：本質(zhì)晶粒度： 四、奧氏體晶粒大小及影響因素四、奧氏體晶粒大小及影響因素l晶粒度在晶粒度在1-41-4級范圍內(nèi)的鋼稱為本質(zhì)粗晶粒鋼；級范圍內(nèi)的鋼稱為本質(zhì)粗晶粒鋼；l晶粒度在晶粒度在5-85-8級范圍內(nèi)的鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼；級范圍內(nèi)的鋼稱為本質(zhì)細(xì)晶

5、粒鋼；l本質(zhì)晶粒度不代表鋼實際晶粒大小，只反映鋼本質(zhì)晶粒度不代表鋼實際晶粒大小，只反映鋼 在在9009001010以下奧氏體晶粒長大的傾向。以下奧氏體晶粒長大的傾向。 8 8級奧氏體晶粒度標(biāo)準(zhǔn)圖級奧氏體晶粒度標(biāo)準(zhǔn)圖 四、奧氏體晶粒大小及影響因素四、奧氏體晶粒大小及影響因素實際晶粒度：實際晶粒度：指在實際加熱條件下得到的奧指在實際加熱條件下得到的奧氏體晶粒度。氏體晶粒度。 四、奧氏體晶粒大小及影響因素四、奧氏體晶粒大小及影響因素2.2.影響奧氏體晶粒大小的因素影響奧氏體晶粒大小的因素 四、奧氏體晶粒大小及影響因素四、奧氏體晶粒大小及影響因素加熱溫度及保溫時間 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響 鋼中合金元素的影響

6、 鋼在熱處理過程中，冷卻是關(guān)鍵工序，它決定鋼在冷卻鋼在熱處理過程中，冷卻是關(guān)鍵工序，它決定鋼在冷卻后的組織和力學(xué)性能后的組織和力學(xué)性能 。 在生產(chǎn)中，常用的熱處理冷卻方式有兩種，即在生產(chǎn)中，常用的熱處理冷卻方式有兩種，即等溫冷卻等溫冷卻和連續(xù)冷卻。和連續(xù)冷卻。 第二節(jié)第二節(jié) 鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變通過過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)通過過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖，又稱變圖，又稱TTTTTT曲線或曲線或C C曲曲線線，來分析過冷奧氏體在，來分析過冷奧氏體在不同冷卻條件下組織轉(zhuǎn)變不同冷卻條件下組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律。的規(guī)律。一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖一、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖 過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖就是通過對

7、過過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖就是通過對過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的溫度、時間和轉(zhuǎn)變溫度、時間和轉(zhuǎn)變量量三者之間的關(guān)系所作出的曲線圖。三者之間的關(guān)系所作出的曲線圖。 這種處于不穩(wěn)定狀態(tài)將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體這種處于不穩(wěn)定狀態(tài)將要發(fā)生轉(zhuǎn)變的奧氏體稱為稱為過冷奧氏體過冷奧氏體。 1.1.共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的建立共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的建立 C-C-曲線曲線 2.C-2.C-曲線的分析曲線的分析時間時間溫度溫度A1MSMfA過冷過冷PBMAMABAP轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變開始線線轉(zhuǎn)變終了轉(zhuǎn)變終了線線奧氏體奧氏體 A1-Ms A1-Ms 間及轉(zhuǎn)變開間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為始線以左的區(qū)域為過冷奧氏

8、體區(qū)過冷奧氏體區(qū)。 轉(zhuǎn)變終了線以右及轉(zhuǎn)變終了線以右及MfMf以下為以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)區(qū)。 兩線之間及兩線之間及MsMs與與MfMf之間為之間為轉(zhuǎn)變區(qū)轉(zhuǎn)變區(qū)。 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變分三種類型：過冷奧氏體轉(zhuǎn)變分三種類型：珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變、貝氏體型轉(zhuǎn)變及馬氏體型轉(zhuǎn)變。、貝氏體型轉(zhuǎn)變及馬氏體型轉(zhuǎn)變。 二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過程、產(chǎn)物及性能二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變過程、產(chǎn)物及性能以共析鋼為例加以說明以共析鋼為例加以說明 過冷奧氏體在過冷奧氏體在 A A1 1到到 550550間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機械型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機械混合物。

9、混合物。 根據(jù)片層厚薄不同，又細(xì)分為根據(jù)片層厚薄不同，又細(xì)分為珠光體珠光體、索氏體索氏體和和托氏體托氏體。1.1.珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變（高溫轉(zhuǎn)變（A1A1550550） 珠光體珠光體索氏體索氏體托氏體托氏體1.1.珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變（高溫轉(zhuǎn)變（A1A1550550） 1.1.珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變（高溫轉(zhuǎn)變（A1A1550550） 珠光體，用符號珠光體，用符號P P表示，表示，形成溫度為形成溫度為A1-650A1-650，片層較厚。片層較厚。 珠光體顯微組織珠光體顯微組織 1.1.珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變（高溫轉(zhuǎn)變（A1A1550550） 索氏體，用

10、符號索氏體，用符號S S表示，表示，形成溫度為形成溫度為650-600 650-600 ，片層較薄。片層較薄。 索氏體顯微組織索氏體顯微組織 1.1.珠光體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變高溫轉(zhuǎn)變（高溫轉(zhuǎn)變（A1A1550550） 托氏體顯微組織托氏體顯微組織 托氏體，用符號托氏體，用符號T T表示，表示，形成溫度為形成溫度為600-550 600-550 ，片層極薄。片層極薄。 2.2.貝氏體型轉(zhuǎn)變貝氏體型轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變（中溫轉(zhuǎn)變（550550MsMs） 貝氏體轉(zhuǎn)變是在貝氏體轉(zhuǎn)變是在550550M Ms s溫度內(nèi)進行的，貝氏溫度內(nèi)進行的，貝氏體通常用符號體通常用符號B B表示。表示。 貝氏體是由含碳過飽和的

11、鐵素體與滲碳體貝氏體是由含碳過飽和的鐵素體與滲碳體（或碳化物）組成的兩相混合物。（或碳化物）組成的兩相混合物。 根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體上貝氏體(B(B上上) )和和下貝氏體下貝氏體(B(B下下) )。2.2.貝氏體型轉(zhuǎn)變貝氏體型轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變（中溫轉(zhuǎn)變（550550MsMs）上貝氏體在上貝氏體在550550350350溫度范圍內(nèi)形成的，用符溫度范圍內(nèi)形成的，用符號號B B上上表示。表示。 上貝氏體上貝氏體上貝氏體形成過程上貝氏體形成過程2.2.貝氏體型轉(zhuǎn)變貝氏體型轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變（中溫轉(zhuǎn)變（550550MsMs）上貝氏體金相顯微組織上貝氏體金相顯微組

12、織 上貝氏體顯微鏡下呈羽上貝氏體顯微鏡下呈羽毛狀。毛狀。 2.2.貝氏體型轉(zhuǎn)變貝氏體型轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變（中溫轉(zhuǎn)變（550550MsMs）下貝氏體下貝氏體下貝氏體在下貝氏體在350- 230350- 230溫度范圍內(nèi)形成的，用符溫度范圍內(nèi)形成的，用符號號B B下下表示。表示。 下貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏體轉(zhuǎn)變下貝氏體金相顯微組織下貝氏體金相顯微組織 下貝氏體的顯微組織特征下貝氏體的顯微組織特征是黑色針葉狀。是黑色針葉狀。 2.2.貝氏體型轉(zhuǎn)變貝氏體型轉(zhuǎn)變中溫轉(zhuǎn)變（中溫轉(zhuǎn)變（550550MsMs） 過冷奧氏體快速過冷到Ms點以下（230）時，將發(fā)生馬氏體（M）轉(zhuǎn)變 。馬氏體型轉(zhuǎn)變馬氏體型轉(zhuǎn)變低溫轉(zhuǎn)變（低溫轉(zhuǎn)變

13、（MsMsMfMf） 馬氏體轉(zhuǎn)變是在馬氏體轉(zhuǎn)變是在MsMsMfMf溫度范圍內(nèi)。溫度范圍內(nèi)。 馬氏體轉(zhuǎn)變是一種非擴散型轉(zhuǎn)變。馬氏體轉(zhuǎn)變是一種非擴散型轉(zhuǎn)變。 馬氏體是碳在馬氏體是碳在-Fe-Fe中的過飽和固溶體，當(dāng)奧氏中的過飽和固溶體，當(dāng)奧氏體過冷到體過冷到MsMs點以下時，馬氏體晶核在奧氏體晶點以下時，馬氏體晶核在奧氏體晶界、滑移面或晶內(nèi)晶格畸變較大的地方形成。界、滑移面或晶內(nèi)晶格畸變較大的地方形成。 馬氏體的形成馬氏體的形成 馬氏體晶格示意圖馬氏體晶格示意圖 馬氏體按形態(tài)分為馬氏體按形態(tài)分為板條狀板條狀和和片狀片狀兩種兩種 。馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的組織形態(tài) 板條馬氏體：板條馬氏體：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)

14、低于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.25%0.25%；片狀馬氏體：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于片狀馬氏體：碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1.0%1.0%。 板條馬氏體：板條馬氏體：其立方形態(tài)呈橢圓形截面的細(xì)長條狀，許其立方形態(tài)呈橢圓形截面的細(xì)長條狀，許多尺寸大致相同的馬氏體定向地相互平行排列，形成細(xì)多尺寸大致相同的馬氏體定向地相互平行排列，形成細(xì)板條狀的馬氏體束。板條狀的馬氏體束。 板條狀馬氏體的顯微組織板條狀馬氏體的顯微組織馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的組織形態(tài) 馬氏體的組織形態(tài)馬氏體的組織形態(tài) 片狀馬氏體（高碳馬氏體），片狀馬氏體（高碳馬氏體），其立方形態(tài)呈雙凸透鏡狀或針狀。其立方形態(tài)呈雙凸透鏡狀或針狀。 片狀馬氏體的顯微組織片狀馬氏體的

15、顯微組織馬氏體的轉(zhuǎn)變特點馬氏體的轉(zhuǎn)變特點 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o擴散型相變馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闊o擴散型相變 變溫形成變溫形成 馬氏體轉(zhuǎn)變是不完全的馬氏體轉(zhuǎn)變是不完全的 馬氏體的性能特點：高硬度。馬氏體的性能特點：高硬度。馬氏體的性能馬氏體的性能 板條馬氏體不僅具有高強度和硬度，也具有良板條馬氏體不僅具有高強度和硬度，也具有良好的塑性和韌性。好的塑性和韌性。 高碳針狀馬氏體硬度大，脆性也大、塑性、高碳針狀馬氏體硬度大，脆性也大、塑性、 韌性均差。韌性均差。 退火是將鋼加熱到退火是將鋼加熱到一定溫度并保溫一一定溫度并保溫一定時間，然后緩慢定時間，然后緩慢冷卻（爐冷、坑冷冷卻（爐冷、坑冷、灰冷）的熱處理、灰冷）的熱

16、處理工藝。工藝。第三節(jié)第三節(jié) 鋼的退火、正火、淬火、回火鋼的退火、正火、淬火、回火一、鋼的退火一、鋼的退火真空退火爐真空退火爐 常用的退火工藝可分常用的退火工藝可分 為為完全退火完全退火、等溫退火等溫退火、 球化退火球化退火、去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 和擴散退火和擴散退火。 一、鋼的退火一、鋼的退火 完全退火完全退火是把鋼件加熱到是把鋼件加熱到Ac3Ac3線以上線以上30305050并保溫一定時間，隨爐緩慢冷卻（一般冷卻速并保溫一定時間，隨爐緩慢冷卻（一般冷卻速度為度為3030120/h120/h）。）。 完全退火完全退火主要用于亞共析鋼。主要用于亞共析鋼。一、鋼的退火一、鋼的退火等溫退火等溫退火

17、 等溫退火等溫退火是將亞共析鋼加熱到是將亞共析鋼加熱到Ac3Ac3線以上線以上30305050或共析鋼和過共析鋼加熱到或共析鋼和過共析鋼加熱到Ac1Ac1線以上線以上20203030，保持一定時間后以較快速度冷卻到珠，保持一定時間后以較快速度冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度，經(jīng)等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)光體區(qū)的某一溫度，經(jīng)等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷的退火工藝。變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷的退火工藝。 高速鋼等溫退火與普通退火的比較高速鋼等溫退火與普通退火的比較 主要用于高碳鋼、高合金鋼及合金工具鋼等。主要用于高碳鋼、高合金鋼及合金工具鋼等。 等溫退火等溫退火 球化退火球化退火是不完全退火是不完

18、全退火，是將鋼加熱到，是將鋼加熱到Ac1Ac1線線以上以上20204040，保溫，保溫一定時間，然后緩慢冷一定時間，然后緩慢冷卻到卻到600600以下，再出以下，再出爐空冷。爐空冷。 球狀珠光體的顯微組織球狀珠光體的顯微組織 球化退火球化退火球化退火適用于共析或球化退火適用于共析或 過共析的碳鋼和合金鋼。過共析的碳鋼和合金鋼。 球化退火球化退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火又稱低溫退火，其工藝過程是將去應(yīng)力退火又稱低溫退火，其工藝過程是將工件加熱到工件加熱到500650，經(jīng)過適當(dāng)保溫，經(jīng)過適當(dāng)保溫時間，一般每毫米厚度保溫時間，一般每毫米厚度保溫3分鐘，再以緩分鐘，再以緩慢速度冷卻到室溫慢速度

19、冷卻到室溫 。主要用于消除冷變形加工中產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象。主要用于消除冷變形加工中產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象。 擴散退火擴散退火又稱均勻化退火，其工藝過程是將鋼又稱均勻化退火，其工藝過程是將鋼加熱到低于固相線約加熱到低于固相線約100，長時間保溫（，長時間保溫（10h20h），然后緩慢冷卻。），然后緩慢冷卻。 擴散退火擴散退火目的是為了消除晶內(nèi)偏析，使成分均勻化。目的是為了消除晶內(nèi)偏析，使成分均勻化。 正火正火的工藝過程是將鋼加熱到的工藝過程是將鋼加熱到Ac3Ac3（亞共析鋼）（亞共析鋼）或或AccmAccm（過共析鋼）線以上（過共析鋼）線以上30305050，經(jīng)保溫，經(jīng)保溫一定時間后，在空氣中冷卻的

20、熱處理工藝。一定時間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。二、鋼的正火二、鋼的正火正火是退火的一個特例正火是退火的一個特例 。正火溫度正火溫度不同之處主要是正火的不同之處主要是正火的冷卻速度較快，過冷度較冷卻速度較快，過冷度較大，轉(zhuǎn)變溫度較低，獲得大，轉(zhuǎn)變溫度較低，獲得的片間距較小的珠光體型的片間距較小的珠光體型組織。組織。 二、鋼的正火二、鋼的正火 作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理； 作為重要零件的預(yù)先熱處理；作為重要零件的預(yù)先熱處理； 改善低碳鋼的切削加工性能；改善低碳鋼的切削加工性能； 消除網(wǎng)狀二次滲碳體。消除網(wǎng)狀二次滲碳體。 二、鋼的正火二、鋼的正火正火的主要應(yīng)用如下：

21、正火的主要應(yīng)用如下： 三、鋼的淬火三、鋼的淬火淬火淬火是將工件加熱至是將工件加熱至A Ac c3 3或或A Ac c1 1線以上線以上30305050，保溫一定時間，然后在冷卻介質(zhì)中以大于臨界保溫一定時間，然后在冷卻介質(zhì)中以大于臨界冷卻速度（冷卻速度（V Vk k）冷卻到）冷卻到MsMs點以下，這種熱處理點以下，這種熱處理工藝稱為淬火。工藝稱為淬火。 淬火是以獲得馬氏體或下貝氏體組織為目的。淬火是以獲得馬氏體或下貝氏體組織為目的。 三、鋼的淬火三、鋼的淬火 淬火的目的：淬火的目的：l 提高鋼的硬度和耐磨性；提高鋼的硬度和耐磨性；l 提高綜合力學(xué)性能；提高綜合力學(xué)性能； l 獲得某些特殊的物理、

22、化學(xué)性能。獲得某些特殊的物理、化學(xué)性能。 淬火的加熱溫度和保溫時間淬火的加熱溫度和保溫時間 三、鋼的淬火三、鋼的淬火l亞共析鋼亞共析鋼淬火加熱溫度淬火加熱溫度為為Ac3Ac3線以上線以上30305050，淬火后則為細(xì)小均勻的淬火后則為細(xì)小均勻的馬氏體組織。馬氏體組織。 亞共析鋼亞共析鋼淬火組織淬火組織 共析鋼共析鋼淬火溫度淬火溫度為為Ac1 Ac1 線以上線以上30305050，淬火后則為細(xì)小的馬氏體淬火后則為細(xì)小的馬氏體基體上分布著顆粒狀滲基體上分布著顆粒狀滲碳體的混合組。碳體的混合組。 共析鋼共析鋼淬火組織淬火組織三、鋼的淬火三、鋼的淬火過共析鋼過共析鋼淬火組織淬火組織 過共析鋼過共析鋼淬

23、火溫度淬火溫度為為Ac1 Ac1 線以上線以上30305050，淬火后則為細(xì)小，淬火后則為細(xì)小的馬氏體基體上分的馬氏體基體上分布著顆粒狀滲碳體布著顆粒狀滲碳體的混合組。的混合組。 三、鋼的淬火三、鋼的淬火 常用淬火介質(zhì)根據(jù)冷卻特性分為兩大類常用淬火介質(zhì)根據(jù)冷卻特性分為兩大類 。3.3.淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì) 第一類為水質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)和油質(zhì)淬火冷卻介第一類為水質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)和油質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)以及加入少量水的低溫鹽浴或堿浴。質(zhì)以及加入少量水的低溫鹽浴或堿浴。 第二類淬火冷卻介質(zhì)為各種低溫鹽浴、堿浴等。第二類淬火冷卻介質(zhì)為各種低溫鹽浴、堿浴等。 4.4.常用的淬火方法常用的淬火方法 單介質(zhì)淬火 單

24、介質(zhì)淬火示意圖單介質(zhì)淬火示意圖 把加熱好的工件投入把加熱好的工件投入到單一淬火介質(zhì)中冷到單一淬火介質(zhì)中冷卻至室溫的熱處理卻至室溫的熱處理方式稱為單介質(zhì)淬火。方式稱為單介質(zhì)淬火。 雙介質(zhì)淬火示意圖雙介質(zhì)淬火示意圖 4.4.常用的淬火方法常用的淬火方法 雙介質(zhì)淬火：雙介質(zhì)淬火： 把加熱好的工件先在把加熱好的工件先在一種冷卻能力較強的一種冷卻能力較強的介質(zhì)中冷卻至介質(zhì)中冷卻至400400300300避免珠光體避免珠光體的轉(zhuǎn)變，然后再把工的轉(zhuǎn)變，然后再把工件迅速轉(zhuǎn)移到冷卻能件迅速轉(zhuǎn)移到冷卻能力較弱的冷卻介質(zhì)中力較弱的冷卻介質(zhì)中繼續(xù)冷卻至室溫的淬繼續(xù)冷卻至室溫的淬火方法，稱為雙介質(zhì)火方法，稱為雙介質(zhì)淬火

25、。淬火。 分級淬火 ： 把加熱好的工件放入溫度把加熱好的工件放入溫度在在MsMs點附近即點附近即150150260260范圍內(nèi)的鹽浴或堿范圍內(nèi)的鹽浴或堿浴中，放置約浴中，放置約2 25min5min，等工件里外都達到介質(zhì)溫等工件里外都達到介質(zhì)溫度后出爐空冷。度后出爐空冷。 4.4.常用的淬火方法常用的淬火方法 分級淬火示意圖分級淬火示意圖 等溫淬火：等溫淬火： 把加熱好的工件淬入溫把加熱好的工件淬入溫度稍高于度稍高于MsMs點的鹽浴中，點的鹽浴中，保溫足夠的時間，使過保溫足夠的時間，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂侠鋳W氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織，然后再取出在體組織，然后再取出在空氣中冷卻的淬火方法空氣中冷

26、卻的淬火方法稱為等溫淬火。稱為等溫淬火。4.4.常用的淬火方法常用的淬火方法 等溫淬火示意圖等溫淬火示意圖 局部淬火：局部淬火：對于僅局部需要硬化、耐磨的工對于僅局部需要硬化、耐磨的工件，則在所需部位進行局部加熱淬火的方法。件，則在所需部位進行局部加熱淬火的方法。 冷處理：冷處理：把淬火工件冷卻到室溫后，繼續(xù)深冷把淬火工件冷卻到室溫后，繼續(xù)深冷至至-70-80或更低溫度?；蚋蜏囟取?4.4.常用的淬火方法常用的淬火方法 淬透性淬透性是指鋼在淬火時是指鋼在淬火時 獲得淬硬層深度的能力。獲得淬硬層深度的能力。 其大小是用規(guī)定條件下其大小是用規(guī)定條件下 淬硬層深度來表示。淬硬層深度來表示。5.5.

27、鋼的淬透性與淬硬性鋼的淬透性與淬硬性 淬透層越深，表明其淬透層越深，表明其淬透性越好。淬透性越好。 以工件表面到半馬氏體以工件表面到半馬氏體（即馬氏體和珠光體型組（即馬氏體和珠光體型組織各占織各占50%50%的區(qū)域）的區(qū)域）的距離為淬透層深度。的距離為淬透層深度。 鋼的淬硬性是指鋼在理想條件下進行淬火硬化時所能達鋼的淬硬性是指鋼在理想條件下進行淬火硬化時所能達到最高硬度的能力到最高硬度的能力 。 鋼的淬硬性主要取決于加熱時固溶于奧氏體中的碳質(zhì)量鋼的淬硬性主要取決于加熱時固溶于奧氏體中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，鋼的淬硬性就越好，淬火后的分?jǐn)?shù)，碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，鋼的淬硬性就越好，淬火后的硬度值就

28、越高硬度值就越高 。淬透性與淬硬性是兩個不同的概念，沒有必然的聯(lián)系淬透性與淬硬性是兩個不同的概念，沒有必然的聯(lián)系 5.5.鋼的淬透性與淬硬性鋼的淬透性與淬硬性 氧化與脫碳氧化與脫碳 ： 過熱或過燒過熱或過燒 ： 變形與開裂：變形與開裂： 硬度不足：硬度不足： 6 6淬火缺陷淬火缺陷 將淬火后的鋼重新將淬火后的鋼重新加熱到加熱到Ac1Ac1線以下線以下某一溫度，經(jīng)保溫某一溫度，經(jīng)保溫一定時間，再冷卻一定時間，再冷卻到室溫的熱處理工到室溫的熱處理工藝稱為藝稱為回火回火 。四、鋼的回火四、鋼的回火工件表面的淬火裂紋工件表面的淬火裂紋4040鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系 回火的

29、目的就是降低或消除因回火的目的就是降低或消除因淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、防止工淬火而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力、防止工件在使用過程中的變形和開裂、件在使用過程中的變形和開裂、降低淬火鋼的脆性、提高淬火降低淬火鋼的脆性、提高淬火鋼的韌性、適當(dāng)調(diào)整鋼的硬度鋼的韌性、適當(dāng)調(diào)整鋼的硬度和強度、穩(wěn)定組織。和強度、穩(wěn)定組織。四、鋼的回火四、鋼的回火鋼在回火時的變化鋼在回火時的變化 回火分四步進行： 馬氏體分解（200） 殘余奧氏體分解（200300） 1.1.回火時組織和性能的變化回火時組織和性能的變化淬火馬氏體淬火馬氏體 500500回火馬氏體回火馬氏體 500500 回火托氏體的形成（250400） 4545鋼的回火托氏

30、體顯微組織鋼的回火托氏體顯微組織光學(xué)顯微組織光學(xué)顯微組織500500電子顯微組織電子顯微組織750075001.1.回火時組織和性能的變化回火時組織和性能的變化 碳化物的聚集長大及相再結(jié)晶 4545鋼的回火索氏體顯微組織鋼的回火索氏體顯微組織光學(xué)顯微組織光學(xué)顯微組織 500500電子顯微組織電子顯微組織 5005001.1.回火時組織和性能的變化回火時組織和性能的變化2 2回火的分類及應(yīng)用回火的分類及應(yīng)用淬火加高溫回火的熱處理稱作淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理，簡稱，簡稱調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)。廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。也可作為要齒輪等熱處理。也可作為要求較

31、高精密件、量具等預(yù)備求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。熱處理。 適用于各種高碳適用于各種高碳鋼、滲碳件及表鋼、滲碳件及表面淬火件。面淬火件。 應(yīng)用應(yīng)用獲得良好的綜合力學(xué)性能，獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強度同時，即在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。具有良好的塑性和韌性。 提高提高 e及及 s，同，同時使工件具有一時使工件具有一定韌性定韌性 。在保留高硬度、在保留高硬度、高耐磨性的同時高耐磨性的同時，降低內(nèi)應(yīng)力，降低內(nèi)應(yīng)力。 回火目的回火目的S回回 T回回 M回回 回火組織回火組織500-650350-500150-250 回火溫度回火溫度 高溫回火高溫回火 中溫回火中溫回火

32、低溫回火低溫回火 適用于適用于彈簧熱處理彈簧熱處理 淬火鋼回火時隨著溫度的升高，一般其強度、淬火鋼回火時隨著溫度的升高，一般其強度、硬度降低，而塑性、韌性提高，但在某些溫度硬度降低，而塑性、韌性提高，但在某些溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱為范圍內(nèi)出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱為鋼的回鋼的回火脆性火脆性。3鋼的回火脆性鋼的回火脆性回火脆性分為低溫回火脆性（第一類回火脆性） 和高溫回火脆性(第二類回火脆性)兩類回火脆性。 低溫回火脆性：低溫回火脆性：是不可逆的。是不可逆的。 3鋼的回火脆性鋼的回火脆性在在250250350350溫度范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)。溫度范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)。 回火時應(yīng)避開這一溫度范

33、圍?；鼗饡r應(yīng)避開這一溫度范圍。 高溫回火脆性：高溫回火脆性：是可逆的。是可逆的。 3鋼的回火脆性鋼的回火脆性淬火后在500650溫度范圍內(nèi)回火時出現(xiàn)。 回火后快冷則不出現(xiàn) 。第四節(jié)第四節(jié) 金屬材料的表面處理技術(shù)金屬材料的表面處理技術(shù)一、表面淬火一、表面淬火鋼的表面淬火是對鋼的表面淬火是對 鋼的表面快速加熱鋼的表面快速加熱 至淬火溫度并立即至淬火溫度并立即 冷卻使表層獲得馬冷卻使表層獲得馬 氏體組織的熱處理。氏體組織的熱處理。 常用的表面淬火有感 應(yīng)加熱表面淬火、火 焰加熱表面淬火。 感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱 感應(yīng)加熱表面淬火的基本原理感應(yīng)加熱表面淬火的基本原理 1. 1. 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面

34、淬火 感應(yīng)加熱表面淬火的應(yīng)用感應(yīng)加熱表面淬火的應(yīng)用 l淬硬層深度取決于交流電淬硬層深度取決于交流電 的頻率，即頻率越高，電的頻率，即頻率越高，電 流透入工件的深度越淺，流透入工件的深度越淺， 淬透層越薄。淬透層越薄。 l感應(yīng)加熱分為感應(yīng)加熱分為高頻感應(yīng)高頻感應(yīng) 加熱、中頻感應(yīng)加熱和加熱、中頻感應(yīng)加熱和 工頻感應(yīng)加熱工頻感應(yīng)加熱。1. 1. 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火 感應(yīng)加熱表面淬火的特點：感應(yīng)加熱表面淬火的特點： 1. 1. 感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火l加熱速度快 l過熱度大 l形成的奧氏體晶粒細(xì)小，表面硬度高 二、化學(xué)熱處理二、化學(xué)熱處理 將工件置于一定的欲滲入元素的活性介質(zhì)中

35、，加熱到預(yù)將工件置于一定的欲滲入元素的活性介質(zhì)中，加熱到預(yù)定的溫度并保溫一定的時間，使介質(zhì)中的活性原子定的溫度并保溫一定的時間，使介質(zhì)中的活性原子 滲入工件表面層，使工滲入工件表面層，使工 件表面層的成分、組織件表面層的成分、組織 和性能發(fā)生變化，這種和性能發(fā)生變化，這種 工藝過程稱為工藝過程稱為化學(xué)熱處化學(xué)熱處 理。理。1 1化學(xué)熱處理的概念及基本過程化學(xué)熱處理的概念及基本過程 滲碳是向碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)滲碳是向碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) 在在0.1%0.1%0.25%0.25%的低碳的低碳 鋼或低碳合金鋼的表鋼或低碳合金鋼的表 層滲入碳原子。層滲入碳原子。 2 2鋼的滲碳鋼的滲碳 氣體滲碳法示意圖氣體滲碳法示意圖

36、 滲碳方法滲碳方法 根據(jù)滲碳介質(zhì)的工作狀態(tài)分為固體滲碳、氣體滲碳、液體滲碳及真空滲碳等，常用的是氣體滲碳、固體滲碳。 氣體滲碳法示意圖氣體滲碳法示意圖 氣體滲碳?xì)怏w滲碳 ：將工件放入密封將工件放入密封 爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。 滲碳劑如煤氣、石油液化氣、滲碳劑如煤氣、石油液化氣、 丙烷等。丙烷等。 氣體滲碳法示意圖氣體滲碳法示意圖 滲碳層比較均勻，勞動條件好，滲碳層比較均勻，勞動條件好， 生產(chǎn)效率高。生產(chǎn)效率高。 滲碳方法滲碳方法 固體滲碳：固體滲碳：將工件埋將工件埋 入滲劑中，裝箱密封入滲劑中，裝箱密封 后在高溫下加熱滲碳。后在高溫下加熱滲碳。 滲劑為木炭。滲

37、劑為木炭。優(yōu)點是成本低，設(shè)備簡優(yōu)點是成本低，設(shè)備簡 單，操作容易，但是滲單，操作容易，但是滲 碳效率低，滲碳后不易碳效率低，滲碳后不易 直接淬火。直接淬火。 固體滲碳示意圖固體滲碳示意圖 滲碳方法滲碳方法 滲碳層質(zhì)量滲碳層質(zhì)量 ：由表面碳質(zhì)由表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、深層厚度及碳濃度量分?jǐn)?shù)、深層厚度及碳濃度梯度決定。梯度決定。 滲碳方法滲碳方法 |表表 層層|過過 渡渡 區(qū)區(qū) | | 心心 部部 | 低碳鋼滲碳緩冷后的組織低碳鋼滲碳緩冷后的組織 滲碳層的熱處理：滲碳層的熱處理： 滲碳方法滲碳方法 滲碳后的工件常規(guī)要滲碳后的工件常規(guī)要進行淬火和低溫回火進行淬火和低溫回火處理，才能達到性能處理，才能達到性能要求，常用的淬火方要求，常用的淬火方法有三種：法有三種： a) b) c) 滲碳后的熱處理工藝滲碳后的熱處理工藝 a)直接淬火直接淬火 b)一次淬火一次淬火 c)二次淬火二次淬火直接淬火，直接淬火，一次淬火，一次淬火，二次淬火。二次淬火。 滲氮滲氮是在一定溫度下是在一定溫度下，在一定介質(zhì)中，使，在一定介質(zhì)中，使工件表面滲入氮，形工件表面滲入氮，形成含氮硬化層的化學(xué)成含氮硬化層的化學(xué)熱處理工藝熱處理工藝 。3.鋼的滲氮（氮化）鋼的滲氮（氮化）