熱處理工藝的分類

1、熱處理工藝的分類金屬熱處理工藝大體可分為、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據(jù)加熱、加熱溫 度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不 同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的 金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，獲得需要的金相組織，以 改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和四 種基本工藝。整體熱處理工藝的手段退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件采用不同的保溫時間，然后進行緩 慢冷卻，目的是使金屬內部組織達到或

2、接近平衡狀態(tài)，獲得良好的和使用性能，或者為 進一步淬火作組織準備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得 到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最 終熱處理。淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速 冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650c的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的四把火”，其中的淬火與回火關系密切,常常配合使用，缺一不可。四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出

3、不同的熱處理工藝。為了獲得 一定的強度和韌性，把淬火和結合起來的工藝，稱為。某些合金淬火形成后，將其置于 室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣 的熱處理工藝稱為。把形變與熱處理有效而緊密地結合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的 方法稱為；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為，它不僅能使工件不氧化，不脫碳， 保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。為了只 加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內部，使用的熱源須具有高的，即在單位面積 的工件上給予較大的熱能，

4、使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主 要方法有火焰淬火和熱處理，常用的熱源有氧乙快或氧丙烷等火焰、激光和電子束等?；瘜W熱處理是通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W熱 處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學成分?；瘜W熱處理是將工件放 在含碳、氮或其它的介質（氣體、液體、固體）中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層 滲入碳、氮、硼和銘等元素。滲入元素后，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。 化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。熱處理是和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說，它可以保證和提高工件 的各種性能，如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善的

5、組織和應力狀態(tài)，以利于進行各種 冷、。例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間可以獲得，提高塑性；采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金 元素就具有某些價昂的性能，可以代替某些、；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可 使用。整體熱處理工藝的手段的補充一、退火的種類將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當溫度，保溫到一定時間，然后緩慢冷卻（隨爐 冷卻），獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。工藝種類很多，根據(jù)加熱溫度可分為兩大類：一類是在臨界溫度（Ac1或Ac3）以上的退火，又稱為相變重結晶退火，包括完全退火、不完全退火、和擴散退火（均勻化退 火）等；另一類是在

6、臨界溫度以下的退火，包括再結晶退火及等。按照冷卻方式，退火 可分為等溫退火和連續(xù)冷卻退火。1 .完全退火和等溫退火完全退火又稱重結晶退火，一般簡稱為退火，它是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上2030C,保溫足夠長時間，使組織完全奧氏體化后緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的 熱處理工藝。這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，及熱軋型材，有 時也用于。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預先熱處理。2 .球化退火球化退火主要用于過共析的碳鋼及（如制造刃具、模具所用的鋼種）。其主要目 的在于降低硬度，改善性，并為以后淬火作好準備。3 .去應力退火去應力退火又稱低溫退火（或高溫回火

7、），這種退火主要用來消除，鍛件，焊接件， 熱軋件，冷拉件等的殘余應力。如果這些應力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后， 或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或。4 .不完全退火是將鋼加熱至 Ac1Ac3（亞共析鋼）或Ac1ACcm（過共析鋼）之間，經(jīng) 保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。二、淬火時，最常用的是鹽水，水和油。的工件，容易得到高的硬度和光潔的表面， 不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點，但卻易使工件變形嚴重，甚至發(fā)生開裂。而用油作只適用于 過冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。三、鋼回火的目的1 .降低脆性，消除或減少，鋼件淬火后存在很大內應力和脆性，如不及時回火

8、往 往會使鋼件發(fā)生變形甚至開裂。2 .獲得工件所要求的機械性能，工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大，為了滿足各種工 件的不同性能的要求，可以通過適當回火的配合來調整硬度，減小脆性，得到所需要的 韌性、塑性。3 .穩(wěn)定工件尺寸4 .對于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）后常采用高溫回火，使鋼 中碳化物適當聚集，將硬度降低，以利切削加工。熱處理手段的補充1 .退火：指金屬材料加熱到適當?shù)臏囟?，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處 理工藝。常見的退火工藝有：再結晶退火、去應力退火、球化退火、完全退火等。退火 的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余 應力，提高組 織

9、和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準備等。2 .正火：指將鋼材或鋼件加熱到或（鋼的上臨界點溫度）以上，3050c保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高的力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織，為后道熱處理作好組織準備等。3 .淬火：指將鋼件加熱到 Ac3或Ac1 （鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持 一定的時間，然后以適當?shù)睦鋮s速度，獲得馬氏體（或）組織的熱處理工藝。常見的 淬火工藝有淬火，馬氏體分級淬火，表面淬火和等。淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準備等。4 .回火：指鋼件經(jīng)淬硬后，再加

10、熱到 Ac1以下的某一溫度，保溫一定時間，然后 冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，高溫回火和等?；鼗鸬哪康模褐饕窍摷诖慊饡r所產(chǎn)生的應力，使鋼件具有高的硬度和耐磨 性外，并具有所需要的塑性和韌性等。5 .調質：指將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火的復合熱處理工藝。使用于調質處 理的鋼稱。它一般是指中碳結構鋼和中碳。6 .滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高 碳鋼的表面層，再經(jīng)過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件 的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。真空熱處理爐采取有效方法1因為金屬工件的加熱、冷卻等操作，自動化程度高

11、：真空熱處理的自動化程度之 所以較高。需要十幾個甚至幾十個動作來完成。這些動作內在真空熱處理爐內進行，操 作人員無法接近。同時，有些動作如加熱保溫結束后，金屬工件進行淬火工序須六、七 個動作并且要在15秒鐘以內完成。這樣敏捷的條件來完成許多動作，很容易造成操作 人員的緊張而構成誤操作。因此，只有較高的目動化才能準確、及時按程序協(xié)調。金屬零件進行真空熱處理均在密閉的真空爐內進行，嚴厲的真空密封：眾歷周知。因此，獲得和堅持爐子原定的漏氣率，保證真空爐的工作真空度，對確保零件真空熱處 理的質量有著非常主要的意義。所以真空熱處理爐的一個關鍵問題，就是要有可靠的真 空密封構造。為了保證真空爐的真空性能，

12、真空熱處理爐結構設計中必須道循一個基本 原則，就是爐體要采用氣密焊接，同時在爐體上盡量少開或者不開孔，少采用或者避免 采用動密封結構，以盡量減少真空泄露的機遇。安裝在真空爐體上的部件、附件等如水 冷電極、熱電偶導出裝置也都必須設計密封構造。蒸汽壓低大部分加熱與隔熱材料只能在真空狀態(tài)下使用：真空熱處理爐的加熱與隔 熱襯料是真空與高溫下工作的因而對這些材料提出了耐高溫。輻射成果好，導熱系數(shù)小 等要求。對抗氧化性能懇求不高。所以，真空熱處理爐廣泛采用了鑰、鴇、鋁和石墨等 作加熱與隔熱構料。這些資料在大氣狀態(tài)下極易氧化，因此，通例熱處理爐不能采用這 些加熱與隔熱材料。水冷裝置，真空熱處理爐的爐殼、爐蓋

13、、電熱元件導別處置（水冷電極）中間真空隔熱門等部件，均在真空、受熱狀態(tài)下工作。這種極為不利的條件下工 作，必須保證各部件的結構不變形、不損壞，真空密封圈不過熱、不燒毀。因此，各部 件應該根據(jù)不同的情況設置水冷裝置，以保證真空熱處理爐能夠正常運行并有足夠的利用壽命。采用低電壓大電流：真空容器內，當真空空度為幾托一lxlo-1托的范圍內時，真空容器內的通電導體在較高的電壓下，會產(chǎn)生輝光放電現(xiàn)象。真空熱處理爐內，嚴重 的會產(chǎn)生弧光放電，燒毀電熱元件、隔熱層等，造成重大事故和損失。因此，真空熱處 理爐的電熱元件的工作電壓，一般都不超過80 100伏。同時在電熱元件結構設計時要采取有效辦法，如盡量避免有

14、尖端的部件，電極間的間距不能太小窄，以防止輝光放 電或者弧光放電的產(chǎn)生。一些常見的熱處理概念1 .正火：將或鋼件加熱到臨界點 AC3或ACM以上的適當溫度保持一定時間后在 空氣中冷卻，得到類組織的熱處理工藝。2 .退火annealing：將亞共析鋼工件加熱至 AC3以上2040度，保溫一段時間后, 隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝3 .固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝4 .時效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨 時間而變化的現(xiàn)象。5 .:

15、使合金中各種相充分溶解，強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，與軟化，以 便繼續(xù)加工成型6 .時效處理：在強化相析出的溫度加熱并保溫，使強化相沉淀析出，得以硬化， 提高強度7 .淬火：將鋼奧氏體化后以適當?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內全部或一定 的范圍內發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定轉變的熱處理工藝50CrVA彈簧鋼880 c淬油金相組織8 .回火：將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當溫度保持一定時間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝9 .鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習慣上碳氮共 滲又稱為氟化，目前以中溫和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應用較

16、為廣泛。中溫 氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲 氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。10 .調質處理quenching and tempering ： 一般習慣將淬火加高溫回火相結合的熱處 理稱為調質處理。調質處理廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下 工作的連桿、齒輪及軸類等。調質處理后得到組織，它的機械性能均比相同硬度的正 火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的和工件截面尺寸有關，一般 在 HB200350 之間。11.釬焊：用將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝 回火的種類及應用根據(jù)工件性能要求的不同，按其回火

17、溫度的不同，可將回火分為以下幾種：（一）低溫回火（150 250度）低溫回火所得組織為。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低 其和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖 模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為 HRC5864。(二)中溫回火(250 500度)中溫回火所得組織為。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種和熱作模具的處理，回火后硬度一般為HRC35-50O(三)高溫回火(500 650度)高溫回火所得組織為回火索氏體。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調 質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性

18、，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用 于，拖拉機，等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為 HB200-330O 熱處理變形的預防精密復雜模具的變形原因往往是復雜的，但是我們只要掌握其變形規(guī)律，分析其產(chǎn) 生的原因，采用不同的方法進行預防模具的變形是能夠減少的，也是能夠控制的。一般 來說，對精密復雜模具的熱處理變形可采取以下方法預防。(1)合理選材。對精密復雜模具應選擇材質好的微變形(如空淬鋼)，對碳化物嚴重的模具鋼應進行合理鍛造并進行調質熱處理，對較大和無法鍛造模具鋼可進行固溶雙細化 熱處理。(2)模具結構設計要合理，厚薄不要太懸殊，形狀要對稱，對于變形較大模具要掌 握

19、變形規(guī)律，預留加工余量，對于大型、精密復雜模具可采用組合結構。(3)精密復雜模具要進行預先熱處理，消除過程中產(chǎn)生的殘余應力。(4)合理選擇加熱溫度，控制加熱速度，對于精密復雜模具可采取緩慢加熱、預熱 和其他均衡加熱的方法來減少。(5)在保證模具硬度的前提下，盡量采用預冷、分級冷卻淬火或溫淬火工藝。(6)對精密復雜模具，在條件許可的情況下，盡量采用真空加熱淬火和淬火后的。(7)對一些精密復雜的模具可采用預先熱處理、時效熱處理、調質氮化熱處理來控 制模具的。(8)在修補模具砂眼、氣孔、磨損等缺陷時，選用等熱影響小的修復設備以避免修 補過程中變形的產(chǎn)生。另外，正確的熱處理工藝操作(如堵孔、綁孔、機械

20、固定、適宜的加熱方法、正確 選擇模具的冷卻方向和在冷卻介質中的運動方向等)和合理的回火熱處理工藝也是減少 精密復雜模具變形的有效措施。熱處理子工藝退火熱處理硫化熱處理硬化熱處理消除應力熱處理 表面淬火回火熱處理表面淬火回火熱處理通常用感應加熱或火焰加熱的方式進行。主要技術參數(shù)是、局 部硬度和有效硬化層深度。硬度檢測可采用維氏硬度計，也可采用洛氏或表面。試驗力 （標尺）的選擇與有效硬化層深度和工件表面硬度有關。這里涉及到三種硬度計。一、維氏硬度計是測試熱處理工件表面硬度的重要手段，它可選用100kg的試驗力，測試薄至厚的表面硬化層，它的精度是最高的，可分辨出熱處理工件表面硬度的微 小差別。另外，

21、有效硬化層深度也要由維氏硬度計來檢測，所以，對于進行表面熱處理 加工或大量使用表面熱處理工件的單位，配備一臺維氏硬度計是有必要的。二、表面洛氏硬度計也是十分適于測試表面淬火工件硬度的，表面洛氏硬度計有三 種標尺可以選擇?？梢詼y試有效硬化深度超過的各種表面硬化工件。盡管表面洛氏硬度 計的精度沒有維氏硬度計高，但是作為熱處理工廠質量管理和合格檢查的檢測手段，已 經(jīng)能夠滿足要求。況且它還具有操作簡單、使用方便、價格較低，測量迅速、可直接讀 取等特點，利用表面洛氏硬度計可對成批的表面熱處理工件進行快速無損的逐件檢測。 這一點對于金屬加工和機械制造工廠具有重要意義。三、當表面熱處理硬化層較厚時，也可采用

22、洛氏硬度計。當熱處理硬化層厚度在 時，可采用HRA標尺，當硬化層厚度超過時，可采用 HRC標尺。維氏、洛氏和表面洛氏三種硬度值可以方便地進行相互換算，轉換成標準、圖紙或 用戶需要的硬度值。相應的換算表在國際標準ISO、ASTM和中國標準GB/T中都已給出。在天星網(wǎng)站的技術資料欄目中這三種換算表都可以找到。局部熱處理零件如果局部硬度要求較高，可用感應加熱等方式進行局部淬火熱處理，這樣的零 件通常要在圖紙上標出局部淬火熱處理的位置和局部硬度值。零件的硬度檢測要在指定 區(qū)域內進行。硬度檢測儀器可采用洛氏硬度計，測試 HRC硬度值，如熱處理硬化層較 淺，可采用表面洛氏硬度計，測試 HRN硬度值?；瘜W熱

23、處理-化學熱處理是使工件表面滲入一種或幾種化學元素的原子，從而改變工件表面 的化學成分、組織和性能。經(jīng)淬火和低溫回火后，工件表面具有高的硬度、耐磨性和接 觸疲勞強度，而工件的芯部又具有高的強韌性。熱處理過程中的溫度和壓力檢測根據(jù)以上說的內容，在熱處理過程中對溫度的檢測和記錄非常的重要，溫度控制的 不好對產(chǎn)品的影響十分的大，所以溫度的檢測十分的重要，在整個過程的溫度的變化趨勢也顯得十分的重要，導致在熱處理的過程中必須對溫度的變化進行記錄，可以方便 以后進行數(shù)據(jù)分析，也可以查看到底是哪段時間溫度沒有達到要求。這樣對以后的熱處 理進行改進起到非常大的作用金屬熱處理工藝手冊、調質工藝序號鋼號淬火回火硬度HB截面大小 mm溫度淬火介質溫度。C冷卻方法135840-860水500-540空氣197-255小于100860-880560-600156-207100 到 300850-870油610-630121-187二300570-590170-217245850-870油580-620空氣163-238小于100480-500196-255100 到 330水500-530217-248830-850560-580207-255340CrA840-860油520-540油280-321小于40540-560269-302550-570241-277 40-6057