鋼熱處理工藝(精品 值得參考)

1、Qingdao Ocean Shipping Mariners College鋼的熱處理鋼的熱處理Heat-Treatment of Steel1. 1. 熱處理熱處理：將將固態(tài)固態(tài)金屬或合金通過金屬或合金通過加熱、保溫加熱、保溫和和冷卻冷卻的的方法方法改變內(nèi)部組織，從而獲得所需性能改變內(nèi)部組織，從而獲得所需性能的一種工藝。的一種工藝。2.2.熱處理工藝過程：熱處理工藝過程： 加熱、保溫、冷卻加熱、保溫、冷卻三環(huán)節(jié)。三環(huán)節(jié)。Qingdao Ocean Shipping Mariners College在機床制造中約在機床制造中約60-70%的零的零件要經(jīng)過熱處理。件要經(jīng)過熱處理。在汽車、拖拉機

2、制造業(yè)中需在汽車、拖拉機制造業(yè)中需熱處理的零件達熱處理的零件達70-80%。 熱處理是一種重要的加工工藝，熱處理是一種重要的加工工藝，在制造業(yè)被廣泛應用。在制造業(yè)被廣泛應用。模具、滾動軸承模具、滾動軸承100%需經(jīng)過需經(jīng)過熱處理。熱處理?？傊?，總之，重要零件都需適當熱處重要零件都需適當熱處理后才能使用。理后才能使用。 Qingdao Ocean Shipping Mariners College3. 根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將根據(jù)加熱、冷卻方式及鋼組織性能變化特點不同，將熱處理工藝分類如下：熱處理工藝分類如下：整體熱處理整體熱處理表面熱處理表面熱處理熱處理熱處理退火退火正火

3、正火淬火淬火回火回火表面淬火表面淬火感應加熱、火焰加熱感應加熱、火焰加熱化學熱處理化學熱處理滲碳、氮化、碳氮滲碳、氮化、碳氮 共滲、滲其他元素等共滲、滲其他元素等Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變GPQSEAFF+AA+Fe3CPF+PP+Fe3C臨界點：鋼在固態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度線。臨界點：鋼在固態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度線。A1A3Acm 0.0218 0.77 2.11A A1 1線（線（PSKPSK）A PA A3 3線（線（GSGS）AcmAcm線（

4、線（ESES）A FA Fe3CHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變一、鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變GPQSEAFF+AA+Fe3CPF+PP+Fe3CAc3AccmAc1Ar3Ar1ArcmA1A3Acm 0.0218 0.77 2.11臨界點：鋼在固態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度線。臨界點：鋼在固態(tài)下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變的溫度線。A A1 1線（線（PSKPSK）A PA A3 3線（線（GSGS）AcmAcm線（線（ESES）A FA Fe3C實際加熱時的臨界點：實際加熱時的臨界點： AcAc1 1、

5、AcAc3 3、AcAccmcm實際冷卻時的臨界點：實際冷卻時的臨界點： ArAr1 1、ArAr3 3、ArArcmcmHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2. 鋼的奧氏體化加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在一種是在A A1 1以下加熱，不發(fā)生相變；以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是另一種是加熱到臨界點以加熱到臨界點以上，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱上，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。奧氏體化。共析鋼加熱時的奧氏體化過程：共析鋼加熱時的奧氏體化過程：

6、A形 核A長 大F e3C溶 解A均 勻 化FF e3C未 溶F e3C未 溶F e3CHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College亞共析鋼和過共析鋼亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。析鋼基本相同。但由但由于先共析于先共析F 或或Fe3C的存在，要獲得全部的存在，要獲得全部奧氏體組織，奧氏體組織，必須相必須相應加熱到應加熱到Ac3或或Accm以上以上。Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College加熱的目

7、的：實現(xiàn)奧氏體化加熱的目的：實現(xiàn)奧氏體化 （完全奧氏體化、（完全奧氏體化、 部分奧氏體化）部分奧氏體化）完全奧氏體化溫度完全奧氏體化溫度亞共析鋼亞共析鋼共析鋼共析鋼過共析鋼過共析鋼:Ac3:Ac1:Accm部分奧氏體化溫度部分奧氏體化溫度亞共析鋼亞共析鋼過共析鋼過共析鋼:Ac1Ac3:Ac1AccmHeat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College毛坯生產(chǎn)毛坯生產(chǎn) 預先熱處理預先熱處理 機械加工機械加工 最終熱處理最終熱處理 機械精加工機械精加工預先熱處理預先熱處理 : : 退火退火 ; ; 正火正火最終熱處理最終熱處理

8、 : : 淬火淬火 ; ; 回火回火一般零件生產(chǎn)的工藝路線一般零件生產(chǎn)的工藝路線: :一、鋼的整體熱處理工藝一、鋼的整體熱處理工藝Qingdao Ocean Shipping Mariners College(一一) 退火退火 (anneal)將鋼加熱到一定溫將鋼加熱到一定溫度，保溫后緩慢冷度，保溫后緩慢冷卻卻 (爐冷爐冷) 的熱處理的熱處理工藝叫做工藝叫做退火退火。1. 退火目的退火目的降低硬度降低硬度，便于切削加工。，便于切削加工。 提高塑性提高塑性，便于冷變形加工。，便于冷變形加工。 消除內(nèi)應力消除內(nèi)應力，防止零件變形和開裂。，防止零件變形和開裂。(4) 細化晶粒，為最終熱處理作組織準備

9、。細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。 真空退火爐真空退火爐Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College(二二) 正火正火 (normalizing)正火是將正火是將亞共析鋼亞共析鋼加熱到加熱到Ac3+3050，共析鋼，共析鋼加熱加熱到到Ac1+3050，過共析鋼，過共析鋼 加熱到加熱到Accm+3050保溫保溫 后在后在靜止空氣中冷卻靜止空氣中冷卻的工藝。的工藝。正火比退火冷卻速度大。正火比退火冷卻速度大。共析鋼正火后的組織：共析鋼正火后的組織： 索氏體索氏體S正火溫度正火溫度 1. 1.正火目的：正火目的：1)1

10、)提高硬度提高硬度，改善切削加工性能；，改善切削加工性能；2)2)細化組織和消除過熱缺陷；細化組織和消除過熱缺陷；3)3)消除和減少網(wǎng)狀滲碳體，提高鋼的綜合機械性能。消除和減少網(wǎng)狀滲碳體，提高鋼的綜合機械性能。 2.2.應用應用: :1 1）用于低碳鋼或低合金鋼用于低碳鋼或低合金鋼改善切削加工性能。改善切削加工性能。 2 2）用正火）用正火代替代替中碳鋼、中合金鋼的大直徑或形狀復雜中碳鋼、中合金鋼的大直徑或形狀復雜零件的零件的調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理。 3 3）用正火）用正火代替代替工時很長的鑄、鍛件的工時很長的鑄、鍛件的完全退火完全退火。 4 4）作為球化退火之前的預先熱處理。作為球化退火之前的預

11、先熱處理。Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2. 退火的分類退火的分類退火退火重結(jié)晶重結(jié)晶退退 火火低溫低溫退火退火完全退火完全退火擴散退火擴散退火球化退火球化退火再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火去應力退火去應力退火根據(jù)鋼的成分和處理目的的不同，可分為根據(jù)鋼的成分和處理目的的不同，可分為Qingdao Ocean Shipping Mariners College碳鋼的各種退火、正火加熱溫度范圍碳鋼的各種退火、正火加熱溫度范圍正火的冷卻速度較快，得到的組織比較細小，強度和硬度也稍高一些。正火的冷卻速度較快，得到的組織

12、比較細小，強度和硬度也稍高一些。退火種類退火種類加熱溫度加熱溫度 目的目的適用范圍適用范圍完全退火完全退火AcAc3 3+ +（30305050）降低硬度，降低硬度，細化組織細化組織亞共析鋼亞共析鋼球化退火球化退火AcAc1 1+ +（30305050）使?jié)B碳體球使?jié)B碳體球狀化，降低狀化，降低硬度，改善硬度，改善切削加工性切削加工性過共析鋼過共析鋼再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火 T T再再+ +（100100200200）消除加工硬消除加工硬化化經(jīng)冷變形的經(jīng)冷變形的低碳鋼低碳鋼低溫退火低溫退火A A1 1（100100200200）消除內(nèi)應力消除內(nèi)應力鑄、鍛、焊鑄、鍛、焊接件接件2.常見退火工藝常見退火

13、工藝Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College(三三) 淬火淬火 (quenching)淬火淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后急速急速 冷卻的熱處理工藝。冷卻的熱處理工藝。淬火是應用最廣的熱處理淬火是應用最廣的熱處理工藝之一。工藝之一。淬火目的淬火目的是為了獲得馬氏是為了獲得馬氏體組織，提高鋼的硬度。體組織，提高鋼的硬度。真空淬火爐真空淬火爐Qingdao Ocean Shipping Mariners College1.淬火溫度淬火溫度(1) 亞共析鋼亞共析鋼淬火溫度為淬火溫度為

14、Ac3+(30-50)(2) 共析、過共析鋼共析、過共析鋼 淬火溫度為淬火溫度為Ac1+(30-50)Qingdao Ocean Shipping Mariners College2.淬火介質(zhì)淬火介質(zhì)理想的冷卻曲線應只理想的冷卻曲線應只在在C C曲線鼻尖處快冷曲線鼻尖處快冷，而在，而在Ms附近盡量附近盡量緩冷，以達到既獲得緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小馬氏體組織，又減小內(nèi)應力的目的。但目內(nèi)應力的目的。但目前還沒有找到理想的前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。淬火介質(zhì)。常用淬火介質(zhì)是水和油。常用淬火介質(zhì)是水和油。Qingdao Ocean Shipping Mariners College3.常用

15、淬火方法常用淬火方法單液淬火單液淬火雙液淬火雙液淬火分級淬火分級淬火等溫淬火等溫淬火時間時間溫度溫度MsA1M+AM+AM+AB下下 3.3.淬火方式淬火方式 單液淬火（單液淬火（a a） 雙液淬火（雙液淬火（b b） 分級淬火（分級淬火（c c） 等溫淬火（等溫淬火（d d） 冷處理：冷處理：實質(zhì)實質(zhì)零下淬火零下淬火目的：減少殘余奧氏體量，目的：減少殘余奧氏體量， 提高硬度和穩(wěn)定零件尺寸。提高硬度和穩(wěn)定零件尺寸。 各種淬火方式示意圖各種淬火方式示意圖 aa單液淬火；單液淬火；bb雙液淬火雙液淬火 cc分級淬火；分級淬火；dd等溫淬火等溫淬火時間（時間（s）溫度溫度（）A1MsabcdQing

16、dao Ocean Shipping Mariners College4.4.鋼的淬透性鋼的淬透性 淬透性：淬透性：淬火條件下得到淬火條件下得到M M組織的能力組織的能力。 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淬硬層深度來表示。來表示。淬硬層深度淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + (50%M + 50%T)50%T)的深度。的深度。Qingdao Ocean Shipping Mariners College影響淬透性的因素影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于鋼的淬透性取決于臨界冷臨界冷卻速度卻速度Vk。Vk越小，淬透越小，淬透性越高。性越高

17、。Vk取決于取決于C曲線的位置。曲線的位置。C曲線越靠右，曲線越靠右，Vk越小。越小。因而凡是影響因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素。曲線的因素都是影響淬透性的因素。即即除除Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化的條件越有利，透性提高；奧氏體化的條件越有利，C曲線位置越曲線位置越向右移，鋼的淬透性越好。向右移，鋼的淬透性越好。 Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College（四）鋼的回火（四）鋼的回火 (temper) 回火回火是指將淬火鋼加熱到是指

18、將淬火鋼加熱到A1以下一定溫度保溫后在以下一定溫度保溫后在靜止空氣靜止空氣中冷卻的工藝。中冷卻的工藝。1. 回火的目的回火的目的 減少或消除淬火內(nèi)應力，減少或消除淬火內(nèi)應力，穩(wěn)定工件尺寸。穩(wěn)定工件尺寸。獲得良好的綜合力學性能。獲得良好的綜合力學性能。淬火鋼一般硬度高，脆性淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。大，回火可調(diào)整硬度、韌性。螺桿表面的螺桿表面的淬火裂紋淬火裂紋Qingdao Ocean Shipping Mariners College 2. 2.回火工藝及應用回火工藝及應用回火方法回火方法 加熱溫度加熱溫度組織組織 性能特點性能特點 適用范圍適用范圍低溫回火低溫回火（15

19、0150250250） MM高硬度、高耐高硬度、高耐磨性磨性刃具、量刃具、量具、模具具、模具中溫回火中溫回火（350350500500） TT良好的彈性極良好的彈性極限和屈服極限限和屈服極限各類彈簧各類彈簧高溫回火高溫回火（）（500500650650） SS良好的綜合機良好的綜合機械性能械性能曲軸、連曲軸、連桿等桿等：淬火淬火+ +高溫回火高溫回火調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College4040鋼力學性能與回火溫度的關系鋼力學性能與回火溫度的關系淬火鋼硬度隨回火溫度的變化淬火鋼硬度隨回火溫度的

20、變化回火時的性能變化回火時的性能變化 回火時力學性能變化總的趨勢是隨回火溫度提回火時力學性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。Qingdao Ocean Shipping Mariners College 3.回火脆性：回火脆性：沖擊韌性沖擊韌性a aK K降低的現(xiàn)象。降低的現(xiàn)象。 回火脆性回火脆性 溫度范圍溫度范圍 特點特點 第一類回火脆性第一類回火脆性（低低溫回火脆性、溫回火脆性、 不可逆不可逆回火脆性）回火脆性）（250250350350）所有鋼中，所有鋼中，無法消除無法消除第二類回火脆性第二類回火脆性（高高溫回火脆

21、性、溫回火脆性、 可逆可逆回火脆性）回火脆性）（450450650650）含含CrCr、NiNi、MnMn、SiSi的鋼中，的鋼中，可以消除可以消除Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College 鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理目的：目的：表硬里韌表硬里韌途徑：途徑： 一、只改變表面一、只改變表面組織（組織（表面淬火）表面淬火） 二、同時改變表面化學二、同時改變表面化學成分和組織（成分和組織（表面化學熱處理）表面化學熱處理） Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Ma

22、riners College1. 鋼的表面淬火鋼的表面淬火 表面淬火表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下，利用快速加熱將況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火表層奧氏體化后進行淬火以以強化零件表面的熱處理方法。強化零件表面的熱處理方法。適用材料：適用材料：中碳鋼、中中碳鋼、中碳合金鋼、碳合金鋼、鑄鐵鑄鐵種類：種類：火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火感應加熱表面淬火感應加熱表面淬火Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College1 1）火焰加熱表面淬火）火焰加熱表面淬火

23、優(yōu)點：優(yōu)點：設備簡單，使用方便、靈活；設備簡單，使用方便、靈活； 缺點：容易過熱，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定。缺點：容易過熱，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定。 用于單件或小批生產(chǎn)的大型零件，局部淬火的零件用于單件或小批生產(chǎn)的大型零件，局部淬火的零件加熱層移動方向噴水管焊炬淬硬層工件Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2 2）感應加熱表面淬火）感應加熱表面淬火 優(yōu)點：加熱速度快，生產(chǎn)效率高，淬硬層可控制、優(yōu)點：加熱速度快，生產(chǎn)效率高，淬硬層可控制、工藝質(zhì)量穩(wěn)定；易實現(xiàn)機械化和自動化工藝質(zhì)量穩(wěn)定；易實現(xiàn)機械化和自動化 缺點：成本高缺點：成本高 適用于形狀簡單、成批生產(chǎn)的零件。適用于形狀簡單、成批生產(chǎn)的零件。 感應加熱感應加熱淬火噴水圈感應線圈零件間隙水水水水加熱層電流集中層電流密度Heat-Treatment of SteelQingdao Ocean Shipping Mariners College2. 鋼的表面化學熱處理鋼的表面化學熱處理 表面化學熱處理表面化學熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中使介質(zhì)中活性原子滲入