課題四掌握鋼的熱處理工藝與應(yīng)用

1、本項(xiàng)課題主要內(nèi)容本項(xiàng)課題主要內(nèi)容：任務(wù)任務(wù)1 1 掌握鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變掌握鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變?nèi)蝿?wù)任務(wù)2 2 掌握鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變掌握鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變?nèi)蝿?wù)任務(wù)3 3 掌握并應(yīng)用鋼的退火與正火工藝掌握并應(yīng)用鋼的退火與正火工藝任務(wù)任務(wù)4 4 掌握并應(yīng)用鋼的淬火工藝掌握并應(yīng)用鋼的淬火工藝任務(wù)任務(wù)5 5 掌握并應(yīng)用鋼的回火工藝掌握并應(yīng)用鋼的回火工藝任務(wù)任務(wù)6 6 掌握并應(yīng)用鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理掌握并應(yīng)用鋼的表面熱處理與化學(xué)熱處理任務(wù)任務(wù)7 7 了解熱處理新技術(shù)了解熱處理新技術(shù)任務(wù)任務(wù)8 8 掌握熱處理工藝制定掌握熱處理工藝制定任務(wù)任務(wù)9 9 了解金屬表面防腐與防護(hù)方法了解金屬表面防腐

2、與防護(hù)方法課題四課題四 掌握鋼的熱處理工藝與應(yīng)用掌握鋼的熱處理工藝與應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解熱處理工藝曲線；認(rèn)識(shí)鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變。知識(shí)目標(biāo)：了解熱處理工藝曲線；認(rèn)識(shí)鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變。能力目標(biāo)：能分析鋼在加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱處理結(jié)果的影響。能力目標(biāo)：能分析鋼在加熱時(shí)組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱處理結(jié)果的影響。任務(wù)一任務(wù)一 掌握鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變掌握鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1. 1. 了解熱處理基本情況與熱處理工藝曲線了解熱處理基本情況與熱處理工藝曲線（1 1）熱處理在機(jī)械裝備制造業(yè)中的地位）熱處理在機(jī)械裝備制造業(yè)中的地位各類機(jī)床中需經(jīng)過(guò)熱處理的工件約占其總重量的各類機(jī)床中需經(jīng)過(guò)熱處理的工件約占其

3、總重量的60607070；汽車、拖拉機(jī)中約占汽車、拖拉機(jī)中約占70708080；模具、工具、刀具、量具、軸；模具、工具、刀具、量具、軸承與齒輪等零件幾乎承與齒輪等零件幾乎100100需要熱處理。因此，熱處理在機(jī)械制需要熱處理。因此，熱處理在機(jī)械制造業(yè)中占有十分重要的地位，是缺之不可的造業(yè)中占有十分重要的地位，是缺之不可的 圖示需要熱處理的各類零件。圖示需要熱處理的各類零件。 （2 2）熱處理工藝曲線）熱處理工藝曲線熱處理：將熱處理：將固態(tài)固態(tài)金屬或合金進(jìn)行金屬或合金進(jìn)行加熱、保溫和冷卻加熱、保溫和冷卻，改變內(nèi)，改變內(nèi)部組織以獲得所需要性能的工藝方法部組織以獲得所需要性能的工藝方法目的：改善鋼（

4、工件）的力學(xué)性能或工藝性能；目的：改善鋼（工件）的力學(xué)性能或工藝性能；作用：充分發(fā)揮材料的性能潛力，作用：充分發(fā)揮材料的性能潛力，提高零件加工性或質(zhì)量提高零件加工性或質(zhì)量， 延長(zhǎng)零件壽命；延長(zhǎng)零件壽命；應(yīng)用應(yīng)用：十分廣泛十分廣泛。機(jī)床機(jī)床60607070，汽車和拖拉機(jī)，汽車和拖拉機(jī)7070 80 80，量具、刀具、模具級(jí)軸承，量具、刀具、模具級(jí)軸承100100的零件需熱處理的零件需熱處理按目的、加熱條件和特點(diǎn)不同，熱處理分為：按目的、加熱條件和特點(diǎn)不同，熱處理分為：常規(guī)常規(guī)熱處理熱處理（四火）：（四火）：退火、正火、淬火、回火退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面熱處理：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加

5、熱加熱表面淬火：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱加熱表面淬火化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：滲碳、滲氮、碳氮共滲等：滲碳、滲氮、碳氮共滲等熱處理都是有熱處理都是有加熱、保溫和冷卻加熱、保溫和冷卻三階段組成三階段組成（2 2）熱處理工藝曲線）熱處理工藝曲線熱處理工藝卡熱處理工藝卡熱處理車間熱處理車間熱處理爐熱處理爐（3 3）熱處理常用設(shè)備）熱處理常用設(shè)備（3 3）熱處理常用設(shè)備）熱處理常用設(shè)備（a a）箱式電阻爐）箱式電阻爐 （b b）井式爐）井式爐 （c c）鹽浴加熱爐）鹽浴加熱爐 （d d）火焰燃?xì)饧訜釥t）火焰燃?xì)饧訜釥t圖圖4 43 3 常用熱處理加熱爐常用熱處理加熱爐 （a a）冷卻水槽）冷卻水槽 （b

6、b）冷卻油池）冷卻油池圖圖4 44 4 冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備（4 4）熱處理工藝分類）熱處理工藝分類根據(jù)零件熱處理的目的、加熱方法和冷卻方法的不同，熱處理根據(jù)零件熱處理的目的、加熱方法和冷卻方法的不同，熱處理工藝分類工藝分類工藝類型工藝類型熱處理熱處理整體熱處理整體熱處理表面熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理工藝名稱工藝名稱退火退火表面淬火和回火表面淬火和回火滲碳滲碳正火正火物理氣相沉積物理氣相沉積滲氮滲氮淬火淬火化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積碳氮共滲碳氮共滲回火回火等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積沉積氮碳共滲氮碳共滲調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)等離子注人等離子注人滲其他非金屬滲其他非金屬穩(wěn)定化處理穩(wěn)定化處理

7、滲金屬滲金屬固溶處理、水韌處固溶處理、水韌處理理多元共滲多元共滲固溶處理和時(shí)效固溶處理和時(shí)效2. 2. 鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變熱處理第一階段是加熱階段，目的是得到均勻細(xì)小的奧氏體熱處理第一階段是加熱階段，目的是得到均勻細(xì)小的奧氏體組織，加熱溫度參照鐵碳合金的相圖。組織，加熱溫度參照鐵碳合金的相圖。（1 1） 鋼的奧氏體化在相鋼的奧氏體化在相圖中的臨界點(diǎn)圖中的臨界點(diǎn) 由由FeFeFeFe3 3C C相圖可知，相圖可知，A A1 1、A A3 3、A Acmcm線是碳鋼在極線是碳鋼在極其緩慢加熱和冷卻時(shí)的相其緩慢加熱和冷卻時(shí)的相變溫度線變溫度線，線上的點(diǎn)都是，線上的點(diǎn)都是平衡條件

8、下的相變點(diǎn)。平衡條件下的相變點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，加熱和冷實(shí)際生產(chǎn)中，加熱和冷卻并不是極其緩慢的，卻并不是極其緩慢的， A A1 1、A A3 3、A Acmcm線是線是有一定偏離。有一定偏離。實(shí)際加熱時(shí)用實(shí)際加熱時(shí)用 Ac Ac1 1、AcAc3 3、AcAccmcm；冷卻時(shí)用冷卻時(shí)用ArAr1 1、ArAr3 3、AcAccmcm表示。表示。（2 2）奧氏體的形成過(guò)程）奧氏體的形成過(guò)程奧氏體化奧氏體化：將鋼件加熱到：將鋼件加熱到AcAc3 3或或AcAc1 1溫度以上，以獲得全部或溫度以上，以獲得全部或部分奧氏體組織的操作。部分奧氏體組織的操作。亞共析鋼必須加熱到亞共析鋼必須加熱到AcAc3 3

9、以上，過(guò)共析鋼必須加熱到以上，過(guò)共析鋼必須加熱到AcAccmcm以以上才能得到全部奧氏體，和共析鋼一樣在上才能得到全部奧氏體，和共析鋼一樣在AcAc1 1溫度時(shí)都發(fā)生溫度時(shí)都發(fā)生P P A A轉(zhuǎn)化過(guò)程。轉(zhuǎn)化過(guò)程。以共析鋼為例說(shuō)明奧氏體的形成過(guò)程。以共析鋼為例說(shuō)明奧氏體的形成過(guò)程。共析鋼加熱到共析鋼加熱到727727C C（A Ac1c1) )以上，珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體的四以上，珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體的四個(gè)階段個(gè)階段奧氏體奧氏體形核形核奧氏體奧氏體核長(zhǎng)大核長(zhǎng)大殘余滲碳?xì)堄酀B碳體溶解體溶解奧氏體成奧氏體成分均勻化分均勻化（3 3）奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其控制措施）奧氏體晶粒長(zhǎng)大及其控制措施l l）加熱溫度和保

10、溫時(shí)間）加熱溫度和保溫時(shí)間: :加熱溫度越高加熱溫度越高, ,保溫時(shí)間越長(zhǎng)，奧氏體保溫時(shí)間越長(zhǎng)，奧氏體晶粒長(zhǎng)得越大。晶粒長(zhǎng)得越大。2 2）加熱速度：加熱溫度一定，加熱速度越快，奧氏體晶粒越）加熱速度：加熱溫度一定，加熱速度越快，奧氏體晶粒越細(xì)小。因此，快速高溫加熱和短時(shí)間保溫，是生產(chǎn)中常用的一細(xì)小。因此，快速高溫加熱和短時(shí)間保溫，是生產(chǎn)中常用的一種細(xì)化晶粒方法。種細(xì)化晶粒方法。3 3）鋼中的合金元素：多數(shù)合金元素均能不同程度地阻礙奧氏）鋼中的合金元素：多數(shù)合金元素均能不同程度地阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大，它們?cè)阡撝行纬呻y溶于奧氏體的碳化物，并彌散體晶粒長(zhǎng)大，它們?cè)阡撝行纬呻y溶于奧氏體的碳化物，并彌散分

11、布在奧氏體晶界上，能阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。分布在奧氏體晶界上，能阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大。奧氏體晶粒的大小對(duì)熱處理性能有很大影響，奧氏體晶粒越奧氏體晶粒的大小對(duì)熱處理性能有很大影響，奧氏體晶粒越細(xì)小，熱處理轉(zhuǎn)變得到的組織晶粒也越細(xì)小，其強(qiáng)度、塑性、細(xì)小，熱處理轉(zhuǎn)變得到的組織晶粒也越細(xì)小，其強(qiáng)度、塑性、韌性都比較好，反之，熱處理后性能越差。韌性都比較好，反之，熱處理后性能越差。 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解熱處理冷卻方式；掌握鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變知識(shí)目標(biāo)：了解熱處理冷卻方式；掌握鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變能力目標(biāo)：能分析鋼在冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱處理結(jié)果的影響能力目標(biāo)：能分析鋼在冷卻時(shí)組織轉(zhuǎn)變對(duì)熱處理結(jié)果的影響

12、任務(wù)二任務(wù)二 掌握鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變掌握鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變1. 1. 了解碳鋼冷卻方式對(duì)其性能的影響了解碳鋼冷卻方式對(duì)其性能的影響同一化學(xué)成分的鋼，加熱到奧氏體狀態(tài)后，冷卻速度不同，將同一化學(xué)成分的鋼，加熱到奧氏體狀態(tài)后，冷卻速度不同，將得到形態(tài)不同的各種室溫組織，從而獲得不同的使用性能。得到形態(tài)不同的各種室溫組織，從而獲得不同的使用性能。任務(wù)二任務(wù)二 鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時(shí)的組織轉(zhuǎn)變 Wc Wc 0.450.45的鋼經(jīng)的鋼經(jīng)840840加熱后，以不同速度冷卻后的力學(xué)性能加熱后，以不同速度冷卻后的力學(xué)性能冷卻方法冷卻方法抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度Rm/MPaRm/MPa屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度/MP

13、a/MPa伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率A A（）（）斷面收縮率斷面收縮率z z（）（）硬度值硬度值爐內(nèi)緩泠爐內(nèi)緩泠53053028028032.532.549.349.3160160200HBW200HBW空氣冷卻空氣冷卻6706707207203403401515181845455050170170240HBW240HBW油中冷卻油中冷卻900900620620181820204848404050HRC50HRC水中冷卻水中冷卻100010007207207 78 812121414525258HRC58HRC常用冷卻方式有等溫冷卻和連續(xù)冷卻常用冷卻方式有等溫冷卻和連續(xù)冷卻2. 2. 認(rèn)識(shí)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變

14、圖并能分析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能認(rèn)識(shí)過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖并能分析轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性能過(guò)冷奧氏體：鋼在實(shí)際冷卻時(shí)都有過(guò)冷現(xiàn)象，即奧氏體向珠光體過(guò)冷奧氏體：鋼在實(shí)際冷卻時(shí)都有過(guò)冷現(xiàn)象，即奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)ArAr1 1比比A A1 1低，奧氏體在低，奧氏體在A A1 1以下暫時(shí)存在而不穩(wěn)定。以下暫時(shí)存在而不穩(wěn)定。（1 1）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的建立（以共析鋼為例）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖的建立（以共析鋼為例）將共析鋼制成若干小圓形薄片將共析鋼制成若干小圓形薄片試樣試樣，加熱至奧氏體化后，分別，加熱至奧氏體化后，分別迅速放人迅速放人A A1 1點(diǎn)以下不同溫度的點(diǎn)以下不同溫度的恒溫鹽浴槽恒溫鹽浴槽中

15、進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變；測(cè)出中進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變；測(cè)出過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始時(shí)間，終止時(shí)間以及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物量；將其畫在過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始時(shí)間，終止時(shí)間以及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物量；將其畫在溫度溫度-時(shí)間坐標(biāo)圖上，連接各轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)和終止點(diǎn)來(lái)，得到共析時(shí)間坐標(biāo)圖上，連接各轉(zhuǎn)變開始點(diǎn)和終止點(diǎn)來(lái)，得到共析鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖。曲線稱為鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖。曲線稱為C C曲線曲線（TTTTTT圖）圖）A A1 1線以上是奧氏體的穩(wěn)定區(qū)，線以上是奧氏體的穩(wěn)定區(qū)，A A1 1線以下、轉(zhuǎn)變開始線以左是過(guò)冷線以下、轉(zhuǎn)變開始線以左是過(guò)冷奧氏體暫存區(qū)。奧氏體暫存區(qū)。A A1 1線以下、轉(zhuǎn)變終止線以右是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線線以下、轉(zhuǎn)變終止線以右是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物

16、區(qū)。兩線之間是過(guò)冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。等溫停留開始至相轉(zhuǎn)變開之間是過(guò)冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。等溫停留開始至相轉(zhuǎn)變開始之間的時(shí)間稱為孕育期。孕育期隨轉(zhuǎn)變溫度的降低逐漸縮短，始之間的時(shí)間稱為孕育期。孕育期隨轉(zhuǎn)變溫度的降低逐漸縮短，在曲線拐彎處（鼻尖）約在曲線拐彎處（鼻尖）約550550，孕育期最短，過(guò)冷奧氏體最不，孕育期最短，過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變速度最快，而后孕育期又逐漸增長(zhǎng)。穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變速度最快，而后孕育期又逐漸增長(zhǎng)。共析共析鋼過(guò)鋼過(guò)冷奧冷奧氏體氏體C C曲曲線分線分析析MsMs是馬氏體轉(zhuǎn)變開始線是馬氏體轉(zhuǎn)變開始線， MfMf是是終止線。終止線。在過(guò)冷奧氏體向馬氏在過(guò)冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變

17、的過(guò)程中有過(guò)冷奧氏體殘留下來(lái)殘余奧氏體體轉(zhuǎn)變的過(guò)程中有過(guò)冷奧氏體殘留下來(lái)殘余奧氏體，用符，用符號(hào)號(hào)AA表示。表示。（2 2）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織和性能共析碳鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖中的共析碳鋼過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖中的“鼻尖鼻尖”將曲線分為上、下將曲線分為上、下兩部分，在兩部分，在A A1 1線以下發(fā)生線以下發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變、貝氏體型轉(zhuǎn)變珠光體型轉(zhuǎn)變、貝氏體型轉(zhuǎn)變1 1）珠光體轉(zhuǎn)變（共析轉(zhuǎn)變）珠光體轉(zhuǎn)變（共析轉(zhuǎn)變A A P P ）發(fā)生溫度發(fā)生溫度7277270 0C-560C-5600 0C C，溫度越低，珠光體的層片越溫度越低，珠光體的層片越細(xì)。細(xì)。產(chǎn)

18、物：珠光體產(chǎn)物：珠光體727727-650-650 珠光體片層較粗珠光體片層較粗 P P（珠光體）（珠光體）, ,硬度硬度25HRC25HRC650650-600-600 珠光體層片較細(xì)珠光體層片較細(xì) S S（索氏體）（索氏體）, ,硬度硬度252530HRC30HRC600600-5-55 50 0 珠光體層片極細(xì)珠光體層片極細(xì) T(T(托氏體托氏體), ),硬度硬度353540HRC40HRC 層片變細(xì)，強(qiáng)度、硬度增加，層片變細(xì)，強(qiáng)度、硬度增加， 塑性、韌性有所改善。塑性、韌性有所改善。 2 2）貝氏體型的轉(zhuǎn)變（）貝氏體型的轉(zhuǎn)變（550550MsMs） 奧氏體過(guò)冷到奧氏體過(guò)冷到550550

19、MsMs的中的中溫區(qū)內(nèi)停留，便發(fā)生過(guò)冷奧氏體向溫區(qū)內(nèi)停留，便發(fā)生過(guò)冷奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)變，形成貝氏體（貝氏體的轉(zhuǎn)變，形成貝氏體（B B）。）。貝氏體是由含過(guò)飽和碳的鐵素體貝氏體是由含過(guò)飽和碳的鐵素體和碳化物組成的兩相混合物。和碳化物組成的兩相混合物。 上貝氏體，上貝氏體， 560560350350，上貝，上貝氏體，密集白條平行白條狀組織。氏體，密集白條平行白條狀組織。硬度硬度404045HRC45HRC性能：上貝氏體的塑性、韌性差，性能：上貝氏體的塑性、韌性差，脆性高，基本不用脆性高，基本不用。貝氏體轉(zhuǎn)變溫度：貝氏體轉(zhuǎn)變溫度： 下貝氏體，下貝氏體， 350350 MsMs，含過(guò)，含過(guò)飽和的細(xì)小

20、針片狀鐵素體和鐵素體飽和的細(xì)小針片狀鐵素體和鐵素體片內(nèi)彌散分布的碳化物組成。硬度片內(nèi)彌散分布的碳化物組成。硬度454550HRC50HRC性能：性能： 下貝氏體強(qiáng)度、硬度高、下貝氏體強(qiáng)度、硬度高、塑性、韌性較好，工業(yè)中用于中碳塑性、韌性較好，工業(yè)中用于中碳鋼和中碳合金鋼制造的零件鋼和中碳合金鋼制造的零件，提高，提高材料的強(qiáng)韌性。材料的強(qiáng)韌性。 1 1）含碳量）含碳量：亞共析碳鋼：亞共析碳鋼C C曲線隨著含碳量的增加而右移，過(guò)曲線隨著含碳量的增加而右移，過(guò)共析碳鋼的共析碳鋼的C C曲線隨著含碳量的增加而左移。共析碳鋼的曲線隨著含碳量的增加而左移。共析碳鋼的C C曲曲線最靠右，過(guò)冷奧氏體最穩(wěn)定。線

21、最靠右，過(guò)冷奧氏體最穩(wěn)定。（3 3）影響）影響C C曲線的因素曲線的因素 2 2）合金元素）合金元素: :合金元素溶人奧氏體后均能增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)合金元素溶人奧氏體后均能增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性定性( (鈷除外），使鈷除外），使C C曲線右移，而且形狀發(fā)生改變。曲線右移，而且形狀發(fā)生改變。3 3）加熱溫度和保溫時(shí)間：加熱溫度越高）加熱溫度和保溫時(shí)間：加熱溫度越高，保溫時(shí)間越，保溫時(shí)間越長(zhǎng)長(zhǎng)，奧，奧氏體成分越均勻，晶粒也越粗大，晶界面積越少，使過(guò)冷奧氏體成分越均勻，晶粒也越粗大，晶界面積越少，使過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性提高，氏體穩(wěn)定性提高，C C曲線右移曲線右移 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線只有連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線只有

22、C C曲線的上曲線的上半部分，沒有下半部分，連續(xù)冷卻半部分，沒有下半部分，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)不形成貝氏體組織。轉(zhuǎn)變時(shí)不形成貝氏體組織。3. 3. 了解過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（了解過(guò)冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（本節(jié)不作要求本節(jié)不作要求）（1 1）過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線）過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線（2 2）C C曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用用生產(chǎn)中，常用生產(chǎn)中，常用C C曲線來(lái)定性地、近曲線來(lái)定性地、近似地分析同一種鋼在連續(xù)冷卻時(shí)的似地分析同一種鋼在連續(xù)冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。以共析鋼為例，將連續(xù)轉(zhuǎn)變過(guò)程。以共析鋼為例，將連續(xù)冷卻速度線畫在冷卻速度線畫在C C曲線圖上，根據(jù)曲線圖上，

23、根據(jù)與與C C曲線相交的位置，可估計(jì)出連曲線相交的位置，可估計(jì)出連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線只有連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線只有C C曲線的上半部分，沒有下半部分，連曲線的上半部分，沒有下半部分，連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)不形成貝氏體組織。續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)不形成貝氏體組織。 C C曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用曲線在連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中的應(yīng)用生產(chǎn)中常用生產(chǎn)中常用C C曲線來(lái)定性曲線來(lái)定性地、近似地分析同一種鋼地、近似地分析同一種鋼在連續(xù)冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。在連續(xù)冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。將共析鋼連續(xù)冷卻速度線將共析鋼連續(xù)冷卻速度線畫在畫在C C曲線圖上，估計(jì)出連曲線圖上，估計(jì)出連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物

24、。v v1 1相當(dāng)于隨爐冷卻的速度相當(dāng)于隨爐冷卻的速度（退火），估計(jì)出連續(xù)冷（退火），估計(jì)出連續(xù)冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，硬度卻后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，硬度170170220HBS220HBS。 v v2 2相當(dāng)于空冷的冷卻速度（正火），估計(jì)出轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，相當(dāng)于空冷的冷卻速度（正火），估計(jì)出轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，硬度硬度252535 HRC35 HRC。v v3 3相當(dāng)于油的冷卻速度（油淬），相當(dāng)于油的冷卻速度（油淬），只有一部分過(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺现挥幸徊糠诌^(guò)冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w體（T T），剩余的過(guò)冷奧氏體到，剩余的過(guò)冷奧氏體到MsMs點(diǎn)以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，最后得到托點(diǎn)以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，最后得到托氏體和

25、馬氏體及殘留奧氏體的復(fù)相氏體和馬氏體及殘留奧氏體的復(fù)相組織，硬度組織，硬度45455555HRCHRC。v v4 4相當(dāng)于在水中冷卻的冷卻速度相當(dāng)于在水中冷卻的冷卻速度（淬火），不與（淬火），不與C C曲線相交，直接曲線相交，直接通過(guò)通過(guò)MsMs點(diǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，得到點(diǎn)，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，得到馬氏體和殘留奧氏體，硬度馬氏體和殘留奧氏體，硬度555565 HRC65 HRC。 （3 3）馬氏體的組織形態(tài)和性能）馬氏體的組織形態(tài)和性能1 1）馬氏體（）馬氏體（MM）：當(dāng)過(guò)冷奧氏體被快速冷卻到）：當(dāng)過(guò)冷奧氏體被快速冷卻到MsMs點(diǎn)以下時(shí)便點(diǎn)以下時(shí)便發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。奧氏體為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)過(guò)冷至發(fā)生馬

26、氏體轉(zhuǎn)變。奧氏體為面心立方晶體結(jié)構(gòu)，當(dāng)過(guò)冷至MsMs以下時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶體結(jié)構(gòu)。由于轉(zhuǎn)變溫度較低，原奧氏以下時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶體結(jié)構(gòu)。由于轉(zhuǎn)變溫度較低，原奧氏體中溶解的過(guò)多碳原子沒有能力進(jìn)行擴(kuò)散，致使所有溶解在原體中溶解的過(guò)多碳原子沒有能力進(jìn)行擴(kuò)散，致使所有溶解在原奧氏體中的碳原子難以析出，使晶格發(fā)生畸變，含碳量越高，奧氏體中的碳原子難以析出，使晶格發(fā)生畸變，含碳量越高，畸變?cè)酱?，?nèi)應(yīng)力也越大?；?cè)酱?，?nèi)應(yīng)力也越大。 2 2）馬氏體的組織形態(tài)和性能馬氏體的組織形態(tài)和性能馬氏體組織形態(tài)有馬氏體組織形態(tài)有片狀片狀（針狀）和板條狀兩種（針狀）和板條狀兩種。片狀馬氏體組織形態(tài)取決于奧氏體的含碳量，

27、奧氏體中含碳片狀馬氏體組織形態(tài)取決于奧氏體的含碳量，奧氏體中含碳量大于量大于1 1.0.0時(shí)，馬氏體呈凸透鏡狀時(shí)，馬氏體呈凸透鏡狀含碳量小于含碳量小于0 0.2.25 5時(shí)時(shí)，馬氏體呈板條狀馬氏體呈板條狀。 馬氏體是鋼中最硬的組織馬氏體是鋼中最硬的組織，硬度和強(qiáng)度硬度和強(qiáng)度取決于馬氏體的取決于馬氏體的含碳量含碳量，隨著含隨著含碳量的增加而升高碳量的增加而升高。當(dāng)馬氏體含碳量增大到。當(dāng)馬氏體含碳量增大到0.60.6時(shí)時(shí) 硬硬度不再繼續(xù)升高度不再繼續(xù)升高, ,大約為大約為60-64HRC 60-64HRC 。馬氏體的塑性和韌性也與。馬氏體的塑性和韌性也與含碳量有關(guān)。片狀高碳馬氏體的塑性和韌性差，而

28、板條狀低碳含碳量有關(guān)。片狀高碳馬氏體的塑性和韌性差，而板條狀低碳馬氏體的塑性和韌性較好。馬氏體的塑性和韌性較好。 3 3）馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)馬氏體轉(zhuǎn)變的無(wú)擴(kuò)散性（快速完成）馬氏體轉(zhuǎn)變的無(wú)擴(kuò)散性（快速完成）。馬氏體馬氏體轉(zhuǎn)變的連續(xù)性。轉(zhuǎn)變的連續(xù)性。 Ms Mf Ms Mf連續(xù)進(jìn)行。形核取決于溫度連續(xù)進(jìn)行。形核取決于溫度與實(shí)踐無(wú)關(guān)與實(shí)踐無(wú)關(guān)馬氏體馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性。轉(zhuǎn)變的不完全性。 Ms Ms、MfMf與冷速無(wú)關(guān)，取決于與冷速無(wú)關(guān)，取決于A A的的含碳量，含碳量，Wc Wc ，點(diǎn)越低。淬火到室溫也不能得到，點(diǎn)越低。淬火到室溫也不能得到100100的馬氏的馬氏體。體。馬氏體轉(zhuǎn)變體積膨

29、脹，產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力，易使工件變形開裂。馬氏體轉(zhuǎn)變體積膨脹，產(chǎn)生很大內(nèi)應(yīng)力，易使工件變形開裂。任務(wù)三任務(wù)三 掌握并應(yīng)用鋼的退火與正火工藝掌握并應(yīng)用鋼的退火與正火工藝 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握鋼的退火與正火工藝方法。知識(shí)目標(biāo)：掌握鋼的退火與正火工藝方法。能力目標(biāo)：能熟練應(yīng)用鋼的退火與正火工藝解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。能力目標(biāo)：能熟練應(yīng)用鋼的退火與正火工藝解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。退火與正火是鋼鐵材料常用的兩種基本熱處理工藝方法，主要用退火與正火是鋼鐵材料常用的兩種基本熱處理工藝方法，主要用來(lái)處理毛坯件（如鑄件、來(lái)處理毛坯件（如鑄件、 鍛件、焊接件等）所造成的缺陷，為鍛件、焊接件等）所造成的缺陷，為后面的切削

30、加工和最終熱處理做好組織準(zhǔn)備，因此，退火與正火后面的切削加工和最終熱處理做好組織準(zhǔn)備，因此，退火與正火通常又稱為預(yù)各熱處理。對(duì)個(gè)別要求不高的鑄件、鍛件、焊接件通常又稱為預(yù)各熱處理。對(duì)個(gè)別要求不高的鑄件、鍛件、焊接件也可作為最終熱處理。也可作為最終熱處理。1.1.鋼的退火鋼的退火退火：鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻退火：鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時(shí)間后隨爐緩慢冷卻（爐冷）。作為預(yù)先熱處理安排在鍛造、鑄造之后，粗加工之（爐冷）。作為預(yù)先熱處理安排在鍛造、鑄造之后，粗加工之前消除應(yīng)力，降低硬度。前消除應(yīng)力，降低硬度。退火的目的：退火的目的： 降低硬度，以利于切削（適合的切削硬度為降

31、低硬度，以利于切削（適合的切削硬度為160-160-260HBS260HBS）；）； 消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形或開裂；消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，防止變形或開裂； 細(xì)化晶粒，均勻組織及成分。細(xì)化晶粒，均勻組織及成分。得到球狀珠光體得到球狀珠光體完全退火完全退火球化退火球化退火去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火擴(kuò)散（均勻化）退火擴(kuò)散（均勻化）退火亞共析成分的碳鋼和合金鋼亞共析成分的碳鋼和合金鋼共析或過(guò)共析碳鋼和合金鋼共析或過(guò)共析碳鋼和合金鋼分類分類退火工藝方法與應(yīng)用退火工藝方法與應(yīng)用 再結(jié)晶退火（消除形變強(qiáng)化）再結(jié)晶退火（消除形變強(qiáng)化）（1 1）完全退火完全退火q將亞共析鋼件完全奧氏體化（加熱至將亞共析鋼件完

32、全奧氏體化（加熱至AcAc3 3以上以上30305050）后，隨）后，隨之緩慢冷卻。為提高生產(chǎn)率，隨爐冷至之緩慢冷卻。為提高生產(chǎn)率，隨爐冷至600600左右，工件出爐空左右，工件出爐空冷。冷。q作用：降低鋼的硬度，便于切削加工；消除殘留應(yīng)力，穩(wěn)定工件作用：降低鋼的硬度，便于切削加工；消除殘留應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，以防變形或開裂；細(xì)化晶粒，改善組織，以提高力學(xué)性能尺寸，以防變形或開裂；細(xì)化晶粒，改善組織，以提高力學(xué)性能和改善工藝性能，為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準(zhǔn)備。和改善工藝性能，為最終熱處理（淬火、回火）作好組織準(zhǔn)備。q缺點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于比較穩(wěn)定的缺點(diǎn)：時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于比較穩(wěn)定的 合金鋼，退

33、火需要幾十個(gè)小時(shí)。合金鋼，退火需要幾十個(gè)小時(shí)。q應(yīng)用：亞共析鋼的鑄件、鍛件、應(yīng)用：亞共析鋼的鑄件、鍛件、 熱軋型材和焊接件。熱軋型材和焊接件。q為縮短完全退火時(shí)間，為縮短完全退火時(shí)間，常采用常采用等溫退火等溫退火工藝：將鋼件加熱工藝：將鋼件加熱到到AcAc3 3（或（或AcAc1 1）點(diǎn)以上，保溫適當(dāng)時(shí)間后，較快冷卻到珠）點(diǎn)以上，保溫適當(dāng)時(shí)間后，較快冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的適當(dāng)溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的適當(dāng)溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。為珠光體類組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。q二者二者目的相同，目的相同，但等溫退火轉(zhuǎn)變易控制但

34、等溫退火轉(zhuǎn)變易控制，所用時(shí)間比完全，所用時(shí)間比完全退火縮短約退火縮短約1 1 /3/3，并可獲得均勻的組織和性能。，并可獲得均勻的組織和性能。（2 2）球化退火球化退火q將共析鋼或過(guò)共析鋼加熱到將共析鋼或過(guò)共析鋼加熱到A Ac c1 1點(diǎn)以上點(diǎn)以上20203030，保溫一定時(shí)，保溫一定時(shí)間后，隨爐緩冷至室溫，或快冷到略低于間后，隨爐緩冷至室溫，或快冷到略低于ArAr1 1溫度，保溫后出溫度，保溫后出爐空冷，使鋼中碳化物球狀化的退火工藝爐空冷，使鋼中碳化物球狀化的退火工藝。q過(guò)共析鋼及合金工具鋼熱加工后，組織中常出現(xiàn)粗片狀珠光過(guò)共析鋼及合金工具鋼熱加工后，組織中常出現(xiàn)粗片狀珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體

35、，鋼的切削加工性能變差，且淬火時(shí)易體和網(wǎng)狀二次滲碳體，鋼的切削加工性能變差，且淬火時(shí)易產(chǎn)生變形和開裂。為消除缺陷，采用球化退火使珠光體中的產(chǎn)生變形和開裂。為消除缺陷，采用球化退火使珠光體中的片狀滲碳體呈顆粒狀片狀滲碳體呈顆粒狀。q球化退火適用于球化退火適用于共析鋼和過(guò)共析鋼共析鋼和過(guò)共析鋼，如碳素工具鋼、合金工，如碳素工具鋼、合金工具鋼和軸承鋼多采用球化退火作為預(yù)具鋼和軸承鋼多采用球化退火作為預(yù)備備熱處理。熱處理。（3 3）均勻化退火（擴(kuò)散退火）均勻化退火（擴(kuò)散退火）q將鑄錠、鑄件或鍛坯加熱到高溫（鋼熔點(diǎn)以下將鑄錠、鑄件或鍛坯加熱到高溫（鋼熔點(diǎn)以下1001002 20000）在此溫度長(zhǎng)時(shí)間保溫

36、（在此溫度長(zhǎng)時(shí)間保溫（lOlO15h15h），），然后緩慢冷卻，達(dá)到化然后緩慢冷卻，達(dá)到化學(xué)成分和組織均勻化學(xué)成分和組織均勻化。q均勻化退火后，鋼的晶粒過(guò)分粗大，均勻化退火后，鋼的晶粒過(guò)分粗大， 還要還要進(jìn)行完全退火或正火進(jìn)行完全退火或正火。均勻化。均勻化 退火時(shí)間長(zhǎng)，耗費(fèi)能量大，成本高。退火時(shí)間長(zhǎng)，耗費(fèi)能量大，成本高。 主要用于要求質(zhì)量高的合金鋼鑄錠主要用于要求質(zhì)量高的合金鋼鑄錠 和鑄件。和鑄件。（4 4）去應(yīng)力退火）去應(yīng)力退火q將鋼加熱到略低于將鋼加熱到略低于A A1 1溫度（溫度（500500600600），保溫一段時(shí)間，），保溫一段時(shí)間，隨爐緩慢冷卻或隨爐緩冷至隨爐緩慢冷卻或隨爐緩冷至

37、3003002OO2OO出爐空冷。出爐空冷。q目的：去除工件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的應(yīng)力，目的：去除工件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的應(yīng)力，以及鑄件內(nèi)存在的殘留應(yīng)力。由于加熱溫度低于以及鑄件內(nèi)存在的殘留應(yīng)力。由于加熱溫度低于A A1 1，點(diǎn)，不，點(diǎn)，不發(fā)生組織的變化（相變），只是消除內(nèi)應(yīng)力。發(fā)生組織的變化（相變），只是消除內(nèi)應(yīng)力。q用于消除工件中的殘留應(yīng)力?？上糜谙ぜ械臍埩魬?yīng)力。可消除50508080應(yīng)力，對(duì)應(yīng)力，對(duì)形狀復(fù)雜及壁厚不均勻的零件尤為重要。形狀復(fù)雜及壁厚不均勻的零件尤為重要。 2. 2. 鋼的正火鋼的正火正火正火：將鋼加熱到：將鋼加熱到AcAc3 3或或Ac

38、Accmcm以上以上30305050，保溫一段時(shí)間，保溫一段時(shí)間，隨后在空氣中冷卻。隨后在空氣中冷卻。正火與退火的區(qū)別：正火冷卻速度稍快正火與退火的區(qū)別：正火冷卻速度稍快，得到的組織較細(xì)小，得到的組織較細(xì)小，強(qiáng)度和硬度有所提高，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短，成本較低。強(qiáng)度和硬度有所提高，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短，成本較低。 對(duì)于低碳鋼和低碳的合金鋼經(jīng)正火后，可提高硬度，改善切對(duì)于低碳鋼和低碳的合金鋼經(jīng)正火后，可提高硬度，改善切削加工性能（削加工性能（170170230HBS230HBS范圍內(nèi)金屬切削加工性較好）；范圍內(nèi)金屬切削加工性較好）；對(duì)于中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的較重要件，可作為預(yù)先熱處理，為最對(duì)于中碳結(jié)構(gòu)鋼

39、制作的較重要件，可作為預(yù)先熱處理，為最終熱處理作好組織準(zhǔn)終熱處理作好組織準(zhǔn)備備；對(duì)于過(guò)共析鋼，對(duì)于過(guò)共析鋼，可消除二次滲碳體網(wǎng)，為球化退火作好組織可消除二次滲碳體網(wǎng)，為球化退火作好組織準(zhǔn)備準(zhǔn)備；對(duì)于使用性能要求不高的零件，以及某些大型或形狀復(fù)雜的對(duì)于使用性能要求不高的零件，以及某些大型或形狀復(fù)雜的零件，當(dāng)淬火有開裂危險(xiǎn)時(shí)，可采用正火作為最終熱處理零件，當(dāng)淬火有開裂危險(xiǎn)時(shí)，可采用正火作為最終熱處理。 幾種退火與正火的加熱溫度范圍及熱處理工藝曲線幾種退火與正火的加熱溫度范圍及熱處理工藝曲線任務(wù)四任務(wù)四 掌握并應(yīng)用鋼的淬火工藝掌握并應(yīng)用鋼的淬火工藝 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握鋼的淬火工藝知識(shí)目標(biāo)

40、：掌握鋼的淬火工藝能力目標(biāo)：能熟練應(yīng)用鋼的淬火工藝解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題能力目標(biāo)：能熟練應(yīng)用鋼的淬火工藝解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題1. 1. 熟練掌握并應(yīng)用鋼的淬火熟練掌握并應(yīng)用鋼的淬火淬火：將鋼件加熱至淬火：將鋼件加熱至Ac3Ac3或或Ac1Ac1以上某一溫度，保溫后以適當(dāng)以上某一溫度，保溫后以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體和速度冷卻，獲得馬氏體和( (或或) )下貝氏體組織的熱處理工藝。下貝氏體組織的熱處理工藝。（1 1）淬火目的：使鋼鐵材料獲得馬氏體或貝氏體組織，并與回）淬火目的：使鋼鐵材料獲得馬氏體或貝氏體組織，并與回火工藝合理配合，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，獲得火工藝合理配合，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度、

41、硬度和耐磨性，獲得需要的力學(xué)性能，特別是在動(dòng)載荷與摩擦力作用下的零件。是需要的力學(xué)性能，特別是在動(dòng)載荷與摩擦力作用下的零件。是強(qiáng)化鋼件最重要的熱處理方法。強(qiáng)化鋼件最重要的熱處理方法。應(yīng)用：刀具、鉆頭、絲錐、板牙、精密量具等，重要零件如銷、應(yīng)用：刀具、鉆頭、絲錐、板牙、精密量具等，重要零件如銷、套、軸、滾動(dòng)軸承、模具等，是強(qiáng)化鋼件最重要的熱處理方法。套、軸、滾動(dòng)軸承、模具等，是強(qiáng)化鋼件最重要的熱處理方法。 （2 2）鋼的淬火加熱溫度選擇）鋼的淬火加熱溫度選擇淬火加熱溫度選擇以得到淬火加熱溫度選擇以得到均勻細(xì)小的奧氏體晶粒均勻細(xì)小的奧氏體晶粒為原則為原則, , 淬淬火后獲得火后獲得均勻細(xì)小的馬氏體

42、組織均勻細(xì)小的馬氏體組織。淬火溫度主要根據(jù)鋼的臨界點(diǎn)淬火溫度主要根據(jù)鋼的臨界點(diǎn)確定，亞共析鋼通常加熱至確定，亞共析鋼通常加熱至AcAc3 3以上以上30305050，可獲得，可獲得均勻細(xì)小的馬氏體和少量殘均勻細(xì)小的馬氏體和少量殘余奧氏體組織。余奧氏體組織。如果淬火溫度過(guò)高，則將獲如果淬火溫度過(guò)高，則將獲得粗大馬氏體組織，同時(shí)引得粗大馬氏體組織，同時(shí)引起鋼件較嚴(yán)重的變形。如果起鋼件較嚴(yán)重的變形。如果淬火溫度過(guò)低，則在淬火組淬火溫度過(guò)低，則在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成鋼織中將出現(xiàn)鐵素體，造成鋼的硬度不足，強(qiáng)度不高。的硬度不足，強(qiáng)度不高。共析鋼、過(guò)共析鋼加熱至共析鋼、過(guò)共析鋼加熱至AcAc1 1以

43、上以上30305050，可獲得均勻細(xì)小，可獲得均勻細(xì)小的馬氏體和少量殘余奧氏體組織。的馬氏體和少量殘余奧氏體組織。合金鋼：大多數(shù)合金元素阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大合金鋼：大多數(shù)合金元素阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大(Mn(Mn、P P除外除外) )，淬火溫度允許比碳鋼稍微高一些，使合金元素充分溶解和均勻淬火溫度允許比碳鋼稍微高一些，使合金元素充分溶解和均勻化，取得較好淬火效果?；?，取得較好淬火效果。（3 3）淬火冷卻介質(zhì)）淬火冷卻介質(zhì)1 1）理想的淬火冷卻方式：應(yīng)具有圖示的冷卻曲線，即只在）理想的淬火冷卻方式：應(yīng)具有圖示的冷卻曲線，即只在C C曲曲線鼻部附近快速冷卻，而在淬火溫度到線鼻部附近快速冷卻，而在淬火溫度

44、到650650之間以及之間以及MsMs點(diǎn)點(diǎn)以下以較慢的速度冷卻。以下以較慢的速度冷卻。.在達(dá)到在達(dá)到C C曲線的曲線的“鼻尖鼻尖”附近附近，即在，即在550-650550-650溫度范圍內(nèi)以溫度范圍內(nèi)以極快的冷卻速度，迅速冷卻到極快的冷卻速度，迅速冷卻到“鼻尖鼻尖”以下，以避開以下，以避開C C曲線的曲線的“鼻尖鼻尖”。.在在650650以上或在以上或在400 400 以下以下，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定，這兩個(gè)階段，過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定，這兩個(gè)階段應(yīng)盡量減慢冷卻速度，以減少淬應(yīng)盡量減慢冷卻速度，以減少淬火應(yīng)力火應(yīng)力.特別在特別在MsMs（300300200200）點(diǎn)）點(diǎn)附近發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，尤其不附近發(fā)生馬氏

45、體轉(zhuǎn)變時(shí)，尤其不應(yīng)快冷，否則容易造成變形及開應(yīng)快冷，否則容易造成變形及開裂裂2 2）常用的淬火介質(zhì)：水及水溶液、油類、熔鹽、熔堿）常用的淬火介質(zhì)：水及水溶液、油類、熔鹽、熔堿水：冷卻能力很強(qiáng)，加入水：冷卻能力很強(qiáng)，加入5 51010NaClNaCl的鹽水，其冷卻的鹽水，其冷卻能力更強(qiáng)。尤其在能力更強(qiáng)。尤其在650650550550的范圍內(nèi)冷卻速度非?？?，的范圍內(nèi)冷卻速度非?？?，大于大于600600s s。但在。但在300300200200的溫度范圍，冷卻能力的溫度范圍，冷卻能力仍很強(qiáng)，將導(dǎo)致工件變形，甚至開裂。主要用于淬透性較仍很強(qiáng)，將導(dǎo)致工件變形，甚至開裂。主要用于淬透性較小的碳鋼零件。小的

46、碳鋼零件。油（都是礦物油）：優(yōu)點(diǎn)是在油（都是礦物油）：優(yōu)點(diǎn)是在300300200200的范圍內(nèi)冷卻的范圍內(nèi)冷卻能力低，有利于減小變形和開裂，缺點(diǎn)是在能力低，有利于減小變形和開裂，缺點(diǎn)是在650650550550范圍冷卻能力遠(yuǎn)低于水，不宜用于碳鋼，通常只用作合金范圍冷卻能力遠(yuǎn)低于水，不宜用于碳鋼，通常只用作合金鋼的淬火介質(zhì)，油溫控制在鋼的淬火介質(zhì)，油溫控制在4040100100。2 2）常用的淬火介質(zhì)：水及水溶液、油類、鹽或堿水溶液）常用的淬火介質(zhì)：水及水溶液、油類、鹽或堿水溶液為提高水的冷卻能力，常在水中加人少量（為提高水的冷卻能力，常在水中加人少量（10101515）的鹽或堿。常用食鹽水和氫

47、氧化鈉水溶液。的鹽或堿。常用食鹽水和氫氧化鈉水溶液。優(yōu)點(diǎn)是在優(yōu)點(diǎn)是在650650500500能滿足要求。能滿足要求。缺點(diǎn)是在需要緩冷的缺點(diǎn)是在需要緩冷的30030020O20O速度太快，易引起變形速度太快，易引起變形和開裂，對(duì)工件有腐蝕作用，而且淬火后必須清洗。主要和開裂，對(duì)工件有腐蝕作用，而且淬火后必須清洗。主要用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼零件的淬火冷卻。用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼零件的淬火冷卻。 2. 2. 熟悉鋼的淬火方法熟悉鋼的淬火方法工業(yè)上常用的淬火方法有：工業(yè)上常用的淬火方法有：?jiǎn)我捍慊鸱▎我捍慊鸱p液淬火法雙液淬火法分級(jí)淬火法分級(jí)淬火法等溫淬火法等溫淬火法局部淬火法局部淬火法冷處理冷處理1 1）單

48、液淬火法單液淬火法單液淬火法單液淬火法：將鋼件奧氏體化后，保溫適當(dāng)時(shí)間，隨之在：將鋼件奧氏體化后，保溫適當(dāng)時(shí)間，隨之在水（或油）中急冷的淬火工藝，圖示的曲線。此法操作水（或油）中急冷的淬火工藝，圖示的曲線。此法操作簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。通常形狀簡(jiǎn)單尺寸較大的簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。通常形狀簡(jiǎn)單尺寸較大的碳鋼件在水中淬火，合金鋼件及尺寸很小的碳鋼件在油中碳鋼件在水中淬火，合金鋼件及尺寸很小的碳鋼件在油中淬火。淬火。2 2）雙液淬火法）雙液淬火法雙液淬火：將鋼件加熱到奧氏體化后雙液淬火：將鋼件加熱到奧氏體化后，先浸入冷卻能力強(qiáng)的，先浸入冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中，在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)立即轉(zhuǎn)

49、人冷卻能力弱介質(zhì)中，在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)立即轉(zhuǎn)人冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻的淬火工藝。的介質(zhì)中冷卻的淬火工藝。例如先水后油、先水后空氣等，圖示的例如先水后油、先水后空氣等，圖示的曲線曲線。操作時(shí)如能。操作時(shí)如能控制好工件在水中停留的時(shí)間，可有效地防止淬火變形和開控制好工件在水中停留的時(shí)間，可有效地防止淬火變形和開裂，要求較高的操作技術(shù)。主要用于形狀復(fù)雜的高碳鋼件和裂，要求較高的操作技術(shù)。主要用于形狀復(fù)雜的高碳鋼件和尺寸較大的合金鋼件。尺寸較大的合金鋼件。3 3）分級(jí)淬火法）分級(jí)淬火法分級(jí)淬火：將鋼件奧氏體化后，隨之浸人溫度稍高或稍低于分級(jí)淬火：將鋼件奧氏體化后，隨之浸人溫度稍高或稍低于MsM

50、s點(diǎn)的鹽浴或堿浴中，保持適當(dāng)時(shí)間，待工件整體達(dá)到介質(zhì)點(diǎn)的鹽浴或堿浴中，保持適當(dāng)時(shí)間，待工件整體達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火工藝，圖示的溫度后取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火工藝，圖示的曲線。曲線。此法要求附加設(shè)備，操作較為復(fù)雜，此法要求附加設(shè)備，操作較為復(fù)雜，淬火介質(zhì)較貴，處理費(fèi)用較高。能淬火介質(zhì)較貴，處理費(fèi)用較高。能減小熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和變形，防減小熱應(yīng)力、相變應(yīng)力和變形，防止開裂。止開裂。用于截面尺寸較?。ㄖ睆交蚝穸刃∮糜诮孛娉叽巛^小（直徑或厚度小于于12 mm12 mm）、形狀較復(fù)雜工件的）、形狀較復(fù)雜工件的淬火。淬火。4 4）等溫淬火法）等溫淬火法等溫淬火：將鋼件加熱

51、到奧氏體化后，隨之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變等溫淬火：將鋼件加熱到奧氏體化后，隨之快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝。溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝。圖示的圖示的曲線。此法淬火后應(yīng)曲線。此法淬火后應(yīng)力和變形很小，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，力和變形很小，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低。主要用于形狀復(fù)雜、效率低。主要用于形狀復(fù)雜、尺寸要求精確，并要求有較高尺寸要求精確，并要求有較高強(qiáng)韌性的小型工模具及彈簧的強(qiáng)韌性的小型工模具及彈簧的淬火淬火3. 3. 認(rèn)識(shí)鋼的淬透性和淬硬性認(rèn)識(shí)鋼的淬透性和淬硬性鋼的淬硬性：鋼在理想條件下淬火所能達(dá)到的最高硬度，鋼的淬硬性：鋼在理想條件下淬火所能達(dá)到

52、的最高硬度，主要取決于鋼中的含碳量，含碳量越高，鋼的淬硬性越大主要取決于鋼中的含碳量，含碳量越高，鋼的淬硬性越大鋼的淬透性：在規(guī)定條件下鋼的淬透性：在規(guī)定條件下，鋼淬火后獲得淬硬層深度的，鋼淬火后獲得淬硬層深度的能力。能力。淬硬深度：從工件的表面到半馬氏體層淬硬深度：從工件的表面到半馬氏體層（體積分?jǐn)?shù)為（體積分?jǐn)?shù)為5050的馬氏體體積分?jǐn)?shù)為的馬氏體體積分?jǐn)?shù)為5050的托氏體）的深度。淬硬層的的托氏體）的深度。淬硬層的深度越大，則鋼的淬透性越高。深度越大，則鋼的淬透性越高。鋼的淬透性高則工件能被淬透，鋼的淬透性高則工件能被淬透，經(jīng)回火后的力學(xué)性能沿整個(gè)截面經(jīng)回火后的力學(xué)性能沿整個(gè)截面均勻一致；鋼

53、的淬透性小則工件沒被淬透均勻一致；鋼的淬透性小則工件沒被淬透，經(jīng)回火后工件表層和，經(jīng)回火后工件表層和心部的組織和性能均存在差異，心部的強(qiáng)度和硬度較低。心部的組織和性能均存在差異，心部的強(qiáng)度和硬度較低。對(duì)受力大且復(fù)雜的工件，應(yīng)確保工件截面各處的組織和性能均勻?qū)κ芰Υ笄覐?fù)雜的工件，應(yīng)確保工件截面各處的組織和性能均勻一致，一致，這時(shí)需選用淬透性大的鋼；若要求工件表面硬度高這時(shí)需選用淬透性大的鋼；若要求工件表面硬度高、耐磨、耐磨性好，而心部要求韌性好時(shí)，可選用低淬透性鋼。性好，而心部要求韌性好時(shí)，可選用低淬透性鋼。鋼的淬透性和淬硬性沒有必然的聯(lián)系，淬透性好的鋼，淬硬性不鋼的淬透性和淬硬性沒有必然的聯(lián)系

54、，淬透性好的鋼，淬硬性不一定高。反之，淬硬性高的鋼，其淬透性也不一定好。一定高。反之，淬硬性高的鋼，其淬透性也不一定好。工件在淬火加熱和冷卻過(guò)程中，由于加熱溫度高，冷卻速度快，工件在淬火加熱和冷卻過(guò)程中，由于加熱溫度高，冷卻速度快，很容易產(chǎn)生淬火缺陷。很容易產(chǎn)生淬火缺陷。（1 1）過(guò)熱與過(guò)燒缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施）過(guò)熱與過(guò)燒缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施工件加熱溫度偏高，使晶粒過(guò)度長(zhǎng)大，造成力學(xué)性能顯著降低的工件加熱溫度偏高，使晶粒過(guò)度長(zhǎng)大，造成力學(xué)性能顯著降低的現(xiàn)象稱為過(guò)熱。鋼件過(guò)熱后，形成的粗大奧氏體晶粒可以通過(guò)正現(xiàn)象稱為過(guò)熱。鋼件過(guò)熱后，形成的粗大奧氏體晶?？梢酝ㄟ^(guò)正火或退火來(lái)消除。火或退火來(lái)消除。

55、工件加熱溫度過(guò)高，使晶界氧化和部分熔化的現(xiàn)象稱為過(guò)燒。過(guò)工件加熱溫度過(guò)高，使晶界氧化和部分熔化的現(xiàn)象稱為過(guò)燒。過(guò)燒的鋼件淬火后強(qiáng)度低，脆性很大，并且無(wú)法補(bǔ)救，只能報(bào)廢。燒的鋼件淬火后強(qiáng)度低，脆性很大，并且無(wú)法補(bǔ)救，只能報(bào)廢。4. 4. 避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施（2 2）氧化與脫碳缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施）氧化與脫碳缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施金屬工件加熱時(shí)，加熱介質(zhì)中的氧、二氧化碳和水蒸氣與金屬反金屬工件加熱時(shí)，加熱介質(zhì)中的氧、二氧化碳和水蒸氣與金屬反應(yīng)生成氧化物的過(guò)程稱為氧化。加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，應(yīng)生成氧化物的過(guò)程稱為氧化。加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，氧化現(xiàn)象越明

56、顯。氧化使鋼件表面燒損，增大表面粗糙度氧化現(xiàn)象越明顯。氧化使鋼件表面燒損，增大表面粗糙度RaRa值，值，減小鋼件尺寸，甚至使鋼件報(bào)廢。減小鋼件尺寸，甚至使鋼件報(bào)廢。金屬工件加熱時(shí)介質(zhì)與工件表層的碳發(fā)生反應(yīng)，使表層含碳量降金屬工件加熱時(shí)介質(zhì)與工件表層的碳發(fā)生反應(yīng)，使表層含碳量降低的現(xiàn)象稱為脫碳。加熱溫度越高，加熱時(shí)間越長(zhǎng)脫碳越嚴(yán)重。低的現(xiàn)象稱為脫碳。加熱溫度越高，加熱時(shí)間越長(zhǎng)脫碳越嚴(yán)重。脫碳使鋼件表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，使其力學(xué)性能下降，容易引脫碳使鋼件表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，使其力學(xué)性能下降，容易引起鋼件早期失效。起鋼件早期失效。防止氧化與脫碳的措施有：一是控制加熱介質(zhì)的化學(xué)成分和性質(zhì)，防止氧化與

57、脫碳的措施有：一是控制加熱介質(zhì)的化學(xué)成分和性質(zhì)，使之與鋼件不發(fā)生氧化與脫碳反應(yīng)，如采用可控氣氛、氮基氣氛使之與鋼件不發(fā)生氧化與脫碳反應(yīng)，如采用可控氣氛、氮基氣氛等；二是鋼件表面進(jìn)行涂層保護(hù)和真空加熱。等；二是鋼件表面進(jìn)行涂層保護(hù)和真空加熱。4. 4. 避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施（3 3）淬火硬度不足和出現(xiàn)軟點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施）淬火硬度不足和出現(xiàn)軟點(diǎn)缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施工件淬火后較大區(qū)域內(nèi)硬度達(dá)不到技術(shù)要求的現(xiàn)象稱為硬度不足。工件淬火后較大區(qū)域內(nèi)硬度達(dá)不到技術(shù)要求的現(xiàn)象稱為硬度不足。加熱溫度過(guò)低或保溫時(shí)間過(guò)短，淬火冷卻介質(zhì)冷卻能力不夠，鋼加熱溫度過(guò)低或保溫時(shí)間過(guò)

58、短，淬火冷卻介質(zhì)冷卻能力不夠，鋼件表面氧化、脫碳，奧氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低或成分不均勻，件表面氧化、脫碳，奧氏體中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低或成分不均勻，存在未溶的鐵素體等，均容易導(dǎo)致鋼件淬火后達(dá)不到要求的硬度存在未溶的鐵素體等，均容易導(dǎo)致鋼件淬火后達(dá)不到要求的硬度值。值。工件淬火硬化后，表面許多小區(qū)域存在硬度偏低的現(xiàn)象稱為軟點(diǎn)工件淬火硬化后，表面許多小區(qū)域存在硬度偏低的現(xiàn)象稱為軟點(diǎn)工件產(chǎn)生硬度不足和大量的軟點(diǎn)后，可經(jīng)退火或正火后，重新進(jìn)工件產(chǎn)生硬度不足和大量的軟點(diǎn)后，可經(jīng)退火或正火后，重新進(jìn)行正確的淬火，即可消除工件表面的硬度不足和的軟點(diǎn)。行正確的淬火，即可消除工件表面的硬度不足和的軟點(diǎn)。4. 4.

59、避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施（4 4）變形和開裂缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施）變形和開裂缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施變形是淬火時(shí)工件產(chǎn)生形狀或尺寸偏差的現(xiàn)象。開裂是淬火時(shí)工變形是淬火時(shí)工件產(chǎn)生形狀或尺寸偏差的現(xiàn)象。開裂是淬火時(shí)工件表層或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。鋼件產(chǎn)生變形與開裂的原因是由件表層或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。鋼件產(chǎn)生變形與開裂的原因是由于鋼件在熱處理過(guò)程中其內(nèi)部產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力，包括熱應(yīng)力于鋼件在熱處理過(guò)程中其內(nèi)部產(chǎn)生了較大的內(nèi)應(yīng)力，包括熱應(yīng)力和相變應(yīng)力。和相變應(yīng)力。4. 4. 避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施避免淬火缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施（a a）工件原形）工件原形 （b b）熱應(yīng)

60、力產(chǎn)生的變形）熱應(yīng)力產(chǎn)生的變形 （c c）相變應(yīng)力產(chǎn)生的變形）相變應(yīng)力產(chǎn)生的變形圖圖4 430 30 熱應(yīng)力和相變應(yīng)力使工件產(chǎn)生變形的情況熱應(yīng)力和相變應(yīng)力使工件產(chǎn)生變形的情況1 1）淬火前的準(zhǔn)備淬火前的準(zhǔn)備: :選用合適的工夾具、進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕壴?。?duì)易產(chǎn)生裂紋的部選用合適的工夾具、進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕壴?duì)易產(chǎn)生裂紋的部位，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，如包扎鐵皮、石棉繩、堵孔等位，采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，如包扎鐵皮、石棉繩、堵孔等如非工作孔，可用石棉繩、耐火泥堵塞，降低冷卻速度，如非工作孔，可用石棉繩、耐火泥堵塞，降低冷卻速度，減少淬火應(yīng)力與變形；減少淬火應(yīng)力與變形；截面急變處用鐵絲或石棉繩綁扎；尖角處用鐵皮套上；