第八章 鋼熱處理工藝

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制鋼的熱處理工藝及化學(xué)熱處理鋼的熱處理工藝及化學(xué)熱處理 鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝 退火、正火退火、正火、淬火、回火淬火、回火 鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理第第 八八 章章材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制 熱處理方法普通熱處理表面熱處理特殊熱處理退火正火淬火回火表面淬火化學(xué)熱處理火焰加熱滲碳滲氮碳氮共滲其他形變真空其他感應(yīng)加熱(高、中、低頻)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固

2、 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制退火：退火：將鋼加熱至臨界點(diǎn)Ac1以上或以下溫度，保溫后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。目的： （1）消除組織缺陷； （2）均勻化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒，提高鋼的力學(xué)性能，減少殘 余應(yīng)力； （3）降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削

3、加工性能?？傊?，退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品熱處理，又稱預(yù)先熱處理，為淬火做好組織準(zhǔn)備。 一一 鋼的熱處理工藝鋼的熱處理工藝材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制第一類退火（擴(kuò)散退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火）是不以組織轉(zhuǎn)變?yōu)槟康牡墓に嚪椒?，由不平衡狀態(tài)過渡到平衡狀態(tài)。第二類退火（完全退火、不完全退火、等溫退火、球化退火）是以改變組織和性能為目的，改變鋼中珠光體、鐵素體和碳化物等組織形態(tài)及分布。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變

4、及及 組組 織織 控控 制制各種退火加熱溫度范圍材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制完全退火完全退火 將鋼件或鋼材加熱到Ac3以上2030 ,經(jīng)完全奧氏體化后進(jìn)行緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。主要應(yīng)用于亞共析鋼。 目的：細(xì)化晶粒，均勻組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和改善鋼的切削加工性。不宜采用完全退火：低碳鋼低碳鋼： 完全退火后硬度偏低，不利于切削加工；過共析鋼：過共析鋼：加熱到Accm以上奧氏體狀態(tài)緩慢冷卻退火時(shí)，有網(wǎng)狀二次滲碳 體的析出，使鋼的強(qiáng)度，塑性和沖擊韌性顯著降低。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金

5、屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制等溫退火等溫退火 完全退火由于要隨爐冷卻所需時(shí)間較長，為了提高生產(chǎn)率，常常將鋼較快冷卻到稍低于Ar1溫度（約 600 ）等溫，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，再空冷到室溫，可大大縮短退火時(shí)間，這種退火叫等溫退火。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制不完全退火不完全退火 目的： 消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度。亞共析鋼亞共析鋼：如鐵素體已均勻細(xì)小，珠光體片間距較小，硬度偏高，內(nèi)應(yīng)力如鐵素體已均勻細(xì)小，珠光體片間距較小，硬度偏高，內(nèi)應(yīng)力 較大，可以通過不完全退火來降低硬度和消除內(nèi)應(yīng)力。較大，可以

6、通過不完全退火來降低硬度和消除內(nèi)應(yīng)力。過共析鋼：過共析鋼：主要獲得主要獲得球狀珠光體組織球狀珠光體組織，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，改善切 削加工性能。削加工性能。 將鋼件或鋼材加熱到Ac1 Ac3之間（亞共析鋼）或 Ac1 Accm之間（過共析鋼），經(jīng)保溫后緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制球化退火球化退火 目的：降低硬度，均勻組織，改善切削加工性能。 使鋼中碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝。主要用于過共析鋼和合金工具鋼。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科

7、學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制球化退火的原因：球化退火的原因： （1）過共析鋼若為層片狀珠光體和網(wǎng)狀二次滲碳體： 硬度高，難以進(jìn)行切削加工； 脆性大，容易產(chǎn)生淬火變形及開裂。 球化退火可得到粒狀珠光體。 （2）奧氏體中要保留大量未溶解碳化物質(zhì)點(diǎn)，并造成奧氏體碳濃度分布的不均勻性。 所以球化退火工藝如下：材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制球化退火工藝：球化退火工藝：（目的：使未溶碳化物顆粒和局部高碳區(qū)形成碳化物核心并局部聚集球化，得到粒狀珠光體組織）（1）溫度一般在Ac1以上20-

8、30 不高的溫度進(jìn)行；（2）保溫時(shí)間不能太長，2-4h為宜；（3）冷卻方式采用爐冷； 如溫度過高，保溫時(shí)間太長，大部分碳化物溶解，并形成均勻奧氏體，在隨后冷卻過程中奧氏體容易轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺钪楣怏w，球化效果較差。 如冷卻速度太快或等溫溫度太低，珠光體在較低溫度下形成，碳化物顆粒太細(xì)小，彌散度大，聚集作用小，容易形成片狀碳化物，從而使硬度偏高。 如冷卻速度過慢或等溫溫度太高，形成碳化物顆粒粗大，聚集作用也很強(qiáng)烈，容易形成粗細(xì)不等的粒狀碳化物，使硬度偏低。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制球化退火舉例：碳素工具鋼：（1）加熱到Ac1以上

9、20-30保溫后以極慢速度冷卻，以保證碳化物充分球化，冷至600出爐冷卻。溫度時(shí)間Ac1Ar1740750爐冷爐冷600 出爐空冷一次加熱球化退火工藝一次加熱球化退火工藝材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制球化退火舉例：碳素工具鋼：（2）加熱到Ac1以上20-30保溫4h后，在快速冷卻到Ar1以下20左右等溫36h，使碳化物充分球化，冷至600出爐冷卻。溫度時(shí)間Ac1Ar1740750快快冷冷600 出爐空冷等溫球化退火工藝等溫球化退火工藝爐冷爐冷690710材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變

10、變 及及 組組 織織 控控 制制球化退火舉例：碳素工具鋼：（3）為了加速球化過程，提高球化質(zhì)量，可采用往復(fù)球化退火工藝。加熱到略高于Ac1點(diǎn)的溫度保溫后，又冷卻到略低于Ar1溫度保溫，并反復(fù)加熱和冷卻多次，最后空冷至室溫。溫度時(shí)間Ac1Ar1740750600 出爐空冷往復(fù)球化往復(fù)球化退火工藝退火工藝680690爐爐冷冷爐爐冷冷爐爐冷冷740750740750680690材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火 目的： 消除鑄錠或鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的枝晶偏析及區(qū)域偏析，使成分和組織均勻化。加熱溫度：加熱溫度：Ac3

11、或Accm以上150300 ，具體根據(jù)鋼種而定。 只是針對(duì)一些偏析程度大的鑄件進(jìn)行，其他的采用完全退火即可。 將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱到略低于固相線的溫度下長時(shí)間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象的熱處理工藝。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 目的： 消除工件的殘余內(nèi)應(yīng)力，防治開裂和變形； 降低硬度，提高工件的尺寸穩(wěn)定性；加熱溫度：加熱溫度：550-650 ； 鑄鐵一般處于500-550 ，超過550 容易造成珠光體的石墨化。冷卻 速度要緩慢，以免產(chǎn)生新的應(yīng)力； 為了消除由于變形加工及鑄造和焊接過程

12、中引起的殘余內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的退火。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火 目的： 消除加工硬化，使工件機(jī)械性能恢復(fù)到加工前的水平。加熱溫度：純鐵加熱溫度：純鐵450 ，純銅270 ，純鋁100 ； 一般來說，變形量越大，再結(jié)晶溫度越低，再結(jié)晶退火溫度也就越低。 把冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上保持適當(dāng)時(shí)間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻容S晶粒而消除加工硬化的熱處理工藝。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制退火分類退火分類加熱溫度加熱溫度冷卻方式冷卻

13、方式主要目的主要目的適用范圍適用范圍完全退火球化退火等溫退火擴(kuò)散退火去應(yīng)力退火再結(jié)晶退火A3線以上30-50CA1線以上20-40CA3線以上30-50CA3線以上150-250CA1線以下600-650C再結(jié)晶以上150C緩慢冷卻緩冷至600C空冷快冷至A1線下保溫緩慢冷卻緩慢冷卻緩慢冷卻消除粗晶和不均勻組織將片狀P變?yōu)榍驙頟獲得均勻組織消除偏析消除殘余應(yīng)力消除加工硬化亞共析鋼過共析鋼合金鋼高合金鋼合金鋼鑄錠鑄件鑄、鍛、焊件冷塑性變形件材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固

14、態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制正火：正火：將鋼加熱至Ac3或Acm以上適當(dāng)溫度，保溫后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。與完全退火不同點(diǎn)：正火冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低，因此獲得的珠光體組織較細(xì)，鋼的強(qiáng)度和硬度也較高。目的： （1）改善鋼的切削加工性能； （2）消除熱加工缺陷組織，均勻組織，細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力； （3）消除過共析鋼的網(wǎng)狀碳化物，便于球化處理； （4）提高普通結(jié)構(gòu)零件的機(jī)械性能。應(yīng)用：一般作為預(yù)備熱處理，也可作大型或形狀復(fù)雜零件的終熱處理。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制鋼的種類正 火

15、 主 要 目 的低碳低合金鋼中碳鋼過共析鋼高合金鋼消除過熱組織、細(xì)化晶粒、改善切削性消除組織缺陷、保持硬度、為調(diào)質(zhì)做準(zhǔn)備消除網(wǎng)狀二次滲碳體、為球化退火和淬火做準(zhǔn)備淬火作用（空淬）材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制退火和正火的選用：一般根據(jù)鋼種、冷熱加工工藝、零件的使用性能及其經(jīng)濟(jì)性綜合進(jìn)行考慮：（1）C小于小于0.250.25，正火代替退火。，正火代替退火。p因?yàn)檩^快的冷卻速度，可防止低碳鋼沿晶界析出游離的三次滲碳體；p可以提

16、高鋼的硬度，改善低碳鋼的切削加工性能；p在沒有其他熱處理工藝時(shí)，正火可細(xì)化晶粒，提高低碳鋼的強(qiáng)度。（2）C處于處于0.250.250.50.5，正火代替退火。，正火代替退火。p雖然正火后硬度偏高，但尚能進(jìn)行切削加工，成本較低，生產(chǎn)率高。（3）C處于處于0. 50. 50.750.75，采用完全退火。，采用完全退火。p由于硬度顯著高于退火，難以進(jìn)行切削加工，所以采用完全退火，降低硬度。（4）C處于處于0.750.75以上高碳鋼，采用球化退火。以上高碳鋼，采用球化退火。p如有網(wǎng)狀二次滲碳體，則應(yīng)該先進(jìn)行正火消除。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組

17、織織 控控 制制淬火：淬火：將鋼加熱至Ac3或Ac1以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或者下貝氏體）的熱處理工藝。l 必須將鋼加熱至必須將鋼加熱至Ac3或或Ac1以上獲得奧氏體組織；以上獲得奧氏體組織；l 冷卻速度必須大于臨界冷卻速度獲得全部馬氏體組織（含殘余奧氏體）；冷卻速度必須大于臨界冷卻速度獲得全部馬氏體組織（含殘余奧氏體）；目的： 使奧氏體化后的工件獲得盡量多得馬氏體并配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。例如：淬火低溫回火：淬火低溫回火：提高工具、軸承、滲碳零件或其他高強(qiáng)度耐磨件的硬度和耐磨性；淬火高溫回火：淬火高溫回火：可以使結(jié)構(gòu)鋼得到強(qiáng)韌結(jié)合的優(yōu)良綜合機(jī)械

18、性能；淬火中溫回火：淬火中溫回火：可以顯著提高彈簧鋼的彈性極限。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制1.淬火溫度及冷卻介質(zhì)淬火溫度及冷卻介質(zhì)（1）淬火溫度亞共析鋼： Ac3+（3050） 全部奧氏體淬火后為細(xì)小馬氏體。若溫度過低若溫度過低(于于Ac1Ac3之間之間)，在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成淬火硬度不足。，在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成淬火硬度不足。若加熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過若加熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過Ac3以上以上，將使，將使A晶粒長大，淬火后得到粗大晶粒長大，淬火后得到粗大M，使鋼性能下降，使鋼性能下降， 但但對(duì)于某些合金鋼為了使其中合金元素完

19、全溶于對(duì)于某些合金鋼為了使其中合金元素完全溶于A中，溫度可適當(dāng)提高。中，溫度可適當(dāng)提高。 共析鋼和過共析鋼： Ac1+（3050） 全部奧氏體或奧氏體和滲碳體淬火后為細(xì)小馬氏體和少量二次滲碳體如果加熱溫度過高如果加熱溫度過高(在在Accm以上以上)，碳化物全部溶入A中，結(jié)果A中含碳量增加，Ms和Mf降低，淬火后AR增多，鋼的硬度和耐磨性降低。也會(huì)使A晶粒增大，增大脆性。若淬火溫度過低，若淬火溫度過低，得到非馬氏體組織，鋼的硬度達(dá)不到要求。 低合金鋼： Ac3或Ac1+（50100）材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制淬淬 火火

20、溫溫 度度 范范 圍圍材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制（2）淬火冷卻介質(zhì) 要得到馬氏體，淬火的冷卻速度就必須大于該鋼種的臨界冷卻速度，而快冷總是不可避免地要造成很大的內(nèi)應(yīng)力，往往會(huì)引起鋼件的變形和開裂。因此，冷卻介質(zhì)對(duì)鋼的理想淬火冷卻速度應(yīng)是“慢慢快快慢慢” 理想的淬火介質(zhì)：在A1 650冷卻慢，在600400快速冷卻，在300200緩慢冷卻。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制 水及水溶液 在（在（650400）范圍內(nèi)冷速很大，保證工件獲得馬氏體組織，但在

21、范圍內(nèi)冷速很大，保證工件獲得馬氏體組織，但在300以下冷卻能力仍然很強(qiáng)，工件易發(fā)生變形和開裂，以下冷卻能力仍然很強(qiáng)，工件易發(fā)生變形和開裂， 這是水的最大這是水的最大弱點(diǎn)。一般用于形狀簡單碳鋼件的淬火。弱點(diǎn)。一般用于形狀簡單碳鋼件的淬火。 鹽水 冷卻能力比一般清水還強(qiáng),因?yàn)楣ぜ砻娴慕Y(jié)晶鹽發(fā)生爆炸,破壞了包圍工件的蒸汽膜,有利于散熱.油類淬火劑 多為礦物油,一般用于合金鋼或小尺寸碳鋼件的淬火.材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制 2. 淬火方法淬火方法 （1）單液淬火）單液淬火 將加熱的工件放入一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫的操作方

22、法。 優(yōu)缺點(diǎn)：操作簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化，適用于形狀簡單的工件，但此法水冷變形大，油冷難淬硬，可將油、水雙冷結(jié)合起來進(jìn)行如下的雙液淬火。（2）雙液淬火）雙液淬火 將加熱的碳鋼先在水或鹽水中冷卻，冷到（300400）時(shí)迅速移入油中冷卻，這種水淬油冷的方法稱為雙液淬火法。 優(yōu)缺點(diǎn)：既可使工件淬硬，又能減少淬火的內(nèi)應(yīng)力，有效地防止產(chǎn)生淬火裂紋，主要用于形狀復(fù)雜的高碳工具鋼，如絲錐、板牙等。缺點(diǎn)是操作困難，技術(shù)要熟練。 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制（3）分級(jí)淬火）分級(jí)淬火 分級(jí)淬火法是把加熱好的工件先投入溫度稍高于Ms點(diǎn)的鹽

23、浴或堿中快速冷卻停留一段時(shí)間，待其表面與心部達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷，使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。 優(yōu)缺點(diǎn)：比雙液淬火進(jìn)一步減少了應(yīng)力和變形，操作較易。但由于鹽浴、堿浴的冷卻能力較小，故只適用于形狀較復(fù)雜、尺寸較小的工作。 （4）等溫淬火）等溫淬火 此法與分級(jí)淬火法相類似，只是在鹽浴或堿浴中的保溫時(shí)間要足夠長，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變?yōu)橛懈邚?qiáng)韌性的下貝氏體組織，然后取出空冷。 優(yōu)缺點(diǎn)：由于淬火內(nèi)應(yīng)力小，能有效地防止變形和開裂，但此法缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期較長又要一定設(shè)備，常用于薄、細(xì)而形狀復(fù)雜的尺寸要求精確，并且要求強(qiáng)韌性高的工件，如成型刀具、模具和彈簧等。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)

24、態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制3.淬硬性與淬透性淬硬性與淬透性淬硬性是鋼在理想條件下淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度,跟含碳含碳量有關(guān)量有關(guān)。淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時(shí)獲得馬氏體的能力。大小用鋼在一定條件下淬火獲得淬硬層深度來表示。跟合金元素合金元素有關(guān)有關(guān)，合金元素含量越高，淬透性越好。溫度時(shí)間表面臨界心部A1材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相

25、變變 及及 組組 織織 控控 制制回火：回火：將淬火鋼在A1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當(dāng)方式冷卻到室溫的工藝過程。目的目的： 減小或消除淬火應(yīng)力，保證相應(yīng)的組織轉(zhuǎn)變，提高鋼的韌性和塑性，獲得硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性的適當(dāng)配合，以滿足各種用途工件的性能要求。例如：淬火低溫回火（淬火低溫回火（150250）：）：回火馬氏體?；鼗瘃R氏體。實(shí)用于刀具、量具、滾動(dòng)軸承、滲碳件和高頻表面淬火工件，大部分是淬火高碳鋼和高碳合金鋼。提高硬度和耐磨性，降低淬火應(yīng)力和脆性，進(jìn)一步提高鋼的強(qiáng)度和塑性。淬火中溫回火（淬火中溫回火（350500） ：屈氏體。屈氏體。主要實(shí)用于彈簧零件和熱鍛模具，可以顯

26、著提高彈簧鋼的彈性極限，較高的強(qiáng)度和硬度，良好的塑性和韌性。淬火高溫回火（淬火高溫回火（500650） ：索氏體。索氏體。也叫調(diào)制處理，也叫調(diào)制處理，適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼，用來制作曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車半軸、機(jī)床主軸及齒輪等重要機(jī)器零件，要求有較高的強(qiáng)度并能承受沖擊和交變負(fù)荷的作用。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制回火種類加熱溫度達(dá)到的硬度應(yīng)用范圍低溫回火中溫回火高溫回火150-200C350-500C500-650CHRC60HRC35-50HRC20刃具、模具彈簧重要結(jié)構(gòu)件材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)

27、院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制二二 鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理1、表面淬火 僅對(duì)工件表面層進(jìn)行熱處理，以改變其組織和性能的工藝。1）感應(yīng)加熱表面淬火 A.感應(yīng)加熱表面淬火基本原理 （1）高頻感應(yīng)加熱表面淬火 頻率50KHz300KHz，淬硬層深度0.5mm2.0mm 應(yīng)用：中小模數(shù)齒輪和中小尺寸的軸類零件材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬

28、固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制感應(yīng)加熱表面淬火示意圖材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制（2）中頻感應(yīng)加熱表面淬火 頻率1KHz10KHz，淬硬層深度2mm10mm 應(yīng)用：大、中模數(shù)齒輪和較大直徑軸類零件 （3）工頻感應(yīng)加熱表面淬火 頻率50Hz，淬硬層深度10mm20mm 應(yīng)用：大直徑軋輥、火車車輪等零件 B.感應(yīng)加熱表面淬火特點(diǎn)及應(yīng)用 適用于中碳鋼和中碳合金鋼的成批大量生產(chǎn)。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與

29、工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制感應(yīng)加熱表面淬火材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制 2.火焰加熱表面淬火 利用氧乙炔（或其他可燃?xì)猓┗鹧鎸?duì)零件表面進(jìn)行加熱，隨之冷卻的工藝。 適用于單件小批生產(chǎn)。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制化學(xué)熱處理：化學(xué)熱處理： 將金屬工件放入含有某種活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱使介質(zhì)中的原子

30、擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層，改變其化學(xué)成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝。 目的：目的：鋼件表面可以獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，并且具 有減磨、耐蝕等特殊性能； 鋼件心部具有良好的塑性和韌性。二二 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理 滲碳 滲氮 碳、氮共滲 多元共滲 滲硼 滲金屬化學(xué)熱處理通常是由分解，吸附和擴(kuò)散三個(gè)基本過程材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制 1.鋼的滲碳 目的：提高表層的硬度的耐磨性，并保持心部良好的韌性。 分類：氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳。 （1）氣體滲碳 加熱到 900950，工件在井式滲碳爐中，滴入易于熱分解和氣化的液體進(jìn)行滲碳。 （2）固體滲碳 顆粒狀的木炭為滲碳劑，平均速度為0.1mm / h. （3）滲碳后的組織和熱處理 表層含碳量0.85%1.05%，滲碳層厚度為0.5mm2.5mm 滲碳后進(jìn)行淬火和低溫回火。材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 金金 屬屬 固固 態(tài)態(tài) 相相 變變 及及 組組 織織 控控 制制滲