項目五鋼的整體熱處理

1、項目五鋼的整體熱辦理【內(nèi)容簡介】本項目主要介紹鋼在整體熱辦理中各辦理方法的目的，詳盡熱辦理的工藝和應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】(1)認(rèn)識整體熱辦理的工藝過程；(2)掌握退火、正火、淬火、回火目的、特點及應(yīng)用。熱辦理工藝是指經(jīng)過加熱、保平易冷卻來改變資料內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)，以獲得所需性能的方法。分為退火、正火、淬火、回火及化學(xué)熱辦理等。5.1鋼的退火將鋼加熱到臨界點Ac1以上或以下的必然溫度，保溫一準(zhǔn)時間，爾后緩慢冷卻，以獲得湊近平衡狀態(tài)的組織，這種熱辦理工藝稱為退火。一、退火的目的1.降低鋼件的硬度以利于切削加工；2.除掉節(jié)余應(yīng)力，以防鋼件變形與開裂；3.細(xì)化晶粒，改進(jìn)組織，以提高鋼的力學(xué)性能，并為最后熱辦

2、理做準(zhǔn)備。二、退火的方法與應(yīng)用依照鋼的成分和目的不相同，退火又分為完好退火、不完好退火、等溫退火、球化退火和去應(yīng)力退火等。完好退火和不完好退火完好退火又稱重結(jié)晶退火。將亞共析鋼加熱至Ac3以上3050，保溫足夠時間奧氏體化后，隨爐緩慢冷卻(或隨爐冷卻至500600以下后空冷)，從而獲得湊近平衡狀態(tài)的組織，這種熱辦理工藝稱為完好退火。完好退火的目的為：除掉鑄、鍛件中存在的內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，降低硬度，便于切削加工。完好退火只適用于亞共析鋼，不適用于過共析鋼。適用范圍亞共析鋼、合金鋼的鑄、鍛、熱軋、焊件的預(yù)備熱辦理(切削加工前或熱辦理前的預(yù)備熱辦理)。不完好退火是將亞共析鋼在Ac1Ac3之間或過共析

3、鋼在Ac1Accm之間兩相區(qū)加熱，保溫足夠時間后緩慢冷卻的熱辦理工藝。不完好退火的目的是：改進(jìn)珠光體組織，除掉內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以便切削加工。亞共析鋼不完好退火的溫度一般為740780，其優(yōu)點是加熱溫度低，操作條件好，節(jié)約燃料和時間。2.等溫退火將鋼件加熱至Ac3+(3050)(亞共析鋼)或Ac1+(2040)(共析鋼和過共析鋼)，保溫一準(zhǔn)時間后冷卻到稍低于Ar1某一溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，以而獲得珠光體組織，爾后空冷卻的工藝方法稱為等溫退火。等溫退火的目的與完好退火相同，能獲得均勻的預(yù)期組織，可有效縮短退火時間。生產(chǎn)中常用等溫退火來代替完好退火。球化退火球化退火是將過共析鋼加熱到Ac1+(1020)

4、,保溫一準(zhǔn)時間后以合適的方式冷卻使鋼中的碳化物由片狀變?yōu)榍驙?，并均勻分布在鐵素體基體上的熱辦理工藝。主要用于過共析鋼及共析鋼的鍛軋件，是一種不完好退火。球化退火的目的是：由片狀珠光體變?yōu)榱钪楣怏w，可降低鋼的硬度、改進(jìn)切削加工性，改進(jìn)組織、提高塑性。圖5-1GCr15軸承鋼球化退火工藝曲線去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火是將鋼件加熱到Ac1以下100200，保溫一準(zhǔn)時間后緩慢隨爐冷卻的工藝方法。這種辦理可以除掉由于變形加工、機(jī)械加工、鑄造、鑄造、熱辦理及焊接所產(chǎn)生的節(jié)余應(yīng)力。去應(yīng)力退火溫度平時為500650，隨爐緩慢冷卻至200出爐。擴(kuò)散退火(均勻化退火)擴(kuò)散退火是把鑄錠或鑄件加熱到Ac3以上150200

5、(平時為11001200)，保溫時間為1015小時后隨爐冷卻。主要用于合金鋼錠或鑄件，使合金元素擴(kuò)散均勻，以除掉或減弱枝晶偏析。擴(kuò)散退火后鋼的晶粒很粗大，因此一般還要進(jìn)行完好退火或正火來細(xì)化晶粒。5.2鋼的正火正火是將鋼加熱到Ac3或Acm以上約5070，保溫一準(zhǔn)時間后，在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱辦理工藝。正火和退火的主要差異在于前者冷卻速度較快，過冷度較大，平時獲得索氏體組織。正火的目的：(1)對于大鍛件、截面較大的鋼材、鑄件，用正火來細(xì)化晶粒，均勻組織(如除掉魏氏組織或帶狀組織)，為淬火辦理作好組織準(zhǔn)備，此時正火相當(dāng)于退火的收效。(2)低碳鋼退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光潔度較

6、差。改用正火，可提高硬度，改進(jìn)切削加工性。(3)可以作為某些中碳鋼或中碳低合金鋼工件的最后熱辦理，以代替調(diào)質(zhì)辦理，具有必然的綜合力學(xué)性能。(4)用于過共析綱，可除掉網(wǎng)狀二次碳化物，為球化退火作好組織上的準(zhǔn)備。圖5-2退火與正火的加熱溫度范圍表示圖5.3鋼的淬火將鋼加熱到臨界點Ac1或Ac3以上3050，保溫一準(zhǔn)時間，爾后在水或油等冷卻介質(zhì)中迅速冷卻，獲得馬氏體等不牢固組織的熱辦理工藝稱為淬火。淬火的主要目的是：把奧氏體化工件淬成馬氏體，獲得所需要的力學(xué)性能。淬火是鋼的最重要的熱辦理工藝，也是鋼的主要增強(qiáng)方法。一、淬火工藝1.淬火溫度的選擇淬火溫度即鋼的奧氏體化溫度，原則是獲得均勻微小的奧氏體組

7、織。亞共析鋼的淬火加熱溫度為：Ac3+3050；過高會獲得粗大的馬氏體組織，過低會保留未溶鐵素體，使鋼的強(qiáng)度硬度下降。過共析鋼的淬火加熱溫度為：Ac1+3050；過高獲得粗針狀馬氏體，引起嚴(yán)重變形，增大開裂傾向；過低則得不到馬氏體組織。保溫時間保溫時間是指工件裝爐后，爐溫升到淬火加熱溫度后所需保持的時間。保溫的目的是：使工件透熱，即工件整個截面都達(dá)到規(guī)定的淬火加熱溫度；完成加熱時的轉(zhuǎn)變過程，獲得所需成分的細(xì)晶粒奧氏體。生產(chǎn)中平時依照加熱設(shè)備與工件的有效厚度確定。3、淬火冷卻介質(zhì)為了獲得馬氏體組織，淬火冷卻速度必定大于臨界冷卻速度快必然產(chǎn)生很大的淬火內(nèi)應(yīng)力，這經(jīng)常會引起工件變形。鋼的理想淬火方式

8、是：只在鼻尖周邊快冷，為了減少零件淬火時因快冷產(chǎn)生應(yīng)力而開裂或變形，在鼻尖以外溫度采用緩慢冷卻。但是目前生產(chǎn)中還沒有找到完好理想的淬火冷卻介質(zhì)。工業(yè)上最常用的冷卻介質(zhì)有水和油。水：主要用于形狀簡單、截面較大的碳鋼零件的淬火。油：一般用作合金鋼和某些小型復(fù)雜碳素鋼件的淬火。圖5-3Vk。但是，冷卻速度鋼的理想淬火冷卻曲線二、常用淬火方法1.一般淬火(單液)法將淬火零件放入到一種淬火冷卻介質(zhì)中，連續(xù)冷卻到室溫的淬火冷卻方式。簡單實現(xiàn)機(jī)械化、自動化，故廣泛應(yīng)用。2.雙液淬火法將工件先在水中淬火，防范工件發(fā)生珠光體和貝氏體轉(zhuǎn)變，待工件表面溫度湊近Ms點時，從水中取出，投入油中冷卻，在油冷過程中發(fā)生馬氏

9、體轉(zhuǎn)變，這種淬火冷卻方式稱為雙液淬火。圖5-4各種淬火方法的冷卻曲線表示圖(a)單液淬火(b)雙液淬火(c)分級淬火(d)等溫淬火3.分級淬火(熱浴淬火)法將奧氏體化后的高溫工件迅速投入溫度略高于Ms點的鹽浴或堿浴中，等溫停留一段時間(以不發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn))，使工件內(nèi)外溫度均勻，爾后取出空冷，這種淬火冷卻方式稱為分級淬火。優(yōu)點是應(yīng)力小，變形??；但由于鹽浴或堿浴冷卻能力不大，只合適形狀復(fù)雜的小零件。4.等溫淬火將奧氏體化后的高溫工件迅速投入溫度略高于Ms點的鹽浴中，停留足夠時間，使過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，爾后取出空冷，這種淬火冷卻方式稱為等溫淬火。獲得的下貝氏體擁有較高的硬度、強(qiáng)度，同時

10、擁有優(yōu)異的塑韌性。5.4鋼的回火回火是將淬火鋼件加熱到臨界點Ac1以下的某一溫度，保溫一段時間(13h)，爾后以合適方式冷卻(平時是空冷)至室溫，以獲得所需組織和性能的熱辦理工藝。一、回火的主要目的(1)降低零件脆性，除掉或降低內(nèi)應(yīng)力，以防范工件開裂和變形；(2)調(diào)整工件的內(nèi)部組織和性能，以滿足工件的使用要求；(3)減少或除掉節(jié)余奧氏體，以牢固工件尺寸；(4)改進(jìn)加工性能。二、淬火鋼在回火時發(fā)生的轉(zhuǎn)變鋼淬火后，獲得的馬氏體和參加奧氏體組織是不牢固的，存在著向牢固組織轉(zhuǎn)變的自覺傾向。回火加熱可加速這種自覺轉(zhuǎn)變過程。回火可分為四個階段：第一階段(200以下):馬氏體分解回火馬氏體；第二階段(200300):節(jié)余奧氏體分解；第三階段(250400):碳化物的轉(zhuǎn)變回火托氏體；第四階段(400以上):滲碳體的齊聚長大與相的再結(jié)晶回火索氏體或回火珠光體。三、回火種類及應(yīng)用低溫回火在150250之間進(jìn)行，回火后組織為回火馬氏體。目的是在保持高強(qiáng)度、高硬度的前提下，降低鋼的淬火內(nèi)應(yīng)力，減小其脆性。主要用來辦理刀具、量具、冷作模具、轉(zhuǎn)動軸承和滲碳件等。中溫回火在350500之間進(jìn)行，回火后組織為回火屈氏體。中溫回火后擁有最高的彈性極限和足夠的韌性。主要用來辦理各種