金屬工藝學(xué) 第3版 課件 7 鋼的熱處理

金屬工藝學(xué)單元二鋼的熱處理模塊三退火與正火一、退火退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火的目的是消除鋼鐵材料的內(nèi)應(yīng)力；降低鋼鐵材料的硬度，提高其塑性；細(xì)化鋼鐵材料的組織，均勻其化學(xué)成分，并為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。根據(jù)鋼鐵材料化學(xué)成分和退火目的不同，退火通常分為：完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火、均勻化退火等。一、退火

1.完全退火完全退火是將工件完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火。完全退火主要用于亞共析鋼（0.0218%≤WC＜0.77%）制作的鑄件、鍛件、焊件等，其加熱溫度是AC3以上30～50℃。2.球化退火球化退火是使工件中碳化物球狀化而進(jìn)行的退火。球化退火的加熱溫度在AC1上下20～30℃溫度區(qū)間交替加熱及冷卻或在稍低于AC1溫度保溫，然后緩慢冷卻。球化退火的主要目的是使碳化物（或滲碳體）球化，降低鋼材硬度，改善鋼材切削加工性，并為淬火作組織準(zhǔn)備。球化退火主要用于過共析鋼和共析鋼制造的刃具、量具、模具、軸承鋼件等。3．等溫退火等溫退火是指工件加熱到高于Ac3（或Ac1）的溫度，保持適當(dāng)時間后，較快地冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類組織后在空氣中冷卻的退火。亞共析鋼的加熱溫度是：Ac3+（30～50）℃；共析鋼和過共析鋼的加熱溫度是：Ac1+（20～40）℃。等溫退火的目的與完全退火相同，其應(yīng)用也與完全退火和球化退火相同。一、退火

4.去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火是為去除工件塑性形變加工、切削加工或焊接造成的內(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火。去應(yīng)力退火的加熱溫度是AC1以下溫度區(qū)間，其主要目的是消除工件在切削加工、鑄造、鍛造、熱處理、焊接等過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，減小工件變形，穩(wěn)定工件形狀尺寸。去應(yīng)力退火主要用于去除鑄件、鍛件、焊件及精密加工件中的殘余應(yīng)力。5．均勻化退火均勻化退火是以減少工件化學(xué)成分和組織的不均勻程度為主要目的，將工件加熱到高溫并長時間保溫，然后緩慢冷卻的退火。加熱溫度是：Ac3+（150～200）℃，一般在（1050～1150）℃進(jìn)行加熱。均勻化退火的目的是減少鋼的化學(xué)成分偏析和組織不均勻性，其主要應(yīng)用于質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠、鑄件和鍛坯等。

二、正火正火是指工件加熱奧氏體化后在空氣中冷卻的熱處理工藝。正火的目的是細(xì)化晶粒，提高鋼鐵材料硬度，消除鋼鐵材料中的網(wǎng)狀碳化物（或滲碳體），并為淬火、切削加工等后續(xù)工序作組織準(zhǔn)備。正火主要應(yīng)用于以下場合：（1）用于改善鋼鐵材料的切削加工性能。（2）用于消除鋼中的網(wǎng)狀碳化物，為球化退火作組織準(zhǔn)備。（3）用于普通結(jié)構(gòu)零件或某些大型非合金鋼工件的最終熱處理，代替調(diào)質(zhì)處理。（4）用于淬火返修件，消除淬火應(yīng)力，細(xì)化組織，防止工件重新淬火時產(chǎn)生變形與開裂。第四節(jié)淬火淬火是指工件加熱奧氏體化后以適當(dāng)方式冷卻獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝。馬氏體是碳或合金元素在α-Fe中的過飽和固溶體，是單相亞穩(wěn)組織，用符號M表示。一、淬火的目的淬火的主要目的是使鋼鐵材料獲得馬氏體(或貝氏體)組織，提高鋼鐵材料的硬度和強度，并與回火工藝合理配合，獲得需要的使用性能。二、淬火加熱溫度與淬火介質(zhì)1．淬火加熱溫度亞共析鋼的淬火加熱溫度是Ac3以上30℃～50℃。共析鋼和過共析鋼的淬火加熱溫度是Ac1以上30℃～50℃。2．淬火介質(zhì)常用的淬火冷卻介質(zhì)有：油、水、鹽水、硝鹽浴、堿浴和空氣等。

三、淬火方法常用的淬火方法有：單液淬火、雙液淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火1．單液淬火單液淬火是將已奧氏體化的鋼件在一種淬火介質(zhì)中冷卻的方法。單液淬火方法主要應(yīng)用于形狀簡單的鋼件。。三、淬火方法2．雙液淬火雙液淬火是將工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質(zhì)中，在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時立即轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻的方法。雙液淬火主要適用于中等復(fù)雜形狀的高碳鋼工件和較大尺寸的合金鋼工件。3．馬氏體分級淬火馬氏體分級淬火是指工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高于或稍低于Ms點的鹽浴或堿浴中，保持適當(dāng)時間，在工件整體達(dá)到冷卻介質(zhì)溫度后取出空冷以獲得馬氏體組織的淬火方法。馬氏體分級淬火適用于尺寸較小、形狀復(fù)雜的由高碳鋼或合金鋼制作的工模具。4．貝氏體等溫淬火貝氏體等溫淬火是指工件加熱奧氏體化后快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火方法。貝氏體等溫淬火用于處理由各種中碳鋼、高碳鋼和合金鋼制造的尺寸較小的形狀復(fù)雜的模具與刃具等工件。三、淬火方法2．雙液淬火雙液淬火是將工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質(zhì)中，在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時立即轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻的方法。雙液淬火主要適用于中等復(fù)雜形狀的高碳鋼工件和較大尺寸的合金鋼工件。3．馬氏體分級淬火馬氏體分級淬火是指工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高于或稍低于Ms點的鹽浴或堿浴中，保持適當(dāng)時間，在工件整體達(dá)到冷卻介質(zhì)溫度后取出空冷以獲得馬氏體組織的淬火方法。馬氏體分級淬火適用于尺寸較小、形狀復(fù)雜的由高碳鋼或合金鋼制作的工模具。4．貝氏體等溫淬火貝氏體等溫淬火是指工件加熱奧氏體化后快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火方法。貝氏體等溫淬火用于處理由各種中碳鋼、高碳鋼和合金鋼制造的尺寸較小的形狀復(fù)雜的模具與刃具等工件。四、冷處理冷處理是指鋼件淬火冷卻到室溫后，繼續(xù)在一般致冷設(shè)備或低溫介質(zhì)中冷卻，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的工藝。采用冷處理可以消除和減少鋼中的殘余奧氏體數(shù)量，使鋼件獲得更多的馬氏體，提高鋼件硬度與耐磨新，穩(wěn)定鋼件尺寸，如量具、精密軸承、精密絲杠、精密刀具、槍桿等要求形狀精確和尺寸穩(wěn)定的工件，均應(yīng)在淬火之后進(jìn)行冷處理，以消除或減少殘余奧氏體數(shù)量，穩(wěn)定鋼件的尺寸。五、淬透性與淬硬性

淬透性是指以規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。以鋼在理想條件下淬火所能達(dá)到的最高硬度來表征的材料特性稱為淬硬性。六、淬火缺陷

1．過熱與過燒工件加熱溫度偏高，而使晶粒過度長大，以致力學(xué)性能顯著降低的現(xiàn)象稱為過熱。工件加熱溫度過高，致使晶界氧化和部分熔化的現(xiàn)象稱為過燒。2．氧化與脫碳工件加熱時，介質(zhì)中的氧、二氧化碳、水蒸汽等與之反應(yīng)生成氧化物的過程稱為氧化。工件加熱時介質(zhì)與工件中的碳發(fā)生反應(yīng)，使表層碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的現(xiàn)象稱為脫碳。3．硬度不足和軟點鋼件淬火后較大區(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。鋼件淬火硬化后，其表面許多小區(qū)域存在硬度偏低