鋼材的熱處理方法和特性

1、-鋼材的熱處理方法和特性均質(zhì)退火處理簡(jiǎn)稱均質(zhì)化處理（Homogenization,系利用在高溫進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加熱，使內(nèi)部的化學(xué) 成分充分?jǐn)U散，因此又稱為擴(kuò)散退火。加熱溫度會(huì)因鋼材種類有所差異 ，大鋼錠 通常在1200C至1300E之間進(jìn)行均質(zhì)化處理，高碳鋼在1100C至1200E之間，而一 般鍛造或軋延之鋼材則在1000至1200C間進(jìn)行此項(xiàng)熱處理。完全退火處理完全退火處理系將亞共析鋼加熱至 Ac3溫度以上3050°C、過(guò)共析鋼加熱至 Ac1溫度以上50C左右的溫度范圍，在該溫度保持足夠時(shí)間，使成為沃斯田體單相組 織（亞共析鋼或沃斯田體加上雪明碳體混合組織后，在進(jìn)行爐冷使鋼材軟化，以得到

2、鋼 材最佳之延展性及微細(xì)晶粒組織。球化退火處理球化退火主要的目的，是希望藉由熱處理使鋼鐵材料內(nèi)部的層狀或網(wǎng)狀碳化物 凝聚成為球狀，使改善鋼材之切削性能及加工塑性，特別是高碳的工具鋼更是需要此 種退火處理。常見(jiàn)的球化退火處理包括:（1在鋼材A1溫度的上方、下方反復(fù)加熱、 冷卻數(shù)次，使A1變態(tài)所析出的雪明碳鐵，繼續(xù)附著成長(zhǎng)在上述球化的碳化物上；（2加 熱至鋼材A3或Acm溫度上方，始碳化物完全固溶于沃斯田體后急冷，再依上述方法 進(jìn)行球化處理。使碳化物球化，尚可增加鋼材的淬火后韌性、防止淬裂，亦可改善鋼 材的淬火回火后機(jī)械性質(zhì)、提高鋼材的使用壽命。軟化退火處理軟化退火熱處理的熱處理程序是將工件加熱到

3、600C至650C范圍內(nèi)（A1溫度下方，維持一段時(shí)間之后空冷，其主要目的在于使以加工硬化的工件再度軟化、回復(fù) 原先之韌性，以便能再進(jìn)一步加工。此種熱處理方法常在冷加工過(guò)程反復(fù)實(shí)施，故又稱之為制程退火。大部分金屬在冷加工后，材料強(qiáng)度、硬度會(huì)隨著加工量漸增而變大，也因此導(dǎo)致材料延性降低、材質(zhì)變脆，若需要再進(jìn)一步加工時(shí)，須先經(jīng)軟化退火熱 處理才能繼續(xù)加工。弛力退火處理弛力退火熱處理主要的目的，在于清除因鍛造、鑄造、機(jī)械加工或焊接所產(chǎn)生 的殘留應(yīng)力，這種殘存應(yīng)力常導(dǎo)致工件強(qiáng)度降低、經(jīng)久變形，并對(duì)材料韌性、延展性 有不良影響，因此弛力退火熱處理對(duì)于尺寸經(jīng)度要求嚴(yán)格的工件、有安全顧慮的機(jī) 械構(gòu)件事非常重要

4、的。弛力退火的熱處理程序系將工件加熱到A1點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度,保持一段時(shí)間（不需像軟化退火熱處理那么久后，徐緩冷卻至室溫。特別需要注意 的是,加熱時(shí)的速度要緩慢，尤其是大型對(duì)象或形狀復(fù)雜的工件更要特別注意，否則弛 力退火的成效會(huì)大打折扣。正?；幚碚；療崽幚碛袃蓚€(gè)重要的功用，一是使工件結(jié)晶粒微細(xì)化而改善材料機(jī)械性 質(zhì);另一個(gè)目的是調(diào)節(jié)軋延或鑄造組織中碳化物的大小或分布狀態(tài)，以利后續(xù)熱處理時(shí)碳化物容易固溶于材質(zhì)，以便提升材料切削性，并使材質(zhì)均勻化。正常化熱處理的 熱處理程序，系將工件加熱至A3（亞共析鋼或Acm（過(guò)共析鋼點(diǎn)溫度以上30C至60C的高溫（此即為正常 化溫度保持一段時(shí)間，材質(zhì)成為均勻

5、沃斯田體后，靜置于空氣中使之冷卻。正?；瘯r(shí) 間的估算，可以每25mm厚度持溫30分鐘來(lái)估算需持溫時(shí)間。正?；療崽幚碛挚煞?為二段正常化、恒溫正?；岸握；榷喾N改良式正?；療崽幚怼４慊鹛幚泶慊鹛幚淼闹饕康氖菍摬募彼倮鋮s以便獲得硬度極大的麻田散體組織。鋼 的淬火處理有三個(gè)要件，缺一不可,分別是:（1在沃斯田體區(qū)域內(nèi)加熱一段時(shí)間（即沃 斯田體化；（2冷卻時(shí)要能避開(kāi)Ar'波來(lái)體變態(tài)；及（3使鋼材產(chǎn)生麻田散體或變韌體而硬 化。淬火處理可分為兩個(gè)程序來(lái)實(shí)施，一是加熱;一是冷卻。通常加熱溫度又稱為淬 火溫度或沃斯田體化溫度，依熱處理鋼材的不同而有所差異。亞共析鋼的淬火溫度 在Ac3溫度以上

6、30C至60C范圍內(nèi)，共析鋼及過(guò)共析鋼的淬火溫度則是加熱至 Ac1 溫度以上30E至60C溫度范圍內(nèi)。冷卻時(shí)要分兩個(gè)階段來(lái)冷卻，鋼從加熱爐取出的 鋼件，一直冷卻到Ar'變態(tài)前的臨界區(qū)域，要盡量迅速冷卻；在Ar'以下的溫度區(qū)域則 需采緩慢冷卻的方式，否則易造成鋼材的淬裂或淬火變形，此溫度區(qū)域又稱為危險(xiǎn)區(qū) 域?；鼗鹛幚硪话慊鼗鹛幚沓＠^在淬火處理之后實(shí)施，以便消除淬火處理之不良影響而保留 并發(fā)揮淬火之功效，其主要目的是使淬火生成的組織變態(tài)或析出更加安定（使形成回 火麻田散體，減少殘留應(yīng)力并改善相關(guān)機(jī)械性質(zhì)（提升材料延展性?；鼗饻囟炔煌?，會(huì) 產(chǎn)生不同的機(jī)械強(qiáng)度與延展性組合，一般回火溫度

7、大多在600r以下，因?yàn)楦叩幕?火溫度，任何鋼材都會(huì)呈現(xiàn)急速軟化的趨勢(shì)，此時(shí)碳化物逐漸凝聚而球化、肥粒體會(huì) 再結(jié)晶而成長(zhǎng)為連續(xù)基地，是軟化的主要原因?；鼗鸫嘈曰鼗鹛幚硪荛_(kāi)幾個(gè)會(huì)產(chǎn)生回火脆性的溫度范圍，這些脆化溫度范圍視鋼材種 類而有所不同，包括:（1270C至350C脆化（又稱低溫回火脆性或A脆性，大多數(shù)的碳 鋼及低合金鋼，都在此溫度范圍內(nèi)發(fā)生脆化現(xiàn)象；（2400C至550E脆化,通常構(gòu)造用合 金鋼在此溫度范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生脆化現(xiàn)象；（3475C脆化（特別指Cr含量超過(guò)13%的肥粒 體系不銹鋼；（4500C至570E脆化，針對(duì)工具鋼或高速鋼在此溫度范圍加熱，會(huì)析出分 布均勻的碳化物，產(chǎn)生二次硬化

8、效果，但也易導(dǎo)致脆性。麻淬火處理麻淬火處理的主要目的，在降低淬火時(shí)工件內(nèi)外溫度的巨大差異，并使于較低溫 度時(shí)工件內(nèi)外一起產(chǎn)生麻田散體變態(tài)，可避免淬火破裂，并使淬火變形量降至最低而 無(wú)損任何淬火硬度。其主要操作程序系將鋼材淬入至溫度在Ms點(diǎn)微上之熱浴中，短暫持溫使工件內(nèi)外溫度相同后，再提出空冷,使工件形成麻田散體變態(tài)的熱處理方 法。麻回火處理麻回火處理是將鋼材淬入 Ms與Mf溫度范圍之間的熱浴，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間持溫后，使 過(guò)冷合金沃斯田體一部分變態(tài)成麻田散體，一部分變態(tài)成下變韌體。此種熱處理后， 可不必再行回火處理,且可降低一般淬火回火之急劇程度；其最終組織為回火麻田散體及變韌體 之混合，因此擁有高硬度和高韌性的組合。主要的缺點(diǎn)是需要保持恒溫的時(shí)間甚久，在工業(yè)應(yīng)用上較不經(jīng)濟(jì)。沃斯回火處理沃斯回火處理是一種較為特殊的熱處理方法，主要程序是將鋼材淬入溫度介于 S曲線鼻部與Ar''（點(diǎn)溫度之間的熱浴,直到過(guò)冷沃斯田體完全變態(tài)成變韌體才取 出空冷的