金屬熱處理方法

1、金屬熱處理方法金屬熱處理方法熱處理方法措施示意圖熱處理方法措施示意圖定義：是將金屬在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻，改變金屬定義：是將金屬在固態(tài)下通過加熱、保溫和冷卻，改變金屬的組織，從而改變金屬性能（加工和使用）的一種工藝方法的組織，從而改變金屬性能（加工和使用）的一種工藝方法。措施和要求：通過控制加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度措施和要求：通過控制加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度( (冷卻冷卻方式方式) )，不改零件變形狀和尺寸。，不改零件變形狀和尺寸。金屬熱處理方法金屬熱處理方法在機(jī)械制造中在機(jī)械制造中熱處理的作用熱處理的作用熱處理是一種比較重要的工藝方法熱處理是一種比較重要的工藝方法預(yù)熱處理改善切

2、削加工性能和質(zhì)量，提高效率預(yù)熱處理改善切削加工性能和質(zhì)量，提高效率。最終熱處理使零件達(dá)到設(shè)計(jì)使用性能指標(biāo)。最終熱處理使零件達(dá)到設(shè)計(jì)使用性能指標(biāo)。適當(dāng)熱處理消除內(nèi)應(yīng)力，保證零件尺寸和形狀。適當(dāng)熱處理消除內(nèi)應(yīng)力，保證零件尺寸和形狀。常見的熱處理工藝方法常見的熱處理工藝方法退火退火正火正火淬火淬火回火回火表面淬火與化學(xué)表面淬火與化學(xué)熱處理（滲碳、熱處理（滲碳、滲氮、碳氮共滲滲氮、碳氮共滲等）等）退火退火定義：將鋼材加熱到適當(dāng)?shù)臏囟炔⒈匾欢螘r(shí)間，定義：將鋼材加熱到適當(dāng)?shù)臏囟炔⒈匾欢螘r(shí)間，然后隨然后隨爐緩慢冷卻爐緩慢冷卻的熱處理工藝。的熱處理工藝。加工溫度加工溫度800800度度900900度范圍，

3、低碳鋼退火加熱溫度稍微高度范圍，低碳鋼退火加熱溫度稍微高點(diǎn)；高碳鋼退火加熱溫度較低。點(diǎn)；高碳鋼退火加熱溫度較低。保溫時(shí)間長短主要取決：零件尺寸和同爐裝入工件數(shù)。保溫時(shí)間長短主要取決：零件尺寸和同爐裝入工件數(shù)。退火技術(shù)要求：退火技術(shù)要求：隨爐緩慢冷卻隨爐緩慢冷卻退退火火目目的的使金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻、晶粒細(xì)化、降低硬度、使金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻、晶粒細(xì)化、降低硬度、消除應(yīng)力，改善切削加工性能。消除應(yīng)力，改善切削加工性能。如果單純的消除應(yīng)力，防止變形和開裂，只需加熱如果單純的消除應(yīng)力，防止變形和開裂，只需加熱600600650650度，保溫一段時(shí)間后緩慢冷卻。這種方法稱為去應(yīng)力度，保溫一段時(shí)間后緩慢

4、冷卻。這種方法稱為去應(yīng)力退火。（或者低溫退火）退火。（或者低溫退火）該方法主要適應(yīng)含碳量較高的碳鋼和各類合金鋼。該方法主要適應(yīng)含碳量較高的碳鋼和各類合金鋼。退火退火正火正火定義：將工件加熱到臨界溫度以上的適當(dāng)溫度，保溫之后從定義：將工件加熱到臨界溫度以上的適當(dāng)溫度，保溫之后從爐中取出置于空氣中冷卻的熱處理工藝。爐中取出置于空氣中冷卻的熱處理工藝。加工溫度加工溫度820820度度950950度范圍，正火的度范圍，正火的冷卻速度比退火快冷卻速度比退火快。正火后正火后工件硬度比退火后略高工件硬度比退火后略高，但是，但是消除應(yīng)力效果不如退消除應(yīng)力效果不如退火徹底。火徹底。正正火火目目的的內(nèi)部組織更細(xì)粒

5、（小）、低碳鋼和中碳鋼更適合切內(nèi)部組織更細(xì)粒（?。?、低碳鋼和中碳鋼更適合切削加工。削加工。用用途途a a、改善鋼材切削加工性能的預(yù)備熱處理。改善鋼材切削加工性能的預(yù)備熱處理。b b、對普通要求機(jī)械零件，可作為滿足零件使用性能對普通要求機(jī)械零件，可作為滿足零件使用性能最終熱處理最終熱處理。淬火淬火定義：將工件加熱到臨界溫度以上的適當(dāng)溫度，保溫之后定義：將工件加熱到臨界溫度以上的適當(dāng)溫度，保溫之后快快速冷卻下來速冷卻下來加工溫度加工溫度780780880880度范圍，淬火之后度范圍，淬火之后再進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕鼗鹪龠M(jìn)行適當(dāng)?shù)幕鼗鹛幪幚?，改善零件使用性能、延長壽命。理，改善零件使用性能、延長壽命?？焖倮鋮s

6、條件快速冷卻條件：要具有足夠冷卻能力的冷卻介質(zhì)（水、礦物油：要具有足夠冷卻能力的冷卻介質(zhì)（水、礦物油）工件冷卻速度極快，金屬內(nèi)部為工件冷卻速度極快，金屬內(nèi)部為非平衡組織結(jié)構(gòu)，存在較大應(yīng)力非平衡組織結(jié)構(gòu)，存在較大應(yīng)力和脆性，應(yīng)回火后使用和脆性，應(yīng)回火后使用水水用于一般碳鋼零件冷卻。如果加點(diǎn)鹽冷卻用于一般碳鋼零件冷卻。如果加點(diǎn)鹽冷卻能力提高，有利于大尺寸碳鋼件熱處理。能力提高，有利于大尺寸碳鋼件熱處理。礦物礦物油油冷卻能力比水低，但可以避免出現(xiàn)淬冷卻能力比水低，但可以避免出現(xiàn)淬火缺陷，適合于合金鋼熱處理火缺陷，適合于合金鋼熱處理回火回火定義：將定義：將淬火后的工件淬火后的工件加熱到加熱到一定溫度一

7、定溫度，保溫一段時(shí)間，然，保溫一段時(shí)間，然后冷卻下來。后冷卻下來。低溫（低溫（150150250250度）：度）：低溫回火低溫回火中溫（中溫（350350500500度）：度）：中溫回火中溫回火高溫（高溫（500500650650度）：度）：高溫回火高溫回火回火作用回火作用減小和消除淬火工件的應(yīng)力和脆性，防止零減小和消除淬火工件的應(yīng)力和脆性，防止零件產(chǎn)生變形和裂紋，且可以件產(chǎn)生變形和裂紋，且可以調(diào)整零件的力學(xué)調(diào)整零件的力學(xué)性能。性能。低溫回火低溫回火消除淬火應(yīng)力、降低脆性、提高韌性。消除淬火應(yīng)力、降低脆性、提高韌性。高硬度和高耐磨性。高硬度和高耐磨性。目的：目的：適用范圍適用范圍要求硬度高、耐

8、磨損的刀具、量具、磨要求硬度高、耐磨損的刀具、量具、磨具、以及各種耐磨零件。具、以及各種耐磨零件。鋼材低溫回火后，硬度達(dá)到鋼材低溫回火后，硬度達(dá)到 HRC58-64HRC58-64中溫回火中溫回火目的目的應(yīng)力與脆性已基本消除，零件具有較高強(qiáng)度應(yīng)力與脆性已基本消除，零件具有較高強(qiáng)度和一定韌性，且彈性良好。和一定韌性，且彈性良好。適用范圍適用范圍主要用于處理彈簧和彈性零件。主要用于處理彈簧和彈性零件。中溫回火后硬度一般達(dá)到中溫回火后硬度一般達(dá)到 HRC35-50HRC35-50高溫回火高溫回火目的目的不僅可以使淬火應(yīng)力與脆性全部清出，而且使不僅可以使淬火應(yīng)力與脆性全部清出，而且使零件具有良好的綜合

9、力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度、零件具有良好的綜合力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性具有良好的配合）塑性、韌性具有良好的配合）適用范圍適用范圍齒輪、軸、連桿、以及要求較高的綜合力學(xué)齒輪、軸、連桿、以及要求較高的綜合力學(xué)性能的各種結(jié)構(gòu)件。性能的各種結(jié)構(gòu)件。習(xí)慣上：把淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理稱習(xí)慣上：把淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理稱調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)。 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)件的硬度為件的硬度為 200 200330330HBSHBS表面熱處理表面熱處理廣泛采用的方法：廣泛采用的方法：表面淬火、化學(xué)熱處理表面淬火、化學(xué)熱處理目的：提高或者改變零件表面性能目的：提高或者改變零件表面性能硬度和耐磨性硬度和耐磨性如常用的零件：齒輪、

10、鏈輪、軸等如常用的零件：齒輪、鏈輪、軸等火焰加熱、感火焰加熱、感應(yīng)加熱應(yīng)加熱表面淬表面淬火火滲碳、滲氮、滲滲碳、滲氮、滲硼、滲釩、硼、滲釩、氰化（氮碳共滲）氰化（氮碳共滲）表面淬火表面淬火使表面組織發(fā)生轉(zhuǎn)變、表面硬度得到提高。使表面組織發(fā)生轉(zhuǎn)變、表面硬度得到提高。注意：注意：只是對表面進(jìn)行快速加熱和冷卻，零件心部組織和只是對表面進(jìn)行快速加熱和冷卻，零件心部組織和性能不變。性能不變。中碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼中碳鋼、合金調(diào)質(zhì)鋼 常采用這種方法提高表面硬度。常采用這種方法提高表面硬度。零件表面零件表面特點(diǎn)：特點(diǎn)：快快速速快快速速加熱到淬火溫度加熱到淬火溫度冷卻冷卻(1)火焰加熱表面淬火氧氣乙炔氧氣乙炔 （

11、高溫火焰），冷卻用水或（高溫火焰），冷卻用水或lulu化液化液設(shè)備簡單，成本低，但不易控制淬火質(zhì)量，淬火之后表設(shè)備簡單，成本低，但不易控制淬火質(zhì)量，淬火之后表面硬度不夠均勻面硬度不夠均勻主要用于單件或者小批量生產(chǎn)。主要用于單件或者小批量生產(chǎn)。原理方法、設(shè)備和材料原理方法、設(shè)備和材料：(2)感應(yīng)加熱表面淬火通交流電通交流電高頻電流高頻電流產(chǎn)生磁場產(chǎn)生磁場感應(yīng)圈下感應(yīng)圈下部噴水部噴水工件表面產(chǎn)工件表面產(chǎn)生渦流發(fā)熱生渦流發(fā)熱工件表工件表面淬火面淬火工件心部工件心部無渦流加無渦流加熱，故不熱，故不會(huì)變化會(huì)變化淬火淬火時(shí)感時(shí)感應(yīng)圈應(yīng)圈和噴和噴水套水套固定，固定，工件工件上下上下移動(dòng)，移動(dòng)，使得使得淬火淬

12、火連續(xù)連續(xù)進(jìn)行進(jìn)行化學(xué)熱處理原理方法：原理方法：將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入其表層，改變表層的化學(xué)成分，從而改種或幾種元素滲入其表層，改變表層的化學(xué)成分，從而改變表層的組織和性能的熱處理工藝。變表層的組織和性能的熱處理工藝。滲碳、滲氮滲碳、滲氮滲硼、滲釩、氰化（碳氮共滲）滲硼、滲釩、氰化（碳氮共滲）常用的幾種化學(xué)處理方法：常用的幾種化學(xué)處理方法：(1)(1)滲碳滲碳一般一般氣體滲碳?xì)怏w滲碳（常用）（常用） 固體滲碳固體滲碳保溫同時(shí)滴入滲保溫同時(shí)滴入滲碳劑碳劑工件置于工件置于密封爐子密封爐子加熱加熱930930度度左右并保溫左右并保溫6 61010小時(shí)小時(shí)裂解出碳原子裂解出碳原子活性碳吸附在活性碳吸附在工件表面并不工件表面并不斷滲入獲得高斷滲入獲得高碳組織碳組織滲碳后零件需經(jīng)滲碳后零件需經(jīng)過淬火和低溫回火過淬火和低溫回火（低碳鋼、合金滲（低碳鋼、合金滲碳鋼）碳鋼）(2)滲氮（也稱為氮化處理）（也稱為氮化處理）氨氣氨氣NH3溫度560度左右安排在最后工序其之前調(diào)質(zhì)處理最后零件表面硬度高、耐磨損、抗腐蝕強(qiáng)、壽命提高。多為合金鋼 如38CrMoAl注意注意課堂總結(jié)退火退火正火正火淬火淬火回火（淬火工件）回火（淬火工件）800900度度820950度度780