第五章 鋼的熱處理r

1、第五章鋼的熱處理第五章鋼的熱處理改善鋼的性能的主要途徑：改善鋼的性能的主要途徑： 1、調(diào)整鋼的化學(xué)成份，即合金化，第、調(diào)整鋼的化學(xué)成份，即合金化，第六章內(nèi)容。六章內(nèi)容。 2、鋼的熱處理，本章講。、鋼的熱處理，本章講。熱處理：鋼在固體下熱處理：鋼在固體下通過加熱、保溫、冷通過加熱、保溫、冷卻的方法，改變鋼的卻的方法，改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要的性能的一種加工要的性能的一種加工方法。方法。 加熱保溫冷卻保溫時間溫度原始組織結(jié)構(gòu)熱處理組織結(jié)構(gòu)時間熱處理的分類：熱處理的分類： 熱熱處處理理普通普通 熱處理熱處理 表面熱處理表面熱處理 退火退火 正火正火 淬火淬火回火回火 表面淬火表

2、面淬火 化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理 火焰加熱火焰加熱感應(yīng)加熱感應(yīng)加熱滲碳滲碳 氮化氮化 其它其它其它其它 第一節(jié)鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變第一節(jié)鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變 鋼加熱到鋼加熱到A1（PSK）以上時都將發(fā)生以上時都將發(fā)生P A，但是，但是， 亞共析鋼需加熱到亞共析鋼需加熱到A3 （GS）以上，過共析以上，過共析鋼需加熱到鋼需加熱到 Acm （ES）以上才能完全奧氏體化。以上才能完全奧氏體化。這種轉(zhuǎn)變是一種擴(kuò)散型的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變是一種擴(kuò)散型的轉(zhuǎn)變。一、奧氏體的形成一、奧氏體的形成通常通常A1、A3 或或 Acm加熱時加熱時用用AC1、Ac3 或或 Accm表示，冷卻表示，冷卻時用時用Ar1 、Ar3 或或 Ar

3、cm表示。表示。A1Ar1AC1Acm ArcmAccmA3Ac3Ar3 AFPF+PP+Fe3CIIA+Fe3CIIA+F溫度含碳量Fe G PSEK第三步：殘余滲碳體溶解第三步：殘余滲碳體溶解通過碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變，通過碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變，和滲碳體溶解來完成。和滲碳體溶解來完成。第二步：奧氏體的長大。第二步：奧氏體的長大。形核部位在鐵素體和滲碳體的相界面處。形核部位在鐵素體和滲碳體的相界面處。第一步：奧氏體晶核的形成。第一步：奧氏體晶核的形成。（一）基本過程（一）基本過程下面以共析鋼為例說明奧氏體的形成過程。下面以共析鋼為例說明奧氏體的形成過程。 第四步：奧

4、氏體均勻化第四步：奧氏體均勻化1、加熱溫度和加熱速度、加熱溫度和加熱速度加熱溫度高，加熱速度快，轉(zhuǎn)變速度快。加熱溫度高，加熱速度快，轉(zhuǎn)變速度快。原因：碳原子擴(kuò)散能力大，碳濃度差大加速奧氏原因：碳原子擴(kuò)散能力大，碳濃度差大加速奧氏體的形成。體的形成。（二）影響珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的因素（二）影響珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的因素亞共析鋼與過共析鋼奧氏體的形成過程，在以亞共析鋼與過共析鋼奧氏體的形成過程，在以上步驟后上步驟后,當(dāng)加熱到當(dāng)加熱到AC3和和Accm以上時鐵素體將全以上時鐵素體將全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，滲碳體將全部溶入奧氏體。部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，滲碳體將全部溶入奧氏體。3、化學(xué)成分、化學(xué)成分含碳量增加，轉(zhuǎn)變速

5、度快。含碳量增加，轉(zhuǎn)變速度快。原因：滲碳體增加原因：滲碳體增加 F/Fe3C相界面增多，奧氏體相界面增多，奧氏體的形核部位增加。的形核部位增加。 大部分合金元素減慢奧氏體的形成速度大部分合金元素減慢奧氏體的形成速度原因：主要是減慢碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度。原因：主要是減慢碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度。2、原始組織、原始組織原始組織越細(xì)，轉(zhuǎn)變速度快。原始組織越細(xì)，轉(zhuǎn)變速度快。 原因： F/Fe3C相界面增多，奧氏體的形核部位增相界面增多，奧氏體的形核部位增加。加。 二、奧氏體晶粒的長大及其影響因素二、奧氏體晶粒的長大及其影響因素 （一）奧氏體晶粒度的概念（一）奧氏體晶粒度的概念根據(jù)奧氏體的形成過程和晶粒

6、長大的情況，根據(jù)奧氏體的形成過程和晶粒長大的情況，奧氏體的晶粒度可有三種定義：奧氏體的晶粒度可有三種定義：1、起始晶粒度：珠光體剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的、起始晶粒度：珠光體剛剛轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的晶粒度。一般較小。晶粒度。一般較小。2、本質(zhì)晶粒度：、本質(zhì)晶粒度：通常采用標(biāo)準(zhǔn)實驗方法：把鋼加通常采用標(biāo)準(zhǔn)實驗方法：把鋼加熱到熱到930 10 ，保溫，保溫3-8小時侯測定其小時侯測定其奧氏體奧氏體晶粒的大小。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級圖譜評級，晶粒的大小。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)晶粒度等級圖譜評級， 14級為本質(zhì)粗晶粒鋼，級為本質(zhì)粗晶粒鋼，58為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。如為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。如下圖：下圖：本質(zhì)晶粒度只反應(yīng)了鋼在本質(zhì)晶粒度只反應(yīng)了

7、鋼在930 以下的奧氏以下的奧氏體晶粒長大的傾向性。體晶粒長大的傾向性。3、實際晶粒度：具體的熱處理或熱加工條件下實、實際晶粒度：具體的熱處理或熱加工條件下實際獲得的奧氏體晶粒大小。際獲得的奧氏體晶粒大小。實際晶粒度直接影響鋼的性能，比起始晶粒度大。實際晶粒度直接影響鋼的性能，比起始晶粒度大。實際加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體的實實際加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體的實際晶粒度越粗大，鋼的機(jī)械性能越下降。際晶粒度越粗大，鋼的機(jī)械性能越下降。第二節(jié)第二節(jié) 鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變 獲得細(xì)小均勻的奧氏體晶粒僅是熱處理的第獲得細(xì)小均勻的奧氏體晶粒僅是熱處理的第一步，鋼從奧氏體狀態(tài)的冷卻

8、過程是熱處理的關(guān)一步，鋼從奧氏體狀態(tài)的冷卻過程是熱處理的關(guān)鍵步驟，它將最終決定鋼的使用性能。鋼在加熱鍵步驟，它將最終決定鋼的使用性能。鋼在加熱后的冷卻方式有兩種，如圖：后的冷卻方式有兩種，如圖：奧氏體冷至臨界溫度以下處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，稱奧氏體冷至臨界溫度以下處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，稱為過冷奧氏體。為過冷奧氏體。過冷奧氏體在不同過冷度下分別過冷奧氏體在不同過冷度下分別可轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w（可轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w（P）、）、貝氏體貝氏體(B)、馬氏體馬氏體(M)。圖圖5-3 連續(xù)冷卻曲線與等溫冷卻曲線連續(xù)冷卻曲線與等溫冷卻曲線一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖將共析鋼的過冷奧氏將共析鋼的過冷奧氏

9、體在體在A1以下某一溫度以下某一溫度進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，測定進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，測定過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始的時刻及終了的時刻的時刻及終了的時刻，分別將其時刻點用，分別將其時刻點用光滑的曲線連接起來光滑的曲線連接起來，在溫度時間坐標(biāo)上，在溫度時間坐標(biāo)上，可得到兩條曲線，可得到兩條曲線，如圖：如圖：等溫轉(zhuǎn)變曲線圖又稱等溫轉(zhuǎn)變曲線圖又稱C曲線或曲線或TTT曲線。曲線。圖形分析：圖形分析：A1是奧氏體是奧氏體和珠光體共存溫度，左和珠光體共存溫度，左線為轉(zhuǎn)變開始線，右線線為轉(zhuǎn)變開始線，右線為轉(zhuǎn)變終了線。開始線為轉(zhuǎn)變終了線。開始線左方是過冷奧氏體區(qū)（左方是過冷奧氏體區(qū)（A），），終了線右方是轉(zhuǎn)終了線右方

10、是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)（變產(chǎn)物區(qū)（P、B），），兩兩線中間是轉(zhuǎn)變進(jìn)行區(qū)（線中間是轉(zhuǎn)變進(jìn)行區(qū)（AP或或B）。）。MS是馬氏是馬氏體轉(zhuǎn)變或形成的開始溫體轉(zhuǎn)變或形成的開始溫度，度，Mf是馬氏體轉(zhuǎn)變或是馬氏體轉(zhuǎn)變或形成的終止溫度，中間形成的終止溫度，中間為馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。為馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)。A1550600650MsMf350A過過 冷冷 A過過 冷冷 APSTB上B下M+A轉(zhuǎn) 變 開 始 線轉(zhuǎn) 變 終 了 線A+ P型A+ B型時 間共 析 碳 鋼 的 C曲 線奧氏體轉(zhuǎn)變有孕育期，在鼻尖處孕育期最短。奧氏體轉(zhuǎn)變有孕育期，在鼻尖處孕育期最短。從上到下可分為珠光體、貝氏體和馬氏體轉(zhuǎn)變從上到下可分為珠光體、貝氏體和馬氏體

11、轉(zhuǎn)變?nèi)齻€區(qū)。三個區(qū)。(一一)過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物及性能1、珠光體型組織、珠光體型組織溫度區(qū)間：溫度區(qū)間：C曲曲線鼻尖上部線鼻尖上部（A1-550）。）。A1550600650MsMf350A過過冷冷A過過冷冷APSTB上B下M+A轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線A+ P型A+ B型時間共析碳鋼的C曲線轉(zhuǎn)變過程：通過形轉(zhuǎn)變過程：通過形核和長大來完成。核和長大來完成。鐵素體和滲碳體交鐵素體和滲碳體交替互相促進(jìn)形核并替互相促進(jìn)形核并長大。如圖：長大。如圖：轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變特點：特點：1）擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變、碳原子和鐵原子的）擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變、碳原子和鐵原子的擴(kuò)散，生成高碳的滲碳體和低碳的鐵素體。擴(kuò)散，生成高

12、碳的滲碳體和低碳的鐵素體。 2）晶格的重構(gòu)，由面心立方的奧氏體）晶格的重構(gòu)，由面心立方的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的鐵素體和復(fù)雜晶格的滲碳體。轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方的鐵素體和復(fù)雜晶格的滲碳體。組織特點：層片狀組織特點：層片狀的鐵素體與滲碳體的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。的機(jī)械混合物。貧碳A富碳AFe3CFA晶界 Fe3CP團(tuán)根據(jù)片間距的大小珠光體類型組織分三類根據(jù)片間距的大小珠光體類型組織分三類:1,珠光體（珠光體（P），），形成溫度形成溫度A1650，最粗最粗. 2,索氏體（索氏體（S），），形成溫度形成溫度650600，較細(xì)，較細(xì)3,屈氏體（屈氏體（T），），形成溫度形成溫度600550，最細(xì)，最細(xì)性能

13、：與片層間距與有關(guān)，其強(qiáng)度和硬度關(guān)系如性能：與片層間距與有關(guān)，其強(qiáng)度和硬度關(guān)系如下：珠光體下：珠光體索氏體索氏體屈氏體屈氏體2、馬氏體類型組織、馬氏體類型組織馬氏體（馬氏體（M）：）：含過飽和碳的含過飽和碳的固溶體。固溶體。溫度區(qū)間：溫度區(qū)間：Ms Mf特點：特點： 馬氏體馬氏體的轉(zhuǎn)變從的轉(zhuǎn)變從Ms點開點開始，隨溫度下降，始，隨溫度下降，數(shù)量不斷增加，數(shù)量不斷增加，Mf點溫度終止，點溫度終止，轉(zhuǎn)變量轉(zhuǎn)變量最多。最多。A1550600650MsMf350A過過冷冷A過過冷冷APSTB上B下M+A轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線A+ P型A+ B型時間共析碳鋼的C曲線MS 和和Mf由奧氏由奧氏體的含碳量體的含

14、碳量及合金及合金元素含量元素含量決定決定,不受不受冷卻速度的影響冷卻速度的影響,例例如含碳量增加，如含碳量增加，MS 和和Mf點降低。點降低。 馬氏體轉(zhuǎn)變不完全，有殘余奧氏體存在，用馬氏體轉(zhuǎn)變不完全，有殘余奧氏體存在，用A或或A殘殘表示。表示。非擴(kuò)散型的轉(zhuǎn)變，在極大的冷速下，極大的過非擴(kuò)散型的轉(zhuǎn)變，在極大的冷速下，極大的過冷下，鐵、碳原子無擴(kuò)散的可能，奧氏體直接轉(zhuǎn)冷下，鐵、碳原子無擴(kuò)散的可能，奧氏體直接轉(zhuǎn)變成含碳過飽和的變成含碳過飽和的固溶體。馬氏體的含碳量與固溶體。馬氏體的含碳量與原奧氏體的含碳量相同。原奧氏體的含碳量相同。1、板條馬氏體（低碳馬氏體，位錯型馬氏體）、板條馬氏體（低碳馬氏體，

15、位錯型馬氏體）奧氏體含碳量小于百分奧氏體含碳量小于百分0.3時形成時形成板條馬氏體，顯板條馬氏體，顯微組織為一束束細(xì)條狀組織，亞結(jié)構(gòu)為高密度位微組織為一束束細(xì)條狀組織，亞結(jié)構(gòu)為高密度位錯。因為碳的過飽和程度小和高密度位錯，性能錯。因為碳的過飽和程度小和高密度位錯，性能，韌性和塑性較好。，韌性和塑性較好。 馬氏體類型：馬氏體類型：2、片狀馬氏體（高碳馬氏體，孿晶馬氏體），顯、片狀馬氏體（高碳馬氏體，孿晶馬氏體），顯微組織為雙凸透鏡狀，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。因為微組織為雙凸透鏡狀，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。因為碳的過飽和程度大和孿晶，性能，韌性和塑性差。碳的過飽和程度大和孿晶，性能，韌性和塑性差。產(chǎn)生的條件：

16、產(chǎn)生的條件：1.0%C片片狀馬氏體，中間，混合型。狀馬氏體，中間，混合型。獲得馬氏體是強(qiáng)化鋼材的主要方法之一。獲得馬氏體是強(qiáng)化鋼材的主要方法之一。隨含碳量的增加，馬氏體硬度增加。隨含碳量的增加，馬氏體硬度增加。貝氏體貝氏體(B)特點特點: 半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，半擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變，碳原子擴(kuò)散，鐵碳原子擴(kuò)散，鐵原子不擴(kuò)散。過原子不擴(kuò)散。過飽和的鐵素體和飽和的鐵素體和滲碳體組成。滲碳體組成。轉(zhuǎn)變溫度：轉(zhuǎn)變溫度：550-Ms溫度范圍內(nèi)溫度范圍內(nèi)3、貝氏體類型組織、貝氏體類型組織A1550600650MsMf350A過過冷冷A過過冷冷APSTB上B下M+A轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線A+ P型A+ B型時間共析碳鋼的C曲線

17、（一）上貝氏體（一）上貝氏體（B上上） 形成溫度形成溫度550350。組織特征：從晶界向晶內(nèi)生長的成束的鐵素體條組織特征：從晶界向晶內(nèi)生長的成束的鐵素體條，滲碳體以不連續(xù)的短桿狀分布于鐵素體條之間，滲碳體以不連續(xù)的短桿狀分布于鐵素體條之間。典型組織：具有羽毛狀的特征。典型組織：具有羽毛狀的特征。（二）下貝氏體（二）下貝氏體（B下下），形成溫度），形成溫度350MS，組織特征：片狀鐵素體和其內(nèi)部沉淀碳化物。典組織特征：片狀鐵素體和其內(nèi)部沉淀碳化物。典型組織，具有黑針狀特征。型組織，具有黑針狀特征。機(jī)械性能：下貝氏體的強(qiáng)度、塑性、和韌性高于機(jī)械性能：下貝氏體的強(qiáng)度、塑性、和韌性高于上貝氏體。原因，

18、上貝氏體形成溫度高，鐵素體上貝氏體。原因，上貝氏體形成溫度高，鐵素體條寬，滲碳體分布條狀鐵素體晶界。下貝氏體位條寬，滲碳體分布條狀鐵素體晶界。下貝氏體位錯錯 密度高，碳化物于晶內(nèi)析出。密度高，碳化物于晶內(nèi)析出。貝氏體類型：貝氏體類型：碳鋼中，共析鋼過冷奧氏體最穩(wěn)定（隨含碳量的碳鋼中，共析鋼過冷奧氏體最穩(wěn)定（隨含碳量的增加，亞共析鋼的增加，亞共析鋼的C曲線右移，過共析鋼的曲線右移，過共析鋼的C曲曲線左移）。線左移）。亞共析鋼的亞共析鋼的C曲線與過共析鋼的曲線與過共析鋼的C曲線比共析鋼曲線比共析鋼的的C曲線左上方多一條先共析線。曲線左上方多一條先共析線。（二）影響（二）影響C曲線的因素曲線的因素C

19、曲線的位置和形狀十分重要，決定奧氏體的等溫曲線的位置和形狀十分重要，決定奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變速度；轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性質(zhì)；鋼的淬透性；指導(dǎo)轉(zhuǎn)變速度；轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的性質(zhì)；鋼的淬透性；指導(dǎo)熱處理工藝的制定。熱處理工藝的制定。影響因素主要有：影響因素主要有：1、碳的影響、碳的影響2、合金元素的影響除、合金元素的影響除Co,Al以外，所有的合金元以外，所有的合金元素溶入奧氏體后，都增大其穩(wěn)定性，使素溶入奧氏體后，都增大其穩(wěn)定性，使C曲線右曲線右移。移。Mo最明顯。某些碳化物形成元素改變最明顯。某些碳化物形成元素改變C曲線曲線的形狀，的形狀，Cr,Mo,W,V,Ti等。等。3、加熱溫度和保溫時間的影響、加熱溫度和保溫時

20、間的影響隨加熱溫度的提高和保溫時間的延長，隨加熱溫度的提高和保溫時間的延長，C曲線右曲線右移。移。特點：共析鋼特點：共析鋼CCT圖位于圖位于TTT圖右下方。圖右下方。PS和和PZ分分別表示別表示AP轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變開始線和終了線。和終了線。K表示中止線表示中止線。冷卻曲線碰到。冷卻曲線碰到K線過冷線過冷奧氏體就不再發(fā)生珠光體奧氏體就不再發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，而一直保持到轉(zhuǎn)變，而一直保持到MS點以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。點以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。二、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線二、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線在生產(chǎn)實踐中，奧氏體大多數(shù)在連續(xù)冷卻中轉(zhuǎn)變在生產(chǎn)實踐中，奧氏體大多數(shù)在連續(xù)冷卻中轉(zhuǎn)變，因此需要測定和利用過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變

21、曲線，因此需要測定和利用過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線圖（圖（CCT圖）。圖）。臨界冷卻曲線（臨界冷卻曲線（VK）：）：在在CCT圖上獲得全部圖上獲得全部馬氏體的最小冷卻速度。馬氏體的最小冷卻速度。與與VK相相對應(yīng)稱對應(yīng)稱VK為為TTT圖的圖的臨界冷卻臨界冷卻速度，顯速度，顯然，然，VKVK通過C曲線可以定性分析連續(xù)冷卻條件下的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律。如圖： 3、細(xì)化晶粒，改善組織以提高鋼的機(jī)械性能。作、細(xì)化晶粒，改善組織以提高鋼的機(jī)械性能。作為最終熱處理或為最終熱處理作好組織上的準(zhǔn)備為最終熱處理或為最終熱處理作好組織上的準(zhǔn)備。第第三節(jié)三節(jié) 鋼的退火和正火鋼的退火和正火退火和正火退火和正火: 將鋼加熱、保溫后在

22、爐內(nèi)緩冷將鋼加熱、保溫后在爐內(nèi)緩冷（退火）或空冷（正火）的操作。（退火）或空冷（正火）的操作。主要目的：主要目的：1、調(diào)整鋼件硬度（、調(diào)整鋼件硬度（HB160-230）以便進(jìn)行機(jī)械加以便進(jìn)行機(jī)械加工。工。2、消除殘余應(yīng)力以防鋼件的變形和開裂。、消除殘余應(yīng)力以防鋼件的變形和開裂。主要應(yīng)用主要應(yīng)用：亞共析成份的各類碳鋼和合金鋼的：亞共析成份的各類碳鋼和合金鋼的鑄、鍛、焊接件的熱處理，降低硬度，以便切鑄、鍛、焊接件的熱處理，降低硬度，以便切削。常作為不重要零件的最終熱處理或某些重削。常作為不重要零件的最終熱處理或某些重要零件的預(yù)先熱處理。要零件的預(yù)先熱處理。 一、完全退火一、完全退火完全退火：（完全

23、退火：（又稱重結(jié)晶退火）：將鋼件加熱到又稱重結(jié)晶退火）：將鋼件加熱到AC3以上以上3050，保溫一定時間后隨爐緩慢，保溫一定時間后隨爐緩慢冷卻至冷卻至500以下出爐在空氣中冷卻。以下出爐在空氣中冷卻。組織：鐵素體與珠光體的平衡組織。組織：鐵素體與珠光體的平衡組織。目的目的：降低硬度，改善切削加工性能細(xì)化晶粒：降低硬度，改善切削加工性能細(xì)化晶粒，均勻組織，不適用于低碳鋼和過共析鋼。，均勻組織，不適用于低碳鋼和過共析鋼。二、等溫退火二、等溫退火：將某些合金鋼件加熱到：將某些合金鋼件加熱到AC3以上以上3050保溫奧氏體后以較快速度冷卻到保溫奧氏體后以較快速度冷卻到C曲線曲線鼻尖處，進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，然

24、后空冷到室溫，得到鼻尖處，進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變，然后空冷到室溫，得到適合切削加工的索氏體，縮短適合切削加工的索氏體，縮短退火時間退火時間。如高速。如高速鋼的退火。鋼的退火。 應(yīng)用應(yīng)用：過共析碳鋼及合金工具鋼，使其組織由層：過共析碳鋼及合金工具鋼，使其組織由層片狀和網(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榱睢Ｖ饕康慕档陀捕绕瑺詈途W(wǎng)狀滲碳體變?yōu)榱?。主要目的降低硬度，改善切削加工性，為以后淬火作好組織準(zhǔn)備。，改善切削加工性，為以后淬火作好組織準(zhǔn)備。對網(wǎng)狀滲碳體嚴(yán)重者可先進(jìn)行一次正火。對網(wǎng)狀滲碳體嚴(yán)重者可先進(jìn)行一次正火。 三、球化退火三、球化退火：使鋼在：使鋼在AC1-Accm之間長期保溫，之間長期保溫，后緩慢冷卻，使碳化物球化

25、，獲得球化組織的后緩慢冷卻，使碳化物球化，獲得球化組織的熱處理工藝。熱處理工藝。組織：粒狀珠光體組織：粒狀珠光體。由粒狀滲碳體和鐵素體組。由粒狀滲碳體和鐵素體組成的珠光體組織。成的珠光體組織。主要用于主要用于消除鑄造件、鍛件、焊接件、熱軋件、消除鑄造件、鍛件、焊接件、熱軋件、冷拉件的殘余應(yīng)力。冷拉件的殘余應(yīng)力。 四、去應(yīng)力退火四、去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火（又稱低溫退火）：將鋼件緩慢加熱去應(yīng)力退火（又稱低溫退火）：將鋼件緩慢加熱到到500650（AC1）,長期保溫后，隨爐緩長期保溫后，隨爐緩冷到冷到200300出爐。出爐。（3）普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理，提高普通零件的普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理，提高普通零

26、件的機(jī)械性能。機(jī)械性能。五、鋼的正火五、鋼的正火正火：將鋼件加熱到正火：將鋼件加熱到Ac3或或Accm以上以上3050保溫后從爐中取出，在空氣中冷卻保溫后從爐中取出，在空氣中冷卻。與退火的區(qū)別與退火的區(qū)別，冷卻速度較快，組織較細(xì)。，冷卻速度較快，組織較細(xì)。主要應(yīng)用主要應(yīng)用： （1）改善低碳鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼的改善低碳鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼的切削加工性，低碳鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼退火后硬度切削加工性，低碳鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼退火后硬度低，切削易粘刀，正火后提高硬度，便于切削加低，切削易粘刀，正火后提高硬度，便于切削加工。工。（2）用于過共析鋼，消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化用于過共析鋼，消除網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火作好準(zhǔn)備

27、。退火作好準(zhǔn)備。目的：目的：為了獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度、硬度等為了獲得馬氏體，提高鋼的強(qiáng)度、硬度等機(jī)械性能，是強(qiáng)化鋼材常用的手段，與回火配合機(jī)械性能，是強(qiáng)化鋼材常用的手段，與回火配合獲得所需要的性能。獲得所需要的性能。第四節(jié)第四節(jié) 鋼的淬火與回火鋼的淬火與回火一、鋼的淬火一、鋼的淬火（一）淬火的目的（一）淬火的目的淬火：將鋼加熱到淬火：將鋼加熱到AC3或或AC1以上以上3050，保溫后以大于保溫后以大于Vk的速度的速度冷卻得到馬氏體的熱處冷卻得到馬氏體的熱處理工藝。理工藝。過共析鋼在過共析鋼在AC13050。得到均勻細(xì)小的馬氏得到均勻細(xì)小的馬氏體和粒狀碳化物的混合組織。淬火溫度過高，馬體和粒

28、狀碳化物的混合組織。淬火溫度過高，馬氏體粗大；變形嚴(yán)重；開裂傾向大；殘余奧氏體氏體粗大；變形嚴(yán)重；開裂傾向大；殘余奧氏體增加，硬度和耐磨性下降。溫度低，得到非馬氏增加，硬度和耐磨性下降。溫度低，得到非馬氏體組織，硬度不足。對合金鋼加熱溫度可以高一體組織，硬度不足。對合金鋼加熱溫度可以高一些。些。（二）淬火溫度的選擇（二）淬火溫度的選擇亞共析鋼在亞共析鋼在AC33050，得到細(xì)小的馬氏得到細(xì)小的馬氏體組織，溫度過高，得到粗大馬氏體，鋼件易體組織，溫度過高，得到粗大馬氏體，鋼件易變形，甚至開裂。溫度低，出現(xiàn)鐵素體，硬度變形，甚至開裂。溫度低，出現(xiàn)鐵素體，硬度不足，強(qiáng)度不高。不足，強(qiáng)度不高。要求：即

29、得到馬氏體又不產(chǎn)生變形和開裂要求：即得到馬氏體又不產(chǎn)生變形和開裂，理想，理想的冷卻介質(zhì)是在的冷卻介質(zhì)是在650550冷卻速度快，其余冷卻速度快，其余溫度冷卻速度慢。溫度冷卻速度慢。常用介質(zhì)有：水、鹽水、油。常用介質(zhì)有：水、鹽水、油。 （三）淬火冷卻介質(zhì)（三）淬火冷卻介質(zhì)圖圖5-15 淬火時的理想冷卻曲線示意圖淬火時的理想冷卻曲線示意圖（四）常用淬火方法（四）常用淬火方法1單液淬火法單液淬火法工件在一種介質(zhì)中連續(xù)工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的操作方法冷卻到室溫的操作方法。如水淬，油淬。如水淬，油淬。2雙液淬火法雙液淬火法在在Ms以上，在冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻，接近以上，在冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中

30、冷卻，接近Ms時轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻，如時轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的介質(zhì)中冷卻，如水淬油水淬油冷法，以防在馬氏體相變時開裂。冷法，以防在馬氏體相變時開裂。3 分級淬火法分級淬火法熱浴淬火法，使工件先在稍高于熱浴淬火法，使工件先在稍高于Ms （150260）的硝鹽或堿浴中冷卻，減小表面和心部溫的硝鹽或堿浴中冷卻，減小表面和心部溫差后，再取出在空氣中冷卻。減小鋼的內(nèi)應(yīng)力，差后，再取出在空氣中冷卻。減小鋼的內(nèi)應(yīng)力，變形，適用于小件，復(fù)雜件。變形，適用于小件，復(fù)雜件。組織：獲得馬氏體和殘余奧氏體組織：獲得馬氏體和殘余奧氏體。4 等溫淬火法等溫淬火法將鋼件淬入稍高于將鋼件淬入稍高于MS溫度的硝鹽浴或堿浴

31、中，溫度的硝鹽浴或堿浴中，保溫足夠時間，使其發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變，隨后在保溫足夠時間，使其發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變，隨后在空氣中冷卻。空氣中冷卻。組織：獲得下貝氏體組織：獲得下貝氏體。5 冷處理冷處理冷處理：將淬火冷至室溫的零件繼續(xù)深冷至冷處理：將淬火冷至室溫的零件繼續(xù)深冷至Mf以以下的致冷劑中，保持一段時間，使殘余奧氏體充下的致冷劑中，保持一段時間，使殘余奧氏體充分轉(zhuǎn)變成馬氏體的操作方法。分轉(zhuǎn)變成馬氏體的操作方法。目的目的：為了減少鋼中的殘余奧氏體以獲得最大數(shù)：為了減少鋼中的殘余奧氏體以獲得最大數(shù)量的馬氏體，防止工件在保存或使用中發(fā)生組織量的馬氏體，防止工件在保存或使用中發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)變。 淬透性：鋼

32、在奧氏體化后淬透性：鋼在奧氏體化后淬火時獲得馬氏體而不形淬火時獲得馬氏體而不形成其它組織（珠光體等）成其它組織（珠光體等）的能力的能力。淬透性大小用淬透層深度淬透性大小用淬透層深度表示，淬透層深度由鋼的表示，淬透層深度由鋼的表面至內(nèi)部馬氏體組織占表面至內(nèi)部馬氏體組織占50處的距離來表示。淬處的距離來表示。淬透層越深，鋼的淬透性越透層越深，鋼的淬透性越好。好。二二 鋼的淬透性鋼的淬透性（一）淬透性、淬硬性的定義及影響因素（一）淬透性、淬硬性的定義及影響因素淬硬性與含碳量有關(guān)淬硬性與含碳量有關(guān)，含碳量越高，得到的馬含碳量越高，得到的馬氏體的硬度越高。而淬氏體的硬度越高。而淬透性與透性與C曲線的位置

33、有曲線的位置有關(guān)，主要取決于合金元關(guān)，主要取決于合金元素的含量與種類。素的含量與種類。淬淬透性差，性能分布不透性差，性能分布不均，沖擊韌性、屈強(qiáng)比均，沖擊韌性、屈強(qiáng)比、疲勞極限都要下降。、疲勞極限都要下降。淬硬性：指鋼在正常淬火條件下，以超過淬硬性：指鋼在正常淬火條件下，以超過VK的速的速度冷卻所形成的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度度冷卻所形成的馬氏體組織所能達(dá)到的最高硬度。決定性因素是臨界冷卻速度決定性因素是臨界冷卻速度（VK）。）。VK越小，越小，鋼的淬透性越大；鋼的淬透性越大；VK越大，淬透性越小。越大，淬透性越小。影響影響VK的因素與影響的因素與影響C曲線的因素相同（曲線的因素相同（含碳

34、量；含碳量；合金元素；奧氏體化溫度合金元素；奧氏體化溫度）。）。 影響淬透性的因素影響淬透性的因素（二）淬透性的測定及表示方法（二）淬透性的測定及表示方法1.臨界淬透直徑法臨界淬透直徑法鋼在某種介質(zhì)中淬火時心部獲得半馬氏體的最鋼在某種介質(zhì)中淬火時心部獲得半馬氏體的最大直徑，稱為臨界淬透直徑，用大直徑，稱為臨界淬透直徑，用D0表示。表示。2. 末端淬火法末端淬火法將標(biāo)準(zhǔn)試樣按規(guī)定淬火溫度加熱后置于試驗機(jī)將標(biāo)準(zhǔn)試樣按規(guī)定淬火溫度加熱后置于試驗機(jī)支架上對其末端噴水淬火，在統(tǒng)一的冷卻條件支架上對其末端噴水淬火，在統(tǒng)一的冷卻條件下冷卻后測定離末端不同距離的硬度，繪制硬下冷卻后測定離末端不同距離的硬度，繪

35、制硬度與末端距離的關(guān)系曲線。如圖：度與末端距離的關(guān)系曲線。如圖：（3）穩(wěn)定組織和尺寸）穩(wěn)定組織和尺寸。淬火后的組織馬氏體和殘。淬火后的組織馬氏體和殘余奧氏體是極不穩(wěn)定的組織，會自發(fā)的向鐵素體余奧氏體是極不穩(wěn)定的組織，會自發(fā)的向鐵素體和碳化物轉(zhuǎn)變，利用回火可以使其充分的轉(zhuǎn)變到和碳化物轉(zhuǎn)變，利用回火可以使其充分的轉(zhuǎn)變到一定的程度，使組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，保證工件在使一定的程度，使組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化，保證工件在使用中不在發(fā)生尺寸和形狀的改變。用中不在發(fā)生尺寸和形狀的改變。三、淬火鋼的回火三、淬火鋼的回火回火回火:將淬火鋼加熱到臨界溫度將淬火鋼加熱到臨界溫度AC1以下某一溫度，以下某一溫度，保溫一定時間然后冷卻

36、到室溫的一種熱處理工藝。保溫一定時間然后冷卻到室溫的一種熱處理工藝?；鼗鸬哪康幕鼗鸬哪康模海?）消除脆性）消除脆性，降低內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。，降低內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。（2）調(diào)整鋼的機(jī)械性能）調(diào)整鋼的機(jī)械性能。淬火后工件硬而脆通過。淬火后工件硬而脆通過適當(dāng)?shù)幕鼗鹋浜险{(diào)整硬度，減小脆性，得到所需適當(dāng)?shù)幕鼗鹋浜险{(diào)整硬度，減小脆性，得到所需要的塑性和韌性。要的塑性和韌性。1、 碳化物的析出碳化物的析出 在在100回火回火，無明顯的轉(zhuǎn)變，馬氏體中只有，無明顯的轉(zhuǎn)變，馬氏體中只有碳原子的偏聚，而沒有開始分解。碳原子的偏聚，而沒有開始分解。在在100250回火回火，馬氏體（，馬氏體（M）開始分解，析

37、開始分解，析出與馬氏體共格聯(lián)系的出與馬氏體共格聯(lián)系的 碳化物，在此階段轉(zhuǎn)變碳化物，在此階段轉(zhuǎn)變的的產(chǎn)物稱回火馬氏體產(chǎn)物稱回火馬氏體（M或或M回回），），即過飽和的即過飽和的 固溶體和與母相晶格聯(lián)系的固溶體和與母相晶格聯(lián)系的 碳化物組成。該階碳化物組成。該階段的轉(zhuǎn)變：段的轉(zhuǎn)變：M（過飽和過飽和 相相 ）M（過飽和過飽和 相相+ + 碳化物碳化物）。性能：硬度無明顯變化性能：硬度無明顯變化。（一）淬火鋼在回火時的組織變化（一）淬火鋼在回火時的組織變化淬火鋼在回火時會發(fā)生以下幾種組織變化：淬火鋼在回火時會發(fā)生以下幾種組織變化：Fe3C形成形成 ： 300-400 碳化物開始轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟镩_始轉(zhuǎn)變?yōu)镕e

38、3C；馬氏體中碳的過飽和度降到飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F馬氏體中碳的過飽和度降到飽和狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體（素體（ 相相 ），這時的回火組織由鐵素體和極細(xì)），這時的回火組織由鐵素體和極細(xì)的粒狀滲碳體組成，的粒狀滲碳體組成，稱為回火屈氏體稱為回火屈氏體（T或或T回回） M（過飽和過飽和 相相+ + 碳化物碳化物） T（ 相相+ + Fe3C ）溫度高于溫度高于400 時，滲碳體顆粒聚集長大，此時鐵時，滲碳體顆粒聚集長大，此時鐵素體與顆粒狀的滲碳體的混合物稱為素體與顆粒狀的滲碳體的混合物稱為回火索氏體回火索氏體（S或或S回回）。）。 由于淬火的馬氏體晶粒不是穩(wěn)定的等軸狀，由于淬火的馬氏體晶粒不是穩(wěn)定的等軸狀，

39、而且晶內(nèi)缺陷較多，所以與冷塑性變形金屬而且晶內(nèi)缺陷較多，所以與冷塑性變形金屬相似，在回火過程中也會發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶。相似，在回火過程中也會發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶。在在400以上鐵素體將發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶，大以上鐵素體將發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶，大約在約在600 再結(jié)晶過程將全部完成，此時回再結(jié)晶過程將全部完成，此時回火索氏體中的鐵素體為等軸狀的晶粒?；鹚魇象w中的鐵素體為等軸狀的晶粒。2. 殘余奧氏體的分解殘余奧氏體的分解在在200300回火，殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗?，殘余奧氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)?相相+ + 碳化物，一般認(rèn)為是回火馬氏體或下貝氏體。碳化物，一般認(rèn)為是回火馬氏體或下貝氏體。 A M或或B下下（ 相相+ +

40、碳化物）碳化物）3. 鐵素體的回復(fù)與再結(jié)晶鐵素體的回復(fù)與再結(jié)晶1、硬度變化、硬度變化 如圖：如圖：總趨勢總趨勢隨回火溫度的升高而降低，隨回火溫度的升高而降低，低于低于300基本保持淬火時基本保持淬火時的高硬度，馬氏體轉(zhuǎn)變成的高硬度，馬氏體轉(zhuǎn)變成M(過飽和的過飽和的 固溶體和與母固溶體和與母相晶格聯(lián)系的相晶格聯(lián)系的 碳化物碳化物) )和殘和殘余奧氏體分解成余奧氏體分解成B B下下 組織組織. .高高于于300，馬氏體分解加劇，馬氏體分解加劇，碳化物粗化，硬度下降。，碳化物粗化，硬度下降。（二）回火時機(jī)械性能的變化（二）回火時機(jī)械性能的變化對工具材料低溫回火，保對工具材料低溫回火，保證高硬度、高耐

41、磨性。證高硬度、高耐磨性。彈性零件中溫回火可以得彈性零件中溫回火可以得到較高的彈性極限。到較高的彈性極限。對于塑性、韌性要求較高對于塑性、韌性要求較高，并具有一定強(qiáng)度的零件，并具有一定強(qiáng)度的零件高溫回火可以獲得良好的高溫回火可以獲得良好的綜合性能。綜合性能。2、強(qiáng)度與塑性的變化、強(qiáng)度與塑性的變化隨回火溫度升高，隨回火溫度升高，強(qiáng)度強(qiáng)度b、s不斷下降，塑性不斷下降，塑性、不斷升高，塑性在不斷升高，塑性在500-600達(dá)到較高值，彈性達(dá)到較高值，彈性在在300-400達(dá)最高值。達(dá)最高值。3、鋼的回火脆性、鋼的回火脆性鋼的沖擊韌性隨回火溫度的升高在鋼的沖擊韌性隨回火溫度的升高在250400和和500

42、650出現(xiàn)明顯的降低，出現(xiàn)明顯的降低，這種沖擊韌性隨回這種沖擊韌性隨回火溫度降低的現(xiàn)象稱回火脆性火溫度降低的現(xiàn)象稱回火脆性。如圖：。如圖：第一類回火脆性第一類回火脆性（250400），），又稱低溫回火脆又稱低溫回火脆性；不可逆回火性；不可逆回火脆性。產(chǎn)生原因，脆性。產(chǎn)生原因，馬氏體條間析出馬氏體條間析出碳化物薄殼有關(guān)。碳化物薄殼有關(guān)。 2）等溫淬火或加入使脆性區(qū)向高溫方向移動的合）等溫淬火或加入使脆性區(qū)向高溫方向移動的合金元素（金元素（Si、Cr、Mn）。）。產(chǎn)生原因：鋼中的合金元素鉻、鎳及雜質(zhì)元素硫產(chǎn)生原因：鋼中的合金元素鉻、鎳及雜質(zhì)元素硫磷銻砷等向原奧氏體晶界偏聚有關(guān)。主要在合金磷銻砷等向

43、原奧氏體晶界偏聚有關(guān)。主要在合金鋼中出現(xiàn)，一般碳鋼不產(chǎn)生第二類回火脆性，將鋼中出現(xiàn)，一般碳鋼不產(chǎn)生第二類回火脆性，將在第六章合金鋼中介紹。在第六章合金鋼中介紹。消除方法消除方法：1）不在脆化溫度范圍回火。）不在脆化溫度范圍回火。第二類回火脆性第二類回火脆性（500650）又稱高溫回火）又稱高溫回火脆性；可逆回火脆性。脆性；可逆回火脆性。三、回火的種類及應(yīng)用三、回火的種類及應(yīng)用回火決定了鋼最終的機(jī)械性能，根據(jù)回火溫度回火決定了鋼最終的機(jī)械性能，根據(jù)回火溫度的不同可分為三類：的不同可分為三類：目的目的：降低鋼中的殘余應(yīng)力和脆性，保持：降低鋼中的殘余應(yīng)力和脆性，保持其淬火后的高硬度和耐磨性，硬度為其

44、淬火后的高硬度和耐磨性，硬度為HRC5864。主要用于主要用于各種高碳和合金鋼各種高碳和合金鋼的工模具，軸承，表面淬火和滲碳淬火的的工模具，軸承，表面淬火和滲碳淬火的零件。零件。（一）低溫回火（一）低溫回火回火溫度為回火溫度為150250，保溫后空冷，保溫后空冷，獲得回獲得回火馬氏體組織，火馬氏體組織，目的目的：得到強(qiáng)度、塑性、和韌性都較好的綜合機(jī)：得到強(qiáng)度、塑性、和韌性都較好的綜合機(jī)械性能。硬度械性能。硬度HRC1535左右。左右。目的目的：得到高彈性極限具有一定的韌性，硬度：得到高彈性極限具有一定的韌性，硬度HRC3550左右，左右，主要用于主要用于各類彈簧處理。各類彈簧處理。（二）、中溫

45、回火（二）、中溫回火回火溫度為回火溫度為350500，保溫后空冷。保溫后空冷。得到回得到回火屈氏體組織，火屈氏體組織，（三）高溫回火（三）高溫回火回火溫度為回火溫度為500600，保溫后空冷，保溫后空冷，得到得到回火索氏體組織?；鼗鹚魇象w組織。調(diào)質(zhì)處理廣泛的調(diào)質(zhì)處理廣泛的用于用于各種重要的結(jié)構(gòu)件，特別是各種重要的結(jié)構(gòu)件，特別是在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類。在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類。重要概念：調(diào)質(zhì)處理（簡稱調(diào)質(zhì)）：淬火加高重要概念：調(diào)質(zhì)處理（簡稱調(diào)質(zhì)）：淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理溫回火相結(jié)合的熱處理。第五節(jié)第五節(jié) 鋼的表面淬火鋼的表面淬火表面淬火：利用快速加熱裝置將

46、工件表面迅速加表面淬火：利用快速加熱裝置將工件表面迅速加熱至淬火溫度，而不等熱量傳至中心，便立即進(jìn)熱至淬火溫度，而不等熱量傳至中心，便立即進(jìn)行淬火冷卻的一種熱處理工藝方法。行淬火冷卻的一種熱處理工藝方法。目的：組織上，使表層被淬硬為馬氏體，而心部目的：組織上，使表層被淬硬為馬氏體，而心部仍為未淬火的組織（退火、正火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組仍為未淬火的組織（退火、正火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織）。性能上，使鋼的表面具有高的強(qiáng)度、硬度、織）。性能上，使鋼的表面具有高的強(qiáng)度、硬度、高耐磨性和疲勞極限，而心部仍保持足夠的塑性高耐磨性和疲勞極限，而心部仍保持足夠的塑性和韌性。和韌性。方法：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火

47、、方法：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電阻加熱表面淬火等。電阻加熱表面淬火等。應(yīng)用：扭轉(zhuǎn)和彎曲等交變負(fù)荷、沖擊負(fù)荷下工作應(yīng)用：扭轉(zhuǎn)和彎曲等交變負(fù)荷、沖擊負(fù)荷下工作的零件，表面承受著比心部高的應(yīng)力需要強(qiáng)化鋼的零件，表面承受著比心部高的應(yīng)力需要強(qiáng)化鋼材的表面，使其具有高強(qiáng)度、高硬度，或表面有材的表面，使其具有高強(qiáng)度、高硬度，或表面有摩擦的場合。如：齒輪、凸輪、曲軸頸、軋輥等。摩擦的場合。如：齒輪、凸輪、曲軸頸、軋輥等。（一）感應(yīng)加熱的基本原理（一）感應(yīng)加熱的基本原理把鋼件放在空心銅管繞制的感應(yīng)把鋼件放在空心銅管繞制的感應(yīng)圈中，在感應(yīng)圈中通入一定頻率圈中，在感應(yīng)圈中通入一定頻率的交電流，于是工

48、件中就感應(yīng)出的交電流，于是工件中就感應(yīng)出同頻率的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在同頻率的感應(yīng)電流，感應(yīng)電流在工件中自成回路，這種電流分布工件中自成回路，這種電流分布不均勻，有不均勻，有“集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)”，即工，即工件表面電流密度大，心部幾乎等件表面電流密度大，心部幾乎等于零，由于鋼件本身有電阻使工于零，由于鋼件本身有電阻使工件表面迅速加熱到淬火溫度，而件表面迅速加熱到淬火溫度，而心部仍接近室溫，然后迅速噴水心部仍接近室溫，然后迅速噴水淬火冷卻使表層淬硬。淬火冷卻使表層淬硬。一、感應(yīng)加熱表面淬火一、感應(yīng)加熱表面淬火3、工頻淬火，頻率在、工頻淬火，頻率在50HZ，用于大直徑鋼材的用于大直徑鋼材的穿透加熱及淬

49、硬層深的大工件的表面淬火，如軋穿透加熱及淬硬層深的大工件的表面淬火，如軋輥和火車車輪，可以獲得輥和火車車輪，可以獲得10-15mm以上的硬化層。以上的硬化層。生產(chǎn)上根據(jù)零件的尺寸和硬化層深度的要求選擇感生產(chǎn)上根據(jù)零件的尺寸和硬化層深度的要求選擇感應(yīng)加熱的電流頻率。根據(jù)電流頻率，分三類：應(yīng)加熱的電流頻率。根據(jù)電流頻率，分三類：1、高頻淬火，頻率在、高頻淬火，頻率在20萬萬30萬萬HZ，用于中小用于中小零件，如小模數(shù)齒輪，中小型軸類件，可得到零件，如小模數(shù)齒輪，中小型軸類件，可得到0.5-2.5mm的硬化層的硬化層2、中頻淬火，頻率在、中頻淬火，頻率在25008000HZ，用于淬硬用于淬硬層較深的

50、零件，模數(shù)較大的齒輪和直徑較大的軸層較深的零件，模數(shù)較大的齒輪和直徑較大的軸類件，可以獲得類件，可以獲得3-6mm的硬化層。的硬化層。 5. 生產(chǎn)率高，淬硬層易控制，易實現(xiàn)機(jī)械化和生產(chǎn)率高，淬硬層易控制，易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，適用于大批量生產(chǎn)。自動化，適用于大批量生產(chǎn)。（一）（一）感應(yīng)加熱表面淬火的特點感應(yīng)加熱表面淬火的特點1. 加熱速度極快，奧氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍擴(kuò)大加熱速度極快，奧氏體轉(zhuǎn)變溫度范圍擴(kuò)大 ，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)變所需時間短。變所需時間短。2. 加熱時間短，奧氏體不易長大，淬火后表面得加熱時間短，奧氏體不易長大，淬火后表面得到極細(xì)的隱晶馬氏體，硬度比普通淬火高到極細(xì)的隱晶馬氏體，硬度比普通淬火高

51、HRC2-3度。度。3. 疲勞強(qiáng)度高。疲勞強(qiáng)度高。由于馬氏體轉(zhuǎn)變，表面產(chǎn)生殘由于馬氏體轉(zhuǎn)變，表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高了疲勞強(qiáng)度。余壓應(yīng)力，提高了疲勞強(qiáng)度。4. 加熱速度快，無保溫時間，鋼件表面不易氧化、加熱速度快，無保溫時間，鋼件表面不易氧化、脫碳；心部未加熱，變形小。脫碳；心部未加熱，變形小。缺點：不適用于單件生產(chǎn)缺點：不適用于單件生產(chǎn),受零件形狀制約。受零件形狀制約。使用鋼材：中碳鋼（使用鋼材：中碳鋼（40、45、50號鋼）和中碳合金號鋼）和中碳合金鋼（鋼（40Cr、40MnB）。提高含碳量增加淬硬層硬度，）。提高含碳量增加淬硬層硬度，降低心部塑性、韌性，并增加淬火開裂傾向。降低降低心部塑

52、性、韌性，并增加淬火開裂傾向。降低含碳量，降低表面淬硬層硬度和耐磨性。表面淬火含碳量，降低表面淬硬層硬度和耐磨性。表面淬火前常進(jìn)行預(yù)先熱處理，如正火、調(diào)質(zhì)，目的是提高前常進(jìn)行預(yù)先熱處理，如正火、調(diào)質(zhì)，目的是提高心部的綜合機(jī)械性能。心部的綜合機(jī)械性能。一般工藝路線：下料一般工藝路線：下料鍛造鍛造 正火或退火正火或退火 機(jī)械機(jī)械（粗）加工（粗）加工調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理機(jī)械（精）加工機(jī)械（精）加工感應(yīng)感應(yīng)加熱表面淬火加熱表面淬火低溫回火低溫回火 磨削加工。磨削加工。感應(yīng)加熱表面淬火技術(shù)條件（略）感應(yīng)加熱表面淬火技術(shù)條件（略）二、火焰加熱表面淬火二、火焰加熱表面淬火用乙炔用乙炔-氧或煤氣氧或煤氣-氧混合氣

53、體燃燒得到的高溫火焰氧混合氣體燃燒得到的高溫火焰噴射到工件的表面，當(dāng)工件的表面的溫度達(dá)到淬噴射到工件的表面，當(dāng)工件的表面的溫度達(dá)到淬火溫度，噴水快冷，獲得表面層硬度和淬硬層深火溫度，噴水快冷，獲得表面層硬度和淬硬層深度的一種表面淬火方法。如圖：度的一種表面淬火方法。如圖：特點：方法簡單、無需特點：方法簡單、無需特殊設(shè)備，適用于單件特殊設(shè)備，適用于單件小批生產(chǎn)，如大型零件、小批生產(chǎn)，如大型零件、大模數(shù)齒輪的局部淬火。大模數(shù)齒輪的局部淬火。其缺點質(zhì)量難以控制。其缺點質(zhì)量難以控制?；瘜W(xué)熱處理：將化學(xué)熱處理：將金屬金屬工件放入含有某種活性原子工件放入含有某種活性原子的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱和保溫，使介質(zhì)

54、中的活的化學(xué)介質(zhì)中，通過加熱和保溫，使介質(zhì)中的活性原子被吸收、擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層，性原子被吸收、擴(kuò)散滲入工件一定深度的表層，改變表層的化學(xué)成份和組織，并獲得與心部不同改變表層的化學(xué)成份和組織，并獲得與心部不同的性能的熱處理工藝。與普通熱處理不同，不僅的性能的熱處理工藝。與普通熱處理不同，不僅有組織變化，同時也有表層成分的變化。有組織變化，同時也有表層成分的變化。第六節(jié)第六節(jié) 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理種類：滲碳，滲氮、滲硼、滲金屬等種類：滲碳，滲氮、滲硼、滲金屬等某種元素滲入工件表面的條件：某種元素滲入工件表面的條件：1.鋼具有吸收滲入活性原子的能力鋼具有吸收滲入活性原子的能力。該原

55、子能溶入。該原子能溶入鐵晶格中形成固溶體，在鐵中有一定的溶解度，鐵晶格中形成固溶體，在鐵中有一定的溶解度，或與鐵有較強(qiáng)親和力形成化合物?；蚺c鐵有較強(qiáng)親和力形成化合物。1.將工件將工件加熱加熱到一定溫度，使之有利于溶入活性原到一定溫度，使之有利于溶入活性原子或與之形成化合物。子或與之形成化合物。 2. 利用化合物分解或離子轉(zhuǎn)化利用化合物分解或離子轉(zhuǎn)化得到滲入元素活性得到滲入元素活性原子原子。 3.活性原子吸附，溶入活性原子吸附，溶入鋼件表層，并在保溫過程鋼件表層，并在保溫過程中由表層向內(nèi)中由表層向內(nèi) 擴(kuò)散擴(kuò)散，形成一定層深的，形成一定層深的擴(kuò)散層擴(kuò)散層。 2.滲入元素的原子必須是具有化學(xué)活性的活

56、性滲入元素的原子必須是具有化學(xué)活性的活性原子原子，處于高能狀態(tài)，能克服鋼件表面鐵原子，處于高能狀態(tài)，能克服鋼件表面鐵原子的結(jié)合力，滲入鋼件表層。的結(jié)合力，滲入鋼件表層。下面重點介紹滲碳和氮化。下面重點介紹滲碳和氮化?；瘜W(xué)熱處理的基本過程：化學(xué)熱處理的基本過程：主要主要使用的鋼材使用的鋼材：心部要求不高，尺寸較小的滲：心部要求不高，尺寸較小的滲碳件常用碳件常用低碳鋼低碳鋼15、20號鋼或號鋼或低碳合金鋼低碳合金鋼15Cr、20Cr。要求較高，尺寸較大的零件則用要求較高，尺寸較大的零件則用20CrMnTi、 20MnVB等制造。等制造。低碳鋼能滿足心部韌性，但表面硬度低，不耐磨；低碳鋼能滿足心部韌

57、性，但表面硬度低，不耐磨；高碳鋼，熱處理后表面硬度高，耐磨，但心部韌高碳鋼，熱處理后表面硬度高，耐磨，但心部韌性太差，低碳鋼滲碳淬火后能很好的滿足要求。性太差，低碳鋼滲碳淬火后能很好的滿足要求。一、鋼的滲碳一、鋼的滲碳（一）滲碳的目的及用鋼（一）滲碳的目的及用鋼目的目的：向鋼的表層滲入碳原子，表層具有高的含：向鋼的表層滲入碳原子，表層具有高的含碳量，經(jīng)熱處理后碳量，經(jīng)熱處理后表層具有高硬度和耐磨性表層具有高硬度和耐磨性，而而心部仍保持一定強(qiáng)度及較高的韌性和塑性心部仍保持一定強(qiáng)度及較高的韌性和塑性。（二）滲碳方法：（二）滲碳方法：滲碳劑：滲碳用的介質(zhì)。滲碳劑：滲碳用的介質(zhì)。根據(jù)滲碳劑的不同，滲碳

58、方法分為：氣體滲碳、根據(jù)滲碳劑的不同，滲碳方法分為：氣體滲碳、液體滲碳、固體滲碳。液體滲碳、固體滲碳。1、氣體滲碳、氣體滲碳將工件置于密封的加熱將工件置于密封的加熱爐中，通入氣體滲碳劑爐中，通入氣體滲碳劑，在，在900950加熱、加熱、保溫、使鋼件表面層進(jìn)保溫、使鋼件表面層進(jìn)行滲碳。行滲碳。常用的滲碳劑有煤油、常用的滲碳劑有煤油、甲醇等液體，在高溫下甲醇等液體，在高溫下反應(yīng)生成活性碳原子。反應(yīng)生成活性碳原子。2. 固體滲碳將工件置于四周填滿固體滲碳劑的箱固體滲碳將工件置于四周填滿固體滲碳劑的箱中，加蓋密封后送入爐中加熱到中，加蓋密封后送入爐中加熱到900-950，保溫足，保溫足夠時間達(dá)到滲碳層

59、深度后出爐夠時間達(dá)到滲碳層深度后出爐常用的固體滲碳劑由木炭粒和催滲劑組成常用的固體滲碳劑由木炭粒和催滲劑組成氣體滲碳生產(chǎn)率高、勞動氣體滲碳生產(chǎn)率高、勞動條件好、滲碳質(zhì)量易控制，條件好、滲碳質(zhì)量易控制，易實現(xiàn)機(jī)械化、自動化，易實現(xiàn)機(jī)械化、自動化，應(yīng)用廣。固體滲碳時間長，應(yīng)用廣。固體滲碳時間長，生產(chǎn)率低、勞動條件差、生產(chǎn)率低、勞動條件差、滲碳質(zhì)量不易控制，但設(shè)滲碳質(zhì)量不易控制，但設(shè)備工藝簡單，適宜單件小備工藝簡單，適宜單件小批生產(chǎn)批生產(chǎn)。液體滲碳淘汰。液體滲碳淘汰。主要考慮的兩個工藝參數(shù)：主要考慮的兩個工藝參數(shù)：滲碳時間：由滲層深度決定。時間越長，滲層滲碳時間：由滲層深度決定。時間越長，滲層越深，參照書表越深，參照書表5-3。1. 滲碳溫度滲碳溫度滲碳溫度選擇原則：一方面有利于鋼容納更多滲碳溫度選擇原則：一方面有利于鋼容納更多碳原子和碳原子的擴(kuò)散，應(yīng)在較高溫度奧氏體碳原子和碳原子的擴(kuò)散，應(yīng)在較高溫度奧氏體區(qū)進(jìn)行；另一方面，又不能使晶粒粗大，性能區(qū)進(jìn)行；另一方面，又不能使晶粒粗大，性能變壞，變形嚴(yán)重，溫度不能過高。一般在變壞，變形嚴(yán)重，溫度不能過高。一般在900950。（三）（三）滲碳后熱處理及組織性能滲碳后熱