第4章鋼的熱處理(2)

1、第第4章章 鋼的熱處理鋼的熱處理第五章第五章 鋼的熱處理鋼的熱處理4.4 鋼退火與正火鋼退火與正火（珠光體轉(zhuǎn)變的實(shí)（珠光體轉(zhuǎn)變的實(shí)際應(yīng)用）際應(yīng)用）n為了改善鋼的力學(xué)性能，機(jī)械零件在加工過程中往往要安排不同為了改善鋼的力學(xué)性能，機(jī)械零件在加工過程中往往要安排不同目的的各種熱處理。一般機(jī)器零件的工藝過程是：毛坯（鑄造、目的的各種熱處理。一般機(jī)器零件的工藝過程是：毛坯（鑄造、鍛造或型材）鍛造或型材）預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理切削加工切削加工最終熱處理。最終熱處理。n最終熱處理：改善材料的力學(xué)性能，如強(qiáng)度、硬度、耐磨性、韌最終熱處理：改善材料的力學(xué)性能，如強(qiáng)度、硬度、耐磨性、韌性等。性等。n預(yù)備熱處理：消除

2、材料缺陷，改善切削條件，同時為后續(xù)工序做預(yù)備熱處理：消除材料缺陷，改善切削條件，同時為后續(xù)工序做好組織準(zhǔn)備。好組織準(zhǔn)備。n退火和正火就是鋼材經(jīng)常采用的預(yù)備熱處理。如果零件的力學(xué)性退火和正火就是鋼材經(jīng)常采用的預(yù)備熱處理。如果零件的力學(xué)性能要求不高，退火和正火也可作為最終熱處理。能要求不高，退火和正火也可作為最終熱處理。4.4.1 退火退火n退火是把鋼加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，?jīng)過一定時間的保溫，然后緩?fù)嘶鹗前唁摷訜岬竭m當(dāng)?shù)臏囟?，?jīng)過一定時間的保溫，然后緩慢冷卻慢冷卻(一般為隨爐冷卻一般為隨爐冷卻)，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。n1、退火的目的、退火的目的n退火的主要

3、目的是減輕鋼的化學(xué)成分及組織的不均勻性，細(xì)化退火的主要目的是減輕鋼的化學(xué)成分及組織的不均勻性，細(xì)化晶粒，降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，以及為淬火做好組織準(zhǔn)備。晶粒，降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，以及為淬火做好組織準(zhǔn)備。n2、退火的方法、退火的方法n退火的種類很多，包括完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火的種類很多，包括完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火（均勻化退火（均勻化再結(jié)晶再結(jié)晶退火）及去應(yīng)力退火等。退火）及去應(yīng)力退火等。（1）完全退火）完全退火n完全退火是把鋼加熱至完全退火是把鋼加熱至A Ac3c3 以上以上2020 3030，保溫一定時間，保溫一定時間后緩慢冷卻后緩慢冷卻( (隨爐冷卻或埋入石灰

4、、砂和保溫介質(zhì)中冷卻隨爐冷卻或埋入石灰、砂和保溫介質(zhì)中冷卻) )，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。n完全退火的目的是使粗大、不均勻的組織均勻化和細(xì)化，完全退火的目的是使粗大、不均勻的組織均勻化和細(xì)化，以提高材料的綜合性能。以提高材料的綜合性能。n或使中碳以上的碳鋼和合金鋼，得到接近平衡狀態(tài)的組織，或使中碳以上的碳鋼和合金鋼，得到接近平衡狀態(tài)的組織，以降低硬度，改善切削加工性能。以降低硬度，改善切削加工性能。n由于冷卻速度緩慢，還可消除殘余應(yīng)力。完全退火所需時由于冷卻速度緩慢，還可消除殘余應(yīng)力。完全退火所需時間長，特別是對于某些合金鋼往往需要數(shù)十小時，甚至數(shù)間長，

5、特別是對于某些合金鋼往往需要數(shù)十小時，甚至數(shù)天時間，因此是一種費(fèi)時的工藝。天時間，因此是一種費(fèi)時的工藝。n完全退火一般用于亞共析鋼的鑄造件、鍛造件、熱軋型材完全退火一般用于亞共析鋼的鑄造件、鍛造件、熱軋型材和焊接構(gòu)件等。和焊接構(gòu)件等。n低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼完全退火，加熱溫硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼完全退火，加熱溫度在度在A Acmcm以上，會有網(wǎng)狀的二次滲碳體沿奧氏體晶界析出，以上，會有網(wǎng)狀的二次滲碳體沿奧氏體晶界析出，造成鋼的強(qiáng)度、塑性和韌性的顯著降低。造成鋼的強(qiáng)度、塑性

6、和韌性的顯著降低。（2）等溫退火等溫退火 n等溫退火的加熱溫度與完全退火時基本相同，是將等溫退火的加熱溫度與完全退火時基本相同，是將鋼件加熱到高于鋼件加熱到高于A Ac3c3 ( (或或A Ac1c1) )的溫度的溫度, ,保溫適當(dāng)時間保溫適當(dāng)時間后，較快地冷卻到后，較快地冷卻到A Ar1r1 以下珠光體區(qū)的某一溫度，以下珠光體區(qū)的某一溫度，并等溫保持，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變成珠光體，然后較并等溫保持，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變成珠光體，然后較快冷卻的熱處理工藝?？炖鋮s的熱處理工藝。n等溫退火的目的與完全退火相同，能獲得均勻的組等溫退火的目的與完全退火相同，能獲得均勻的組織，對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，可大大縮

7、短退火織，對于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，可大大縮短退火時間。時間。 （3 3） 球化退火球化退火n球化退火是使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝。球化退火是使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝。n球化退火目的是使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀球化退火目的是使二次滲碳體及珠光體中的滲碳體球狀化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火化，以降低硬度，改善切削加工性能，并為以后的淬火作組織準(zhǔn)備。作組織準(zhǔn)備。n球化退火主要用于共析鋼和過共析鋼。過共析鋼球化退球化退火主要用于共析鋼和過共析鋼。過共析鋼球化退火后的顯微組織為在鐵素體基體上分布著細(xì)小均勻的球火后的顯微組織為在鐵素體基體上分布著細(xì)小均勻的球狀滲碳體，

8、稱為球狀珠光體，如圖狀滲碳體，稱為球狀珠光體，如圖3-223-22。n球化退火的加熱溫度為球化退火的加熱溫度為A Ac1c1以上以上20-3020-30，需要較長的，需要較長的保溫時間來保證二次滲碳體的自發(fā)球化，保溫后隨爐冷保溫時間來保證二次滲碳體的自發(fā)球化，保溫后隨爐冷卻。對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，在球化退火之卻。對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，在球化退火之前應(yīng)進(jìn)行一次正火處理，以消除粗大的網(wǎng)狀滲碳體，然前應(yīng)進(jìn)行一次正火處理，以消除粗大的網(wǎng)狀滲碳體，然后再進(jìn)行球化退火。后再進(jìn)行球化退火。圖圖3-22 球狀珠光體顯微組織球狀珠光體顯微組織（4 4）均勻化退火（）均勻化退火（擴(kuò)散退火）擴(kuò)散

9、退火）n均勻化退火是將鋼加熱到均勻化退火是將鋼加熱到Ac3Ac3線以上線以上1 10 0-200-200的溫的溫度，長時間保溫度，長時間保溫(10-15h)(10-15h)，然后隨爐緩冷至，然后隨爐緩冷至350,350,出爐空冷的工藝。出爐空冷的工藝。n擴(kuò)散退火目的是為了消除偏析，使成分均勻化。擴(kuò)散退火目的是為了消除偏析，使成分均勻化。n工件經(jīng)擴(kuò)散退火后，奧氏體的晶粒十分粗大，因此工件經(jīng)擴(kuò)散退火后，奧氏體的晶粒十分粗大，因此必須進(jìn)行完全退火或正火處理來細(xì)化晶粒。必須進(jìn)行完全退火或正火處理來細(xì)化晶粒。n由于擴(kuò)散退火溫度高、時間長、生產(chǎn)成本高，一般由于擴(kuò)散退火溫度高、時間長、生產(chǎn)成本高，一般不輕易

10、采用。只有一些優(yōu)質(zhì)的合金鋼和偏析較嚴(yán)重不輕易采用。只有一些優(yōu)質(zhì)的合金鋼和偏析較嚴(yán)重的合金鋼鑄件才使用這種工藝。的合金鋼鑄件才使用這種工藝。（5 5）去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火n為消除鑄造、鍛造、焊接、切削、冷變形等為消除鑄造、鍛造、焊接、切削、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘留內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行冷熱加工在工件中造成的殘留內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)行的低溫退火，稱為去應(yīng)力退火。的低溫退火，稱為去應(yīng)力退火。n去應(yīng)力退火是將鋼件加熱至低于去應(yīng)力退火是將鋼件加熱至低于A Ac1c1的某一溫的某一溫度度( (一般為一般為500500- -650)650)，保溫后隨爐冷卻，這，保溫后隨爐冷卻，這種處理可以消除約種處理可以消除約50%

11、-80%50%-80%的內(nèi)應(yīng)力的內(nèi)應(yīng)力, , 不引起不引起組織變化。組織變化。4.4.2 4.4.2 正火正火n正火是將鋼材或鋼件加熱到正火是將鋼材或鋼件加熱到A Ac3c3( (對于亞共析鋼對于亞共析鋼) )或或A Accmccm( (對于過共析鋼對于過共析鋼) )以上以上3030- -5050，保溫適當(dāng)時間后，保溫適當(dāng)時間后，使之完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，以得到珠使之完全奧氏體化，然后在空氣中冷卻，以得到珠光體型組織的熱處理工藝。光體型組織的熱處理工藝。n正火與完全退火相比，二者加熱溫度相同，但正火正火與完全退火相比，二者加熱溫度相同，但正火冷卻速度較快，轉(zhuǎn)變溫度較低。冷卻速度較快，

12、轉(zhuǎn)變溫度較低。n因此，對于亞共析鋼來說，相同鋼正火組織中析出因此，對于亞共析鋼來說，相同鋼正火組織中析出的鐵素體數(shù)量較少，珠光體數(shù)量較多，且珠光體的的鐵素體數(shù)量較少，珠光體數(shù)量較多，且珠光體的片間距較小，對于過共析鋼來說，正火可以抑制先片間距較小，對于過共析鋼來說，正火可以抑制先共析網(wǎng)狀滲碳體的析出，鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性較共析網(wǎng)狀滲碳體的析出，鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性較高。高。n各種退火、正火的加熱溫度范圍如圖各種退火、正火的加熱溫度范圍如圖4-74-7所示。所示。 圖圖4-7 各種退火、正火的加熱溫度范圍與熱處理工藝曲線各種退火、正火的加熱溫度范圍與熱處理工藝曲線a-加熱溫度范圍加熱溫度范圍b-

13、熱處理工藝曲線熱處理工藝曲線n4.4.3 4.4.3 退火與正火的選擇退火與正火的選擇n（1 1）改善鋼的切削加工性能方面）改善鋼的切削加工性能方面n對于含碳量低于對于含碳量低于0.25%0.25%的低碳鋼或低碳合金鋼，退火的低碳鋼或低碳合金鋼，退火后硬度偏低，切削加工時易后硬度偏低，切削加工時易“粘刀粘刀”，應(yīng)采用正火，應(yīng)采用正火改善鋼的切削加工性能。改善鋼的切削加工性能。n含碳量在含碳量在0.25%-0.5%0.25%-0.5%中碳鋼既可采用退火，也可采中碳鋼既可采用退火，也可采用正火來改善切削加工性能，但一般用正火以降低用正火來改善切削加工性能，但一般用正火以降低成本，提高生產(chǎn)率。成本，

14、提高生產(chǎn)率。n含碳量含碳量0.5%-0.7%0.5%-0.7%的高碳鋼則必須采用完全退火降低的高碳鋼則必須采用完全退火降低硬度，改善切削加工性能。硬度，改善切削加工性能。n含碳量高于含碳量高于0.75%0.75%的高碳鋼或工具鋼用球化退火作為的高碳鋼或工具鋼用球化退火作為預(yù)備熱處理。如需要消除網(wǎng)狀二次滲碳體用正火。預(yù)備熱處理。如需要消除網(wǎng)狀二次滲碳體用正火。 n（2) 2) 使用性能方面使用性能方面n對于機(jī)械性能要求不高的結(jié)構(gòu)鋼零件，將正火作對于機(jī)械性能要求不高的結(jié)構(gòu)鋼零件，將正火作為最終熱處理代替調(diào)質(zhì)處理，可減少工序、節(jié)約為最終熱處理代替調(diào)質(zhì)處理，可減少工序、節(jié)約能源、提高生產(chǎn)效率。能源、提

15、高生產(chǎn)效率。n（3) 3) 經(jīng)濟(jì)性方面經(jīng)濟(jì)性方面n由于正火比退火生產(chǎn)周期短，操作簡單，成本低。由于正火比退火生產(chǎn)周期短，操作簡單，成本低。n所以在滿足鋼的工藝性能和使用性能的前提下，所以在滿足鋼的工藝性能和使用性能的前提下，盡量用正火代替退火工藝。盡量用正火代替退火工藝。 4.5 4.5 鋼的淬火鋼的淬火 （蘸火）（蘸火）n4.5.1 4.5.1 淬火及其目的淬火及其目的n淬火是將鋼件加熱到淬火是將鋼件加熱到A Ac3c3（亞共析鋼）或（亞共析鋼）或A Ac c1 1（共析（共析鋼與過共析鋼）以上鋼與過共析鋼）以上3030 5050范圍的溫度，保溫后范圍的溫度，保溫后以大于以大于v vk k的

16、速度快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏的速度快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體體( (或下貝氏體或下貝氏體) )的熱處理工藝。的熱處理工藝。n淬火的目的是為了獲得馬氏體，提高鋼的力學(xué)性淬火的目的是為了獲得馬氏體，提高鋼的力學(xué)性能。能。n馬氏體強(qiáng)化是鋼的主要強(qiáng)化手段，淬火是鋼的最馬氏體強(qiáng)化是鋼的主要強(qiáng)化手段，淬火是鋼的最重要的熱處理工藝，也是熱處理中應(yīng)用最廣泛的重要的熱處理工藝，也是熱處理中應(yīng)用最廣泛的工藝之一。工藝之一。 “淬火淬火”是最重要的熱處理工藝之一，它是具有標(biāo)志性的熱是最重要的熱處理工藝之一，它是具有標(biāo)志性的熱處理工藝。然而在實(shí)際中，它總被稱為處理工藝。然而在實(shí)際中，它總被稱為“蘸火蘸火”。在

17、專業(yè)文。在專業(yè)文獻(xiàn)上，人們寫的是淬火，而讀起來又稱獻(xiàn)上，人們寫的是淬火，而讀起來又稱“蘸火蘸火”。“蘸火蘸火”已成為專業(yè)口頭交流的習(xí)用詞，但文獻(xiàn)中又看不到它的存在。已成為專業(yè)口頭交流的習(xí)用詞，但文獻(xiàn)中又看不到它的存在。也就是說，淬火是標(biāo)準(zhǔn)詞，人們不讀它，也就是說，淬火是標(biāo)準(zhǔn)詞，人們不讀它，“蘸火蘸火”是常用詞，是常用詞，人們卻不寫它，這是我國文字中不多見的現(xiàn)象。人們卻不寫它，這是我國文字中不多見的現(xiàn)象。 新華字典新華字典19981998年修定本，定義年修定本，定義“淬火淬火”為，通稱為，通稱“蘸蘸火火”。4.5.2 鋼的淬火工藝鋼的淬火工藝1、淬火的加熱溫度、淬火的加熱溫度 鋼的化學(xué)成分是決定

18、其淬火加熱鋼的化學(xué)成分是決定其淬火加熱溫度的最主要因素。碳鋼的加熱溫度可利用溫度的最主要因素。碳鋼的加熱溫度可利用Fe-Fe3C相圖來選擇，如圖相圖來選擇，如圖3-24所示。所示。鋼的淬火加溫原則：鋼的淬火加溫原則：亞共析鋼：亞共析鋼： AC3+3050， 獲得細(xì)小的馬獲得細(xì)小的馬氏體組織，若溫度過高，組織粗氏體組織，若溫度過高，組織粗大，性能降低，變形大。大，性能降低，變形大。過共析鋼：過共析鋼： AC1+3050， 獲得細(xì)小馬氏體和顆粒狀滲碳體獲得細(xì)小馬氏體和顆粒狀滲碳體的混合組織以具有高硬度和耐磨的混合組織以具有高硬度和耐磨性。如加溫過高會導(dǎo)至氧化、脫性。如加溫過高會導(dǎo)至氧化、脫碳、工件

19、變形甚至開裂。碳、工件變形甚至開裂。 圖圖4-8 鋼的淬火加溫范圍鋼的淬火加溫范圍2、淬火加熱時間、淬火加熱時間 加熱時間包括升溫和保溫時間。加熱加熱時間包括升溫和保溫時間。加熱時間受工件形狀尺寸、裝爐方式、裝爐量、加熱爐類型、爐時間受工件形狀尺寸、裝爐方式、裝爐量、加熱爐類型、爐溫和加熱介質(zhì)等因素影響。一般用下經(jīng)驗公式確定：溫和加熱介質(zhì)等因素影響。一般用下經(jīng)驗公式確定： t=. D式中式中 t 加熱時間，加熱時間，min； 加熱系數(shù)，加熱系數(shù)，min/mm； D工件有效厚度工件有效厚度, mm。加熱系數(shù)與工件厚度可查閱相關(guān)資料。在一般的加熱條件下，加熱系數(shù)與工件厚度可查閱相關(guān)資料。在一般的加

20、熱條件下，采用箱式爐進(jìn)行加熱時，碳素鋼及合金鋼采用箱式爐進(jìn)行加熱時，碳素鋼及合金鋼a多采用多采用12min/mm。3 3、 淬火冷卻介質(zhì)淬火冷卻介質(zhì)n淬火是冷卻非?？斓倪^淬火是冷卻非常快的過程，為了得到馬氏體組程，為了得到馬氏體組織，淬火冷卻速度必須織，淬火冷卻速度必須大于臨界冷卻速度大于臨界冷卻速度v vk k。n但冷卻速度過快必然產(chǎn)但冷卻速度過快必然產(chǎn)生很大的淬火內(nèi)應(yīng)力，生很大的淬火內(nèi)應(yīng)力，引起工件變形。引起工件變形。n因此，為使工件既能獲因此，為使工件既能獲得馬氏體組織，同時又得馬氏體組織，同時又避免產(chǎn)生變形和開裂的避免產(chǎn)生變形和開裂的理想淬火冷卻曲線，如理想淬火冷卻曲線，如圖所示。圖所

21、示。 圖圖4-9 理想淬火冷卻曲線理想淬火冷卻曲線 快速冷卻起始點(diǎn)快速冷卻起始點(diǎn)600快速冷卻終止點(diǎn)快速冷卻終止點(diǎn)400n過冷奧氏體在過冷奧氏體在400-600400-600溫度區(qū)間應(yīng)快速冷卻，以避溫度區(qū)間應(yīng)快速冷卻，以避免發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變，在免發(fā)生珠光體或貝氏體轉(zhuǎn)變，在M Ms s點(diǎn)附近應(yīng)盡量以較點(diǎn)附近應(yīng)盡量以較慢的冷卻速度冷卻，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的內(nèi)慢的冷卻速度冷卻，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少工件淬火變形和防止開裂。應(yīng)力，減少工件淬火變形和防止開裂。n但是到目前為止，還找不到完全理想的淬火冷卻介但是到目前為止，還找不到完全理想的淬火冷卻介質(zhì)。質(zhì)。n常用的淬火冷卻介質(zhì)有水

22、、鹽或堿的水溶液以及各常用的淬火冷卻介質(zhì)有水、鹽或堿的水溶液以及各種礦物油、植物油等。種礦物油、植物油等。n水及水溶液水及水溶液 水是既經(jīng)濟(jì)又有很強(qiáng)冷卻速度的淬水是既經(jīng)濟(jì)又有很強(qiáng)冷卻速度的淬火冷卻介質(zhì)，但在火冷卻介質(zhì)，但在300300- -200200溫度區(qū)間冷卻速度過大，溫度區(qū)間冷卻速度過大，冷卻能力偏強(qiáng)，易使工件變形和開裂，不符合理想冷卻能力偏強(qiáng)，易使工件變形和開裂，不符合理想冷卻介質(zhì)的要求。冷卻介質(zhì)的要求。n為改善水的冷卻性能，通常采用在水中加入質(zhì)量分為改善水的冷卻性能，通常采用在水中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為數(shù)為5%-15%5%-15%的鹽、堿、氯化鈉（的鹽、堿、氯化鈉（NaCNaCl l）、氫氧

23、化鈉、氫氧化鈉（NaOHNaOH）或氯化鈣（或氯化鈣（CaCCaCl2l2）等物質(zhì)。等物質(zhì)。n鹽水的淬火冷卻能力比清水更強(qiáng)，對尺寸較大的碳鋼件淬火非鹽水的淬火冷卻能力比清水更強(qiáng)，對尺寸較大的碳鋼件淬火非常有利。工件容易獲得高硬度和光潔的表面，且不會產(chǎn)生淬不常有利。工件容易獲得高硬度和光潔的表面，且不會產(chǎn)生淬不硬的軟點(diǎn)。但是在硬的軟點(diǎn)。但是在300300-200-200溫度區(qū)間冷卻速度很大，使工溫度區(qū)間冷卻速度很大，使工件變形加重，甚至發(fā)生開裂。此外，鹽水對工件有銹蝕作用，件變形加重，甚至發(fā)生開裂。此外，鹽水對工件有銹蝕作用，淬火后的工件必須進(jìn)行清洗。水和鹽水用于形狀簡單、硬度要淬火后的工件必須

24、進(jìn)行清洗。水和鹽水用于形狀簡單、硬度要求高而均勻、變形要求不嚴(yán)格的碳鋼的連續(xù)淬火。求高而均勻、變形要求不嚴(yán)格的碳鋼的連續(xù)淬火。n油油 油是一類冷卻能力較弱的冷卻介質(zhì)，但在油是一類冷卻能力較弱的冷卻介質(zhì)，但在650650 400400溫溫度區(qū)間冷卻速度比水小得多，在生產(chǎn)實(shí)際中，主要用作合金鋼度區(qū)間冷卻速度比水小得多，在生產(chǎn)實(shí)際中，主要用作合金鋼或尺寸小的碳鋼工件的淬火?；虺叽缧〉奶间摴ぜ拇慊稹為了減少零件淬火時的變形，可用熔融狀態(tài)的堿浴和硝酸鹽浴為了減少零件淬火時的變形，可用熔融狀態(tài)的堿浴和硝酸鹽浴作為淬火的冷卻介質(zhì)。作為淬火的冷卻介質(zhì)。n為了尋求理想的冷卻介質(zhì)，仍在進(jìn)行大量的研究工作，目前

25、提為了尋求理想的冷卻介質(zhì)，仍在進(jìn)行大量的研究工作，目前提倡使用的水溶液淬火介質(zhì)有過飽和硝酸鹽水溶液、氧化鋅倡使用的水溶液淬火介質(zhì)有過飽和硝酸鹽水溶液、氧化鋅堿堿水溶液等。水溶液等。4、淬火的方法、淬火的方法常用的淬火方法常用的淬火方法有單介質(zhì)淬火、雙有單介質(zhì)淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體分級淬火、貝氏體等溫淬火等。等溫淬火等。圖圖4-10常用的淬火方法常用的淬火方法n（1) 1) 單介質(zhì)淬火單介質(zhì)淬火n將奧氏體狀態(tài)的工件放將奧氏體狀態(tài)的工件放入一種淬火介質(zhì)中一直入一種淬火介質(zhì)中一直冷卻到室溫的淬火方法，冷卻到室溫的淬火方法，如圖中曲線如圖中曲線1 1。n這種方法操作簡

26、單，容這種方法操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化，但工件在馬氏體轉(zhuǎn)變溫但工件在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間冷卻速度較快，度區(qū)間冷卻速度較快，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，增大工件變形、開裂的增大工件變形、開裂的傾向。因此只適用于形傾向。因此只適用于形狀簡單的碳鋼和合金鋼狀簡單的碳鋼和合金鋼工件。工件。圖圖-工件在一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫工件在一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫（2） 雙介質(zhì)淬火雙介質(zhì)淬火先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷卻能力強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻卻能力強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近至接近Ms點(diǎn)溫度時，再立點(diǎn)溫度時，再立即轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火即轉(zhuǎn)入冷

27、卻能力較弱的淬火介質(zhì)中冷卻，直至完成馬氏介質(zhì)中冷卻，直至完成馬氏體轉(zhuǎn)變，如圖中曲線體轉(zhuǎn)變，如圖中曲線2。這種方法利用所使用的兩種這種方法利用所使用的兩種淬火介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，獲得較為淬火介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，獲得較為理想的冷卻條件，如果操作理想的冷卻條件，如果操作得當(dāng)，可以在保證獲得馬氏得當(dāng)，可以在保證獲得馬氏體組織的同時，減小淬火應(yīng)體組織的同時，減小淬火應(yīng)力，有效防止工件的變形和力，有效防止工件的變形和開裂。但這要求操作人員有開裂。但這要求操作人員有較高的操作技術(shù)，在生產(chǎn)中，較高的操作技術(shù)，在生產(chǎn)中，常以水和油分別作為冷卻介常以水和油分別作為冷卻介質(zhì)，稱為質(zhì)，稱為水淬油冷法水淬油冷法。圖圖-在在Ms附近轉(zhuǎn)入

28、冷卻速度較慢的淬火介質(zhì)中附近轉(zhuǎn)入冷卻速度較慢的淬火介質(zhì)中n（3) 3) 分級淬火分級淬火n將奧氏體狀態(tài)的工件將奧氏體狀態(tài)的工件首先浸入略高于鋼的首先浸入略高于鋼的M Ms s點(diǎn)的鹽浴或堿浴爐中點(diǎn)的鹽浴或堿浴爐中保溫，當(dāng)工件內(nèi)外溫保溫，當(dāng)工件內(nèi)外溫度均勻后，取出空冷度均勻后，取出空冷至室溫，完成馬氏體至室溫，完成馬氏體轉(zhuǎn)變，如圖轉(zhuǎn)變，如圖3-103-10中曲中曲線線3 3所示。所示。n這種淬火方法可大大這種淬火方法可大大減少應(yīng)力，明顯減少減少應(yīng)力，明顯減少變形和開裂，但冷卻變形和開裂，但冷卻能力弱，不適應(yīng)于截能力弱，不適應(yīng)于截面尺寸較大的工件。面尺寸較大的工件。此方法只適合于截面此方法只適合于截

29、面尺寸比較小的工件，尺寸比較小的工件，如刀具、量具和要求如刀具、量具和要求變形小的精密工件等。變形小的精密工件等。圖圖-在在Ms附近停留一段時間，待其表面與心附近停留一段時間，待其表面與心部的溫差減小，再繼續(xù)冷卻部的溫差減小，再繼續(xù)冷卻 可減少變形可減少變形（4） 等溫淬火等溫淬火將奧氏體化后的工件將奧氏體化后的工件在稍高于在稍高于Ms溫度的溫度的鹽浴或堿浴中冷卻并鹽浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時間，從而保溫足夠時間，從而獲得下貝氏體組織的獲得下貝氏體組織的淬火方法，如圖中曲淬火方法，如圖中曲線線4。可以有效減少工件變可以有效減少工件變形和開裂的傾向，適形和開裂的傾向，適合于形狀復(fù)雜、尺寸合于形狀

30、復(fù)雜、尺寸精度要求高的工具和精度要求高的工具和重要機(jī)器零件，如模重要機(jī)器零件，如模具、刀具、齒輪等較具、刀具、齒輪等較小尺寸的工件。小尺寸的工件。圖圖-在稍高于在稍高于Ms溫度保溫足夠時間，發(fā)生下溫度保溫足夠時間，發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變獲得下貝氏體轉(zhuǎn)變獲得下B組織組織5、淬火時易出現(xiàn)的缺陷及防止措施淬火時易出現(xiàn)的缺陷及防止措施n（1）淬火時易出現(xiàn)的缺陷）淬火時易出現(xiàn)的缺陷n淬后硬度不足出現(xiàn)軟點(diǎn)。淬后硬度不足出現(xiàn)軟點(diǎn)。n變形和開裂。變形和開裂。n（2）減少和防止變形、開裂的主要措施）減少和防止變形、開裂的主要措施n選材與設(shè)計選材與設(shè)計n淬火前進(jìn)行退火或正火，細(xì)化晶粒使組織均勻，消除內(nèi)淬火前進(jìn)行退火或正

31、火，細(xì)化晶粒使組織均勻，消除內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)力。n嚴(yán)格控制溫度。嚴(yán)格控制溫度。n冷卻方法正確。冷卻方法正確。n及時回火。及時回火。4.5.3 鋼的淬透性鋼的淬透性 n1 1、淬透性的概念、淬透性的概念n鋼的淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得淬硬層鋼的淬透性是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得淬硬層( (也稱為淬透也稱為淬透層層) )深度的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度深度的能力，其大小用鋼在一定條件下淬火獲得的淬硬層深度來表示。同樣淬火條件下，淬硬層越深，表明鋼的來表示。同樣淬火條件下，淬硬層越深，表明鋼的淬透性淬透性越好。越好。 n鋼淬火后能夠達(dá)到的最高硬度叫鋼的鋼淬火后能夠達(dá)到的最

32、高硬度叫鋼的淬硬性淬硬性，又叫可硬性。它主要，又叫可硬性。它主要決定于馬氏體的含碳量。淬透性和淬硬性的含義是不同的，淬硬性決定于馬氏體的含碳量。淬透性和淬硬性的含義是不同的，淬硬性高的鋼，其淬透性不一定高。高的鋼，其淬透性不一定高。 n淬硬層深度一般是指從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度（一般為淬硬層深度一般是指從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度（一般為550550HVHV）處的垂直距離。）處的垂直距離。 n實(shí)際生產(chǎn)中還用臨界淬透直徑表示材料的淬透性。實(shí)際生產(chǎn)中還用臨界淬透直徑表示材料的淬透性。n臨界淬透直徑是指工件在某種冷卻介質(zhì)中淬火后，心部獲全部或半臨界淬透直徑是指工件在某種冷卻介質(zhì)中淬火后，心部獲全

33、部或半馬氏體組織的最大直徑，馬氏體組織的最大直徑，用用D Dc c表示。表示。 2、影響淬透性的因素、影響淬透性的因素 鋼的淬透性與馬氏體臨界冷卻速度有密切關(guān)系，而馬氏體臨鋼的淬透性與馬氏體臨界冷卻速度有密切關(guān)系，而馬氏體臨界冷卻速度的大小又取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性。因此，凡是影界冷卻速度的大小又取決于過冷奧氏體的穩(wěn)定性。因此，凡是影響過冷奧氏體穩(wěn)定性的因素都會影響鋼的淬透性。響過冷奧氏體穩(wěn)定性的因素都會影響鋼的淬透性。（1）鋼的化學(xué)成分）鋼的化學(xué)成分 亞共析鋼隨著含碳量的增加，鋼的臨界冷卻速度降低，亞共析鋼隨著含碳量的增加，鋼的臨界冷卻速度降低，C曲線右曲線右移，淬透性提高；但過共析鋼隨著含

34、碳量的增加，鋼的臨界冷卻移，淬透性提高；但過共析鋼隨著含碳量的增加，鋼的臨界冷卻速度反而升高，速度反而升高，C 曲線右移，淬透性降低，特別是在含碳量超過曲線右移，淬透性降低，特別是在含碳量超過1.2%-1.3%時，淬透性明顯下降。時，淬透性明顯下降。（2）奧氏體化的條件）奧氏體化的條件 奧氏體化溫度越高，保溫時間越長，會使奧氏體晶粒粗化，成分奧氏體化溫度越高，保溫時間越長，會使奧氏體晶粒粗化，成分均勻過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，均勻過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，C曲線右移，馬氏體臨界速度越小，曲線右移，馬氏體臨界速度越小，鋼的淬透性提高。鋼的淬透性提高。 鋼的淬透性與具體淬火條件下，實(shí)際工件的淬硬層深度是有

35、區(qū)鋼的淬透性與具體淬火條件下，實(shí)際工件的淬硬層深度是有區(qū)別的。淬透性是鋼本身固有的屬性，在相同的奧氏體化條件下別的。淬透性是鋼本身固有的屬性，在相同的奧氏體化條件下 ，同一鋼種的淬透性是相同的，但它的淬硬層深度受形狀尺寸和冷同一鋼種的淬透性是相同的，但它的淬硬層深度受形狀尺寸和冷卻介質(zhì)的影響是不同的。卻介質(zhì)的影響是不同的。 3、淬透性的測定方法、淬透性的測定方法 常用方法是常用方法是GB225-1988鋼的淬透性末端淬火試驗方法鋼的淬透性末端淬火試驗方法，如圖，如圖3-32。標(biāo)準(zhǔn)試樣（。標(biāo)準(zhǔn)試樣（25mm100mm）加熱加熱噴水冷卻噴水冷卻磨去表面磨去表面0.40.5定距測量硬度值定距測量硬度

36、值繪制曲線繪制曲線確定末半馬氏體至末端距離。確定末半馬氏體至末端距離。利用鋼的半馬氏體區(qū)硬度與鋼的含碳量關(guān)系圖，和淬透性曲線圖可找利用鋼的半馬氏體區(qū)硬度與鋼的含碳量關(guān)系圖，和淬透性曲線圖可找出其淬透性的大小。出其淬透性的大小。如圖如圖3-32 淬透性的表示方法淬透性的表示方法淬透性值可用淬透性值可用 表示。其中表示。其中J 表示末端淬透性，表示末端淬透性，d 表表示至水冷端的距離，示至水冷端的距離，HRC為該處測得的硬度值。為該處測得的硬度值。dHRCJ鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)中完全淬透的最大直徑，鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)中完全淬透的最大直徑，即臨界直徑即臨界直徑D0表示。表示

37、。此外在熱處理生產(chǎn)中，還常用臨界淬透直徑（此外在熱處理生產(chǎn)中，還常用臨界淬透直徑（Dc）來衡量。）來衡量。幾種常用鋼的臨界直徑見教材表幾種常用鋼的臨界直徑見教材表3-3。4、淬透性的應(yīng)用、淬透性的應(yīng)用 對于截面尺寸較大和形狀較復(fù)雜的重要零件以及要求機(jī)對于截面尺寸較大和形狀較復(fù)雜的重要零件以及要求機(jī)械械 性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造。性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造。 對于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類、齒輪類零件，可選用低淬對于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類、齒輪類零件，可選用低淬透性的鋼制造。透性的鋼制造。 在設(shè)計和制造零件時，必須考慮鋼的熱處理尺寸效應(yīng)。在設(shè)計和制造零件時，必須考慮鋼的熱處理尺

38、寸效應(yīng)。全部淬透件全部淬透件部分淬透部分淬透件件4.6 4.6 鋼的回火鋼的回火 n回火是將淬火后的鋼加熱到回火是將淬火后的鋼加熱到A A1 1線以下某一溫度，保溫一線以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。4.6.1 4.6.1 回火的目的回火的目的 （1 1）滿足零件不同的使用要求，獲得強(qiáng)度、硬度、塑性滿足零件不同的使用要求，獲得強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的適當(dāng)配合。和韌性的適當(dāng)配合。（2 2）使不穩(wěn)定的淬火馬氏體和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定使不穩(wěn)定的淬火馬氏體和殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的鐵素體和滲碳體或碳化物的兩相混合物，從而保證的鐵素體和滲碳體

39、或碳化物的兩相混合物，從而保證了工件在使用過程中組織、形狀和尺寸的穩(wěn)定性。了工件在使用過程中組織、形狀和尺寸的穩(wěn)定性。（3 3）降低淬火鋼的脆性，消除或減小內(nèi)應(yīng)力，減小變形降低淬火鋼的脆性，消除或減小內(nèi)應(yīng)力，減小變形和開裂的傾向。和開裂的傾向。 4.6.2 鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變 鋼在回火時組織的轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階鋼在回火時組織的轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階段，回火后的組織和性能決定于回火溫度。段，回火后的組織和性能決定于回火溫度。組織的轉(zhuǎn)變分為四個階段：組織的轉(zhuǎn)變分為四個階段：（一）馬氏體的分解（一）馬氏體的分解（200200）（二）殘余奧氏體的分解（二）殘余奧氏體的分解（20030

40、0200300）（三）碳化物形成（三）碳化物形成（250450250450）（四）滲碳體的聚集長大和（四）滲碳體的聚集長大和相再結(jié)晶相再結(jié)晶（450700450700）（一）馬氏體的分解（一）馬氏體的分解（200）carbidecarbide：具有密排六方結(jié)構(gòu)的馬氏體，又稱六方：具有密排六方結(jié)構(gòu)的馬氏體，又稱六方馬氏體。馬氏體。過飽和的碳以過飽和的碳以碳化物的形式析出，并與碳化物的形式析出，并與相保相保持共格關(guān)系。這一階段的回火組織是由過飽和的持共格關(guān)系。這一階段的回火組織是由過飽和的固溶體固溶體與與碳化物所組成，硬度降低不明顯，但淬火應(yīng)力有所減碳化物所組成，硬度降低不明顯，但淬火應(yīng)力有所減小

41、。其兩相混合物稱為回火索體，見圖小。其兩相混合物稱為回火索體，見圖524。（二）殘余奧氏體的分解（二）殘余奧氏體的分解（200300）殘余奧氏體本質(zhì)上與過冷奧氏體相同，在等溫下，殘余奧氏體本質(zhì)上與過冷奧氏體相同，在等溫下，殘余奧氏體的回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物殘余奧氏體的回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物相同，即在不同溫度下可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、貝氏體和相同，即在不同溫度下可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、貝氏體和珠光體。珠光體。實(shí)驗證明，當(dāng)回火溫度在實(shí)驗證明，當(dāng)回火溫度在200300 時，殘余奧時，殘余奧氏體的分解，使轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為下貝氏體。馬氏體繼續(xù)氏體的分解，使轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為下貝氏體。馬氏體繼續(xù)分解導(dǎo)致硬度變化不大

42、，而淬火分解導(dǎo)致硬度變化不大，而淬火 應(yīng)力進(jìn)一步減小。應(yīng)力進(jìn)一步減小。 n（三）碳化物形（三）碳化物形成成（250450）n250以上以上碳化物逐漸向碳化物逐漸向滲碳體轉(zhuǎn)變，到滲碳體轉(zhuǎn)變，到400全部全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟浬⒎植嫉摹⑥D(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟浬⒎植嫉?、極細(xì)小的滲碳體。因碳化極細(xì)小的滲碳體。因碳化物的不斷析出，物的不斷析出，固溶體固溶體碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已降到平衡碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已降到平衡成分，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。其成分，轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。其組織為針狀鐵素體和高度組織為針狀鐵素體和高度彌散分布的、極細(xì)小的滲彌散分布的、極細(xì)小的滲碳體，稱為回火托氏體，碳體，稱為回火托氏體，如左圖。這時鋼的硬度降如左圖。這時鋼的硬度降低，

43、淬火應(yīng)力基本消除。低，淬火應(yīng)力基本消除。45鋼回火托氏體，鋼回火托氏體，（四）滲碳體的聚集長四）滲碳體的聚集長大和大和相再結(jié)晶相再結(jié)晶（450700） 450以上，隨著溫以上，隨著溫度的長高，滲碳體顆粒度的長高，滲碳體顆粒逐漸長大的同時，鐵素逐漸長大的同時，鐵素體在體在500600發(fā)生再發(fā)生再結(jié)晶，其組織稱為回火結(jié)晶，其組織稱為回火索氏體，如左圖。如將索氏體，如左圖。如將溫度進(jìn)一步升高到溫度進(jìn)一步升高到650A1溫度區(qū)，粒狀溫度區(qū)，粒狀滲碳體進(jìn)一步粗大，此滲碳體進(jìn)一步粗大，此時的組織為回火珠光體，時的組織為回火珠光體，淬火應(yīng)力完全消除。硬淬火應(yīng)力完全消除。硬度明顯下降。度明顯下降。回火索氏體回

44、火索氏體n由上可知，淬火鋼由上可知，淬火鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)在回火時的組織轉(zhuǎn)變，是在不同的溫變，是在不同的溫度范圍進(jìn)行的，其度范圍進(jìn)行的，其轉(zhuǎn)過程比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)過程比較復(fù)雜，一般是交替轉(zhuǎn)變。一般是交替轉(zhuǎn)變。淬火鋼回火后的性淬火鋼回火后的性能取決于組織的變能取決于組織的變化，隨著溫度的升化，隨著溫度的升高，強(qiáng)度、硬度降高，強(qiáng)度、硬度降低，而塑、韌性升低，而塑、韌性升高。溫度越高，其高。溫度越高，其變化越明顯。為防變化越明顯。為防止重新產(chǎn)生應(yīng)力，止重新產(chǎn)生應(yīng)力，一般回火后采作空一般回火后采作空冷，冷卻方式對回冷，冷卻方式對回火后的性能影響不火后的性能影響不大。大。鋼的回火溫度與硬度鋼的回火溫度與硬度

45、的變化的變化4.6.3 回火種類及應(yīng)用回火種類及應(yīng)用 1 1、 低溫回火低溫回火 回火溫度范圍一般為回火溫度范圍一般為150-250150-250，得到回火馬氏體組織。，得到回火馬氏體組織。 主要用來處理各種高碳鋼工具、模具、滾動軸承以及滲碳和主要用來處理各種高碳鋼工具、模具、滾動軸承以及滲碳和表面淬火的零件?；鼗鸷笥捕葹楸砻娲慊鸬牧慵?。回火后硬度為585864HRC64HRC。 2 2、中溫回火、中溫回火 回火溫度范圍一般為回火溫度范圍一般為350-500350-500，得到回火托氏體組織。，得到回火托氏體組織。 中溫回火多用于處理各種彈簧?；鼗鸷笥捕葹橹袦鼗鼗鸲嘤糜谔幚砀鞣N彈簧?；鼗鸷笥捕?/p>

46、為353550HRC50HRC。 3 3、 高溫回火高溫回火 回火溫度范圍一般為回火溫度范圍一般為500-650500-650，得到回火索氏體組織。，得到回火索氏體組織。 通常把淬火加通常把淬火加高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于處理各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸類、齒輪、連桿等。泛應(yīng)用于處理各種重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸類、齒輪、連桿等?；鼗鸷笥捕葹榛鼗鸷笥捕葹?52535HRCHRC。n應(yīng)當(dāng)指出，鋼的正火與調(diào)質(zhì)的硬度值很相近，但重要應(yīng)當(dāng)指出，鋼的正火與調(diào)質(zhì)的硬度值很相近，但重要的零件都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的鋼，綜合力的零件都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。經(jīng)

47、調(diào)質(zhì)處理的鋼，綜合力學(xué)性能優(yōu)于正火處理性能。學(xué)性能優(yōu)于正火處理性能。熱處理狀態(tài)熱處理狀態(tài)力學(xué)性能力學(xué)性能b b/MPa/%Ak k/JHBS組織組織正火正火70080015204060163220鐵素體細(xì)片狀珠鐵素體細(xì)片狀珠光體光體調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)75085020256496210250回火索氏體回火索氏體n調(diào)質(zhì)處理一般為最終熱處理，也可以作為表面淬火和調(diào)質(zhì)處理一般為最終熱處理，也可以作為表面淬火和化學(xué)處理的預(yù)先處理?；瘜W(xué)處理的預(yù)先處理。n除了上述的三種回火處理外，某些高合金還在除了上述的三種回火處理外，某些高合金還在A1以以下下2040進(jìn)行高溫軟化回火，得到回火珠光體，代進(jìn)行高溫軟化回火，得到回火珠

48、光體，代替球化退火。替球化退火。n必須清楚，回火時間的確定是工件穿透加熱，以及組必須清楚，回火時間的確定是工件穿透加熱，以及組織轉(zhuǎn)變能夠充分進(jìn)行的重要保證。組織轉(zhuǎn)變的時間一織轉(zhuǎn)變能夠充分進(jìn)行的重要保證。組織轉(zhuǎn)變的時間一般不大于般不大于0.5h,而穿透加熱時間則隨溫度、工件的有而穿透加熱時間則隨溫度、工件的有效厚度、裝爐量及加熱方式等的不同而相差較大，一效厚度、裝爐量及加熱方式等的不同而相差較大，一般為般為13h。4.6.4 回火脆性回火脆性 淬火鋼出現(xiàn)沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為淬火鋼出現(xiàn)沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象稱為“回火脆性回火脆性”，如圖所示。，如圖所示。1 1、低、低溫回火脆性溫回火脆性 在

49、在250250350350回火時出現(xiàn)的脆性回火時出現(xiàn)的脆性稱為低溫回火脆性。一般稱為低溫回火脆性。一般不在此不在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行回火。溫度范圍內(nèi)進(jìn)行回火。2 2、高、高溫回火脆性溫回火脆性 在在500500650650回火時出現(xiàn)的脆性回火時出現(xiàn)的脆性稱為高溫回火脆性。主要稱為高溫回火脆性。主要發(fā)生在發(fā)生在含含CrCr、NiNi、MnMn等合金元素的結(jié)構(gòu)等合金元素的結(jié)構(gòu)鋼中。鋼中。3 3、快、快冷可防止高溫脆性，在鋼中冷可防止高溫脆性，在鋼中加入（約加入（約1%1%）、）、o o（約（約 0.5%0.5%）等合金元素可有效）等合金元素可有效抑制這類脆性的產(chǎn)生。抑制這類脆性的產(chǎn)生。圖圖- 回火溫度

50、與合金韌性的關(guān)系回火溫度與合金韌性的關(guān)系4.7 鋼的表面熱處理鋼的表面熱處理n在生產(chǎn)中，有不少零件（如齒輪、凸輪、曲軸、在生產(chǎn)中，有不少零件（如齒輪、凸輪、曲軸、活塞銷等）是在彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變、沖擊載荷活塞銷等）是在彎曲、扭轉(zhuǎn)等交變、沖擊載荷及摩擦條件下工作的，對零件的表面層提出了及摩擦條件下工作的，對零件的表面層提出了強(qiáng)化要求，要求表具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨強(qiáng)化要求，要求表具有高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，而心部仍要保持足夠的塑性和性和疲勞強(qiáng)度，而心部仍要保持足夠的塑性和韌性，這就要求我們對零件進(jìn)行表面熱處理。韌性，這就要求我們對零件進(jìn)行表面熱處理。 4.7.1 鋼的表面淬火鋼的表面淬火

51、 在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織的情況下，利用快在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表層組織奧氏體化后進(jìn)行淬火，使表層獲得硬而速加熱將表層組織奧氏體化后進(jìn)行淬火，使表層獲得硬而耐磨的馬氏體組織，而心部組織不變?nèi)员３衷械乃苄院湍湍サ鸟R氏體組織，而心部組織不變?nèi)员３衷械乃苄院晚g性的熱處理方法。韌性的熱處理方法。1、感應(yīng)加熱表面淬火、感應(yīng)加熱表面淬火 圖圖4-11 感感應(yīng)加熱的基本原理應(yīng)加熱的基本原理 （1）感應(yīng)加熱的基本原理）感應(yīng)加熱的基本原理 感應(yīng)加熱表面淬火用鋼及工藝最適宜的鋼種是中碳鋼感應(yīng)加熱表面淬火用鋼及工藝最適宜的鋼種是中碳鋼或中碳合金鋼，常用的材料有或中碳合金鋼，

52、常用的材料有40、45、40Cr、40MnB等。等。 感應(yīng)加熱表面淬火前應(yīng)對工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，感應(yīng)加熱表面淬火前應(yīng)對工件進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理，以保證心部具有良好的綜合力學(xué)性能，并為表面淬火作好以保證心部具有良好的綜合力學(xué)性能，并為表面淬火作好組織準(zhǔn)備。組織準(zhǔn)備。（3）感應(yīng)加熱表面淬火的應(yīng)用）感應(yīng)加熱表面淬火的應(yīng)用 1）高頻感應(yīng)加熱表面淬火）高頻感應(yīng)加熱表面淬火 常用頻率為常用頻率為200300kHz，工件的淬硬層深度為，工件的淬硬層深度為0.52mm。主要用于要求淬硬層較薄的中、小模數(shù)齒輪。主要用于要求淬硬層較薄的中、小模數(shù)齒輪和中、小尺寸的軸類零件等。和中、小尺寸的軸類零件等。（2）感應(yīng)

53、加熱表面淬火的技術(shù)要求）感應(yīng)加熱表面淬火的技術(shù)要求 2）中頻感應(yīng)加熱表面淬火）中頻感應(yīng)加熱表面淬火 常用頻率為常用頻率為25008000Hz，淬硬層深度為，淬硬層深度為210mm。主要用于大、中模數(shù)齒輪和較大直徑的軸類零件等。主要用于大、中模數(shù)齒輪和較大直徑的軸類零件等。 3）工頻感應(yīng)加熱表面淬火）工頻感應(yīng)加熱表面淬火 電流頻率為電流頻率為50Hz，淬硬層深度為，淬硬層深度為1020mm。主要用。主要用于大直徑零件（如軋輥、火車車輪等）的表面淬火。于大直徑零件（如軋輥、火車車輪等）的表面淬火。 4）超音頻感應(yīng)加熱表面淬火）超音頻感應(yīng)加熱表面淬火 電流頻率一般為電流頻率一般為2040kHz，由于

54、該頻率比音頻（，由于該頻率比音頻（20kHz）稍高。主要應(yīng)用于模數(shù)為）稍高。主要應(yīng)用于模數(shù)為36的齒輪、鏈輪、凸的齒輪、鏈輪、凸輪等零件的表面淬火。輪等零件的表面淬火。（4 4）感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)1 1）感應(yīng)加熱表面淬火的加熱速度極快感應(yīng)加熱表面淬火的加熱速度極快2 2）淬火后表層可獲得極細(xì)小的針狀馬氏體組織，比淬火后表層可獲得極細(xì)小的針狀馬氏體組織，比普通淬火要高普通淬火要高出出23HRC3 3）工件表層將產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，能顯著提高工件的工件表層將產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，能顯著提高工件的疲勞強(qiáng)度。疲勞強(qiáng)度。4）工件表面不易產(chǎn)生氧化、脫碳現(xiàn)象，淬火變形較）工件表面不易產(chǎn)生氧化

55、、脫碳現(xiàn)象，淬火變形較小。小。5 5）生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化操作。生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化操作。主要缺點(diǎn)是：設(shè)備較貴，維修費(fèi)用較高，復(fù)雜零件的主要缺點(diǎn)是：設(shè)備較貴，維修費(fèi)用較高，復(fù)雜零件的感應(yīng)器不易制作，一般不宜用于單件生產(chǎn)。感應(yīng)器不易制作，一般不宜用于單件生產(chǎn)。2、火焰加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火 利用乙炔利用乙炔-氧或煤氣氧或煤氣-氧的混合氣體燃燒的高溫火焰，氧的混合氣體燃燒的高溫火焰，將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然后立即噴水快速冷將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然后立即噴水快速冷卻，從而獲得一定淬硬層深度的熱處理方法。卻，從而獲得一定淬硬層深度的熱處理方法。 圖圖

56、火焰加熱表面淬火火焰加熱表面淬火 .7.2 鋼的化學(xué)熱處理鋼的化學(xué)熱處理 將工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種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工件的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱元素滲入工件的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理方法。處理方法。 化學(xué)熱處理的三個基本過程：化學(xué)熱處理的三個基本過程： 分解分解 化學(xué)介質(zhì)在一定溫度下分解出能夠滲入工化學(xué)介質(zhì)在一定溫度下分解出能夠滲入工件表面的活性原子；件表面的活性原子； 吸收吸收 活性原子被工件表面吸收，并溶入鐵的晶活性原子被工件表面吸收，并溶入鐵的晶格形成固溶體或與鋼中某元素形成化合物；格形成固溶

57、體或與鋼中某元素形成化合物； 擴(kuò)散擴(kuò)散 被吸收的活性原子由工件表面逐漸向內(nèi)部被吸收的活性原子由工件表面逐漸向內(nèi)部擴(kuò)散，形成一定深度的滲層。擴(kuò)散，形成一定深度的滲層。 1、鋼的滲碳、鋼的滲碳 將工件置于具有活性碳原子的介質(zhì)中，加熱并保溫，使將工件置于具有活性碳原子的介質(zhì)中，加熱并保溫，使碳原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理方法碳原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理方法 滲滲碳用鋼碳用鋼 一般選用含碳量為一般選用含碳量為0.10.25%的低碳鋼和低的低碳鋼和低碳合金鋼，如碳合金鋼，如15、20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等。等。（1）滲碳方法）滲碳方法固體滲碳、氣體滲碳和液體滲固體滲碳、氣體滲碳和液體滲碳。碳。圖圖4-12 滴注式氣體滲碳法示意圖滴注式氣體滲碳法示意圖2CO（2mol的一氧化碳的一氧化碳）CO2 + C