四火退火、正火、淬火及回火

1、機械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）預(yù) 備熱處理機加工最終熱處理。退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時才作為最終熱處理。 3.2-3.3 鋼的退火、正火、淬火和回火1一、退火將鋼件加熱至高于或低于鋼的臨界溫度，經(jīng)適當(dāng)保溫后隨爐或埋入導(dǎo)熱性較差的介質(zhì)中緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。真空退火爐1、退火目的：調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB。 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。 細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。 22、退火工藝退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。 完全退火將工件加熱到Ac3

2、+3050保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼 .3 等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+3050, 共析、過共析鋼加熱到Ac1+3050，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時間。 高速鋼等溫退火與普通退火的比較4 球化退火球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。將工件加熱到Ac1+ 30-50 保溫后緩冷，或者加熱后快冷到略低于 Ar1 的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過共析鋼。5球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體, 用P球表示。球狀珠光體對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火

3、前應(yīng)先進行正火，以消除網(wǎng)狀.6 去應(yīng)力退火將工件緩慢加熱（100150 /小時）到500600 ，經(jīng)過一段保溫后，隨爐緩慢冷卻到300200 以下，再出爐空冷。主要用來消除熱加工、冷加工等工件中的殘余內(nèi)應(yīng)力。一般情況下，去應(yīng)力退火應(yīng)安排在精加工之前，或在淬火之前。7二、正火正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30 50，共析鋼加熱到Ac1+3050，過共析鋼 加熱到Accm+30 50保溫 后空冷的工藝。正火比退火冷卻速度大。1、正火后的組織： 0.6%C時，組織為F+S； 0.6%C時，組織為S 。 正火溫度82、正火的目的 對于低、中碳鋼(0.6C%)，目的與退火的相同。 對于過共析鋼，用于消除

4、網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。 普通件最終熱處理。要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火，高碳鋼用球化退火。熱處理與硬度關(guān)系合適切削加工硬度9三、淬火淬火是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于Vk速 度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝.淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能.真空淬火爐101、淬火溫度（1）碳鋼亞共析鋼淬火溫度為Ac3+30-50。預(yù)備熱處理組織為退火或正火組織。11亞共析鋼淬火組織：0.5%C時為M0.5%C時為M+A。65MnV鋼(0.65%C) 淬火組織45鋼(含0.45%C)正常淬火組織12在Ac1 Ac3之間的加

5、熱淬火為亞溫淬火。35鋼（含0.35%C）亞溫淬火組織亞溫淬火組織為F+M，強硬度低，但塑韌性好.13共析鋼淬火溫度為Ac1+30-50；淬火組織為M+A。14過共析鋼淬火溫度: Ac1+30-50.溫度高于Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大、A量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。淬火組織: M+Fe3C顆粒+A。(預(yù)備組織為P球)T12鋼（含1.2%C）正常淬火組織15合金鋼由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外)對奧氏體晶粒長大有阻礙作用，因而合金鋼淬火溫度比碳鋼高。 亞共析鋼淬火溫度為Ac3+ 50100。 共析鋼、過共析鋼淬火溫度為Ac1+50100。

6、 鋼坯加熱162、淬火介質(zhì)理想的冷卻曲線應(yīng)只在C曲線鼻尖處快冷，而在Ms附近盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小理想淬火曲線示意圖MsMf 內(nèi)應(yīng)力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質(zhì)。常用淬火介質(zhì)是水和油.水的冷卻能力強，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼件。17油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間,用于形狀復(fù)雜件的分級淬火和等溫淬火。聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質(zhì).183、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補介質(zhì)的不足。1、單液淬火法加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡

7、單，易實現(xiàn)自動化。各種淬火方法示意圖1單液淬火法2雙液淬火法3分級淬火法4等溫淬火法192、雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強的介質(zhì)中冷，卻躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷.優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。203、分級淬火法在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷?？蓽p少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。鹽浴爐214、等溫淬火法將工件在稍高于 Ms 的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小.適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。22鋼的淬

8、透性網(wǎng)帶式淬火爐淬透性是鋼的主要熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。23淬透性的概念M量和硬度隨深度的變化淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即硬化能力.24淬透性與淬硬層深度的關(guān)系 同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān)。工件尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)。它只用于不同材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質(zhì)相同時的淬硬層深度來確定的。 25影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，

9、Vk越小，淬透性越高。Vk取決于C曲線的位置，C 曲線越靠右，Vk越小。因而凡是影響C曲線的因素都是影響淬透性的因素.即除Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。 26利用淬透性可控制淬硬層深度。對于截面承載均勻的重要件,要全部淬透。如螺栓、連桿、模具等。對于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/21/3)，如軸類、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計時應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。 高強螺栓柴油機連桿齒輪27不同冷卻條件下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物等溫退火P退火(爐冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A等溫淬火B(yǎng)下M+A分級淬火M+A淬火(水冷

10、)A1MSMf時間溫度淬火PP均勻A細A28四、鋼的回火回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫適當(dāng)時間后，置于空氣或水中冷卻的工藝。1、回火的目的減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開裂。獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。螺桿表面的淬火裂紋29穩(wěn)定尺寸。淬火M和A都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉(zhuǎn)變的傾向。回火可使M與A轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。對于某些高淬透性的鋼，空冷即可淬火，如采用 回火軟化既能降低硬度，又能縮短軟化周期。未經(jīng)淬火的鋼回火無意義，而淬火鋼不回火在放置使用過程中易變形或開裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進行回火。302、鋼在回火時

11、的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變主要發(fā)生在加熱階段。隨加熱溫度升高，淬火鋼的組織發(fā)生四個階段變化。 網(wǎng)帶式回火電爐31回火時組織轉(zhuǎn)變馬氏體的分解100回火時，鋼的組織無變化。100-200加熱時，馬氏體將發(fā)生分解,從馬氏體中析出-碳化物(- FeXC)，使馬氏體過飽和度降低。析出的碳化物以細片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏體，用M回表示。透射電鏡下的回火馬氏體形貌32回火馬氏體在光鏡下M回為黑色，A為白色。 0.2%C 時，不析出碳化物。只發(fā)生碳在位錯附近的偏聚。殘余奧氏體分解200-300時, 由于馬氏體分解，奧氏體所受的壓力下降, Ms 上升，A 分解為- 碳化物和過飽和鐵素體，即M

12、回。33發(fā)生于250-400，此時，-碳化物溶解于F中，并從鐵素體中析出Fe3C。到350, 馬氏體含碳量降到鐵素體平衡成分, 內(nèi)應(yīng)力大量消除，M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細粒狀Fe3C組織，稱回火托氏體，用T回表示?；鼗鹜惺象w-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C34回火索氏體Fe3C聚集長大和鐵素體多邊形化400以上, Fe3C開始聚集長大。450 以上鐵素體發(fā)生多邊形化，由針片狀變?yōu)槎噙呅?這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織稱回火索氏體，用S回表示。 35淬火鋼硬度隨回火溫度的變化40鋼力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系回火時的性能變化回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，

13、鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。36200以下，由于馬氏體中碳化物的彌散析出，鋼的硬度并不下降，高碳鋼硬度甚至略有提高。200-300，由于高碳鋼中A轉(zhuǎn)變?yōu)镸回, 硬度再次升高。大于300,由于Fe3C粗化，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體,硬度直線下降。373、回火脆性淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內(nèi)回火時，會出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。 38第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350回火時出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r應(yīng)避開這一溫度范圍。39第二類回火脆性又稱可逆回火脆性。是指淬火鋼在500-650范圍內(nèi)回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性. 回火后快冷不出現(xiàn)，是可逆的。防止辦法： 回火后快冷。 加入合金元素W (約1%)、 Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件。 404、回火種類根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類。 淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱