常用材料及零件熱處理

1、常用材料及零件熱處理1.普通熱處理方法特點和應用名稱操作特點應用完全退火（燜火）將工件加熱到Ac3 （相變溫 度）以上30-50C,并在此溫 度保溫，緩冷加熱得到均一奧氏體組 織后，再緩冷轉(zhuǎn)變?yōu)橹?光體型的組織主要用于亞共析組織的各種碳鋼和 合金鋼的鑄件、鍛件及熱軋型材，有 時也用于焊接結(jié)構(gòu)去應力退火（燜火）將工件以緩慢的速度加熱至 500-650 C，經(jīng)適當保溫，隨 爐緩冷至300-200C以下出 爐由于退火溫度 A1，因 此鋼在去應力退火過程 中并無組織變化，內(nèi)應 力主要是保溫后緩冷過 程中消除的用于消除鑄件、鍛件、焊接件、熱軋 件、冷拉件以及切削、冷沖壓過程中 所產(chǎn)生的內(nèi)應力對于嚴格要求

2、減少變形的重要零 件在淬火后常增加去應力退火正火將工件加熱到 Ac3或 Acm （相變溫度）以上30-50C, 保溫一定時間，然后以稍大 于退火的速度冷卻，如空冷、 風冷、噴霧等。得到片層間 距較小的珠光體組織。與退火相比，正火后的 組織雖然同樣是珠光 體，但組織細彌散度大， 因此有較高的機械性 能。正火的目的與退火相似用于含碳量低于0.25%低碳鋼， 利于切削加工；對某些大型重型鋼件以及形狀 復雜、截面有急劇變化的鋼件應 用正火處理來代替淬火處理，以 免發(fā)生嚴重變形或開裂；含碳量在0.25-0.5%的中碳鋼， 可用正火代替退火。淬火將鋼加熱到相變溫度以上， 保溫一定時間，然后快速冷 卻。淬火

3、是為了獲得高硬度 的馬氏體組織，但有時 對某些高合金鋼，如不 銹鋼、耐磨鋼淬火時， 則是為了獲得單一均應 的奧氏體組織，以分別 提高其耐蝕性和耐磨 性。淬火的目的：提高硬度和耐磨性；淬火加中或高溫回火以獲得良好的綜合力學性能；回火將淬火后的工件重新加熱到 Ac1以下某一溫度，保溫一 段時間，然后取出以一定方 式冷卻。鋼淬火后的組織是馬氏 體和部分殘余奧氏體， 處于亞穩(wěn)定狀態(tài)，回火 是使其趨于穩(wěn)定狀態(tài)的 處理。隨著回火溫度升 高，硬度、強度下降， 朔性、韌性提高。目的：降低脆性，消除內(nèi)應力，減少工 件的變形和開裂；調(diào)整硬度，提高朔性和韌性，獲 得工件所要求的機械性能；穩(wěn)定工件尺寸。低溫回火回火溫

4、度為150-250C回火后獲得回火馬氏體 組織，但內(nèi)應力消除不 徹底，故應適當延長保 溫時間目的是降低內(nèi)應力和脆性，而保持鋼 在淬火后的高硬度和高耐磨性。主要 用于各種工具、模具、滾動軸承和滲 碳、表面淬火的零件等。中溫回火回火溫度為350-450C回火后獲得屈氏體組 織，在這一溫度范圍內(nèi) 回火，必須快冷，以避 免第二類回火脆性。目的在于保持一定韌性的條件下提 高韌性和屈服強度，故主要用于各種 彈簧、鍛模、沖擊工具及某些要求高 強度的零件如導桿等。高溫回火（調(diào)質(zhì)）回火溫度為500-680r回火后獲得索氏體組 織。淬火+高溫回火稱為 調(diào)質(zhì)處理，可獲得強度、 朔性、韌性都較好的綜 合力學性能。工藝

5、較復 雜。在提高朔性、韌性 同時，強度、硬度有所 降低。廣泛用于各種較為重要的結(jié)構(gòu)零件， 特別是在交變負荷下工作的連桿、螺 栓、齒輪和軸等。還可作為某些精密 零件如絲杠等的預先熱處理，以減小 最終熱處理變形，并為獲得較好的最 終性能提供組織基礎(chǔ)。回火脆性回火溫度為250-400C某些合金鋼在450-575C，緩冷第一類回火脆性第二類回火脆性盡量避免3,表面熱處理方法特點和應用表面熱處理是通過改變零件表層組織，以獲得硬度很高的馬氏體，而保留心部韌性和朔性（即表面火）或 同時表層的化學成分，以獲得耐蝕、耐酸、耐堿性，及表層硬度更高的處理方法。名稱操作特點應用火焰表面淬 火用氣體燃燒的火焰噴射到 零

6、件表面上，快速加熱，當 達到淬火溫度后，立即噴水 或用乳化液進行冷卻淬透層深度2-6mm，過深 往往引起零件表面嚴重 過熱，易產(chǎn)生淬火裂紋。 方法簡便，但易過熱，淬 火效果不穩(wěn)定。適用于單件或小批生產(chǎn)的大型零 件和需要局部淬火的工具或零件， 如大型軸類、大模數(shù)齒輪等。最適 用于含碳量0.35-0.5 %的碳素鋼。感應加熱表 面淬火將工件放入感應器中，使工 件表層產(chǎn)生感應電流，在極 短的時間內(nèi)加熱到淬火溫 度后，立即噴水冷卻，使工 件表層淬火，從而獲得非常 細小的針狀馬氏體組織。根 據(jù)電流頻率不同，可分為：高頻淬火:100-1000kHz;中頻淬火:1-10kHz;工頻淬火:50Hz;表層硬度比

7、普通淬火高2-3HRC，且脆 性較低；疲勞強度、沖擊韌性一般提高20-30%；變形?。淮慊饘由疃纫子诳刂?；淬火時不易氧化和脫碳；可采用較便宜的低淬透性鋼；高頻淬火1-2mm中頻淬火3-5mm工頻淬火10-15mm 缺點：處理復雜零件比滲 碳困難常用中碳鋼（0.4-0.5%C）和中碳合 金結(jié)構(gòu)鋼。也可用高碳工具鋼和低 合金工具鋼，以及鑄鐵。一般零件 淬透層深度為半徑的1/10左右時， 可得到強度、耐疲勞性和韌性的最 好配合。滲碳將工件放入滲碳介質(zhì)中，在 900-950 C加熱，保溫，使 鋼材表層增碳的過程。滲碳 后，必須淬火，使表面得到 馬氏體，才能實現(xiàn)滲碳的目 的。滲碳分固體滲碳、氣體1.零件

8、經(jīng)滲碳及淬火 后，表面硬度可達 HRC58-65,心部硬度 隨材質(zhì)不同而變化， 在HRC20-45之間變 動。滲碳的目的是提高鋼表層的硬度 和耐磨性而心部仍保持韌性和高 朔性。通常采用含碳量為0.15-0.25%的 低碳鋼或低合金鋼。滲碳層深度隨 零件的具體尺寸及工作要求而定，滲碳和液體滲碳。對于滲碳 零件中不允許高硬度部位， 可采用鍍銅的方法來防止 滲碳或者采用多留加工余 量的方法。滲碳層深度可達 4-10mm，且受沖擊 時不易剝落具有較高的抗彎曲 疲勞性能；表面耐磨性和心部 抗沖擊性能比中碳 鋼表面淬火的零件 高。表面淬火困難。太薄易引起表面疲勞剝落，太厚則 受不起沖擊，一般0,5-2,5

9、mm。滲碳層表面硬度應不低于HRC56,滲氮（簡介）向工件表面滲入氮原子形 成氮化層的過程不需淬火便具有高硬度及高耐磨性；顯著提高鋼的疲勞強度；處理溫度低，變形極?。痪哂休^高的抗腐蝕 性。提高表面硬度、耐磨性、疲勞強度 及抗蝕能力。5,金屬的氧化處理名稱含義特點應用氧化（發(fā)藍使鋼鐵零件表面生成一層氧化模主要由磁性氧化提高零件表面抗蝕能力，并得到美或發(fā)黑）很薄的黑色氧化膜的過程鐵組成。麗外觀。6,鋼的淬透性不同的鋼種，接受淬火的能力不同，淬透層深度愈大，表明該鋼種的淬透性愈好。淬透性大的鋼，其力 學性能沿截面分布均勻；而淬透性小的鋼心部力學性能低。但全部淬透的工件，通常表面殘留拉應力，對 工件承

10、受疲勞不利，工件熱處理中也易變形開裂。未淬透工件表面可殘留壓應力，反而有一定好處。淬透層深度是指由淬火表面馬氏體-50 %馬氏體+50 %珠光體層的深度。碳鋼的淬透性低。在設(shè)計大尺寸零件時，用碳鋼正火比用碳鋼調(diào)質(zhì)更經(jīng)濟，而效果相似。直徑較大并具有幾個臺階的臺階軸，需經(jīng)調(diào)質(zhì)處理時，考慮到淬透性影響，應先粗車成形，然后調(diào)質(zhì)。 如果以棒料先調(diào)質(zhì)，再車外圓，由于直徑大，表面淬透層淺，階梯軸尺寸較小的部分調(diào)質(zhì)后的組織在粗車 時可能被車去，起不到調(diào)質(zhì)作用。7.幾種典型零件熱處理示例 機床齒輪等零件常用材料及熱處理序號工作條件材料及熱處理要求備注1低速、輕載或中載45、40Gr、40MB 調(diào)質(zhì) HB220-

11、2502低速、重載、無沖擊40Gr淬火、中溫回火，HRC40-453中速、中載，無猛烈沖擊40Gr、40MnB、42MnVB 調(diào)質(zhì)或正火， 感應加熱表面淬火，低溫回火，時效， HRC50-554中速、中載或低速、重載45高頻淬火，350-370 C回火，HRC40-455中速、重載40Gr、40MnB、40MnVB 淬火，中溫回 火，HRC45-506高速、輕載或中載，有沖擊的 小齒輪15、20、20Cr、20MnVB 滲碳、淬火， 低溫回火，HRC56-627高速、中載，無猛烈沖擊40Gr、40MnB、40MnVB 高頻淬火，HRC50-558高速、中載、有沖擊、外形復 雜的重要齒輪20Gr

12、、20Mn2B、20MnVB 滲碳、淬火， 低溫回火或滲碳后高頻淬火， HRC56-6218CrMnTi、20CrMnTi(鍛造-正火-加工 齒形-局部鍍銅-滲碳淬火、低溫回火- 磨齒-噴丸)滲碳層深度1.2-1.6mm，齒 面硬度HRC58-60，心部硬度HRC25-359高速、重載、有沖擊、模數(shù)520Gr、20Mn2B滲碳，淬火，低溫回火HRC56-6210高速、重載、模數(shù)6,要求 高強度、高耐磨性18CrMnTi、20SiMnVB 滲碳、淬火、低 溫回火，HRC56-621118CrMnTi、20CrMnTi重要材料介紹18CrMnTi、20CrMnTi這2種材料淬透 性高，過熱敏感性小，滲碳速度快，過 渡層均勻，滲碳后直接淬火變形較小， 正火后切削加工性良好，低溫沖擊韌性 也較好。12一般齒輪最常用材料45、40Cr的熱處理方法選擇：45調(diào)質(zhì)HB200-250,用于圓周速度小于1m/s，中等壓力；表面高頻淬火，HRC52-58,用于高速，高硬度，變形小的齒輪。40Cr調(diào)質(zhì)HB220-250，用于圓周速度小于2m/s，中等壓力；淬火、回火，HRC40-50用于中速、重載、小沖擊；表面高頻淬火，HRC52-58，用于高速，中載，高硬度，變形小的齒 輪。40Cr較45淬透形好，淬火變形小，綜合機械性能優(yōu)于45,但價格 略高。13不太重要或低速中載蝸桿 一般軸45 調(diào)