金屬熱處理工藝課件

第2篇熱處理原理及工藝第9章金屬熱處理工藝教學(xué)目標(biāo)熟悉熱處理的基本工藝，掌握退火、正火、淬火、回火等基本概念和熱處理的工藝制定，熟悉其運(yùn)用范圍;熟悉表面熱處理、化學(xué)熱處理、形變熱處理的基本原理和運(yùn)用;掌握各種熱處理后的組織形式和性能特點(diǎn)。

第2篇熱處理原理及工藝1/17/20231§9.1鋼的普通熱處理§9.1.1鋼的退火退火：將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻(一般為隨爐冷卻)，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒,調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的成形及加工性能，并為淬火作組織準(zhǔn)備。分類：根據(jù)目的和要求分為完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火等。第九章金屬熱處理工藝1/17/20232碳鋼各種退火和正火工藝規(guī)范示意圖第九章金屬熱處理工藝1/17/20233一、完全退火完全退火：又稱重結(jié)晶退火，是把鋼加熱至Ac3以上20℃30℃，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻(隨爐冷卻或埋入石灰、砂中冷卻)，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。目的：通過(guò)完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的組織均勻化和細(xì)化，以提高性能；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。由于冷卻速度緩慢，還可消除內(nèi)應(yīng)力。第九章金屬熱處理工藝1/17/20234適用性：適用于亞共析鋼。

低碳鋼和過(guò)共析鋼不宜采用原因：低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過(guò)共析鋼加熱至Accm以上A狀態(tài)緩冷退火時(shí)，有網(wǎng)狀Fe3CⅡ沿晶界析出，形成所謂的“魏氏組織”，會(huì)造成在以后熱處理中引起裂紋，使鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性顯著降低。第九章金屬熱處理工藝1/17/20235二、不完全退火不完全退火：將鋼加熱至Ac1Ac3（亞共析鋼）或Ac1Accm（過(guò)共析鋼）之間，經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。目的：

降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，改善切削加工性能。適用性

不完全退火一般用于過(guò)共析鋼。從上可見(jiàn)所謂完不完全，視鋼加熱時(shí)奧氏體化的程度。第九章金屬熱處理工藝1/17/20236三、等溫退火等溫退火：將鋼件加熱到高于Ac3

(或Ac1)的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度，并等溫保持，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。目的:與完全退火相同，能獲得均勻的預(yù)期組織；對(duì)于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，可大大縮短退火時(shí)間。第九章金屬熱處理工藝1/17/20237四、球化退火球化退火：使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝，是不完全退火的一種。目的：使Fe3CⅡ及P中的滲碳體球狀化（退火前正火將網(wǎng)狀滲碳體破碎），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。適用性：主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼。第九章金屬熱處理工藝1/17/20238過(guò)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)小均勻的球狀滲碳體。第九章金屬熱處理工藝片狀珠光體球狀珠光體1/17/20239球化退火工藝：球化退火一般采用隨爐加熱，加熱溫度略高于Ac1,以便保留較多的未溶碳化物粒子或較大的奧氏體中的碳濃度分布的不均勻性,促進(jìn)球狀碳化物的形成。若加熱溫度過(guò)高，F(xiàn)e3CⅡ易在慢冷時(shí)以網(wǎng)狀的形式析出球化退火需要較長(zhǎng)的保溫時(shí)間來(lái)保證二次滲碳體的自發(fā)球化。保溫后隨爐冷卻，在通過(guò)Ar1溫度范圍時(shí)，應(yīng)足夠緩慢，以使奧氏體進(jìn)行共析轉(zhuǎn)變時(shí)，以未溶滲碳體粒子為核心形成粒狀滲碳體。第九章金屬熱處理工藝1/17/202310五、擴(kuò)擴(kuò)散退退火擴(kuò)散退退火：將鋼鋼加熱熱到略略低于于固相相線(固相線線以下下100200℃)的溫度度，長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間間保溫溫(10h15h)，并進(jìn)進(jìn)行緩緩慢冷冷卻的的熱處處理工工藝，，又稱稱為均勻化化退火火。目的的：減減少少鋼鋼錠錠、、鑄鑄件件或或鍛鍛坯坯的的化化學(xué)學(xué)成成分分和和組組織織不不均均勻勻性性。。注意意事事項(xiàng)項(xiàng)：擴(kuò)擴(kuò)散散退退火火后后鋼鋼的的晶晶粒粒很很粗粗大大，，因因此此一一般般再再進(jìn)進(jìn)行行完完全全退退火火或或正正火火處處理理。。第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202211六、、去去應(yīng)應(yīng)力力退退火火去應(yīng)應(yīng)力力退退火火：將將鋼鋼件件加加熱熱至至低低于于Ac1的某某一一溫溫度度(一般般為為500℃℃650℃℃)，經(jīng)經(jīng)保保溫溫后后隨隨爐爐冷冷卻卻的的熱熱處處理理工工藝藝。。目的：消除鑄鑄造、鍛鍛造、焊焊接和機(jī)機(jī)加工、、冷變形形等冷熱熱加工在在工件中中造成的的殘留內(nèi)內(nèi)應(yīng)力。?？梢韵s50%80%的內(nèi)應(yīng)力力，不引引起組織織變化第九章金金屬屬熱處理理工藝12/29/202212七、再結(jié)結(jié)晶退火火再結(jié)晶退退火：將冷變變形后的的金屬加加熱到再再結(jié)晶溫溫度以上上，保持持適當(dāng)?shù)牡臅r(shí)間，，而后緩緩慢冷卻卻的熱處處理工藝藝。目的：使變形形晶粒重重新轉(zhuǎn)變變?yōu)榫鶆騽虻容S晶晶粒而消消除加工工硬化。。再結(jié)晶退退火既可可作冷變變形中間間的退火火，也可可作為成成品熱處處理。第九章金金屬屬熱處理理工藝12/29/202213退火工藝藝總結(jié)：：加熱、保保溫后，，緩冷(爐冷)→近平平衡組織織P(+F或Fe3CII)第九章金金屬屬熱處理理工藝擴(kuò)散退火火加熱至略略低于固固相線目的：使使成分、、組織均均勻再結(jié)晶退退火：加熱溫度度TR+30～50℃目的：消除加加工硬化去應(yīng)力退火:加熱溫度＜Ac1，一般為500～650℃目的：消除冷冷熱加工后的的內(nèi)應(yīng)力12/29/202214§9.1.2鋼的正火火正火概念：將鋼材或鋼件件加熱到Ac3(對(duì)于亞共析鋼鋼)和Accm(對(duì)于過(guò)共析鋼鋼)以上30℃50℃，保溫適當(dāng)時(shí)時(shí)間后，在自自由流動(dòng)的空空氣中均勻冷冷卻的熱處理理工藝。正火組織：亞共析鋼為F+S，共析鋼為S，過(guò)共析鋼為為S+Fe3CII正火的目的：：使鋼的組織正正?；?，亦稱稱?；幚韺?duì)比完全退火火，其冷卻速速度更快。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202215應(yīng)用作為預(yù)先熱熱處理：截面較大大的合金結(jié)結(jié)構(gòu)鋼件，，在淬火或或調(diào)質(zhì)處理理（淬火加高溫溫回火）前常進(jìn)行行正火，以以消除魏氏氏組織和帶帶狀組織，，并獲得細(xì)細(xì)小而均勻勻的組織。。對(duì)于過(guò)共共析鋼可減減少二次滲滲碳體量，，并使其不不形成連續(xù)續(xù)網(wǎng)狀，為為球化退火火作組織準(zhǔn)準(zhǔn)備。作為最終熱熱處理：正火可以以細(xì)化晶粒粒，使組織織均勻化，，減少亞共共析鋼中鐵鐵素體含量量，使珠光光體含量增增多并細(xì)化化，從而提提高鋼的強(qiáng)強(qiáng)度、硬度度和韌性。。對(duì)于普通通結(jié)構(gòu)鋼零零件，機(jī)械械性能要求求不很高時(shí)時(shí)，可以正正火作為最最終熱處理理。第九章金金屬熱處處理工藝12/29/202216改善善切切削削加加工工性性能能：：對(duì)于于低低碳碳鋼鋼或或低低碳碳合合金金鋼鋼,由由于于完完全全退退火火后后硬硬度度太太低低，，一一般般在在170HB以以下下，，切切削削加加工工性性能能不不好好。。而而用用正正火火，，則則可可提提高高其其硬硬度度，，從從而而改改善善切切削削加加工工性性能能。。第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝鋼的熱處理與硬度12/29/202217第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝正火火工工藝藝總結(jié)結(jié)加熱熱溫溫度度：：Ac3(Accm)+30～～50℃℃，，空冷冷→→S（（+F或或Fe3CII）應(yīng)用用：：1)鋼的的最最終終熱熱處處理理細(xì)化化晶晶粒粒，，組組織織均均勻化化，，增增加加亞亞共共析析鋼鋼中P(S)%，使使強(qiáng)強(qiáng)度度、、韌韌性性、、硬硬度度↑↑2)預(yù)先先熱熱處處理理——淬淬火火、、球球化化退退火火前前改改善善組組織織。。3)增加加低低碳碳鋼鋼的的硬硬度度，，以以改改善善切切削削加加工工性性能能。。12/29/202218§9.1.3鋼鋼的的淬火火淬火：：將亞共共析鋼鋼加熱熱到Ac3以上，，共析析鋼與與過(guò)共共析鋼鋼加熱熱到Ac1以上(低于Accm)的溫溫度，，保溫溫后以以大于于Vk的速度度快速速冷卻卻，使使奧氏氏體轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉轳R氏體體(M)的熱熱處理理工藝藝。馬氏體體強(qiáng)化化是鋼鋼的主主要強(qiáng)強(qiáng)化手手段，，因此此淬火火的目目的就就是為為了獲獲得馬馬氏體體，提提高鋼鋼的機(jī)機(jī)械性性能。。另一一方面面為回回火作作準(zhǔn)備備。淬火是是鋼的的最重重要的的熱處處理工工藝，，也是是熱處處理中中應(yīng)用用最廣廣的工工藝之之一。。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202219一、淬淬火工工藝1、淬火溫溫度的的確定定淬火溫溫度即即鋼的的奧氏氏體化化溫度度，是是淬火火的主主要工工藝參參數(shù)之之一。。選擇淬淬火溫溫度的的原則則是獲獲得均均勻細(xì)細(xì)小的的奧氏氏體組組織。。亞共析析鋼的的淬火火溫度度為：：Ac3以上30℃℃50℃℃；共析鋼鋼和過(guò)過(guò)共析析鋼為為：Ac1以上30℃℃50℃℃。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202220鋼的的淬淬火火溫溫度度范范圍圍第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202221淬火溫度度確定的的理論依依據(jù)亞共析鋼鋼加熱到到Ac3以下時(shí)，，淬火組組織中會(huì)會(huì)保留F，使鋼的的硬度降降低。過(guò)共析鋼鋼加熱到到Ac1以上兩相相區(qū)時(shí)，，組織中中會(huì)保留留少量Fe3CⅡ，而有利利于鋼的的硬度和和耐磨性性，并且且，由于于降低了了奧氏體體中的碳碳質(zhì)量分分?jǐn)?shù)，可可以改變變馬氏體體的形態(tài)態(tài)，從而而降低馬馬氏體的的脆性。。此外，，還可以以減少淬淬火后殘殘余奧氏氏體的量量。若淬火溫溫度太高高，奧氏氏體晶粒粒會(huì)過(guò)分分粗大形形成粗大大的馬氏氏體，使使機(jī)械性性能惡化化；同時(shí)時(shí)由于成成分和溫溫差的原原因，會(huì)會(huì)增大淬淬火應(yīng)力力，使變變形和開(kāi)開(kāi)裂傾向向增大。。第九章金金屬屬熱處理理工藝12/29/2022222、加熱熱時(shí)間的的確定加熱時(shí)間間由升溫時(shí)間間和保溫時(shí)間間組成。升溫時(shí)間間：由零件入入爐溫度度升至淬淬火溫度度所需的的時(shí)間，，并以此此作為保保溫時(shí)間間的開(kāi)始始。保溫時(shí)間間：指零件溫溫度均勻勻化并完完成奧氏氏體化過(guò)過(guò)程所需需要的時(shí)時(shí)間。加熱時(shí)間間通常根根據(jù)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公式估估算或通通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)確定。。生產(chǎn)中中往往要要通過(guò)實(shí)實(shí)驗(yàn)確定定合理的的加熱及及保溫時(shí)時(shí)間，以以保證工工件質(zhì)量量。第九章金金屬屬熱處理理工藝12/29/2022233、淬淬火冷冷卻介介質(zhì)的的確定定①理理想淬淬火冷冷卻淬火過(guò)過(guò)程是是冷卻卻非常常快的的過(guò)程程，為為了得得到馬馬氏體體組織織，淬淬火冷冷卻速速度必必須大大于上上臨界界冷卻卻速度度Vk。但是是，冷冷卻速速度快快必然然產(chǎn)生生很大大的淬淬火內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力，這這往往往會(huì)引引起工工件變變形和和開(kāi)裂裂，造造成廢廢品。。淬火的的目的的是得到到馬氏氏體組組織，，同時(shí)時(shí)又要要避免免產(chǎn)生生變形形和開(kāi)開(kāi)裂。。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝?yán)硐氪愦慊鹄淅鋮s曲曲線示示意圖圖12/29/202224由上圖圖可見(jiàn)見(jiàn)：只要在在“鼻鼻尖””溫度度附近近快冷冷，使使冷卻卻曲線線躲過(guò)過(guò)“鼻鼻尖””，不不碰上上C曲線，，就能能得到到馬氏氏體。。也就就是說(shuō)說(shuō)，在在“鼻鼻尖””溫度度以上上，在在保證證不出出現(xiàn)珠珠光體體類型型組織織的前前提下下，可可以盡盡量緩緩冷；；在““鼻尖尖”溫溫度附附近則則必須須快冷冷，以以躲開(kāi)開(kāi)“鼻鼻尖””，保保證不不產(chǎn)生生非馬馬氏體體相變變；而而在Ms點(diǎn)附近近又可可以緩緩冷，，以減減輕馬馬氏體體轉(zhuǎn)變變時(shí)的的相變變應(yīng)力力。但是到到目前前為止止，還還找不不到這這樣理理想的的淬火火冷卻卻介質(zhì)質(zhì)。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202225②常用淬火冷冷卻介質(zhì)水：：650～550℃℃和300～200℃℃范圍圍內(nèi)內(nèi)冷冷卻卻能能力力較較大大，，易易造造成成零零件件變變形形和和開(kāi)開(kāi)裂裂。。淬淬火火用用水水溫溫度度一一般般控控制制在在30℃℃以下下，，主主要要用用于于形形狀狀簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單、、截截面面較較大大的的碳碳鋼鋼零零件件的的淬淬火火。。礦物物油油：：300～200℃℃范圍圍內(nèi)內(nèi)冷冷卻卻能能力力低低，，有有利利于于減減少少工工件件變變形形；；但但在在650～550℃℃范圍圍內(nèi)內(nèi)冷冷卻卻能能力力也也低低,不不利利于于淬淬硬硬，，油油一一般般用用于于合合金金鋼鋼的的淬淬火火。鹽浴?。海禾攸c(diǎn)點(diǎn)是是沸沸點(diǎn)點(diǎn)高高，，冷冷卻卻能能力力介介于于水水和和油油之之間間，，可可減減少少零零件件淬淬火火時(shí)時(shí)的的變變形形，，主主要要用用于于分分級(jí)級(jí)淬淬火火和和等等溫溫淬淬火火，，以以處處理理形形狀狀復(fù)復(fù)雜雜、、尺尺寸寸較較小小、、變變形形要要求求嚴(yán)嚴(yán)格格的的工工具具等等。。冷卻卻速速度度：：鹽水水＞＞水水＞＞鹽鹽浴?。荆居陀偷诰啪耪抡陆鸾饘賹贌釤崽幪幚砝砉すに囁?2/29/2022264、、淬火火方方法法第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202227單介質(zhì)淬火：：將奧氏體狀態(tài)態(tài)的工件放入入一種淬火介介質(zhì)中，一直直冷卻到室溫溫的淬火方法法。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，容易實(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，，應(yīng)用較廣。。缺點(diǎn)是如果果選擇水，淬淬變形開(kāi)裂傾傾向大；選擇擇油，淬冷卻卻速度小，淬淬透直徑小，，大件淬不硬硬。單介質(zhì)淬火適適用于形狀簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的碳鋼和和合金鋼工件件。雙介質(zhì)淬火：：先將奧氏體狀狀態(tài)的工件在在冷卻能力強(qiáng)強(qiáng)的淬火介質(zhì)質(zhì)中冷卻至接接近Ms點(diǎn)溫度時(shí)，再立立即轉(zhuǎn)入冷卻卻能力較弱的的淬火介質(zhì)中中冷卻，直至至完成馬氏體體轉(zhuǎn)變。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202228分級(jí)淬淬火：：將奧氏氏體狀狀態(tài)的的工件件首先先淬入入略高高于鋼鋼的Ms點(diǎn)的鹽鹽浴或或堿浴浴爐中中保溫溫，當(dāng)當(dāng)工件件內(nèi)外外溫度度均勻勻后，，再?gòu)膹脑t爐中取取出空空冷至至室溫溫，完完成馬馬氏體體轉(zhuǎn)變變。雙介質(zhì)質(zhì)淬火火和分分級(jí)淬淬火能能有效效地減減少熱熱應(yīng)力力和相相變應(yīng)應(yīng)力，，降低低工件件變形形和開(kāi)開(kāi)裂的的傾向向，所所以可可用于于形狀狀復(fù)雜雜和截截面不不均勻勻的工工件的的淬火火。等溫淬淬火：：將奧氏氏體化化后的的工件件在稍稍高于于Ms溫度的的鹽浴浴或堿堿浴中中冷卻卻并保保溫足足夠時(shí)時(shí)間，，從而而獲得得下貝氏氏體組織的的淬火火方法法。該方法法大大大降低低內(nèi)應(yīng)應(yīng)力，，減少少變形形，適適合處處理復(fù)復(fù)雜和和精度度要求求高的的小件件，如如彈簧簧、螺螺栓等等。缺缺點(diǎn)是是生產(chǎn)產(chǎn)中期期長(zhǎng)、、生產(chǎn)產(chǎn)效率率低。。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202229二、鋼鋼的淬淬透性性1、概概念淬透性性：鋼接受受淬火火時(shí)形形成馬馬氏體體的能能力。。不同成成分的的鋼，，淬火火時(shí)形形成馬馬氏體體的能能力不不同，，容易易形成成馬氏氏體的的鋼淬淬透性性高(好)，反反之則則低(差)。例例如：：合金金鋼(40CrNiMo)比碳素素鋼(45鋼)淬淬透性性好。。2、淬淬透性性測(cè)定定方法法淬透性性的測(cè)測(cè)定方方法很很多，，目前前應(yīng)用用得最最廣泛泛的是是“末端淬淬火法法”(GB225-63)，，簡(jiǎn)稱稱端淬試試驗(yàn)。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202230第九章金金屬熱處處理工藝12/29/202231第九章金金屬熱處處理工藝3、關(guān)于淬淬透性曲線線實(shí)驗(yàn)測(cè)出的的各種鋼的的淬透性曲線線均收集在有有關(guān)手冊(cè)中中。同一牌牌號(hào)的鋼，，由于化學(xué)學(xué)成分和晶晶粒度的差差異，淬透透性曲線實(shí)實(shí)際上為有有一定波動(dòng)動(dòng)范圍的淬淬透性帶。。根據(jù)GB225-63規(guī)定，，鋼的淬透透性值用表表示示。其中J表示末端淬淬火的淬透透性，d表示距水冷冷端的距離離，HRC為該處的的硬度。例如：淬透性值表表示距水冷冷端5mm試樣硬度度為42HRC。12/29/2022324、淬透透層深度度淬透層深深度：試樣表面面至半馬氏體體區(qū)(馬氏體和和非馬氏氏體組織織各占一一半)的距離。半馬氏體體組織的的確定：硬度測(cè)試試法：M中含非M組織不不多時(shí)，，硬度變變化不大大；非M組織量增增至50%時(shí)，硬度度陡然下下降，曲曲線出現(xiàn)現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。。半馬氏氏體組織織的硬度度主要與與碳質(zhì)量量分?jǐn)?shù)有有關(guān)，而而與合金金元素質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)關(guān)系不不大。斷口觀察察法：淬火試樣樣的斷口口上，以以馬氏體體為界，，發(fā)生由由脆性斷斷裂向韌韌性斷裂裂的變化化，并且且其酸蝕蝕斷面呈呈現(xiàn)明顯顯的分界界線。第九章金金屬屬熱處理理工藝12/29/202233第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202234淬透性、淬透層深度和淬硬性三個(gè)概念的區(qū)區(qū)別淬透性:是鋼在淬淬火時(shí)形成馬馬氏體的能力力，是鋼在規(guī)規(guī)定條件下的的一種工藝性性能，取決于上臨界界冷卻速度VK。淬透層深度:是指實(shí)際際工件在具體體條件下淬火火得到表面馬馬氏體到半馬氏體處的距離，它它與鋼的淬透透性、工件的的截面尺寸和和淬火介質(zhì)的的冷卻能力有有關(guān)。淬透性性好,工件截截面尺寸小，，淬火介質(zhì)的的冷卻能力強(qiáng)強(qiáng)，則淬透層層深度越大。。在同樣淬火火條件下，淬透層深度越大，則反映映鋼的淬透性越好。淬硬性:指鋼淬火火后能達(dá)到的的最高硬度，，主要取決于于馬氏體的含含碳量，C%↑→淬硬性↑↑。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202235第九章金金屬熱處處理工藝淬透性不同同的鋼調(diào)質(zhì)質(zhì)后機(jī)械性性能的比較較(a)完全全淬透(b)淬透透較大厚度度(c)淬透較小小厚度12/29/2022365、影響淬透性性的因素鋼的淬透性性由其臨界界冷卻速度度決定，臨臨界冷卻速速度越小，，即奧氏體體越穩(wěn)定，，則鋼的淬淬透性越好好。故凡影響奧氏氏體穩(wěn)定性性的因素，，均影響鋼鋼的淬透性性。①碳含量在碳鋼中，，碳含量影影響鋼的臨臨界冷卻速速度。共析析鋼的臨界界冷速最小小，淬透性性最好；亞亞共析鋼隨隨碳含量減減少，臨界界冷速增加加，淬透性性降低；過(guò)過(guò)共析鋼隨隨碳含量增增加，臨界界冷速增加加，淬透性性降低。第九章金金屬熱處處理工藝12/29/202237第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202238②合金金元元素素：除除鈷以外外，，其其余余合合金金元元素素溶溶于于奧奧氏氏體體后后,降降低低臨臨界界冷冷卻卻速速度度，，使C曲線線右移移，，提提高高鋼鋼的的淬淬透透性性，，因因此此合金金鋼鋼往往往往比比碳碳鋼鋼的的淬淬透透性性要要好好。。③奧氏體化化溫度：提高奧奧氏體化化溫度，，將使奧奧氏體晶晶粒長(zhǎng)大大、成分分均勻，，可減少少珠光體體的生核核率，降降低鋼的的臨界冷冷卻速度度，增加加其淬透透性。④鋼中未溶溶第二相相：鋼中未未溶碳化化物、氮氮化物及及其它非非金屬夾夾雜物，，可成為為奧氏體體分解的的非自發(fā)發(fā)核心，，使臨界界冷卻速速度增大大，降低低淬透性性。第九章金金屬屬熱處理理工藝12/29/2022396、淬透性性曲線線的應(yīng)應(yīng)用可比較較不同同鋼種種的淬淬透性性，方方便選選材。。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202240淬透性性不同同的鋼鋼材經(jīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)質(zhì)處理理后，，沿截截面的的組織織和機(jī)機(jī)械性性能差差別很很大。。第九章章金金屬屬熱處處理工工藝40CrNiMo40Cr40鋼全部回火S回火S回火SS＋F回火S回火SS＋F淬透性性不同同的鋼鋼調(diào)質(zhì)質(zhì)后機(jī)機(jī)械性性能的的比較較12/29/202241淬透性與選選材：截面較大形形狀復(fù)雜以以及受力較較苛刻的螺螺栓、拉桿桿、鍛模、、錘桿等工工件，要求求截面機(jī)械械性能均勻勻，應(yīng)選用用淬透性好好的鋼。而承受彎曲曲或扭轉(zhuǎn)載載荷的軸類類零件、外外層受力較較大，心部部受力較小小，可選用用淬透性較較低的鋼種種。第九章金金屬熱處處理工藝12/29/202242§9.1.4鋼的回火火回火：鋼件淬火后，，為了消除內(nèi)內(nèi)應(yīng)力并獲得得要求的組織織和性能，將將其加熱到Ac1以下某一溫度度，保溫一定定時(shí)間，然后后冷卻到室溫溫的熱處理工工藝。一、為什么要要回火淬火后得到的的是性能很脆脆的M組織，，并存在有內(nèi)內(nèi)應(yīng)力，容易易產(chǎn)生變形和和開(kāi)裂。淬火火后回火可降低或消除除內(nèi)應(yīng)力，以以防止工件開(kāi)開(kāi)裂和變形。。淬火馬氏體和和殘余奧氏體體都是不穩(wěn)定定組織，在工工作中會(huì)發(fā)生生分解，導(dǎo)致致零件尺寸變變化，而這對(duì)對(duì)精密零件是是不允許的。。淬火后回火火可穩(wěn)定組織，，以穩(wěn)定工件件尺寸。淬火后回火可獲得合理的的強(qiáng)度、硬度度、塑性和韌韌性的配合，，即具備綜合合的機(jī)械性能能，滿足零件件的使用要求求。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202243二、回火的分分類回火工藝按照照加熱溫度的的不同，分為為三大類：低溫回火、中溫回火和高溫回火。①低溫回火回火溫度：150℃-250℃回火組織：回火M＋殘余A鋼件淬火后，，在上面溫度度范圍內(nèi)加熱熱,馬氏體將將分解,從淬淬火馬氏體組組織內(nèi)部會(huì)析析出ε-碳化物薄片(Fe2.4C)，馬氏體的碳過(guò)過(guò)飽和度減小?。徊糠謿堄嘤鄪W氏體轉(zhuǎn)變變?yōu)橄仑愂象w體，但量不多多可忽略。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202244回火M：由極細(xì)的ε碳化物和過(guò)飽飽和程度有所所降低的α固溶體組成。在顯微鏡下下，高碳回火火M為黑色針狀，，低碳回火M為暗板條狀，，中碳回火M為兩者混合物物。回火M強(qiáng)度高、硬度度高、耐磨性性好。回火目的：降低淬火應(yīng)應(yīng)力，提高工工件韌性，保保證淬火后的的高硬度(一一般為58HRC64HRC)和高耐磨性性。應(yīng)用：主要用于處處理各種高碳碳鋼工具、模模具、滾動(dòng)軸軸承以及滲碳碳和表面淬火火的零件。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202245②中溫回火回火溫度：350℃500℃回火組織：得到回火屈氏氏體(回火T是鐵素素體基體與大大量彌散分布布的細(xì)粒狀滲滲碳體的混合合組織)鐵素體仍仍保留馬氏體體的形態(tài)，滲滲碳體比低溫溫回火馬氏體體中的碳化物物粗大。應(yīng)用：回火T具有高的彈性極限限和屈服強(qiáng)度度，同時(shí)也具具有一定的韌性，硬度度一般為3545HRC。主要用于處理理各類彈簧。。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202246③高溫溫回回火火回火火溫溫度度：500℃℃～650℃℃回火火組組織織：：得到到回火火索索氏氏體體(回火火S是粒粒狀狀滲滲碳碳體體和和鐵鐵素素體體基基體體的的混混和和組組織織)。?；鼗鸹餝強(qiáng)度度、、塑塑性性和和韌韌性性都都比比較較好好，，硬硬度度一一般般為為25HRC～35HRC，，具具有有良良好好的的綜綜合合機(jī)機(jī)械械性性能能。。第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝回火火索索氏氏體體顯顯微微組組織織12/29/202247第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝調(diào)質(zhì)質(zhì)處處理理：：淬火火+高高溫溫回回火火。廣泛泛用用于于各各種種重重要要的的機(jī)機(jī)器器結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件件，，特特別別是是受受交交變變載載荷荷的的連連桿桿、、軸軸等等零零件件。。也也可可作作為為某某些些精精密密工工件件如如量量具具、、模模具具等等的的預(yù)預(yù)先先熱熱處處理理。。彌散散強(qiáng)強(qiáng)化化：：細(xì)小小、、彌彌散散的的第第二二相相均均勻勻分分布布基基體體之之上上使使強(qiáng)強(qiáng)度度提提高高45鋼調(diào)質(zhì)處理和正火后機(jī)械性能的對(duì)比工藝機(jī)械性能組織σb/MPaδ(％)αk/kJ·m-2HB正火700~80012~20500~800163~220S＋F調(diào)質(zhì)750~85020~25800~1200210~250回火S12/29/202248三、、鋼鋼回回火火時(shí)時(shí)性性能能的的變變化化隨回回火火溫溫度度的的升升高高，，碳碳鋼鋼的的硬硬度度、、強(qiáng)強(qiáng)度度降降低低，，塑塑性性提提高高。。但但回回火火溫溫度度太太高高，，塑塑性性會(huì)會(huì)有有所所下下降降（（因出現(xiàn)現(xiàn)粗粗大大的的碳碳化化物物粒粒子子，，故故塑塑性性下下降降）。。第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202249淬火鋼鋼中馬馬氏體體的碳碳質(zhì)量量分?jǐn)?shù)數(shù)、殘殘余奧奧氏體體量、、內(nèi)應(yīng)力力及碳碳化物物尺寸寸與回回火溫溫度的的關(guān)系系第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202250四、鋼回火火脆性第九章金金屬熱處處理工藝12/29/202251回火脆性性：鋼在250400℃℃和450650℃℃兩個(gè)溫度度區(qū)間回回火后，，沖擊韌韌性明顯顯下降的的現(xiàn)象。。低溫回火火脆性淬火鋼在在250400℃℃范圍內(nèi)回回火時(shí)出出現(xiàn)的脆脆性現(xiàn)象象，也叫叫第一類回回火脆性性。幾乎所所有的鋼鋼都存在在這類脆脆性，是是一種不可逆回回火脆性性。第九章金金屬屬熱處理理工藝12/29/202252低溫回火火脆性的的原因淬火鋼在250℃以上回回火時(shí)，碳化化物薄片沿板板條M的板條條邊界或針狀狀M的孿晶帶帶或晶界析出出，破壞了M之間的連接接，降低了韌韌性。在這樣的溫度度下，殘余A的分解也增加脆性性，但不是主主要原因。防止措施不可逆回火脆脆性，目前尚尚無(wú)有效辦法法完全消除這這類回火脆性性。所以一般般都不在250400℃這個(gè)個(gè)溫度范圍內(nèi)內(nèi)回火。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202253高溫回火脆性性淬火鋼在450650℃范圍內(nèi)回火時(shí)時(shí)出現(xiàn)的脆性性現(xiàn)象，也叫叫第二類回火脆脆性。這種脆性主要要發(fā)生在含Cr、Ni、、Si、Mn等合金元素的結(jié)結(jié)構(gòu)鋼中。高溫回火脆性性與加熱、冷冷卻條件有關(guān)關(guān)。加熱至600℃以上后，以緩緩慢的冷卻速速度通過(guò)脆化化溫度區(qū)時(shí)，，出現(xiàn)脆性；；快速通過(guò)脆脆化區(qū)時(shí)，則則不出現(xiàn)脆性性。這是一種種可逆回火脆性性。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202254高溫回火脆性性原因主要原因是Sb、Sn、、Pb等雜質(zhì)在原A晶界偏聚，鋼鋼中Ni、Cr等合金元素促促進(jìn)雜質(zhì)的這這種偏聚，而而且本身也發(fā)發(fā)生晶界偏聚聚，因此增大大了產(chǎn)生回火火脆性的傾向向。防止措施盡量減少雜質(zhì)質(zhì)元素的含量量，或者加入入Mo等能抑制晶界界偏聚的合金金元素。如果果存在高溫回回火脆性，可可采取快速冷卻來(lái)避免。第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202255回火總結(jié)工藝描述：淬火后，加熱熱到Ac1以下，保溫，，冷卻。目的：消除淬火應(yīng)力力，調(diào)整性能能。低溫回火(150250℃)→回火M(過(guò)飽和F+薄片狀Fe2.4C)+Aˊ；淬火應(yīng)力↓↓，韌性↑，，保持淬火后后的高硬度；；用于高碳工工具鋼等。中溫回火（350500℃）→回火T(F+細(xì)粒狀Cm)；彈性極極限和屈服強(qiáng)強(qiáng)度↑，韌性性和硬度中等等；用于彈簧簧等高溫回火（500650℃）→回火S(等軸狀F+粒狀Cm)；綜合機(jī)械械性能最好，，即強(qiáng)度、塑塑性和韌性都都較好。用于于重要零件。。調(diào)質(zhì)處理——淬火+高溫回火火第九章金金屬熱處理工工藝12/29/202256第九章金金屬熱處理工工藝回火產(chǎn)物的組組織形態(tài)比較較回火M×400回火T×7500回火S×7500M低倍T×1000ccS×100012/29/202257§9.2其其它鋼的傳傳統(tǒng)熱處理一、鋼的表面面淬火不改變心部組組織，利用快快速加熱將表表層A化后進(jìn)進(jìn)行淬火。目的：提高表面硬度度，保持心部部良好的塑韌韌性。感應(yīng)加熱表面面淬火加熱原理：交變磁場(chǎng)→→感應(yīng)表面面電流→表表面加熱特點(diǎn)：①加熱速度快快，晶粒度小小，硬度↑，，脆性↓②表層層殘余余壓應(yīng)應(yīng)力→→提提高高疲勞勞強(qiáng)度度。③不易易氧化化、脫脫碳、、變形形小。。④加熱熱溫度度和淬淬硬層層厚度度容易易控制制火焰焰加加熱熱表表面面淬淬火火(乙乙炔炔－－氧氧等等火火焰焰)特點(diǎn)點(diǎn)：：設(shè)備備簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，，但但生生產(chǎn)產(chǎn)率率低低第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202258二、、鋼鋼的的化化學(xué)學(xué)熱熱處處理理鋼的的化化學(xué)學(xué)熱熱處處理理———將將工工件件置置于于特特定定的的介介質(zhì)質(zhì)中中加加熱熱、、保保溫溫，，使使介介質(zhì)質(zhì)中中的的活活性性原原子子滲滲入入工工件件表表層層，，以以改改變變表表層層的的化化學(xué)學(xué)成成分分、、組組織織和和性性能能。。分類類———滲滲C、、N化、、CN共滲滲、、NC共滲滲（（軟軟氮氮化化））滲滲硼硼、、滲滲鉻鉻、、滲滲Al等。。第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202259鋼的的滲滲C——?dú)鈿怏w體、、固固體體滲滲C工藝藝：：低C鋼鋼在在高高C介介質(zhì)質(zhì)中中加加熱熱到到900～～950℃℃、、保保溫溫→→高高碳碳表表層層（（約約1.0%））目的的：：表面面硬硬度度，，耐耐磨磨性性↑↑,心心部部保保持持一一定定的的強(qiáng)強(qiáng)度度和和塑塑韌韌性性。。第九九章章金金屬屬熱熱處處理理工工藝藝12/29/202260滲碳碳后后的的的的熱熱處處理理淬火火工工藝藝有有直接接淬淬火火：晶粒粒粗粗大大，，殘殘余余A多，，耐耐磨磨性性低低，變變形形大大一次次淬淬火火：加加熱熱溫溫度度Ac3以上上（（心心部部性性能能↑↑））或或Ac1以上上（（表表面面性性能能↑↑））二次次淬淬火火：Ac3以上（心心部性能能↑）+Ac1以上（表表面性能能↑）。。圖示如如下----第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/202261第九章章金金屬屬熱處處理工工藝12/29/2022629、靜靜夜夜四四無(wú)無(wú)鄰鄰，，荒荒居居舊舊業(yè)業(yè)貧貧。。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉樹(shù)樹(shù)，燈下白頭頭人。。21:54:4821:54:4821:5412/29/20229:54:48PM11、以我我獨(dú)沈沈久，，愧君君相見(jiàn)見(jiàn)頻。。。12月月-2221:54:4821:54Dec-2229-Dec-2212、故人江海海別，幾度度隔山川。。。21:54:4821:54:4821:54Thursday,December29,202213、乍見(jiàn)翻疑夢(mèng)夢(mèng)，相悲各問(wèn)問(wèn)年。。12月-2212月-2221:54:4821:54:48December29,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國(guó)國(guó)見(jiàn)見(jiàn)青青山山。。。。29十十二二月月20229:54:48下下午午21:54:4812月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月229:54下下午午12月月-2221:54December29,202216、行動(dòng)出出成果，，工作出出財(cái)富。。。2022/12/2921:54:4821:54:4829December202217、做做前前，，能能夠夠環(huán)環(huán)視視四