退火正火淬火及回火

退火正火淬火及回火第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二一、退火將鋼件加熱至高于或低于鋼的臨界溫度，經適當保溫后隨爐或埋入導熱性較差的介質中緩慢冷卻，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：⑴調整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB。⑵消除內應力，防止加工中變形。⑶

細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2、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、去應力退火、再結晶退火。⑴完全退火將工件加熱到Ac3+30~50℃保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼.第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二⑵等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+30~50℃,共析、過共析鋼加熱到Ac1+30~50℃，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停留時間。高速鋼等溫退火與普通退火的比較第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二⑶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。第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二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狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應先進行正火，以消除網狀.第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二⑷去應力退火將工件緩慢加熱（100～150℃/小時）到500~600℃

，經過一段保溫后，隨爐緩慢冷卻到300~200℃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應力。一般情況下，去應力退火應安排在精加工之前，或在淬火之前。第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二二、正火正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30~50℃，共析鋼加熱到Ac1+30~50℃，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

。正火溫度第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2、正火的目的⑴

對于低、中碳鋼(≤0.6C%)，目的與退火的相同。⑵

對于過共析鋼，用于消除網狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。⑶

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。熱處理與硬度關系合適切削加工硬度第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二三、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，使奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝.淬火是應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.真空淬火爐第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二1、淬火溫度（1）碳鋼亞共析鋼淬火溫度為Ac3+30-50℃。預備熱處理組織為退火或正火組織。第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二亞共析鋼淬火組織：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)正常淬火組織第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二在Ac1~Ac3之間的加熱淬火為亞溫淬火。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.第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二共析鋼淬火溫度為Ac1+30-50℃；淬火組織為M+A’。第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二過共析鋼淬火溫度:

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’。(預備組織為P球)T12鋼（含1.2%C）正常淬火組織第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二⑵合金鋼由于多數合金元素(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。⑴亞共析鋼淬火溫度為Ac3+50~100℃。⑵共析鋼、過共析鋼淬火溫度為Ac1+50~100℃。

鋼坯加熱第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2、淬火介質理想的冷卻曲線應只在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

內應力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質。常用淬火介質是水和油.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。第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二油在低溫區(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。熔鹽作為淬火介質稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間,用于形狀復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.第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二3、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補介質的不足。1、單液淬火法加熱工件在一種介質中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡單，易實現自動化。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—等溫淬火法第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2、雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強的介質中冷，卻躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質中發(fā)生馬氏體轉變的方法。如水淬油冷，油淬空冷.優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。用于形狀復雜的碳鋼件及大型合金鋼件。第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二3、分級淬火法在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內外溫度均勻后再取出緩冷。可減少內應力，用于小尺寸工件。鹽浴爐第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二4、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。經等溫淬火零件具有良好的綜合力學性能，淬火應力小.適用于形狀復雜及要求較高的小型件。第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二鋼的淬透性網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之一。第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二①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.第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二②淬透性與淬硬層深度的關系

同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質有關。工件尺寸小、介質冷卻能力強，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質無關。它只用于不同材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質相同時的淬硬層深度來確定的。

第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二③影響淬透性的因素鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度Vk，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。

第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二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、扭轉的零件可不必淬透(淬硬層深度一般為半徑的1/2~1/3)，如軸類、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關,設計時應注意尺寸效應。

高強螺栓柴油機連桿齒輪第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二不同冷卻條件下的轉變產物等溫退火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)A1MSMf時間溫度淬火PP均勻A細A第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二四、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時間后，置于空氣或水中冷卻的工藝。1、回火的目的⑴減少或消除淬火內應力,防止變形或開裂。⑵獲得所需要的力學性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調整硬度、韌性。螺桿表面的淬火裂紋第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二⑶穩(wěn)定尺寸。淬火M和A’都是非平衡組織，有自發(fā)向平衡組織轉變的傾向。回火可使M與A’轉變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時變形。⑷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。鋼經淬火后應立即進行回火。第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二2、鋼在回火時的轉變淬火鋼回火時的組織轉變主要發(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。

網帶式回火電爐第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二回火時組織轉變①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第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二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。②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回。第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二發(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,內應力大量消除，M回轉變?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w③-碳化物轉變?yōu)镕e3C第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二回火索氏體④Fe3C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。

第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期二淬火鋼硬度隨回火溫度的變化40鋼力學性能與回火溫度的關系回火時的性能變化回火時力學性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的強度、硬度下降，塑性、韌性提高。