退火正火淬火及回火

關(guān)于退火正火淬火及回火第1頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三一、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：⑴調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB。⑵消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。⑶

細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。第2頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、退火工藝退火的種類(lèi)很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)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(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三⑵等溫退火亞共析鋼加熱到Ac3+30~50℃,共析、過(guò)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(nèi)停留時(shí)間。高速鋼等溫退火與普通退火的比較第4頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三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(guò)共析鋼。第5頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三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(duì)于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過(guò)共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀.第6頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三⑷去應(yīng)力退火將工件緩慢加熱（100～150℃/小時(shí)）到500~600℃

，經(jīng)過(guò)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(lái)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。第7頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三二、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(guò)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(shí)，組織為F+S；

●0.6%C時(shí)，組織為S

。正火溫度第8頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、正火的目的⑴

對(duì)于低、中碳鋼(≤0.6C%)，目的與退火的相同。⑵

對(duì)于過(guò)共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)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(guān)系合適切削加工硬度第9頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三三、淬火淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)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.真空淬火爐第10頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三1、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。第11頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三亞共析鋼淬火組織：0.5%C時(shí)為M0.5%C時(shí)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(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三在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(qiáng)硬度低，但塑韌性好.第13頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三共析鋼淬火溫度為Ac1+30-50℃；淬火組織為M+A’。第14頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三過(guò)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(kāi)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）正常淬火組織第15頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三⑵合金鋼由于多數(shù)合金元素(Mn、P除外)對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)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(guò)共析鋼淬火溫度為Ac1+50~100℃。

鋼坯加熱第16頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、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(dá)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(méi)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(qiáng)，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼件。第17頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三油在低溫區(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(jí)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).第18頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、淬火方法采用不同的淬火方法可彌補(bǔ)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(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jí)淬火法4—等溫淬火法第19頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、雙液淬火法工件先在一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷，卻躲過(guò)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(diǎn)是冷卻理想，缺點(diǎn)是不易掌握。用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。第20頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、分級(jí)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。可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。鹽浴爐第21頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三4、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(zhǎng)時(shí)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。第22頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三鋼的淬透性網(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。第23頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三①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(shí)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(lái)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(dá)到的最高硬度，即硬化能力.第24頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三②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(qiáng)，淬硬層深。淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無(wú)關(guān)。它只用于不同材料之間的比較，是通過(guò)尺寸、冷卻介質(zhì)相同時(shí)的淬硬層深度來(lái)確定的。

第25頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三③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(shí)間長(zhǎng)也使鋼的淬透性提高。

第26頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三利用淬透性可控制淬硬層深度。對(duì)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(duì)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1/2~1/3)，如軸類(lèi)、齒輪等。淬硬層深度與工件尺寸有關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意尺寸效應(yīng)。

高強(qiáng)螺栓柴油機(jī)連桿齒輪第27頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三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(jí)淬火M+A’淬火(水冷)A1MSMf時(shí)間溫度淬火PP均勻A細(xì)A第28頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三四、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(shí)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(nèi)應(yīng)力,防止變形或開(kāi)裂。⑵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第29頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三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(zhuǎn)變的傾向?；鼗鹂墒筂與A’轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶饣蚪咏胶獾慕M織，防止使用時(shí)變形。⑷對(duì)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(wú)意義，而淬火鋼不回火在放置使用過(guò)程中易變形或開(kāi)裂。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。第30頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三2、鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變淬火鋼回火時(shí)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(gè)階段變化。

網(wǎng)帶式回火電爐第31頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變①馬氏體的分解100℃回火時(shí)，鋼的組織無(wú)變化。100-200℃加熱時(shí)，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(guò)飽和度降低。析出的碳化物以細(xì)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(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三回火馬氏體在光鏡下M回為黑色，A’為白色。0.2%C時(shí)，不析出碳化物。只發(fā)生碳在位錯(cuò)附近的偏聚。②殘余奧氏體分解200-300℃時(shí),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(guò)飽和鐵素體，即M回。第33頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三發(fā)生于250-400℃，此時(shí)，-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(xì)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(zhuǎn)變?yōu)镕e3C第34頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三回火索氏體④Fe3C聚集長(zhǎng)大和鐵素體多邊形化400℃以上,Fe3C開(kāi)始聚集長(zhǎng)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(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三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(shí)的性能變化回火時(shí)力學(xué)性能變化總的趨勢(shì)是隨回火溫度提高，鋼的強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性提高。第36頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三200℃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。第37頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三3、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(shí)，會(huì)出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。

第38頁(yè)，講稿共41頁(yè)，2023年5月2日，星期三①第一類(lèi)回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350℃回火時(shí)出現(xiàn)的