第十章钢的热处理原理与工艺Ⅱ

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1、章节内容章节内容n10-10 钢的退火与正火 n10-11 钢的淬火与回火 n10-12 表面处理新技术n10-13 其他类型热处理1. 1. 根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将将热处理工艺分类如下：热处理工艺分类如下：其他热处理其他热处理普通热处理普通热处理表面热处理表面热处理热处理热处理退火退火(annealing)正火正火(normalizing)淬火淬火(quenching)回火回火(tempering)真空热处理真空热处理形变热处理形变热处理激光热处理激光热处理控制气氛热处理控制气氛热处理表面淬火表面淬火感应加热、火焰加热、感应

2、加热、火焰加热、电接触加热等电接触加热等化学热处理化学热处理渗碳、氮化、碳氮渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等共渗、渗其他元素等整体热处理整体热处理2. 预备热处理与最终热处理预备热处理与最终热处理预备热处理预备热处理为随后的加工（冷拔、冲压、切削）为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。或进一步热处理作准备的热处理。最终热处理最终热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理。赋予工件所要求的使用性能的热处理。预备热处理预备热处理最终热处理最终热处理W18Cr4V钢热处理工艺曲线钢热处理工艺曲线时间时间温度温度/一、钢的退火一、钢的退火 1. 退火的目的：退火的目的：(1)(1

3、) 降低硬度，提高切削加工性能；降低硬度，提高切削加工性能；(2)(2) 提高塑性，便于冷变形加工；提高塑性，便于冷变形加工；(3)(3) 细化晶粒或消除组织缺陷，改善使用性能，细化晶粒或消除组织缺陷，改善使用性能，(4)(4) 消除铸造偏析，均匀化学成分；消除铸造偏析，均匀化学成分；(5)(5) 消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形，防止消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形，防止开裂；开裂；(6)(6) 消除淬火过热影响，再进行重新淬火消除淬火过热影响，再进行重新淬火;(7) (7) 脱氢，防止白点。脱氢，防止白点。 将钢将钢加热加热到到Ac1以上或以下温度，以上或以下温度，保温保温一定时间后一

4、定时间后随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却以获以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。得近于平衡状态组织的热处理工艺。第十节 钢的退火与正火机械零件的一般加工工艺为：机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）毛坯（铸、锻）预预 备热处理备热处理机加工机加工最终热处理。最终热处理。l退火与正火主要用于退火与正火主要用于预备热处理预备热处理，只有当，只有当工件性能要求不高时工件性能要求不高时才作为最终热处理。才作为最终热处理。 第十节 钢的退火与正火2退火工艺退火工艺退火的种类很多，常用的有退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。球化退火、扩散退

5、火、去应力退火、再结晶退火。 完全退火完全退火l将工件加热到将工件加热到Ac3+2030保保温后缓冷的退温后缓冷的退火工艺，主要火工艺，主要用于亚共析钢用于亚共析钢 . 等温退火等温退火亚共析钢加热到亚共析钢加热到Ac3+3050, 共析共析、过共析钢加过共析钢加热到热到Ac1+3050，保温后快冷到，保温后快冷到Ar1以下的某一以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可温度下停留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢。金钢。高速钢等温退火与普通退火的比较高速钢等温退火与普通退火的比较 均匀化退

6、火均匀化退火均匀化退火均匀化退火又称又称扩散退火扩散退火它是将钢锭、铸件或锻坯它是将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。加热温度：加热温度： AC3（ACcm）150300；碳钢：；碳钢：11001200；合金钢：；合金钢：10501250保温时间：十几几十小时保温时间：十几几十小时注意事项注意事项均匀化退火后组织粗大，可用正火或完全退火细化均匀化退火后组织粗大，可用正火或完全退火细化周期长，耗能大周期长，耗能大解决成分、组织偏析能力有限解

7、决成分、组织偏析能力有限目的：消除或减少化学成分偏析及显微（枝晶）的目的：消除或减少化学成分偏析及显微（枝晶）的不均匀性，使不均匀性，使成分和组织均匀成分和组织均匀 球化退火球化退火球化退火是将钢中球化退火是将钢中渗碳体球状化渗碳体球状化的退火工艺。的退火工艺。l它是将工件加热到它是将工件加热到Ac1+ 20-30 保温后保温后缓冷，或者加热后冷缓冷，或者加热后冷却到略低于却到略低于 Ar1 的温的温度下保温，使珠光体度下保温，使珠光体中的渗碳体球化后出中的渗碳体球化后出炉空冷。炉空冷。主要用于共主要用于共析、过共析钢。析、过共析钢。球化退火的组织为铁素体球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒

8、状渗碳基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体体的组织，称球状珠光体, 用用P球球表示。表示。球状珠光体球状珠光体l对于有网状二次渗碳体的对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应过共析钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状先进行正火，以消除网状. 退火温度范围很宽。由于材料成分、加工方法、退火温度范围很宽。由于材料成分、加工方法、内应力大小及分布的不同，以及去除程度的不同，内应力大小及分布的不同，以及去除程度的不同，去应力退火的加热温度范围很宽。去应力退火的加热温度范围很宽。 钢钢500650；铸件；铸件500550；焊件；焊件500600。 去应力退火后，应缓慢冷却，以免产生新的应力

9、。去应力退火后，应缓慢冷却，以免产生新的应力。 一般在一般在A1以下进行，组织并未发生变化，以下进行，组织并未发生变化，在缓慢在缓慢冷却的过程中，工件各部分均匀冷却和收缩，消除冷却的过程中，工件各部分均匀冷却和收缩，消除了铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余了铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余内应力，避免在使用或随后的加工过程中产生变形内应力，避免在使用或随后的加工过程中产生变形或开裂。或开裂。 去应力退火去应力退火为了去除由于形变加工、锻造、焊接为了去除由于形变加工、锻造、焊接等所等所引起的及引起的及铸件内存在的残余应力（但不引起组织的变化）而铸件内存在的残余应力（但不引起组织

10、的变化）而进行的退火，称为去进行的退火，称为去应力退火。应力退火。 消除冷作硬化，提高延展性（塑性），改善消除冷作硬化，提高延展性（塑性），改善切削性能及压延成型性能切削性能及压延成型性能。 在高于再结晶温度下进行。再结晶温度随着合在高于再结晶温度下进行。再结晶温度随着合金成分及冷塑性变形量而有所变化。再结晶温度金成分及冷塑性变形量而有所变化。再结晶温度因材料不同而不同。因材料不同而不同。 Fe 450； Cu 270； Al 100；钢材；钢材650700 ；Cu合金合金600700 ；Al合金合金350400 。再结晶退火再结晶退火经过冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保经过冷变形后的金

11、属加热到再结晶温度以上，保温适当时间，使变形晶粒重新转变为均匀的等轴温适当时间，使变形晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺称为称为再结晶退火。再结晶退火。名称名称目的目的工艺制度工艺制度组织组织应用应用完全完全退火退火细化晶粒，消除铸造细化晶粒，消除铸造偏析，降低硬度，提偏析，降低硬度，提高塑性高塑性加热到加热到AC32030，炉冷至，炉冷至550 左右空冷左右空冷 FP亚共析钢的亚共析钢的铸、锻、轧铸、锻、轧件，焊接件件，焊接件球化球化退火退火降低硬度，改善切削降低硬度，改善切削性能，提高塑性韧性，性能，提高塑性韧性，为