工程训练中心 钢 的 热 处 理

钢 的 热 处 理 ( Heat Treatment of Steel ) 概述 钢在加热时的转变温度 钢在冷却时的冷却方式 钢的普通热处理工艺

一、概 述 1.热处理的定义: 时间 温度 临界温度 保温 热 加 冷 却

2.热处理的主要目的:改变钢的性能。 3.热处理的应用范围:整个制造业。 4.热处理的分类 普 通 退火;正火; 热处理 淬火;回火; 普 通 热处理 退火;正火; 淬火;回火; 感应加 热淬火 表面淬火 热处理 火焰加 热淬火 表 面 热处理 化 学 热处理 渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;

二、钢在加热时转变温度 ( transformation temperature )

三、钢在冷却时的冷却方式 时间 温度 临界温度 保温 热 加 等温冷却 连续冷却

四、钢的普通热处理工艺 一般零件生产的工艺路线: 毛坯生产 预备热处理 机械加 工 最终热处理 机械精加工 预备热处理 : 退火 ; 正火 最终热处理 : 淬火 ; 回火

一)钢的退火 ( Annealing of steel ) 1、定义: 把零件加温到临界温度以上30～50℃, 保温一段时间,然后随炉冷却。 2、目的: 消除应力;降低硬度;细化晶粒;均匀成 分;为最终热处理作好组织准备。

3、种类 普通退火 完全退火 等温退火 重结晶 退 火 扩散退火 普通球化 退 火 球化退火 等温球化 退火 退 火 再结晶退火 低温 退火 退 火 扩散退火 普通球化 退 火 球化退火 等温球化 退 火 退火 再结晶退火 低温 退火 去应力退火

温 度 ( °C ) 名 称 Ac3 + 30～50 完全退火 Ac1 + 30～50 球化退火 500～600 去应力退火 4、工艺参数: 温 度 ( °C ) 名 称 Ac3 + 30～50 完全退火 Ac1 + 30～50 球化退火 500～600 去应力退火 Ac3 + 150～250 扩散退火

4、工艺参数:

5、热处理后的组织 : 原始组织。 共析钢原始组织

共析钢球化退火组织

过共析钢原始组织

过共析钢球化退火组织

二)钢的正火( Normalizing of steel ) 1、定义: 把零件加温到临界温度以上30～50℃, 保温一段时间,然后在空气中冷却。 2、目的: 消除应力;调整硬度;细化晶粒;均匀成 分;为最终热处理作好组织准备。

3、工艺参数: 温 度 ( °C ) 名 称 Ac3 + 30～50 亚共析钢 Ac1 + 30～50 共析钢 Accm + 30～50 过共析钢

4、工艺参数:

4、热处理后的组织: S ( Wc = 0.6～1.4% ) S + F ( Wc＜0.6% ) 5、应用范围: （1）预备热处理：调整低、中碳钢的硬 度；消除过共析钢中的Fe3CⅡ。 （2）最终热处理：用于力学性能要求不 高的普通零件。

三)钢的淬火 ( Quenching of steel ) 1、定义: 把零件加温到临界温度以上30 ～ 50℃, 保温一段时间,然后快速冷却 ( 水冷 )。 2、目的: 为了获得马氏体组织,提高钢的硬度和 耐磨性。

3、工艺参数: 温 度 ( °C ) 名 称 Ac3 + 30～50 亚共析钢 Ac1 + 30～50 共析钢 Ac1 + 30～50 过共析钢

3、工艺参数:

4、热处理后的组织 : 最 终 组 织 淬火温度( ℃ ) 钢 种 亚共析钢 Wc≤0.5% Ac3+30～50 M 亚共析钢 钢 种 亚共析钢 Wc≤0.5% Ac3+30～50 M 亚共析钢 Wc＞0.5% Ac3+30～50 M + A残 共析钢 Ac1+30～50 M + A残 过共析钢 Ac1+30～50 M+Fe3C+A残

τ = α K D 工 件 有 效 厚 度 (尺寸最小部位) 装炉量有关系数 一般 K = 1～1.5 加热系数,与钢种 及加热介质有关 5、淬火加热时间 ( τ ) 的选择: τ = α K D 加热系数,与钢种 及加热介质有关 装炉量有关系数 一般 K = 1～1.5 工 件 有 效 厚 度 (尺寸最小部位)

6、常用的淬火方法 时间 温度 Ms A1 单液淬火 等温淬火 双液淬火 分级淬火

四)钢的回火 ( Tempering of steel ) 1、定义: 把淬火后的零件重新加温到A1线以 下某个温度,保温一段时间,然后冷却 到窒温。 2、目的: 消除淬火应力,降低脆性；稳定工件 尺寸；调整淬火零件的力学性能。

3、工艺参数 淬火 + 高温回火 = 调质处理 淬火 + 高温回火 = 调质处理 用途 组 织 温度(℃) 名 称 耐磨件 组 织 温度(℃) 名 称 耐磨件 M回=α0.3%C+ε 150～250 低温回火 弹簧等 T回=F针+Fe3C粒 350～500 中温回火 调质件 S回=F多+Fe3C球 500～650 高温回火 高合金钢 P回=F多+Fe3C粒 650～A1 高温软化 淬火 + 高温回火 = 调质处理 淬火 + 高温回火 = 调质处理

回火索氏体组织金相图

回火屈氏体组织金相图

回火马氏体组织金相图

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