第10章 热处理工艺

硬度、耐磨性下降，脆性、
变形开裂倾向增加。
T12钢（含1.2%C）正常淬火组织
淬火组织: M+Fe3C颗粒+A’。
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• 2、合金钢 • 由于多数合金元素(Mn、P除外)对奥氏体晶粒长大有阻
碍作用，因而合金钢淬火温度比碳钢高。 • ⑴ 亚共析合金钢淬火温度为Ac3+ 50~100℃。 • ⑵ 共析钢、过共析合金钢淬火温度为Ac1+50~100℃。
• 正火比退火冷却速度大。 • 1.正火后的组织 • 正火后可得到索氏体组织
正火温度
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• 2、正火的目的
• ⑴ 对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同。
• ⑵ 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退 火作组织准备。
⑶ 普通件最终热处理。
要改善切削性能，低 碳钢用正火，中碳钢 用退火或正火,高碳钢 用球化退火.
加热到AC1＋20～ 40℃，然后缓冷 （炉冷）
片状珠光体和
网状渗碳体组 织转变为球状
亚共析钢的 铸、锻、轧 件，焊接件
共析、过共 析钢及合金 钢的锻件、 轧件等
均匀化 退火
再结晶 退火 去应力 退火
改善或消除枝晶偏 析，使成分均匀化
消除加工硬化，提 高塑性
消除残余应力，提 高尺寸稳定性
加热到Tm-100～ 粗大组织（组 200 ℃，先缓冷， 织严重过烧） 后空冷
钢坯加热
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二、淬火应力
淬火过程中产生热应力和组织应力（相变 Ms
应力）
热应力：由于内外温差导致的热胀冷
缩不一致而产生的内应力。
组织应力：由于内外温差造成的组织
转变不同时，引起内外比体积的不同变化
而产生的内应力。
表面
热应力
压应力
组织应力 拉应力
心部 拉应力 压应力
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淬火应力的影响因素
粒状珠光体
对于有网状二次渗碳体的 过共析钢，球化退火前应 先进行正火，以消除网状.
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名称
目的
工艺制度
常用退火工艺制度
组织
应用
完全 退火
球化 退火
细化晶粒，消除铸 加热到AC3＋ 造偏析，降低硬度，20～50℃，炉冷
提高塑性
至550 ℃后空冷
F＋P
降低硬度，改善切 削性能，提高塑性 韧性，为淬火作组 织准备
35钢（含0.35%C）亚温淬火组织
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• ⑵ 共析钢 • 淬火温度为Ac1+30-50℃；淬火组织为M+A’。
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• ⑶ 过共析钢
• 淬火温度: Ac1+30-50℃. • 温度高于Accm，则 • ① 奥氏体晶粒粗大、淬火
后马氏体组织粗Biblioteka Baidu；
• ② A含碳量高,Ms下降，A’ 量增多。
加热到再结晶 变形晶粒变成 温度，再空冷 细小的等轴晶
加热到500～650 ℃缓冷至200 ℃ 空冷
组织无变化
合金钢铸锭 及大型铸钢 件或铸件
冷变形加工 的制品
铸、锻、焊、 冷压件及机 加工件
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• 二、正火
• 正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热 到Ac1+30~50℃，过共析钢 加热到Accm+30~ 50℃保温 后空冷的工艺。
淬火温度为Ac3+3050℃。
预备热处理组织为退 火或正火组织。
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• 亚共析钢淬火组织： • 0.5%C时为M • 0.5%C时为M+A’。
45钢(含0.45%C)正常淬火组织
65MnV钢(0.65%C) 淬火组织
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• 在Ac1~ Ac3之间的加热淬
火称亚温淬火。
•
亚温淬火组织为 F+M，强硬度 低，但塑韧性好。
M相变温度范围内冷却时组织应力较大。
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三、淬火介质
Ac3+30~50℃保温 后缓冷的退火工艺， 主要用于亚共析钢 .
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• ⑵ 等温退火 • 亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到
Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停 留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉 内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢。
合适切削加工硬度
热处理与硬度关系
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第二节 钢的淬火与回火
• 淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速 度冷却，使奥氏体转变 为马氏体的热处理工艺.
淬火是应用最广的热处 理工艺之一。
淬火目的是为获得马氏 体组织，提高钢的性能。 真空淬火炉
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一、淬火温度 • 1、碳钢 • ⑴ 亚共析钢
淬火应力受到钢件化学成分、尺寸和冷却方式等因素 影响。 1. 低碳钢淬火，热应力起主导作用，随着含碳量增加，
组织应力逐渐增大。 2. 合金元素使钢的导热率下降，增加了内外温差，使热
应力和组织应力都增大。 3. 工件尺寸越大，内外温差越大，应力增大。 4. 淬火介质的影响：在鼻尖以上快冷时热应力较大，在
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第一节 钢的退火与正火
• 机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）→预 备热处理→机加工→ 最终热处理。
退火与正火主要用于 预备热处理，只有当 工件性能要求不高时 才作为最终热处理。
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一、退火
• 将钢加热至适当温度
保温，然后缓慢冷却
(炉冷) 的热处理工艺
叫做退火。
• 1、退火目的
真空退火炉
⑴调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-
250 HB。
⑵ 消除内应力，防止加工中变形。
⑶ 细化晶粒，为最终热处理作组织准备。
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• 2、退火工艺 • 退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化
退火、均匀化退火、去应力退火、再结晶退火。 • ⑴ 完全退火 将工件加热到
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第十章
钢的热处理工艺
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• 根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工
艺分类如下：
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
热处理 表面热处理 其他热处理
表面淬火—感应加热、火焰加热、 电接触加热等
化学热处理—渗碳、氮化、碳氮 共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理 真空热处理 形变热处理 激光热处理
高速钢等温退火与普通退火的比较
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• ⑶ 球化退火 • 球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。
它是将工件加热到Ac1+ 30-50℃ 保温后缓冷， 或者加热后冷却到略低 于 Ar1 的温度下保温， 使珠光体中的渗碳体球 化后出炉空冷。主要用 于共析、过共析钢。
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• 球化退火的组织为铁素体基体 上分布着颗粒状渗碳体的组织， 称粒状珠光体, 用P粒表示。