常用钢材热处理工艺参数表
钢的五种热处理工艺
钢的五种热处理工艺热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺：1、把金属材料加热到相变温度（700度）以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。
2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。
3、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油）快速冷却叫淬火。
◆表面淬火•钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。
由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。
感应表面淬火后的性能:1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3单位（HRC）。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。
这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。
3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。
对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。
一般硬化层深δ＝（10～20）％D。
较为合适，其中D。
为工件的有效直径。
◆退火工艺退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。
总之退火组织是接近平衡状态的组织。
•退火的目的①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。
常用钢材热处理参数
常⽤钢材热处理参数热处理⼯艺规程B/Z61.012－95（⼯艺参数）⽬录1.主题内容与适⽤范围 (1)2.常⽤钢淬⽕、回⽕温度 (1)2.1要求综合性能的钢种 (1)2.2要求淬硬的钢种 (4)2.3要求渗碳的钢种 (6)2.4⼏点说明 (6)3.常⽤钢正⽕、回⽕及退⽕温度 (7)3.1要求综合性能的钢种 (7)3.2其它钢种 (8)3.3⼏点说明 (8)4.常⽤钢去应⼒温度 (10)5.各种热处理⼯序加热、冷却范围 (12)5.1淬⽕……………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正⽕及退⽕ (14)5.3回⽕、时效及去应⼒ (15)5.4⼯艺规范的⼏点说明 (16)6.化学热处理⼯艺规范 (17)6.1氮化 (17)6.2渗碳 (20)7.锻模热处理⼯艺规范 (22)7.1锻模及胎模 (22)7.2切边模 (24)7.3锻模热处理注意事项 (25)8.有⾊⾦属热处理⼯艺规范 (26)8.1铝合⾦的热处理 (26)8.2铜及铜合⾦ (26)9.⼏种钢锻后防⽩点⼯艺规范 (27)9.1第Ⅰ组钢 (27)9.2第Ⅱ组钢 (28)热处理⼯艺规程（⼯艺参数）1.主题内容与适⽤范围本标准为“热处理⼯艺规程”（⼯艺参数），它主要以企业标准《⾦属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的⾦属材料和技术要求为依据（不包括⾼温合⾦），并收集了我公司⽣产常⽤的⼯具、模具及⼯艺装备⽤的⾦属材料。
本标准适⽤于汽轮机、燃⽓轮机产品零件的热处理⽣产。
2.常⽤钢淬⽕、回⽕温度2.1 要求综合性能的钢种：表1技术要求材料牌号强度σs硬度HB（d10）淬⽕温度（℃）冷却介质有效⾯积(mm)淬⽕后硬度（d10）回⽕温度（℃）回⽕后硬度（d10）45 440197~229(4.30~4.00)820~840 ⽔≤80 540~560 4.00~4.20≤35 2.7~3.0 580~60036~70 3.1~3.4 570~580390192~223(4.35~4.05)71~160 3.4~3.6 560~5704.00~4.10≤35 2.7~3.0 570~58036~70 3.1~3.4 560~570490217~255(4.10~3.80)71~120 3.4~3.6 550~5603.80~3.90油≤40 2.7~3.0 560~570590241~277(3.90~3.65)⽔油 41~60 2.5~3.0 590~620 3.65~3.80油≤30 2.7~3.0 550~56040CrA685269~302(3.50~3.70)840~860⽔油31~40 2.6~3.0 570~6003.50~3.60≤40 3.0~3.2 590~61041~70 3.25~3.4 570~590490217~255(3.80~4.10)71~120 3.45~3.6 550~5703.80~4.00油≤40 3.0~3.2 560~58035CrMoA241~277(3.90~3.65)850~870⽔油41~70 2.6~3.0 580~610 3.65~3.80*40CrNiMoA 690255~293(3.80~3.55)840~860 油≤80 2.7~3.1 580~600 3.65~3.80 590241~277(3.90~3.65)≤300 670~690*30Cr1Mo1V690255~285(3.80~3.57)950~970 油≤250 660~680690255~293(3.80~3.55)1030~1050油≤190 700~72020Cr1Mo1VTiB*732.6~3.0 640~660油≤1003.1~3.4 630~6402.6~3.0 650~670590241~277 (3.90~3.65)⽔油101~1603.1~3.2 630~650 3.65~3.902.6~3.0 630~650油 ≤503.1~3.3 610~630277~302 (3.65~3.50)⽔油51~1003.0~3.2 620~6403.50~3.65油 ≤40 2.7~3.2 610~6302.6~3.0 630~65038CrMoAlA785293~321 (3.55~3.40) 930~950⽔油41~603.1~3.2 610~6303.40~3.50油 ≤30 3.6~3.8 550~60015CrMoA 490207~241 (4.20~3.90)900~920⽔ 31~70 3.4~3.8 570~620 3.90~4.10≤60 2.8~3.1 660~680590241~277(3.90~3.65) 61～200 3.2~3.45 660~6703.60~3.90≤60 2.8~3.1 660~67025Cr2MoV A735269~302 (3.70~3.50) 920~940 油61～150 3.2~3.3 650~6703.55~3.652.8～3.0 640~660690241~282 (3.90~3.62) ≤350 3.1～3.3 620~640 3.65~3.9255~284(3.80~3.58) ≤300 3.1～3.3 600~620 3.6~3.752.8～3.0 600~62034CrNi3Mo 785271~298 (3.65~3.52) 870~890 油≤250 3.1～3.3 580~600 3.55~3.65*15MnMoVN 490≥217(≤4.1) 960~980 油 ≤105 600~6201Cr12Mo 550229~255(4.0~3.8) 960~980油≤100 670~690 3.80~3.953.0~3.25 710~730355187~229 (4.4~4.0)3.3~3.5 690~7104.10~4.303.0~3.25 680~7001Cr13①440197~229 (4.3~4.0) 1030~1050油≤1003.3~3.5 650~6804.0~4.201Cr12① 440197~229(4.30~4.00) 1030~1050油 ≤100 3.0~3.30 680~710 4.00~4.20 187~2072.8~3.2 720~7402.8~3.0 700~720490217~248 (4.10~3.85) ≤80 3.1~3.2 670~700 3.90~4.102.8~3.0 660~6802Cr13①590235~269 (3.95~3.70) 980~1000油②≤603.1~3.2 650~6603.80~3.90235~269 (3.95~3.70) 空 ≤40 2.6~3.0 650~670590269~302 (3.70~3.50)油 41~1302.6~3.2 640~6603.70~3.90空 ≤40 2.6~3.0 590~610690286~321 (3.60~3.40) 油 41~100 2.6~3.2 580~590 3.50~3.60 3Cr13980～10202.8~3.0 710~730390192~241 (3.90~4.35) ≤100 3.1~3.3 690~7103.90~4.302.8~3.0 700~720490217~248(4.10~3.85) ≤100 3.1~3.3 680~700 3.90~4.052.8~3.0 670~6901Cr11MoV590235~269 (3.95~3.70) 1000~1030油 ≤60 3.1~3.3 660~680 3.80~3.90 590235~269(3.95~3.70) ≤150 3.0~3.4 680~700 3.90~3.70690269~302(3.70~3.50) ≤100 3.0~3.4 660~680 3.55~3.651Cr12W1MoV*735286~331(3.6~3.3) 1000~1050油 3.0~3.2 660~6702Cr12NiMo1W1V760293~331(3.55~3.35) 970~990 油 ≤200 660~680 3.55~3.45≤60 2.8~3.1 670~690590241~277 (3.70~3.50) 61~250 3.2~3.45 670~6803.60~3.80≤60 2.8~3.1 670~68030Cr2MoV735269~302(3.70~3.50) 940~960 油61~150 3.2~3.3 660~6803.55~3.65205≤187 ~1Cr18Ni9Ti 225(≥5.4) 1080~1100⽔ 5.0~5.1 800~820 4.75~4.85≤1871Cr18Ni9Ti 0Cr19Ni9205≥5.41050~1100⽔ ~ZG1Cr13 390187~217(4.40~4.10)1020~1040油梅花试棒~70700~720ZG2Cr13 440197~227(4.30~4.00) 980~1000空叶⽚本体 2.8~2.9 730~740 4.00~4.10ZG1Cr11MoV 490197~227(4.30~4.00 1020~1040油梅花试棒~70 700~720ZG1Cr12W1MoV490197~227(4.30~4.001020~1040油梅花试棒~70700~720精铸叶⽚ZG0Cr19Ni9190 1050~1100⽔ ~ ~注：①采⽤⽇本材料时，淬⽕温度为960～980℃，回⽕温度允许⽐表中温度⾼10~30℃。
钢材的热处理工艺
淬火HardeningorQuenchingcuihuǒ(行业内，淬读"zàn"音，即读“zànhuǒ〞〕钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3〔亚共析钢〕或Ac1〔过共析钢〕以上某一温度，保温一段时刻，使之全部或局部奥氏体[1]化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下〔或Ms四面等温〕进行马氏体〔或贝氏体〕转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲乏强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也能够通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特别的物理、化学性能。
淬火能使钢强化的全然缘故是相变，即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织〔或贝氏体组织〕。
钢淬火工艺最早的应用见于河北易县燕下都遗址出土的战国时代的钢制兵器。
淬火工艺最早的史料记载见于?汉书.王褒传?中的“清水焠其峰〞。
“淬火〞在专业文献上，人们写的是“淬火〞，而读起来又称“蘸火〞。
“蘸火〞已成为专业口头交流的习用词，但文献中又瞧不到它的存在。
也确实是根基讲，淬火是标准词，人们不读它，“蘸火〞是常用词，人们却不写它，这是我国文字中不多见的现象。
淬火是“蘸火〞的正词，淬火的古词为蔯火，本义是灭火，引申义是“将高温的物体急速冷却的工艺〞。
“蘸火〞是冷僻词，属于现代词，是文字改革后出现的产物，“蘸〞字本义与淬火无关。
“蘸火〞本词为“湛火〞，“湛〞字读音同“蘸〞，而其字形又与水、火有关，符合“水与火合为蔯〞之意，字义与“淬火〞相通。
“湛火〞为本词，“蘸火〞那么为假借词。
淬火将金属工件加热到某一适当温度并维持一段时刻，随即浸进淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
常用材料成份及热处理温度 回火温度硬度
4）合金含量高的调质钢的加热速度应小于淬火、正火加热速度。
5）除工件规定带温回火零件外，一般淬火件在回火前要清洗。
6）回火后，油、水冷却的目的在于防止回火脆性。
注：临界点：就是金属或合金在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为临界点，也就是相变点。
560℃回火3次 560℃回火3次
对于钢和铸铁，用Ac1、Ac3和Accm等表示在平衡条件下的固态相变点，其中：Ac1表示加热时珠光体向奥氏体，或冷却时奥氏体向珠 光体转变的温度；Ac3表示亚共析钢加热时先共析铁素体完全溶入奥氏体的温度,或冷却时先共铁素体开始从 奥氏体中析出的温度； Accm表示过共析钢加热时先共析渗碳体完全溶入奥氏体的温度或冷却时先共析渗碳体开始从奥氏体中析出的温度；一般条件下固 态相变时都有不同程度的过热或过冷度。因此，为与平衡条件下的相变点相区别，而将在加热时实 际的A1称为Ac1，冷却时实际的 A1称为Ar1;加热时实际的A3为Ac3，冷却时实际的A3为Ar3;加热时实际的Acm为Accm，冷却时实际的Acm为Arcm。
/
≤0.030 ≤0.040 ≤0.040
≤0.030 ≤0.030 ≤0.030
≤0.30 3.00-5.00
/
≤0.035 0.02-0.04
/
≤0.040 ≤0.030
热处国GB
美国AISI
德国DIN 瑞典ASSAB 日本 JIS Ac1
Ac3 Accm 正火
53
51
42CrMo 4140 ,4142 41CrMo4
709
SCM4 730 780
850-900 850
840-880 56
55
51
38CrMoA1 6370 34CrA1M05
常用钢材热处理参数
1000~1050
油
≤100 3.0~3.4 660~680 3.55~3.65
*73 286~331 5 (3.6~3.3)
3.0~3.2 660~670
293~331 2Cr12NiMo1W1V 760
970~990 油 ≤200
(3.55~3.35)
660~680 3.55~3.45
30Cr2MoV
640~660 630~640 650~670 630~650 630~650 610~630 640~660 620~640 610~630 630~650 610~630 550~600
570~620
660~680 660~670 660~670 650~670 640~660 620~640 620~640 600~620 600~620 580~600
2. 常用钢淬火、回火温度
2.1 要求综合性能的钢种：
表1
材料牌号 45 40CrA
35CrMoA
技术要求
强
硬度
度 HB（d10）
σs
440
197~229 (4.30~4.00)
淬火温度 （℃）
820~840
冷却 介质
水
390
192~223 (4.35~4.05)
油
490
217~255 (4.10~3.80)
590
241~277 (3.70~3.50)
735
269~302 (3.70~3.50)
940~960
油
≤60 61~250
≤60 61~150
2.8~3.1 3.2~3.45 2.8~3.1 3.2~3.3
670~690 670~680 670~680 660~680
常用钢材热处理工艺及硬度
钢号热处理方法热处理T•艺硬度(HB) 15 正火900〜940°C加热保漏，出炉'空冷W14315 渗碳淬火900 T50°C 渗碳：780〜800°C水淬；180〜200乜回火143〜163（心部）15熔碗高频淬火900〜950°C渗碳；高频加热到820〜860*C水180-200°C 回火WI4R(心部)15 氤化淬火830〜85(TC鼠化,油淬；］80〜200°C回火143〜163（心部）35 正火860-R80°C加热，空冷W1R735 汗火840~860°C加热保温，水淬:380〜42(TC回火—45 正火840〜860°C加热:空冷W22945 调质840〜860乜加热,保温,水淬;550〜580°C回火220〜25045 灣火840〜8609加热，保温，水淬;350〜370°CM 火：260〜28O°C|口I火—45 油中淬火830〜850°C加热，保温;油淬；160〜180°C@火(用于截而实体厅度比较薄的形状复杂的冬件，如套环等)—45 岛频淬火高频加热至860〜900C,水淬:220〜250"C回火—45调质髙频淬火扁频加热至860〜9001,水淬；180〜20(TC回火—50 正火840-860°C加热；空冷207〜24150 淬火820〜840°C加热保温,油淬；180〜2209回火—50 调质R20T40°C加热保温，水评：600-620°C 冋火220〜25050调质高频淬火高频加热至840-860*0,水淬；160〜180°C回火20Cr 正火900〜920°C加热；空冷143〜17320Cr 穆碳淬火900〜950°C渗碳;800〜820°C油淬；180〜2009回火N2I220Cr渗碳高频淬火900 "乃U°C渗碳；商频加热到X3U〜XXU°C 乳化液淬火；180〜200°C冋火—18CrMnTi 正火900 -950°C加热：空冷160〜207哽度（HRC）56〜62（表面）56 〜6256 〜6235 〜4042〜47； 48〜5330 〜4045 〜5052-5835 〜4057 〜6256 〜6256、62ISCrMnTi 渗碳淬火 900〜950°C 渗碳；820〜840°C 油淬；180〜200°C 回火240〜300（心部）56 〜6218CrMnTi 渗碳高频淬火 900〜950°C 渗碳;髙频加热到830〜880°C 乳化液淬火；180〜200°C 回火 —56 〜62 40Cr 正火 870〜900°C 加热；空冷179〜229—40Cr 淬火830〜850°C 保温,油淬；350〜370°C回火；180〜200°C 回火— 40〜45； 50〜5540G 调质840〜86(TC 保温,油淬;600〜620°C@火220〜250 — 40Cr 调质高频淬火 离频加热至860〜880°C,乳化液淬火；180〜200C 回火—50 〜55 38CrMoAlA 退火 930〜950°C 保温炉冷W229 — 38CrMoAlA 调质 930〜950°C 保温，油或热水淬；600〜6X(TC 回火 350 — 38CrMoAlA氮化 将调质或正火后的T •件，加热至510〜HV>l000 — T8 退火 750〜770°C 保温后冷至650〜680°C等温,W187 — TX 淬火 760〜780°C 保温，水淬油冷；160〜180°C 回火 — 58 〜63 T10 退火 750〜770°C 保温后冷至6X0〜700°C等温， 随炉冷W197 —T1O 淬火 810〜830°C 保温后,水淬油冷；160〜 ix (rc 回火——T1O 调质 810〜830°C 保温后,水淬油冷；600〜 64(TC 回火200〜230 — T12 退火 750〜770°C 保温后冷至680〜700°C等温，W207 — T12 淬火 810〜830°C 保温,水粹油冷;160〜180°C 回火 —— 61 〜64 T12 调质 810~830°C 保温,水淬油冷；630〜650°C 回火200〜230—9Mn2V 退火 770〜79(TC 保温后随炉冷至3509后空冷W2299Mn2V 淬火 780〜810°C 保温后油冷；］80〜200°C回火；240〜260°C 回火 — 62〜65； 56〜61CrMn 退火 770〜810°C 保温后冷至700〜73(TC等温, 随炉冷 197〜241—CrMn淬火830〜850°C 保温油淬或熔融硝盐if ； 180 〜200°C 回火；320〜360°C 冋火62〜65； 56〜61CrMn 冷处理将淬火后的T•件冷到-801C,硬度可増加HRC1.5〜2（冷处理应不迟于淬火后1小时内进行）—CrWMn 退火770〜790°C保温后冷至6R0〜700°C等温，随炉冷207〜255 —CrWMn 淬火830〜85（TC保温油淬、殓淬或熔融梢盐淬；140 〜160°C 冋火；170 〜200°C 冋火；230〜2809回火—62〜65； 60-62：55 〜60CrWMn冷处理冷却温度为・70°C,硬度可增加HRC0〜1（冷处理应在淬火后1小时内进行）——9SiCr 退火790〜810°C保温后冷至700〜720°C等温、炉冷197〜241 —9SiCr 淬火860〜880°C保温后油淬、殓淬或熔融硝盐淬；140〜160°C回火；160〜1809回火;180〜200°C回火；200〜220°C回火—62〜65； 61〜63；60〜62； 58〜629SiCr 冷处理冷却温度为・70°C,硬度可増加HRC0〜1（冷处理应在淬火后1小时内进行）——W18Cr4V 退火870〜880°C保温后随炉冷207〜255 —W18Cr4V 淬火1260〜13109保温,分级淬火；570°C回火二〜三次—63~66Wl8Cr4V 冷处理冷却温度为・（70〜80°C）（冷处理应在淬火后2小时内进行）———65Mn 退火810〜830°C保温后随炉冷196〜229 —65Mn 淬火790〜820°C 保温油淬;200〜2209回火;370〜400°C回火—55〜60； 42〜485OSi2MnA 淬火860〜880°C保温油淬；400〜4509回火；440〜4609回火—45〜50； 42〜4750CrVA 退火830〜85O°C保温后随炉冷W22550CrVA 淬火840〜860°C保温后油淬；370〜420°C回火—45 〜50 GCrl5 退火790〜8IO°C保温后冷至710〜720°C等温，然后空冷207〜229 ——GCrl5 淬火840〜860°C保温，油淬；180〜2009回火；150〜160°C回火—58〜62； 61 〜65!Crl3 调质1000〜1050°C保温油淬或水淬;520〜560°C回火；580〜620°C|H| 火；630〜660°C|'«l 火260〜330； 21250； 200〜2—。
常用钢材热处理方法及目的
常用钢材热处理方法及目的常用钢材热处理方法一.淬火将钢制零件加热到临界温度以上40~60℃，保持一定时间并快速冷却的热处理方法称为淬火。
常用的快速冷却介质为油、水和盐水溶液。
淬火加热温度及冷却介质热处理规范见表淬火的目的是：使钢件获得高的硬度和耐磨性，通过淬火钢件的硬度一般可达hrc60~65，但淬火后钢件内部产生了内应力，使钢件变脆，因此，要经过回火处理加以消除。
钢件的淬火处理，在机械制造过程中应用比较普遍，它常用的方法有：1.单液淬火：将钢件加热至淬火温度，并在一种冷却剂中冷却一段时间。
这种热处理方法称为单液淬火。
适用于形状简单、技术要求低的碳钢或合金钢，以及工件直径或厚度大于5~8mm的碳钢，用盐水或水冷却；油冷却用于合金钢。
在单液淬火中，水冷容易变形和开裂；油冷却容易产生硬度不足或不均匀。
2．双液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温后，先在水中快速冷却至300~400℃，在移入油中冷却，这种处理方法，称为双液淬火。
形状复杂的钢件，常采用此方法。
它既能保证钢件的硬度，又能防止变形和裂纹。
缺点是操作难度大，不易掌握。
3.火焰表面淬火：将乙炔和氧气的混合燃烧火焰喷在工件表面，加热至淬火温度，然后立即向工件表面喷水。
这种处理方法称为火焰表面淬火。
适用于单件生产，要求高表面或局部表面硬度和耐磨钢件。
缺点是操作困难。
4．表面感应淬火：将钢件放人感应器内，在中频或高频交流电的作用下产生交变磁场，钢件在磁场作用下产生了同频率的感应电流，使钢件表面迅速加热(2-10s)至淬火温度，立即把水喷射到钢件表面。
这种热处理方法，称为表面感应淬火。
经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而内部有较好的强度和韧性。
这种方法适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。
根据电流频率的不同，表面感应淬火可分为高频淬火、中频淬火和工频淬火。
高频淬火电流频率为100~150kHz，硬化层深度为1~3mm。
适用于齿轮、花键轴、活塞等小零件的淬火；中频淬火电流频率为500~10000Hz，硬化层深度为3~10mm。
钢的热处理工艺
12
正火工艺较简单、经济，主要应用于以下方面：
（1）改善低碳钢的切削加工性能 碳量〈0.25 ％的低碳钢及低合金钢，退火后硬度过低，正火处理 可提高硬度，改善切削加工性能。 （2）消除中碳钢热加工缺陷 中碳结构钢铸、锻、轧及焊件，热加工后易出现魏氏组织、晶粒 粗大等过热缺陷和带状组织，正火可消除，达到细化晶粒、均匀组织、 消除内应力的目的。 （3）消除过共析钢网状碳化物
16
（１）热应力及其变化规律
工件在加热和冷却时，由于不同部位的温度差异，导致热胀冷缩的不 一致而产生的内应力称为热应力。 以圆柱 工件为例分 析热应力的 变化规律 到了冷却后期，表层温度的 降低和体积的收缩已经终止，而 心部体积继续收缩，由于心部受 到表层的牵制，应力逐渐转变为 拉应力，而表层则受到压应力。 当整个试样冷至室温时，内外温 差消失，冷却后期的应力状态被 保留下来成为残余应力。 因此，工件淬火冷至室温时， 由于热应力引起的残余应力 表层
炉冷至略低于 Ar1的温度等温处理。如此多次反复加热和冷却，最后冷 至室温，以获得球化效果最好的粒状珠光体组织。
一次球化退火 等温球化退火
往复球化退火
8
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
9
（4）扩散退火
扩散退火 又称 均匀化退火 ，是将铸锭、铸件加热至 Ac3 或 Accm 以上 150 ～ 300℃，保温 10 － 15h ，然后随炉缓慢 冷却的热处理工艺。
温度）所需要的时间，而且取决于组织转变所需要的时间。完全退火 保温时间与钢材的化学成分、工件的形状和尺寸、加热设备类型、装 炉量以及装炉方式等因素有关。 退火后的冷却速度应缓慢，以保证奥氏体在Ar1温度以下不大的 过冷条件下进行珠光体转变，避免硬度过高。碳钢＜ 200℃/h ，低合 金钢＜100℃/h，高合金钢＜50℃/h。出炉温度在600℃以下。 将奥氏体化后的钢很快降至稍低于 Ar1 温度等温，使奥氏体转变 为珠光体，在空冷至室温，称为等温退火。 等温退火适用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢等，可以显著缩 短退火时间；但不适合大截面工件和大批量炉料。
20CrMnTi热处理工艺
3.7 渗碳介质
渗碳介质：煤油。
渗碳介质煤油在不同温度下的分解产物及含量见表 3.2。
名称 煤油
温度/℃ 950
表 3.2 煤油在不同温度下的分解产物及含量
分解产物
CO2 0.4~2.2
CO 1.2~4.6
H2 37~46
CH4 40~56
CmHn 1~2
800
0.4~1.2 12~18 19~26 38.4~47.3 20~29
920±10 40min 1.5h
2h 2.5h
3.9 渗碳工艺
表 3.5 渗碳强渗时间
渗碳温度/℃
强渗后渗碳
930±10 940±10 层深度/mm
30min
20min
0.20~0.25
1h
30min
0.35~0.40
1.5h
1h
0.45~0.55
2h
1.5h
0.60~0.70
扩散时 间/h 1 1.5 2 3
O2+N2 0.4~0.8 0.4~7.3
介质参数见表 3.3。
名称
分子式
表 3.3 渗碳反应式
煤油
航空煤油、灯油主要成 分为：C9~C14 和 C11~C17
850℃以下分解不充分，含大量的烯烃， 容易残生碳黑和结焦，反应式： n1(C11H24~C17H36)→n2CH4+n2[C]+nH2
用途 强渗碳剂
20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺
试验分析部 袁红昆
20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺
1. 前言
1.1 20CrMnTi 钢概述
20CrMnTi 是 低 碳 合 金 钢 ， 该 钢 具 有 较 高 的 机 械 性 能 ， 零 件 表 面 渗 碳
45钢热处理工艺及其组织性能
第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－０２０３－０２４５钢热处理工艺及其组织性能赵 琳（山西省机电设计研究院，山西 太原 ０３０００９）摘要：通过对４５钢进行正火、淬火、中温回火等热处理工艺后，能显著提高４５钢的综合力学性能和切削加工性能，使其具有较高的弹性极限和韧性，使它的芯部强韧性及表面硬度都有所提高，大大降低了生产成本。
关键词：热处理工艺；４５钢；组织性能中图分类号：ＴＧ１６１ 文献标识码：Ｂ收稿日期：２０１２－０４－１３；修回日期：２０１２－０４－２５作者简介：赵琳（１９７６－），女，山西和顺人，工程师，本科，主要从事热处理工作。
１ 概述４５钢性价比较高，是一种优质碳素结构用钢，因此使用范围较为广泛。
４５钢的硬度不是很高并且容易进行切削加工，经常用来制作模具中的模板、导柱等，但是机加工前必须预先经过热处理。
轴类零件也常选用４５钢，但是要通过表面淬火，如高频淬火或者是直接淬火（淬火后表面硬度可达４５ＨＲＣ～５２ＨＲＣ），以获得需要的表面硬度、强度和韧性等综合机械性能。
２ ４５钢的化学成分及临界温度４５钢的化学成分及临界温度工艺参数见表１。
表１ ４５钢的化学成分及临界温度化学成分（％）临界温度（℃）Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｐ Ｓ Ｎｉ Ｃｒ Ｃｕ Ａｃ１Ａｃ３Ａｒ３Ａｒ１０．４２～０．５０ ０．１７～０．３７ ０．５０～０．８０ ０．０３５ ０．０３５ ０．２５ ０．２５ ０．２５ ７２４ ７８０ ７５１ ６８２３ ４５钢的性质４５钢的硬度较低，强度较高，塑性和韧性尚好，切削加工性能较好，除了用来做模具的模板、导柱外，还经常用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。
综合机械性能较好是４５钢的特性，４５钢是中碳钢，表面硬度低，不耐磨。
如果需要较高的表面硬度，可以对４５钢进行调质和表面淬火来使工件的表面硬度得到提高，对心部强度要求不高的表面淬火零件常见的有曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。
45钢的热处理工艺要求
45钢的热处理工艺要求
热处理工艺是对钢材进行加热、保温、冷却等一系列热加工程序，是钢材生产中不可缺少的环节。
以下是45钢的热处理工艺要求：
1. 固溶处理：将45钢加热至860-890，保温时间为1小时左右，然后迅速冷却至室温。
2. 热处理硬化：将45钢加热到780-820，保温时间为1小时左右，然后迅速冷却至室温。
3. 退火处理：将45钢加热到650-700，保温时间为1小时左右，然后缓慢冷却至500以下的范围内，然后再空气冷却或油冷却至室温。
4. 回火处理：在完成固溶、热处理硬化或退火处理后，需要进行回火处理，使钢材保持一定的韧性和强度。
将45钢加热至300-600，保温时间为1小时左右，然后缓慢冷却。
以上是45钢的热处理方式，要根据具体需要进行选择。
热处理工艺要求严格，必须按照规定的温度、时间和冷却速率进行处理，以保证钢材的性能。
热处理工艺规范
热处理工艺规范一、淬火、回火工艺规范1．淬火、回火准备工作：1）检查设备，仪表是否正常；2）正确选择夹具；3）检查零件表面是否有碰伤、裂纹、锈斑等缺陷；4）确认零件要求的淬火部位硬度、变形等的技术要求，核对零件的形状、材料的加工状态是否与图样及工艺文件相符合；5）表面不允许氧化、脱碳的零件，当在空气炉加热时，应采取防氧化脱碳剂装箱保护或采用真空炉加热；6）易开裂的部位如尖角靠边的孔，应采取预防措施，如塞石棉、耐火泥等。
2．常见材料淬火、回火工艺规范1）加热温度表1 常用材料的常规淬火、回火规范注：Cr12Mo1V1 即 D2（美国）、1.2379（德国）、SLD（日立）、SKD11（日本）、K110（奥地利）；9CrWMn 即 O1（美国）、1.2510（德国）、K460（奥地利）；4Cr5MoSiV1 即 H13（美国）、1.2344（德国）、8407/8402（一胜百）、W302（奥地利）；7Cr7Mo3V2Si 即 LD1；HS-1是高级火焰淬火，多用模具钢；除45号钢或特别说明均采用回火两次的工艺。
2）淬火保温时间t =8～10 min+kαDk——装炉系数（1～1.5）；α——保温系数（见表2）；D——零件有效厚度。
表2 淬火保温系数3）回火保温时间①工件有效厚度d<=50mm，保温2小时；②工件有效厚度d>50mm，按照保温时间t=d/25（小时）计算；③每次回火后空冷至室温，再进行下次回火。
4）去应力（入炉时效）①高合金钢550~650℃，热透后，保温时间>3小时；3．淬火和回火设备1）淬火设备——真空淬火炉、中温箱式炉、高温箱式炉。
2）回火设备——真空回火炉、中温箱式炉。
3）冷却设备——水槽、油槽、风箱。
4．操作方法1）零件应均匀摆放于炉内有效加热区，在箱式炉中一般为单层排列加热，工件间适当间隙。
小件可适当堆放，但要酌情增加保温时间。
2）细长零件加热要考虑装炉方法，以减少工件变形，如垂直吊挂，侧立放平支稳等。
国内外常用钢材热处理参数快速查询表
900-920 900-940900-940900-9201）淬火、回火工艺参数常规产品按淬火、回火参数执行，散杂件及新产品可参照同类技术要求及复杂程度的零件淬火、回火参数执行。
2）淬火后应及时回火，不能及时回火的零件，应在低温炉中去应力，去应力时间不能超过8h。
3）回火时间的制定原则是保证透烧并使组织转变充分得以进行，以及尽可能消除淬火应力，一般为1-3h为宜 4）合金含量高的调质钢的加热速度应小于淬火、正火加热速度。
5）除工件规定带温回火零件外，一般淬火件在回火前要清洗。
6）回火后，油、水冷却的目的在于防止回火脆性。
注：临界点：就是金属或合金在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为临界点，也就是相变点。
对于钢和铸铁，用Ac1、Ac3和Ac cm等表示在平衡条件下的固态相变点，其中：Ac1表示加热时珠光体向奥氏体光体转变的温度；Ac3表示亚共析钢加热时先共析铁素体完全溶入奥氏体的温度,或冷却时先共铁素体开始从 Ac cm表示过共析钢加热时先共析渗碳体完全溶入奥氏体的温度或冷却时先共析渗碳体开始从奥氏体中析出的态相变时都有不同程度的过热或过冷度。
因此，为与平衡条件下的相变点相区别，而将在加热时实际的A1称 7）合金含量高的调质钢的加热速度应小于淬火、正火加热速度。
Cr12和 Cr12MoV为冷作模具钢。
它们具有淬透性高、体积变化小、耐磨性高温分级淬火是将奥氏体化工件先浸入温度高于钢的马氏体点的液态介质（盐浴或分级淬火由于在分级温度停留到工件内外温度一致后空冷，所以能有效地减少Cr12系列钢的TTT曲线与高速钢的TTT曲线有些相似，过冷奥氏体在550℃-400℃Cr12系列钢的热处理可采用一次硬化法或二次硬化法。
Cr12MoV采用一次硬化参照同类技术要求及复时间不能超过8h。
消除淬火应力，一般为1-3h为宜。
也就是相变点。
c1表示加热时珠光体向奥氏体，或冷却时奥氏体向珠度,或冷却时先共铁素体开始从奥氏体中析出的温度；渗碳体开始从奥氏体中析出的温度；一般条件下固别，而将在加热时实际的A1称为Ac1，冷却时实际的。
钢材的热处理工艺基础,两个表够用一辈子
防锈、增加金属表面美观和光泽，消除淬火过程中的应力
14
断口检验
断口组织是钢材质量标志之一。将试样刻槽或折断后用肉眼或lO倍放大镜检查断口情况，称为断口检验。从断口可以看出金属的缺陷
15
塔形车削发
纹检验
将钢材车成规定的塔形或阶梯形试样，然后用酸蚀或磁粉法检验发纹，简称塔形检验
注：含碳量皆指质量分数
表2钢铁材料的一般热处理
名称
热处理过程
热处理目的
1．退火
7
渗碳体
渗碳体是铁和碳的化合物，也称碳化三铁(№c)，含碳量6.69％，具有复杂的品格结构。其性能硬而脆，几乎没有塑性
8
珠光体
珠光体是铁索体和渗碳体相间的片层状组织。因其显微组织有指纹状的珍珠光泽而得名。其性能介于铁素体和渗碳体之间，强度、硬度适中，并具有良好的塑性和韧性
9
索氏体
亦称细珠光体，是奥氏体在低于珠光体形成温度分解而成的铁素体和渗碳体的混合物。其层片比珠光体细，仅在高倍显微镜下才能辨别。硬度、强度和冲击韧性均高于珠光体
使钢件获得较高的弹性、一定的韧性和硬度
(1)高温回火
将淬火后的钢件加热到500～650ºC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等
使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力
5．调质
将淬火后的钢件进行高温(500～600ºC)回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的
表1钢铁材料的基本组织
序号
常用钢材的热处理及机械性能表
钢的热处理及机械性能表机械性能钢号热处理技术要求工艺规范бsN/㎜2бb N/㎜2δs (%)ψ%akJ/cm 2HBSHRS应 用 范 围 举 例表面硬度能达到要求的最大断面寸 ㎜Q235-A热 轧185～235375～46021～26————————用于轻负荷、不受摩擦的地脚螺钉、螺母、垫圈等零件和水槽、油箱、电器柜、防护罩、盖板、托盘等焊接构件。
16Mn热 轧274.5～235460.7-509.919～21————————用于强度较高的焊接构件和磨床砂轮罩壳等热 轧——510-655≥15≥25——≤187——Y30冷 拉——540-825≥6————174-223——用于在自动机上大量加工，强度要求不高的各种紧固件等热 轧——590-735≥14≥20——≤207——Y40Mn冷拉后高温回火——590-785 ≥17————179-229——用于要求切削加工性好、表面粗糙度低，精度为7-9级的丝杠等零件。
YF40M nV不热处理热 轧≥490≥780≥15≥40≥39230-260——用于强度、硬度均与45钢调质状态水平相当。
精度7-9级的丝杠、光杠、轴类等零件。
Th≤131960-1000℃炉冷——————————≤131——用于要求磁导率较高，剩磁较少的电磁铁、电磁吸盘等电器零件。
08Z 910-940℃空冷≥195≥325≥33≥60——————用于深冲、冷作的零件15Z≤143910-940℃空冷≥225≥375≥27≥55≥63.7≤143——用于离心浇铸双金属套的基体材料Z≤187850-870℃空冷≥314≥529≥20≥45≥88≤187用于负荷较小和无耐磨性要求的轴、拉杆、手柄等零件。
不限35C35830-850℃淬火380-420℃回火≥637≥980≥8≥30≥59——35-40用于具有较高强度的螺钉、螺母、销、挡铁、垫圈等各种标准件≤50Z170～217840-860℃空冷≥353≥598≥16≥40≥49170-217——用于负荷不大的轴、丝杠、套筒、齿轮等零件不限45T215820-840℃淬火600-640℃≥54474026.568159200-230——用于要求强度不高的齿轮、蜗杆、丝杠等零件≤804 131 2016机械性能钢号热处理技术要求工艺规范бsN/㎜2бbN/㎜2δs(%)ψ%akJ/cm2HBS HRS应用范围举例表面硬度能达到要求的最大断面尺寸㎜T235820-840℃淬火570-600℃回火60882423.565171220-250——用于承受中等负荷、低速工作的轴、花键套、套、大型定位销等零件250-280T265T285820-840℃淬火530-580℃回火72694118.561156270-300——用于主轴、套筒、花键轴、丝杆、中等模数的齿轮等零件C35810-830℃淬火400-450℃回火≥637≥882≥15≥40≈39——35-40用于具有较高强度的螺钉、螺母、销、垫圈等各种标准件≤80 C42810-830℃淬火350-370℃回火≥980≥1176≥10≥40≥59——42-47用于要求强度、硬度较高、形状简单的离合器、齿轮、轴、销、挡铁等零件≤50 C48810-830℃淬火240-280℃回火≥931≥1176≥6≥22————48-53用于要求强度、硬度、耐磨性较高、且不受冲击的轴、齿轮、卡爪等零件≤30G48T-G48860-900℃淬火180-200℃回火————————————48-53用于小负荷、中等速度工作尺寸较大的齿轮、离合器和大轴零件。
热处理工艺特点和应用汇总表
热处理工艺特点和应用汇总表一、退火类别主要目的工艺特点应用范围扩散退火成分均匀化加热至Ac₃+(150～200)℃,长时间保温后缓慢冷却铸钢件及具有成分偏析的锻轧件等完全退火细化组织，降低硬度加热至Ac₃+(30～50)℃,保温后缓慢冷却铸、焊件及中碳钢和中碳合金钢锻轧件等不完全退火细化组织，降低硬度加热至Ac₁+40～60℃,保温后缓慢冷却中、高碳钢和低合金钢锻轧件等(组织细化程度低于完全退火)等温退火细化组织，降低硬度，防止产生白点加热至Ac₃+(30~50)℃(亚共析钢)或Ac₁+(20～40)℃(共析钢和过共析钢),保持一定时间，随炉冷至稍低于Ar₁进行等温转变，然后空气冷却(简称空冷)中碳合金钢和某些高合金钢的重型铸锻件及冲压件等(组织与硬度比完全退火更为均匀)球化退火碳化物球状化，降低硬度，提高塑性加热至Ac₁+(20～40)℃或Ac₁-(20～30)℃,保温后等温冷却或直接缓慢冷却工模具及轴承钢件，结构钢冷挤压件等再结晶退火或中间退火消除加工硬化加热至Ac₁-(50～150)℃,保温后空冷冷变形钢材和钢件去应力退火消除内应力加热至Ac₁-(100~200)℃,保温后空冷或炉冷至200~300℃,再出炉空冷铸钢件、焊接件及锻轧件二、正火工艺特点应用范围将工件加热到Ac₃或Aem以上40～60℃,保温一定时间，然后以稍大于退火的冷却速度冷却下来，如空冷、风冷、喷雾等，得到片层间距较小的珠光体组织(有的叫正火索氏体)1.改善切削性能。
含碳量(质量分数)低于0.25%的低碳钢和低合金钢，高温正火后硬度可提高到140～190HBW,有利于切削加工2.消除共析钢中的网状碳化物，为球化退火作准备3.作为中碳钢、合金钢淬火前的预备热处理，以减少淬火缺陷4.用于淬火返修件消除内应力和细化组织，以防重新淬火时产生变形与裂纹5.对于大型、重型及形状复杂零件或性能要求不高的普通结构零件作为最终热处理，以提高力学性能三、淬火类别工艺过程特点应用范围单液淬火工件加热到淬火温度后，浸入一种淬火介质中，直到工件冷至室温为止优点是操作简便，缺点是易使工件产生较大内应力，发生变形，甚至开裂适用于形状简单的工件，对于碳钢工件，直径大于5mm的在水中冷却，直径小于5mm的可以在油中冷却；对于合金钢工件，大都在油中冷却双液淬火加热后的工件先放入水中淬火，冷却至接近Ms点(300～200℃)时，从水中取出立即转到油中(或放在空气中)冷却利用冷却速度不同的两种介质，先快冷躲过奥氏体最不稳定的温度区间(650~550℃),至接近发生马氏体转变(钢在发生体积变化)时再缓冷，以减小内应力和变形开裂倾向主要适用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件分级淬火工件加热到淬火温度，保温后，取出置于温度略高(也可稍低)于Ms点的淬火冷却剂(盐浴或碱浴)中停留一定时间，待表里温度基本一致时，再取出置于空气中冷却1.减小了表里温差，降低了热应力2.马氏体转变主要是在空气中进行，降低了组织应力，所以工件的变形与开裂倾向小3.便于热校直4.比双液淬火容易操作此法多用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件，如各种刀具。
钢材常用的热处理方法及常见零件的热处理
钢材常用的热处理方法及常见零件的热处理工艺一、钢材常用的热处理方法1、正火钢的正火就是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后在空气中进行冷却。
正火的目的是为了材料的组织均匀，增加强度与靭性，消除粗切削加工后的加工硬化现象，改善切削加工性能，并为其后的淬火做细化晶粒的组织准备。
2、淬火钢的淬火就是将钢加热到临界温度以上，保持一定时间，然后在适当的淬火介质中进行冷却，以获得较好的组织结构和性能。
钢经过淬火后，其硬度和强度均显著提高。
钢的加热情况可以其灼热的颜色来判定。
钢加热温度的选择见表1。
钢经过淬火，虽然会提高其硬度和强度，但由于淬火会产生内应力使钢变脆，所以淬火后必须进行回火。
3、回火钢的回火就是将钢件淬火后再加热到适当温度，并保温一定时间，然后在空气中或在水、油等介质中冷却到室温。
回火的目的是为了消除淬火时产生的内应力，减少脆性，提高钢的塑性和韧性，改善加工性能。
钢的回火分为高温回火、中温回火和低温回火3种。
碳素工具钢的回火温度见表2。
表2碳素工具钢的回火温度4、退火钢的退火就是将钢加热到临界温度以上，保温适当时间，然后在炉中缓缓冷却。
退火的目的是为了消除内应力和组织不均匀及晶粒粗大等现象，降低硬度，消除坯件的冷硬现象，提岛切削加工性能。
碳钢的退火规范见表3。
表3碳钢的退火规范注：临界温度是指在该温度下，钢的组织发生了变化。
二、几种常见零件的热处理1、齿轮机床齿轮的热处理见表3。
2、蜗轮蜗轮的热处理见表43、丝杠丝杠广泛应用于机床和各种机械的传动机构中。
丝杠传动能保证直线移动有较高的精确性和均匀性。
为此，丝杠必须具有一定的强度及较高的耐磨性和精度保持性。
丝杠的材料必须具有足够的机械性能和良好的切削加工性。
经过热处理后，应具有较高的硬度和最小的变形。
为了避免弯曲变形，丝杠的热处理通常都在井式炉中进行。
丝杠如果变形，必须进行校直(并且，最好是热校直）。
但是经过校直的丝杠，必须进行彻底的消除内应力的处理。