钢的热处理工艺课件(PDF 67页)
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亚共析钢：Ac3以上30～50℃； 过共析钢：Ac1以上30～50℃。
钢的淬火加热温度
2、淬火保温时间 淬火保温时间是 指工件装炉后，从炉温上
升到淬火温度时 算起，直到出炉为止所需要的 时间。保温时间 包括工件透热时间和组织 转变 所需的时间。 3、淬火冷却介质
理想的冷却介质应保证工件得到马氏体， 同时变形小、不开裂。
50%P)的深度。 淬硬性 是指钢淬火后 所能达到的 最高硬 度， 即硬化
能力。
n 淬硬性主要取决于马氏体中的含碳量。马氏体中 含碳量越高，钢的淬硬性越高。
n 淬透性主要取决于钢的临界冷却速度。过冷奥氏 体越稳定，临界淬火速度越小，钢在一定条件下 淬透层深度越深，则钢的淬透性越好。
2、淬透性的测量方法
Ø 目的：消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残余 内应力，以提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开裂。 因去应力退火温度低、不改变工件原来的组织，故应用 广泛。
六、再结晶退火
Ø 工艺：钢材的再结晶退火温度为650～700℃。经一段时 间保温后随炉缓慢冷却。
Ø 目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形 性能。
末端淬火法
淬透性值通常用
表示，J 表示末端淬
透性，d表示至末端的距离，HRC 表示在该处测得
的硬度值。
3、淬透性的实际意义 n 齿轮类、轴类零件，希望整个截面都能被淬透，
从而保证零件在整个截面上的力学性能均匀一 致，此时应选用淬透性较高的钢种制造。 n 承受弯曲或扭转载荷的轴类零件，其外层承受应 力最大，轴心部分应力较小，因此选用淬透性较 小的钢。 n 表面淬火用钢、焊接用钢应采用低淬透性钢 。
第3章 钢的热处理工艺
n 热处理方法
普通热处理
热处理
表面热处理
特殊热处理
退火 正火 淬火 回火 表面淬火
火焰加热 感应加热
化学热处理 形变 真空 其他
渗碳 氮化
碳氮共渗
其他
§3.1 钢的退火与正火
3.1.1 钢的退火
退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的 温度，经保温后随炉缓慢冷却下来，以获得 接 近平衡状态组织 的热处理工艺。 一、完全退火 Ø 工艺：把钢加热至Ac3以上20 ℃～30 ℃, 保 温一定时间后 缓慢冷却(随炉冷却或埋入石灰和 砂中冷却), 以获得接近平衡组织（完全奥氏体 化）的热处理工艺。
Ø 目的: n 均匀化学成分和组织，细化晶粒，提高力学性
能； n 调整硬度，改善切削加工性能。 n 消除内应力。
Ø 适用范围： 完全退火主要适用于含碳量为 0.25% ～ 0.77% 的 亚共 析成分 的碳钢、 合金 钢和工 程铸件、锻件和热轧型材。
二、等温退火
n 将钢件或毛坯加热至Ac3(或Ac1)以上20℃～30℃，保温 一定时间后，较快地冷却至过冷奥氏体等温转变
§3.2 钢的淬火
3.2.2 淬火及其目的
淬火是 指将钢加热到 临界温度以上，保温 后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体 转变为马氏体的热处理工艺。
目的：获得马氏体组织。
3.2.2 淬火工艺
1、淬火加热温度
淬火加热温度的 选择应以 得到细而均匀的奥氏体晶粒为 原则，以便冷却后获得细小的 马氏体组织。
n 曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使奥氏体 转变为珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为 等温退火。
n 等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转 变容易控制，能获得均匀的预期组织，对于大型制件及 合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。
三、球化退火
Ø 工艺：球化退火是将钢件或毛坯加热到略高 Ac1 的温 度，经长时间保温，使钢中二次渗碳体自发转变为颗粒 状(或称球状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的 工艺方法。
Ø 目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火 前正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加 工性能；并为以后的淬火作组织准备。
Ø 适用范围：球化退火主要适用于碳素工具钢、合金弹簧 钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和过共析钢(含 碳量大于0.77%)。
Ø 组织：球状珠光体。
四、扩散退火
ห้องสมุดไป่ตู้
各种退火和正火工艺 示意图
3.1.2 钢的正火
正火是将钢加热到 Ac3(亚共析钢)和Accm(过 共析钢)以上30～50℃，保温一定时间， 使之完 全奥氏体化， 然后在空气中冷却到室温，以得 到珠光体类型组织的热处理工艺。
Ø 目的：
Ø 1. 作为最终热处理 Ø 2. 作为预备热处理 Ø 3. 改善切削加工性能
不同淬火方法 示意图 1—单液淬火 2—双液淬火 3—分级淬火 4—等温淬火
3.2.4 钢的淬透性
n 淬透性是钢的主要热处理性能。 n 是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。 1、淬透性的基本概念 淬透性是指钢在淬火时获得淬 硬层深度的能力。其
大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M +
Ø 工艺：一般在Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温 （10h以上），随炉缓冷。
Ø 目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性。 Ø 由于扩散退火加热温度高，因此退火后晶粒粗大，可用完
全退火或正火细化晶粒
五、去应力退火 （低温退火）
Ø 工艺：一般是将工件随炉缓慢加热至 500～650℃，经一 段时间保温后随炉缓慢冷却 至300～200℃以下出炉。
常用的淬火冷却介 质是水和油。水主要用 于形状简单、截面较大 的碳钢零件的淬火。油 一般用作合金钢的淬火 冷却介质。
为了减少零件淬火 时的变形，盐浴也常用 作淬火介质，主要用于 分级淬火和等温淬火。
3.2.3 淬火方法
淬火方法的 选择，主要以获得 马氏体和 减少 内应力、减少工件的变形和开裂为依据。通常的淬 火方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温 淬火等。
4、影响淬透性的因素
凡能增加过冷奥氏体稳定性的因素，或者说凡是使C曲 线位置右移，减小临界冷却速度的因素，都能提高钢的淬 透性，反之则降低其淬透性。
（1）含碳量：在碳钢中，共析钢的淬透性最好；
（2）合金元素：除钴和铝（＞2.5％）以外，其余合金元素 溶于奥氏体后，都能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右 移，降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。
钢的淬火加热温度
2、淬火保温时间 淬火保温时间是 指工件装炉后，从炉温上
升到淬火温度时 算起，直到出炉为止所需要的 时间。保温时间 包括工件透热时间和组织 转变 所需的时间。 3、淬火冷却介质
理想的冷却介质应保证工件得到马氏体， 同时变形小、不开裂。
50%P)的深度。 淬硬性 是指钢淬火后 所能达到的 最高硬 度， 即硬化
能力。
n 淬硬性主要取决于马氏体中的含碳量。马氏体中 含碳量越高，钢的淬硬性越高。
n 淬透性主要取决于钢的临界冷却速度。过冷奥氏 体越稳定，临界淬火速度越小，钢在一定条件下 淬透层深度越深，则钢的淬透性越好。
2、淬透性的测量方法
Ø 目的：消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残余 内应力，以提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开裂。 因去应力退火温度低、不改变工件原来的组织，故应用 广泛。
六、再结晶退火
Ø 工艺：钢材的再结晶退火温度为650～700℃。经一段时 间保温后随炉缓慢冷却。
Ø 目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形 性能。
末端淬火法
淬透性值通常用
表示，J 表示末端淬
透性，d表示至末端的距离，HRC 表示在该处测得
的硬度值。
3、淬透性的实际意义 n 齿轮类、轴类零件，希望整个截面都能被淬透，
从而保证零件在整个截面上的力学性能均匀一 致，此时应选用淬透性较高的钢种制造。 n 承受弯曲或扭转载荷的轴类零件，其外层承受应 力最大，轴心部分应力较小，因此选用淬透性较 小的钢。 n 表面淬火用钢、焊接用钢应采用低淬透性钢 。
第3章 钢的热处理工艺
n 热处理方法
普通热处理
热处理
表面热处理
特殊热处理
退火 正火 淬火 回火 表面淬火
火焰加热 感应加热
化学热处理 形变 真空 其他
渗碳 氮化
碳氮共渗
其他
§3.1 钢的退火与正火
3.1.1 钢的退火
退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的 温度，经保温后随炉缓慢冷却下来，以获得 接 近平衡状态组织 的热处理工艺。 一、完全退火 Ø 工艺：把钢加热至Ac3以上20 ℃～30 ℃, 保 温一定时间后 缓慢冷却(随炉冷却或埋入石灰和 砂中冷却), 以获得接近平衡组织（完全奥氏体 化）的热处理工艺。
Ø 目的: n 均匀化学成分和组织，细化晶粒，提高力学性
能； n 调整硬度，改善切削加工性能。 n 消除内应力。
Ø 适用范围： 完全退火主要适用于含碳量为 0.25% ～ 0.77% 的 亚共 析成分 的碳钢、 合金 钢和工 程铸件、锻件和热轧型材。
二、等温退火
n 将钢件或毛坯加热至Ac3(或Ac1)以上20℃～30℃，保温 一定时间后，较快地冷却至过冷奥氏体等温转变
§3.2 钢的淬火
3.2.2 淬火及其目的
淬火是 指将钢加热到 临界温度以上，保温 后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体 转变为马氏体的热处理工艺。
目的：获得马氏体组织。
3.2.2 淬火工艺
1、淬火加热温度
淬火加热温度的 选择应以 得到细而均匀的奥氏体晶粒为 原则，以便冷却后获得细小的 马氏体组织。
n 曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使奥氏体 转变为珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为 等温退火。
n 等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转 变容易控制，能获得均匀的预期组织，对于大型制件及 合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。
三、球化退火
Ø 工艺：球化退火是将钢件或毛坯加热到略高 Ac1 的温 度，经长时间保温，使钢中二次渗碳体自发转变为颗粒 状(或称球状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的 工艺方法。
Ø 目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火 前正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加 工性能；并为以后的淬火作组织准备。
Ø 适用范围：球化退火主要适用于碳素工具钢、合金弹簧 钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和过共析钢(含 碳量大于0.77%)。
Ø 组织：球状珠光体。
四、扩散退火
ห้องสมุดไป่ตู้
各种退火和正火工艺 示意图
3.1.2 钢的正火
正火是将钢加热到 Ac3(亚共析钢)和Accm(过 共析钢)以上30～50℃，保温一定时间， 使之完 全奥氏体化， 然后在空气中冷却到室温，以得 到珠光体类型组织的热处理工艺。
Ø 目的：
Ø 1. 作为最终热处理 Ø 2. 作为预备热处理 Ø 3. 改善切削加工性能
不同淬火方法 示意图 1—单液淬火 2—双液淬火 3—分级淬火 4—等温淬火
3.2.4 钢的淬透性
n 淬透性是钢的主要热处理性能。 n 是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。 1、淬透性的基本概念 淬透性是指钢在淬火时获得淬 硬层深度的能力。其
大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M +
Ø 工艺：一般在Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温 （10h以上），随炉缓冷。
Ø 目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性。 Ø 由于扩散退火加热温度高，因此退火后晶粒粗大，可用完
全退火或正火细化晶粒
五、去应力退火 （低温退火）
Ø 工艺：一般是将工件随炉缓慢加热至 500～650℃，经一 段时间保温后随炉缓慢冷却 至300～200℃以下出炉。
常用的淬火冷却介 质是水和油。水主要用 于形状简单、截面较大 的碳钢零件的淬火。油 一般用作合金钢的淬火 冷却介质。
为了减少零件淬火 时的变形，盐浴也常用 作淬火介质，主要用于 分级淬火和等温淬火。
3.2.3 淬火方法
淬火方法的 选择，主要以获得 马氏体和 减少 内应力、减少工件的变形和开裂为依据。通常的淬 火方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温 淬火等。
4、影响淬透性的因素
凡能增加过冷奥氏体稳定性的因素，或者说凡是使C曲 线位置右移，减小临界冷却速度的因素，都能提高钢的淬 透性，反之则降低其淬透性。
（1）含碳量：在碳钢中，共析钢的淬透性最好；
（2）合金元素：除钴和铝（＞2.5％）以外，其余合金元素 溶于奥氏体后，都能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右 移，降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。