钢的热处理工艺教程

MS
淬火 VC
VC ′
一、淬火加热工艺参数的选择 1、淬火加热温度
（1）化学成分： ➢ 碳钢： 亚共析钢： AC3 +30~50℃
过共析钢： AC1 +30~50℃ ➢ 低合金钢：AC3 或AC1 +50~100 ℃ ➢ 高合金钢：AC3 或AC1 +300~400 ℃ （2）工件尺寸、形状、淬火介质等。
┗ 正火(消网)＋球化退火
注意：1、退火与正火—珠光体类型组织的应用；
2、能用正火处则不用退火。 正火可作为大件或不 重要工件的最终热处理，而退火一般不作为最终热处理
§9-2 钢的淬火与回火
淬火：AC3 或AC1以上奥氏体化， V冷> VC急剧冷 却，获马氏体组织。
等温淬火——B下。
AC1
等温淬火
正火)以细化晶粒
（5）再结晶退火与去应力退火
工艺 名称
工艺规范
目的
适用范围
再结晶 退火①
T
去应力 退火②
AC1 650~700 ℃ 300~650 ℃
① ②
t
① 消除加工硬化 ② 完全消除残余 应力
消除内应力，防 工件变形
冷塑性变形件
铸、锻、焊、 冲压、机加工 件
二、正火目的、用途和工艺
1. 定义
片状与球状珠光体组织切削性能比较
粒(球)状珠 光体
层片状珠光体 刀具
T12钢完全退火与球化退火后性能比较
状态
σb(Mpa) δ(%)
ψ(%)
HB
完全退火
810
15
30
230
球化退火
620
20
40
180
T12钢球化退火与完全退火的性能比较： 球化退火的强硬度更低，塑韧性更好，利于切削加工。
T12钢完全退火与球化退火后组织比较
3、退火目的
总体：改善组织；提高性能。
① 降低硬度，改善切削加工性能； 适合机加工的硬度范围：150~250 HB
② 细化晶粒；均匀组织； ③ 消除内应力。
注：实现目的 ② 时，往往用正火代替退火。
4、退火工艺及特点
（1） 完全退火
工艺规范
特点
目的
适用范围
①工艺： ① ↓硬度，改 亚共析钢、合
T
状态 正火
σb (MPa)
700~800
δ
αk
HB
(%)
(J.cm-2)
15~20 50~80 220
完全退火 650~700
15~20 40~60
180
注：正火态强硬度与塑韧性均较高
三、正火与退火的选用
➢ C%<0.25%低碳钢 —— 多用正火；提高硬度 ➢ C%: 0.25~0.5% —— 可正火、可完全退火 ➢ C%: 0.5~0.75% —— 完全退火； ➢ C%>0.75% —— 球化退火 ➢ C%>0.9% —— 有网状碳化物
AC3 A+F
M+F M+AR
ACm A + Fe3C
AC1 M+AR+ Fe3C
§9-1 钢的退火与正火
一、退火
1、定义
钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢随炉 冷却或控制其冷速，获得平衡组织的工艺。
参见教材“高于或低于AC1”
S
AC1
2、分类
（1）高温退火
完全退火 不完全退火
（相变重结晶退火） 球化退火
T加热>AC1
等温退火
扩散退火
（2）低温退火 T加热<AC1
去应力退火 再结晶退火.
工艺规范
特点
目的
适用范围
T
ACm或AC3
AC1 +20~30℃
①工艺： ① 降低(过)共
不完全奥氏 体化 AC1 ②组织：
析钢硬度适合 切削；
②为最终热处
球状(粒状)珠 光体
理（淬火与低 温回火）做组
织准备
t
含碳量较 高的工、 模具钢的 预备热处 理
工艺关键：
① Fe3C形态控制 ←控制奥氏体化程度。 ② K球的大小控制 ←控制过冷奥氏体冷却转变的温度。
σs (Mpa) 300~400
δ (%) 5~15
ψ
αk HB
(%) (kJ.m-2)
20~40 200~400 230
完全退火 600~700 300~350 15~20 40~50 400~600 200
完全退火后强硬度有所下降，而塑韧性较大幅度提高。 主要目的：改善组织均匀性以及加工性能。
（2）球化退火 ——不完全退火的一种
870~880 ℃
T
4h
720~740 ℃
3h
等 温 退 火
普 通 退 t火
高Biblioteka Baidu钢等温退火与普通退火工艺曲线
（4）扩散（均匀化）退火
工艺规范
特点
目的 适用范围
T
AC3或ACm+ 200~300℃
AC3或ACm
t
(1)高温、长时 消除或减 合金钢锭
间；
轻偏析、 大型铸钢
(2)需再经重结晶 带状组织 件 工艺(完全退火或 等
➢ 加热温度较高； ➢ 冷却速度较快； ➢ 获得组织较细(索氏体)； ➢ 强硬度与塑韧性较高； ➢ 生产效率较高。
①正火 ②退火 ①②
碳钢正火与退火后的硬度（HB）
状态
退火 正火
软的
～125 ～140
结构钢 中等的
～160 ～190
硬的
～185 ～230
工具钢
～220 ～270
正火与退火态45钢机械性能
中钢冷加却热，到以AC获3 或得A接C近m以平上衡的状A态区组域织，的保工持艺一—定又时称间常后化在。空气
2. 目的
① 细化晶粒，消除铸锻焊件组织缺陷； ② 提高低碳钢硬度，改善切削加工性能； ③ 消除高碳钢网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备； ④ 型材或大型复杂铸钢件的最终热处理。
正火与退火的区别
完全退火、球化退火的工艺缺陷： 周期长；变温转变——组织大小不均
——开发出等温退火。
（3） 等温退火
T AC3 +20~30℃
AC1 +20~30℃
Ar1 -20~30℃
AC3
Ac1 Ar1
——普通退火 ——等温完全退火 ——等温球化退火
t
——是完全退火、球化退火工艺的改进
等温退火优势
1）缩短工艺时间：高速钢 40h→20h； 2）组织均匀：碳化物球大小一致。
AC3 +20~30℃
完全奥氏 善切削加工性 金钢的铸、锻、
AC3 AC1
体化 ②组织：
能；
热轧、焊件的
② 细化晶粒； 预备热处理(切
③ 消除内应力；削加工前或热
层片状珠 光体
④减轻组织不
均匀性(消除魏
处理前的预备 热处理)
t
氏组织等)
45钢锻造后与完全退火后机械性能
状态 锻造
σb (Mpa) 650~750
第九章 钢的热处理工艺
本章目的 介绍钢的常用热处理工艺及其应用。
本章重点 1）各类热处理（退火、正火、淬火、回火）工艺—组织 －性能－应用的规律和特点； 2）淬透性、淬硬性的概念与应用。
Ω 热处理分类
普通热处理：”四把火” 退火、正火、淬火、回火
表面热处理：表面热处理（淬火） 化学热处理
形变热处理：控制轧制（形变） 控制冷却