热处理复习要点

第一章金属的加热

本章重点：

1 传热方式及其特点

2 对热处理加热时间的理解

3 影响热处理工件加热的因素

4 钢加热时的氧化反应

5 钢加热时的脱碳反应

6 炉气碳势的测定方法

5 加热介质的选择

习题：1、3

1 传热方式及其特点

●对流传热：靠气体或液体的流动来传热的方式。特点：通过发热体和工件之间流体的流

动进行

●辐射传热：高温物体直接向外发射热的现象。特点：以电磁波的形式传递能量；波长

范围：0.4~40μm

●传导传热：热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式。特点：

传热物质质点间的相互碰撞；固体中热传递的主要方式；

●综合传热

3 影响热处理工件加热的因素

1)加热方式的影响

✓随炉加热：工件装入炉中，随着炉子升温而加热，直至所需加热温度

✓预热加热：工件先在已升温至较低温度的炉子中加热，到温后再转移至预定工件加热温度的炉中加热至工件达到所要求的温度。

✓到温入炉加热又称热炉装料加热：先把炉子升到工件要求的加热温度，然后再把工件装入炉内进行加热

✓高温入炉加热：工件装入较工件要求加热温度高的炉内进行加热，直至工件达到要求温度

关键不同之处：加热速度不同，随炉加热→预热加热→到温入炉加热→高温入炉加热2）加热介质及工件放置方式的影响

（1）加热介质的影响

①流态化炉中加热的特点工作时，一定压力和流量的气流通入炉内，石墨粒子翻滚，接触或分离，产生电阻，发热，加热工件。

○2在液态介质（熔盐或金属）中加热的特点加热均匀，不易脱碳，加热速度快。以热传导为主，兼有辐射传热及对流传热---综合传热

○3在气态介质中加热的特点属于综合传热：高温区：辐射为主；高温区：辐射为主；低于600ºC的循环气体炉：对流为主

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④真空加热的特点辐射为主工件表面光洁、黑度更小，给热系数较光亮加热时更小

(2)工件在炉内排布方式的影响

工件在炉内排布方式直接影响热量传递的通道

(3)工件本身的影响

几何形状；表面积与其体积之比；工件的物理性质。

4 钢加热时的氧化反应

（1）氧化：材料中金属元素与氧化性气体形成氧化物层危害：工件表面变色，失去光泽；力学性能变坏（如疲劳性能）。

（2）氧化反应对于铁来说，根据加热温度不同，常见的氧化反应也不同

T<570ºC T>570ºC

3Fe+2O2→Fe3O4 3Fe+1/2O2→FeO

3/4Fe+H2O↔Fe3O4+H2 Fe+H2O↔FeO+H2

3/4Fe+CO2↔Fe3O4+CO Fe+CO2↔FeO+CO

活度：为使理想溶液（或极稀溶液）的热力学公式适用于真实溶液，用来代替浓度的一种物理量。分解压定义：固体或液体化合物发生分解反应，在指定的温度下达到平衡时，所生成的气体的总压力，称为分解压。如碳酸钙的分解反应达平衡时，二氧化碳的分压就是分解压。一定温度下，分解压越小的氧化物越稳定。假设从混合气体系统中排除第i种气体以外的所有其他气体，而保持系统体积和温度不变，此时气体所具有的压力，称为混合气体中第i种气体的分压，即在给定温度及体积下，仅一种i气体单独存在而充满容器时的压力。（3）影响因素氧化的速度取决于氧和铁原子通过氧化膜的扩散速度。

（4）氧化物的组织形式

Fe3O4在570ºC以下形成，组织致密，氧化速度较慢。FeO在570ºC以上形成，结构疏松，O和Fe原子通过FeO相对扩散，氧化速度加剧。

5 钢加热时的脱碳反应

钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低，这种现象成为脱碳。钢加热时的脱碳、增碳平衡

CO2+Cγ-Fe↔2CO

H2O+Cγ-Fe↔2CO+H2

2H2+Cγ-Fe↔CH4

5 加热介质的选择

基本原则：避免工件表面与加热介质发生化学作用

（1）真空加热：避免氧化、脱碳，达到光亮热处理的目的

（2）保护气氛：在工件加热时保护其表面不氧化、脱碳的气氛。

●吸热式气体特点：化学反应所产生的热量少，不能维持正常反应，需外部供热；用

途：各类碳钢、低合金钢的保护气氛淬火加热；高速钢及合金工具钢；高铬钢和不锈钢不宜使用；（吸热式气体含有一氧化碳能氧化镉钼硅）不做回火加热保护气；（在低温范围内会出现大量的碳黑）

●放热式气体特点：原料气与较充足的空气混合，仅靠其本身的不完全燃烧所放出的

热量就能维持其反应时，所制成的气体。淡型用途：铜和铜合金的光亮处理高速切削

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工具的表面氧化处理，但是淡型的碳势低，只能用作防护氧化，不能防止脱碳。浓型用途：低碳钢光亮退火以及碳钢短时加热或允许少量脱碳的工件光亮的淬火。 氨热分解气 用途：含铬较高的合金钢、不锈钢的光亮退火和淬火

第二章 退火和正火

扩散退火

完全退火

不完全退火

球化退火

再结晶退火

去应力退火

正火

1、退火 定义：将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温后随炉缓冷以获得近于平衡组织的热处理工艺

2.目的：

①均匀钢的化学成分及组织；

②细化晶粒，调整硬度；

③消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能；

④为淬火作组织准备。

概念、目的、应用和工艺参数的制定

正火与退火的定义、异同点、选用 正火与退火的缺陷

2）、正火定义:将钢加热至Ac3或Accm以上30～50℃保温，在空气中冷却。得到珠光体类组织的热处理工艺。适用于碳素钢及低、中合金钢，而不适用于高合金钢。

原因：高合金钢奥氏体非常稳定，C曲线很靠右，空冷也碰不到鼻子，即使在空气中也能淬火。这些钢成为“空淬钢”或“自硬钢”，也叫“马氏体钢”。

目的：

①细化组织，消除热加工造成的过热缺陷，使组织正常化；

②提高普通结构零件的机械性能。

③用于低碳钢，提高硬度，改善钢的切削加工性能；

④用于中碳钢，代替调质处理，为高频淬火做准备，大大降低成本。

⑤用于高碳钢，消除网状碳化物，便于球化退火；

⑥用于大件热处理，代替淬火

⑦不太重要的的工件，在正火状态使用，性能有所提高。

应用：

●取代部分完全退火

●用于普通结构件的最终热处理

●用于过共析钢，以减少或消除二次渗碳体呈网状析出

3、退火、正火后钢的组织和性能

（1）相同处均是珠光体型组织

（2）不同处较大的过冷度（正火），转变温度较低（退火）

（3）3 退火和正火的组织区别

1）正火P组织比退火状态的片层间距小，P领域小；

2）加热温度与完全退火相同，但正火冷速较快，转变温度较低，会出现伪共析组织；3）合金钢中的cem稳定，不易充分固溶到A中，故退火、正火后均不易形成片层状P，而呈粒状P。正火后粒状cem较退火的细，故硬度较高；

4）正常规范下退火、正火均使钢的晶粒细化。但如果加热温度过高，使A晶粒粗大，在正火后极易形成魏氏组织，在退火后则形成粗晶粒组织。

4 退火、正火工艺选择原则

（1）C<0.25％，正火

1）渗碳钢，正火；

2）C<0.20％，高温正火；

3）形状复杂的大型铸件，退火；

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