第七讲钢的热处理2
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
12
• 三、 其他热处理工艺简介 1、形变热处理：是将塑性变形和热处理结合起来的复合 热处理工艺。 （1）特点：综合塑性变形强化和相变强化的效果，既提 高钢的强度，又可提高塑性和韧度，是提高钢强韧度的 有效手段。 （2）形变热处理分有：低温和高温形变热处理。 1）低温形变热处理 是将钢加热奥氏体化后，保温一段 时间再急速快冷至马氏体转变温度以上某一温度，进行 塑性变形，随后再进行淬火和回火的工艺。 低温形变热处理后，钢能在塑性和韧度几乎不降低 的情况下，有效地提高抗拉强度、屈服点和疲劳强度。 低温形变热处理常用于韧度要求高的刃具、模具等工件 的处理。
100
2 200 300 400 500 600 700 回火温度/℃
• （1）马氏体的分解（<200℃） 淬火钢在100℃以下回火时， 由于温度较低，原子的活动能力较弱，钢的组织基本不发 生变化。马氏体分解主要发生在100～200℃，此时马氏体 中过饱和的碳原子将以ε碳化物（FexC）的形式析出，使 马氏体的过饱和度降低。析出的ε碳化物以极细小的片状分 布在马氏体的基体上，这种组织称为回火马氏体，用符号 “M回”表示。马氏体的分解过程将持续到350℃左右。 （2）残余奥氏体的分解 （200～300℃） 由于马 氏体的分解，过饱和度的下 降，减轻了对残余奥氏体的 压力，因而残余奥氏体开始 发生分解，形成过饱和α固 溶体和ε碳化物，其组织与同 温度下马氏体的回火产物一 样，同样是回火马氏体组织。
• 4、回火时的性能变化 • 在回火过程中，随着淬火钢的组织变化，钢的力学性能也会 发生相应的变化。随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下 降，而塑性和韧性提高，如图所示。 （1）在200℃以下，由马氏体中析出大量弥散分布的ε碳化物， 具有强化基体的作用，使钢的硬度不致于下降，有时甚至会 使某些高碳钢的硬度有所提高； （2）在200～350℃时，对于 高碳钢来说，由于残余奥氏体 转变为回火马氏体，会使硬度 提高，而对于低、中碳钢来说， 由于残余奥氏体的量相对较少， 则硬度会缓慢下降； （3）在350℃以上时，由于渗 碳体的颗粒的粗大化以及马氏 体逐渐转变为铁素体，使钢的 硬度直线下降。
• （2） 高温回火脆性（又叫第二类回火脆性或可逆回火脆性） • 淬火钢在500-650℃温度范围内回火出现的脆性称为高温回火脆 性。这类回火脆性主要出现在含Cr、Ni、Mn、Si等合金元素的 钢中。当淬火钢在550℃左右加热保温后缓慢冷却时，会发生明 显的脆化现象，若快速冷却，脆化现象消失或受到抑制。 • 若将已产生脆化的钢重新加热到550℃左右保温并快速冷却时， 可消除脆性；反之，若将已消除脆性的钢重新加热到高温回火温 区，然后缓慢冷却，则脆性又会再次出现。因此又称可逆回火脆 性。 一般认为，高温回火脆性的产生主要 与Sb、Sn、P等有害杂质元素在原奥 氏体晶界偏聚有关。这些杂质削弱了 奥氏体晶界上原子间的结合，从而降 低了晶界断裂强度，而Ni、Cr、Mn等 合金元素，促进上述杂质元素向原奥 氏体晶界偏聚，所以增大了回火脆性 倾向。 在钢中加入Mo、W等合金元素，能抑 制杂质元素向晶界偏聚，可有效减轻 9 或消除这类回火脆性倾向。
• 6、 回火脆性 • 淬火钢回火时，冲击韧性并非随着回火温度的升高而提高，在 250～400℃和450～650℃两个温度区间内出现明显下降，这种 脆化现象称为钢的回火脆性，如图所示。 （1） 低温回火脆性（也称第一类回火脆性或不可逆回火脆性） 淬火钢在250～350℃温度范围内回 火出现的脆性称为低温回火脆性。 几乎所有的淬火钢在该温度范围回火 时，都会出现不同程度的脆性。一般 认为，是由于马氏体分解在其晶界上 析出断续的薄壳状渗碳体，降低了晶 界断裂强度，使裂纹容易沿着晶界形 成与扩展，因而导致脆性断裂。若进 一步提高回火温度，可使碳化物聚集 球化，从而减轻和消除界面脆化，钢 的韧性又得到恢复和提高，目前尚无 法消除这类回火脆性，因此应避免在 此温度范围内回火。 8
•
• •
•
• • • • • •
1)引起变形和开裂的原因 ①高碳马氏体中的显微裂纹在外力作用下扩展成为宏观裂纹。 ②淬火时产生的内应力(热应力和组织转变应力)导致开裂。 热应力是指钢件在冷却过程中由于表面和心部的温差引起的钢 件体积胀缩不均匀所产生的内应力。组织转变应力是指由于钢件 快速冷却时表层与心部相变不同时，以及相变前后相的比容不同 所产生的内应力。 2)防止淬火变形、开裂的措施： ①正确选材。在考虑到材料的力学性能、工艺性能及成本的同 时，应尽量选用变形开裂倾向小的材料。 ②合理进行结构设计。尽量减少零件截面厚薄悬殊及形状不对称 性，避免薄边、尖角。 ③合理制订热处理工艺标准。在能满足性能要求的情况下，不应 提出过高的技术指标。正确安排零件制造的工艺路线，做到冷热 加工合理配合。 ④合理制订淬火工艺。如正确确定加热温度、加热速度、冷却方 式等。 ⑤淬火后应及时回火，以便消除内应力。
• 3、回火时的组织转变
• 钢经淬火后的组织(马氏体+残余奥氏体)为不稳定组 织，有着自发向稳定组织转变的倾向。但在室温下， 这种转变的速度极其缓慢。回火加热时，随着温度 的升高，原子活动能力加强，使组织转变能较快地 进行。 淬火钢在回火时的组织 转变可以分为马氏体的 分解、残余奥氏体的转 变、碳化物类型的转变 和渗碳体的聚集长大等 四个阶段，如图所示。 1
• 二、淬火钢的回火 • 钢淬火后处于不稳定的组织状态(M+A`)，钢件内应力也 很大，性能表现为硬度高、脆性大，塑性、韧性很低，因 此淬火钢件不能直接使用，必须要经过回火，促使淬火后 的不稳定组织向稳定组织转变。 • 1、回火 将淬火钢加热到A1线以下某一温度，保温一定 时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 • 2、淬火钢回火的目的 （1）降低脆性，减少或消除内应力，防止工件变形开裂。 （2）调整淬火钢的组织和性能，用不同回火温度配合，获 得工件的使用性能。 （3）稳定工件尺寸，保证工件在使用过程中不发生尺寸和 形状变化。 （4）对于某些高淬透性的合金钢，空冷时即可淬火成马氏 体组织，通过回火可使碳化物聚集长大，降低钢的硬度 1 （软化），以利于切削加工。比退火周期短。
•
13
2）高温形变热处理 是将钢加热奥氏体化后，保温一段时间后就 进行塑性变形，随即淬火和回火。 通常使用的锻热淬火，轧热淬火等高温形变热处理。 高温形变热处理后，钢在提高抗拉强度和屈服点的同时，塑性和韧 度也得到改善，可有效提高工件承受复杂强载荷的能力，并能降 低脆性及缺口敏感性，高温形变热处理与普通淬火相比，抗拉强 度可提高10%—30%，塑性可提高40％一50％。 2、真空热处理 （1）真空热处理 工件在低于一个大气压的封闭环境中进行的热 处理工艺。 （2）分类：真空退火、真空淬火和真空化学热处理等。 （3）特点：真空热处理在工艺过程中不发生氧化、脱碳、有利于 去除氧化物和油污，表面光洁；加热升温平缓，工件温差小，变 形小；有利于排除有害气体，特别是除氢，减少了氢脆等危害， 提高韧度；污染小，劳动条件好；但真空热处理设备复杂，成本 高，维护调试要求高。 （4）用途：多用于工具，模具、精密零件以及一些特殊要求的工 件的热处理。 14
5
（4）淬火钢经回火获得的托氏体和索氏体组织与过冷奥 氏体直接分解所得到的贝氏体和索氏体相比，具有较优 的性能；在硬度相同时，回火组织具有较高的屈服强度、 塑性和韧性。主要是因为组织形态不同，回火组织渗碳 体为颗粒状，奥氏体直接分解的渗碳体为片层状。 • 5、回火种类 • 淬火钢回火后的组织和性能决定于回火温度。按回火温 度范围的不同，可将钢的回火分为三类： • （1）低温回火 回火温度范围一般为150～250℃，得到回火马氏体组织。 • 目的：降低淬火应力和脆性；保持高硬度（HRC58-64） 和高耐磨性。 用途：各种高碳钢工、模具及耐磨零件通常采用低温回火。
6
• （2）中温回火 • 回火温度范围通常为350～500℃，得到回火托氏 体组织，硬度为HRC35～45 。 • 目的：获得具有较高的弹性极限和屈服极限，并 有一定的塑性和韧性。 • 用途：各种弹簧和需要弹性零件的热处理。 • （3）高温回火 • 回火温度范围通常为500～650℃，得到回火索氏 体组织，硬度为HRC25～35。 • 目的：获得保持较高强度的同时，又具有较好的 塑性和韧性，即综合机械性能较好。 • 通常将中碳钢的淬火加高温回火的热处理称为凋 质处理。 • 用途：处理各种重要的结构零件，如在交变载荷 7 下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
15
• 4、 钢的表面热处理 （1）表面热处理：仅对工件表层进行热处理以改 变其组织和性能的工艺。 （2）目的：强化工件表面 （3）用途：要求工件的这些表面层具有高的硬度、 耐磨性及疲劳强度，而工件的心部要求具有足够 的塑性和韧性的机件。如受冲击载荷、交变载荷 及摩擦条件下工作的机件，主轴、齿轮、曲轴等。 （4）常用的表面热处理方法包括表面淬火和化学 热处理两类。
16
• 一、 钢的表面淬火 • 1、表面淬火：将工件的表层迅速加热到淬火温度进行 淬火的工艺方法。 • 2、常用的方法：根据加热方法的不同，感应加热、火 焰加热、激光加热、电接触加热、盐浴快速加热等，其 中以感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火应用最广泛。 • 3、表面淬火工件的材料 • 碳的含量一般为0.4%～0.5%的碳素钢与合金钢是最适 合于表面淬火的材料，如45钢、40Cr等。但也可以用 于高碳工具钢、低合金工具钢以及铸铁等材料。 • 4、表面淬火工件的预先热处理 • 一是调质，用于性能要求交高的重要零件。 • 二是正火，用于性能要求不高的普通零件。
11
8、淬火、回火在零件制造工艺路线中的位置 • 需要淬火回火的零件，淬火回火工艺都应该安 排在零件制造工艺路线中的恰当位置。通常把淬 火回火零件分为淬硬件和调质件两类。 （1）淬硬零件 指淬火后低温回火和中温回火的零 件，这类零件的硬度较高(一般>40HRC)，切削加 工比较困难，这类零件加工制造工艺路线一般是： • 下料→锻造→退火(正火) →粗切削加工、精切 削加工(留磨削余量) →淬火、回火→磨削。 （2）调质零件 指淬火后高温回火的零件(调质件)， 这类零件虽然硬度稍高，但一般尚可加工，其加 工制造工艺路线一般是； 下料→锻造→退火(正火) →粗切削加工→调质→ 精切削加工→磨削。
第六节 钢的表面热处理
1、表面强化：增强材料表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性、 物理性能以及美观等表面处理方法的总称。 • 它包括机械的、物理的、化学的以及物理化学的一系列表面 强化处理方法。 2、表面强化分类 按表面强化的工艺特点可分为： ①表面冶金强化（它包括堆焊、热喷涂、激光重熔等）； ②表面形变（机械）强化（它包括喷丸、滚压、挤压等）； ③表面热处理强化（它包括表面淬火、化学热处理等）； ④表面薄膜强化（它包括电镀、电刷镀、气相沉积、化学镀 等）； ⑤表面非金属化处理（它包括喷塑、粘涂、涂装等）； ⑥高能束（密度）表面强化（它包括电子束、离子束、激光 束等）。 3、性能要求 ---- 表硬内韧或美观、耐腐蚀。
100 200 300 400 500 Hale Waihona Puke Baidu00 3700
回火温度/℃
• （3）碳化物的转变（250～400℃） 随着温度 的升高，ε碳化物开始与α固溶体脱溶，并逐步 转变为稳定的渗碳体（Fe3C）。到达350℃左 右，马氏体中的碳含量已基本下降到铁素体的 平衡成分，内应力大量消除，形成了在保持马 氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体 的组织，称为回火托氏体，用符号“T回”表 示。 • （4）渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶 （>450℃） 在这一阶段的回火过程中，随着 回火温度的升高，渗碳体颗粒通过聚集长大而 形成较大的颗粒状。同时，保持马氏体形态的 铁素体开始发生再结晶，形成多边形的铁素体 晶粒。这种由颗粒状渗碳体与多边形铁素体组 4 成的组织称为回火索氏体，用符号“S回”表
• 7、 钢的淬火缺陷 • 除前面讲的钢加热过程缺陷（过热、过烧、 氧化、脱碳）外还有以下几点： • （1）硬度不足与软点 • 钢件淬火硬化后，表面硬度低于应有的硬 度，称为硬度不足；表面硬度偏低的局部 小区域称为软点。引起硬度不足和软点的 主要原因有淬火加热温度偏低、保温时间 不足、淬火冷却速度不够以及表面氧化脱 碳等。 • （2）淬火变形和开裂 在淬火过程中所发 生的钢件体积、形状、尺寸的变化通称为 淬火变形，当钢件内的淬火应力超过材料 的强度极限时便会导致开裂。 • 10
• 三、 其他热处理工艺简介 1、形变热处理：是将塑性变形和热处理结合起来的复合 热处理工艺。 （1）特点：综合塑性变形强化和相变强化的效果，既提 高钢的强度，又可提高塑性和韧度，是提高钢强韧度的 有效手段。 （2）形变热处理分有：低温和高温形变热处理。 1）低温形变热处理 是将钢加热奥氏体化后，保温一段 时间再急速快冷至马氏体转变温度以上某一温度，进行 塑性变形，随后再进行淬火和回火的工艺。 低温形变热处理后，钢能在塑性和韧度几乎不降低 的情况下，有效地提高抗拉强度、屈服点和疲劳强度。 低温形变热处理常用于韧度要求高的刃具、模具等工件 的处理。
100
2 200 300 400 500 600 700 回火温度/℃
• （1）马氏体的分解（<200℃） 淬火钢在100℃以下回火时， 由于温度较低，原子的活动能力较弱，钢的组织基本不发 生变化。马氏体分解主要发生在100～200℃，此时马氏体 中过饱和的碳原子将以ε碳化物（FexC）的形式析出，使 马氏体的过饱和度降低。析出的ε碳化物以极细小的片状分 布在马氏体的基体上，这种组织称为回火马氏体，用符号 “M回”表示。马氏体的分解过程将持续到350℃左右。 （2）残余奥氏体的分解 （200～300℃） 由于马 氏体的分解，过饱和度的下 降，减轻了对残余奥氏体的 压力，因而残余奥氏体开始 发生分解，形成过饱和α固 溶体和ε碳化物，其组织与同 温度下马氏体的回火产物一 样，同样是回火马氏体组织。
• 4、回火时的性能变化 • 在回火过程中，随着淬火钢的组织变化，钢的力学性能也会 发生相应的变化。随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下 降，而塑性和韧性提高，如图所示。 （1）在200℃以下，由马氏体中析出大量弥散分布的ε碳化物， 具有强化基体的作用，使钢的硬度不致于下降，有时甚至会 使某些高碳钢的硬度有所提高； （2）在200～350℃时，对于 高碳钢来说，由于残余奥氏体 转变为回火马氏体，会使硬度 提高，而对于低、中碳钢来说， 由于残余奥氏体的量相对较少， 则硬度会缓慢下降； （3）在350℃以上时，由于渗 碳体的颗粒的粗大化以及马氏 体逐渐转变为铁素体，使钢的 硬度直线下降。
• （2） 高温回火脆性（又叫第二类回火脆性或可逆回火脆性） • 淬火钢在500-650℃温度范围内回火出现的脆性称为高温回火脆 性。这类回火脆性主要出现在含Cr、Ni、Mn、Si等合金元素的 钢中。当淬火钢在550℃左右加热保温后缓慢冷却时，会发生明 显的脆化现象，若快速冷却，脆化现象消失或受到抑制。 • 若将已产生脆化的钢重新加热到550℃左右保温并快速冷却时， 可消除脆性；反之，若将已消除脆性的钢重新加热到高温回火温 区，然后缓慢冷却，则脆性又会再次出现。因此又称可逆回火脆 性。 一般认为，高温回火脆性的产生主要 与Sb、Sn、P等有害杂质元素在原奥 氏体晶界偏聚有关。这些杂质削弱了 奥氏体晶界上原子间的结合，从而降 低了晶界断裂强度，而Ni、Cr、Mn等 合金元素，促进上述杂质元素向原奥 氏体晶界偏聚，所以增大了回火脆性 倾向。 在钢中加入Mo、W等合金元素，能抑 制杂质元素向晶界偏聚，可有效减轻 9 或消除这类回火脆性倾向。
• 6、 回火脆性 • 淬火钢回火时，冲击韧性并非随着回火温度的升高而提高，在 250～400℃和450～650℃两个温度区间内出现明显下降，这种 脆化现象称为钢的回火脆性，如图所示。 （1） 低温回火脆性（也称第一类回火脆性或不可逆回火脆性） 淬火钢在250～350℃温度范围内回 火出现的脆性称为低温回火脆性。 几乎所有的淬火钢在该温度范围回火 时，都会出现不同程度的脆性。一般 认为，是由于马氏体分解在其晶界上 析出断续的薄壳状渗碳体，降低了晶 界断裂强度，使裂纹容易沿着晶界形 成与扩展，因而导致脆性断裂。若进 一步提高回火温度，可使碳化物聚集 球化，从而减轻和消除界面脆化，钢 的韧性又得到恢复和提高，目前尚无 法消除这类回火脆性，因此应避免在 此温度范围内回火。 8
•
• •
•
• • • • • •
1)引起变形和开裂的原因 ①高碳马氏体中的显微裂纹在外力作用下扩展成为宏观裂纹。 ②淬火时产生的内应力(热应力和组织转变应力)导致开裂。 热应力是指钢件在冷却过程中由于表面和心部的温差引起的钢 件体积胀缩不均匀所产生的内应力。组织转变应力是指由于钢件 快速冷却时表层与心部相变不同时，以及相变前后相的比容不同 所产生的内应力。 2)防止淬火变形、开裂的措施： ①正确选材。在考虑到材料的力学性能、工艺性能及成本的同 时，应尽量选用变形开裂倾向小的材料。 ②合理进行结构设计。尽量减少零件截面厚薄悬殊及形状不对称 性，避免薄边、尖角。 ③合理制订热处理工艺标准。在能满足性能要求的情况下，不应 提出过高的技术指标。正确安排零件制造的工艺路线，做到冷热 加工合理配合。 ④合理制订淬火工艺。如正确确定加热温度、加热速度、冷却方 式等。 ⑤淬火后应及时回火，以便消除内应力。
• 3、回火时的组织转变
• 钢经淬火后的组织(马氏体+残余奥氏体)为不稳定组 织，有着自发向稳定组织转变的倾向。但在室温下， 这种转变的速度极其缓慢。回火加热时，随着温度 的升高，原子活动能力加强，使组织转变能较快地 进行。 淬火钢在回火时的组织 转变可以分为马氏体的 分解、残余奥氏体的转 变、碳化物类型的转变 和渗碳体的聚集长大等 四个阶段，如图所示。 1
• 二、淬火钢的回火 • 钢淬火后处于不稳定的组织状态(M+A`)，钢件内应力也 很大，性能表现为硬度高、脆性大，塑性、韧性很低，因 此淬火钢件不能直接使用，必须要经过回火，促使淬火后 的不稳定组织向稳定组织转变。 • 1、回火 将淬火钢加热到A1线以下某一温度，保温一定 时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 • 2、淬火钢回火的目的 （1）降低脆性，减少或消除内应力，防止工件变形开裂。 （2）调整淬火钢的组织和性能，用不同回火温度配合，获 得工件的使用性能。 （3）稳定工件尺寸，保证工件在使用过程中不发生尺寸和 形状变化。 （4）对于某些高淬透性的合金钢，空冷时即可淬火成马氏 体组织，通过回火可使碳化物聚集长大，降低钢的硬度 1 （软化），以利于切削加工。比退火周期短。
•
13
2）高温形变热处理 是将钢加热奥氏体化后，保温一段时间后就 进行塑性变形，随即淬火和回火。 通常使用的锻热淬火，轧热淬火等高温形变热处理。 高温形变热处理后，钢在提高抗拉强度和屈服点的同时，塑性和韧 度也得到改善，可有效提高工件承受复杂强载荷的能力，并能降 低脆性及缺口敏感性，高温形变热处理与普通淬火相比，抗拉强 度可提高10%—30%，塑性可提高40％一50％。 2、真空热处理 （1）真空热处理 工件在低于一个大气压的封闭环境中进行的热 处理工艺。 （2）分类：真空退火、真空淬火和真空化学热处理等。 （3）特点：真空热处理在工艺过程中不发生氧化、脱碳、有利于 去除氧化物和油污，表面光洁；加热升温平缓，工件温差小，变 形小；有利于排除有害气体，特别是除氢，减少了氢脆等危害， 提高韧度；污染小，劳动条件好；但真空热处理设备复杂，成本 高，维护调试要求高。 （4）用途：多用于工具，模具、精密零件以及一些特殊要求的工 件的热处理。 14
5
（4）淬火钢经回火获得的托氏体和索氏体组织与过冷奥 氏体直接分解所得到的贝氏体和索氏体相比，具有较优 的性能；在硬度相同时，回火组织具有较高的屈服强度、 塑性和韧性。主要是因为组织形态不同，回火组织渗碳 体为颗粒状，奥氏体直接分解的渗碳体为片层状。 • 5、回火种类 • 淬火钢回火后的组织和性能决定于回火温度。按回火温 度范围的不同，可将钢的回火分为三类： • （1）低温回火 回火温度范围一般为150～250℃，得到回火马氏体组织。 • 目的：降低淬火应力和脆性；保持高硬度（HRC58-64） 和高耐磨性。 用途：各种高碳钢工、模具及耐磨零件通常采用低温回火。
6
• （2）中温回火 • 回火温度范围通常为350～500℃，得到回火托氏 体组织，硬度为HRC35～45 。 • 目的：获得具有较高的弹性极限和屈服极限，并 有一定的塑性和韧性。 • 用途：各种弹簧和需要弹性零件的热处理。 • （3）高温回火 • 回火温度范围通常为500～650℃，得到回火索氏 体组织，硬度为HRC25～35。 • 目的：获得保持较高强度的同时，又具有较好的 塑性和韧性，即综合机械性能较好。 • 通常将中碳钢的淬火加高温回火的热处理称为凋 质处理。 • 用途：处理各种重要的结构零件，如在交变载荷 7 下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
15
• 4、 钢的表面热处理 （1）表面热处理：仅对工件表层进行热处理以改 变其组织和性能的工艺。 （2）目的：强化工件表面 （3）用途：要求工件的这些表面层具有高的硬度、 耐磨性及疲劳强度，而工件的心部要求具有足够 的塑性和韧性的机件。如受冲击载荷、交变载荷 及摩擦条件下工作的机件，主轴、齿轮、曲轴等。 （4）常用的表面热处理方法包括表面淬火和化学 热处理两类。
16
• 一、 钢的表面淬火 • 1、表面淬火：将工件的表层迅速加热到淬火温度进行 淬火的工艺方法。 • 2、常用的方法：根据加热方法的不同，感应加热、火 焰加热、激光加热、电接触加热、盐浴快速加热等，其 中以感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火应用最广泛。 • 3、表面淬火工件的材料 • 碳的含量一般为0.4%～0.5%的碳素钢与合金钢是最适 合于表面淬火的材料，如45钢、40Cr等。但也可以用 于高碳工具钢、低合金工具钢以及铸铁等材料。 • 4、表面淬火工件的预先热处理 • 一是调质，用于性能要求交高的重要零件。 • 二是正火，用于性能要求不高的普通零件。
11
8、淬火、回火在零件制造工艺路线中的位置 • 需要淬火回火的零件，淬火回火工艺都应该安 排在零件制造工艺路线中的恰当位置。通常把淬 火回火零件分为淬硬件和调质件两类。 （1）淬硬零件 指淬火后低温回火和中温回火的零 件，这类零件的硬度较高(一般>40HRC)，切削加 工比较困难，这类零件加工制造工艺路线一般是： • 下料→锻造→退火(正火) →粗切削加工、精切 削加工(留磨削余量) →淬火、回火→磨削。 （2）调质零件 指淬火后高温回火的零件(调质件)， 这类零件虽然硬度稍高，但一般尚可加工，其加 工制造工艺路线一般是； 下料→锻造→退火(正火) →粗切削加工→调质→ 精切削加工→磨削。
第六节 钢的表面热处理
1、表面强化：增强材料表面强度、硬度、耐磨性、耐蚀性、 物理性能以及美观等表面处理方法的总称。 • 它包括机械的、物理的、化学的以及物理化学的一系列表面 强化处理方法。 2、表面强化分类 按表面强化的工艺特点可分为： ①表面冶金强化（它包括堆焊、热喷涂、激光重熔等）； ②表面形变（机械）强化（它包括喷丸、滚压、挤压等）； ③表面热处理强化（它包括表面淬火、化学热处理等）； ④表面薄膜强化（它包括电镀、电刷镀、气相沉积、化学镀 等）； ⑤表面非金属化处理（它包括喷塑、粘涂、涂装等）； ⑥高能束（密度）表面强化（它包括电子束、离子束、激光 束等）。 3、性能要求 ---- 表硬内韧或美观、耐腐蚀。
100 200 300 400 500 Hale Waihona Puke Baidu00 3700
回火温度/℃
• （3）碳化物的转变（250～400℃） 随着温度 的升高，ε碳化物开始与α固溶体脱溶，并逐步 转变为稳定的渗碳体（Fe3C）。到达350℃左 右，马氏体中的碳含量已基本下降到铁素体的 平衡成分，内应力大量消除，形成了在保持马 氏体形态的铁素体基体上分布着细粒状渗碳体 的组织，称为回火托氏体，用符号“T回”表 示。 • （4）渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶 （>450℃） 在这一阶段的回火过程中，随着 回火温度的升高，渗碳体颗粒通过聚集长大而 形成较大的颗粒状。同时，保持马氏体形态的 铁素体开始发生再结晶，形成多边形的铁素体 晶粒。这种由颗粒状渗碳体与多边形铁素体组 4 成的组织称为回火索氏体，用符号“S回”表
• 7、 钢的淬火缺陷 • 除前面讲的钢加热过程缺陷（过热、过烧、 氧化、脱碳）外还有以下几点： • （1）硬度不足与软点 • 钢件淬火硬化后，表面硬度低于应有的硬 度，称为硬度不足；表面硬度偏低的局部 小区域称为软点。引起硬度不足和软点的 主要原因有淬火加热温度偏低、保温时间 不足、淬火冷却速度不够以及表面氧化脱 碳等。 • （2）淬火变形和开裂 在淬火过程中所发 生的钢件体积、形状、尺寸的变化通称为 淬火变形，当钢件内的淬火应力超过材料 的强度极限时便会导致开裂。 • 10