钢的加热、退火与正火

造成这些缺陷的原因是多方面的，可能是设备、工 艺、或操作不当等原因。
因此，在实际生产中应具体问题具体分析，以找出
切实可行的解决办法。 整理ppt
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⑴ 氧化
在氧化性气氛（如空气、O2、CO2、H2O等）中 加热时，铁原子和合金原子会被氧化。
氧化
表面氧化 内氧化
影响工件尺寸 影响工件性能
研究表明，钢在560℃以下加热时，表面氧化膜由两
当钢中含有Cr、Si、Ti、Al等合金元素时，它们与氧
的结合能力远远大于铁，因此优先被氧化，沿奥氏体
晶界生成氧化物，使晶界附近合金浓度降低，奥氏体
稳定性变小，淬火时便会沿晶界形成屈氏体。
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降低表 面光洁
度
氧化对性能的影响
烧损加大， 零件尺寸变
小
出现淬 火软点
氧化的防止办法
盐
真
浴
空
加
加
热
薄件的加热时间：主要靠经验数据，即用经验公
式估算，这些数据在生产实践中已经被证明
是可靠的。但又不是绝对的，需要依据具体
情况进行调整。具体加热时间数据在讲到具
体工艺时再做详细介绍。
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㈤ 钢铁在加热时的缺陷及防止 常见的加热缺陷
氧
脱
欠
化
碳
热
过
过
热
烧
对这些缺陷的检验和评级，可参见相关的国家标准 和部颁标准。
层构成： Fe2O3|Fe3O4|基体
由于这种氧化膜结构致密，且与基体结合牢固，可
使钢表面与氧化性气氛隔离，阻止钢表进一步氧化，
此时可以不考虑防止氧化的问题。
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在560℃以上加热时，表面氧化膜结构发生了变化，
此时的氧化膜由三层构成： Fe2O3|Fe3O4|FeO|基体。 其厚度比为1︰10︰100，实际上主要由FeO组成。
亚共析钢 淬火
过共析钢 淬火
正火
球化 退火
欠热
组织 中残 存部 分F
碳浓度不够导 不能完全 致硬度不足， 消除网状 合金浓度不够 组织或带 导致淬硬层不 状组织 深
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组织中 会残存 粗大的 片状P
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工艺不合理
造成欠热的原因
操作不当
测温仪表指示偏高
⑷ 过热
钢的过热指的是加热温度比正常温度偏高，导致钢 的奥氏体晶粒较正常的要大，即晶粒变粗。
后果是：塑性、韧性、强度降低； 变形加大； 还可能导致热处理裂纹、使工件报废。
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㈢ 加热目的与要求 热处理的第一道工序一般都是把钢加热到临界点 以上，目的是为了得到奥氏体组织。
奥氏体的碳浓 度和合金浓度
奥氏体的 晶粒度
奥氏体成分 的均匀性
加热的质量指标
第二相的数量、 大小和分布
表面氧化、脱碳
或增碳的程度
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变形开裂 的程度
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不同钢种、不同工件、不同的热处理工艺，对上述 指标的要求是不同的。
第八章 钢的加热、退火与正火
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8.1 钢的加热
㈠ 金属加热的物理过程
三种传热方式
传导
对流
加热介质与加热工件 依靠液态或气态
表面接触时，或受热 加热介质的分子
工件表面与心部之间、 相对运动形成的
受热部位与未受热部 热 量 传 输 (600-
分之间发生的热量传 700℃以下)
输
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辐射
通过加热体在 高温下产生的 电磁波来传递 能量的现象 (＞700℃，无 需介质)
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㈡ 加热方式与加热介质 金属加热
直接加热
间接加热
热源
热源 介质
电阻
电磁波 真 固 液气
低能粒子
空 体 体体
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真空加热
加
抑
表
脱
蒸
热
制
面
气
ห้องสมุดไป่ตู้
发
缓
氧
净
作
现
慢
化
化
用
象
截面温差小，应力、变形小；
充入惰性气体强制循环；预热升温
热
可控 气氛 加热
高温短 时快速
加热
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清除工 件表面 的水渍 和锈斑
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⑵ 脱碳
钢在脱碳性气氛中加热时，其表面层中的固溶碳 与气氛中的O2、CO2、H2O和H2等发生化学反应， 生成气体逸出钢外，导致脱碳：
脱碳最严重时，可使表面变成铁素体，淬火后硬
度降低，疲劳强度下降。
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表面脱碳后，内层的碳便向表面扩散，这样就使 脱碳层逐渐加深。加热时间越长，脱碳层越深。
FeO是 缺 位 固 溶 体 ， 结 构 疏 松，与基体结合不牢，易剥 落，所以这种氧化膜不起防 护作用，氧很容易穿过氧化 膜向里氧化。
因而钢铁表面一旦生成 FeO，
就会使氧化速度大大增加，
且温度越高，氧化越厉害。
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加热介质中，O2、CO2和H2O等都会使钢氧化。
在800～950℃下较长时间加热时，在介质中的O2和 CO2除了进行表面氧化之外，还沿着奥氏体晶界向里 扩散，从而发生钢的内氧化。
工件表面与心 部都达到要求 温度所需时间
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取决于热处理的 工艺要求，如消 除内应力、均匀 化、溶解难溶碳 化物等等
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工件有厚件和薄件之分：
薄件：T炉＜400℃，d＜ 300mm
T炉＜800℃，d＜ 200mm
厚件的加热时间T：炉＜可1用00传0℃热，学d＜、有效元分析等进 行估算； 100mm
实际生产中，还要考虑加热方式、热处理类型、钢 的具体成分等因素的影响，对加热温度作必要调整.
加热的基本工艺参数 加
加热
加热
热
温度
速度
时
间
一般不限制加热速度;
对合金含量高、大型 铸、锻件有特别规定.
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加热的基本工艺参数 加
加热
加热
热
温度
速度
时
间
τ＝ τ升 ＋τ透 ＋τ保
工件加热到要求 温度(实为零件 表面温度)所需 要的时间
脱碳实质上也是氧化过程，当炉温在700～850℃ 下存在大量脱碳气氛时容易发生。因此，防氧化 的措施同样适用于防止脱碳。
组织结构
全脱碳层：全部α晶粒
半脱碳层：表面C%＜平均C%
对性能的影响
机械性能下降（强度、硬度、耐磨性）
脱碳层具有残余拉应力，易出现淬火裂纹
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⑶ 欠热
由于加热温度过低或加热时间过短，造成奥氏体化 不完全的缺陷，称为欠热，也叫加热不足。
晶粒不 粗大
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㈣ 确定热处理加热规范的一般原则
加热的基本工艺参数
加热 温度
加
加热
热
速度
时
间
正火：亚共析 AC3＋30～50℃
过共析 ACcm＋30～50℃
退火：亚共析 AC3＋20～40℃
过共析 AC1＋20～30℃
淬火：亚共析 AC3＋30～50℃
过共析
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AC1＋30～50℃
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例1：
淬火加热要求
奥氏体的 碳浓度要 适当；
合金浓度 尽可能高
成分 尽可 能均 匀
晶粒 尽可 能细 小
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不允许 表面氧 化、脱 碳或增 碳
要严防 变形， 不允许 开裂
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例2：
球化退火加热要求
奥氏体的 碳浓度和 合金浓度 要低
成分不能太均匀， 要保留大量的未 溶的碳化物质点， 并弥散分布在奥 氏体中