量具钢性能及热处理.
常用钢材热处理参数
常用钢材热处理参数常见的钢材热处理参数包括淬火、回火、退火、正火等。
下面将详细介绍它们的温度范围、保温时间以及应用领域。
1. 淬火（quenching）淬火是指将加热至临界温度以上的钢材迅速冷却至室温或低温的热处理过程。
淬火的目的是增加钢材的硬度和强度。
常见的淬火温度范围为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
钢材的选用因素包括成分、形状和尺寸、要求的性能等。
应用领域包括汽车零部件、工具、刀具等。
2. 回火（tempering）回火是指将淬火后的钢材加热至一个较低的温度范围并持续保温一段时间的热处理过程。
回火使得钢材硬度和强度降低，但同时也提高了其韧性和可塑性。
回火一般在淬火后立即进行。
温度范围通常为150℃到700℃，保温时间则根据要求的性能来确定。
应用领域包括航空航天、机械零部件、轴承等。
3. 退火（annealing）退火是指将钢材加热至足够高的温度并持续保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理过程。
退火的目的是消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
退火温度和保温时间的选择依赖于钢材的成分和形状，一般在600℃到800℃之间。
应用领域涉及到钢材的精密加工，如汽车制造、船舶等。
4. 正火（normalizing）正火是指将加热至临界温度以上的钢材空气冷却至室温的热处理过程。
正火可以消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
正火温度范围一般为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
应用领域包括汽车零部件、轴承、机械零件等。
此外，还有其他钢材热处理方法如奥氏体化退火、球化退火等针对不同的钢材类型和应用需求的热处理方法。
具体的热处理参数应根据材料的成分、形状和要求的性能来确定，并结合实际生产条件进行调整。
因此，在进行钢材热处理时，需要进行一系列的试验和分析，以确定最佳的处理参数。
量具用钢
1Cr13和2Cr13具有抗大气、蒸气等介质腐蚀
的能力，常作为耐蚀的结构钢使用。为了获得 良好的综合性能，常采用淬火+高温回火 （600~700 ℃ ），得到回火索氏体，来制造 汽轮机叶片、锅炉管附件等。而3Cr13和 4Cr13钢，由于含碳量高一些，耐蚀性就相对 差一些，通过淬火+低温回火（200~300℃）， 得到回火马氏体，具有较高的强度和硬度 （HRC达50），因此常作为工具钢使用，制造 医疗器械、刃具、热油泵轴等。
应注意这类钢在600~800℃长期加热还会产 生硬而脆的σ相，使材料产生σ相脆性。 另外，在925℃以上急冷时，会产生晶间 腐蚀倾向和晶粒显著粗化带来的脆性。这些 现象对焊接部位都是严重的问题。前者可经 过650~815℃短时回火消除。这类钢的强度 显然比马氏体不锈钢低，主要用于制造耐蚀 零件，广泛用于硝酸和氮肥工业中。
加入合金元素，在金属表面形成一层致密的氧化膜，又称 钝化膜，把金属与介质分隔开，从而防止进一步的腐蚀。
铬是不锈钢合金化的主要元素。钢中加入铬，提高电极电 位，从而提高钢的耐腐蚀性能。当含铬量达n/8原子分数 值（n=1、2、3、……），即达到1/8、2/8、3/8、…… （也即12.5%、25%、37.5%、……）原子分数时，电极 电位呈台阶式跃增，即腐蚀速度呈台阶式下降，这称之为 n/8规律。所以铬钢中的含铬量只有超过台阶值（如n=1， 换成重量百分数则为12.5%X(52/55.8)=11.7%）时，钢的 耐蚀性才明显提高。
铁素体不锈钢
用的铁素体不锈钢的含碳量低于0.15%,含铬 量为12~30%，也属于铬不锈钢，典型钢号有 0Cr13、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。由于含 碳量相应地降低，含铬量有相应地提高，钢 从室温加热到高温（960~1100℃），其显微 组织始终是单相铁素体组织。其耐蚀性、塑 性、焊接性均优于马氏体不锈钢。对于高铬 铁素体不锈钢，其抗氧化性介质腐蚀的能力 较强，随含铬量增加，耐蚀性又进一步提高。
钢铁材料的热处理介绍
(1)高温回火
将淬火后的钢件加热到500～650ºC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等
使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力
5．调质
将淬火后的钢件进行高温(500～600ºC)回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的
7．化学热处理
将钢件放到含有某些活性原子(如碳、氮、铬等)的化学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能
化
学
热
处
理
(1)钢渗的碳
将碳原子渗入钢件表层
常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等
使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性
细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件
(2)球化退火
将钢件加热到临界温度以上20～30ºC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷
降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢
①改善组织结构和切削加工性能
②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理
③消除内应力
3．淬火
将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却
①使钢件获得较高的硬度和耐磨性
②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等
量具钢
（3）经表面热处理的钢种（如经渗碳的低碳钢、 经表面淬火或氮化的中碳钢） 可用于制造承受磨损和冲击、质量要求较高的量 具 （4）在腐蚀条件下工作的量具 可选用不锈钢（4Cr13、9Cr18制造） 原因：经淬火、回火处理后可使其硬度达 HRC56—58，同时可保证量具具有良好的耐腐蚀 性和足够的耐磨性。
五、热处理特点
量具钢热处理的主要特点：在保持高硬度与高耐磨性 的前提下，尽量采取各种措施使量具在长期使用中保 持尺寸的稳定。
时效效应：量具在使用过程中随时间延长而发生尺寸变化 的现象 ①用于制造量具的过共析钢淬火后含有一定数 量的残余奥氏体，残余奥氏体变为马氏体引起 体积膨胀 ②马氏体在使用中继续分解，正方度降低引起 体积收缩 ③残余内应力的存在和重新分布，使弹性变形 部分地转变为塑性变形引起尺寸变化
球化退火
淬火和低温回 火 时效处理
调制处理：其目的是获得回火索氏体组织，以 减少淬火变形和提高机械加工的光洁度。
球化退火：得到球状碳化物，因为球状碳化物 稳定性最高
淬火和低温回火：量具钢为过共析钢．通常采 用不完全淬火加低温回火，在保证硬度的前提 下，尽量降低淬火温度并进行预热，以减少加 热和冷却过程中的温差及淬火应力。量具的淬 火方式为油冷。一般采用低温回火，回火温度 为150～160℃，回火时间不应小于4～5h.
四、常用量具钢
硬度
牌 号 退火状 态HBW 241～ 197 ≤229 241～ 187 淬火后 HRC≥ 试样淬火工 艺 830～ 860℃ 油 800～ 820℃ 油 780～ 810℃ 水 830～ 860℃ 油 800～ 830℃ 水 用 途
9SiCr
62
适于耐磨性高、切削负荷不大、要求变形 小的刃具，如丝锥、板牙、拉刀、铰刀、 钻头、齿轮铣刀等 适于制造木工工具、凿子、锯条，也可制 造盘锯、镶片刀具的刀体等 制造低载荷又要求锋利刃口的刀具、如外 科手术刀、剃须刀片、刮刀、雕刻刀，羊 毛剪刀、锉刀或机动刀具等 用于制造低速、小进给量、加工较软材料 的刀具，也可制作样板、卡板、量规、块 规、环规、螺纹塞规，冷轧辊等 制造工作温度不高的低速刀具，如小钻头、 切削速度不高的丝锥、板牙、手用铰刀、 锯条等
45与T10钢热处理组织和性能比较研究
201545与T10钢热处理组织和性能比较研究学生姓名：所在院系：所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：完成时间：2015年4月10日45钢与T10钢热处理组织和性能比较研究摘要为探讨热处理工艺对45钢及T10的影响，本文对45钢与T10做了退火，正火，淬火以及低温回火，中温回火，高温回火的热处理工艺处理,观察金相组织,测量布氏硬度，再对得到的数据进行系统详细的分析比较，结果表明再相同热处理下含碳量是影响45与T10在金相组织形成，硬度差异的主要因素。
发现了随着含碳量的增加，钢的硬度、强度增加，塑性、韧性降低的结果。
关键词：热处理，金相组织，硬度，45，T1045 steel T10 steel heat treatment and research organizations andPerformance ComparisonAbstractTo explore the Heat Treatment on 45 Steel and T10, the paper made of 45 steel and T10 annealing, normalizing, quenching and tempering, tempering temperature, tempering the heat treatment process, observe the microstructure, measuring cloth hardness, and then the data is systematically detailed analysis and comparison results show that the carbon content and then heat-treated at the same affect with T10 45 formed in the microstructure, hardness difference of the main factors. Found that with increasing carbon content steel hardness, strength increases, lower ductility, toughness results.Keywords: heat treatment, microstructure, hardness, 45, T10目录绪论 (1)1 实验材料及方法 (2)1.1实验方案 (2)1.2实验材料及设备 (2)1.3 实验方法 (3)2 实验结果与分析 (4)2.1 45钢与T10原始材料组织与性能分析 (5)2.2 45钢与T10在退火后组织与性能分析 (5)2.3 45钢与T10在正火后组织与性能分析 (6)2.4 45钢与T10在淬火后组织与性能分析 (7)2.5 45钢与T10在低温回火后组织与性能分析 (7)2.6 45钢与T10在中温回火后组织与性能分析 (8)2.7 45钢与T10在高温回火后组织与性能分析 (8)3 结论 (9)参考文献 (11)致谢 (12)绪论人类的发展史是与金属材料的应用及其发展紧密联系着的，特别是在近代，金属材料在人类文明中更占有特殊重要的位臵。
钢的热处理及其对组织和性能的影响
钢的热处理及其对组织和性能的影响一、实验目的1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。
二、实验概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。
正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。
1.加热温度选择（1）退火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。
（2）正火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；过共析钢加热至A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。
退火和正火加热温度范围选择见图3-1。
图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围（3）淬火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。
淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。
在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。
亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。
而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。
在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。
工具钢的性能及热处理
生产品种：热轧材、锻 材、冷拉材、热轧钢板、冷拉钢丝、银亮钢丝。
Cr2
性能：含铬量具刀具钢，是在碳素工具钢T10的基础上加入一定量的铬而成的。其化学成分与滚珠轴承钢GCrl5相似。由于含有铬，使钢的淬透性、硬度大耐磨性均比碳素工具钢T10高，在热处理淬火和回火时尺寸变化也不大。
工具钢具有良好的强度、韧性、硬度、耐磨性和回火稳定性等性能。主要用于制造各种切削刀具、成形工具和测量工具。
（1） 硬度
工具钢制成工具经热处理后具有足够高的硬度，如用于金属切削加工的工具一般在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所产生高温的受热条件下，仍能保持高的硬度和良好的红硬性。碳素工具钢和合金工具钢一般在180℃~250℃、高速工具钢在600℃左右的工作温度下，仍能保持较高的硬度。红硬性对热变形模具和高速切削刀具用钢是非常重要的性能。
工具钢除了具有上述使用性能外，还应具有良好的工艺性能。
（1） 加工性
工具钢应具有良好的热压力加工性能和机械加工性能，才能保证工具的制造和使用。钢的加工性取决于化学成分、组织的质量。
（2） 淬火温度范围
工具钢的淬火温度应足够宽，以减少过热的可能性。
（3） 淬硬性和淬透性
淬硬性是钢在淬火后所能达到最高硬度的性能。淬硬性主要与钢的化学成分特别是碳含量有关，碳含量越高，则钢的淬硬性越高。
火状态的高速工具钢的主要合金元素有多、钼、铬、钒，还有一些高速工具钢中加入了钴、铝等元素。这类钢属于高碳高合金莱氏体钢，其主要的组织特征之一是含有大量的碳化物。铸态高速工具钢中的碳化物是共晶碳化物，经热压力加工后破碎成颗粒状分布在钢中，称为一次碳化物；从奥氏体和马氏体基体中析出的碳化物称为二次碳化物。这些碳化物对高速工具钢的性能影响很大，特别是二次碳化物，其对钢的奥氏本晶粒度和二次硬化等性能有很大影响。碳化物的数量、类型与钢的化学成分有关，而碳化物的颗粒度和分布则与钢的变形量有关。钨、钼是高速工具钢的主要合金元素，对钢的二次硬化和其他性能起重要作用。铬对钢的淬透性、抗氧化性和耐磨性起重要作用，对二次硬化也有一定的作用。钒对钢的二次硬化和耐磨性起重要作用，但降低可磨削性能。
精选合金工具钢的热处理工艺分析
其应有的市场竞争力。所以，从事机械设计与制造的各类工程技术人员，需对材料要有技术性、经济性和质量性的价值观念。1 合金工具钢的种类和性能要求在碳素工具钢基础上加人一定种类和数量的合金元
械论文，截面尺寸较大的零件可在500～650℃多进行一次预热。高速钢淬火温度都比较高，一般在1270℃加热，但也不可过高，否则奥氏体晶粒长大，残余奥氏体增加。高速钢淬透性高，一般采用油
冷，截面尺寸小的刀具，在空气中即可淬硬。对于形状复杂、要求小变形的刀具，先将其淬人580～620℃的中性盐浴中分级均温，然后再空冷，可防止变形、开裂。W18Cr4V钢淬火组织是马氏体+
用等温处理工艺，组织为粒状珠光体，硬度在(19～24)HBW之间，适宜切削加工。淬火+低温回火工艺，先在600～650℃预热，目的是缩短随后的淬火保温时间，减轻氧化脱碳的可能性。在85
0～870℃加热保温后，迅速转移到160～200℃的硝盐槽中进行分级淬火，降低淬火时的变形。然后在190～200℃低温回火，降低残余应力，保留较高的硬度值(60～63)HRC。2.2
n钢制造的测量标定线性尺寸的块规为例，说明其热处理工艺方法的选定和生产工艺路线的安排。块规是机械制造行业常用的标准量块，硬度值要求达ห้องสมุดไป่ตู้(62～65)HRC，淬火不直度小于0.05mm，
长期使用时尺寸应保持高稳定性核心期刊。生产工艺路线：锻造一球化退火一机加工一淬火一冷处理一回火一粗磨一低温人工时效一精磨一低温去应力回火+研磨。CrWMn钢的预先热处理采用球化退火，消
量具材料及工艺
量具材料及工艺一、量具的工作条件及量具用钢的性能要求量具是用来度量工件尺寸的工具，如卡尺、块规、塞规及千分尺等。
由于量具在使用过程中经常受到工件的磨擦与碰撞，而雨量具本身又必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性．因此要求具有以下性能：（1）高硬度和高耐磨性．以此保证在长期使用中不致被很快磨损，而失去其精度。
（2）高的尺寸稳定性．以保证量具在使用和存放过程中保持其形状和尺寸的恒定。
（3）足够的韧性．以保证量具在使用时不致因偶然因素——碰撞而损坏。
（4）在特殊环境下具有抗腐蚀性。
二、常用量具用钢根据量具的种类及精度要求，量具可选用不同的钢种：（1）形状简单、精度要求不高的量具．可选用碳素工具钢．如T10A、TllA。
T12A。
由于碳素工具钢的淬透性低，尺寸大的量具采用水淬会引起较大的变形。
因此．这类钢只能制造尺寸小、形状简单、精度要求较低的卡尺、样板、量规等量具。
（2）精度要求较高的量具（如块规、塞规料通常选用高碳低合金工具钢。
如Cr2、CrMn、 CrWM n及轴承钢GCr15等。
由于这类钢是在高碳钢中加入Cr、Mn、W等合金元素，故可以提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性。
（3）对于形状简单、精度不高、使雨中易受冲击的量具，如简单平样板、卡规、直尺及大型量具，可采用渗碳钢15． 20、15Cr、20Cr等。
但量具须经渗碳、淬火及低温回火后使用。
经上述处理后．表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持足够的韧性。
也可采用中碳钢50、55 60、65制造量具．但须经调质处理．再经高频淬火回火后使用．亦可保证量具的精度。
（4）在腐蚀条件下工作的量具可选用不锈钢4Cr13、9Cr18制造．经淬火、回火处理后可使其硬度达H RC56—58，同时可保证量具具有良好的耐腐蚀性和足够的耐磨性。
钢的热处理介绍及钢的判别
金属材料进行热处理是改善和提高零件性能的重要方法，因此在零件的制造过程中，热处理是不可缺少的。
一、常用的金属材料——钢与铸铁金属材料包括纯金属及其合金（即在一种金属中加入其它元素所形成的金属材料）。
工业上又把金属材料分为两大类：一类为黑色金属，它包括铁、锰、铬及其合金，其中以铁基合金（即钢和铸铁）应用最广；另一类为有色金属，是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
在工业上使用的金属材料中，以钢和铸铁使用最多。
钢和铸铁（总称为钢铁材料）是以铁为主，加入碳等其它合金元素所组成的，故称为铁碳合金材料。
一般把含碳量小于2%的铁碳合金称为钢；大于2%的铁碳合金称为铸铁。
1.钢的分类、编号及性能特点：根据成分不同钢可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两类。
（1）碳素钢碳素钢中以铁和碳为主要元素，但常含有Mn、Si、S、P等杂质元素，其中S、P对钢的性能危害很大。
因此根据硫、磷含量多少，把钢分为：普通质量钢（S≤00.0%,P≤0.005%）优质钢（S≤0.03%,P≤0.035%），高级优质钢（S≤0.02%,P≤0.003%）等。
碳钢的性能主要绝定于含碳量的高低，随着含碳量的增多，碳钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。
根据含碳量的多少，碳钢分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.3～0.6%）和高碳钢（C>0.6%）。
所以低碳钢的强度、硬度低，塑性韧性好，常用于受力较小的冲压件（如皮带轮罩壳、垫圈、自行车的挡泥板等）、焊接件等；高碳钢的强度高，塑性低，常用于制造受力较大的弹簧等零件；中碳钢既有一定强度，也有一定塑性，常用于制备受力较大、较复杂的轴类零件等。
工业上根据用途不同，将碳素钢分为碳素结构钢和碳素工具钢。
（a）碳素结构风该类钢主要用于各种结构件。
根据钢的质量不同（即S、P含量）分为碳素结构钢和优质碳素结构钢。
碳素结构钢是属于普通质量钢，其牌号表示方法为Q 三位数字。
Q为“屈”字的汉语拼音子首，后面三位数为表示该钢的屈服点（Mpa）数值，如常用的Q235，表示屈服点为235MPa 的普通质量钢。
合金工具钢- 特殊性能钢
0.85 0.95
0.90 1.05 0.80 0.95
•（1）以9SiCr为例介绍低合金刃具钢：
⑴含碳量：Wc＝0.85～0.95％，保证高硬度和高耐磨性；
⑵合金元素的作用：提高淬透性及钢的强度，提高回火 稳定性，使之具有一定的红热性； ⑶应用：板牙、丝锥 ⑷热处理工艺：
•球化退火：球化温度：800~810℃；
表6-16 常用低合金刃具钢的牌号、化学成分和力学性能 化学成分（%） 钢号 淬火钢 的硬度 HRC ≥62 ≥62 ≥62
C
9CrSi CrWMn 9Cr2
Mn 0.3 0.6
0.8 1.1 ≤0.4
Si 1.2 1.6
≤0.4 ≤0.4
Cr 0.9 1.25
0.9 1.2 1.3 1.7
W
-1.2 1.6 --
超过250℃时，硬度才低于60HRC；由于W的作用，钢中碳
化物比较多而容易形成网状。 适于制作截面较大、要求耐磨、淬火变形小的刃具，如拉
刀、长丝锥等，也可制作量具及形状较复杂的高精度冲模。
③Cr2 即GCr15钢，只在对非金属夹杂物要求不严格
时，制作切削工具、量具及冷轧辊等。 ④ CrW5 钢由于加入了较多的钨，形成 M6C 型碳化物。 在 820℃淬火温度溶于奥氏体中量少，淬透性低；需 要水淬，淬火后剩余碳化物多，回火后硬度
0.40 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40-0.60 0.40 0.40 0.40
0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35 0.35
(摘自GB/T1298-1986)
用途
冲头、凿子、钻头、锉刀、量规等。
热处理：球化退火；淬火 + 低温回 火
工具 用钢
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10.2 工具用合金钢
经热处理后，表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持足够的韧 性。也可采用中碳钢50 , 55 , 60 , 65制造量具，但须经调 质处理，高频淬火回火后使用，亦可保证量具的精度。 (4)在腐蚀条件下工作的量具可选用不锈钢4Cr13 , 9Cr18 制造。经淬火、回火处理后可使其硬度达56 ~58HRC，同 时可保证量具具有良好的耐腐蚀性和足够的耐磨性。若量具要 求特别高的耐磨性和尺寸稳定性，可选渗氮钢38CrMoAI或 冷作模具钢Cr12MoV 。 4.量具钢的热处理 量具钢热处理的主要特点是在保持高硬度与高耐磨性的前 提下，尽量采取各种措施使量具在长期使用中保持尺寸的稳定。
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10.2 工具用合金钢
量具的淬火方式为油冷(20℃~30℃)，不宜采用分级淬火和 等温淬火，只有在特殊情况下才予以考虑。一般采用低温回火， 回火温度为150℃~160 ℃:，回火时间不应小于4~5 h。
(3)冷处理。高精度量具在淬火后必须进行冷处理，以减少残 余奥氏体量，从而增加尺寸稳定性。冷处理就是在淬火冷却到 室温后，冷却-80 ℃~-70℃并保温3h，使淬火后留下来的 残余奥氏体继续向马氏体转变，以达到减少或消除残余奥氏体 的目的。
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10.2 工具用合金钢
(1)形状简单、精度要求不高的量具，可选用碳素工具钢， 如T10A,T11A, T12A。由于碳素工具钢的淬透性低，尺寸大 的量具采用水淬会引起较大的变形。因此，这类钢只能制造尺寸 小、形状简单、精度要求较低的卡尺、样板、量规等量具。
量具材料及技术
量具材料及技术常用量具用钢依据量具的品种及精度请求，量具可选用不一样的钢种：（1）形状简略、精度请求不高的量具．可选用碳素东西钢．如T10A、TllA。
T12A。
因为碳素东西钢的淬透性低，尺度大的量具选用水淬会导致较大的变形。
因而．这类钢只能制作尺度小、形状简略、精度请求较低的卡尺、样板、量规等量具。
（2）精度请求较高的量具（如块规、塞规料通常选用高碳低合金东西钢。
如Cr2、CrMn、CrWMn及轴承钢GCr15等。
因为这类钢是在高碳钢中参加Cr、Mn、W等合金元素，故能够进步淬透性、削减淬火变形、进步钢的耐磨性和尺度安稳性。
（3）对于形状简略、精度不高、使雨中易受冲击的量具，如简略平样板、卡规、直尺及大型量具，可选用渗碳钢15．20、15Cr、20Cr等。
但量具须经渗碳、淬火及低温回火后运用。
经上述处理后．外表具有高硬度、高耐磨性、心部坚持满足的耐性。
也可选用中碳钢50、55 60、65制作量具．但须经调质处理．再经高频淬火回火后运用．亦可确保量具的精度。
（4）在腐蚀条件下作业的量具可选用不锈钢4Cr13、9Cr18制作．经淬火、回火处理后可使其硬度达HRC56—58，一起可确保量具具有杰出的耐腐蚀性和满足的耐磨性。
若量具请求特别高的耐磨性和尺度安稳性．可选渗氮钢38CrMoAl或冷作模具钢Cr12MoV。
3CrMoAl钢经调质处理后精加工成形，然后再氯化处理．最终需进行研磨。
Cr12MoV钢经调质或淬火、回火后再进行外表渗氮或碳、氮共渗。
两种钢经上过热处理后.可使量具具有高耐磨性、高抗蚀性和高尺度安稳性。
量具钢的热处理量具钢热处理的主要特点是在坚持高硬度与高耐磨性的前提下，尽量采纳各种办法使量具在长期运用中坚持尺度的安稳。
量具在运用过程中随时刻延伸而发作尺度改变的现象称为量具的时效效应。
这是因为．①用于制作量具的过共析钢淬火后含有必定数量的剩余奥氏体，剩余奥氏体变为马氏体导致体积膨版。
②马氏体在运用中持续分解，正方度下降导致体积缩短③剩余内应力的存在和从头散布，使弹性变形部分地转变为塑性变形导致尺度改变。
量具热处理技术的应用
量具热处理技术的应用1量具的预备热处理。
量具的预备热处理包括退火、正火、消除网状碳化物处理及调质等。
①退火。
退火一般多采用等温退火。
②正火。
正火可改善一些中碳钢量具的原始组织，降低表面粗糙度值和提高强度。
正火可作为预备热处理，也可以作为最终热处理。
③消除网状碳化物处理。
如果过共析钢中网状碳化物较严重或组织粗大，淬火时易产生裂纹。
淬火前这类不良组织可以用适当的预备热处理方法来减轻或消除，方法是将钢加热到稍高于或接近于Accm温度，保持一定时间使碳化物全部或大部分溶入奥氏体并适当均匀化，然后快冷，使碳化物不致沿晶界析出，再在Ac1以下合适的温度回火或正常退火，以调整到所需的硬度和组织。
④调质。
调质可使工件加工后得到较低的表面粗糙度值，并细化淬火前的组织，消除机械加工应力，减少热处理畸变，使工件得到均匀而稍高的淬火硬度。
2量具的最终热处理。
量具的最终热处理包括淬火、回火、冷处理、时效处理和矫直等。
①淬火。
淬火宜用盐浴炉、真空炉、可控气氛加热炉加热。
为减少变形，除普通淬火冷却外，也可选择分级淬火或等温淬火。
②回火。
回火以在硝盐浴或油中回火为宜。
不进行冷处理的量具，淬火后应立即回火，以免产生裂纹。
③冷处理。
对尺寸稳定性要求高的量具，淬火后冷至室温立即进行冷处理（-70～-80℃或-190℃），以使残留奥氏体尽可能地转变为马氏体，经冷处理后量具的硬度也会有所提高。
④时效处理。
人工时效宜在热浴中进行。
一般量规（硬度≥62HRC）淬火后进行140～160℃×8～10h人工时效（与回火合并进行）；要求硬度≥63HRC的量块等则在回火后再进行120℃×48h人工时效，或冷处理与时效处理反复数次的热循环处理。
量具精磨后宜进行120℃×10h时效处理，以去除磨削应力。
量具精磨后留出少量研磨余量，然后在室温下存放半年至一年，进行自然时效后再研磨成成品，其效果较好。
⑤矫直。
矫直有冷矫直和热矫直两种。
常见的合金钢牌号用途及热处理工艺
820 150 62～ ～ ～ 66 840 160
主要 用途
壁厚< 14mm,外径250mm 的套圈.直径25～200mm 的钢球.直径约25mm的滚 柱.
（GB/T18254-2002）
低合金刃具钢 9SiCr CrWMn
化学成分 wt%
热处理
钢号 C Mn Si Cr 油淬火 回火
奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti GB/T1220-1992
钢号
0Cr18 Ni10Ti 1Cr18 Ni9Ti A型
化学成分 wt%
C
Cr Ni Ti
σb σ0.2 δ5 ψ HB
MPa MPa % %
≤0.08 17- 9- 5×[w(C)- ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≤0.12 19 12 0.02]～0.8 520 205 40 50 187
用途：可制造汽车、拖拉机中的变速 齿轮,内燃机上的凸轮轴、活塞销等 机器零件.能同时承受强烈的摩擦磨 损,较大的交变载荷,特别是冲击载荷
主要化学成分 wt% C Mn Si Cr
0.17 0.5 0.20 0.7 ～ ～～ ～ 0.24 0.8 0.40 1.0
热处理 ℃
渗预 淬 回 碳备 火 火
处 理
固溶处理:加热至1050 -1150 ℃使碳化物充分溶 解,水冷,得单相奥氏体组织,提高耐蚀性.
用途:耐酸容器及设备衬里,输送管道等设备和零 件,抗磁仪表,医疗器械,具有较好的耐晶间腐蚀性.
稳定化处理 经热加工后钢的耐蚀性下降,将钢加热到 850 -880 ℃,使钢中铬的碳化物完全溶解,而钛等的碳化 物不完全溶解.然后缓冷,让溶于奥氏体的碳化钛充分析 出.这样碳将不再同铬形成碳化物,因而有效地消除了晶 界贫铬的可能,避免了晶间腐蚀的产生.
工具钢热处理工艺
工具钢热处理工艺-组织- 性能的系统分析（综合性实验）一、实验目的1. 掌握工具钢热处理中成分—工艺—组织—性能内在关系；2. 通过实验，掌握材料的系统分析方法。
3. 了解工具钢不同工艺条件下的常见组织。
二、实验原理工具钢主要用于制造各种切削刀具，模具和量具。
所以要有高的硬度和耐磨性、高的强度和冲击韧性等。
常用的工具钢有T10、9CrSi 、Cr12MoV、W18Cr4V 等。
T10是普通碳素工具钢，淬火-回火态组织为：回火马氏体+颗粒状碳化物渗碳体＋少量残余奥氏体。
9CrSi 是低合金工具钢，淬火－回火态组织为：回火马氏体+颗粒状碳化物渗碳体。
Cr12MoV是模具钢，淬火—回火态组织为：回火马氏体+块状碳化物渗碳体。
下面以高速钢为例，介绍其热处理工艺特点,显微组织与性能的关系。
铸态的高速钢的显微组织黑色组织为S共析相；白色组织是马氏体和残余奥氏体；鱼骨状组织是共晶莱氏体。
铸态高速钢的显微组织中，碳化物粗大，且很不均匀，不能直接使用，必须进行反复锻造。
锻造后还须进行退火。
退火的目的：① 消除锻造应力，降低硬度便于切削加工；② 为淬火组织做好组织上的准备。
因为原组织为马氏体、屈氏体、或索氏体的高速钢，未经退火，淬火时可能引起萘状断口。
退火温度宜为860〜880C，加热时间为3〜4小时左右，为了缩短退火时间，一般采用等温退火，即：860〜880C加热3〜4小时，炉冷到700〜750C 等温4〜6小时。
锻造退火组织：在索氏体基体上分布着粗大的初生碳化物和较细的次生碳化物（碳化物呈白亮点）。
高速钢的淬火工艺的特点：主要是加热淬火温度高。
目的是尽可能多的使碳和合金溶入奥氏体。
高速钢的淬火方法有油淬、分级、等温、空冷等。
以W18Cr4V 为例，淬火温度在1270 T〜1290 E，淬火组织是由（60〜70%马氏体和（25〜30%）残余奥氏体及接近10%的加热时未溶的碳化物组成，晶粒度9〜10 级。
硬度63〜64HRC当淬火温度不足，在1240E〜1260E时，碳化物大部分未溶入奥氏体，晶粒度为11〜12级。
CrMn钢-低合金工具钢-量具用钢
CrMn钢-低合金工具钢-量具用钢（1）模具钢的特性常用的低合金工具钢牌号，量具用钢，该钢的成分与低合金刃具钢相同，即为高碳（0.9%~1.5%）和加入提高淬透性的元素Cr、Mn等。
高硬度（大于56HRC）和耐磨性；高尺寸稳定性，热处理变形要小，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。
东莞弘超模具钢材商城淬火温度的选择为减少变形并获得高的耐磨性，CrMn钢宜取830~850℃，截面尺寸较大或淬透较低的模具，可适当提高淬火温度；精度要求高的模具，可适当降低淬火温度，从而减少模具的变形量和内应力。
冷却介质是硝盐浴和矿物油，只有采用硝盐浴分级淬火或等温淬火才能减少组织应力，从而减少变形。
对硬度要求不高（50~60HRC）的模具，可采用稍高于Ms点温度的等温淬火以减小膨胀变形，等温时间可根据硬度要求来调整。
对于硬度要求高于60HRC的模具，可采用Ms点以下的等温淬火。
对于大截面模具，为了提高淬硬层深度，应首先考虑采用提高冷却速度的办法，并尽量避免提高淬火温度，以减少膨胀变形。
对于精度要求高的模具，根据硬度要求选择不同的温度进行等温淬火，等温时间不宜过长，等温后随硝盐浴一起缓冷，可以显著减少组织应力，有效控制变形量。
淬火后于150~10℃回火，可使原来淬火后膨胀的体积产生收缩。
回火温度升高到220~240℃，又开始出现尺寸膨胀，在260~320℃回火时，会出现尺寸膨胀的最大值，而继续提高温度，变形又趋于收缩。
因此，在选择回火温度时应根据模具的结构、尺寸和硬度要求合理选择回火温度。
选择合理的回火温度可以最大限度地消除由淬火产生的内应力，有效提高模具的寿命。
（2）化学成分（质量分数，%）C0.90~1.05、Si≤0.40、Mn0.80~1.10、Cr0.90~1.20、P≤0.030、S≤0.030。
（3）正火规范加热温度900~920℃，保温时间盐浴炉25~30s/mm，空气炉70~90s/mm，空气冷却，硬度321~415HBS。
常用的钢材热处理方法[精品]
![常用的钢材热处理方法[精品]](https://img.taocdn.com/s3/m/e4f12a47ac02de80d4d8d15abe23482fb4da0282.png)
常用的钢材热处理方法一.淬火将钢件加热到临界温度以上40~60℃，保温一定时间，急剧冷却的热处理方法，称为淬火。
常用急剧冷却的介质有油、水和盐水溶液。
淬火的加温温度、冷却介质的热处理规范，见表<常用钢的热处理规范>.淬火的目的是：使钢件获得高的硬度和耐磨性，通过淬火钢件的硬度一般可达HRC60~65，但淬火后钢件内部产生了内应力，使钢件变脆，因此，要经过回火处理加以消除。
钢件的淬火处理，在[wiki]机械[/wiki]制造过程中应用比较普遍，它常用的方法有：1．单液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温一定时间后，在一种冷却液中冷却，这种热处理方法，称为单液淬火。
它适用于形状简单、技术要求不高的碳钢或合金钢，工件直径或厚度大于5~8mm的碳素钢，选用盐水或水中冷却；合金钢选用油冷却。
在单液淬火中，水冷容易发生变形和裂纹；油冷容易产生硬度不够或不均的现象。
2．双液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温后，先在水中快速冷却至300~400℃，在移入油中冷却，这种处理方法，称为双液淬火。
形状复杂的钢件，常采用此方法。
它既能保证钢件的硬度，又能防止变形和裂纹。
缺点是操作难度大，不易掌握。
3．火焰表面淬火：用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到工件表面，并使其加热到淬火温度，然后立即用水向工件表面喷射，这种处理方法，称为火焰表面淬火。
它适用于单件生产、要求表面或局部表面硬度高和耐磨的钢件，缺点是操作难度大。
4．表面感应淬火：将钢件放人感应器内，在中频或高频交流电的作用下产生交变磁场，钢件在磁场作用下产生了同频率的感应电流，使钢件表面迅速加热(2-10s)至淬火温度，立即把水喷射到钢件表面。
这种热处理方法，称为表面感应淬火。
经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而内部有较好的强度和韧性。
这种方法适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。
表面感应淬火根据所采用的电流频率的不同，可分为高频、中频和工频淬火三种。
高频淬火电流频率为100~150kHz，淬硬层深1~3mm，它适用于齿轮、花键轴、活塞和其它小型零件的淬火；中频淬火电流频率为500~10000Hz，淬硬层深3—10mm，它适用于曲轴、钢轨、机床导轨、直径较大的轴类和齿轮等；工频淬火电流频率为50Hz，淬硬层一般大于10mm，适用于直径在300mm以上的大型零件的淬火，如冷轧辊等。
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金属材料与热处理课程
量具钢性能及热处理
主讲教师：王仙萌
西安航空职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
量具钢的概念
量具钢用于制作各种量具的钢。比如游标卡尺、千分尺、 万能角尺等。
千分尺
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
量具钢的性能
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
举例：CrWMn块规退火后的热处理工艺曲线
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
小结
量具钢性能及热处理
金属材料与热处理
（1）高硬度和耐磨性；
（2）很高的尺寸稳定性；
（3）良好的韧性和抗蚀性。 最常用的量具钢有低合金工具钢（CrWMn、CrMn）、轴 承钢（GCr15、GCr15SiMn）和碳素工具钢（T8A、T10A）。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
热处理
根据各类量具钢的化学成分及性能要求，在保证淬硬的 前提下，选择相应的淬火加热温度。淬火冷却大多采用油冷
或盐水冷却，不宜采用分级淬火或等温淬火。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
热处理
为了提高量具的硬度、耐磨性和尺寸稳定性，量具在淬火
1h内必须进行冷处理，然后进行低温回火。量具在精磨后还
必须进行时效处理，以提高量具的尺寸稳定性。 淬火 + 冷处理 + 低温回火 + 时效处理 最终组织 ： M回+ 合金碳化物