热处理知识介绍

CH3OH
CO+2H2
中性气体
氮气在高温加热时和钢铁不发生任何作用，即 不氧化。不脱碳、也无还原和增碳作用，故为 中性气体。
氧化案例
脱碳案例
脱碳+粗晶案例
脱碳+粗晶案例
脱碳+粗晶案例
影响钢材氧化、脱碳因素
主要因素为：热处理炉中混有氧气、二氧化碳、 水蒸气等气体。
对策
所以要使线材在加热时少产生氧化、脱碳， 1.需降低炉内H2O、O2、CO2。 2.减少炉内产生氧化：2Fe＋O2→2FeO
热处理分类——回火
钢的回火是将淬火钢加热至A1以下的某一温 度，保温一段时间，然后冷却到室温的一种热 处理工艺。
消除钢淬火时产生的亚稳定组织。
二、退火热处理
退火热处理是将金属或合金加热到适当的温度， 保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体； 共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火 组织是接近平衡状态的组织。
晶粒粗大现象
针对我们伸线工程而言，一般状况下，晶粒粗 大均判定为不良现象，生产中应尽量克服与避 免，导致晶粒粗大的主要因素有：热处理时保 温温度过高、保温时间过长等。
晶粒粗大的不利之处
晶粒粗大的不利之处为： 1、降低了钢材的力学性能 2、冷镦和电镀时钢材表面会产生凹坑
具有氧化、脱碳作用的气体
由上诉反应公式知，除氧之外，二氧化碳和水 蒸气的作用和氧一样，在高温下同样能使钢铁 零件产生 氧化和脱碳。因此，在可控气氛热 处理炉中应严格控制这两种气体的含量。
具有还原作用的气体
氢和一氧化碳是属于这类气体。它们不仅能在 高温加热保护钢铁零件不氧化、不脱碳，不有 能使氧化铁还原成铁的作用 。
Fe＋H2O→FeO＋H2 FeC＋CO2→Fe＋2CO 还原： FeO＋H2→Fe＋H2O
FeO＋CO→Fe＋CO2
对策
所以我们必须做到： 1.减少盘圆料自身带的FeO（盘圆料的酸洗可 以减少FeO）； 2.降低炉内的CO、H2在适当的比值和线材来 减少O2、H2O脱碳性气体（加氮气降低炉内 CO、H2的体积百分比），加瓦斯,丙烯可以分 解成甲烷与炉内的H2O、O2反应成CO作为保 护气氛。
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球化退火热处理
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课程大纲
一、热处理介绍 二、退火热处理 三、球化退火热处理 四、球化退火工艺 五、影响球化组织的几大因素 六、影响钢材氧化、脱碳的几大因素
一、热处理介绍
热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它 加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状 和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的 显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予 或改善工件的使用性能。
完全退火
是将亚共析碳钢加热到Ac3+（20~60ºC）， 保温一定时间， 随炉缓慢冷却到600ºC 以下， 然后出炉在空气中冷却。这种退火主要用于亚 共析成分的碳钢和合金钢的铸件，锻件及 热 扎型材，目的是细化晶粒，消除内应力与组织 缺陷，降低硬度，提高塑性，为随后的切削加 工和淬火做好准备
不完全退火
将钢件加热至Ac1和Ac3(或Acm)之间，经保温 并缓慢冷却，以获得接近平衡的组织，这种热 处理工艺称为不完全退火。主要用于共析钢和 过共析钢，类似球化退火。
扩散退火
扩散退火也叫均匀化退火，实用范围：合金钢 铸锭和铸件，扩散退火就是将金属铸锭、铸件 或锻坯，在略低于固液线的温度下长期加热， 消除或减少化学成分偏析及显微组织的不均匀 性，以达到均匀化的热处理工艺。
热处理分类——正火
正火是将钢材或钢件加热到A3（或Acm）以 上适当温度，保温适当时间后再空气中冷却， 得到珠光体类组织的热处理工艺。
热处理分类——退火
将金属或合金加热到适当的温度，保持一定的 时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火
热处理分类——淬火
把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随 之以大于临界冷却速度冷却，以得到亚稳状态 的马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺方法称 为淬火。
热处理的概念
热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到 适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后， 又以不同速度冷却的一种工艺。
热处理工艺图
热处理分类
热处理分类
正火、退火、淬火、回火是整体热处理中的 “四把火”，其中淬火与回火关系密切，常常 配合使用，缺一不可。
另还可分为调质、渗碳、渗氮、碳氮共渗、感 应、高频等等，这里不作一一介绍。
球化退火应用
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳 素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经 轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体 与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切 削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开 裂。
球化退火应用
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中 的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体 上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切 削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易 长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对 于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等） 的亚共析钢有时也可采用球化退火。
用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及 机加工件中 的残余应力，这些残余应力在以 后机加工或使用中潜在地会产生变形或开裂。
再结晶退火、软化退火
再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶 温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结 晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余 应力的热处理工艺。
软化退火类似于去应力退火（低温退火）。
三、球化退火
球化退火分类
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球 化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到 Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷 却，冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普 通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低 于Ar1的温度进行等温，等温后随炉冷至500℃左右出 炉空冷。和普通球化退火相比，等温球化退火不仅可 缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制 退火后的硬度。
四、球化退火工艺
在第三节中我们讲到了球化退火最常用的两种 工艺是普通球化退火3和等温球化退火2。即:
公司1018球化退火工艺
公司50BV30球化退火工艺
公司6A球化退火工艺
五、影响球化组织的几大因素
我们先通过一组案例图片来了解一下影响球化 组织的因素有哪些？
线材原始组织（低碳）
线材原始组织（高碳）
加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或 气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应 生成氧化物膜的现象称为氧化。
钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的 氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低 了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬 度、疲劳强度及耐磨性降低 。
氧化、脱碳
2Fe＋O2→2FeO Fe＋H2O→FeO＋H2 Fe3C＋CO2→3Fe＋2CO Fe3C+O2 → 3Fe+CO2 Fe3C+H2O → 3Fe+H2+CO2 FeO＋H2→Fe＋H2O FeO＋CO→Fe＋O2
球化组织（正常）
球化退火欠热组织
细球状珠光体
中等球状珠光体
粗球状珠光体（保温时间长）
过热球化组织
过热球化组织
细片状和点、球状珠光体（欠热+冷速快）
影响球化组织的因素
由上述案例得知，影响球化组织的因素主要为 以下三点： A、温度（欠热、过热） B、保温时间 C、冷却速度
六、影响钢材氧化、脱碳的几大因素
球化退火
将金属或合金加热到适当的温度，保持一定的 时间，然后缓慢冷却，使钢中的碳化物球状化， 或获得“球状珠光体”的退火工艺称为球化退 火。
目的：球化渗碳体，硬度下降，改善切削加工 性能及冷加工性能，并为淬火做好准备。
去应力退火（低温退火）
将工件缓慢加热到500~650°C，保温一定的 时间，然后随炉缓慢冷却到200°C 再出炉空 冷。
退火热处理目的
①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工 及冷变形加工。
②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺 陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为 以后的热处理作组织准备。
③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。
退火热处理分类
退火可分为： 完全退火、不完全退火、扩散退火、球化 退火、去应力退火、再结晶退火、软化退火。
热处理在早期的应用
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提 高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国 河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟（ji 三声），其显微组织中都有马氏体存在，说明 是经过淬火的。
马氏体组织
热处理在早期的应用
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对 淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜 谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成 都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不 同水质的冷却能力了，同时也注意了油和水的 冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元 24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～ 0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已 应用了渗碳工艺。