五章节钢热处理工艺

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4、 淬火冷却介质
理想冷却速度： 1）在Ac1～650℃ 之间慢冷，以↓热 应力 2）在650℃～400 ℃之间快冷，以避
开“鼻尖；防发生 非M相变 3）在400 ℃以下 慢冷，以↓组织应 力。
图5 理想冷却速度
常用淬火介质介绍
1．自来水（30℃以下）
冷却特性：在650-550 ℃冷却能力大、在Ms附近点冷 速极快，淬硬能力较强。
续的铁素体基体上。
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球化退火工艺
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球化退火工艺过程
将钢加热到略高于Acl 的某一温度并保温较
长时间，使钢中未溶 碳化物（共析Fe3C与 Fe3CⅡ）由片状变成 球状，然后随炉缓冷 或在略低于Ar1的一 定温度等温，使A进
行共析转变时，以未Βιβλιοθήκη Baidu
溶渗碳体粒子为核心 形成球状Fe3C 。
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正火的主要应用 （二）
（2）改善切削加工性。一般来说，钢的硬度为 170~230 HB，组织中无大块铁素体时，切削加 工性较好。对于低、中碳结构，正火可得到合适 的硬度，改善切削加工性。
（3）作为最终热处理。 正火可以细化晶粒，均 匀化组织，减少亚共析钢中的铁素体含量，从而 增加珠光体含量；而由于冷却较快，正火组织中 珠光体片层较细，提高了钢的强度和硬度。因此， 对于机械性能要求不高的普通结构钢零件，可以 用正火作为最终热处理。
T8钢球化退火后的粒状珠光体
扩散退火 （均匀化退火）
定义：是将钢加热到略低于固相线的温度，长时间 保温（10~20 h），以消除成分偏析的热处理工 艺。
加热温度；略低于固相线温度。 亚共析钢：T＝Ac3 + （150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+（150℃～300℃) 目的：为了消除晶内偏析，使成分均匀化 实质：使合金元素的原子充分扩散。 适用于：合金钢铸铁和铸锭。 后续处理：保温10～20小时退火后晶粒较粗大，一
T=200 ℃～300 ℃保温缓冷弹簧去应力退火
再结晶退火，用于消除冷变形加工产生的加工 硬化现象。其工艺过程是将这类工件加热到再 结晶温度以上150~250℃，保温后缓慢冷却， 其目的是消除残余应力、改善组织、降低硬度 和提高塑性。
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去应力退火
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二. 钢的正火
过共析钢:TA＝Ac1＋（30℃～50℃） (1)T过高，碳化物溶解，M片％↑易于变形和开裂 (2)选择TA＝Ac1＋（30～50℃）温度加热保留部分未熔
碳化物，以提高钢的硬度与耐磨性，同时由于降低了A 中的C含量，使基体的C％↓，使M条％↑，b↑，δ ↑ 、αk ↑。
合金钢：奥氏体化温度可以适当升高。因为大多数合金 元素都能阻碍A 晶粒的长大，使A化温度升高。 如： W18Cr4V钢，Ac1＝860℃～880℃， TA=1280℃,晶粒度为9级。
等温退火工艺
图2 高速钢等温退火工艺路线
球化退火工艺
定义：为使钢中碳化物球状化的热处理工艺。 目的：碳化物（Fe3CⅡ、P中的Fe3C）球状化，
细化晶粒，HB↓利于切削加工。 加热温度：T＝Ac1+(30～50℃) 适用钢种：适用于共析及过共析碳钢或合金钢。 退火前的组织状态：细片状的P 退火后组织：细小均匀的球状渗碳体分布在连
正火：正火是将钢加热到Ac3（对于亚共析钢） 或Accm（对于过共析钢）点以上30~50℃，保温 一定时间，完全奥氏体化后在自由流动的空气中 冷却从而得到珠光体类组织的的热处理工艺。
加热温度
亚共析钢：T＝Ac3+（30℃～50℃） 过共析钢：T＝Accm+（30℃～50℃）
正火的主要应用 （一）
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退火与正火对比
1) 为↑35钢的硬度，采用正火以提高切 削加工性能。
2) 为↑T8钢的切削加工性能采用球化退 火，目的是↓HB。
3) T12钢中存在连续的网状Fe3CⅡ，为 提高切削加工性能，先正火目的是消除 网↓HFBe。3CⅡ，再球化退火得到粒状的P，
§5－4 钢的淬火
般还须进行完全退火或正火处理。
扩散退火工艺
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去应力退火
又称低温退火，是将钢加热至低于Ac1的某一温 度（一般是500~650℃），保温后随炉缓冷至 低于300~200℃出炉空冷的热处理工艺。
目的：不发生相变，常用于消除铸、锻、焊及 机加工后工件的残余应力，以稳定尺寸，减少 变形。
组织为M回＋ε-碳化物，用于各种工模具。 2.提高弹性-采用淬火＋中回；组织为
T回火 （α+θ），用于各种弹簧。 3.提高综合性能－采用淬火＋高回；组织为
S回火 （α+θ），用于各种轴类。
（二）淬火温度的选择
图4 钢的淬火温度范围
2、 淬火温度的选择
亚共析钢: TA＝Ac3 ＋（30℃～50℃） T过高晶粒粗大；T过低欠热，有自由F硬度不足。
一、钢的淬火
钢的淬火是将工件加热到Ac1以上一定温度，保温后 以大于临界冷却速度（vK）快速冷却，以获得马氏 体或下贝氏体组织为目的的热处理工艺。
1、淬火的目的（淬火＋回火）
淬火的目在于提高材料的强度、硬度和耐磨性，与回火配 合后可赋予工件最终的使用性能。 1.提高强度、硬度和耐磨性-采用淬火＋低回
（1）作为预先热处理； 可消除中碳结构钢铸、 锻、焊等热加工产生的组织缺陷（如晶粒粗大、 魏氏组织、带状组织等），细化晶粒，均匀化组 织，消除内应力，为后序热处理作组织准备。
对过共析钢正火可消除或抑制网状二次渗碳体量 的形成，为球化退火作组织准备。如：T12钢退火 组织中的Fe3CⅡ网（连续网），球化退火前必须 先进行正火以消除Fe3CⅡ网，得到片层状P然后再 进行球化退火。
3、加热与保温时间
加热时间包括升温和保温两个阶段。
通常以装炉后炉温达到淬火设定温度所需 时间为升温时间，并以此作为保温时间的 开始。
保温时间则指工件温度均匀并完成奥氏体 化所需的时间。
加热与保温时间的长短受钢的化学成分、 工件形状和尺寸、加热炉类型等多种因素 的影响。保证工件透热、内部组织充分转 变的前提下，尽量缩短加热与保温时间。