工程材料第三章

第4章金属材料热处理

4.1退火与正火

4.2钢的淬火

4.3钢的表面淬火

4.4钢的回火

4.5钢的淬透性

4.6固溶热处理与时效强化

4.7钢的化学热处理

4.8热处理零件的结构工艺性及技术条件标注

金属材料的热处理是金属材料在固态下，通过适当的方式进行加热、保温和冷却，改变材料内部组织结构，从而改善材料性能的一种工艺方法。也称之为金属材料的改性处理。

热处理的工艺过程如图:

根据工序位置，热处理可分为预备热处理和最终热处理。

根据热处理的目的要求和工艺方法的不同，热处理可分为三大类：

［普通热处理

热处理表面热处理｛麓監理感黑囂；器譽淬火

、其他热处理

4・1退火与正火

4.1.1退火

退火是将钢加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺。

退火的目的是：

(1)降低硬度，改善切削加工性。

(2)消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与开裂倾向。

(3)细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。

根据钢成分和退火的目的不同，退火可分为完全退火、球化退火、扩散退火和去应力退火。

1•完全退火

将钢加热到Ac?以上30°C〜50°C ,保温一定时间后随炉冷却到500°C以卞再出炉空冷的热处理工艺。

團号：01

浸蚀剂：钦硝酸酒精材料及状态：2G40hln铸钢处理：铸态

團号：Q2

浸蚀剂：4%硝酸酒精

材料及状态：ZZOMn铸钢

处理：850°C退火

组织厦说明：珠光体和铁光体

2•球化退火

将钢加热到AC1以上10°C〜30°C，保温较长时间

再岀炉空冷的热处理工艺。缓慢冷却至ij600°C以下，

适用于共析钢，过共

析钢的退火，使钢中

二次渗碳体和珠光体

中的渗碳体球化，降

低硬度，提高切削加

工性能，并减小最终

淬火变形和开裂，为

以后热处理做准备.

球狀于安光体（400

3.扩散退火（均匀化退火）

・将钢加热到AC3以上150°C〜200°C,长时间保温（10〜15h）后随炉缓冷。

•适用于大型铸锻件，消除其化学成分的偏析和组织不均匀性.

•扩散退火容易使钢晶粒粗大，所以要进行完全退火或正火以细化晶粒.

新剂兀硝酸酒精处理:10航扩散退火材糾及状态：ZG40血铸钢组织及说明：珠光体和铁素

址理；1050t扩散退火，

殖施剂「4%硝酸酒精85013正火

材料及状态：阴40脸厲钢组织及说明；珠光体、铁素

体+少量马氏体

4.去应力退火

• 加热低于AC］以上，一般为500°C〜650°C, 充分保温后缓慢冷却到200°C出炉空冷.

・在退火过程中无组织变化，适用于铸锻焊件及经过切削加工的零件,消除毛胚零件中的残余应力，稳定工件尺寸，减少零件在适用中的变形和裂纹倾向

4・1・2正火

正火是将钢加热到AC3或Ac®以上30°C〜50°C,保温适当时间后在静止空气申冷却的热处理工艺。

正火组织晶粒细小，分布较均匀

3 •在过共析钢中，消除钢

中的网扶渗碳体。为球

化处理作准备。

珠光体组织

■J .11 丄 2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 L2 1.4

VM

C

/%

图4.3碳钢的硬度与热处理关系图4.4各种退火及正火的加热温度范围

團号：05

浸蚀剂：生%硝釀酒精材料及状态：ZG40Mn^冈处理：850°C正火

组织圧说明：珠光体、铁素体、索氏体

4・2钢的淬火

淬火是将钢加热到AC3或Ac】以上30° C〜50° C,经过保温后在冷却介质中迅速冷却的热处理工艺。

421淬火加热温度和加热时间

碳钢的淬火加热温度范围如图所示。

14

8

图4.5碳钢的淬火加热温度范板条状马氏体片状马氏体20钢T12钢

422淬火冷却介质

使零件获得某种冷却速度的生枣称为淬火冷却介质° 最常用的有水、盐（碱）水、油三类。

3-马氏体分级淬火法；4■贝孚体等温淬法 图

4.7各种淬火方法示盍图

423淬火冷却方法

「单介质淬火法；2-双介质淬火法;

图4.6理想淬火冷却曲线 时间

幣用淬火介眞的冷却速度

冷却械度（"）

淬火介质

!550〜650匕200^3001：水（18C）600270

水（2605W270

水(50t)100270

水（制30200

10勞涛拄钠水誉况鸥G 1200300

io%氯化钠水蓉液ci«r）1100300

矿朋机油10020

油水乳状液702(H)

45号钢在水中，油中，空气中冷却后得到组织及硬度:

4・3钢的表面淬火

表面淬火方法是将淬火零件迅速加热至相变温度以上，而心部未被加热，然后迅速冷却，使零件表层获得马氏体而心部仍为原始组织的“外硬内韧”状态。

一、感应加热表面淬火

二、火焰加热表面淬火

见视频13

4・4钢的回火

回火就是把经过淬火的零件重新加热到低于Aci 某一温度，适当保温后，冷却到室温的热处理工艺。

4.4.1回火目的

(1)消除或降低内应力，降低脆性，防止变形和开裂。

(2)稳定组织、尺寸和形状，保证零件的使用精度和性能。

(3)调整零件的强度、硬度，获得所需的韧性和塑性。