结构钢的热处理工艺组织与性能之间的关系

20钢 45钢 T8钢
相同；对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体， 为球化退火作组织准备； 普通件最终热处理。
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三、淬 火
• 淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度
冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。

淬火是应用最广的热处理工艺之一。

淬火目的是为获得马氏体组织，提高钢的性能
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1、淬火温度-碳钢
各种淬火方法示意图
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四、回 火
• 回火是指将淬火钢加热到A1以下的某温度保温适当时
间后，置于空气或水中冷却的工艺。
• 1、目 的：减少或消除淬火内应力, 防止变形或开裂； 获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性 大，回火可调整硬度、韧性；稳定尺寸；对于某些 高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用回火软化既 能降低硬度，又能缩短软化周期。
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Байду номын сангаас
过共析钢
• 淬火温度: Ac1+30-50℃ • 温度高于Accm，则奥氏体 晶粒粗大、含碳量高, 淬火后马氏体晶粒粗大 A’量增多。使钢硬度 耐磨性下降，脆性、变 形开裂倾向增加。 • 淬火组织:
T12钢（含1.2%C）正常淬火组织
M+Fe3C颗粒+A’。(预备组织为P球)
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目 的：调整硬度，便于切削加工，适合加工的硬度
为170-250HB；消除内应力，防止加工中变形；细 化晶粒，为最终热处理作组织准备。
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二、正 火
• 正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加 热到Ac1+30~50℃，过共析钢加热到Accm+30~ 50℃保温后空冷的工艺。
• 目 的：对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的
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第二类回火脆性 • 又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-650℃范围内
回火后缓冷时出现的脆性.
回火后快冷不出现，是可逆的。
防止办法：
⑴ 回火后快冷。
⑵ 加入合金元素W (约1%)、 Mo(约0.5%)。该法更 适用于大截面的零部件
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4、回火种类
低温回火 回火温度 回火组织 150-250℃ M回 中温回火 350-500℃ T回 高温回火 500-650℃ S回
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2、钢在回火时的转变 ①马氏体的分解
②残余奥氏体分解
③-碳化物转变为Fe3C
④Fe3C聚集长大和铁素体多边形化
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3、回火脆性
• 淬火钢的韧性并不总
是随温度升高而提高。
• 在某些温度范围内
回火时，会出现冲击
韧性下降的现象，
称回火脆性。
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第一类回火脆性
• 又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-350℃回火 时出现的脆性。 • 这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回 火就会出现脆性，目前尚无有效消除办法
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实 验 目 的
• 1、了解淬火、回火工艺对结构钢组织和性能的影响
• 2、确定结构钢具有综合机械性能的热处理工艺
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实 验 原 理
结构钢是机械制造和工程构件中应用最广泛的一
类钢。它要求具有高的综合机械性能，即要求具有
高的强度、硬度以及好的塑性和韧性的配合。
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热 处 理
热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，并在
该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却到
室温的一种热加工工艺。其目的是改变钢的内部组 织结构，以改善其性能。常用的热处理工艺为以下 几种：退火、正火、淬火和回火。
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一、退
火
将钢件加热至高于或低于钢的临界温度，经适当保 温后随炉或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获 得接近平衡状态组织的热处理工艺。
获得良好的综合力学性能， 即在保持较高的强度同时， 具有良好的塑性和韧性。 广泛用于各种结构件如轴、 齿轮等热处理。也可作为 要求较高精密件、量具等 预备热处理。
在保留高硬度、 提高 及 ， e s 高耐磨性的同时， 同时使工件具 回火目的 降低内应力。 有一定韧性 。
应用
适用于各种高碳 钢、渗碳件及表 面淬火件。
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2、淬火介质
• 理想的冷却曲线应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附
近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小内
应力的目的。但目前还没有找到理想的淬火介质。
• 常用淬火介质是水和油

水的冷却能力强，但低温却能
Ms Mf
力太大，只使用于形状简单的碳钢件
理想淬火曲线示意图
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• 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太
适用于
弹簧热处理
淬火加高温回火的热处理称作调质处理，简称调质
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试验方法与步骤 试验方法与步骤
• 1、将20钢、45钢、T11钢分别在920℃、880℃、 860℃加热，保温20分钟，并分别在10%盐水、水、 和油中淬火； • 2、观察淬火后式样的组织并测其洛氏硬度； • 3、将各个试样分别在180℃、350℃、560℃回火半 个小时； • 4、观察回火组织并测其洛氏硬度。
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实验报告要求
• 1、写明实验目的、实验原理及试验方法
• 2、根据性能测定和组织观察，能够选定适当的淬火
回火工艺得到所需要的力学性能
• 3、分析不同的回火温度对结构钢组织和性能的影响
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实验数据表（硬度单位：HRC）
钢号
组织与 性能 淬火 组织 硬度 180℃回火 组织 硬度 350℃回火 组织 硬度 560℃回火 组织 硬度
亚共析钢
淬火温度为Ac3+30-50℃
预备热处理组织为退火或 正火组织
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• 亚共析钢淬火组织：
• 0.5%C时为M
• 0.5%C时为M+A’。
45钢(含0.45%C)正常淬火组织
65MnV钢(0.65%C) 淬火组织
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共析钢
• 淬火温度为Ac1+30-50℃；淬火组织为M+A’
小，使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。
• 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,
用于形状复杂件的分级淬火和等温淬火。
• 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质.
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3、淬火方法
• 采用不同的淬火方法 可弥补介质的不足
1—单液淬火法 2—双液淬火法 3—分级淬火法 4—等温淬火法