热处理工艺课件
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2) 热处理件实现零畸变和最低的质量分散度。
3) 加热炉使用寿命增加9 倍,加热炉价格降低 50%。延长加热炉使用寿命的前提应该是必须 保证加热炉的各项性能指标和经济指标。这与 我国流行的“小车不倒只管推”绝对是两回事。
目前我们的问题主要是如何强制淘汰能耗大、 效率低,温度不均的旧设备。
4) 生产实现零污染。这是一个大难题,因为我 们欠账实在太多。前30年的高速发展没有对环 境造成的污染引起足够重视这种做法再也不能 继续下去了,我们必须弄清热处理究竟造成了哪 些污染并设法解决。
➢ 目的：消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残 余内应力，以提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开 裂。
五、再结晶退火
➢ 工艺：钢材的再结晶退火温度为650～700℃。经一段 时间保温后随炉缓慢冷却。
➢ 目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形 性能。
六、钢的正火
正火的加热温度为Ac3或Accm以上30～50℃，保 温以后的冷却方式在空气中进行。由于正火比退火的 冷却速度大，故珠光体的片层间距较小，因而正火后 强度、硬度较高。
➢ 应用：共析钢、过共析钢和合金工具钢。 ➢ 组织：球状珠光体。
三、扩散退火
➢ 工艺：一般在Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温（10h以 上），随炉缓冷。
➢ 目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀 性。
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四、去应力退火
➢ 工艺：一般是将工件随炉缓慢加热至500～650℃，经 一段时间保温后随炉缓慢冷却至300～200℃以下出炉。
2020年要实现的目标,即节约80%的能源,工艺周期缩短 50% ,生产成本降低75% ,热处理炉使用寿命提高10倍,炉 子价格降低50% ,热处理件零畸变,零质量分散度,企业利 润率保持25%以上,和用户保持10年以上的固定协作关系, 热处理生产零排放,炉衬厚度减少一半,隔热能力提高一倍。
我国热处理现状
正火的应用：
①低碳钢和某些低碳低合金钢采用正火来调整硬度， 改善切削加工性能。
②过共析钢的正火是为了消除网状碳化物。
③某些受力不大，性能要求不高的中碳钢和中碳合 金钢件，正火后的力学性能尚能满足要求，可作为最终 热处理。
1) 重数量、轻质量的错误思想至今存在,致使热处理至今没有得到 应有的重视;
2) 钢料市场混乱、质量欠佳且极不稳定,导致热处理质量难以控制;
3) 采取牺牲质量来降低成本以提高竞争能力的恶性竞争导致质量滑 坡;
4) 许多小热处理专业厂的设备十分落后,致使热处理质量差、排污、 能耗居高不下;
5) 重材料、轻热处理,导致全国100多个金属材料热处理专业中的绝 大部分均改以材料为主,大大减少了热处理专业的毕业生人数;
6) 重金融、重管理,轻生产,导致生产一线的技术人员大量流失。据 初步了解,一流大学热处理专业毕业生大部分去了国外,二流大学热 处理专业也只有20%的毕业生在从事热处理技术工作,其他的都改了 行,结果导致热处理技术人才奇缺;
7) 热处理技术乏人开发,工厂缺乏开发新技术的意识,高校及研究机 构大多转向新材料的研究,开发热处理新技术的经费无从落实,热处 理新技术方面的研究课题很难得到国家资助。
5) 新工艺新技术的开发与应用。为了实现发展 规划,美国热处理学会开出了一张需要解决的 70多个项目的清单。
§3-1 钢的退火与正火
退火是将钢加热到一定温度并保温一定时间以后， 以缓慢的速度冷却（炉冷）下来，使之获得接近平衡 状态的组织的热处理工艺。
一、完全退火
➢ 工艺：把钢加热至Ac3以上20 ℃～30 ℃, 保温一定时 间后缓慢冷却(随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却), 以获得 接近平衡组织（完全奥氏体化）的热处理工艺。 ➢ 目的: ✓ 通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的 组织均匀化和细化，以提高性能；
改革开放以来,随着机械制造业的蓬勃发展,热处理行业 也得到了迅猛发展,大厂的热处理车间得到了更新改造, 小型热处理专业厂如雨后春笋遍地开花,还出现了设备 先进、资金雄厚、管理严格的外资专业热处理厂,使得 我国热处理水平有了很大提高。但是令人遗憾的是我 国热处理行业还存在许多问题,严重制约了我国机械制 造产品质量的提高。
我国急需解决的热处理技术问题
1) 节能问题。在美国的发展规划中提出:“能 源消耗减少80% ”,这确实是一个惊人的指标。 目前美国的热处理能耗是400 kW·h / t,如减少 80% ,就得降至80 kW·h / t,这令人很难想象。
目前我国的热处理能耗较美国高1倍,即800 kW·h / t。
第三章 钢的热处理工艺
热处理方法
普通热处理
热处理 表面热处理 特殊热处理
退火
正火
淬火
回火
火焰加热
表面淬火
感应加热
化学热处理
形变 真空 其他
渗碳 氮化 碳氮共渗 其他
美国热处理技术发展路线图
美国能源部(DOE) 、金属学会的热处理学会(ASM2HTS) 和热处理协会(HTI)从1997年开始花了7年时间的筹备,于 2004年正式公布的美国热处理技术发展路线图( heat treating technology roadmapupdate22004 HTS revision),其目的是为了提高热处理的生产技术水平和经 济效益, 所以路线图初稿(1997) 特别标明是针对热处理 加工企业( roadmapworkshop)的。
我国的热处理行业是随着机械制造业的发展而发展起 来的。
1949年以前,由于连年战乱,除了少数军工企业外,基本 上没有机械制造业,当然也就不存在热处理行业。
1949年以后,随着工业建设的发展,在前苏联援建的大 型机械制造工厂中出现了现代化的热处理车间,最有代 表性的就是长春一汽和洛阳拖拉机厂的热处理车间。
✓ 使中碳以上的碳钢和合金钢得到接近平衡状态的组织， 以降低硬度，改善切削加工性能。
✓ 由于冷却速度缓慢，还可消除内应力。 ➢ 应用: 完全退火一般用于亚共析钢。
二、球化退火
➢ 工艺：
➢ 目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前正火将 网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并为以后 的淬火作组织准备。
3) 加热炉使用寿命增加9 倍,加热炉价格降低 50%。延长加热炉使用寿命的前提应该是必须 保证加热炉的各项性能指标和经济指标。这与 我国流行的“小车不倒只管推”绝对是两回事。
目前我们的问题主要是如何强制淘汰能耗大、 效率低,温度不均的旧设备。
4) 生产实现零污染。这是一个大难题,因为我 们欠账实在太多。前30年的高速发展没有对环 境造成的污染引起足够重视这种做法再也不能 继续下去了,我们必须弄清热处理究竟造成了哪 些污染并设法解决。
➢ 目的：消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残 余内应力，以提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开 裂。
五、再结晶退火
➢ 工艺：钢材的再结晶退火温度为650～700℃。经一段 时间保温后随炉缓慢冷却。
➢ 目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形 性能。
六、钢的正火
正火的加热温度为Ac3或Accm以上30～50℃，保 温以后的冷却方式在空气中进行。由于正火比退火的 冷却速度大，故珠光体的片层间距较小，因而正火后 强度、硬度较高。
➢ 应用：共析钢、过共析钢和合金工具钢。 ➢ 组织：球状珠光体。
三、扩散退火
➢ 工艺：一般在Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温（10h以 上），随炉缓冷。
➢ 目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀 性。
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四、去应力退火
➢ 工艺：一般是将工件随炉缓慢加热至500～650℃，经 一段时间保温后随炉缓慢冷却至300～200℃以下出炉。
2020年要实现的目标,即节约80%的能源,工艺周期缩短 50% ,生产成本降低75% ,热处理炉使用寿命提高10倍,炉 子价格降低50% ,热处理件零畸变,零质量分散度,企业利 润率保持25%以上,和用户保持10年以上的固定协作关系, 热处理生产零排放,炉衬厚度减少一半,隔热能力提高一倍。
我国热处理现状
正火的应用：
①低碳钢和某些低碳低合金钢采用正火来调整硬度， 改善切削加工性能。
②过共析钢的正火是为了消除网状碳化物。
③某些受力不大，性能要求不高的中碳钢和中碳合 金钢件，正火后的力学性能尚能满足要求，可作为最终 热处理。
1) 重数量、轻质量的错误思想至今存在,致使热处理至今没有得到 应有的重视;
2) 钢料市场混乱、质量欠佳且极不稳定,导致热处理质量难以控制;
3) 采取牺牲质量来降低成本以提高竞争能力的恶性竞争导致质量滑 坡;
4) 许多小热处理专业厂的设备十分落后,致使热处理质量差、排污、 能耗居高不下;
5) 重材料、轻热处理,导致全国100多个金属材料热处理专业中的绝 大部分均改以材料为主,大大减少了热处理专业的毕业生人数;
6) 重金融、重管理,轻生产,导致生产一线的技术人员大量流失。据 初步了解,一流大学热处理专业毕业生大部分去了国外,二流大学热 处理专业也只有20%的毕业生在从事热处理技术工作,其他的都改了 行,结果导致热处理技术人才奇缺;
7) 热处理技术乏人开发,工厂缺乏开发新技术的意识,高校及研究机 构大多转向新材料的研究,开发热处理新技术的经费无从落实,热处 理新技术方面的研究课题很难得到国家资助。
5) 新工艺新技术的开发与应用。为了实现发展 规划,美国热处理学会开出了一张需要解决的 70多个项目的清单。
§3-1 钢的退火与正火
退火是将钢加热到一定温度并保温一定时间以后， 以缓慢的速度冷却（炉冷）下来，使之获得接近平衡 状态的组织的热处理工艺。
一、完全退火
➢ 工艺：把钢加热至Ac3以上20 ℃～30 ℃, 保温一定时 间后缓慢冷却(随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却), 以获得 接近平衡组织（完全奥氏体化）的热处理工艺。 ➢ 目的: ✓ 通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的 组织均匀化和细化，以提高性能；
改革开放以来,随着机械制造业的蓬勃发展,热处理行业 也得到了迅猛发展,大厂的热处理车间得到了更新改造, 小型热处理专业厂如雨后春笋遍地开花,还出现了设备 先进、资金雄厚、管理严格的外资专业热处理厂,使得 我国热处理水平有了很大提高。但是令人遗憾的是我 国热处理行业还存在许多问题,严重制约了我国机械制 造产品质量的提高。
我国急需解决的热处理技术问题
1) 节能问题。在美国的发展规划中提出:“能 源消耗减少80% ”,这确实是一个惊人的指标。 目前美国的热处理能耗是400 kW·h / t,如减少 80% ,就得降至80 kW·h / t,这令人很难想象。
目前我国的热处理能耗较美国高1倍,即800 kW·h / t。
第三章 钢的热处理工艺
热处理方法
普通热处理
热处理 表面热处理 特殊热处理
退火
正火
淬火
回火
火焰加热
表面淬火
感应加热
化学热处理
形变 真空 其他
渗碳 氮化 碳氮共渗 其他
美国热处理技术发展路线图
美国能源部(DOE) 、金属学会的热处理学会(ASM2HTS) 和热处理协会(HTI)从1997年开始花了7年时间的筹备,于 2004年正式公布的美国热处理技术发展路线图( heat treating technology roadmapupdate22004 HTS revision),其目的是为了提高热处理的生产技术水平和经 济效益, 所以路线图初稿(1997) 特别标明是针对热处理 加工企业( roadmapworkshop)的。
我国的热处理行业是随着机械制造业的发展而发展起 来的。
1949年以前,由于连年战乱,除了少数军工企业外,基本 上没有机械制造业,当然也就不存在热处理行业。
1949年以后,随着工业建设的发展,在前苏联援建的大 型机械制造工厂中出现了现代化的热处理车间,最有代 表性的就是长春一汽和洛阳拖拉机厂的热处理车间。
✓ 使中碳以上的碳钢和合金钢得到接近平衡状态的组织， 以降低硬度，改善切削加工性能。
✓ 由于冷却速度缓慢，还可消除内应力。 ➢ 应用: 完全退火一般用于亚共析钢。
二、球化退火
➢ 工艺：
➢ 目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前正火将 网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并为以后 的淬火作组织准备。