第2章钢的热处理工艺

▪ 目的: 让其中的碳化物球化（粒化）和消除网
状的二次渗碳体。（因此叫做球化退火。）
▪ 适用钢种 主要适用于共析或过共析的工模具钢
T10钢球化退火组织 ( 化染 )
4.扩散退火（均匀化退火）
▪ 概念 将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常为
1050℃～1150℃），长时间（一般10～20h）保温，然后随 炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。 （也叫均匀化退火。）
1. 淬火条件及分类
条件： 合金能否淬火主要主要体现在合金在相图上有没有多
型性改变或固溶度改变。
分类： 分为无多型性转变的合金淬火和有多型性转变合金的淬火。
无多型性转变合金的淬火，又称为固溶处理 以铝合金为代表
有多型性转变合金的淬火，简称淬火 以钢为代表
2. 淬火工艺参数的选择
淬火加热温度、保温时间和冷却方式 钢的化学成分对加热温度的影响
大工件加热慢，温度低容易造成加热不足及延长工时，故 应适当提高淬火温度。
对形状复杂，容易变形和开裂的工件，应在保 证性能要求的前提下，尽量采用较低的淬火温度。
淬火介质和淬火方法的影响
采用冷却能力很强的淬火剂时，为减少应力，可适当 降低淬火温度。
采用等温淬火或分级淬火时，因所用热浴的冷却能力差， 故应当适当提高淬火温度，以保证工件淬硬。
保温时间按照零件最大厚度或条件厚度来确定。 最大厚度指零件最厚截面处的尺寸或叠放零件的总厚度。 条件厚度指零件实际厚度（壁厚）乘以形状系数。
▪ 概念
淬火是指将钢加热到临界温度Ac3或Ac1以上 30℃～50℃，保温后以大于临界冷却速度的冷速冷 却，得到马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
组织： 淬火组织在大多数情况下为马氏体，有时也可能得到
贝氏体或者马氏体与贝氏体的混合组织。此外还有少量残 余奥氏体与未溶第二相。 ▪ 目的
获得马氏体，并与适当的回火工艺相配合，提高钢的力 学性能。
金属材料及热处理
第二章 钢的热处理工艺
▪ 钢的热处理工艺 通过加热、保温和冷却的方法改变
钢的组织结构以获得工件所要求性能的一 种热加工技术。
▪ 分类 普通热处理（退火、正火、淬 火、回火）
表面热处理（表面淬火、化学 热处理）
形变热处理
热处理设备
一、退火
▪ 什么是退火？ 将钢加热到相变温度Ac1以上或以下，保温以
二、正火
▪ 概念 将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热
处理工艺。 ▪ 亚共析钢的加热温度为Ac3＋30℃～50℃ ▪ 过共析钢的加热温度为Accm＋30℃～50℃。
索氏体
▪ 正火与退火的主要区别 冷却速度不同，正火冷却速度较大，得到的珠光体组
织很细，因而强度和硬度也较高。
▪ 应用
（1）消除网状二次渗碳体 （2）作为最终热处理，提高工件的力学性能 （3）改善切削加工性能 （4）消除热加工缺陷。
后缓慢冷却（一般随炉冷却）以获得接近平衡状 态组织的一种热处理工艺。 ▪ 目的：
均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒， 调整硬度，消除内应力和加工硬化 ，改善钢 的成形和切削加工性能， 为淬火做好组织准备。
▪ 分类
（1）按加热温度分为临界温度以上或以下 ▪ 完全退火 ▪ 扩散退火
临界温度以上 ▪ 不完全退火 ▪ 球化退火
▪ 适用钢材: 中碳钢（消除魏氏组织、晶粒 粗大、带状组织等）
▪ 目的 均匀组织，细化晶粒 降低硬度，消除内应力 改善钢的切削加工性能
▪ 实际生产中，600℃出炉空冷。
中碳钢：珠光体+铁素体
▪ 等温退火
（1）概念
将奥氏体化后的钢较快地 冷却到稍低于Ar1温度等温，使 奥氏体转变为珠光体，再空冷 到室温的热处理工艺。
（2）目的
缩短退火时间
（3）适用钢种 适用于高碳钢、合金工
具钢和高合金钢。
2.不完全退火
▪ 概念 将钢加热到Ac1～Ac3(亚共析钢)或Ac1～Accm (过共析钢)
之间的双相区，保温后缓慢冷却的热处理工艺。
▪ 对亚共析钢，可代替完全退火。
▪ 对过共析钢，即为球化退火。
▪ 概念
3.球化退火
钢随炉升温加热到Ac1～Accm以下的双相区，保温 后缓慢冷却的热处理工艺。
▪ 亚共析钢的淬火温度： 一般为Ac3以上30℃～
50℃，淬火后获得均匀 细小的马氏体组织。 ▪过共析钢淬火温度： 一般为Ac1以上30℃～50℃
图6-14是碳钢的淬火温度范围。
工件尺寸及形状的影响
小工件采用较低的淬火温度。反之，采用高的淬 火温度。
小工件加热快，温度高可能引起棱、角处过热和增大变形， 故淬火温度取下限。
▪ 再结晶退火 临界温度以下
▪ 去应力退火
（2）按冷却方式 ▪ 等温退火 ▪ 连续冷却退火
▪ 加热温度范围
1.完全退火
▪ 概念
AC3+30 ～50 ℃
将钢件或钢材加热到Ac3以上20℃～ AC3 30℃，经完全奥氏体化后进行随炉缓慢冷 却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
500 ℃，空冷
AC3+30 ～50 ℃
奥氏体晶粒长大倾向的影响
对本质细晶粒钢，其淬火加热温度范围较宽，所以为了 提高加热速度，缩短整个处理周期，可适当提高淬火温度。
2）加热时间
保温时间指工件装炉后，从炉温回升到淬火温度时起， 至出炉止所需时间。
保温时间包括两段时间： 一段是整个工件温度达到淬火温度所需要的时间，称为 工件透热时间； 另一段为整个工件组织完全转变所需要的时间，称为组 织转变所需时间。 保温时间为工件透热时间与组织转变所需时间之和。
▪ 目的 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 主要于铸造后的高合金钢。
扩散退火
去应力退火
退
火
5.去应力退火
▪ 概念 为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的残
余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 不超过Ac1，一般500～650℃。
6.再结晶退火
▪ 概念
把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当的 时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶而消除加工硬化 的热处理工艺。
三、退火和正火的选用
▪ 含碳量<0.25%的钢，选用正火代替退火 ▪ 含碳量0.25-0.5%钢，也可选用正火代替退
火 ▪ 含碳量0.5-0.75wk.baidu.com钢，也可选用完全退火 ▪ 含碳量>0.75钢，选用球化退火 ▪ 中碳钢、合金钢正火硬度高不易切削，选
用完全退火 ▪ 在要求不高时，尽量选用正火。
2.1.3 淬火