退火将钢加热到适当温度保温一定时间然后缓慢冷.ppt

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1、1退火：将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。,2.4.3 钢的普通热处理,热处理视频-热处理的概念,钢的退火,热处理：http:/ 完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火。,（1）完全退火：完全退火又称重结晶退火，是将工件加热至AC3以上20度30度,保温一定时间后,缓慢冷却（随炉冷却或埋在石灰和砂中冷却），以获得接近平衡组织的热处理工艺。 亚共析钢完全退火后组织为：F+P 退火目的：细化组织、提高性能、降低硬度、改善切削性能、消除内应力 适用：亚共析钢。过共析钢完全退火后析出网状渗碳体，引起裂纹。,（2）等温退火：

2、将钢件或毛坯加热到高于Ac3（Ac1）的温度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后缓慢冷却的热处理工艺。 目的：与完全退火同，但变形易控制，能获得均匀的预期组织。,（3） 球化退火：使钢中碳化物球状化的热处理工艺。 球化退火主要用于过共析钢,其主要目的在于使二次Fe3C及Fe3C球化得到球状珠光体,以降低钢的硬度,改善切削加工性能,并为以后的淬火做好组织准备。随炉加热，略高于Ac1；保温时间长，使Fe3C自发球化。,（4） 扩散退火:为减少钢锭、钢件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线的温度，长时间保温并进行缓慢冷却的热处

3、理工艺，称为扩散退火或均匀化退火。 温度：熔点以下100-200度 保温时间：10-15h 扩散退火后晶粒粗，一般再进行完全退火或正火。,（5） 去应力退火：为消除铸造、锻造、焊接和机加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为去应力退火。去应力退火是将工件随炉缓慢加热到低于Ac1的某一温度（一般为500-650度）,保温,然后随炉冷却。这种热处理可以消除50-80%的内应力，不引起组织变化。,2正火： 钢材或钢件加热到A c3 （对亚共析钢）以上3050度,过共析钢加热到 A cm 以上 3050度,保温后在自由流动的空气中冷却的热处理工艺。,正火后组织:亚共析钢F+S,共析钢S, 过

4、共析钢S+Fe3C,钢的正火,钢的正火 http:/ 正火目的： a作为最终热处理:细化晶粒，使组织均匀提高强度、硬度、韧性 b作为预先热处理：淬火或调质前进行可消除魏氏组织和带状组织；对过共析钢可减少二次渗碳体，使其不形成连续网状，为球化退火准备； c改善切削加工性能：退火后硬度低不便切削加工，正火可提高硬度便于切削。,3淬火： 将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。,钢的淬火,钢的淬火：http:/ 淬火工艺： 淬火温度的选定 碳钢的淬火温度可根据FeFe3C相图来选择,亚共析钢的淬火加热温度是(A C3 +30-50)度,此时可全部得到奥

5、氏体,淬火后得到马氏体组织。过共析钢的淬火温度是(A C1 +30-50)度,这时得到奥氏体和渗碳体组织,淬火后获得均匀细小的马氏体和粒状渗碳体混合组织。, 加热时间的确定 加热和保温两个阶段。 淬火冷却介质：目前常见的淬火冷却介质有油,水,盐水和碱水,它们的冷却能力依次增加。其中水和油是目前生产中应用最广的冷却介质。,a.单介质淬火 b.双介质淬火 c.分级淬火 d.等温淬火法,淬火方法,（1）单介质淬火 它是将奥氏体状态的工件放入一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。这种方法操作简单，容易实现机械化，适用于形状简单的碳钢和合金钢工件。一般来说。碳钢的临界冷却速度高，尤其是尺寸较大的碳钢工

6、件多采用水淬；而尺寸较小的碳钢件及过冷奥氏体较稳定的合金钢件则可采用油淬。 （2）双介质淬火 它是先将奥氏体状态的工件在冷却能力强的淬火介质中冷却至接近Ms点温度时，再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直至完成马氏体转变。一般用水作为快冷淬火介质，用油作为慢冷淬火介质。有时也采用水淬、空冷的方法。这种方法利用了两种介质的优点，获得了较理想的冷却条件。其缺点是操作复杂，在第一种介质中停留时间难以掌握，需要有很强的实践经验。主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件。,（3）马氏体分级淬火 它是将奥氏体状态的工件首先淬入略高于或低于钢的Ms点的盐浴或碱浴炉中保温，当工件内外温度均匀后，再从浴

7、炉中取出空冷至室温，完成马氏体转变。分级淬火只适用于尺寸较小的工件，如刀具、量具和要求变形很小的精密工件。 （4）贝氏体等温淬火 它是将奥氏体化后的工件在稍高于Ms温度的盐浴或碱浴中冷却并保温足够时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。等温淬火实际上是分级淬火的进一步发展。所不同的是等温淬火获得下贝氏体组织。经这种方法处理的零件强度高，塑性和韧性好，即具有良好的综合机械性能，同时淬火应力小，变形小。这种方法多用于形状复杂和要求较高的小零件，如冷热模具、弹簧、螺栓等。,（2） 钢的淬透性 钢的淬透性及其测定方法,a淬透性：钢接受淬火时形成马氏体的能力。 b淬透性曲线:沿长度方向的硬度变化。 c钢的

8、淬透性表示：J表示末端淬火的淬透性，HRC为该处的硬度，d表示距水冷端的距离，如J35-15表示距水冷端15mm硬度为35HRC。,d淬透层深度:从试样表面至半马氏体区的距离。同条件下，淬透层深度大，淬透性越好； e钢的淬硬性：钢淬火后能够达到的最高硬度叫钢的淬硬性，它主要决定于M的碳含量。, 影响淬透性的因素,钢的淬透性由其临界冷却速度决定。临界冷却速度越小，即奥氏体越稳定，则钢的淬透性越好。因此影响奥氏体稳定性的因素，均影响钢的淬透性。 a 碳质量分数： 亚共析钢：C减少，临界冷却速度增大，淬透性降低 过共析钢：C增加，临界冷却速度增大，淬透性降低； 共析钢临界冷却速度最小，淬透性最好。

9、b合金元素：除钴外，其余合金元素均降低临界冷却速度，使C曲线右移，提高淬透性。因此，合金钢比碳钢淬透性好。 c奥氏体化温度：提高奥氏体化温度，A晶粒长大，成分均匀，减少珠光体形核率，降低临界冷速，增加淬透性。 d钢中未溶第二相：未溶物成为奥氏体分解的自发核心，使临界冷速增大，降低淬透性。,钢材经调质处理后, 淬透性好的钢棒整个截面都是回火索氏体, 机械性能均匀, 强度高, 韧性好，而淬透性差的钢心部为片状索氏体+铁素体, 只表层为回火索氏体, 心部强韧性差。,4回火： 钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的组织和性能，将其加热到A1以下某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺叫做回

10、火。,回火的目的大体可归纳为 : （1） 降低脆性,消除或减少内应力。 （2） 获得工件所需要的机械性能。 （3） 稳定工件尺寸。 （4） 对于退火难以软化的某些合金钢, 在淬火(或正火)后予以高温回火,使钢中碳化物适当聚集,以降低硬度,便于切削加工。,钢的回火,钢的回火：http:/ （2）中温回火。回火温度是350-500度。回火后得到回火屈氏体组织,硬度为35-45HRC。中温回火的目的是要获得较高的弹性和屈服极限,同时又有一定的韧性。主要用于弹簧,发条,热锻模等零件的处理。,（3）高温回火。回火温度是500-650度。回火后得到回火索氏体组织,硬度为25-35HRC。高温回火的目的是要

11、获得强度,塑性,韧性都较好的综合机械性能。 在工厂里习惯地把淬火加高温回火相结合地热处理称为调质处理。回火索氏体综合机械性能最好, 即强度、塑性和韧性都比较好，硬度一般为25HRC35HRC。广泛用于各种重要的机器结构件，是受交变载荷的零件，如连杆、轴、齿轮等。也可作为某些精密工件如量具、模具等的预先热处理。,随回火温度升高，碳钢的硬度、强度降低，塑性提高。但回火温度太高，塑性会有所下降。,热处理实例： http:/ http:/ 退火，正火，淬火，回火， 淬透性，淬硬性，调质， 回火马氏体，回火屈氏体，回火索氏体,2.4.4 钢的表面热处理： 仅对钢表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺。

12、也称表面淬火。,1感应加热表面热处理基本原理 感应加热就是利用“集肤效应”原理,把零件放在感应器中,感应器通入交流电,工件表面由于电流热效应很快被加热到淬火温度,随之立即喷液冷却,使工件表面淬火,从而得到马氏体组织。 根据电流频率的不同,感应加热分为: 高频感应加热(100-1000kHz),最常用的为200-300kHz,淬透层深为1-2mm。 中频感应加热(1-10kHz),常用2500-8000kHz。淬透层深3-5mm。 工频感应加热(50kHz),淬透层深为10-20mm。,感应加热 表面热处理,http:/ 感应加热适用的钢种,表面淬火一般用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、40Cr

13、、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表面硬化，提高耐磨性。 高碳钢也可表面淬火，主要用于受较小冲击和交变载荷的工具、量具。,3. 感应加热表面热处理的特点,(1) 高频感应加热时，钢的奥氏体化是在较大的过热度（Ac3以上80 150 )进行的, 因此晶核多, 且不易长大。 (2) 表面层淬得马氏体后, 由于体积膨胀在工件表面层造成较大的残余压应力, 显著提高工件的疲劳强度。 (3) 因加热速度快，没有保温时间，工件的氧化脱碳少。另外，由于内部未加热，工件的淬火变形也小。 (4) 加热温度和淬硬层厚度（从表面到半马氏体区的距离）容易控制，便于实现机械化和自动化。,4火焰加热表面热处理 火焰加热

14、表面淬火是用乙炔 -氧或煤气-氧的混合气体燃烧的火焰,喷射在零件表面上,使它加速加热,当达到淬火温度时立即喷水冷却,从而获得预期的硬度和淬硬层深度的一种表面淬火方法。,http:/ 分类：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。 作用：有效提高表面耐磨性、耐蚀性、抗氧化性、疲劳强度。 表面化学成分改变发生过程： 介质分解； 表面吸收； 原子扩散。,2.4.5 钢的化学热处理,1渗碳： 为了增加表层的碳质量分数和获得一定的碳浓度梯度，钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面的工艺称为渗碳。（或钢件表面层渗入碳原子的化学热处理操作称为渗碳。） （1） 渗碳目的：是使工件在热处理后表面具有高的硬度和

15、耐磨性,而心部仍保持一定强度及较高的塑性和韧性。,（2） 渗碳方法：气体渗碳,将工件装在密封的渗碳炉中，加热到900 950 ，向炉内滴入煤油、苯、甲醇等有机液体，或直接通入煤气、石油液化气等气体，通过化学反应产生活性碳原子，使钢件表面渗碳。渗碳使低碳(碳质量分数为0.150.30%)钢件表面获得高浓度碳（碳质量分数约1.0%）。,气体渗碳炉,气体渗碳装置示意图,http:/ （4）渗碳后的热处理： 直接淬火 一次淬火 二次淬火,直接淬火 渗碳后直接淬火，由于渗碳温度高, 奥氏体晶粒长大, 淬火后马氏体较粗, 残余奥氏体也较多, 所以耐磨性较低, 变形较大。为了减少淬火时的变形, 渗碳后常将工

16、件预冷到830 850 后淬火。,一次淬火 是在渗碳缓慢冷却之后, 重新加热到临界温度以上保温后淬火。心部组织要求高时，一次淬火的加热温度略高于Ac3。对于受载不大但表面性能要求较高的零件, 淬火温度应选用Ac1以上30 50 , 使表层晶粒细化, 而心部组织无大的改善, 性能略差一些。,二次淬火 对于机械性能要求很高或本质粗晶粒钢, 应采用二次淬火。第一次淬火是为了改善心部组织, 加热温度为Ac3以上3050。第二次淬火是为细化表层组织, 获得细马氏体和均匀分布的粒状二次渗碳体, 加热温度为Ac1以上30 50 。,渗碳、淬火后进行低温(150 200 )回火, 以消除淬火应力和提高韧性,（

17、5）钢渗碳、淬火、回火后的组织和性能 组织： 表层：高碳回火马氏体+碳化物+残余奥氏体 心部：低碳回火马氏体（或含F、T） 性能： a 表面硬度高，耐磨性好，心部韧性好，硬度低 b 疲劳强度高，表层体积膨胀大，心部体积膨胀小，表层造成压应力，使零件疲劳强度提高。,2氮化： 向钢件表面渗入氮的工艺。氮化目的在于更大地提高钢件表面的硬度和耐磨性，提高疲劳强度和抗蚀性。,（1） 氮化工艺：气体氮化 氨加热后分解出活性氮原子(2NH33H2+2N)，氮原子被钢吸收并溶入钢件表面，在保温过程中向内扩散，形成渗氮层。 与渗碳比较：N化温度低:500-600度； N化时间长：20-50h N化前须调质处理：

18、改善加工性能和获得均匀的回火索氏体组织，保证高强度和韧性。,（2） 氮化件的组织和性能 氮化件硬度高，高耐磨性和热硬性； 氮化后，表层有压应力，疲劳强度大大提高 氮化温度低，零件变形小 氮化后的相化学稳定性好，耐蚀性好；,Fe-N相图,38CrMoAl钢氮化层的显微组织 400倍,（3） 氮化用钢：35CrAlA,38CrMoAlA,38CrWVAlA 由于氮化工艺复杂，时间长，成本高，氮化用钢用于耐磨性和精度都要求高的零件，或要求抗热、抗蚀的耐磨件。,3碳氮共渗： 同时向零件表面渗入碳和氮的化学热处理工艺，也称氰化。有液体碳氮共渗和气体碳氮共渗两种，液体有毒，已很少使用。,（1） 高温碳氮共

19、渗工艺：将工件放入密封炉内，加热到共渗温度，向炉内滴入煤油，同时通以氨气，经保温后，工件表面获得一定深度的共渗层。温度为830-850,保温1-2h，共渗层可达0.2mm-0.5mm。 （2） 碳氮共渗后的机械性能： 碳氮共渗后得到含氮马氏体，耐磨性比渗碳好 共渗层有更高的压应力，有更高的疲劳强度和耐蚀性,2.4.6 钢的热处理新技术,1可控气氛热处理：在炉气成分可控制的炉内进行的热处理。 （1） 吸热式气氛 （2） 放热式气氛 （3） 滴注式气氛 2真空热处理：在真空中进行的热处理称为真空热处理。 （1） 真空热处理效果：减小变形、净化表面、脱气作用 （2） 真空热处理的应用：真空退火（避免氧化、脱碳、去气、脱脂）、真空淬火、真空渗碳。,3离子渗扩热处理： （1）离子氮化 （2）离子碳氮共渗 （3）离子碳氮共渗+离子渗硫复合处理 4形变热处理：将塑性变形和热处理有机结合起来，以提高材料机械性能的复合热处理工艺。 （1） 高温形变热处理 （2） 中温形变热处理 5激光加热表面淬火：利用高能量密度的激光束扫描工件表面，将其迅速加热到钢的相变点以上，然后依靠零件本身的传热来实现快速冷却淬火。,http:/