金属材料热处理基础知识

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1、北汽传动系统设计工程师宋祥峰18610260197（电话和微信）热处理定义：钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。热处理目的：1、消除毛坯中的缺陷，改善工艺性能，为切削加工或热处理做组织和性能上的准备。2、提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长零件使用寿命。加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。退火1、定义：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接

2、近平衡状态组织的热处理工艺。2、目的：降低硬度，均匀化学成分、改善切削加工性能和冷塑性变形性能、消除或减少内应力、为零件最终热处理准备合适的内部组织。3、分类球化退火：为使工件中的碳化物球状化而进行的退火。去应力退火：为去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余应力而进行退火。正火1、定义：将钢材或钢件加热到一定温度，保温适当时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，以得到珠光体组织的热处理工艺。2、目的：改善切削性能，消除毛坯内应力，细化晶粒、提高硬度、获得比较均匀的组织和性能。退火和正火

3、的区别退火和正火属于预备热处理工艺，对于含碳量相同的工件，正火后的强度和硬度要高于的退火的。例如：含碳量大于0.7%的碳钢和合金钢，为降低硬度便于切削加工采用退火处理；含碳量低于0.3%的低碳钢和低合金钢，为避免硬度过低切削时粘刀，而采用正火适当提高硬度。一般用于锻件、铸件和焊接件。退火一般安排在毛坯制造之后，粗加工之前进行。渗碳1、定义：为提高工件表层的含碳量并在其中形成一定的碳含量梯度,在渗碳炉中将低碳钢北汽传动系统设计工程师宋祥峰18610260197（电话和微信）在渗碳介质中加热、保温,使碳原子渗入工件表面

4、，然后进行淬火的化学热处理工艺。2、目的：使低碳钢的表面层含碳量增加到0.85～1.10%，然后再经淬火、低温回火处理以消除应力和稳定组织，使钢件表面层具有高硬度(HRc56～62)，增加耐磨性及疲劳强度等。而心部仍保持原有的塑性和韧性。3、应用：渗碳一般用于15Cr、20Cr等含碳量低的钢种，渗碳层的深度是根据零件的要求不同，一般为0.2～2mm。设计时可根据工件尺寸和心部强度要求来选择材料和渗碳层深度。渗碳层深的选择要根据实际需要进行设计，以节约成本。层深的增加意味着渗碳时间的延长，齿轮一般是根据经验公式来设计

5、层深。淬火1、定义：将钢加热到临界温度以上，保温一定时间使其奥氏体化，以大于临界冷却速度进行冷却的工艺。2、淬火目的：提高硬度和耐磨性：刀具、量具、磨具提高强韧性：轴类、杆件、销、受力件提高弹性：各类弹簧提高耐蚀和耐热性：耐热钢和不锈钢3、淬火分类按加热温度：完全淬火、不完全淬火、循环加热淬火按加热介质及热源条件：盐浴加热淬火、火焰加热淬火、感应加热淬火、高频脉冲淬火、接触电加热淬火等按淬火部位：整体淬火、局部淬火、表面淬火等按冷却方式：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火、预冷淬火等4、工艺过程：冷却速度是钢在

6、淬火过程中最主要的因素，它直接影响淬火产物和性能。一方面冷却速度要大于临界冷却速度，以保证全部得到马氏体组织；另一方面冷却应尽量缓慢，以减少内应力，避免工件变形和开裂。为了解决上述矛盾，可以采用不同的冷却介质和冷却方法，使淬火工件在奥氏体最不稳定的温度范围内(650℃～550℃)快冷，超过临界冷却速度，以防珠光体类型转变发生；而在马氏体转变区域范围内(300℃～100℃)，则冷却减慢，以减少淬火工件产生的应力。5、不同淬火温度下的内部组织在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和

7、铁素体组成的组织北汽传动系统设计工程师宋祥峰18610260197（电话和微信）当奥氏体中含碳质量分数大于0.5%时，淬火组织为马氏体和残余奥氏体。过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。表面淬火1、定义：是成本最低的表面硬化处理方法，工艺简单而灵活，适合局部处理，特别适合于

8、提高耐磨性的场合。由于只加热表面层，心部强度保持着表淬前的状态。3、目的：提高材料的硬度、强度和耐磨性，而心部保持良好的塑性和韧性。表面淬火后零件表面将产生很大的残余压应力，因而使材料的疲劳强度大大提高。但需要注意的是，表淬区域的起始点和终结点处于残余拉应力状态下，此处的疲劳强度因此大大降低。设计时要考虑残余拉应力不可留在齿根处、轴的过渡圆角处等零件应力集中