金属工艺学 第4章 钢的热处理

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1、金属工艺学主讲人：4.1钢在加热和冷却时的组织转变第四章钢的热处理本节重点：热处理原理本节难点：各种热处理工艺基本知识热处理工艺曲线加热保温冷却临界温度热处理工艺曲线T℃热处理分类热处理普通热处理表面热处理退火正火淬火回火表面淬火化学热处理渗碳渗氮碳氮共渗其它热处理形变真空激光4.1钢在加热和冷却时的组织转变Fe-Fe3C相图相变点A1、A3、Acm是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的，因此，钢的实际相变点都会偏离平衡相变点。即：加热转变相变点在平衡相变点以上，而冷却转变相变点在

2、平衡相变点以下。通常把实际加热温度标为Ac1、Ac3、Accm、Ar1、Ar3、Arcm。4.1.1钢在加热时的组织转变影响奥氏体形成的因素：温度：温度越高，原子扩散能力越大，加速奥氏体形成。原始组织：原始组织越细，相界面越多，提供的奥氏体晶核就愈多，碳原子的扩散距离也越短，加速奥氏体形成。钢的成分：含碳量增加，F和Fe3C相界面越多，加速奥氏体形成。2、奥氏体晶粒的长大（粗化）随着温度的升高，奥氏体晶粒会逐渐长大。晶粒度：表示晶粒大小的尺度。分为十个等级。一级最粗，十级最细。粗大的A晶粒———冷却后得到粗大的晶粒组织———力

3、学性能和工艺性能差—合理选择加热温度和保温时间。1、钢的奥氏体化冷却曲线4.1.2钢在冷却时的组织转变过冷奥氏体转变图的应用小结如何应用C曲线分析钢的连续冷却后的组织？4.2.1钢的退火4.2.2钢的正火4.3.1钢的表面热处理4.3.2钢的淬火4.3.2钢的回火4.2钢的退火和正火4.3钢的淬火和回火本节重点：各种热处理工艺本节难点：各种热处理工艺4.2.1退火退火：将钢加热、保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却。目的：降低硬度，便于机加工。细化晶粒，提高塑性和韧性。消除应力。应用：铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热处理。1、完

4、全退火：将亚共析钢加热到Ac3线以上30—50℃，保温后缓慢冷却.2、球化退火:将过共析钢加热到Ac1线以上20—30℃，保温后缓慢冷却.3、低温退火:将钢加热到Ac1线以下，保温后缓慢冷却.再结晶退火：消除冲压件冷变形所产生的加工硬化（再结晶温度以上150—250℃），降低硬度，恢复塑性。完全退火与等温退火1、完全退火工艺：加热Ac3以上30~50℃——保温——随炉冷到500度以下——空冷室温。目的：细化晶粒，均匀组织，提高塑韧性，消除内应力，便于机械加工。2、等温退火工艺：加热Ac3以上——保温——快冷至珠光体转变温度——

5、等温停留——转变为P——出炉空冷目的：同上。但时间短，易控制，脱氧、脱碳小。（适用于过冷A比较稳定的合金钢及大型碳钢件）球化退火与去应力退火3、球化退火概念：是使钢中的渗碳体球化的工艺过程。对象：共析钢和过共析钢工艺：(1)等温球化退火加热Ac1以上20~30度——保温——迅速冷却到Ar1以下20度——等温——随炉冷至600度左右——出炉空冷。（2）普通球化退火加热Ac1以上20~30度——保温——极缓慢冷却至600度左右——出炉空冷。（周期长，效率低，不适用）目的：降低硬度、提高塑韧性，便于切削加工。机理：使片状或网状渗碳体

6、变成颗粒状（球状）4、去应力退火工艺：加热到Ac1以下某一温度（500~650度）——保温——缓冷至室温。目的：消除铸件、锻件、焊接件等的残余内应力，稳定工件尺寸。4.2.2正火正火将钢加热到Ac3线以上30—50℃（亚共析钢）或Accm以上30——50℃（过共析钢），保温后在空气中冷却。得到的是细珠光体组织（索氏体）。应用：亚共析钢中自由铁素体减少，过共析钢中网状渗碳体消失。低碳钢：提高硬度，克服粘刀现象，改善切削加工性。中碳钢：细化晶粒，为淬火做好组织准备，对性能要求不高的零件，可作为最终热处理。高碳钢：消除网状Fe3C。

7、4.3淬火将钢加热到Ac3或Ac1线以上30—50℃，保温后在淬火介质中快速冷却（γ—Fe向a—Fe同素异晶转变），以获得马氏体（M)组织（碳在a—Fe中的严重过饱和固溶体）。亚共析钢：Ac3+30~50OC过高：淬火后M粗大，严重变形过低：淬火后组织出现F，硬度、强度不足，不均。·过共析钢：Ac1+30~50OC过高：淬火后M粗大，脆性增大，易变形，开裂。残余A增多，硬度、耐磨性降低。过低：A化不均匀。一般过共析钢，淬火前需要正火或球化退火，消除网状渗碳体。理想的淬火冷却介质淬火方法淬硬性和淬透性淬硬性：钢在正常淬火条件下，

8、淬火形成的马氏体所能达到的最高硬度。淬硬性取决于马氏体的含碳量，含碳量越高，碳的过饱和度就越大，硬度越高。淬透性：钢在规定淬火条件下，可以达到的淬硬层深度。影响因素：过冷奥氏体的稳定性，即Vk。回火工艺：将淬火后的钢重新加热到A1以下某一温度保温，然后冷却（一般空冷)至室温。