金属材料热处理 四把火.doc

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1、1淬火1.1定义钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。1.2主要目的淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐

2、蚀性等特殊的物理、化学性能。1.3淬火加热温度以钢的相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细小马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围如图1所示。由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢，尤其低合金钢。亚共析钢加热温度为Ac3温度以上30～50℃。高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内，故称为完全淬火。如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度，则高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全(或亚临界)淬火。过共析钢淬火温度为Ac1温度以上30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全

3、淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢，若加热温度过高，先共析渗碳体溶解过多，甚至完全溶解，则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。2回火2.1定义将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度Ac1（加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度）的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若干时间，

4、然后缓慢或快速冷却。一般用于减小或消除淬火钢件中的内应力，或者降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。淬火后的工件应及时回火，通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。2.2类型2.2.1低温回火低温回火(150~250摄氏度)目的是在保证淬火后的高硬度和耐磨性的基础上，降低淬火应力，提高工件韧性。低温回火得到的是马氏体组织，硬度可达58~64HRC。常用于处理高碳工具钢、模具钢、滚动轴承及渗碳钢等零件。2.2.2中温回火中温回火(350~500摄氏度)得到的组织为回火托氏体，他具有高的弹性极限、屈服强度及屈强比，同时具有一定的塑性和韧性，硬度一般为35~45HR

5、C。常作为各种弹簧的热处理。与中温碳化物之形成无关，因此对回火软化无关。此类元素所造成之硬化效果，主要是靠固溶体硬化机构所达成的。另一类合金元素，例如铬、钼、钨、钒等，由于其为碳化物形成之一份子，因此他们的扩散速率也就影响了回火软化的速率。2.2.3高温回火高温回火(500~650摄氏度)通常把淬火后在进行高温回火处理称为调质处理。调质处理得到的是回火索氏体组织，具有良好的综合性能。在许多重要的机械结构件中，如受力比较复杂的连杆，重要的螺栓、齿轮几周类零件，得到了广泛应用。中高碳钢调质处理后的硬度一般为200~350HBW。调质处理后的力学性能与正火相比，不仅强度高，而

6、且塑性和韧性也较好。这是因为调制后得到的回火索氏体中的渗碳体呈颗粒状，而正火得到的索氏体中的渗碳体则呈片状，颗粒状的渗碳体对阻止断裂过程中裂纹的扩展比片状渗碳体更有利。2.3目的回火一般紧接着淬火进行，其目的是：（a）消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；（b）调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；（c）稳定组织与尺寸，保证精度；（d）改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。3退火3.1定义退火指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬

7、度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。3.2目的（1）降低硬度，改善切削加工性.（2）消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；（3）细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。（4）均匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。3.3方法3.3.1重结晶退火（完全退火）用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织