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1、 第 七 章 鋼 的 熱 處 理 l 常 用 的 熱 處 理 分 類l 鋼 在 加 熱 時 的 變 化l 鋼 在 冷 卻 時 的 轉(zhuǎn) 變l 鋼 的 淬 火l 鋼 的 回 火l 鋼 的 淬 透 性l 鋼 的 表 面 熱 處 理l 鋼 的 退 火 與 正 火 一 般 零 件 的 制 造 過 程鍛 造 預 先 熱 處 理 （ 退 火 或 正 火 ） 機 械 加 工 （ 粗 加 工 ） 最 終 熱處 理 （ 淬 火 +回 火 或 表 面 熱 處 理 ） 機 械 加 工 （ 精 加 工 ） 檢 驗（ 尺 寸 和 硬 度 ） 。 l 鋼 的 熱 處 理 都 有 共 同 點 加 熱 保 溫 冷 卻 1-等

2、溫 冷 卻 2-連 續(xù) 冷 卻熱 處 理 工 藝 曲 線l 熱 處 理 在 機 械 加 工 中 是 很 重 要 的 工 序 。 一 、 常 用 的 熱 處 理 分 類 低 溫 回 火淬 火碳 氮 共 滲氮 碳 共 滲 （ 軟 氮 化 ）滲 氮 處 理 低 溫 回 火淬 火滲 碳化 學 熱 處 理 自 回 火激 光 加 熱 表 面 淬 火 低 溫 回 火火 焰 加 熱 表 面 淬 火 低 溫 回 火感 應(yīng) 加 熱 表 面 淬 火表 面 淬 火表 面 熱 處 理 回 火淬 火正 火退 火普 通 熱 處 理常 用 的 熱 處 理 二 、 鋼 在 加 熱 時 的 變 化 鋼 的 加 熱 的 變 化 是

3、 鋼 的 冷 卻 變 化 的 逆 過 程 ， 需 要 有 一 定 的 過 熱 度 。 加 熱 轉(zhuǎn) 變 溫 度 分 別 用 ： Ac1（ PSK） 、 Ac3（ GS） 、 Accm（ ES） 表 示 。1、 奧 氏 體 的 形 成 過 程 基 本 過 程 （ 奧 氏 體 化 ） 形 核 長 大 殘 余 奧 氏 體 溶 解 奧 氏 體 均 勻 化 亞 共 析 鋼 P+F A+F A過 共 析 鋼 P+Cm A+Cm A共 析 鋼 P A 影 響 奧 氏 體 化 的 因 素 加 熱 溫 度 等 溫 溫 度 越 高 ， “ 孕 育期 ” 越 短 ， 奧 氏 體 化 速 度越 快 。 加 熱 速 度

4、連 續(xù) 加 熱 時 ， 加 熱 速 度越 快 ， 轉(zhuǎn) 變 溫 度 越 高 ， 奧氏 體 化 速 度 越 快 。 原 始 組 織 形 態(tài) 細 片 P 粗 片 P 球 化 P 含 碳 量 含 碳 量 越 高 ， 有 利 奧 氏體 的 形 核 和 擴 散 ， 加 速 奧氏 體 的 形 成 。 2 、 奧 氏 體 的 晶 粒 長 大 奧 氏 體 晶 粒 度l 晶 粒 度 表 示 晶 粒 大 小 的 尺 度 。l 起 始 晶 粒 度 奧 氏 體 剛 剛 形 成 時 的 晶 粒 度 。 （ 此 時 晶 粒 細 小 ）l 實 際 晶 粒 度 在 具 體 的 熱 加 工 條 件 下 ， 得 到 奧 氏 體 晶

5、 粒 度 。 （ 與 熱 加 工 工 藝 參 數(shù) 有 關(guān) ， 一 般 比 起 始 晶 粒 度 大 ） 1 4級 為 粗 晶 粒 5 8級 為 細 晶 粒國 家 標 準 GB6394-86,金 屬 平 均 晶 粒 度 標 準 評 級 圖 930 10 ； 保 溫 3 8小 時 ； 緩 慢 冷 卻 ；放 大 100 ； 與 標 準 圖 比 較 。特 定 條 件l 本 質(zhì) 晶 粒 度 在 特 定 的 加 熱 條 件 下 ， 奧 氏 體 晶 粒 長 大 的 傾 向 。 1-本 質(zhì) 粗 晶 粒 鋼 2-本 質(zhì) 細 晶 粒 鋼加 熱 溫 度 與 奧 氏 體 晶 粒 長 大 的 關(guān) 系鋼 的 晶 粒 度 1

6、 4級 ， 為 本 質(zhì) 粗 晶 粒 ， 隨 溫 度 升 高 ， 晶 粒 迅 速 長 大 。鋼 的 晶 粒 度 5 8級 ， 為 本 質(zhì) 細 晶 粒 ， 隨 溫 度 升 高 長 大 傾 向 不 明 顯 。 奧 氏 體 晶 粒 長 大 及 其 影 響 因 素 成 分 ， 含 碳 量 增 加 ， 擴 散速 度 增 加 ， 晶 粒 易 長 大 。 ， 含 碳 量 增 加 ， 網(wǎng) 狀滲 碳 體 的 阻 礙 ， 晶 粒 不 易 長 大 。 Mn、 P促 進 奧 氏 體 晶 粒 的 長 大 。 溫 度 溫 度 高 ， 晶 粒 大 。%2.1c %2.1c 奧 氏 體 晶 粒 大 小 對 冷 卻 后 晶 粒

7、的 影 響奧 氏 體 晶 粒 粗 大 ， 冷 卻 后 的 組 織 也 粗 大 ， 降 低 鋼 的 常 溫 力 學 性 能 ， 尤 其 是 塑 性 。 l加 熱 得 到 細 而 均 勻 的 奧 氏 體 晶 粒 是 熱 處 理的 關(guān) 鍵 問 題 之 一 。 等 溫 轉(zhuǎn) 變 :加 熱 奧 氏 體 化 的 鋼 ,快 速 冷卻 到 Ar1以 下 的 某 一 溫 度 ,等 溫 ,使 奧 氏體 在 該 溫 度 完 成 組 織 轉(zhuǎn) 變 的 過 程 。實 驗 方 法 :每 組 取 若 干 試 樣 ， 在 不 同 的溫 度 等 溫 ， 作 出 轉(zhuǎn) 變 量 與 時 間 的 關(guān) 系曲 線 ， 然 后 在 溫 度 時

8、間 坐 標 系 中 找出 對 應(yīng) 點 。三 、 鋼 在 冷 卻 時 的 轉(zhuǎn) 變 冷 卻 時 的 轉(zhuǎn) 變 需 要 過 冷 ， 相 變 溫 度 低 于 平 衡 溫 度 ,分 別 為 ： Ar1（ PSK） 、 Ar3（ GS） 、 Arcm（ ES） 。轉(zhuǎn) 變 開 始 點 的 連 線 稱 轉(zhuǎn) 變 開 始 線 。轉(zhuǎn) 變 終 了 點 的 連 線 稱 轉(zhuǎn) 變 終 了 線 。（ 1） 建 立 曲 線1.共 析 鋼 的 等 溫 轉(zhuǎn) 變 曲 線 和 分 析 過 冷 奧 氏 體 區(qū)A1 -Ms 間 及 轉(zhuǎn) 變 開 始 線以 左 的 區(qū) 域 轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 區(qū)轉(zhuǎn) 變 終 了 線 以 右 及 Mf以下 區(qū) 域 轉(zhuǎn)

9、變 區(qū) 開 始 線 與 終 了 線 之 間 及Ms與 M f之 間 區(qū) 域 時 間 溫度 A1M SMf A過冷 PBMA MA BA P轉(zhuǎn)變開始線轉(zhuǎn)變終了線奧氏體 孕 育 期 轉(zhuǎn) 變 開 始 線 與 縱 坐 標 之 間的 距 離 。 孕 育 期 越 小 ， 過 冷 奧 氏 體 穩(wěn)定 性 越 小 。 孕 育 期 最 小 處 稱 C 曲 線 的“ 鼻 尖 ” 。 碳 鋼 鼻 尖 處 的 溫度 為 5 5 0 。 在 鼻 尖 以 上 , 溫 度 較 高 ， 相變 驅(qū) 動 力 小 ， 奧 氏 體 較 穩(wěn) 定 。 在 鼻 尖 以 下 ， 溫 度 較 低 ， 擴散 困 難 ， 奧 氏 體 較 穩(wěn) 定 。

10、 （ 2） C 曲 線 分 析 l 在 550 Ar1溫 度 之 間 ， 等 溫 冷 卻 與 a-b線 相 交 ， 鋼 發(fā) 生 珠 光 體 轉(zhuǎn) 變 。l 在 550 Ms溫 度 之 間 ， 等 溫 冷 卻 與 a-b線 相 交 ， 鋼 發(fā) 生 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 。 l 在 Ar1 Ms溫 度 間 ， b曲 線 右 , 鋼 的 轉(zhuǎn) 變 已 結(jié) 束 ， 冷 卻 到 室 溫 組 織 不 發(fā) 生 變 化 。l 在 Ms Mf溫 度 之 間 ， 連 續(xù) 冷 卻 不 與 a-b線 相 交 ， 鋼 發(fā) 生 馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 。 溫度 C曲 線 與 過 冷 奧 氏 體 在 不 同 溫 度 下 的 等 溫

11、轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物設(shè) 曲 線 a為 轉(zhuǎn) 變 開 始 線 ， 曲 線 b為 轉(zhuǎn) 變 終 了 線 （ 1） 珠 光 體 型 轉(zhuǎn) 變 擴 散 型 轉(zhuǎn) 變 組 織 組 織 共 性 ： 鐵 素 體 與 滲 碳 體 組 成 層 片 狀 混 合 物 。 組 織 個 性 ： 層 片 間 距 隨 過 冷 度 的 增 加 而 減 小 。 400 5000 12000 2、 過 冷 奧 氏 體 的 轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 及 轉(zhuǎn) 變 過 程l 珠 光 體 （ P） ： 等 溫 轉(zhuǎn) 變 溫 度 （ Ar1 650 ） ； HRC5 20l 索 氏 體 （ S） ： 等 溫 轉(zhuǎn) 變 溫 度 （ 650 600 ） ； HRC20

12、30l 屈 氏 體 （ T） ： 等 溫 轉(zhuǎn) 變 溫 度 （ 600 550 ） ； HRC30 40l 片 間 距 越 小 ， 鋼 的 強 度 、 硬 度 越 高 ， 而 塑 性 和 韌 性 略 有 改 善 。 l 珠 光 體 轉(zhuǎn) 變 過 程 珠 光 體 轉(zhuǎn) 變 也 是 形 核 和 長 大 的 過 程 。滲 碳 體 晶 核 首 先 在 奧 氏 體 晶 界 上 形 成 。在 長 大 過 程 中 ， 其 兩 側(cè) 奧 氏 體 的 含 碳 量 下 降 ， 促 進 了 鐵 素 體形 核 ， 兩 者 相 間 形 核 并 長 大 ， 形 成 一 個 珠 光 體 團 。 （ 2 ） 貝 氏 體 型 轉(zhuǎn) 變

13、-半 擴 散 型 轉(zhuǎn) 變 組 織貝 氏 體 ： 碳 過 飽 和 的 鐵 素 體 與 滲 碳 體 （ 下 貝 氏 體 是 碳 化 物 ） 組 成 的 混 合 物 。l 上 貝 氏 體 （ B上 ） ： 等 溫 轉(zhuǎn) 變 溫 度 （ 5 5 0 3 5 0 ） ； 組 織 形 態(tài) ： 黑 羽 毛 狀 。 HRC4 0 5 0 ； 強 度 較 低 ， 塑 性 和 韌 性 較 差 。l 下 貝 氏 體 （ B下 ） ： 等 溫 轉(zhuǎn) 變 溫 度 （ 3 5 0 Ms ） ； 組 織 形 態(tài) ： 黑 針 狀 。 HRC5 0 6 0 ； 強 度 較 高 ， 塑 性 和 韌 性 也 較 好 ， 即 具 有 良

14、 好 的 綜 合 力 學 性 能 。 轉(zhuǎn) 變 溫 度 較 高 （ 5 5 0 -3 5 0 ) 時 ， 條 片 狀 鐵 素 體 從 奧 氏 體 晶 界 向 晶 內(nèi) 平 行 生長 ， 隨 鐵 素 體 條 伸 長 和 變 寬 ， 其 碳 原 子 向 條 間 奧 氏 體 富 集 ， 最 后 在 鐵 素體 條 間 析 出 Fe3 C短 棒 ， 奧 氏 體 消 失 ， 形 成 B上 。上 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 過 程l 上 貝 氏 體 的 形 成 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 屬 半 擴 散 型 轉(zhuǎn) 變 ， 即 只 有 碳 原 子 擴 散 而 鐵 原 子 不 擴散 ， 晶 格 類 型 改 變 是 通 過 切 變 實

15、 現(xiàn) 的 。 轉(zhuǎn) 變 溫 度 較 低 （ 350- 230 ) 時 ， 鐵 素 體 在 晶 界 或 晶 內(nèi) 某 些晶 面 上 長 成 針 狀 ， 由 于 碳 原 子 擴 散 能 力 低 ,其 遷 移 不 能 逾 越 鐵素 體 片 的 范 圍 ， 碳 在 鐵 素 體 的 一 定 晶 面 上 以 斷 續(xù) 碳 化 物 小 片的 形 式 析 出 。 下 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變l 下 貝 氏 體 的 形 成 （ 3 ） 馬 氏 體 型 轉(zhuǎn) 變 -非 擴 散 型 轉(zhuǎn) 變 組 織 馬 氏 體 的 晶 體 結(jié) 構(gòu) 馬 氏 體 碳 溶 在 -Fe中 形 成 的 過 飽 和 的 固 溶 體 。 馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 時

16、 ， 奧 氏 體 中 的 碳 全 部 保 留 到 馬 氏 體 中 。 馬 氏 體 的 晶 格 為 體 心 正 方 ， a c， c a， c/a為 馬 氏 體 的 正 方 度 ， 正方 度 隨 馬 氏 體 的 含 碳 量 的 增 加 而 增 加 ， 而 且 馬 氏 體 的 比 容 也 增 加 ， 體 積會 增 加 ， 是 造 成 鋼 淬 火 變 形 和 開 裂 的 主 要 原 因 。 l 片 狀 （ 針 狀 ） 馬 氏 體 （ M片 ） ： 連 續(xù) 冷 卻 溫 度 （ Ms Mf） ； HRC60 65 組 織 形 態(tài) ： 灰 片 狀 。 C% 1% 在 電 鏡 下 ， 亞 結(jié) 構(gòu) 主 要 是

17、 孿 晶 ， 又 稱 孿 晶 馬 氏 體 。l 板 條 狀 馬 氏 體 （ M板 條 ） ： 連 續(xù) 冷 卻 溫 度 （ Ms Mf） ； HRC35 45； 組 織 形 態(tài) ： 灰 板 條 狀 。 C% 0.3% 在 電 鏡 下 ， 板 條 內(nèi) 的 亞 結(jié) 構(gòu) 主 要 是 高 密 度 的 位 錯 ， 又 稱 位 錯 馬 氏 體 。正 常 加 熱 條 件 下 ， 冷 卻 得 到 的 馬 氏 體 組 織 非 常 細 小 ， 在 光 學 顯 微 鏡 下無 法 分 辨 ， 稱 “ 隱 晶 馬 氏 體 ” 。 T12過 熱 500 500 T12正 常 500 馬 氏 體 的 形 態(tài) l 馬 氏 體

18、的 形 態(tài) 與 含 碳 量 的 關(guān) 系 C%小 于 0 .2 %時 ， 組 織 幾 乎 全 部是 板 條 馬 氏 體 。 C%大 于 1 .0 %C時 幾 乎 全 部 是 針 狀馬 氏 體 . C%在 0 .2 1 .0 %之 間 為 板 條 與 針狀 的 混 合 組 織 。 馬 氏 體 形 態(tài) 與 含 碳 量 的 關(guān) 系 0.45%C0.2%C 1.2%C l 無 碳 原 子 的 擴 散l 轉(zhuǎn) 變 速 度 極 快l 轉(zhuǎn) 變 的 不 完 全 性 ， 有 殘 余 奧 氏 體 存 在 轉(zhuǎn) 變 在 Ms Mf溫 度 區(qū) 間 進 行 , 冷 卻 到 室 溫 轉(zhuǎn) 變 未 完 全 結(jié) 束 ； 高 碳 鋼

19、存 在 較 多 的 殘 余 奧 氏 體 。 工 業(yè) 上 常 采 用 “ 冷 處 理 ” 的 方 法 。l 具 有 高 的 硬 度 和 強 度 。l 硬 度 主 要 取 決 于 含 碳 量 。l 塑 性 和 韌 性 主 要 取 決 于 組 織 。 板 條 馬 氏 體 具 有 較 高 硬 度 、 較 高 強 度與 較 好 塑 性 和 韌 性 相 配 合 的 良 好 的 綜 合 力 學 性 能 。 針 片 狀 馬 氏 體 具 有 比 板 條 馬 氏 體 更 高的 硬 度 ， 但 脆 性 較 大 ， 塑 性 和 韌 性 較 差 。 馬 氏 體 硬 度 與 碳 含 量 的 關(guān) 系 馬 氏 體 轉(zhuǎn) 變 特

20、 點 馬 氏 體 的 力 學 性 能 l 共 析 鋼 的 過 冷 奧 氏 體 最 穩(wěn) 定 ， C曲 線 最 靠 右 。l Ms 與 Mf 點 隨 含 碳 量 增 加 而 下 降 。 3.影 響 C曲 線 位 置 的 因 素與 共 析 鋼 相 比 ， 亞 共 析 鋼 和 過 共 析 鋼 C曲 線 的 上 部 各 多 一 條先 共 析 相 的 析 出 線 。(1)含 碳 量 的 影 響 l 除 Co 外 , 凡 溶 入 奧 氏 體 的 合 金 元 素 都 使 C 曲 線 右 移 。l 除 Co和 Al 外 ,所 有 合 金 元 素 都 使 Ms 與 Mf 點 下 降 。 (2) 合 金 元 素 的

21、 影 響 4 、 過 冷 奧 氏 體 的 連 續(xù) 冷 卻 曲 線 只 有 “ C” 曲 線 的 上 半 部 分 ， 沒 有 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 區(qū) 多 了 一 條 “ K” 線 ， 即 轉(zhuǎn) 變 中 止 線 ； 比 “ C” 曲 線 ， 右 移 。 “ Vk” 為 “ CCT” 曲 線 的 臨 界 冷 卻 速 度 。 臨 界 冷 卻 速 度 鋼 獲 得 完 全 馬 氏 體 的 最 小 冷 卻 速 度 。 V k Vk， 在 “ C” 曲 線 討 論 ， 能 得 到馬 氏 體 ， 實 際 上 就 一 定 能 得 馬 氏 體 。(1)共 析 鋼 的 CCT曲 線 P 均 勻 A細 A P退 火(爐

22、冷 )正 火 (空 冷 ) S淬 火(油 冷 ) T+M+AM+A淬 火(水 冷 ) A1M SMf 時 間 650600550 可 用 TTT曲 線 定 性 說 明 連 續(xù) 冷 卻 時 的 組 織 轉(zhuǎn) 變 45鋼 850 油 冷 組 織M+T 轉(zhuǎn) 變 中 止 線 的 含 義 無 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 區(qū) , 但 比 共 析 鋼 CCT曲 線 多 一 條 AFe3 C轉(zhuǎn) 變 開 始 線 。由 于 Fe3 C的 析 出 , 奧 氏 體 中 含 碳 量 下 降 , 因 而 Ms 線 右 端 升 高 .有 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 區(qū) ， 還 多 AF開 始 線 , F析 出 使 A含 碳 量 升 高 ,

23、因 而 Ms 線 右 端 下 降 。 過 共 析 鋼 CCT曲 線 亞 共 析 鋼 CCT曲 線 （ 2） 過 共 析 鋼 CCT曲 線（ 3） 亞 共 析 鋼 CCT曲 線 四 、 鋼 的 退 火 與 正 火 l 退 火 與 正 火 主 要 用 于預 備 熱 處 理 ， 只 有 當工 件 性 能 要 求 不 高 時才 作 為 最 終 熱 處 理 。 l 機 械 零 件 的 一 般 加 工 工 藝毛 坯 （ 鑄 、 鍛 ） 預 備 熱 處 理 機 加 工 最 終 熱 處 理 機 加 工 1.退 火 將 鋼 加 熱 至 適 當 溫 度 保 溫 ， 再 緩 慢 冷 卻 (爐 冷 ) 的 熱 處 理

24、 工 藝 。l 調(diào) 整 硬 度 ， 便 于 切 削 加 工 。 適 合 加 工 的 硬 度 為 170-250HB。l 消 除 內(nèi) 應(yīng) 力 ， 防 止 加 工 中 變 形 。 l 細 化 晶 粒 ， 為 最 終 熱 處 理 作 組 織 準 備 。 真 空 退 火 爐（ 1） 目 的 常 用 退 火 :完 全 退 火 、 等 溫 退 火 、 球 化 退 火 、 擴 散 退 火 、 去 應(yīng) 力 退 火 、 再 結(jié) 晶 退 火 。 完 全 退 火l 將 工 件 加 熱 到Ac3+3050 ,保 溫 后緩 冷 的 退 火 工 藝 。l 主 要 用 于 亞 共 析 鋼 。（ 2） 退 火 工 藝 l 亞

25、 共 析 鋼 加 熱 到 Ac3 +3 0 5 0 , 共 析 、 過 共 析 鋼 加 熱 到 Ac1 +3 0 5 0 ， 保 溫 后 快 冷 到 Ar1 以 下 的 某 一 溫 度 下停 留 ， 待 相 變 完 成 后 出 爐 空 冷 。l 等 溫 退 火 可 縮 短 工 件 在 爐 內(nèi) 停 留 時 間 ， 更 適 合 于 孕 育 期 長 的 合 金 鋼 。 高 速 鋼 等 溫 退 火 與 普 通 退 火 的 比 較高 速 鋼 連 續(xù) 冷 卻 退 火 約 24小 時 。等 溫 冷 卻 總 共 約 8小 時 :開 爐 門 冷 到 750 ， 約 4小 時 ，等 溫 時 間 3 4小 時 ，

26、然 后 空 冷 。 等 溫 退 火 l 組 織 ： 球 狀 珠 光 體 （ P球 ） 即 鐵 素 體 基 體 上 分 布 著 顆 粒 狀 滲 碳 體 的組 織 球 狀 珠 光 體l 對 于 有 網(wǎng) 狀 二 次 滲 碳 體 的 過 共 析 鋼 ，球 化 退 火 前 應(yīng) 先 正 火 ， 以 消 除 網(wǎng) 狀 。 球 化 退 火l 加 熱 溫 度 ： Ac1+（ 30 50 ）l 主 要 用 于 過 共 析 鋼 （ 即 工 具 鋼 ） 。 亞 共 析 鋼 加 熱 到 Ac1 +3 0 5 0 ，共 析 鋼 加 熱 到 Ac1 +3 0 5 0 ， 過 共 析 鋼 加 熱 到 Accm+3 0 5 0

27、， 保 溫 后 空 冷 的 工 藝 。 正 火 比 退 火 冷 卻 速 度 大 。（ 1 ） 正 火 后 的 組 織 c 0 .6 % 時 ， 組 織 為 F+S； c 0.6% 時 ， 組 織 為 S 。 正 火 溫 度 2 .正 火 冷 卻 速 度 不 同 ， 先 析 相 的 量 不 同 ， 同 種 鋼 冷 卻 速 度 不 同 得 到 珠 光 體 的 量 不 同 。偽 共 析 組 織 -非 共 析 成 分 得 到 的 共 析 組 織 。 對 于 低 、 中 碳 鋼 (0 .6 C%)， 目 的 與 退 火 的 相 同 。 對 于 過 共 析 鋼 ， 用 于 消 除 網(wǎng) 狀 二 次 滲 碳

28、體 ， 為 球 化 退 火 作 組 織 準 備 。l 要 改 善 切 削 性 能 ， 低 碳鋼 用 正 火 ， 中 碳 鋼 用 退火 或 正 火 ,高 碳 鋼 用 球化 退 火 。 合 適 切 削 加 工 硬 度 （ 2） 正 火 的 目 的 普 通 件 最 終 熱 處 理 ， 代 調(diào) 質(zhì) 。 熱處理與硬度關(guān)系問 題不 同 成 分 的 碳 鋼 如 何 選 擇 退 火和 正 火 ？ 淬 火 :將 鋼 加 熱 到 一 定 溫 度 ， 保 溫 一 定 時 間 ， 然 后 以 大 于 臨 界 冷 卻 速 度 的 快 速 冷 卻 ,獲 得 馬 氏 體 組 織 的 熱 處 理 工 藝 。1、 淬 火 溫

29、度 的 選 擇 亞 共 析 鋼 ： Ac3+（ 30 50 ） , 過 共 析 鋼 ： Ac1+（ 30 50 ）l 水 ： 適 用 碳 素 鋼 優(yōu) 點 ： 價 廉 、 安 全 、 無 腐 蝕 。 缺 點 ： 淬 火 硬 度 不 均 勻 易 出 現(xiàn) 軟 點 ， 質(zhì) 量 較 差 ， 易 變 形 、 開 裂 。 五 、 鋼 的 淬 火2、 淬 火 介 質(zhì)l 油 （ 機 油 或 專 用 淬 火 油 ） ： 適 用 于 大 多 數(shù) 合 金 鋼 優(yōu) 點 ： 變 形 小 ， 不 易 開 裂 。 缺 點 ： 價 格 貴 、 易 燃 不 安 全 、 有 油 污 。l 鹽 水 或 堿 水 （ 5 15%） ：

30、適 用 碳 素 鋼 優(yōu) 點 ： 價 廉 、 安 全 、 冷 卻 能 力 和 均 勻 性 優(yōu) 于 水 。 缺 點 ： 易 變 形 、 開 裂 ， 比 水 淬 小 ， 工 件 易 腐 蝕 ， 產(chǎn) 生 水 氣 損 害 健 康 。淬 火 介 質(zhì) 的 冷 卻 速 度 必 須 大 于 臨 界 冷 卻 速 度 3、 淬 火 方 法 單 液 淬 火 在 一 種 淬 火 介 質(zhì) 中 連 續(xù) 冷 卻 到 室 溫 。 預 冷 淬 火 空 氣 中 停 留 片 刻 ,再 在 一 種 淬 火 介 質(zhì) 中 連 續(xù) 冷 卻 到 室 溫 。 雙 液 淬 火 在 二 種 淬 火 介 質(zhì) 中 分 段 連 續(xù) 冷 卻 到 室 溫 。

31、 等 溫 淬 火 鋼 件 在 鹽 浴 （ 稍 高 于 Ms溫 度 ） 停 留 較 長 ， 完 成 下 貝 氏 體 轉(zhuǎn) 變 后 ， 再 空 冷 。 局 部 淬 火 對 局 部 硬 度 有 要 求 ， 其 他 部 位 精 度 高 的 鋼 件 ， 局 部 加 熱 淬 火 。 分 級 淬 火 鋼 件 在 鹽 浴 （ Ms溫 度 附 近 ） 中 停 留 2 5 分 鐘 （ 減 小 鋼 件 內(nèi) 外 溫 差 ） ， 然 后 空 冷 。 鹽 浴 爐各 種 淬 火 方 法 示 意 圖 1、 淬 透 性 的 概 念 淬 透 性 ： 鋼 在 淬 火 時 獲 得 馬 氏 體 組 織 的 能 力 ， 用 規(guī) 定 條 件

32、 下 淬 硬 層 深 度 表 示 。 淬 硬 層 深 度 :從 表 面 到 半 馬 氏 體 組 織 區(qū) 的 距 離 。 淬 硬 性 ： 鋼 在 淬 火 后 獲 得 馬 氏 體 組 織 所 能 達 到 最 大 硬 度 。六 、 鋼 的 淬 透 性 鋼 件 淬 硬 深 度 、 硬 度 分 布 與 冷 卻 速 度 的 關(guān) 系2 、 淬 透 性 與 淬 硬 層 深 度 的 關(guān) 系 l 同 一 材 料 的 淬 硬 層 深 度 與 工 件 尺 寸 、 冷 卻 介 質(zhì) 有 關(guān) 。 工 件 尺 寸 小 、 介 質(zhì) 冷 卻 能 力 強 ， 淬 硬 層 深 。 l 淬 透 性 與 工 件 尺 寸 、 冷 卻 介

33、質(zhì) 無 關(guān) 。 它 只 用 于 不 同 材 料 之 間 的 比 較 ， 是 通 過 尺 寸 、 冷 卻 介 質(zhì) 相 同 時 的 淬 硬 層 深 度 來 確 定 的 。 3、 影 響 淬 透 性 的 因 素 臨 界 冷 卻 速 度 Vk越 小 ， 淬 透 性 越 高 。 奧 氏 體 化 溫 度 高 、 保 溫 時 間 長 也 使 鋼 的 淬 透 性 提 高 。Vk取 決 于 C曲 線 的 位 置 ，C 曲 線 越 靠 右 ， Vk越 小 。問 題1.生 產(chǎn) 現(xiàn) 場 中 ， 為 什 么 常 將 高 速 鋼 W18Cr4V稱 為 “ 鋒 鋼 ” 或 “ 風 鋼 ” ？2.在 40,40Cr,9SiC

34、r, W18Cr4V中 ， 哪 個 淬 透 性 高 ？ C曲 線 位 置 淬 透 性 好 ， 機 械 性 能 均 勻 。 淬 透 性 好 ， 材 料 的 屈 強 比 高 （ s/ b） ， 材 料 的 利 用 率 高 。 淬 透 性 好 ， 材 料 的 疲 勞 極 限 （ -1） 高 。 淬 透 性 好 ， 材 料 的 沖 擊 韌 性 高 。4、 淬 透 性 對 鋼 力 學 性 能 的 影 響 未淬透鋼淬透鋼 淬 透 性 不 同 的 鋼 調(diào) 質(zhì) 后 機 械 性 能 5、 淬 透 性 的 測 定 及 表 示標 準 尺 寸 的 試 棒 加 熱 到 完 全 奧 氏 體化 后 放 在 支 架 上 ，

35、對 其 一 端 進 行 噴水 冷 卻 ， 再 在 試 棒 表 面 上 從 端 面 起依 次 測 定 硬 度 ， 得 到 硬 度 與 距 端 面距 離 之 間 的 關(guān) 系 曲 線 。末 端 淬 火 法 淬 透 性 的 表 示 ： dHRCJJ - 末 端 淬 透 性 ， d - 半 馬 氏 體 區(qū) 到 水 冷 端 的 距 離HRC - 半 馬 氏 體 區(qū) 的 硬 度如 ： 545J 6、 淬 透 性 的 應(yīng) 用 要 求 零 件 的 表 面 和 心 部 力 學 性 能 一 致 ， 應(yīng) 選 能 全 部 淬 透 的 高 淬 透 性 的 鋼 。 如 螺 栓 、 連 桿 、 模 具 等 大 截 面 的 零

36、 件 或 在 動 載 荷 下 工 作 的 的 許 多 重 要 零 件 。 心 部 力 學 性 能 對 使 用 條 件 影 響 不 大 的 零 件 可 選 用 淬 透 性 低 的 鋼 (承 受 彎 曲 、 扭 轉(zhuǎn) 的 零 件 ， 淬 硬 層 深 度 一 般 為 半 徑 的 1/21/3)。 如 軸 類 、 齒 輪 等 。 高 強 螺 栓 柴 油 機 連 桿 齒 輪 （ 1） 合 理 選 擇 淬 硬 層 深 度 焊 接 件 可 選 用 淬 透 性 低 的 鋼 。 淬 硬 層 深 度 與 工 件 尺 寸 有 關(guān) ,設(shè) 計 時 應(yīng) 注 意 尺 寸 效 應(yīng) 。 在 設(shè) 計 中 不 可 根 據(jù) 從 手 冊

37、 里 查 到 的 小 尺 寸 試 樣 性 能 數(shù) 據(jù) 用 于 大 尺 寸 工 件 的 強 度 計 算 。 淬 透 性 低 的 大 尺 寸 工 件 ， 淬 硬 層 很 淺 ， 應(yīng) 考 慮 淬 火 之 前 切 削 加 工 。 用 碳 鋼 設(shè) 計 大 尺 寸 工 件 時 ， 調(diào) 質(zhì) 處 理 不 如 正 火 更 經(jīng) 濟 。 如 ： 設(shè) 計 尺 寸 為 100mm時 ， 用 45鋼 調(diào) 質(zhì) b=610MPa， 而 正 火 b=600MPa。 （ 2 ） 預 測 零 件 淬 火 后 的 硬 度 分 布 例 ： 利 用 淬 透 性 曲 線 及 圓 棒 冷 速 與 端 淬 距 離 的 關(guān) 系 曲 線 預 測

38、5 0 mm 直 徑 4 0 MnB鋼 軸 淬 火 后 斷 面 的 硬 度 分 布 。 （ 3 ） 利 用 淬 透 性 曲 線 進 行 選 材 例 ： 要 求 厚 6 0 mm汽 車 轉(zhuǎn) 向 節(jié) 淬 火 后 表 面 硬 度 超 過 HRC5 0 ， 3 /4 半 徑 處 為 HRC4 5 。 按 下 圖 箭 頭 所 示 程 序 進 行 選 材 分 析 。 七 、 鋼 的 回 火 回 火 將 淬 火 鋼 加 熱 到 Ac1以 下 某 溫 度 保 溫 ， 然 后 冷 卻 到 室 溫 的 熱 處 理 工 藝 。1 、 回 火 的 目 的 降 低 脆 性 ， 減 少 或 消 除 內(nèi) 應(yīng) 力 ， 穩(wěn) 定

39、 組 織 ， 提 高 尺 寸 的 穩(wěn) 定 性 ， 減 小 工 件 的 變 形 ， 防 止 工 件 的 開 裂 。 提 高 鋼 的 彈 性 極 限 或 屈 強 比 。 提 高 鋼 的 塑 性 和 韌 性 ， 適 當 的 降 低 硬 度 和 強 度 ， 獲 得 零 件 設(shè) 計 所 要 求 的 性 能 。 可 以 作 為 高 淬 透 性 鋼 的 軟 化 的 處 理 方 法 。 2、 回 火 的 種 類 及 應(yīng) 用 低 溫 回 火 （ 150 250 ） , 得 到 回 火 馬 氏 體 （ M回 ） ， HRC58 64l 用 途 ： 工 具 鋼 制 造 的 工 具 淬 火 后 的 回 火 處 理 ；

40、 結(jié) 構(gòu) 鋼 中 低 碳 鋼 的 滲 碳 +淬 火 后 的 回 火 處 理 ； 結(jié) 構(gòu) 鋼 中 中 碳 鋼 的 表 面 淬 火 后 的 回 火 處 理 。 回 火 馬 氏 體回 火 馬 氏 體 （ M回 ） ：淬 火 馬 氏 體 析 出 碳 化 物 ， 并 以 極細 小 的 片 狀 分 布 在 馬 氏 體 的 基 體 上 。 l 目 的 :保 持 淬 火 鋼 的 高 硬 度 和 高 耐 磨 性 ， 降 低 淬 火 應(yīng) 力 ， 減 少 鋼 的 脆 性 。 中 溫 回 火 （ 350 500 ） ， 得 到 回 火 屈 氏 體 （ T回 ） ， HRC35 50l 用 途 ： 彈 簧 鋼 制 造

41、的 彈 簧 淬 火 后 的 回 火 處 理 ； 工 具 鋼 制 造 的 模 具 淬 火 后 的 回 火 處 理 。l 目 的 :獲 得 高 的 彈 性 極 限 、 高 的 屈 服 強 度 和 較 好 的 韌 性 。 回 火 托 氏 體回 火 托 氏 體 （ T回 ） ： 保 持 馬 氏 體 形 態(tài) 的 鐵 素 體 基 體 上 分 布 著 細 粒 狀 Fe3C的 組 織 。 高 溫 回 火 （ 500 650 ） ， 得 到 回 火 索 氏 體 （ S回 ） ， HRC25 35l 用 途 :結(jié) 構(gòu) 鋼 制 造 的 機 械 零 件 淬 火 后 的 回 火 處 理 。 時 效 處 理 （ 100

42、150 ） 保 溫 時 間 10 15小 時 用 途 ： 結(jié) 構(gòu) 鋼 制 造 的 精 密 機 械 零 件 淬 火 后 的 尺 寸 穩(wěn) 定 性 處 理 。 l 目 的 :獲 得 良 好 的 綜 合 力 學 性 能 ， 即 在 保 持 較 高 強 度 和 硬 度 的 同 時 ， 具 有 良 好 的 塑 性 和 韌 性 。 回 火 索 氏 體在 多 邊 形 鐵 素 體 基 體 上 分布 著 顆 粒 狀 Fe3C的 組 織 。調(diào) 質(zhì) 處 理 ： 淬 火 +高 溫 回 火回 火 索 氏 體 （ S回 ): 淬 火 鋼 硬 度 隨 回 火 溫 度 的 變 化40鋼 力 學 性 能 與 回 火 溫 度 的

43、關(guān) 系 3 .回 火 時 的 性 能 變 化 總 趨 勢 ： 回 火 溫 度 提 高 ， 鋼 的 強 度 、 硬 度 下 降 ， 塑 性 、 韌 性 提 高 淬 火 鋼 在 250 350 回 火 ， 產(chǎn) 生 無 法 消 除 的 低 溫 回 火 脆 性 ， 一 般 避 開 此 溫 度 回 火 。 淬 火 鋼 在 500 650 回 火 ， 產(chǎn) 生 高 溫 火 脆 性 ， 在 一 部 分 合 金 鋼 中 易 產(chǎn) 生 （ 含 ： Cr、 Ni、 Si、 Mn等 元 素 ） ， 可 用 快 速 冷 卻 消 除 。5、 淬 火 回 火 的 工 藝 缺 陷 硬 度 不 足 溫 度 低 、 脫 碳 、 冷 速 不 夠 等 。 硬 度 不 勻 原 組 織 不 勻 、 冷 卻 不 勻 等 。 過 熱 和 過 燒 “ 過 熱 ” ： 奧 氏 體 化 加 熱 溫 度 過 高 ； “ 過 燒 ” ： 奧 氏 體 化 加 熱 溫 度 太 高 ， 部 分 晶 界 或 氧 化 ， 報 廢 。 淬 火 變 形 和 開 裂 加 熱 和 冷 卻 不 均 勻 造 成 的 。 （ 設(shè) 計 、 選 材 、 工 藝 等 方 面 考 慮 ） 4、 回 火 脆 性