钢的热处理工艺

第五章 钢的热处理工艺

第五章

钢的热处理工艺供 应 窄 带 钢 行 业 热 处 理 设 备

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第五章 钢的热处理工艺

教学内容5.1 钢的退火与正火工艺 5.2 钢的淬火与回火 5.3 钢的表面热处理 5.4 钢的化学热处理

一般要求1. 钢在加热和冷却时组织转变的机理； 2. 各种热处理的具体工艺过程； 3. 钢在加热和冷却过程中产生的缺陷.

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重点掌握1. 钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；

2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素；3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中种温 度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。 4. 非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的因素； 5. 奥低体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化 和最终性能的影响； 6. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途 和适用的钢种，零件的范围。Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映

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5.1

钢的退火与正火工艺

一、退火 (将钢件加热到适当温度，保温一定时 间，然后缓慢冷却的热处理工艺。)退火工艺曲线

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1.完全退火加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 目 的： ①细化，均匀化粗大、 不均匀组织 ②接近平衡组织——

③消除内应力 应用范围： 亚共折钢，共析钢， 不适用于过共析钢。

2.球化退火(不完全退火)加热温度： Ac1以上20-40度 应用范围： 过共析钢，共析钢 组 织： 球状P(F+球状Cem) 目 的： ①使Cem球化→HRC↓,韧性↑→切削性↑ ②为淬火作准备Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映

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3.扩散退火(均匀化退火)1050-1150℃,10-20h, P+F或P+Fe3CII

目的：消除偏析 后果：粗大晶粒 (应用完全退火消除)

4.再结晶退火加热温度：Ac1以下50-150度， 或T再+30-50度 目的：消除加工硬化

5.去应力退火500-650℃

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二、正火 (空冷)Ac3或Accm+30-50℃ 组织：S+(F或Fe3C) 应用：(1)作最终热处理，普通结构钢零件 目的： a. 细化A晶粒，组织均匀化 b. 减少亚共析钢中F%→P%↑, c. P细化→强度，韧性、硬度↑ (2)预先热处理

a. 消除不均匀组织(魏氏组织，带状组织); b. 细化组织→为淬火、调质作准备 c. 使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化 作准备 (3)改善切削加工性能(低碳钢)Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映

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以45#钢为例的正火工艺曲线： 操作步骤如下：入炉 保温 出炉 空冷

保温时间的经验公式:τ=KD(单位为min,式中,K―加热系数,一般K=1.5-2.0m/min,若装炉量 大则可延长保温时间,D―工件有效厚度,单位为m)Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映

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三、退火、正火的选择正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好 1.切削加工 低碳钢→正火 中高碳钢→完全退火 高碳钢、合金工具钢——正火+球化退火 2.作为最终热处理→正火 3.为最终热处理提供良好的组织状态 4. 正火可替代完全退火以提高效率

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5.2 钢的淬火与回火一、淬火：加热到AC3、AC1相变温度以上，保温，快速冷却→M+A′ 1.淬火温度的决定

亚共析钢共析钢 过共析钢

Ac3+30---50度Ac1+30----50度 Ac1+30---50度

A、 保留一定的Cem→HRC↑,耐磨性↑B、 A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓ A中C%↓→M过饱和度↓→残余A↓ C、 防止A粗大

淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓, 淬火温度过高→A粗大→M粗大→淬火应力↑→变形，开裂↑Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映

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2.淬火介质理想：650℃以上，慢，减小热应力650-400℃,快，避免C曲线 400℃以下，慢，减轻相变应力

理想淬火冷却曲线示意图

不同淬火方法示意图

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以45#钢为例的淬火工艺曲线：

T

M

油冷

入炉

保温

出炉

油冷(或水冷)

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二、钢的淬透性1.淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于 VK (上临界冷却速度) 2.淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%, C%↑→淬硬性↑

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3.影响淬透性的因素 ——VK,C曲线

影响C曲线的因素

C%

亚共析钢 C%↑→淬透性↑,过共析钢C%↑→ 淬透性↓

奥氏体化温度 T↑t↑→淬透性↑

合金元素未溶第二相Engineering Materia

ls

除Co%以外，C曲线右移，↑淬透性↓淬透性MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映

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4.淬透性的应用(1)根据服役条件，确定对钢淬透性的要求 ——选材的依据(2)热处理工艺制定的依据 (3)尺寸效应

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