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钢的热处理工艺

钢的热处理工艺
钢的热处理工艺

第四章钢的热处理技术

所谓钢的热处理技术是将钢在固态下以适当的方式进行加热,保温和冷却,以获得所需组织和性能的工艺方法.热处理是强化金属材料,提高产品质量和寿命的主要途径之一.绝大部分重要的机械零件,在制造过程中都必须进行热处理.

根据加热和冷却方法不同,将钢的常用热处理分类如下:

尽管热处理种类繁多,但其基本过程都是由加热,保温和冷却三个阶段组成.图4-1为最基本的热处理工艺曲线形式.

改变加热温度,保温时间,冷却速度等参数,会在一定程度上发生相应的预期组织转变,从而改变材料的性能.由此可知,控制加热温度,保温时间和冷却速度就可以控制钢的组织和性能. 1. 钢在加热时的转变(奥氏体化)

加热是热处理的第一道工序.大多数热处理工艺首先要将钢加热到相变点(又称临界点)以上,目的是获得奥氏体.

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平

衡相变点以下.通常把实际加热温度标为Ac1,Ac3,Accm,,实际冷却温度标为Ar1,Ar3,Arcm.如图4-1所示.钢的相变点是制定热处理工艺参数的重要依据,各种钢的相变点可在热处理手册中查到.

1.1奥氏体的形成过程

钢加热到Ac1点以上时会发生珠光体向奥氏体的转变,加热到Ac3和Accm以上时,便全部转变为奥氏体,这种加热转变过程称为钢的奥氏体化.奥氏体的形成过程是珠光体转变为奥氏体的一个重新结晶的过程.由于珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物,铁素体与渗碳体的晶格类型不同,含碳量差别很大,转变为奥氏体必须进行晶格的改组和铁碳原子的扩散.下面以共析钢为例说明奥氏体化大致可分为四个过程,如图4-2所示.

1.1.1奥氏体形核奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的.由于界面上的碳浓度处于中间值,原子排列也不规则,原子由于偏离平衡位置处于畸变状态而具有较高的能量.同时位错和空间密度较高铁素体和渗碳体的交接处在浓度结构和能量上为奥氏体形核提供了有利条件.

1.1.2奥氏体长大奥氏体一旦形成,便通过原子扩散不断张大在于铁素体接触的方向上,铁素体逐渐通过改组晶胞向奥氏提转化;在与渗碳体接触的方向上,渗碳体不断溶入奥氏体. 1.1.3残余渗碳体溶解由于铁素体的晶格类型和含碳量的差别都不大,因而铁素体向奥氏体的转变总是先完成.当珠光体中的铁素体全部转变为奥氏体后,仍有少量的渗碳体尚未溶解.随着保温时间的延长,这部分渗碳体不断溶入奥氏体,直至完全消失.

1.1.4奥氏体均匀化刚形成的奥氏体晶粒中,碳浓度是不均匀的.原先渗碳体的位置,碳浓度较高;原先属于铁素体的位置,碳浓度较低.因此,必须保温一段时间,通过碳原子的扩散获得成分均匀的奥氏体.这就是热处理应该有一个保温阶段的原因.

应当指出,在生产中钢的热处理并非都要求达到奥氏体均匀化,而是根据热处理的目的,控制奥氏体形成的不同阶段..应当指出,在生产中钢的热处理并非都要求达到奥氏体均匀化,而是根据热处理的目的,控制奥氏体形成的不同阶段.

亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢基本相似,不同之处是亚共析钢和过共析钢需加热到Ac3或Accm以上时,才能获得单一的奥氏体组织,即完全奥氏体化.但对过共析钢而言,此时奥氏体晶粒已粗化.

1.共析钢

碳溶解在铁的晶格中形成固溶体,碳溶解到α——铁中的固溶体叫铁素体,溶解到γ——铁中的固溶体叫奥氏体。铁素体与奥氏体都具有良好的塑性。当铁碳合金中的碳不能全部溶入铁素体或奥氏体中时,剩余出来的碳将与铁形成化合物——碳化铁(Fe3C)这种化合物的晶体组织叫渗碳体,它的硬度极高,塑性几乎为零。

从反映钢的组织结构与钢的含碳量和钢的温度之间关系的铁碳平衡状态图上可见,当碳的含量正好等于0.77%时,即相当于合金中渗碳体(碳化铁)约占12%,铁素体约占88%时,该合金的相变是在恒温下实现的。即在这种特定比例下的渗碳体和铁素体,在发生相变时,如果消失两者同时消失(加热时),如果出现则两者又同时出现,在这一点上这种组织与纯金属的相变类似。基于这个原因,人们就把这种由特定比例构成的两相组织当作一种组织来看待,并且命名为珠光体,这种钢就叫做共析钢。即含碳量正好是0.77%的钢就叫做共析钢,它的组织是珠光体。

1.2奥氏体晶粒长大及其影响因素

在高温下,奥氏体晶粒长大是一个自发过程.奥氏体化温度越高,保温时间越长,奥氏体晶粒长大越明显.随着钢中奥氏体含碳量的增加,奥氏体晶粒长大的倾向也增大.但当ωc>1.2%时,奥氏体晶界上存在未溶的渗碳体能阻碍晶粒的长大.

钢中加入能生成稳定碳化物的元素(如铌,钛,钒,锆等)和能生成氧化物及氮化物的元素(如铝),都会阻止奥氏体晶粒长大,而锰和磷是增加奥氏体晶粒长大倾向的元素.

奥氏体晶粒长大的结果,对零件的热处理质量有很大的影响.为了控制奥氏体晶粒长大应采取以下措施:热处理加热时要合理选择并严格控制加热温度和保温时间,合理选择钢的原始组织及选用含有一定量合金元素的钢材等.

2. 钢在冷却时的转变

钢经奥氏体化后,由于冷却条件不同,其转变产物在组织和性能上有很大差别.由表7-1可以看出,45钢在同样奥氏体化条件下,由于冷却速度不同,其力学性能有明显差别.

表4-1 45钢经840℃加热后,不同条件冷却后的力学性能

冷却方法

sζb /MPa

sζS /Mpa

dδ(%)

yψ(%)

HRC

随炉冷却

空气冷却

油中冷却

水中冷却

519

657~706 882

1078

272

333

608

706

32. 5

15~18 18~20

7~8

49

45~50

48

12~14

15~18 18~24 40~50 52~60

冷却是钢热处理的生产过程中影响性能的最重要环节,所以冷却转变是热处理的关键.

热处理冷却方式通常有两种,即等温冷却和连续冷却.

所谓等温转变是指将奥氏体化的钢件迅速冷却至Ar1以下某一温度并保温,使其在该温度下发生组织转变,然后再冷却至室温,连续冷却则是将奥氏体化的钢件连续冷却至室温,并在连续冷却过程中发生组织转变.见图4-3所示.

2.1过冷奥氏体的等温冷却转变

所谓"过冷奥氏体"是指在相变温度A1以下,未发生转变而处于不稳定状态的奥氏体(A').在不同的过冷度下,反映过冷奥氏体转变产物与时间关系的曲线称为过冷奥氏体等温转变的曲线.由于曲线形状像字母C,故又称为C曲线.如图4-4所示.

共析钢过冷奥氏体在Ar1线以下不同温度会发生三种不同的转变,即珠光体转变,贝氏体转变和马氏体转变.

2.1.1珠光体转变共析成分的奥氏体过冷到Ar1~550℃高温区等温停留时,将发生共析转变,转变产物为珠光体型组织,都是由铁素体和渗碳体的层片组成的机械混合物.由于过冷奥氏体向珠光体转变温度不同,珠光体中铁素体和渗碳体片厚度也不同.在Ar1~650℃范围内,片间距较大,称为珠光体(P);在650℃~600℃范围内,片间距较小,称为索氏体(S);在600℃~550℃范围内,片间距很小,称为托氏体(T).

珠光体组织中的片间距愈小,相界面愈多,强度和硬度愈高;同时由于渗碳体变薄,使得塑性和韧性也有所改善.

2.1.2贝氏体转变共析成分的奥氏体过冷到550℃~Ms的中温区停留时,将发生过冷奥氏体向贝氏体的转变,形成贝氏体(B).由于过冷度较大,转变温度较低,贝氏体转变时只发生碳原子的扩散而不发生铁原子的扩散.因而,贝氏体是由于含过饱和碳的铁素体和碳化物组成的两相混合物.

按组织形态和转变温度,可将贝氏体组织分为上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下)两种.上贝氏体是在550~350℃温度范围内形成的.由于脆性较高,基本无实用价值,这里不予讨论;下贝氏体是在350℃~Ms点温度范围内形成的.它由含过饱和的细小针片状铁素体和铁素体片内弥散

分布的碳化物组成,因而,它具有较高的强度和硬度,塑性和韧性.在实际生产中常采用等温淬火来获得下贝氏体.

2.1.3马氏体转变当过冷奥氏体被快速冷却到Ms点以下时,便发生马氏体转变,形成马氏体(M),它是奥氏体冷却转变最重要的产物.奥氏体为面心立方晶体结构.当过冷至Ms以下时,其晶体结构将转变为体心立方晶体结构.由于转变温度较低,原奥氏体中溶解的过多碳原子没有能力进行扩散,致使所有溶解在原奥氏体中的碳原子难以析出,从而使晶格发生畸变,含碳量越高,畸变越大,内应力也越大.马氏体实质上就是碳溶于α-Fe中过饱和间隙固溶体.

马氏体的强度和硬度主要取决于马氏体的碳含量.当Wc低于0.2%时,可获得呈一束束尺寸大体相同的平行条状马氏体,称为板条状马氏体,如图4-5a所示.

珠光体组织中的片间距愈小,相界面愈多,强度和硬度愈高;同时由于渗碳体变薄,使得塑性和韧性也有所改善.

当钢的组织为板条状马氏体时,具有较高的硬度和强度,较好的塑性和韧性.当马氏体中Wc大于0.6%时,得到针片状马氏体,如图4-5b所示.片状马氏体具有很高的硬度,但塑性和韧性很差,脆性大.当Wc在0.2%~0.6%之间时,低温转变得到板条状马氏体与针状马氏体混合组织.随着碳含量的增加,板条状马氏体量减少而针片状马氏体量增加.

与前两种转变不同的是,马氏体转变不是等温转变,而是在一定温度范围内(Ms~Mf)快速连续冷却完成的转变.随温度降低,马氏体量不断增加.而实际进行马氏体转变的淬火处理时,冷却只进行到室温,这时奥氏体不能全部转变为马氏体,还有少量的奥氏体未发生转变而残余下来,称为残余奥氏体.过多的残余奥氏体会降低钢的强度,硬度和耐磨性,而且因残余奥氏体为不稳定组织,在钢件使用过程中易发生转变而导致工件产生内应力,引起变形,尺寸变化,从而降低工件精度.因此,生产中常对硬度要求高或精度要求高的工件,淬火后迅速将其置于接近Mf的温度下,促使残余奥氏体进一步转变成马氏体,这一工艺过程称为"冷处理".

亚共析钢和过共析钢过冷奥氏体的等温转变曲线与共析钢的奥氏体等温转变曲线相比,它们的C曲线分别多出一条先析铁素体析出线或先析渗碳体析出线.

通常,亚共析钢的C曲线随着含碳量的增加而向右移,过共析钢的C曲线随着含碳量的增加而向左移.故在碳钢中,共析钢的C曲线最靠右,其过冷奥氏体最稳定.

2.2过冷奥氏体连续冷却转变

在实际生产中,奥氏体的转变大多是在连续冷却过程中进行,故有必要对过冷奥氏体的连续冷却转变曲线有所了解.

它也是由实验方法测定的,它与等温转变曲线的区别在于连续冷却转变曲线位于曲线的右下侧,且没有C曲线的下部分,即共析钢在连续冷却转变时,得不到贝氏体组织.这是因为共析钢贝氏体转变的孕育期很长,当过冷奥氏体连续冷却通过贝氏体转变区内尚未发生转变时就已过冷到Ms点而发生马氏体转变,所以不出现贝氏体转变.

连续冷却转变曲线又称CCT图,如图4-6所示.图中Ps和Pf表示A→P的开始线和终了线,K 线表示A→P的终止线,若冷却曲线碰到K线,这时A→P转变停止,继续冷却时奥氏体一直保持到Ms点温度以下转变为马氏体.

称为临界冷却速度,也称为上临界冷却速度,它是获得全部马氏体组织的最小冷却速度.愈小,钢在淬火时越容易获得马氏体组织,即钢接受淬火的能力愈大.

为下临界冷却速度,是保证奥氏体全部转变为珠光体的最大冷却速度.越小,则退火速度所需时间越长.

3. 钢的普通热处理

普通热处理是将工件整体进行加热,保温和冷却,以使其获得均匀的组织和性能的一种操作.它包括退火,正火,淬火和回火等.

3.1钢的退火

退火是将工件加热到某一温度,保温一定时间,然后以十分缓慢的冷却速度(炉冷,坑冷,灰冷)进行冷却的一种操作.根据钢的成分,组织状态和退火目的不同,退火工艺可分为:完全退火,等温退火,球化退火,去应力退火等.

3.1.1完全退火和等温退火

完全退火方法:将工件加热到Ac3以上30~50℃,保温一定时间后,随炉缓慢冷却到500℃以下,然后在空气中冷却.

目的:细化晶粒,降低硬度,改善切削加工性能.这种工艺过程比较费时间.为克服这一缺点,产生了等温退火工艺.

应用:用于亚共析钢成分的碳钢和合金钢的铸件,锻件及热轧型材.有时也用于焊接结构.

等温退火方法:先以较快的冷速,将工件加热到Ac3以上30~50℃,保温一定时间后,先以较快的冷速冷到珠光体的形成温度等温,待等温转变结束再快冷.这样就可大大缩短退火的时间. 等温退火的目的和应用与完全退火.

完全退火工艺方法实例

太红机械股份公司生产一批铸铁支架,年产15000件,材料HT200,经检测硬度约为300HBS,组织粗大,有铸造应力,其热处理工艺方法如下:

加热设备:120KW箱式电阻中温炉;加热温度:860℃~880℃;保温时间:3 H;随炉缓慢冷却到500℃以下,然后空冷.

3.1.2球化退火

球化退火方法:将钢件加热到Ac1以上30~50℃,保温一定时间后随炉缓慢冷却至600℃后出炉空冷.同样为缩短退火时间,生产上常采用等温球化退火,它的加热工艺与普通球化退火相同,只是冷却方法不同.等温的温度和时间要根据硬度要求,利用C曲线确定.可见球化退火(等温)可缩短退火时间.

目的:在于降低硬度,改善切削加工性,并为以后淬火做准备.

应用:主要用于共析或过共析成分的碳钢及合金钢.

实质:通过球化退火,使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体,球化退火后的组织是由铁素体和球状渗碳体组成的球状珠光体.

T12钢球化退火工艺实例

3.1.3去应力退火(低温退火)

去应力退火方法:将工件随炉缓慢加热(100~150℃/h)至500~650℃(A1以下),保温一段时间后随炉缓慢冷却(50~100℃/h),至200℃出炉空冷.

目的:消除应力,防止变形和形成裂纹.

应用:主要用于消除铸件,锻件,焊接件,冷冲压件(或冷拔件)及机加工的残余内应力.这些应力若不消除会导致随后的切削加工或使用中的变形开裂.降低机器的精度,甚至会发生事故.在去应力退火中不发生组织转变.

焊接件退火工艺实例

4.钢的正火

正火的方法:将工件加热到Ac3或Accm以上30~50℃,保温后从炉中取出在空气中冷却的热处理工艺称为正火.如图4-7所示.

与退火的区别是冷速快,组织细,强度和硬度有所提高.当钢件尺寸较小时,正火后组织为S,而退火后组织为P.钢的退火与正火工艺曲线见图4-8.

正火的应用:

(1)用于普通结构零件,作为最终热处理,细化晶粒提高机械性能.

(2)用于低,中碳钢作为预先热处理,得合适的硬度便于切削加工.

(3)用于过共析钢,消除网状Fe3CⅡ,有利于球化退火的进行.

焊接件正火工艺实例

宝山金属结构厂生产一批焊接结构件,材料25钢,焊接生产

检验时发现管板连接焊缝,组织粗大,应力大.解决方法:正

火处理.正火处理热处理方法为:加热设备:60KW电阻炉,加

热温度900~920℃,保温时间3小时,出炉空冷.

5.钢的淬火

5.1淬火的目的

淬火就是将钢件加热到Ac3或Ac1以上30~50℃,保温一定时间,然后快速冷却(一般为油冷或水冷),从而得马氏体的一种操作.

因此淬火的目的就是获得马氏体.但淬火必须和回火相配合,否则淬火后得到了高硬度,高强度,但韧性,塑性低,不能得到优良的综合机械性能.

5.2钢的淬火工艺

淬火是一种复杂的热处理工艺,又是决定产品质量的关键工序之一,(淬火后要得到细小的马氏体组织又不致于产生严重的变形和开裂)就必须根据钢的成分,零件的大小,形状等,结合C 曲线合理地确定淬火加热和冷却方法.

5.2.1淬火加热温度的选择马氏体组织的粗细取决于奥氏体晶粒大小.为了使淬火后得到细而均匀的马氏体,首先要在淬火加热时得到细而均匀的奥氏体.因此,不同的钢材具有不同的淬火加热温度.淬火工艺参数如图4-9所示.

对于亚共析钢:Ac3+(30~50℃),淬火后的组织为均匀而细小的马氏体.

对于过共析钢:Ac1+(30~50℃),淬火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织.如果加热温度过高,渗碳体溶解过多,奥氏体晶粒粗大,会使淬火组织中马氏体针变粗,渗碳体量减少,残余奥氏体量增多,从而降低钢的硬度和耐磨性.

5.2.2淬火冷却介质淬火冷却是决定淬火质量的关键,为了使工件获得马氏体组织,淬火冷却速度必须大于临界冷却速度,而快冷会产生很大的内应力,容易引起工件的变形和开裂.所以既不能冷速过大又不能冷速过小,理想的冷却速度应是如图4-10所示的速度.但到目前为止还没有找到十分理想的冷却介质能符合这一理想的冷却速度的要求.最常用的冷却介质是水和油,水在650~550℃范围内具有很大的冷却速度(>600℃/s),可防止珠光体的转变,但在300~200℃时冷却速度仍然很快(约为270℃/s),这时正发生马氏体转变具有如此高的冷速,必然会引起淬火钢的变形和开裂.若在水中加入10%的盐(NaCl)或碱(NaOH),可将650~550℃范围内的冷却速度提高到1100℃/s,但在300~200℃范围内冷却速度基本不变,因此水及盐水或碱水常被用作碳钢的淬火冷却介质,但都易引起材料变形和开裂.而油在300~200℃范围内的冷却速度较慢(约为20℃/s),可减少钢在淬火时的变形和开裂倾向,但在650~550℃范围内的冷却速度不够大(约为150℃/s),不易使碳钢淬火成马氏体,只能用于合金钢.常用淬火油为10#,20#机油.

5.2.3淬火方法为了使工件淬火成马氏体并防止变形和开裂,单纯依靠选择淬火介质是不行的,还必须采取正确的淬火方法.最常用的淬火方法有如下四种:

5.2.3.1 单液淬火法(单介质淬火)

将加热的工件放入一种淬火介质中一直冷到室温.这种方法操作简单,容易实现机械化,自动化,如碳钢在水中淬火,合金钢在油中淬火.但其缺点是不符合理想淬火冷却速度的要求,水淬容易产生变形和裂纹,油淬容易产生硬度不足或硬度不均匀等现象.

5.2.3.2 双液淬火法(双介质淬火)

将加热的工件先在快速冷却的介质中冷却到接近马氏体转变温度Ms时,立即转入另一种缓慢冷却的介质中冷却至室温,以降低马氏体转变时的应力,防止变形开裂.如形状复杂的碳钢工件常采用水淬油冷的方法,即先在水中冷却到300℃后在油中冷却;而合金钢则采用油淬空冷,即先在油中冷却后在空气中冷却.

5.2.3.3 分级淬火法

将加热的工件先放入温度稍高于Ms的盐浴或碱浴中,保温2~5min,使零件内外的温度均匀后,立即取出在空气中冷却.这种方法可以减少工件内外的温差和减慢马氏体转变时的冷却速度,从而有效地减少内应力,防止产生变形和开裂.但由于盐浴或碱浴的冷却能力低,只能适用于零件尺寸较小,要求变形小,尺寸精度高的工件,如模具,刀具等.

5.2.3.4 等温淬火法

将加热的工件放入温度稍高于Ms的盐浴或碱浴中,保温足够长的时间使其完成B转变.等温淬火后获得组织.下贝氏体与回火马氏体相比,在含碳量相近,硬度相当的情况下,前者比后者具有较高的塑性与韧性,而且等温淬火后一般不需进行回火,适用于尺寸较小,形状复杂,要求变形小,具有高硬度和强韧性的工具,模具等.

5.3钢的淬透性:

5.3.1淬透性和淬硬性的概念所谓淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层的能力.淬硬层一般规定为工件表面至半马氏体(马氏体量占50%)之间的区域,它的深度叫淬硬层深度.不同的钢在同样的条件下淬硬层深度不同,说明不同的钢淬透性不同,淬硬层较深的钢淬透性较好.

淬硬性是指钢以大于临界冷却速度冷却时,获得的马氏体组织所能达到的最高硬度.钢的淬硬性主要决定于马氏体的含碳量,即取决于淬火前奥氏体的含碳量.淬透性好,淬硬性不一定好,同样淬硬性好,淬透性亦不一定好.

5.3.2影响淬透性的因素

5.3.2.1 化学成分C曲线距纵坐标愈远,淬火的临界冷却速度愈小,则钢的淬透性愈好.对于碳钢,钢中含碳量愈接近共析成分,其C曲线愈靠右,临界冷却速度愈小,则淬透性愈好,即亚共析钢的淬透性随含碳量增加而增大,过共析钢的淬透性随含碳量增加而减小.除Co和Al以外的大多数合金元素都使C曲线右移,使钢的淬透性增加,因此合金钢的淬透性比碳钢好.

5.3.2.2 奥氏体化的条件奥氏体化温度越高,保温时间越长,所形成的奥氏体晶粒也就越粗大,使晶界面积减少,这样就会降低过冷奥氏体转变的形核率,不利于奥氏体的分解,使其稳定性增大,淬透性增加.

5.3.2.3淬透性的应用淬透性是机械零件设计时选择材料和制定热处理工艺的重要依据.

淬透性不同钢材,淬火后得到的淬硬层深度不同,所以沿截面的组织和机械性能差别很大.如图4-11所示,表示淬透性不同的钢制成直径相同的轴,经调质后机械性能的对比.左图表示全部淬透,整个截面为回火索氏体组织,机械性能沿截面是均匀分布的;右图表示仅表面淬透,由于心部为层片状组织(索氏体),冲击韧性较低.由此可见,淬透性低的钢材机械性能较差.因此机械制造中截面较大或形状较复杂的重要零件,以及应力状态较复杂的螺栓,连杆等零件,要求截面机械性能均匀应选用淬透性较好的钢材.

受弯曲和扭转力的轴类零件,应力在截面上的分布是不均匀的,其外层受力较大,心部受力较小,可考虑选用淬透性较低的,淬硬层较浅(如为直径的1/3~1/2)的钢材.有些工件(如焊接件)不能选用淬透性高的钢件,否则容易在焊缝热影响区内出现淬火组织,选成焊缝变形和开裂.

5.4淬火钢的回火

5.4.1钢的回火及回火的目的回火是将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度,保温一定时间后,冷却到室温的一种操作.

由于淬火钢硬度高,脆性大,存在着淬火内应力,且淬火后的组织马氏体和残余奥氏体都处于非平衡状态,是一种不稳定的组织,在一定条件下,经过一定的时间后,组织会向平衡组织转变,

导致工件的尺寸形状改变,性能发生变化,为克服淬火组织的这些弱点而采取回火处理.

回火的目的:降低淬火钢的脆性,减少或消除内应力,使组织趋于稳定并获得所需要的性能. 5.4.2淬火钢在回火时组织和性能的变化淬火钢在回火过程中,随着加热温度的提高,原子活动能力增大,其组织相应发生以下四个阶段性的转变:

第一阶段(80~200℃):马氏体开始的分解.由淬火马氏体中析出薄片状细小的ε碳化物(过渡相分子式Fe2.4C)使马氏体中碳的过饱和度降低.通常把这种马氏体和ε碳化物的组织称为回火马氏体(如图4-12所示),用表示.这一阶段内应力逐渐减小.

第二阶段(200~300℃):残余奥氏体分解.在马氏体分解分解的同时,降低了残余奥氏体的压力,使其转变为下贝氏体.这个阶段转变后的组织是下贝氏体和回火马氏体,亦称为回火马氏体.这个阶段应力进一步降低,但硬度并未明显降低.

第三阶段(300~400℃):马氏体分解完成和渗碳体的形成.这一阶段马氏体继续分解,直到过饱和的碳原子几乎全部由固溶体内析出.与此同时,ε碳化物转变成极细的稳定的渗碳体.此阶段后的回火组织为尚未铁结晶的针状铁素体和细球状渗碳体的混合组织,称为回火托氏体(如图4-12所示),用表示.此时钢的淬火内应力基本消除,硬度有所降低.

第四阶段(400℃以上):α固溶体的再结晶与渗碳体的聚集长大.回火温度超过400℃时,具有平衡浓度的α相开始回复,500℃以上时发生再结晶,从针叶状转变为多边形的粒状,在这一回复再结晶的过程中,粒状渗碳体聚集长大成球状,即在500℃以上(500—650℃)得到由粒状铁素体和球状渗碳体的混合组织,称为回火索氏体(如图4-12所示),用表示.

5.4.3回火的方法及应用钢的回火按回火温度范围可分为以下三种:

5.4.3.1低温回火回火温度范围150~250℃.回火后的组织为回火马氏体.内应力和脆性有所降低,但保持了马氏体的高硬度和高耐磨性.主要应用于高碳钢或高碳合金钢制造的工,模具,滚动轴承及渗碳和表面淬火的零件.

5.4.3.2中温回火回火温度范围为350~500℃,回火后的组织为回火托氏体,具有一定的韧性和较高的弹性极限及屈服强度.主要应用于各类弹簧和模具等.

5.4.3.3高温回火回火温度范围为500~650℃,回火后的组织为回火索氏体,具有强度,硬度,塑性和韧性都较好的综合力学性能.广泛应用于汽车,拖拉机,机床等机械中的重要结构零件,如轴,连杆,螺栓等.

通常在生产上将淬火与高温回火相结合的热处理称为"调质处理".应当指出,工件回火后的硬度主要与回火温度和回火时间有关,而与回火后的冷却速度关系不大.因此,在实际生产中回件出炉后通常采用空冷.

5.4.4回火脆性钢在某一温度范围内回火时,其冲击韧度比较低温度回火时反而显著下降,这种脆化现象称为回火脆性.

在250~350℃温度范围内出现的回火脆性称为第一类回火脆性.这类回火脆性无论是在碳钢还是合金钢中均会出现,它与钢的成分和冷却速度无关,即使加入合金元素及回火后快冷或重新加热到比温度范围内回火,都无法避免,故又称"不可逆回火脆性".防止的办法常常是避免在此温度范围内回火.

在500~600℃温度范围内出现的回火脆性称为第二类回火脆性,部分合金钢易产生这类回火脆性.这类回火脆性如果在回火时快冷就不会出现,另外,如果脆性已经发生,只要再加热到原来的回火温度重新回火并快冷,则可完全消除,因此这类回火脆性又称为"可逆回火脆性".

淬火,回火实例分析

零件名称:齿轮轴,如左图所示

材料:45钢

热处理方法:调质处理

性能:整体240~275HBS,齿部42~46HRC

热处理工艺方法分析

选择:调质处理设备,中温电阻炉,水槽等

工艺参数:淬火加热温度840~860℃,

保温时间90分钟,冷却方式:水冷

回火温度540~560℃,空冷

齿轮表面:感应加热表面淬火

6 钢的表面热处理

一些在弯曲,扭转,冲击载荷,磨擦条件区工作的齿轮等机器零件,它们要求具有表面硬,耐磨,而心部韧,能抗冲击的特性,仅从选材方面去考虑是很难达到此要求的.如用高碳钢,虽然硬度高,但心部韧性不足,若用低碳钢,虽然心部韧性好,但表面硬度低,不耐磨,所以工业上广泛采用表面热处理来满足上述要求.

6.1钢的表面淬火

仅对工件表层进行淬火的工艺,称为表面淬火.它是利用快速加热使钢件表面奥氏体化,而中心尚处于较低温度即迅速予以冷却,表层被淬硬为马氏体,而中心仍保持原来的退火,正火或调质状态的组织.

表面淬火一般适用于中碳钢(WC=0.4~0.5%)和中碳低合金钢(40Cr,40MnB等),也可用于高碳工具钢,低合金工具钢(如T8,9Mn2V,GCr15等).以及球墨铸铁等.

目前应用最多的是感应加热和火焰加热表面淬火.

6.1.1感应加热表面淬火它是工件中引入一定频率的感应电流(涡流),使工件表面层快速加热到淬火温度后立即喷水冷却的方法.

6.1.1.1工作原理如图4-13所示,在一个线圈中通过一定频率的交流电时,在它周围便产生交变磁场.若把工件放入线圈中,工件中就会产生与线圈频率相同而方向相反的感应电流.这种感应电流在工件中的分布是不均匀的,主要集中在表面层,愈靠近表面,电流密度愈大;频率愈高,电流集中的表面层愈薄.这种现象称为"集肤效应",它是感应电流能使工件表面层加热的基本依据.

6.1.1.2感应加热的分类根据电流频率的不同,感应加热可分为:高频感应加热(50~300kHz),适用于中小型零件,如小模数齿轮;中频感应加热(2.5~10kHz),适用于大中型零件,如直径较大的轴和大中型模数的齿轮;工频感应加热(50Hz),适用于大型零件,如直径大于300mm的轧辊及轴类零件等.

6.1.1.3感应加热的特点加热速度快,生产率高;淬火后表面组织细,硬度高(比普通淬火高HRC2~3);加热时间短,氧化脱碳少;淬硬层深易控制,变形小,产品质量好;生产过程易实现自动化,其缺点是设备昂贵,维修,调整困难,形状复杂的感应圈不易制造,不适于单件生产.另外,工件在感应加热前需要进行预先热处理,一般为调质或正火,以保证工件表面在淬火后得到均匀细小的马氏体和改善工件心部硬度,强度和韧性以及切削加工性,并减少淬火变形.工件在感应表面淬火后需要进行低温回火(180~200℃)以降低内应力和脆性,获得回火马氏体组织.

6.1.2火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火是用乙炔—氧或煤气—氧的混合气体燃烧的火焰,喷射至零件表面上,使它快速加热,当达到淬火温度时立即喷水冷却,从而获得预期的硬度和淬硬层深度的一种表面淬火方法.火焰加热常用的装置如图4-14所示.

火焰表面淬火零件的选材,常用中碳钢如35,45钢的以及中碳合金结构钢如40Cr,65Mn等,如果含碳量太低,则淬火后硬度较低;碳和合金元素含量过高,则易淬裂.火焰表面淬火法还可用于对铸铁件如灰铸件,合金铸铁进行表面淬火.火焰表面淬火的淬硬层深度一般为2-6mm,若要获得更深的淬硬层,往往会引起零件表面严重的过热,且易产生淬火裂纹.

由于火焰表面淬火方法简便,无需特殊设备,可适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具和零件,如大型轴类,大模数齿轮,锤子等.但火焰表面淬火较易过热,淬火质量往往

不够稳定,工作条件差,因此限制了它在机械制造业中的广泛应用.

6.2,钢的化学热处理

化学热处理是将工件置于活性介质中加热和保温,使介质中活性原子渗入工件表层,以改变其表面层的化学成分,组织结构和性能的热处理工艺.根据渗入元素的类别,化学热处理可分为渗碳,氮化,碳氮共渗等.

6.2.1化学热处理的主要目的除提高钢件表面硬度,耐磨性以及疲劳极限外,也用于提高零件的抗腐蚀性,抗氧化性,以代替昂贵的合金钢.

6.2.2化学热处理的一般过程任何化学热处理方法的物理化学过程基本相同,都要经过分解,吸收和扩散三个过程:

介质分解:分解出活性的[N]或[C]原子;

吸收:活性原子被工件表面吸收,先固溶于基体金属,当超过固溶度后,便可能形成化合物.

原子向内扩散:形成具有一定厚度的渗层.

6.2.3常用的化学热处理方法

6.2.3.1渗碳

将工件放在渗碳性介质中,使其表面层渗入碳原子的一种化学热处理工艺称为渗碳.

渗碳的目的是提高工件表层含碳量.经过渗碳及随后的淬火和低温回火,提高工件表面的硬度,耐磨性和疲劳强度,而心部仍保持良好的塑性和韧性.工业生产中渗碳钢一般都是WC=0.15~0.25%的低碳钢和低碳合金钢.渗碳层深度一般都在0.5~2.5mm.

钢渗碳后表面层的含碳量可达到0.8~1.1%C范围.渗碳件渗碳后缓冷到室温的组织接近于铁碳相图所反映的平衡组织,从表层到心部依次是过共析组织,共析组织,亚共析过渡层,心部原始组织.

渗碳主要用于表面受严重磨损,并在较大的冲击载荷下工作的零件(受较大接触应力)如齿轮,轴类,套角等.

渗碳方法有气体渗碳,液体渗碳,固体渗碳,目前常用的就是气体渗碳.

6.2.3.2渗氮(氮化)

向钢件表面渗入氮,形成含氮硬化层的化学热处理过程称为氮化.

氮化实质就是利用含氮的物质分解产生活性[N]原子,渗入工件的表层.其目的就是提高工件的表面硬度,耐磨性,疲劳强度及热硬性.

渗氮处理有气体渗氮,离子渗氮等.目前应用较广泛的是气体氮化法.

渗氮用钢通常是含Al,Cr,Mo等合金元素的钢,渗氮层由碳,氮溶于α-Fe的固溶体和碳,氮与铁的化合物组成,还含有高硬度,高弥散度的稳定的合金氮化物如AlN,CrN,MoN,TiN,VN等,这些氮化物的存在对氮化钢的性能起着主要的作用.

与渗碳相比,氮化工件具有以下特点:

1)氮化前需经调质处理,以便使心部组织具有较高的强度和韧性;

2)表面硬度,耐磨性,疲劳强度及热硬性均高于渗碳层;

3)氮化表面形成致密氮化物组成的连续薄膜,具有一定的耐腐蚀性;

4)氮化处理温度低,渗氮后不需再进行其它热处理,因此工件变形小.

氮化处理适用于耐磨性和精度都要求较高的零件或要求抗热,抗蚀的耐磨件.如:发动机的汽缸,排气阀,高精度传动齿轮等.

6.2.3.3碳氮共渗

碳氮共渗是向钢的表面同时渗入碳和氮的过程.目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氧化)应用较为广泛.

中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度,耐磨性和疲劳强度.

低温气体碳氮共渗以渗氮为主,其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性.

【作业题】

1. 解释下列名词:

1)奥氏体的起始晶粒度,实际晶粒度,本质晶粒度;

2)珠光体,索氏体,屈氏体,贝氏体,马氏体;

3)奥氏体,过冷奥氏体,残余奥氏体;

2. 正火与退火的主要区别是什么生产中应如何选择正火及退火

3. 淬火的目的是什么亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择试从获得的组织及性能等方面加以说明.

4. 一批45钢试样(尺寸Φ15*10mm),因其组织,晶粒大小不均匀,需采用退火处理.拟采用以下几种退火工艺;

(1)缓慢加热至700℃,保温足够时间,随炉冷却至室温;

(2)缓慢加热至840℃,保温足够时间,随炉冷却至室温;

(3)缓慢加热至1100℃,保温足够时间,随炉冷却至室温;

问上述三种工艺各得到何种组织若要得到大小均匀的细小晶粒,选何种工艺最合适

5.有两个含碳量为1.2%的碳钢薄试样,分别加热到780℃和860℃并保温相同时间,使之达到平衡状态,然后以大于VK的冷却速度至室温.试问:

(1)哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大

(2)哪个温度加热淬火后马氏体含碳量较多

(3)哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多

(4)哪个温度加热淬火后未溶碳化物较少

(5)你认为哪个温度加热淬火后合适为什么

6. 说明共析钢C曲线各个区,各条线的物理意义,在曲线上标注出各类转变产物的组织名称及其符号和性能.指出影响C曲线形状和位置的主要因素.

7. 何谓钢的马氏体临界冷却速度(上临界冷却速度) 它的大小受那些因素影响它与钢的淬透性有何关系

8.用T10钢制造形状简单的车刀和用45钢制造较重要的螺栓,工艺路线均为:锻造—热处理—机加工—热处理—精加工,对两种工件:(1)说明预备热处理的工艺方法及其作用;(2)制定最终热处理工艺规范(温度,冷却介质),并指出最终热处理后的显微组织及大致硬度.

9.现有20钢和40钢制造的齿轮各一个,为提高齿面的硬度和耐磨性,宜采用何种热处理工艺热处理后在组织和性能上有何不同

10.甲,乙两厂同时生产一种45钢零件,硬度要求为220~250HBS.甲厂采用正火处理,乙厂采用调质处理,都达到硬度要求.试分析甲,乙两厂产品的组织和性能的差异

11.将45钢和T12钢分别加热到700℃,770℃,840℃淬火,试问这些淬火温度是否正确为什么45钢在770℃淬火后的硬度远低于T12钢在770℃淬火后的硬度

12.现有三个形状,尺寸,材质(低碳钢)完全相同的齿轮,分别进行普通整体淬火,渗碳淬火和高频感应淬火,试用最简单的办法将它们区分开.

13.某厂用20钢制造齿轮,其加工路线为:

下料—锻造—正火—粗加工,半精加工—渗碳—淬火,低温回火—磨削

试问:(1)说明各热处理工序的作用;(2)制订最终热处理工艺规范(温度,冷却介质);(3)最终热处理后表面组织和性能.

奥氏体奥氏体是c溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体.具有面心立方晶体结构,用字母A 或者γ表示.

马氏体:用M表示碳在阿尔法铁中的过饱和固溶体。但它并不是分为上马氏体和下马氏体,贝氏体才是分为上贝氏体和下贝氏体,它是可以分为高碳马氏体(板条状马氏体)和低碳马氏体(片状马氏体)

下贝氏体:当过冷奥氏体的温度下降到350摄氏度至230摄氏度范围时,所形成的产物叫下贝氏体

45号钢热处理工艺

45号钢热处理工艺 1 45号钢要求硬度HRC40-50,是不是要淬火+低温回火, 换算成布氏硬度大约是380,470HB,根据一般热处理规范,热处理制度与硬度关系大致如下: 淬火温度:840?水淬 回火温度:150?回火,硬度约为57HRC;200?回火,硬度约为55HRC;250?回火,硬度约为53HRC;300?回火,硬度约为48HRC;350?回火,硬度约为45HRC;400?回火,硬度约为43HRC;500 ? 回火,硬度约为33HRC;600?回火,硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分,且热处理温度都存在一个调整范围,如成分在范围内存在偏差,可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点,但临界点有着一个范围内的浮动,所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (?) 20钢 735-855 (?) 45钢 724-780 (?) T8钢 730 -770(?) T12钢 730-820 (?) 3 20Cr,40Cr,35CrMo,40CrMo,42CrMo:正火温度850-900?,45号钢正火温度850?左右。

4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢,常用于冷作模具,含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性,截面300mm以下可以完全淬透,淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为:钢棒与锻件960?空冷 + 700,720?回火,空冷。最终热处理工艺: 1、淬火: 第一次预热:300,500?, 第二次预热840,860?; 淬火温度:1020,1050?; 冷却介质:油,介质温度:20,60?, 冷却至油温;随后,空冷,HRC=60,63。 、回火: 2 经过以下淬火工艺,可以达到降低硬度的作用,具体回火工艺如下: 加热温度400,425?,得到HRC=57,59。 说明:在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区,在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400?,这个区间回火,韧性最好,并且有良好的耐磨性。如果淬火后,采用深冷处理(理想的温度是零下120)与中温回火相结合,会得到良好使用效果和高寿命。Cr12MoV的回火脆性温度范围在325~375?。CR12MoV380-400回火后硬度在56-58HRC做冷冲模冲韧性好的材料具有不易开裂的优点,特别是在原材料质量不是很好的情况下,用此方法经济实惠。

钢的表面热处理,钢的化学热处理简介,热处理技术发展简介教案

金属工艺学电子教案(13) 【课题编号】 13-5.4 【课题名称】 钢的表面热处理,钢的化学热处理简介,热处理技术发展简介。 【教材版本】 郁兆昌主编.中等职业教育国家规划教材—金属工艺学(工程技术类).第2版.北京:高等教育出版社,2006 【教学目标与要求】 -.知识目标 了解表面热处理的目的、种类、特点、应用;化学热处理概念、过程、种类与应用。了解热处理技术发展简况,开阔思路。 二、能力目标 通过学习和反复练习,初步学会在零件加工工艺编制中安排感应淬火、渗碳、氮化和相应的热处理工序。 三、素质目标 了解表面热处理、化学热处理的目的、种类、特点与应用,学会选用高频淬火、渗碳和氮化工序。了解热处理技术发展简况,开阔思路,树立创新意识。 四、教学要求 一般了解钢的表面热处理、化学热处理及热处理新技术。 【教学重点】 感应淬火、气体渗碳、气体渗氮。 【难点分析】 感应淬火原理。 【分析学生】 1.具有学习的知识基础。 2.具有学习的能力基础。 3.钢的表面热处理、化学热处理是钢的整体热处理(退火、正火、淬火、回火)的补充和完善,相互配合,全面达到零件多种多样的使用性能要求。虽不是重点,也要引导学生认真学习,努力掌握。 【教学设计思路】 教学方法:讲练法,演示法、讨论法,归纳法。 【教学资源】 1.郁兆昌,潘展,高楷模研编制作.金属工艺学网络课程.北京:高等教育出版社,2005

2、郁兆昌主编。金属工艺学教学参考书(辅助学光盘)。北京:高等教育出版 社,2005 【教学安排】 2学时(90分钟) 教学步骤:讲授主要内容、讲授中穿插练习与设问,穿插讨论,最后进行归纳。 【教学过程】 一、复习旧课(15分钟) 1.简述 淬火方法分类、特点与应用。 2.讲评作业批改情况; 1.提问: 题5-7;5-14。 二、导入新课 钢的表面热处理、化学热处理主要解决零件的表面强化问题。与零件的整体热处理(退火、正火、淬火、回火)相配合,以满足零件多种使用性能和不同的强化需要。介绍热处理技术发展,能使我们开阔眼界,培养创新意识。 三、新课教学(70分钟) 1.钢的表面热处理(20分钟) 教师讲授感应淬火原理、种类、组织、性能、特点及应用;讲授火焰淬火基本概念、特点及应用。 演示网络课程中感应加热基本原理、感应器结构与种类、火焰淬火方法等视频。 学生课堂练习:题5-16;5-19。教师巡回指导、设问、提问,学生回答、讨论; 教师讲评。 2.钢的化学热处理(35分钟) 教师讲授钢的渗碳、气体渗碳;钢的渗氮,气体氮化;钢的其他化学热处理。 演示化学热处理过程、气体渗碳工艺过程、离子氮化过程等视频。 学生课堂练习:题5-21;5-17;5-18。教师巡回指导;设问、提问;学生回答、讨论;教师讲评。 3、热处理技术发展简介(15分钟) 教师讲述热处理技术发展趋势,介绍真空热处理等具体热处理新技术。 演示网络课程真空热处理、激光热处理,机器人在高频淬火中应用等照片和视频。 四、小结( 5分钟) 简要叙述感应淬火、气体渗碳、气体渗氮的目的、特点与应用。 五、作业布置

钢的热处理工艺

钢的热处理 第一章钢的热处理 热处理工艺包括:将钢材或钢制件加热到预定温度,在此温度下保温一定时间。然后一定的冷却速度冷却下来,达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。 1□□钢的加热 1.1□制定钢的加热制度 加热温度、加热速度、保温时间。 1.1.1加热温度的选择 加热温度取决于热处理的目的。热处理分为:淬火、退火、正火、和回火等。 淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织,使钢具有高的硬度; 退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织,因此其加热温度不同。在具体制定加热温度时应按以下原则:热处理工艺种类及目的要求;被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态;钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。对于碳钢及低合金钢的加热温度:亚共析钢淬火温度:A C3以上30~50℃; 过共析钢淬火温度:A C3以上30~50℃; 亚共析钢完全退火:A C3以上20~30℃; 过共析钢不完全退火:A C3以上20~30℃; 正火A C3或A CM以上30~50℃; 1.1.2加热速度的选择 必须根据钢的化学成分及导热性能;钢的原始状态及应力状态;钢的尺寸及形状来确定加热速度。如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时,在加热是应特别注意。对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同,主要有以下几点: a) 低碳钢比高碳钢热烈倾向小; b) 碳钢比合金钢变形开裂倾向小; c) 钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小; d) 小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。 1.1.3钢在加热时的缺陷 a) 过热:过热就是由于加热温度过高,加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织,并往往出现魏氏组织,结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。 b) 强烈过热:加热温度过高或加热保温时间过长,使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的

45号钢热处理工艺

45号钢热处理工艺 学号:XXXXXX 姓名:XXXXX 指导老师:XXX

目录 一、综述 (4) 1.调质淬火 (4) (1)淬火加热温度 (4) (2) 淬火冷却 (4) (3) 淬火冷却方法 (5) 2.45钢的调质淬火 (5) 3.回火 (6) (1)回火目的 (6) (3)常用回火方法 (6) 4.45钢淬火后的回火 (6) 二、选题依据 (7) 三、实验材料与设备 (8) 1. 实验设备 (8) 2. 实验材料 (8) 三、实验过程 (8) 1. 试样的热处理 (8) (1)淬火 (8) (2)回火 (9) 2. 试样硬度测定 (9) 3. 显微组织观察与拍照记录 (9) (1)样品的制备 (9) (2)显微组织的观察与记录 (9) 五、实验结果与分析 (10) 1. 样品硬度与显微组织分析 (10) 2. 硬度测试数据 (11) 3. 淬火对试样性能的影响 (11) (1)淬火温度的影响 (11)

(2)淬火介质的影响 (12) 4. 回火对试样的影响 (12) (1)回火温度对45钢组织的影响 (12) (2)回火温度对45 钢硬度和强度的影响 (13) (3)以45钢和T8钢为例分析碳含量对钢的淬硬性的影响 (13) 六、结论 (14) 1. 淬火条件影响样品的组织和性能 (14) 2. 回火温度影响样品的组织和性能 (14) 3. 碳元素影响样品的组织和性能。 (14) 七、参考文献 (14)

一、综述 【内容摘要】:45钢是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好,且价格低、来源广,所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低,截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30~50) ℃,在实际操作中,一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快,表面氧化减少,且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化,就需要足够的保温时间。 【关键字】:调质淬火45钢的调质淬火回火45钢淬火后的回火 1.调质淬火 调质是淬火加高温回火的双重热处理,其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能,一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时,要求工件整个截面淬透,使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火,得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。 淬火 ——淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。然后以适当速度快速冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。 目的:就是为了获得马氏体或下贝氏体组织,提高强度硬度,以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。 (1)淬火加热温度 淬火温度主要是根据Fe—Fe3C相图中钢的临界点确定。亚共析钢的淬火加热温度:AC3以上30℃~50℃,使钢完全奥氏体化,淬火后获得全部马氏体组织。共析钢、过共析钢的淬火加热温度:为AC1以上30℃~50℃,得到奥氏体和部分二次渗碳体,淬火后得到马氏体(共析钢)或马氏体加渗碳体(过共析钢)组织。 (2)淬火冷却 淬火冷却时,要保证获得马氏体组织,必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却,而快速冷却会产生很大淬火应力,导致钢件的变形与开裂。因此,淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织,又要减小变形、防止开裂。 常用冷却介质:目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。实际生产中,使用的冷却介质较多,到目前为止,尚未找到一种介质,能完全符合理想淬火冷却速度的要求。水具有较强烈的冷却能力,用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火,水冷却介质最为合适。油的冷却能力比水小,因此,生产中用油作冷却介质,只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。

实验一工具钢热处理工艺组织性能的系统分析

工具钢热处理工艺-组织-性能的系统分析 (综合性实验) 一、实验目的 1.掌握工具钢热处理中成分—工艺—组织—性能内在关系; 2.通过实验,掌握材料的系统分析方法。 3.了解工具钢不同工艺条件下的常见组织。 二、实验原理 工具钢主要用于制造各种切削刀具,模具和量具。所以要有高的硬度和耐磨性、高的强度和冲击韧性等。常用的工具钢有T10、9CrSi、Cr12MoV、W18Cr4V 等。T10是普通碳素工具钢,淬火-回火态组织为:回火马氏体+颗粒状碳化物渗碳体+少量残余奥氏体。9CrSi是低合金工具钢,淬火-回火态组织为:回火马氏体+颗粒状碳化物渗碳体。Cr12MoV是模具钢,淬火-回火态组织为:回火马氏体+块状碳化物渗碳体。下面以高速钢为例,介绍其热处理工艺特点,显微组织与性能的关系。 铸态的高速钢的显微组织黑色组织为δ共析相;白色组织是马氏体和残余奥氏体;鱼骨状组织是共晶莱氏体。铸态高速钢的显微组织中,碳化物粗大,且很不均匀,不能直接使用,必须进行反复锻造。锻造后还须进行退火。退火的目的:①消除锻造应力,降低硬度便于切削加工;②为淬火组织做好组织上的准备。因为原组织为马氏体、屈氏体、或索氏体的高速钢,未经退火,淬火时可能引起萘状断口。退火温度宜为860~880℃,加热时间为3~4小时左右,为了缩短退火时间,一般采用等温退火,即:860~880℃加热3~4小时,炉冷到700~750℃等温4~6小时。锻造退火组织:在索氏体基体上分布着粗大的初生碳化物和较细的次生碳化物(碳化物呈白亮点)。 高速钢的淬火工艺的特点:主要是加热淬火温度高。目的是尽可能多的使碳和合金溶入奥氏体。高速钢的淬火方法有油淬、分级、等温、空冷等。以W18Cr4V 为例,淬火温度在1270℃~1290℃,淬火组织是由(60~70%)马氏体和(25~30%)残余奥氏体及接近10%的加热时未溶的碳化物组成,晶粒度9~10级。硬度63~64HRC。当淬火温度不足,在1240℃~1260℃时,碳化物大部分未溶入奥

常用钢材热处理工艺守则

1 适用围 本守则作为我公司常用钢材的各种热处理规及注意事项。为一般件热处理的主要技术依据,对结构复杂和工艺上有特殊要求的零件和成批生产的零(部)件,则按专用工艺规程执行。 2 名词术语 2.1 正火 将钢材或钢件加热到临界点Ac3或Acm以上的适当温度,保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。 2.2 退火 将钢材或钢件加热到适当温度,保持一定时间,随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 2.3 淬火 将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工作在横截面全部或一定的围发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 2.4 回火 将经过淬火的工件加热到临界点Ac1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理。 2.5 有效加热区 炉膛炉温均匀性符合热处理工艺要求的装料区域。有效加热区的确定,按JB2251—78《电阻炉基本技术条件》中规定的有关试验方法进行。 2.6 冷却速度 在冷却过程中某一时间或者一定时间间隔工件表面或心部温度下降的变 化率。 2.7 热处理变形 工件热处理时所引起的形状尺寸偏差,垂直于长度向上的变形叫弯曲。 3 热处理加热设备 3.1 正火和退火所使用的加热设备必须满足下列要求。 3.1.1 在加热设备正常装炉的情况下,有效加热区的温度偏差应按下表所列的精度进行调节和控制。

3.1.2 燃料加热炉,其火焰尽量不直接接触工件,以免使工件局部过热。当火焰直接与工件接触时,加热炉结构应使处理工件质量不显著损坏。 3.1.3 热浴加热炉,其热浴对工件不能有腐蚀及其它有害作用。 3.1.4 工件加热后在随炉冷却的过程中,应尽量保证各部位的冷却速度均匀一致。 3.2 淬火、回火加热设备 3.2.1 淬火、回火加热设备必须满足下列要求,有效加热区的温度按下表所列的精度进行调节和控制。 3.2.2 热浴槽中的热浴,对工件不能有腐蚀作用。当采用盐浴炉加热时,应按盐浴脱氧制度对盐浴进行充分脱氧。 3.2.3 燃料加热炉,其火焰尽量不直接接触工件,以免工件过热。当火焰直接与工件接触时,加热炉结构应使处理工件质量不受显著影响。 3.2.4 保护气氛加热炉应根据处理工艺要求能调节和控制炉气氛的成分。 3.2.5 真空炉应能根据处理目的对真空度和炉保持气氛的组成进行调节。 4 淬火冷却介质及设备

45#钢热处理工艺

45热处理 推荐热处理温度:正火850,淬火840,回火 600. 45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做 45号钢管 模板,梢子,导柱等,但须热处理。 1. 45号钢淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55(最高可达HRC62)为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55(高频淬火HRC58) 1.45号钢要求硬度HRC40-50,是不是要淬火+低温回火? 换算成布氏硬度大约是380~470HB,根据一般热处理规范,热处理制度与硬度关系大致如下:淬火温度:840℃水淬 回火温度:150℃回火,硬度约为57HRC;200℃回火,硬度约为55HRC;250℃回火,硬度约为53HRC;300℃回火,硬度约为48HRC;350℃回火,硬度约为45HRC;400℃回火,硬度约为43HRC;500 ℃回火,硬度约为33HRC;600℃回火,硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分,且热处理温度都存在一个调整范围,如成分在范围内存在偏差,可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点,但临界点有着一个范围内的浮动,所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (℃) 20钢 735-855 (℃) 45钢 724-780 (℃) T8钢 730 -770(℃) T12钢 730-820 (℃) 3 20Cr,40Cr,35CrMo,40CrMo,42CrMo:正火温度850-900℃,45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢,常用于冷作模具,含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性,截面300mm以下可以完全淬透,淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为:钢棒与锻件960℃空冷 + 700~720℃回火,空冷。 最终热处理工艺: 1、淬火: 第一次预热:300~500℃, 第二次预热840~860℃; 淬火温度:1020~1050℃; 冷却介质:油,介质温度:20~60℃, 冷却至油温;随后,空冷,HRC=60~63。 2、回火: 经过以下淬火工艺,可以达到降低硬度的作用,具体回火工艺如下: 加热温度400~425℃,得到HRC=57~59。 说明:在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区,在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400℃,这个区间回火,韧性最好,并且有良好的耐磨性。如果淬火后,采用深冷处理(理想的温度是零下120)与中温回火相结合,会得到良好使用效果和高寿

钢热处理工艺

45号钢热处理工艺 学号: XXXXXX 姓名: XXXXX 指导老师: XXX

目录 一、综述 (4) 1.调质淬火 (4) (1)淬火加热温度 (4) (2) 淬火冷却 (4) (3) 淬火冷却方法 (5) 2. 45钢的调质淬火 (5) 3.回火 (6) (1)回火目的 (6) (3)常用回火方法 (6) 4. 45钢淬火后的回火 (6) 二、选题依据 (7) 三、实验材料与设备 (8) 1. 实验设备 (8) 2. 实验材料 (8) 三、实验过程 (8) 1. 试样的热处理 (8) (1)淬火 (8) (2)回火 (9) 2. 试样硬度测定 (9) 3. 显微组织观察与拍照记录 (9) (1)样品的制备 (9) (2)显微组织的观察与记录 (9) 五、实验结果与分析 (10) 1. 样品硬度与显微组织分析 (10) 2. 硬度测试数据 (11) 3. 淬火对试样性能的影响 (11) (1)淬火温度的影响 (11)

(2)淬火介质的影响 (12) 4. 回火对试样的影响 (12) (1)回火温度对45钢组织的影响 (12) (2)回火温度对 45 钢硬度和强度的影响 (13) (3)以45钢和T8钢为例分析碳含量对钢的淬硬性的影响 (13) 六、结论 (14) 1. 淬火条件影响样品的组织和性能 (14) 2. 回火温度影响样品的组织和性能 (14) 3. 碳元素影响样品的组织和性能。 (14) 七、参考文献 (14)

一、综述 【内容摘要】: 45钢是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好,且价格低、来源广,所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低,截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30~50) ℃,在实际操作中,一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快,表面氧化减少,且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化,就需要足够的保温时间。 【关键字】:调质淬火 45钢的调质淬火回火 45钢淬火后的回火 1.调质淬火 调质是淬火加高温回火的双重热处理,其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能,一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时,要求工件整个截面淬透,使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火,得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。 淬火 ——淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。然后以适当速度快速冷却获得马氏体或(和)贝氏体组织的热处理工艺。 目的:就是为了获得马氏体或下贝氏体组织,提高强度硬度,以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。 (1)淬火加热温度 淬火温度主要是根据Fe—Fe3C相图中钢的临界点确定。亚共析钢的淬火加热温度:AC3以上30℃~50℃,使钢完全奥氏体化,淬火后获得全部马氏体组织。共析钢、过共析钢的淬火加热温度:为AC1以上30℃~50℃,得到奥氏体和部分二次渗碳体,淬火后得到马氏体(共析钢)或马氏体加渗碳体(过共析钢)组织。 (2) 淬火冷却 淬火冷却时,要保证获得马氏体组织,必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却,而快速冷却会产生很大淬火应力,导致钢件的变形与开裂。因此,淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织,又要减小变形、防止开裂。 常用冷却介质:目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。实际生产中,使用的冷却介质较多,到目前为止,尚未找到一种介质,能完全符合理想淬火冷却速度的要求。水具有较强烈的冷却能力,用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火,水冷却介质最为合适。油的冷却能力比水小,因此,生产中用油作冷却介质,只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。

常用钢材热处理工艺参数定稿版

常用钢材热处理工艺参 数 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

热处理工艺规程B/Z61.012-95 (工艺参数) 2012年10月15日

目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火 (1) 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15)

5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28)

热处理工艺规程(工艺参数) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”(工艺参数),它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ-93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据(不包括高温合金),并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种: 表1

钢材的热处理工艺

淬火 Hardening or Quenching cui huǒ (行业内,淬读"zàn"音,即读“zàn huǒ”) 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)以上某一温度,保温一段时间,使之全部或部分奥氏体[1]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。 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的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。 淬火能使钢强化的根本原因是相变,即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织(或贝氏体组织)。 钢淬火工艺最早的应用见于河北易县燕下都遗址出土的战国时代的钢制兵器。 淬火工艺最早的史料记载见于《汉书.王褒传》中的“清水焠其峰”。 “淬火”在专业文献上,人们写的是“淬火”,而读起来又称“蘸火”。“蘸火”已成为专业口头交流的习用词,但文献中又看不到它的存在。也就是说,淬火是标准词,人们不读它,“蘸火”是常用词,人们却不写它,这是我国文字中不多见的现象。 淬火是“蘸火”的正词,淬火的古词为蔯火,本义是灭火,引申义是“将高温的物体急速冷却的工艺”。“蘸火”是冷僻词,属于现代词,是文字改革后出现的产物,“蘸”字本义与淬火无关。“蘸火”本词为“湛火”,“湛”字读音同“蘸”,而其字形又与水、火有关,符合“水与火合为蔯”之意,字义与“淬火”相通。“湛火”为本词,“蘸火”则为假借词。 淬火 将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。通过淬火与不同温度的回火配合,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体,获得高硬度,然后在适当温度下回火,使工件具有预期的性能。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法,淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。 淬火效果的重要因素,淬火工件硬度要求和检测方法:

10讲钢的表面热处理与化学热处理(可编辑修改word版)

《机械制造技术基础》教案 教学内容:钢的表面热处理与化学热处理 教学方式:结合实际,由浅如深讲解 教学目的: 1.掌握钢的表面热处理的目的和方法; 2.掌握钢的化学热处理方法及其应用; 3.了解钢的热处理的新技术。 重点、难点:钢的表面热处理方法与目的钢的化学热处理方法及应用 教学过程: 6.5 钢的表面热处理与化学热处理 一些在弯曲、扭转、冲击载荷、磨擦条件区工作的齿轮等机器零件,它们要求具有表面硬、耐磨,而心部韧,能抗冲击的特性,仅从选材方面去考虑是很难达到此要求的。如用高碳钢,虽然硬度高,但心部韧性不足,若用低碳钢,虽然心部韧性好,但表面硬度低,不耐磨,所以工业上广泛采用表面热处理来满足上述要求。 6.5.1钢的表面淬火 仅对工件表层进行淬火的工艺,称为表面淬火。它是利用快速加热使钢件表面奥氏体化,而中心尚处于较低温度即迅速予以冷却,表层被淬硬为马氏体,而中心仍保持原来的退火、正火或调质状态的组织。 表面淬火一般适用于中碳钢(W C=0.4~0.5%)和中碳低合金钢(40Cr、40MnB 等),也可用于高碳工具钢,低合金工具钢(如T8、9Mn2V、GCr15 等)。以及球墨铸铁等。 目前应用最多的是感应加热和火焰加热表面淬火。 1、感应加热表面淬火 它是工件中引入一定频率的感应电流(涡流),使工件表面层快速加热到淬火温度后立即喷水冷却的方法。 (1)工作原理如图6-14 所示,在一个线 圈中通过一定频率的交流电时,在它周围便产 生交变磁场。若把工件放入线圈中,工件中就 会产生与线圈频率相同而方向相反的感应电 流。这种感应电流在工件中的分布是不均匀 的,主要集中在表面层,愈靠近表面,电流密 度愈大;频率愈高,电流集中的表面层愈薄。这 种现象称为“集肤效应”,它是感应电流能使 工件表面层加热的基本依据。 (2)感应加热的分类根据电流频率 的不同,感应加热可分为:高频感应加热 (50~300kHz),适用于中小型零件,如小模 数齿轮;中频感应加热(2.5~10kHz),适用于大 中型零件,如直径较大的轴和大中型模数的 齿轮;工频感应加热(50Hz),适用于大型零 件,如直径大于300mm 的轧辊及轴类零件等。图6-14 感应加热表面淬火示意图(3)感应加热的特点加热速度快、生产率高;淬火后表面组织细、硬度高(比普通

钢的五种热处理工艺精编版

钢的五种热处理工艺公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

钢的五种热处理工艺 热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺: 1、把金属材料加热到相变温度(700度)以下,保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。 2、把金属材料加热到相变温度(800度)以上,保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。 3、把金属材料加热到相变温度(800度)以上,保温一段时间后再在特定介质中(水或油) 快速冷却叫淬火。 ◆表面淬火 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下,它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合,表面层还不断地被磨损,因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求,只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点,因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同,表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 感应表面淬火后的性能:

1.表面硬度:经高、中频感应加热表面淬火的工件,其表面硬度往往比普通 淬火高 2~3 单位(HRC)。 2.耐磨性:高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层 马氏体晶粒细小,碳化物弥散度高,以及硬度比较高,表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度:高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高,缺口敏感性下降。对 同样材料的工件,硬化层深度在一定范围内,随硬化层深度增加而疲劳强度增加,但硬化层深度过深时表层是压应力,因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降,并使工件脆性增加。 一般硬化层深δ=(10~20)%D。较为合适,其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体;共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 退火的目的 ①降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒,消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷,均匀钢的组织和成分,改善钢的性能 或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力,以防止变形和开裂。

45号钢热处理工艺

1 45号钢要求硬度HRC40-50,是不是要淬火+低温回火? 换算成布氏硬度大约是380~470HB,根据一般热处理规范,热处理制度与硬度关系大致如下: 淬火温度:840℃水淬 回火温度:150℃回火,硬度约为57HRC;200℃回火,硬度约为55HRC;250℃回火,硬度约为53HRC;300℃回火,硬度约为48HRC;350℃回火,硬度约为45HRC;400℃回火,硬度约为43HRC;500 ℃回火,硬度约为33HRC;600℃回火,硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分,且热处理温度都存在一个调整范围,如成分在范围内存在偏差,可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点,但临界点有着一个范围内的浮动,所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点(℃) 20钢735-855 (℃) 45钢724-780 (℃) T8钢730 -770(℃) T12钢730-820 (℃) 3 20Cr,40Cr,35CrMo,40CrMo,42CrMo:正火温度850-900℃,45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢,常用于冷作模具,含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性,截面300mm以下可以完全淬透,淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为:钢棒与锻件960℃空冷+ 700~720℃回火,空冷。 最终热处理工艺:

钢的五种热处理工艺

钢的五种热处理工艺 热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺: 1、把金属材料加热到相变温度(700度)以下,保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。 2、把金属材料加热到相变温度(800度)以上,保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。 3、把金属材料加热到相变温度(800度)以上,保温一段时间后再在特定介质中(水或油) 快速冷却叫淬火。 ◆表面淬火 ?钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下,它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合,表面层还不断地被磨损,因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求,只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点,因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同,表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 感应表面淬火后的性能: 1.表面硬度:经高、中频感应加热表面淬火的工件,其表面硬度往往比普 通淬火高2~3单位(HRC)。 2.耐磨性:高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬 层马氏体晶粒细小,碳化物弥散度高,以及硬度比较高,表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度:高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高,缺口敏感性下降。 对同样材料的工件,硬化层深度在一定范围内,随硬化层深度增加而疲劳强度增加,但硬化层深度过深时表层是压应力,因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降,并使工件脆性增加。 一般硬化层深δ=(10~20)%D。较为合适,其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺

退火是将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体;共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 ?退火的目的 ①降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒,消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷,均匀钢的组织和成分,改善钢的性能 或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力,以防止变形和开裂。 ?退火工艺的种类 ①均匀化退火(扩散退火) 均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性,将其加热到高温,长时间保持,然后进行缓慢冷却, 以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。 均匀化退火的加热温度一般为Ac3+(150~200℃),即1050~ 1150℃,保温时间一般为10~15h,以保证扩散充分进行,大道消除 或减少成分或组织不均匀的目的。由于扩散退火的加热温度高,时间长, 晶粒粗大,为此,扩散退火后再进行完全退火或正火,使组织重新细化。 ②完全退火 完全退火又称为重结晶退火,是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢冷却,获得接近平衡状态组织的退火工艺。 完全退火主要用于亚共析钢,一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材,有时也用于它们的焊接构件。完全退火不适用 于过共析钢,因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上,在缓慢冷却 时,渗碳体会沿奥氏体晶界析出,呈网状分布,导致材料脆性增大,给 最终热处理留下隐患。 完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+(30~50℃);合金钢为Ac3+(500~70℃);保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、 所选用的设备型号等多种因素确定。为了保证过冷奥氏体完全进行珠光 体转变,完全退火的冷却必须是缓慢的,随炉冷却到500℃左右出炉空 冷。 ③不完全退火 不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1~Ac3之间温度,达到不完全奥氏体化,随 之缓慢冷却的退火工艺。 不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等,其目的是细化组织和 降低硬度,加热温度为Ac1+(40~60)℃,保温后缓慢冷却。

常用的钢材热处理方法

常用的钢材热处理方法 一.淬火 将钢件加热到临界温度以上40~60℃,保温一定时间,急剧冷却的热处理方法,称为淬火。常用急剧冷却的介质有油、水和盐水溶液。淬火的加温温度、冷却介质的热处理规范,见表<常用钢的热处理规范>. 淬火的目的是:使钢件获得高的硬度和耐磨性,通过淬火钢件的硬度一般可达HRC60~65,但淬火后钢件内部产生了内应力,使钢件变脆,因此,要经过回火处理加以消除。钢件的淬火处理,在[wiki]机械[/wiki]制造过程中应用比较普遍,它常用的方法有: 1.单液淬火:将钢件加热到淬火温度,经保温一定时间后,在一种冷却液中冷却,这种热处理方法,称为单液淬火。它适用于形状简单、技术要求不高的碳钢或合金钢,工件直径或厚度大于5~8mm的碳素钢,选用盐水或水中冷却;合金钢选用油冷却。在单液淬火中,水冷容易发生变形和裂纹;油冷容易产生硬度不够或不均的现象。 2.双液淬火:将钢件加热到淬火温度,经保温后,先在水中快速冷却至300~400℃,在移入油中冷却,这种处理方法,称为双液淬火。形状复杂的钢件,常采用此方法。它既能保证钢件的硬度,又能防止变形和裂纹。缺点是操作难度大,不易掌握。 3.火焰表面淬火:用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到工件表面,并使其加热到淬火温度,然后立即用水向工件表面喷射,这种处理方法,称为火焰表面淬火。它适用于单件生产、要求表面或局部表面硬度高和耐磨的钢件,缺点是操作难度大。 4.表面感应淬火:将钢件放人感应器内,在中频或高频交流电的作用下产生交变磁场,钢件在磁场作用下产生了同频率的感应电流,使钢件表面迅速加热(2-10s)至淬火温度,立即把水喷射到钢件表面。这种热处理方法,称为表面感应淬火。经表面感应淬火的零件,表面硬而耐磨,而内部有较好的强度和韧性。这种方法适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。表面感应淬火根据所采用的电流频率的不同,可分为高频、中频和工频淬火三种。高频淬火电流频率为100~150kHz,淬硬层深1~3mm,它适用于齿轮、花键轴、活塞和其它小型零件的淬火;中频淬火电流频率为500~10000Hz,淬硬层深3—10mm,它适用于曲轴、钢轨、机床导轨、直径较大的轴类和齿轮等;工频淬火电流频率为50Hz,淬硬层一般大于10mm,适用于直径在300mm以上的大型零件的淬火,如冷轧辊等。 二.回火

一张图看懂钢铁热处理工艺

一张图看懂钢铁热处理工艺 Via 常州精密钢管博客 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。下面就让小编带你来了解一下热处理工艺! 1、热处理简介 热处理及其特点 加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金热处理是指金属材料在固态下,通过加热、保温和冷却 属热加工工艺。 工艺特点 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。 2、热处理工艺分类

热处理工艺分类 金属热处理工艺大体上可分为:整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。 根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。 3、钢铁热处理工艺 钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。 钢铁热处理工艺制定依据——铁碳相图

铁碳相图中几个重要的点、线和温度 符号 C共晶点,温度1148℃,含碳量4.3%, E温度1148℃,含碳量2.11%,碳在γ-Fe中的最大溶解度K温度727℃,含碳量6.69%,Fe3C的成分 P温度727℃,含碳量0.0218%,碳在α-Fe中的最大溶解度S温度727℃,含碳量0.77%,共析点 GS(A3)奥氏体转变为铁素体的开始线 ES(A cm)碳在奥氏体中的溶解度线 PSK(A1)A S→Fp+Fe3C 共析转变线 PQ碳在铁素体中的溶解度线 钢铁微观组织结构及性能

常用钢材热处理工艺守则

常用钢材热处理工艺守 则 文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)

1 适用范围 本守则作为我公司常用钢材的各种热处理规范及注意事项。为一般件热处理的主要技术依据,对结构复杂和工艺上有特殊要求的零件和成批生产的零(部)件,则按专用工艺规程执行。 2 名词术语 正火 将钢材或钢件加热到临界点Ac3或Acm以上的适当温度,保持一定时间后在空气中冷却,得到珠光体类组织的热处理工艺。 退火 将钢材或钢件加热到适当温度,保持一定时间,随后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 淬火 将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却,使工作在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 回火 将经过淬火的工件加热到临界点Ac1以下的适当温度保持一定时间,随后用符合要求的方法冷却,以获得所需要的组织和性能的热处理。 有效加热区 炉膛内炉温均匀性符合热处理工艺要求的装料区域。有效加热区的确定,按JB2251—78《电阻炉基本技术条件》中规定的有关试验方法进行。 冷却速度

在冷却过程中某一时间或者一定时间间隔内工件表面或心部温度下降的变化率。 热处理变形 工件热处理时所引起的形状尺寸偏差,垂直于长度向上的变形叫弯曲。 3 热处理加热设备 正火和退火所使用的加热设备必须满足下列要求。 在加热设备正常装炉的情况下,有效加热区内的温度偏差应按下表所列的精度进行调节和控制。 燃料加热炉,其火焰尽量不直接接触工件,以免使工件局部过热。当火焰直接与工件接触时,加热炉结构应使处理工件质量不显着损坏。 热浴加热炉,其热浴对工件不能有腐蚀及其它有害作用。 工件加热后在随炉冷却的过程中,应尽量保证各部位的冷却速度均匀一致。淬火、回火加热设备 淬火、回火加热设备必须满足下列要求,有效加热区的温度按下表所列的精度进行调节和控制。

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