钢的热处理.ppt

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1、l改善钢的性能，主要有两条途径：改善钢的性能，主要有两条途径：一是合金化一是合金化；二二是热处理是热处理。 热处理热处理：将固态金属或合金在适当的介质中通过：将固态金属或合金在适当的介质中通过加热、保温和冷却方式，改变材料内部或表面加热、保温和冷却方式，改变材料内部或表面组织，得到所需性能的工艺方法。组织，得到所需性能的工艺方法。 l为简明表示热处理为简明表示热处理的基本工艺过程，的基本工艺过程，通常用温度通常用温度时间时间坐标绘出坐标绘出热处理工热处理工艺曲线艺曲线。 l 与铸造、锻造、焊接和切削加工等加与铸造、锻造、焊接和切削加工等加工方法不同，热处理的目的只是改变金工方法不同，热处理的目

2、的只是改变金属材料的组织和性能，而不会改变其形属材料的组织和性能，而不会改变其形状和尺寸。状和尺寸。l l 根据统计，在机床制造中，热处理根据统计，在机床制造中，热处理件占件占60%70%60%70%；在汽车、拖拉机制造中占；在汽车、拖拉机制造中占70%80%70%80%；刀具、模具和滚动轴承制造中，；刀具、模具和滚动轴承制造中，几乎全部零件都需要进行热处理。几乎全部零件都需要进行热处理。l根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下热处理工艺分类如下：其他热处理其他热处理普通热处理普通热处理表面热处理表面热处理热处理热处理退火

3、退火正火正火淬火淬火回火回火真空热处理真空热处理形变热处理形变热处理激光热处理激光热处理控制气氛热处理控制气氛热处理表面淬火表面淬火感应加热、火焰加热、感应加热、火焰加热、电接触加热等电接触加热等化学热处理化学热处理渗碳、氮化、碳氮渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等共渗、渗其他元素等图4-4 以相组成表示的铁碳相图l 加热分两种：一种加热分两种：一种是在是在A A1 1以下加热，不发生相变；以下加热，不发生相变；另一种是另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称体组织，称奥氏体化奥氏体化。 钢坯加热钢坯加热l奥氏体化也是形核和长大奥氏体化也是

4、形核和长大的过程。的过程。 钢加热时的实际转变温度分别钢加热时的实际转变温度分别用用AcAc1 1、AcAc3 3、AcAccmcm表示，表示，冷却时的实际转变温度分别用冷却时的实际转变温度分别用ArAr1 1、ArAr3 3、ArArcmcm表示。表示。l 临界温度与实际转变温临界温度与实际转变温度。度。l 铁碳相图中铁碳相图中PSKPSK、GSGS、ESES线分别用线分别用A A1 1、A A3 3、A Acmcm表示。表示。l 由于实际加热或冷却时存由于实际加热或冷却时存在过冷或过热现象，因此，在过冷或过热现象，因此，将将l 必须指出，初始形成的奥氏体晶粒非必须指出，初始形成的奥氏体晶粒

5、非常细小，保持细小奥氏体晶粒可使冷却常细小，保持细小奥氏体晶粒可使冷却后的组织继续细小，这不仅强度高、且后的组织继续细小，这不仅强度高、且塑性和韧性均较好。塑性和韧性均较好。l 如果加热温度过高或者保温时间过长，如果加热温度过高或者保温时间过长，将会引起奥氏体晶粒急剧长大。将会引起奥氏体晶粒急剧长大。l 因此应根据铁碳相图及含碳量，合理因此应根据铁碳相图及含碳量，合理选定钢的加热温度和保温时间，以形成选定钢的加热温度和保温时间，以形成晶粒细小、成分均匀的奥氏体。晶粒细小、成分均匀的奥氏体。l 钢奥氏体化后，冷却条件不同，得到的钢奥氏体化后，冷却条件不同，得到的组织和性能不同，组织和性能不同，冷

6、却才是热处理的关键阶冷却才是热处理的关键阶段段。一、过冷奥氏体及其转变方式一、过冷奥氏体及其转变方式l 处于临界点处于临界点A A1 1以下的奥氏体称过冷奥氏以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生体。过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。转变。l 过冷奥氏体的转变方式过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连有等温转变和连续冷却转变两种续冷却转变两种。 两种冷却方式示意两种冷却方式示意图图1 1等温冷却等温冷却2 2连续冷却连续冷却l1. 1. 共析钢的等温转变曲共析钢的等温转变曲线线l表示过冷奥氏体急速冷却表示过冷奥氏体急速冷却到临界点到临界点A A1 1 以下在不同过以下在

7、不同过冷度（温度）条件下，转冷度（温度）条件下，转变温度、转变时间、转变变温度、转变时间、转变产物之间关系的曲线。产物之间关系的曲线。又又称称C C 曲线或曲线或TTTTTT曲线。曲线。 二、共析碳钢过冷奥氏体等温转变二、共析碳钢过冷奥氏体等温转变lA1-Ms 间及转变开始间及转变开始线以左的区域为过冷线以左的区域为过冷奥氏体区。奥氏体区。l转变终了线以右及转变终了线以右及Mf以下为转变产物以下为转变产物区。区。l两线之间及两线之间及Ms与与Mf之间为转变区。之间为转变区。时间时间温度温度A1MSMfA过冷过冷APBMAMABAP转变开始线转变开始线转变终了线转变终了线l “等温转变等温转变”

8、 是指将奥实体化的钢是指将奥实体化的钢迅速冷却到迅速冷却到A1线一下某个温度，使过冷线一下某个温度，使过冷奥氏体在保温过程中发生组织转变，待奥氏体在保温过程中发生组织转变，待转变完全后再冷却到室温，经改变不同转变完全后再冷却到室温，经改变不同温度、多次测绘成等温转变曲线温度、多次测绘成等温转变曲线-C曲曲线的确定线的确定5506502s10s5s2s5s10s30s40sl共析钢的过冷奥氏体等温转变产物分析：共析钢的过冷奥氏体等温转变产物分析：l珠光体转变珠光体转变l过冷奥氏体过冷奥氏体在在A A1 1到到550550间将转变为珠光体类型组织，间将转变为珠光体类型组织，它是铁素体与渗碳体片层相

9、间的机械混合物，它是铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物，根据片根据片层厚薄不同，又细分为层厚薄不同，又细分为珠光体珠光体、索氏体索氏体和和托氏体托氏体。珠光体珠光体索氏体索氏体托氏体托氏体光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌l珠光体：珠光体：l形成温度为形成温度为A A1 1-650-650，片层较厚，片层较厚，500500倍光镜下可倍光镜下可辨，用符号辨，用符号P P表示表示。光镜形貌电镜形貌l索氏体索氏体l形成温度为形成温度为650-600650-600，片层较薄，片层较薄，800-1000800-1000倍光镜倍光镜下可辨，用符号下可辨，用符号S S表示。表示。l托氏体托氏体也称屈氏

10、体也称屈氏体 l形成温度为形成温度为600-550600-550，片层极薄，电镜下可辨，片层极薄，电镜下可辨，用符号用符号T T 表示。表示。电镜形貌光镜形貌l珠光体、索氏体、屈氏体珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。l片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。性略有改善。 l贝氏体转变贝氏体转变l过冷奥氏体在过冷奥氏体在550- 230 550- 230 (Ms)(Ms)间将转变为贝氏体类型组间将转变为贝氏体类型组织，贝氏体用

11、符号织，贝氏体用符号B B表示。表示。l转变后得到的组织为含碳量过转变后得到的组织为含碳量过饱和的铁素体和分散的渗碳体饱和的铁素体和分散的渗碳体（或碳化物）所组成的混合物，（或碳化物）所组成的混合物，称为贝氏体，用符合称为贝氏体，用符合B B表示。表示。 上贝氏体上贝氏体下贝氏体下贝氏体l上贝氏体上贝氏体l形成温度为形成温度为550-550-350350。l在光镜下呈在光镜下呈羽毛状。羽毛状。光镜下光镜下电镜下电镜下l下贝氏体下贝氏体l形成温度为形成温度为350- 350- 230 (Ms)230 (Ms)。l在光镜下呈在光镜下呈竹叶状。竹叶状。光镜下光镜下电镜下电镜下上贝氏体上贝氏体下贝氏体

12、下贝氏体贝氏体组织的透射电镜形貌贝氏体组织的透射电镜形貌l上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。l下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较下贝氏体除了强度、硬度较高外，塑性、韧性也较好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的好，即具有良好的综合力学性能，是生产上常用的强化组织之一。强化组织之一。 l马氏体转变马氏体转变l 马氏体定义：马氏体定义： 碳在碳在-Fe-Fe中的过饱和固溶中的过饱和固溶体体, ,用符号用符号M表示表示 l 当奥氏体过冷到当奥氏体过冷到MsMs 以下将转变为马氏体以下将转变为马氏体类型组织。与前两种转变不同，马氏体转变是类型组

13、织。与前两种转变不同，马氏体转变是在一定温度范围内（在一定温度范围内（Ms-MfMs-Mf）连续冷却时完成）连续冷却时完成的。的。l 马氏体转变是强化钢的重要途径之一。马氏体转变是强化钢的重要途径之一。l马氏体转变具有以下一些特点：马氏体转变具有以下一些特点：l 转变是在一定的温度范围内（转变是在一定的温度范围内（MsMsMfMf）连续进行的，马氏体数量随转变温）连续进行的，马氏体数量随转变温度的下降而不断增加，冷却一旦停止，度的下降而不断增加，冷却一旦停止，奥氏体向马氏体的转变也就停止。奥氏体向马氏体的转变也就停止。l 马氏体转变速度极快，会产生很大马氏体转变速度极快，会产生很大的内应力，的

14、内应力，转变时体积发生膨胀。转变时体积发生膨胀。l 马氏体转变不能完全进行到底，此马氏体转变不能完全进行到底，此时未能转变的奥氏体称时未能转变的奥氏体称为残余奥氏体，为残余奥氏体，用用A A残残表示。表示。l 因此，即使过冷到因此，即使过冷到MfMf以下的温度，以下的温度，仍有少量残余奥氏体存在。仍有少量残余奥氏体存在。l 奥氏体转变成马氏体所需最小冷却奥氏体转变成马氏体所需最小冷却速度称为临界冷却速度，用符号速度称为临界冷却速度，用符号V V临临表示。表示。为使奥氏体过冷至为使奥氏体过冷至MSMS前不发生非马氏体前不发生非马氏体转变，得到马氏体组织，必须使其冷却转变，得到马氏体组织，必须使其

15、冷却速度大于速度大于V V临临。转变转变类型类型转变转变产物产物形成温形成温度，度，显微组织特征显微组织特征HRCHRC获得工艺获得工艺珠珠光光体体P PA A1 1650650粗片状，粗片状，F F、FeFe3 3C C相间分布相间分布5-205-20退火退火S S650600650600细片状，细片状，F F、FeFe3 3C C相间分布相间分布20-3020-30正火正火T T600550600550极细片状，极细片状，F F、FeFe3 3C C相间分布相间分布30-4030-40等温处理等温处理贝贝氏氏体体B B上上550350550350羽毛状，短棒状羽毛状，短棒状FeFe3 3C

16、 C分布于分布于过饱和过饱和F F条之间条之间40-5040-50等温处理等温处理B B下下350M350MS S竹叶状，细片状竹叶状，细片状FeFe3 3C C分布于分布于过饱和过饱和F F针上针上50-6050-60等温淬火等温淬火马马氏氏体体M M针针M MS SMMf f针状针状60-6560-65淬火淬火M M* *板条板条M MS SMMf f板条状板条状5050淬火淬火l图图1-261-26所示为共析钢等温转所示为共析钢等温转变曲线在变曲线在连续冷却中的应用：连续冷却中的应用：l1 1 在缓慢冷却（炉冷），可在缓慢冷却（炉冷），可获得获得P。l2 2在较缓慢冷却时，获得索在较缓慢

17、冷却时，获得索氏体。氏体。l3 3 快冷，可获得马氏体和快冷，可获得马氏体和残余奥氏体。残余奥氏体。l4 4 过冷奥氏体获得全部过冷奥氏体获得全部M M最最低冷速，称为临界冷却速度。低冷速，称为临界冷却速度。第二节第二节 钢的整体热处理钢的整体热处理一、退火一、退火将钢加热至适当温度保温，将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做热处理工艺叫做退火退火。真空退火炉真空退火炉l1 1、退火目的、退火目的l降低材料硬度以利于切削加工；降低材料硬度以利于切削加工； 适合适合加工的硬度为加工的硬度为170-250HB170-250HB。l 消除内应力，稳定尺寸，

18、防止加工中消除内应力，稳定尺寸，防止加工中变形。变形。l 细化晶粒，改善组织，细化晶粒，改善组织， 为最终热处为最终热处理作组织准备。理作组织准备。l2 2、退火、退火种类种类l退火的种类很多，退火的种类很多，常用的有完全退火、常用的有完全退火、等温退火等温退火、球化退火、球化退火、扩散退火扩散退火、去应力退火、去应力退火、再结晶退火再结晶退火。l 完全退火完全退火l主要用于亚共析钢。主要用于亚共析钢。l加热温度加热温度 AcAc3 3+30 50 +30 50 l应用：应用：主要用于铸钢件和重要锻件主要用于铸钢件和重要锻件。l 因为铸钢件在铸态下晶粒粗大，塑性、因为铸钢件在铸态下晶粒粗大，塑

19、性、韧性较差；锻件因锻造时变形不均匀，致韧性较差；锻件因锻造时变形不均匀，致使晶粒和组织不均匀，且存在内应力。使晶粒和组织不均匀，且存在内应力。l原理：钢件被加热到原理：钢件被加热到Ac3以上时，呈完全奥以上时，呈完全奥氏体状态，且晶粒非常细小，缓慢冷却是，氏体状态，且晶粒非常细小，缓慢冷却是，发生发生“重结晶重结晶”使钢获得细小晶粒，并消使钢获得细小晶粒，并消除内应力。除内应力。l（2 2） 球化退火球化退火l 是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。l 将钢加热到将钢加热到A1A1线以线以上上20204040，保温后缓，保温后缓慢冷却至慢冷却至600600，然后出，

20、然后出炉在空气中冷却的工艺炉在空气中冷却的工艺方法。方法。l球化退火可以降低材料的硬度，便于切球化退火可以降低材料的硬度，便于切削加工；可以防止淬火加热时奥氏体晶削加工；可以防止淬火加热时奥氏体晶粒粗大，减小工件变形和开裂。粒粗大，减小工件变形和开裂。l球化退火主要用于碳素工具钢、合金工球化退火主要用于碳素工具钢、合金工具钢和滚动轴承钢等材料的热处理。因具钢和滚动轴承钢等材料的热处理。因为这些钢在锻造加工以后必须进行球化为这些钢在锻造加工以后必须进行球化退火才适于切削加工，同时也可为最后退火才适于切削加工，同时也可为最后的淬火处理做好组织准备。的淬火处理做好组织准备。 模模 具具 刀刀 具具

21、轴轴 承承(3) (3) 去应力退火去应力退火: :将钢加热到略低于将钢加热到略低于A1线温线温度（一般为度（一般为500650），保温一定时间后），保温一定时间后缓慢冷却的工艺方法。缓慢冷却的工艺方法。 去应力退火加热温度低于临界温度，钢去应力退火加热温度低于临界温度，钢未发生组织变化，工件残余应力的消除是通未发生组织变化，工件残余应力的消除是通过保温时金属材料产生的塑性变形来达到的，过保温时金属材料产生的塑性变形来达到的，由于处理时加热温度比完全退火时还低，由于处理时加热温度比完全退火时还低，故故氧化损失少、无脱碳现象，工件不会产生过氧化损失少、无脱碳现象，工件不会产生过大的变形。大的变形

22、。床身床身去应力退火主要应用于消除铸件、去应力退火主要应用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲件以及切削锻件、焊接件、冷冲件以及切削加工中工件存在的残余应力。加工中工件存在的残余应力。l二、正火二、正火l把钢加热到把钢加热到A3A3线或线或AcmAcm线以上线以上30305050（一般（一般为为800800970970），保温一段时间后，在空气），保温一段时间后，在空气中冷却的工艺方法。中冷却的工艺方法。 l1、正火后的组织：、正火后的组织： 0.6%C时组织时组织 F+S 0.6%C时组织时组织 S正火温度正火温度l 正火的目的和退火基本相似，但正火正火的目的和退火基本相似，但正火的冷却速度却比退

23、火要快，的冷却速度却比退火要快，因而它可以因而它可以得到比较细密的组织，其力学性能也比得到比较细密的组织，其力学性能也比退火要好。退火要好。(从切削性来说）从切削性来说）l 但是钢在正火后的但是钢在正火后的硬度却比退火要高，硬度却比退火要高，对于对于低碳钢的工件低碳钢的工件来讲，这将使其具有来讲，这将使其具有良好的切削性能。良好的切削性能。l 而对于而对于中碳合金钢和高碳钢中碳合金钢和高碳钢的工件，的工件，则正因为正火后的硬度较高，使切削性则正因为正火后的硬度较高，使切削性能变差，故而对于它们来说，宜采用退能变差，故而对于它们来说，宜采用退火。火。l在消除内应力方面，在消除内应力方面，正火难以

24、消除内应正火难以消除内应力，为了防止较大工件和形状复杂的工力，为了防止较大工件和形状复杂的工件的裂纹和变形，件的裂纹和变形，大多仍采用退火的方大多仍采用退火的方法处理。法处理。l 另外，另外，从加工的经济方面考虑，从加工的经济方面考虑，正正火比退火的生产周期短、设备利用率高、火比退火的生产周期短、设备利用率高、节约能源、降低成本以及操作简便，所节约能源、降低成本以及操作简便，所以在可能的情况下，以在可能的情况下，尽量用正火代替退尽量用正火代替退火。火。l2 2、正火的应用、正火的应用 l 解决铸件钢、锻件的粗大晶粒和组织不解决铸件钢、锻件的粗大晶粒和组织不均匀的问题。均匀的问题。网状二次渗碳体

25、，为球化网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。退火作组织准备。l要改善切削性能：要改善切削性能：l低碳钢用正火，低碳钢用正火，l中碳钢用退火或正火，中碳钢用退火或正火，l高碳钢用球化退火高碳钢用球化退火。l比如：比如：一般正火的温度比退火的温度稍高一一般正火的温度比退火的温度稍高一些，如碳素结构钢为些，如碳素结构钢为840840920920，合金结构钢，合金结构钢为为820820970970。一、淬火一、淬火l把钢加热到组织转变温度（把钢加热到组织转变温度（A3A3或或A1A1）以上）以上30305050，经保温后在适当介质中快速冷却，以获得马氏体组经保温后在适当介质中快速冷却，以获得马氏体组

26、织的一种热处理工艺织的一种热处理工艺 。l淬火是应用最广的热处理工艺之一。淬火是应用最广的热处理工艺之一。l淬火的目的：淬火的目的：提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，并在回火后获得很高的强度与韧性相配合的性能。并在回火后获得很高的强度与韧性相配合的性能。真空淬火炉真空淬火炉（一）（一）淬火工艺淬火工艺 严格控制淬火加热温度严格控制淬火加热温度 亚共析钢亚共析钢l淬火温度：淬火温度：AcAc3 3+30-50+30-50。如加热温度不足，未能完如加热温度不足，未能完全形成奥氏体，致使淬火后组织中出马氏体外，还全形成奥氏体，致使淬火后组织中出马氏体外，还残余少量铁素体

27、，使钢硬度不足；若加热温度过高，残余少量铁素体，使钢硬度不足；若加热温度过高，使得马氏体组织粗大，增加钢的脆性，致使钢件裂使得马氏体组织粗大，增加钢的脆性，致使钢件裂纹和变形的倾向加大。纹和变形的倾向加大。l过共析钢也是如此过共析钢也是如此l合理选择淬火介质合理选择淬火介质l 一般是水和油最常用的淬火介一般是水和油最常用的淬火介质。水的冷却速度大，使钢件容易质。水的冷却速度大，使钢件容易变形获得马氏体，主要用于碳素钢，变形获得马氏体，主要用于碳素钢，油的冷却速度低一些，裂纹、变形油的冷却速度低一些，裂纹、变形倾向小些，合金钢一般是用油。倾向小些，合金钢一般是用油。l 淬火的冷却介质被称为淬火剂

28、，根淬火的冷却介质被称为淬火剂，根据处理的钢种类不同，淬火时所用的淬据处理的钢种类不同，淬火时所用的淬火剂也有所不同。火剂也有所不同。l 目前工业生产中常用的淬火剂有水、目前工业生产中常用的淬火剂有水、油及盐或碱溶液。油及盐或碱溶液。l 水的冷却能力很强水的冷却能力很强，而且很便宜，而且很便宜，对工件的腐蚀作用也较弱，它适于一般对工件的腐蚀作用也较弱，它适于一般碳钢工件的淬火。碳钢工件的淬火。l 盐或碱类的水溶液盐或碱类的水溶液激冷的能力更强，激冷的能力更强，可使淬火后钢的硬度高而且均匀。可使淬火后钢的硬度高而且均匀。l但易使工件的内应力增大，并且会有一但易使工件的内应力增大，并且会有一定的腐

29、蚀作用，因而淬火后必须对工件定的腐蚀作用，因而淬火后必须对工件进行清洗，因而不如水用得广泛。进行清洗，因而不如水用得广泛。l 油也是应用较广的淬火剂，油也是应用较广的淬火剂，虽然它虽然它的冷却能力较水弱，但对于奥氏体稳定的冷却能力较水弱，但对于奥氏体稳定性较高的合金钢工件，为了减少工件因性较高的合金钢工件，为了减少工件因应力而产生变形和裂纹，采用油作冷却应力而产生变形和裂纹，采用油作冷却剂。剂。l 生产中常用的淬火的方法通常有以下生产中常用的淬火的方法通常有以下几种：几种：淬火介质淬火介质各种淬火方法示意图各种淬火方法示意图1单液淬火法单液淬火法2双液淬火法双液淬火法3分级淬火法分级淬火法4等

30、温淬火法等温淬火法 淬火方法淬火方法l采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。采用不同的淬火方法可弥补介质的不足。l1 1、单介质淬火法、单介质淬火法l将加热后的工件放入水或油等单一介质中直接冷却将加热后的工件放入水或油等单一介质中直接冷却到室温的操作方法，到室温的操作方法，如如把碳钢工件放入水中，或把把碳钢工件放入水中，或把合金钢工件放入油中的热处理工艺，即为单液淬火。合金钢工件放入油中的热处理工艺，即为单液淬火。特点：特点：该方法操作简单方便，易于实现机械化和自该方法操作简单方便，易于实现机械化和自动化，应用较为普遍。动化，应用较为普遍。l2 2、双介质淬火法、双介质淬火法l工件先在一种冷却能

31、工件先在一种冷却能力强的介质中冷却，力强的介质中冷却，躲过鼻尖后，冷却到躲过鼻尖后，冷却到稍高于稍高于MSMS点温度，再点温度，再立即转入另一种冷却立即转入另一种冷却能力弱的介质中，能力弱的介质中，如水如水淬油冷，油淬空冷。淬油冷，油淬空冷。l这种方法克服了单液淬火法的缺点，这种方法克服了单液淬火法的缺点，淬火淬火中产生的应力小，不易变形及开裂，但操中产生的应力小，不易变形及开裂，但操作的难度相对较大。作的难度相对较大。l 这是因为，如果在工件温度较高时取这是因为，如果在工件温度较高时取出缓冷，可能得到珠光体型转变组织，达出缓冷，可能得到珠光体型转变组织，达不到淬火的目的；不到淬火的目的；l

32、如果温度过低，（处于如果温度过低，（处于MSMS点以下）等点以下）等于进行了单液淬火，失去了双液淬火的意于进行了单液淬火，失去了双液淬火的意义。所以应严格掌握转换冷却介质的时间。义。所以应严格掌握转换冷却介质的时间。l3 3、分级淬火法、分级淬火法l将加热后的钢件放入将加热后的钢件放入温度稍高于温度稍高于MSMS点的盐点的盐浴或碱浴槽中，停留浴或碱浴槽中，停留2 25min,5min,然后取出空然后取出空冷的操作方法。冷的操作方法。 l特点：分级淬火时，工件内外的温差小，特点：分级淬火时，工件内外的温差小，可使淬火应力减到最小。可使淬火应力减到最小。l 在空冷的阶段，工件截面上同时向马在空冷的

33、阶段，工件截面上同时向马氏体转变。因而可保证工件变形很小，氏体转变。因而可保证工件变形很小，不易开裂，不易开裂，适合于形状复杂、截面面积适合于形状复杂、截面面积小的碳钢及合金钢件的淬火。小的碳钢及合金钢件的淬火。l4 4、等温淬火法、等温淬火法l将工件在稍高于将工件在稍高于MsMs的盐浴或碱的盐浴或碱浴中保温足够长时间，从而获浴中保温足够长时间，从而获得下贝氏体组织的淬火方法。得下贝氏体组织的淬火方法。l经等温淬火零件具有良好的综经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小。合力学性能，淬火应力小。l适用于形状复杂及要求较高的适用于形状复杂及要求较高的小型件。小型件。l等温淬火的特点等温淬

34、火的特点是内应力很小，工件不易变是内应力很小，工件不易变形和开裂。形和开裂。l 同时所得下贝氏体组织具有良好的综合同时所得下贝氏体组织具有良好的综合力学性能，多数情况下，工件经等温淬火后力学性能，多数情况下，工件经等温淬火后不再进行回火处理，因而常用来处理形状复不再进行回火处理，因而常用来处理形状复杂、尺寸精度要求高、且硬度和韧性要求也杂、尺寸精度要求高、且硬度和韧性要求也较高的工件。较高的工件。l 如冷、热冲模、刀具和弹簧等工件。如冷、热冲模、刀具和弹簧等工件。l 由于低碳下贝氏体的性能不如低碳马氏体由于低碳下贝氏体的性能不如低碳马氏体的性能，所以低碳钢工件不易采用等温淬火的性能，所以低碳钢

35、工件不易采用等温淬火处理。处理。l淬火过程是一个典型的非平衡冷却过程，淬火过程是一个典型的非平衡冷却过程，工件内部存在较大温差，工件内部存在较大温差，必将产生热应必将产生热应力，力，同时组织转变的前后结构不同，因同时组织转变的前后结构不同，因此会相应产生此会相应产生组织应力。组织应力。两种应力如果两种应力如果叠加，势必引起工件的变形，并容易形叠加，势必引起工件的变形，并容易形成开裂废品。成开裂废品。l 因此淬火时，其操作工艺必须合理，因此淬火时，其操作工艺必须合理，如正确选定预处理手段、加热温度和时如正确选定预处理手段、加热温度和时间、方法和操作规程及零件结构等必须间、方法和操作规程及零件结构

36、等必须合理。合理。l 金属材料经淬火处理的效果，一般用金属材料经淬火处理的效果，一般用淬透性和淬硬性来表示和衡量。淬透性和淬硬性来表示和衡量。l 淬透性淬透性是指钢在淬火时所能得到的是指钢在淬火时所能得到的淬硬层深度。理论上，淬硬层深度应该淬硬层深度。理论上，淬硬层深度应该是全部淬透成马氏体的深度。但在未淬是全部淬透成马氏体的深度。但在未淬透的情况下，肯定存在非马氏体组织，透的情况下，肯定存在非马氏体组织，并与马氏体混杂在一起，对此部位很难并与马氏体混杂在一起，对此部位很难界定。界定。l为此，规定将工件表面向里得到的半马为此，规定将工件表面向里得到的半马氏体组织（即数量各半的马氏体和非马氏体组

37、织（即数量各半的马氏体和非马氏体）的距离作为淬硬层深度。氏体）的距离作为淬硬层深度。l l淬硬性淬硬性是指钢在淬火后能达到的最高硬是指钢在淬火后能达到的最高硬度值，而马氏体的硬度取决于它的含碳度值，而马氏体的硬度取决于它的含碳量。含碳量越高，马氏体的硬度也越大。量。含碳量越高，马氏体的硬度也越大。但含碳量大于但含碳量大于0.6%0.6%以后，其变化趋于平以后，其变化趋于平缓。缓。l将淬火后的钢重新加热到将淬火后的钢重新加热到A1A1线以下某一温度范线以下某一温度范围（大大低于退火、正火和淬火时的加热温围（大大低于退火、正火和淬火时的加热温度），经过保温后冷却到室温的热处理工艺。度），经过保温后

38、冷却到室温的热处理工艺。 l（一）回火的目的（一）回火的目的l1 1、减少或消除淬火内应力、减少或消除淬火内应力，防止变形或开裂。，防止变形或开裂。l2 2、获得所需要的力学性能。、获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆淬火钢一般硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性性大，回火可调整硬度、韧性。井式回火炉井式回火炉l3 3、稳定尺寸。、稳定尺寸。回火可使非平衡回火可使非平衡M M与与AA转变为平衡转变为平衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。或接近平衡的组织，防止使用时变形。l4 4、高淬透性钢的软化、高淬透性钢的软化，这类钢空冷即可淬火，如这类钢空冷即可淬火，如采用回火软化既能降低硬度，又能

39、缩短软化周期。采用回火软化既能降低硬度，又能缩短软化周期。l未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回火在放置或使用过程中易变形或开裂。置或使用过程中易变形或开裂。l钢经淬火后应立即进行回火。钢经淬火后应立即进行回火。回火方法及应用回火方法及应用l1 1、低温回火、低温回火l 将淬火后的钢加热至将淬火后的钢加热至150150250250保温后保温后冷却到室温的处理方法。冷却到室温的处理方法。l 特点：特点：经低温回火的工件硬度没有大的改经低温回火的工件硬度没有大的改变（变（HRC60左右），但可以部分消除淬火时左右），但可以部分消除淬火时产生的内应力，降低钢

40、的脆性，同时仍保持产生的内应力，降低钢的脆性，同时仍保持了其高耐磨性。了其高耐磨性。l主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面淬火的工件。碳和表面淬火的工件。l2 2、中温回火、中温回火 l将淬火后的钢加热至将淬火后的钢加热至250250500500，保温后冷，保温后冷却到室温的处理方法。却到室温的处理方法。l中温回火的目中温回火的目的使钢获得高弹性、高硬度的使钢获得高弹性、高硬度（HRC3550）和一定的韧性。）和一定的韧性。l淬火工件经中温回火后，可以消除工件大部淬火工件经中温回火后，可以消除工件大部分的内应力，有一定的韧性和弹性，但硬度分的内应

41、力，有一定的韧性和弹性，但硬度却有所下降，它是对弹簧类、热变形模具类却有所下降，它是对弹簧类、热变形模具类工件必须进行的处理方法。工件必须进行的处理方法。汽车板簧汽车板簧热卷弹簧热卷弹簧l3 3、高温回火、高温回火 l将淬火后的钢加热至将淬火后的钢加热至500500650650，保温后冷却到室，保温后冷却到室温的处理方法。温的处理方法。l特点：特点：高温回火处理可以消除内应力，使工件具有高温回火处理可以消除内应力，使工件具有高的强度和韧性等综合力学性能。高的强度和韧性等综合力学性能。这种复合热处理这种复合热处理工艺也被称为调质处理。工艺也被称为调质处理。经调质处理的工件，硬度经调质处理的工件，

42、硬度一般在一般在HRC 20HRC 203535。l调质广泛用于连杆、轴、齿轮等各种重要结构调质广泛用于连杆、轴、齿轮等各种重要结构件的处理。也可作为精密零件、量具等的预备件的处理。也可作为精密零件、量具等的预备热处理。热处理。 柴油机连杆柴油机连杆 轴轴 齿齿 轮轮 连连 杆杆 曲曲 轴轴 b) 工艺曲线工艺曲线a) 加热温度范围加热温度范围 l 很多零件，如常见的主轴、齿轮、曲很多零件，如常见的主轴、齿轮、曲轴、凸轮及活塞销等在工作状态零件表面轴、凸轮及活塞销等在工作状态零件表面要承受比零件心部更高的应力且受到更大要承受比零件心部更高的应力且受到更大的磨损。因而，要求零件的表面层具有高的磨

43、损。因而，要求零件的表面层具有高强度、高硬度、高耐磨及高抗疲劳性能，强度、高硬度、高耐磨及高抗疲劳性能，而心部则应保持相对较好的塑性和韧性，而心部则应保持相对较好的塑性和韧性，能够承受重载荷作用和传递大的扭矩。能够承受重载荷作用和传递大的扭矩。为为了实现同一个零件各部性能不同的要求，了实现同一个零件各部性能不同的要求，对其表面进行处理是行之有效的手段。对其表面进行处理是行之有效的手段。l钢的表面热处理就是钢的表面热处理就是为了改变钢件表面为了改变钢件表面的组织和性能而对其表面进行的热处理的组织和性能而对其表面进行的热处理工艺。工艺。 在工业生产中，最常用的处理方法就在工业生产中，最常用的处理方

44、法就是是表面淬火。表面淬火。l 钢的表面淬火是一种不改变表层化学钢的表面淬火是一种不改变表层化学成分，只改变表层组织的一种处理方法。成分，只改变表层组织的一种处理方法。l这种方法就是快速加热工件这种方法就是快速加热工件使其表层奥氏体化，不等心使其表层奥氏体化，不等心部组织发生变化，立即快速部组织发生变化，立即快速冷却，表层起到淬火的作用，冷却，表层起到淬火的作用，其结果是表层获得马氏体组其结果是表层获得马氏体组织，而心部仍保持塑性、韧织，而心部仍保持塑性、韧性都好的组织，使工件各部性都好的组织，使工件各部性能都能满足使用要求。性能都能满足使用要求。表表面淬火只适用于中碳钢和中面淬火只适用于中碳

45、钢和中碳合金钢。碳合金钢。l表面淬火目的：表面淬火目的：l 使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限使表面具有高的硬度、耐磨性和疲劳极限; ;l 心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有心部在保持一定的强度、硬度的条件下，具有足够的塑性和韧性。即表硬里韧。足够的塑性和韧性。即表硬里韧。l适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。l表面淬火的方法很多，如火焰加热表面表面淬火的方法很多，如火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、电接触加热淬火、感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面淬火等，但生表面淬火、激光加热表面淬火等，但生产中常用的方法主要是火焰加热和感

46、应产中常用的方法主要是火焰加热和感应加热两种。加热两种。感应加热表面感应加热表面淬火示意图淬火示意图感应加热表面淬火机床感应加热表面淬火机床 1.1.感应加热表面淬火感应加热表面淬火 利用交变电流在工件表面感利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。加热的方法。l感应加热分为：感应加热分为：l 高频感应加热高频感应加热 频率为频率为250-300KHz250-300KHz，淬硬层深度淬硬层深度0.5-2mm0.5-2mm感应加热表面淬火齿轮的截面图感应加热表面淬火齿轮的截面图l 中频感应加热中频感应加热 频率为频率为2500-8000Hz2500-

47、8000Hz淬硬层深度淬硬层深度2-10mm2-10mm各种感应器各种感应器l 工频感应加热工频感应加热l频率为频率为50Hz50Hzl淬硬层深度淬硬层深度10-15 mm10-15 mm各种感应器各种感应器感应穿透加热感应穿透加热感应加热表面淬火的频率选择及应用范围感应加热表面淬火的频率选择及应用范围类类 别别 频率范围频率范围 淬硬深度淬硬深度 选用材料选用材料 应用举例应用举例高频感应高频感应加热淬火加热淬火100 100 500KH500KHz z0.5 2.0 4545、40Cr40Cr mm摩擦条件下工件摩擦条件下工件的零件，如齿轮、的零件，如齿轮、轴类轴类中频感应中频感应加热淬火

48、加热淬火110KH Hz z3545、 40Cr40Cr、9MnV9MnV、球墨、球墨铸铁等铸铁等承受扭曲、压力承受扭曲、压力载荷的零件，如载荷的零件，如曲轴、大齿轮、曲轴、大齿轮、磨床主轴磨床主轴工频感应工频感应加热淬火加热淬火50H50HZ Z10159Cr2V9Cr2V、9Cr2M9Cr2MOO等等承受扭曲、压承受扭曲、压力载荷的大型力载荷的大型零件，冷轧辊零件，冷轧辊2.2.火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火 用高温火焰，一般应用氧乙炔（或其他用高温火焰，一般应用氧乙炔（或其他可燃气体）的火焰，对工件表面进行快速加可燃气体）的火焰，对工件表面进行快速加热并随后快速冷却的一种工艺方法，热并

49、随后快速冷却的一种工艺方法， 火焰加热表面淬火示意图火焰加热表面淬火示意图特点特点火焰淬火的淬硬层深度一般为火焰淬火的淬硬层深度一般为26mm。这。这种方法的特点是：加热温度及淬硬层深度不种方法的特点是：加热温度及淬硬层深度不易控制，且易产生过热和加热不均匀的现象，易控制，且易产生过热和加热不均匀的现象，淬火质量不稳定。淬火质量不稳定。应用范围应用范围: : 只适用于单件、小批量生产或大型零件如只适用于单件、小批量生产或大型零件如大型齿轮、轴的表面淬火。大型齿轮、轴的表面淬火。l 是指将工件置于特定介质中加热保温，使介质是指将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子渗。入工件表层从而改变工

50、件表层化学中活性原子渗。入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织，进而改成分和组织，进而改变其性能的热处理工变其性能的热处理工艺。艺。l与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。织，还改变其化学成分。l化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。l根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。化、多元共渗、渗其他元素等。l但无论是哪一种化学热处理方法，都是通过下面三但无论是哪一种化学热处理方法，都是通过下面三个基本过程