钢的热处理工艺.ppt

06十一月2024钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为：普通热处理(退火、正火、淬火和回火)、表面热处理(表面淬火和化学热处理等)及特殊热处理(形变热处理、磁场热处理等)。根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。本章内容6.1钢的普通热处理改善热加工造成的粗大、不均匀的组织；中碳以上碳钢和合金钢降低硬度从而改善其切削加工性能(一般情况下，工件硬度在170HB～230HB之间时易于切削加工，高于或低于这个硬度范围时，都会使切削困难)；消除铸件、锻件及焊接件的内应力。2)适用范围
完全退火主要适用于含碳量为0.25%～0.77%的亚共析成分的碳钢、合金钢和工程铸件、锻件和热轧型材。过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢加热至Accm以上缓慢冷却时，二次渗碳体会以网状沿奥氏体晶界析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著下降。
2.等温退火
将钢件或毛坯加热至Ac3(或Ac1)以上20℃～30℃，保温一定时间后，较快地冷却至过冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使奥氏体转变为珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为等温退火。
等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转变容易控制，能获得均匀的预期组织，对于大型制件及合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。
3.球化退火
球化退火是将钢件或毛坯加热到略高于Ac1的温度，经长时间保温，使钢中二次渗碳体自发转变为颗粒状(或称球状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的工艺方法。
1)球化退火的目的
降低硬度，均匀组织，改善切削加工性能，为淬火作准备。2)球化退火的适用范围
球化退火主要适用于碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和过共析钢(含碳量大于0.77%)。
4.扩散退火
为减少钢锭、铸件的化学成分和组织的不均匀性，将其加热到略低于固相线温度(钢的熔点以下100℃～200℃)，长时间保温并缓冷，使钢锭等化学成分和组织均匀化。由于扩散退火加热温度高，因此退火后晶粒粗大，可用完全退火或正火细化晶粒
5.去应力退火、再结晶退火
去应力退火又称低温退火。它是将钢加热到400℃～500℃(Ac1温度以下)，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温的工艺方法。其目的是为了消除铸件、锻件和焊接件以及冷变形等加工中所造成的内应力。因去应力退火温度低、不改变工件原来的组织，故应用广泛。
再结晶退火主要用于消除冷变形加工(如无冷轧、冷拉、冷冲)产生的畸变组织，消除加工硬化而进行的低温退火。加热温度为再结晶温度(使变形晶粒再次结晶为无变形晶粒的温度)以上150℃～250℃。再结晶退火可使冷变形后被拉长的晶粒重新形核长大为均匀的等轴晶，从而消除加工硬化效果。6.1.2正火
正火是将钢加热到Ac3(亚共析钢)和Accm(过共析钢)以上30℃～50℃，经过保温一段时间后，在空气中或在强制流动的空气中冷却到室温的工艺方法。正火的目的为以下三点。
1.作为最终热处理
对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。正火可以细化晶粒，使组织均匀化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。
2.作为预先热处理
截面较大的结构钢件，在淬火或调质处理(淬火加高温回火)前常进行正火，可以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。对于含碳量大于0.77%的碳钢和合金工具钢中存在的网状渗碳体，正火可减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。
3.改善切削加工性能
正火可改善低碳钢(含碳量低于0.25%)的切削加工性能。含碳量低于0.25%的碳钢，退火后硬度过低，切削加工时容易“粘刀”，表面粗糙度很差，通过正火使硬度提高至140HB～190HB，接近于最佳切削加工硬度，从而改善切削加工性能。正火比退火冷却速度快，因而正火组织比退火组织细，强度和硬度也比退火组织高。当碳钢的含碳量小于0.6%时。正火后组织为铁素体+索氏体，当含碳量大于0.6%时，正火后组织为索氏体。由于正火的生产周期短，设备利用率高，生产效率较高，因此成本较低，在生产中应用广泛。正火工艺示意图如图6.1所示。
6.1.3淬火
淬火是指将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的冷速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。因此，淬火的目的就是为了获得马氏体，并与适当的回火工艺相配合，以提高钢的力学性能。淬火、回火是钢的最重要的强化方法，也是应用最广的热处理工艺之一。作为各种机器零件、工具及模具的最终热处理，淬火是赋予零件最终性能的关键工序
1.淬火工艺
1)淬火温度
亚共析钢