几种常用钢种的热处理工艺
各种热处理工艺介绍
第4章热处理工艺热处理工艺种类很多，大体上可分为普通热处理（或叫整体热处理），表面热处理，化学热处理，特殊热处理等。
4.1钢的普通热处理4.1.1退火将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），的热处理工艺叫做退火。
退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变，退火后的组织是接近平衡后的组织。
退火的目的：z降低钢的硬度，提高塑性，便于机加工和冷变形加工；z均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，改善钢的性能或为淬火作组织准备；z消除内应力和加工硬化，以防变形和开裂。
退火和正火主要用于预备热处理，对于受力不大、性能要求不高的零件，退火和正火也可作为最终热处理。
一、退火方法的分类常用的退火方法，按加热温度分为：临界温度（Ac1或Ac3）以上的相变重结晶退火：完全退火、扩散退火、不完全退火、球化退火临界温度（Ac1或Ac3）以下的退火：再结晶退火、去应力退火碳钢各种退火和正火工艺规范示意图：1、完全退火工艺：将钢加热到Ac3以上20~30℃℃，保温一段时间后缓慢冷却（随炉）以获得接近平衡组织的热处理工艺（完全A化）。
完全退火主要用于亚共析钢（w c=0.3~0.6%），一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材，有时也用于它们的焊接件。
低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工；过共析钢加热至Ac cm以上A状态缓慢冷却退火时，Fe3CⅡ会以网状沿A晶界析出，使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低，给最终热处理留下隐患。
目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。
亚共析钢完全退火后的组织为F+P。
实际生产中，为提高生产率，退火冷却至500℃左右即出炉空冷。
2、等温退火完全退火需要的时间长，尤其是过冷A比较稳定的合金钢。
如将A化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温，是A转变为P，再空冷至室温，可大大缩短退火时间，这种退火方法叫等温退火。
工艺：将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使AÆP然后空冷至室温的热处理工艺。
铸钢件的热处理方式
铸钢件的热处理方式按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火(工艺代号：5111)、正火(工艺代号：5121)、均匀化处理、淬火(工艺代号：5131)、回火(工艺代号：5141)、固溶处理(工艺代号：5171)、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。
1．退火(工艺代号：5111) 退火是将铸钢件加热到Acs以上20～30℃，保温一定时间，冷却的热处理工艺。
退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。
碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。
适用于所有牌号的铸钢件。
图11—4为几种退火处理工艺的加热规范示意图。
表ll—1为铸钢件常用退火工艺类型及其应用。
2．正火(工艺代号：5121) 正火是将铸钢件目口热到Ac。
温度以上30～50℃保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。
图11—5为碳钢的正火温度范围示意图。
正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也可作为以后热处理的预备处理。
正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。
经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。
一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。
正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。
3．淬火(工艺代号：5131) 淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后(Ac。
或Ac＆#8226;以上)，保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。
铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能。
图11—6为淬火回火工艺示意图。
铸钢件淬火工艺的主要参数：(1)淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。
四种热处理方式
淬火Quenching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铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火工艺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。
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。
淬火工件的硬度淬火工件的硬度影响了淬火的效果。
淬火工件一般采用洛氏硬度计，测试HRC硬度。
淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。
厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒，可改用表面洛氏硬度计，测试HRN硬度。
钢的热处理工艺
3）分级淬火 ） 概念 将奥氏体状态的工 件首先淬入略高于钢的 Ms点的盐浴或碱浴炉中 保温，当工件内外温度 均匀后，再从浴炉中取 出空冷至室温，完成马 氏体转变。
4）等温淬火 ） 将奥氏体化后的工 件在稍高于Ms温度的盐 浴或碱浴中冷却并保温 足够时间，从而获得下 贝氏体组织的淬火方法。
（5）钢的淬透性 ） 1）淬透性的概念 ） 指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力， 指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力， 钢的淬透性大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深 度来表示。 度来表示。 通常采用从淬火工件表面到半马氏体区距离作为淬透层 深度。 深度。 2）影响淬透性的因素 ） 主要因素是化学成分 以外， 除Co以外，所有溶于奥氏体中的合金元素都提高淬透性。 以外 所有溶于奥氏体中的合金元素都提高淬透性。 奥氏体的均匀性、 奥氏体的均匀性、晶粒大小及是否存在第二相等因素都 会影响淬透性。 会影响淬透性。
感应加热表面淬火的分类 据电流频率的不同，可将感应加热表面淬火分为三类： 第一类 高频感应加热淬火 常用电流频率：80～1000kHz 淬硬层深度： 0.5～2.0mm 应用：适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件等。 第二类 中频感应加热淬火 常用电流频率：2500～8000Hz 淬硬层深度： 2～10mm 应用：适用于较大尺寸的轴和大中模数的齿轮等。 第三类 工频感应加热淬火 电流频率：50赫兹 淬硬层深度：可达10～15mm 应用：适用于较大直径零件的穿透加热及大直径零件如轧辊、 火车车轮等的表面淬火。
二、正火
概念 将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热 将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热 临界温度以上 空冷 处理工艺。 处理工艺。 亚共析钢的加热温度为Ac3＋30℃～50℃ 过共析钢的加热温度为Accm＋30℃～50℃。
铸钢件常见热处理工艺
按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。
1.退火：退火是将铸钢件加热到Ac3以上20~3（FC,保温一定时间，冷却的热处理工艺。
退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。
碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。
适用于所有牌号的铸钢件。
2,正火：正火是将铸钢件加热到Ac3温度以上30~50。
C保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。
正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也是作为以后热处理的预备处理。
正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。
经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。
一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。
正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。
3淬火：淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后（AC。
或Ac•以上），保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。
铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能铸钢件淬火工艺的主要参数:Q）淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。
原则上,亚共析铸钢淬火温度为Ac o以上20~30℃,常称之为完全淬火。
共析及过共析铸钢在Ac o以上30~50℃淬火，即所谓亚临界淬火或两相区淬火。
这种淬火也可用于亚共析钢，所获得的组织较一般淬火的细，适用于低合金铸钢件韧化处理。
（2）淬火介质：淬火的目的是得到完全的马氏体组织。
为此，铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。
钢的普通热处理工艺主要有
钢的普通热处理工艺主要有钢的普通热处理工艺是指对钢材进行加热和冷却的一系列工艺，以改变其组织和性能。
主要包括退火、正火、淬火、回火等几种工艺。
一、退火退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却，使其组织达到均匀化和软化的目的。
退火分为完全退火和球化退火两种。
完全退火：将钢材加热到临界温度以上50～100℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后缓慢冷却至室温。
该工艺可使钢材组织达到均匀化，提高塑性和韧性。
球化退火：将钢材加热到临界温度以上20～30℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后缓慢冷却至室温。
该工艺可使球形碳化物分布均匀，提高韧性和抗拉强度。
二、正火正火是将钢材加热到一定温度，在空气中自然冷却或用水或油冷却，使其组织达到均匀化和硬化的目的。
正火分为低温正火和高温正火两种。
低温正火：将钢材加热到临界温度以上30～50℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在空气中自然冷却。
该工艺可使钢材组织达到均匀化，提高硬度、强度和耐磨性。
高温正火：将钢材加热到临界温度以上100～200℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在空气中自然冷却。
该工艺可使钢材组织达到均匀化，提高韧性和抗拉强度。
三、淬火淬火是将钢材加热到一定温度，在水或油中急速冷却，使其组织达到均匀化和硬化的目的。
淬火分为水淬和油淬两种。
水淬：将钢材加热到临界温度以上30～50℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在水中急速冷却。
该工艺可使钢材硬度、强度和耐磨性大幅提高，但韧性降低。
油淬：将钢材加热到临界温度以上50～80℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在油中急速冷却。
该工艺可使钢材硬度、强度和耐磨性提高，但韧性相对水淬有所提高。
四、回火回火是将淬火后的钢材加热到一定温度，在空气中自然冷却，使其组织达到均匀化和调质的目的。
回火分为低温回火和高温回火两种。
低温回火：将淬火后的钢材加热到200～300℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在空气中自然冷却。
热处理工艺规程
江西华伍制动器股份有限公司热处理工艺规程热处理工艺规程一、常用钢种热处理工艺规程1、45﹟钢热处理工艺1.1淬火温度：840±10°C1.2保温时间：柄销，套圈类工件为90±10分，轴类零件保温时间视其有效厚度而定，装炉系数一般取1.5，回火保温时间比淬火时间长1-1.5倍。
1.3淬火介质：水1.4装炉方式：柄、销、套圈类工件可为多层，轴类零件（直径大于80MM）为单层。
1.5淬火方式：直径大于φ120且长度大于800MM筒，轴应垂直立淬。
轴类零件淬火时不得叠压。
1.6回火温度及冷却方式：550～600（580°）回火后水冷或空冷。
2、40Cr热处理工艺2.1淬火温度与介质：40Cr零件分水淬和油淬，其有效厚度小于40MM的工件应油淬，大于40MM的工件可水淬。
淬水加热温度为820°C，淬油加热温度为860°C。
2.2保温时间：淬火保温按装炉系数1.5～2计算，且最短保温时间不得小于90分钟。
回火保温时间比淬火保温时间长1-1.5倍。
2.3装炉方式：销，套圈类零件多层装炉，轴类零件（直径大于80mm）单层装炉。
2.4回火温度及回火冷却：淬水零件回火温度为670±10℃，淬油零件回火温度为610±10℃，回火出炉空冷。
3、2CrMo热处理工艺3.1温度：890±10°C3.2时间：一般情况保温时间为90±10分钟，轴类复杂零件保温时间视其有效厚度而定，装炉系数取1.5，回火保温时间比淬火保温时间长1-1.5倍。
3.3介质：油3.4装炉方式：同前3.5回火温度及冷却方式：回火温度一般为610～630°C,回火后出炉空冷。
4、SiMn热处理工艺4.1淬火温度：920°C4.2保温时间：柄、套圈工件淬火保温时间为90±10分钟，轴类零件保温时间视其有效厚度而定，装炉系数一般取1.5。
常见金属热处理参考
一、常见热处理方法名称操作方法目的应用退火将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。
正火将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
淬火将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
回火将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。
1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。
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一、淬火工艺保温时间计算
由经验公式计算：t=akD
t——加热保温时间k——工件装炉时的间隙系数（如表1所示）
a——加热系数（分/毫米）（如表2所示）D——工件的计算厚度（毫米）亦称有效厚度
工件有效厚度计算
a.圆柱体以直径作为计算厚度
b.正方形截面以边长作为计算厚度
c.矩形截面以矩边长作为计算厚度
d.板状工件，计算厚度为最大厚度之1.5倍
e.薄壁套类工件以壁厚作为计算厚度
f.孔径小于50毫米且孔径小于外径1/5的套类，则计算厚度为壁厚之两倍
g.圆锥体工件以离小端2/3的直径作为计算厚度
h.对于形状复杂的工件可以按：
⑴按工作部分的截面厚度计算
⑵取3-4处主要截面厚度的平均值计算
⑶通过试淬决定合理的加热保温时间
二、回火工艺保温时间
回火保温时间参考表
三、退火工艺保温时间计算淬火工艺保温时间计算相同
碳钢每25毫米保温一小时，以后每增加25毫米厚延长半小时。
合金钢每20毫米保温一小时。
四、正火工艺保温时间计算与淬火工艺保温时间计算相同。