2012热处理工艺

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T10钢球化退火组织 ( 化染 )
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扩散退火（均匀化退火） ５、扩散退火（均匀化退火） 定义：将钢锭、 定义：将钢锭、铸件或锻坯加热到稍低于固相 线的温度，长时间保温， 线的温度，长时间保温，然后缓冷以消除化学 成分不均匀现象的热处理工艺。 成分不均匀现象的热处理工艺。
６、去应力退火和再结晶退火
去应力退火（低温退火） （１）去应力退火（低温退火）
一般是将工件随炉缓慢加热（ 一般是将工件随炉缓慢加热（100~150℃/h）至500~650℃（＜ ℃ ） ℃ Ac1），保温一定时间后随炉缓冷（50~100℃/h）至200℃出炉。 ） ℃ ） ℃出炉。 目的：消除铸件、锻件你、焊接件、热轧件、 目的：消除铸件、锻件你、焊接件、热轧件、冷拉件等的残余 应力，稳定尺寸，防止变形和开裂； 应力，稳定尺寸，防止变形和开裂； 工艺： 工艺： 加热温度：铸件为500 550℃，焊件为500 600℃（ 500～ 500～ 加热温度：铸件为500～550℃，焊件为500～600℃（大焊件 用火焰或工频感应加热局部退火）。 用火焰或工频感应加热局部退火）。 保温时间：由工件的尺寸和装炉量决定。 保温时间：由工件的尺寸和装炉量决定。 3min/mm，铸铁6min/mm 钢3min/mm，铸铁6min/mm 。 冷却：缓冷，以免产生新的应力。 冷却：缓冷，以免产生新的应力。 特点：在退火过程中没有相变；残余应力主要是通过钢在 特点：在退火过程中没有相变； 500~650℃保温后缓冷过程中消除的； ℃保温后缓冷过程中消除的；
等温退火的等温温度根据钢的成分和要求的硬度， 等温退火的等温温度根据钢的成分和要求的硬度，由该 种钢的C曲线确定 曲线确定。 种钢的 曲线确定。
不完全退火： ３、不完全退火： 钢在Ａ 之间或过共析钢在Ａ 亚共析钢在Ａc１～Ac3之间或过共析钢在Ａc１～
Accm之间的两相区加热，保温，得到不完全奥氏体 Accm之间的两相区加热，保温，得到不完全奥氏体 之间的两相区加热 缓慢冷却以得到近于平衡组织的热处理工艺。 后，缓慢冷却以得到近于平衡组织的热处理工艺。 目的： （１）目的： 细化晶粒，均匀组织，降低硬度，减小内应力， 细化晶粒，均匀组织，降低硬度，减小内应力， 改善切削加工性。 改善切削加工性。 适用钢种：共析钢、过共析钢、 （２）适用钢种：共析钢、过共析钢、亚共析钢中 无大缺陷； 无大缺陷； 工艺参数： （３）工艺参数： 加热温度：Ａ 20～ 加热温度：ＡC1＋20～30℃ 优点：加热温度低，易操作，节能、降耗， 优点：加热温度低，易操作，节能、降耗， 提高生产率。 提高生产率。
图 2-2
）、球化退火工艺类型 （４）、球化退火工艺类型 ａ）、普通球化退火 ｂ）、等温球化退火 ａ）、普通球化退火 ｂ）、等温球化退火 ｃ）、循环球化退火 ｃ）、循环球化退火 注意：普通球化退火效果较差， 注意：普通球化退火效果较差，等温球化 退火效果较好，而循环球化退火的效果最佳， 退火效果较好，而循环球化退火的效果最佳， 但考虑到生产的成本，一般常用等温球化退火， 但考虑到生产的成本，一般常用等温球化退火， 成本不高，而效果又很好。 成本不高，而效果又很好。
保温时间： 保温时间： 与钢种和偏析程度有关， 与钢种和偏析程度有关，一般为 30～60）min/25mm， 1.5～2.5） （30～60）min/25mm，或（1.5～2.5） min/mm 按装炉量Q计算： 按装炉量Q计算： .5＋Ｑ ＋Ｑ/ 小时） τ＝８.5＋Ｑ/４（小时） Ｑ—装炉量（吨） 一般为10～15ｈ 装炉量（ 一般为10～15ｈ 装炉量 10
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）、问题 问题： （４）、问题： 一般扩散退火加热温度高，时间长， 一般扩散退火加热温度高，时间长， 晶粒会粗大（不能作为淬火的预备组织）， 晶粒会粗大（不能作为淬火的预备组织）， 扩散退火之后要进行一次完全退火或正火 扩散退火之后要进行一次完全退火或正火 来进行细化晶粒，消除过热缺陷。 来进行细化晶粒，消除过热缺陷。 高温扩散退火周期长、能耗大、 高温扩散退火周期长、能耗大、氧化脱碳 严重、 严重、成本高 尺寸不大的铸件或碳钢铸件， 故：尺寸不大的铸件或碳钢铸件，有时可 采用完全退火来代替（偏析轻）。 采用完全退火来代替（偏析轻）。
消除铸锻焊件的内应力； ①消除铸锻焊件的内应力； 均匀成分、组织，细化晶粒； ②均匀成分、组织，细化晶粒； 改善钢的成型性、切削加工性； ③改善钢的成型性、切削加工性； 为淬火作组织上的准备； ④ 为淬火作组织上的准备；
３、种类：如图2-1 种类：如图2
按加热温度分： 按加热温度分：
重结晶退火
完全退火 扩散退火 不完全退火 球化退火 再结晶退火
第一章 钢的热处理工艺
热处理工艺：通过加热、 热处理工艺：通过加热、保温和冷却的方法改变钢 的组织结构以获得工件所要求性能的技术操作； 的组织结构以获得工件所要求性能的技术操作； 制定基础： 制定基础： 热处理原理 种类： 种类： 普通热处理（退火、正火、淬火和回火） 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） 表面热处理（表面淬火和化学热处理） 形变热处理 预备热处理， 预备热处理，最终热处理
4、球化退火：是使钢中的碳化物球化，获 、球化退火：是使钢中的碳化物球化， 得粒状珠光体的一种热处理工艺。 得粒状珠光体的一种热处理工艺。
用途：主要应用于共析钢、过共析钢和高碳合金工具钢。 用途：主要应用于共析钢、过共析钢和高碳合金工具钢。 和高碳合金工具钢 目的：降低硬度、均匀组织、改善切削加工性能， 目的：降低硬度、均匀组织、改善切削加工性能，为淬 火做准备。 火做准备。 工艺参数： 工艺参数： 加热温度：Ａc1＋20～30℃；过高-过低：Ａc1 加热温度：Ａc1＋20～30℃；过高-过低过共析钢球化退火后的组织 球化退火后的组织： 过共析钢球化退火后的组织：铁素体和球状渗碳体的混 合物，叫做球状珠光体或粒状珠光体， 表示； 合物，叫做球状珠光体或粒状珠光体，用P粒表示； 加热时间：一般为2 小时或按公式计算 加热时间：一般为2～4小时或按公式计算 冷却速度：炉冷或Ar1以下 20℃长时间等温 以下± 长时间等温， 冷却速度：炉冷或Ar1以下±20℃长时间等温，600 ℃ Q τ = 8.5 + 以后出炉空冷。 以后出炉空冷。 4
第一节 钢的退火与正火
一般零件生产的工艺路线: 一般零件生产的工艺路线
毛坯生产 预备热处理 机械 加工 最终热处理 机械精加工 预备热处理 : 退火 ; 正火 最终热处理 : 淬火 ; 回火
（一）、钢的退火 ）、钢的退火 定义：钢加热到临界点Ac1 Ac1以上 １、定义：钢加热到临界点Ac1以上 或以下，保温后随炉慢冷以获得近 随炉慢冷以获得 或以下，保温后随炉慢冷以获得近 于平衡状态的组织的热处理工艺 的热处理工艺。 于平衡状态的组织的热处理工艺。 目的： ２、目的：
（１）目的：消除有害气体的危害，如氢致白点；使合金 目的：消除有害气体的危害，如氢致白点； 元素扩散均匀，改善或消除铸锭中的枝晶偏析及区域偏 元素扩散均匀，改善或消除铸锭中的枝晶偏析及区域偏 轧锻材中的带状组织；消除轴承钢中的液析碳化物， 析，轧锻材中的带状组织；消除轴承钢中的液析碳化物， 均匀成分， 均匀成分，均匀组织 适用钢种：一些优质中、 （２）适用钢种：一些优质中、高合金钢或偏析严重的合 金钢铸件及铸锭 工艺参数： （３）工艺参数： 加热温度： +150～ 加热温度：Ac3（Accm）+150～300℃ ℃； 碳钢 1100 ～1200 ℃； ℃。 合金钢 1200 ～1300 ℃。
工艺参数： （３）工艺参数： 加热温度：ＡＣ３＋30～50℃， 加热温度：Ａ 30～50℃， 原则：得到单相的Ａ，又防止Ａ晶粒的粗大； Ａ，又防止 原则：得到单相的Ａ，又防止Ａ晶粒的粗大； 保温时间： 与钢材成分、工件厚度、装炉量及方式有关) 保温时间：（与钢材成分、工件厚度、装炉量及方式有关)
在箱式炉中： ＝ＫＤ（单位为min） 在箱式炉中：τ＝ＫＤ（单位为min） 单位为min 2.0min/mm， 工件有效厚度mm mm。 K=1.5 ～ 2.0min/mm，D-工件有效厚度mm。 对锻、轧材： 对锻、轧材：τ=(3 ～ 4)+(0.2 ～ 0.5)Q 单位为hour Q为装炉量 单位为t 为装炉量， (单位为hour , Q为装炉量，单位为t）
退火 低温退火
去应力退火
按冷却方式分： 按冷却方式分：等温退火和连续退火
图 2-1
退火工艺： （二）退火工艺：
1.完全退火 1.完全退火 完全退火：将工件加热到Ac 以上30~50℃， 保温足够的 完全退火 ： 将工件加热到 Ac3 以上 ℃ 时间，经完全奥氏体化后，随炉缓慢冷却 冷却， 时间，经完全奥氏体化后，随炉缓慢冷却，以获得近于 平衡组织的热处理工艺。 平衡组织的热处理工艺。 适用钢种：亚共析钢（ 合金钢的锻 的锻、 （1）适用钢种：亚共析钢（Wc=0.3~0.6%）或合金钢的锻、 % 焊接件。 铸、焊接件。 目的： 细化晶粒、 消除应力、 均匀组织、 （ 2 ） 目的 ： 细化晶粒 、 消除应力 、 均匀组织 、 降低硬 便于切削加工。 度、便于切削加工。 低碳钢和过共析钢不适合于完全退火 低碳钢和过共析钢不适合于完全退火 低碳钢：退火后硬度偏低， 低碳钢：退火后硬度偏低，切削时易粘刀 过共析钢：加热至Accm以上奥氏体化后缓冷退火时， Accm以上奥氏体化后缓冷退火时 过共析钢：加热至Accm以上奥氏体化后缓冷退火时，会 析出网状渗碳体， 组织为P+ P+Fe 硬度较高， 析出网状渗碳体 ， 组织为 P+Fe3CⅡ ， 硬度较高 ， 使钢的 强度、塑性、韧性大大降低。 强度、塑性、韧性大大降低。
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为什么将加热温度定于Ac 为什么将加热温度定于 1 ~ Accm ？
过共析钢的室温平衡组织为： 过共析钢的室温平衡组织为： P+Fe3CⅡ，不 仅硬度高，而且增大了钢的脆性， 仅硬度高，而且增大了钢的脆性，所以切削加 工困难，淬火时易变形、开裂；； 工困难，淬火时易变形、开裂；； 加热温度为Ac 以上20~30℃，在A中保留大 加热温度为 1以上 ℃ 中保留大 量的未溶渗碳体质点，并造成A的碳浓度分布 量的未溶渗碳体质点，并造成 的碳浓度分布 不均匀，在随后的缓冷过程中， 不均匀，在随后的缓冷过程中，或以原有的渗 碳体质点为核心，或在A富碳区产生新的核心 富碳区产生新的核心， 碳体质点为核心，或在 富碳区产生新的核心， 均匀的形成颗粒状渗碳体； 均匀的形成颗粒状渗碳体； 球化退火前，若二次渗碳体网较厚，可先正火。 球化退火前，若二次渗碳体网较厚，可先正火。