热处理四把火基础与总结45页PPT
金属材料热处理-四把火
1 淬火1.1 定义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）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，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。
1.2 主要目的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。
1.3 淬火加热温度以钢的相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细小马氏体组织。
碳素钢的淬火加热温度范围如图1所示。
由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢，尤其低合金钢。
亚共析钢加热温度为Ac3温度以上30～50℃。
高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内，故称为完全淬火。
如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度，则高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全(或亚临界)淬火。
过共析钢淬火温度为Ac1温度以上30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。
因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。
这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。
对于过共析钢，若加热温度过高，先共析渗碳体溶解过多，甚至完全溶解，则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。
淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。
2 回火2.1 定义将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度Ac1（加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度）的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理工艺。
热处理工艺的“四把火”
热处理工艺的“四把火”金属热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的热处理工艺。
按照其处理工艺可以分为退火、正火、淬火、回火四种基本工艺，称为“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
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。
正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
退火：是将工件加热到适当温度（AC3以上20-40度），根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。
目的和作用(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，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理做准备;(3)消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。
淬火：淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后将工件放入水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却以获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
淬火后钢件变硬，但同时变脆。
为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
目的和作用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，获得所需的力学性能。
(注：淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1-2次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等。
)回火：回火就是将经过碎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工艺。
目的和作用(1)合理地调整力学性能，使工件满足使用要求；(2)稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的尺寸、形状不变；(3)降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。
金属热处理的四把火
四把火：热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
加热是热处理的重要步骤之一。
金属热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。
电的应用使加热易于控制，且无环境污染。
利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。
因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证热处理质量的主要问题。
加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得需要的组织。
另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。
采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间或保温时间很短，而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。
一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。
但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理、局部热处理和化学热处理等。
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。
钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。
整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。
热处理的四把火
℃ ，目的是消除内
正火：将钢件加热到Ac3或Acm以上30-50 ℃ ，温 正火 度均匀后在空气中冷却，得到珠光体组织的热处理 工艺。 正火和完全退火的主要区别在于冷却速度的不同， 最终得到的珠光体的弥散度不同，从而导致性能上 的差异。 目的：消除切削加工后的硬化现象和去除内应力； 细化晶粒，均匀组织；提高低碳钢工件的硬度，提 高切削加工性能；消除过共析钢中的网状硬化物， 为随后的热处理做准备。频率Hz工频 50
电流透入深 70 度mm
中频 高频 100-10000 100000500000 25-5 1-0.75
3．热处理炉： 热处理炉： 箱式电阻炉，井式电阻炉，盐浴炉等。
箱式炉：无装出料装置，用于小批量零件的热处理。
井式炉：用于长杆件的热处理。
盐浴炉：采用盐类做传热介质，根据不同的工作温度， 可选用不同成分的盐或混合盐，盐炉分为低温、中温及 高温三类，其工作温度分别为150-550℃、550-1000℃、 1000-1350℃ 。高温盐浴炉用辐射高温计测温。加热快， 变形小，温度波动小。
1.铁碳相图： 是表述钢铁的内部组织与碳含量和温度的关系的图表。 钢铁中的碳含量超过它在铁中的溶解度后，在不同条件下 将分别以Fe3C（渗碳体）或石墨两种形式存在，因而有两 种相图，一种是研究钢的，是Fe-Fe3C相图，另一种是研究 铸铁的，是Fe-C相图。 它是在极为缓慢的冷却条件下所得到的。
按纵坐标看，有三种基本的组织： • 奥氏体:硬度低,塑性较高,通常在对钢铁材料进行热变形 加工,如锻造,热轧等时,都应将其加热成奥氏体状态,所谓 “趁热打铁”正是这个意思 。 • 铁素体:塑性,韧性好,而强度,硬度低。 • 渗碳体:是铁和碳形成的具有复杂结构的金属化合物,用化 学分子式“Fe3C”表示，质硬而脆,耐腐蚀 。 快速冷却后的组织：马氏体 马氏体：碳含量过饱和的铁素体 ，强度和硬度高。含碳量 高的奥氏体快速冷却，使碳来不及析出，从而得到碳含量 过饱和的铁素体 ，即马氏体，这就是淬火的目的。
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1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
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热处理四把火基础与总结ppt课件
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
三、奥氏体晶粒度及对力学性能的影响
1 奥氏体晶粒度 1)起始晶粒度 珠光体刚刚转变成奥氏体时的晶粒大小
2）实际晶粒度 具体的热处理加热条件下所获得的奥氏 体晶粒的大小
3）本质晶粒度 在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大倾向 性的高低
930±10℃ 3～8小时
钢的热处理
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
第三章 钢的热处理
( Heat Treatment of Steel )
➢本章教学目的及要求
1 了解钢的热处理原理及工艺 2 针对性能不同的机件会制定相应的热处理工艺
➢金属固态相变的主要类型
1 平衡转变（已在前面的章节中叙述过） 1）纯金属的同素异构转变 2）多形性转变（类似匀晶转变） 3）共析转变 4）平衡脱溶沉淀（二次相的析出）
钢的热处理
2 影响奥氏体形成的因素 形核 （处所）、 长大（D）两个点
1）加热温度
T↑→D↑→↑A的形成速度
2）加热速度 V加热↑→ A形成时间↓ →↑A的形成速度 3）原始组织 钢中的原始组织细↓→相界面↑→A形成速度↑ 4）合金元素 Me% (除Co、Ni等外) →↓D→↓奥氏体形成速度
6
钢的热处理
E
Accm
Acm
Arcm
A+ Fe3C
F P S 727℃ Ac1 A1 Ar1
Q Fe 0.77
F+ Fe3C 2.11 C%→ 4.3
K 6.69 Fe3C
4
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钢的热处理
二、奥氏体的形成
1) 扩散型的转变
热处理工艺的四把火
正火
• 将钢件加热到临界温度以上30-50℃，保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理 工艺称为正火。
• 正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 • 正火与退火正火热处理的生产周
火剂中冷却 • 回火：是零件淬火后进行较低温度的加热与冷却
退火
• 把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温。退火有完全退火、球 化退火、去应力退火等几种。
• 完全退火：将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却。目的是降低钢 的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力。
• 球化退火：把钢加热到750度，保温一段时间，缓慢冷却至500度下，最后在空气中冷 却。目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢。
1. 低温回火：150～250，降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性． 2. 中温回火：350～500；提高弹性，强度． 3. 高温回火：500～650；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬
火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所 以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。淬火+高 温回火称为调质处理。
谢 谢！
回火
• 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温 的热处理工艺称为回火。
• 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、 脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高 韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的 不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。
金属热处理系列——“四把火”
⑤球化退火⑥再结晶退火（中间退火）略
⑦去应力退火
钢的退火工艺种类颇多，按加热温度可分为两大类：
一类是在临界温度（Ac3或Ac1）以上的退火，也称为相变重结晶退火。包括完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和扩散退火等；
另一类是在临界温度（Ac1）以下的退火，也称低温退火。包括再结晶退火、去应力和去氢退火等。
按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火等。
2.2钢的回火
回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序。
回火的主要目的是减少或消除淬火应力；保证相应的组织转变，使工件尺寸和性能稳定；提高钢的热性和塑性，选择不同的回火温度，获得硬度、强度、塑性或韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。
淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。
回火，为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
低碳钢由于退火后硬度太低，切削加工时产生粘刀的现象，切削性能差，通过正火提高硬度，可改善切削性能，某些中碳结构钢零件可用正火代替调质，简化热处理工艺。