钢的热处理工艺课件(PDF 67页)

末端淬火法
淬透性值通常用
表示，J 表示末端淬
透性，d表示至末端的距离，HRC 表示在该处测得
的硬度值。
3、淬透性的实际意义 n 齿轮类、轴类零件，希望整个截面都能被淬透，
从而保证零件在整个截面上的力学性能均匀一 致，此时应选用淬透性较高的钢种制造。 n 承受弯曲或扭转载荷的轴类零件，其外层承受应 力最大，轴心部分应力较小，因此选用淬透性较 小的钢。 n 表面淬火用钢、焊接用钢应采用低淬透性钢 。
§3.2 钢的淬火
3.2.2 淬火及其目的
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速度冷却，使奥氏体 转变为马氏体的热处理工艺。
目的：获得马氏体组织。
3.2.2 淬火工艺
1、淬火加热温度
淬火加热温度的 选择应以 得到细而均匀的奥氏体晶粒为 原则，以便冷却后获得细小的 马氏体组织。
Ø 工艺：一般在Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温 （10h以上），随炉缓冷。
Ø 目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性。 Ø 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
五、去应力退火 （低温退火）
Ø 工艺：一般是将工件随炉缓慢加热至 500～650℃，经一 段时间保温后随炉缓慢冷却 至300～200℃以下出炉。
亚共析钢：Ac3以上30～50℃； 过共析钢：Ac1以上30～50℃。
钢的淬火加热温度
2、淬火保温时间 淬火保温时间是 指工件装炉后，从炉温上
升到淬火温度时 算起，直到出炉为止所需要的 时间。保温时间 包括工件透热时间和组织 转变 所需的时间。 3、淬火冷却介质
理想的冷却介质应保证工件得到马氏体， 同时变形小、不开裂。
常用的淬火冷却介 质是水和油。水主要用 于形状简单、截面较大 的碳钢零件的淬火。油 一般用作合金钢的淬火 冷却介质。
为了减少零件淬火 时的变形，盐浴也常用 作淬火介质，主要用于 分级淬火和等温淬火。
3.2.3 淬火方法
淬火方法的 选择，主要以获得 马氏体和 减少 内应力、减少工件的变形和开裂为依据。通常的淬 火方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温 淬火等。
第3章 钢的热处理工艺
n 热处理方法
普通热处理
热处理
表面热处理
特殊热处理
退火 正火 淬火 回火 表面淬火
火焰加热 感应加热
化学热处理 形变 真空 其他
渗碳 氮化
碳氮共渗
其他
§3.1 钢的退火与正火
3.1.1 钢的退火
退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的 温度，经保温后随炉缓慢冷却下来，以获得 接 近平衡状态组织 的热处理工艺。 一、完全退火 Ø 工艺：把钢加热至Ac3以上20 ℃～30 ℃, 保 温一定时间后 缓慢冷却(随炉冷却或埋入石灰和 砂中冷却), 以获得接近平衡组织（完全奥氏体 化）的热处理工艺。
n 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。
n 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。
三、球化退火
Ø 工艺：球化退火是将钢件或毛坯加热到略高 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。
4、影响淬透性的因素
凡能增加过冷奥氏体稳定性的因素，或者说凡是使C曲 线位置右移，减小临界冷却速度的因素，都能提高钢的淬 透性，反之则降低其淬透性。
（1）含碳量：在碳钢中，共析钢的淬透性最好；
（2）合金元素：除钴和铝（＞2.5％）以外，其余合金元素 溶于奥氏体后，都能增加过冷奥氏体的稳定性，使C曲线右 移，降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。
Ø 目的：使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火 前正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加 工性能；并为以后的淬火作组织准备。
Ø 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%)。
Ø 组织：球状珠光体。
四、扩散退火
各种退火和正火工艺 示意图
3.1.2 钢的正火
正火是将钢加热到 Ac3(亚共析钢)和Accm(过 共析钢)以上30～50℃，保温一定时间， 使之完 全奥氏体化， 然后在空气中冷却到室温，以得 到珠光体类型组织的热处理工艺。
Ø 目的：
Ø 1. 作为最终热处理 Ø 2. 作为预备热处理 Ø 3. 改善切削加工性能
50%P)的深度。 淬硬性 是指钢淬火后 所能达到的 最高硬 度， 即硬化
能力。
n 淬硬性主要取决于马氏体中的含碳量。马氏体中 含碳量越高，钢的淬硬性越高。
n 淬透性主要取决于钢的临界冷却速度。过冷奥氏 体越稳定，临界淬火速度越小，钢在一定条件下 淬透层深度越深，则钢的淬透性越好。
2、淬透性的测量方法
Ø 目的: n 均匀化切削加工性能。 n 消除内应力。
Ø 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。
二、等温退火
n 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
不同淬火方法 示意图 1—单液淬火 2—双液淬火 3—分级淬火 4—等温淬火
3.2.4 钢的淬透性
n 淬透性是钢的主要热处理性能。 n 是选材和制订热处理工艺的重要依据之一。 1、淬透性的基本概念 淬透性是指钢在淬火时获得淬 硬层深度的能力。其
大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M +
Ø 目的：消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残余 内应力，以提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开裂。 因去应力退火温度低、不改变工件原来的组织，故应用 广泛。
六、再结晶退火
Ø 工艺：钢材的再结晶退火温度为650～700℃。经一段时 间保温后随炉缓慢冷却。
Ø 目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形 性能。