钢的热处理应力
钢的五种热处理工艺
钢的五种热处理工艺热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺：1、把金属材料加热到相变温度（700度）以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。
2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。
3、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油）快速冷却叫淬火。
◆表面淬火•钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。
由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。
感应表面淬火后的性能:1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3单位（HRC）。
2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。
这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。
3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。
对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。
一般硬化层深δ＝（10～20）％D。
较为合适，其中D。
为工件的有效直径。
◆退火工艺退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。
总之退火组织是接近平衡状态的组织。
•退火的目的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，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。
螺纹钢热处理后脆断的原因 -回复
螺纹钢热处理后脆断的原因-回复螺纹钢是一种常见的建筑钢材，广泛应用于建筑、桥梁、公路等领域。
热处理是一种常用的钢材加工方法，通过控制材料的温度和时间来改变其物理性能。
然而，有时螺纹钢在热处理后会出现脆断现象，这严重影响了其使用效果。
本文将以螺纹钢热处理后脆断的原因为主题，一步一步回答该问题。
首先，我们需要了解螺纹钢的热处理过程。
螺纹钢的热处理通常包括两个步骤：加热和冷却。
加热过程中，螺纹钢被加热到临界温度以上，使其晶粒长大，晶界和位错运动增强。
冷却过程中，螺纹钢被快速冷却，使其晶粒细化，晶界和位错运动减弱。
这样，螺纹钢的硬度和强度都可以得到提高。
然而，螺纹钢在热处理后脆断的原因主要有以下几点：第一，过高的加热温度。
如果螺纹钢在热处理过程中加热温度过高，就会导致晶粒的长大速度过快，晶界和位错运动过度增强。
这样一来，螺纹钢的晶粒度就会过大，晶界的连续性变差，从而导致材料的韧性降低，容易出现脆断现象。
第二，过快的冷却速度。
螺纹钢的热处理过程中，冷却速度是一个非常重要的参数。
如果螺纹钢的冷却速度过快，就会导致材料的晶粒过细，晶界和位错运动减弱。
这样一来，螺纹钢的强度虽然提高了，但其韧性却降低了，容易导致脆断。
第三，热处理过程中的应力。
热处理过程中，螺纹钢的晶粒和晶界都发生了变化，从而导致了内部应力的产生。
如果这些应力没有得到合理的释放，就会在螺纹钢使用过程中累积起来，从而导致螺纹钢的脆断。
第四，材料的化学成分。
螺纹钢的化学成分也会影响其热处理后的性能。
一些杂质元素的含量过高，会导致螺纹钢的晶界变差，从而降低材料的韧性，容易产生脆断。
综上所述，螺纹钢在热处理后脆断的原因主要有过高的加热温度、过快的冷却速度、热处理过程中的应力以及材料的化学成分等。
因此，在进行螺纹钢的热处理时，需要严格控制加热和冷却的温度、时间和速度，合理释放内部应力，并确保原材料的化学成分满足要求。
只有这样，才能有效避免螺纹钢在热处理后出现脆断现象，提高螺纹钢的使用效果。
钢铁材料的热处理介绍
(1)高温回火
将淬火后的钢件加热到500～650ºC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等
使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力
5．调质
将淬火后的钢件进行高温(500～600ºC)回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的
7．化学热处理
将钢件放到含有某些活性原子(如碳、氮、铬等)的化学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能
化
学
热
处
理
(1)钢渗的碳
将碳原子渗入钢件表层
常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等
使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性
细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件
(2)球化退火
将钢件加热到临界温度以上20～30ºC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷
降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢
①改善组织结构和切削加工性能
②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理
③消除内应力
3．淬火
将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却
①使钢件获得较高的硬度和耐磨性
②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等
热处理后的残余应力及其影响作用
热处理后的残余应力及其影响作用热处理残余应力是指工件经热处理后最终残存下来的应力,对工件的形状,尺寸和性能都有极为重要的影响。
当它超过材料的屈服强度时,便引起工件的变形,超过材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,应当减少和消除。
但在一定条件下控制应力使之合理分布,就可以提高零件的机械性能和使用寿命,变有害为有利。
分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律,使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。
例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。
一、钢的热处理应力工件在加热和冷却过程中,由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致,形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力,即热应力。
在热应力的作用下,由于表层开始温度低于心部,收缩也大于心部而使心部受拉,当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。
即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。
这种现象受到冷却速度,材料成分和热处理工艺等因素的影响。
当冷却速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大,最后形成的残余应力就愈大。
另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增大会伴随工件体积的膨胀,工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。
组织应力变化的最终结果是表层受拉应力,心部受压应力,恰好与热应力相反。
组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度,形状,材料的化学成分等因素有关。
实践证明,任何工件在热处理过程中,只要有相变,热应力和组织应力都会发生。
只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的,在整个冷却过程中,热应力与组织应力综合作用的结果,就是工件中实际存在的应力。
这两种应力综合作用的结果是十分复杂的,受着许多因素的影响,如成分、形状、热处理工艺等。
就其发展过程来说只有两种类型,即热应力和组织应力,作用方向相反时二者抵消,作用方向相同时二者相互迭加。
钢板的热处理方法
钢板的热处理方法钢板是一种常见的金属材料，广泛应用于建筑、汽车、机械制造等领域。
为了改善钢板的物理和化学性能，常常需要进行热处理。
本文将介绍钢板的热处理方法及其影响。
一、钢板的热处理方法1.1 软化退火软化退火是一种常见的热处理方法，适用于高碳钢、低碳钢、不锈钢等钢板。
该方法通过加热钢板至一定温度，然后缓慢冷却，以使钢板结构发生改变，从而达到软化的效果。
软化退火的作用是消除应力、提高塑性和韧性、改善加工性能。
1.2 规定化处理规定化处理是一种针对低合金钢和合金钢的热处理方法。
该方法的作用是在加热到一定温度后，维持一定时间，然后快速冷却，使钢板的结构得到改善，从而提高钢板的硬度和强度。
规定化处理的优点是能够得到均匀的组织结构，提高钢板的耐磨性和耐腐蚀性。
1.3 淬火处理淬火处理是一种针对低碳钢、合金钢和不锈钢的热处理方法。
该方法通过将钢板加热到一定温度，然后迅速冷却，以使钢板的组织结构发生相变，从而获得高硬度和强度。
淬火处理的作用是提高钢板的耐磨性、耐腐蚀性和抗拉伸性。
1.4 回火处理回火处理是一种常见的热处理方法，适用于钢板和铸件。
该方法通过在淬火后将钢板加热到一定温度，然后冷却，以使钢板的组织结构得到调整，从而达到硬度和韧性的平衡。
回火处理的作用是提高钢板的韧性和抗冲击性。
二、钢板热处理的影响2.1 硬度和强度钢板的热处理对其硬度和强度具有显著的影响。
软化退火可以降低钢板的硬度和强度，而规定化处理和淬火处理可以提高钢板的硬度和强度。
回火处理可以平衡钢板的硬度和韧性，提高钢板的抗冲击性。
2.2 韧性和塑性钢板的热处理对其韧性和塑性也具有影响。
软化退火可以提高钢板的韧性和塑性，规定化处理和淬火处理可以降低钢板的韧性和塑性。
回火处理可以平衡钢板的硬度和韧性，提高钢板的抗冲击性。
2.3 耐磨性和耐腐蚀性钢板的热处理对其耐磨性和耐腐蚀性也具有影响。
规定化处理和淬火处理可以提高钢板的耐磨性和耐腐蚀性，而软化退火和回火处理则会降低钢板的耐磨性和耐腐蚀性。
45钢的正火工艺过程
将钢加热到一定的温度，经一段时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。
1、碳钢的普通热处理工艺方法1）钢的退火钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上,保温一段时间,然后缓慢地随炉冷却。
此时,奥氏体在高温区发生分解，从而得到比较接近平衡状态的组织。
一般中碳钢（如40、45钢）经退火后消除了残余应力,组织稳定，硬度较低(HB180～220）有利于下一步进行切削加工。
2）钢的正火钢的正火通常是把钢加热到临界温度Ac3或Accm线以上，保温一段时间,然后进行空冷。
由于冷却速度稍快，与退火组织相比,组织中的珠光体量相对较多，且片层较细密，故性能有所改善，细化了晶粒，改善了组织，消除了残余应力。
对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善切削加工性,提高零件表面光洁度；对于高碳钢，则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火作好组织准备. 3）钢的淬火钢的淬火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上，保温一段时间，然后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷＞V临），以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。
4）钢的回火钢的回火通常是把淬火钢重新加热至Ac1线以下的一定温度，经过适当时间的保温后，冷却到室温的一种热处理工艺.由于钢经淬火后得到的马氏体组织硬而脆,并且工件内部存在很大的内应力，如果直接进行磨削加工则往往会出现龟裂，一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化从而失去精度，甚至开裂。
因此，淬火钢必须进行回火处理.不同的回火工艺可以使钢获得各种不同的性能。
2、碳钢普通热处理工艺1）加热温度碳钢普通热处理的加热温度，原则上按加热到临界温度Ac1或Ac3线以上30~50℃选定.但生产中，应根据工件实际情况作适当调整。
热处理加热温度不能过高，否则会使工件的晶粒粗大、氧化、脱碳、变形、开裂等倾向增加。
但加热温度过低，也达不到要求.表2—1碳钢普通热处理的加热温度方法加热温度（℃) 应用范围退火 Ac3+(20~60）亚共析钢完全退火Ac1+(20～40）过共析钢球化退火正火 Ac3+（50～100）亚共析钢Accm+（30~50) 过共析钢淬火 Ac3+(30～70）亚共析钢Ac1+（30~70）过共析钢回火低温回火 150~250 刃具、模具、量具、高硬度零件中温回火 350～500 弹簧、中等硬度零件高温回火 500~650 齿轮、轴、连杆等综合机械性能零件表2—2 常用碳钢的临界点钢号临界点（℃）Ac1 Ac3 Accm20钢 735 855 -—45钢 724 780 —-T8钢 730 ————T12钢 730 —— 8202）加热时间热处理的加热时间（包括升温与保温时间）与钢的成分、原始组织、工件的尺寸与形状、使用的加热设备与装炉方式及热处理方法等许多因素有关.因此，要确切计算加热时间是比较复杂的。
消除钢结构焊接应力的方法
消除钢结构焊接应力的方法
钢结构焊接是一种常见的连接方法，但焊接后会产生应力，如果不及时消除这些应力，会对结构产生损害，因此消除钢结构焊接应力至关重要。
以下是几种常见的消除钢结构焊接应力的方法：
1. 热处理法：在焊接后进行热处理，通常是加热到高温，然后慢慢冷却。
这种方法可以消除焊接产生的应力，但需要特殊的设备和技术，成本较高。
2. 机械法：通过机械加工，如刨削、磨削和冲压等方法，消除焊接应力。
这种方法的成本较低，但需要较长的时间和劳动力。
3. 冷却法：在焊接时，采用冷却剂，如水或空气，来快速冷却焊接区域。
这种方法可以有效地减少焊接应力，但需要特殊的设备和技术。
4. 裂纹控制法：焊接时采用控制焊接速度和温度的方法，以减少裂纹的产生，从而减少焊接应力。
总之，消除钢结构焊接应力的方法有很多种，具体的方法需要根据具体情况选择。
在焊接前，应对焊接材料进行评估，制定合适的焊接工艺和消除应力的方法，以确保焊接后的结构稳定、安全。
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钢的常用热处理方法及应用
7.中速、重载 齿
8.高速、轻载或高速、中载，有冲源自的小齿 轮轮9.高速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴箱 齿轮
10.高速、中载、有冲击、外形复杂的重要 齿轮，如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性 较高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层 均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切 削加工性良好，低温冲击韧性也较好)
表面硬度要求高、变形小的齿 轮。 (2)20Cr：渗碳、淬火、低温 回火56~62HRC，用于高速、
40Cr、40MnB、(40MnVB)：高频淬火，50~55HRC
压力中等、并有冲击的齿轮。 (3)40Cr：调质，
220~250HB，用于圆周速度
20Cr、20MnVB：渗碳，淬火，低温回火或渗碳后高频淬火， 不大，中等单位压力的齿轮；
低速，精度要求不高，稍有冲击，疲劳载荷可
轴
忽略的主轴；或在滚动轴承中工作，轻载，υ ＜1m/s的次要花键轴
类 6.在滚动或滑动轴承中工作，轻或中等载荷转 45：正火或调质，228~255HB；轴颈或装配部位表面淬 速稍高pυ≤150N·m/(cm2·s)，精度要求较高， 火，45~50HRC 冲击，疲劳载荷不大
14.载荷不高的大齿轮，如大型龙门刨齿轮 15.低速、载荷不大、精密传动齿轮 齿 16.精密传动、有一定耐磨性的大齿轮 轮 17.要求抗腐蚀性的计量泵齿轮 18.要求高耐磨性的鼓风机齿轮
19.要求耐磨、保持间隙精度的25L油泵齿轮
20.拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速 箱齿轮 ( m ＝ 6~8)
0.02~3.0mm，硬度高，在共渗层为0.02~0.04mm时 切削性能和使用寿命适用于要求硬度高、耐磨的中、小型及薄片的零件和
具有66~70HRC
刀具等
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二、热处理应力对淬火裂纹的影响
存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内),对淬火裂纹的产生都有促进作用,但只有在拉应力场内(尤其是在最大拉应力下)才会表现出来,若在压应力场内并无促裂作用。淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素,也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的，通常必须加速零件在高温段内的冷却速度,并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论,这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值,故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。其效果将随高温冷却速度的加快而增大。而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越大的工件,虽然实际冷却速度更缓,开裂的危险性却反而愈大。这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢,热应力减小,组织应力随尺寸的增大而增加,最后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的传统观念大相径庭。对这类钢件而言,在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。避免淬裂的可有原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的形成。一般情况下只能产生在非淬透性件中的弧裂,虽以整体快速冷却为必要的形成条件，可是它的真正形成原因,却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身,而是淬火件局部位置(由几何结构决定),在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓,因而没有淬硬所致。产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心处,首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。为了避免这类裂纹产生，往往使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却,目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织;而从内应力的角度来看,这时快冷有害无益。其次,冷却后期缓冷的目的,主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度,从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的