CrMnTi热处理工艺
马氏体十贝氏体双相组织高铬铸铁的热处理工艺
马氏体十贝氏体双相组织高铬铸铁的热处理
工艺
马氏体十贝氏体双相组织高铬铸铁的热处理工艺包括以下步骤：
1. 预热处理：将高铬铸铁零件放入炉内，温度逐渐升至750℃左右保温一段时间，使其达到均匀的温度。
2. 降温处理：将预热后的高铬铸铁零件迅速放入含有冷却介质（如水、油）的热处理槽中，确保零件表面迅速冷却。
3. 淬火处理：将冷却后的高铬铸铁零件放入均质化装置中，加
热至900～950℃，保温一定时间，使其完全奥氏体化。
4. 淬火冷却：将均质后的高铬铸铁零件迅速放入冷却介质（如水）中，迅速冷却至室温。
5. 回火处理：将冷却后的高铬铸铁零件放入炉内，加热至适宜
的温度（通常在300～600℃之间），保温一定时间，然后冷却至室温。
通过以上热处理工艺，可以使高铬铸铁中的马氏体和贝氏体组织
充分形成，提高其硬度、耐磨性和强度，同时保持一定的韧性，使其
具备较好的综合力学性能。
30crmnsi钢奥氏体逆相变亚温淬火
30crmnsi钢奥氏体逆相变亚温淬火30CrMnSi钢是一种高强度高韧性钢，具有高耐冲击性能和抗压强度，它可以用于制造机械零件，框架和可靠的结构元件。
由于它在构造中的使用，30CrMnSi钢的性能对于重型机械的使用有重要的意义。
然而，30CrMnSi钢的抗压强度和耐冲击性能受到其均匀组织结构的限制。
为了提高30CrMnSi钢的抗压强度和耐冲击性能，多年来工程师们一直在研究30CrMnSi钢的逆相变亚温淬火处理。
逆相变亚温淬火是一种利用室温和高温两个阶段来改善钢材性能的工艺。
首先，在室温下，30CrMnSi钢接受厚度淬火，以提高材料硬度和刚度。
然后，在高温下，30CrMnSi钢接受逆相变亚温淬火，以改善材料的抗压强度和耐冲击性能。
有许多研究表明，30CrMnSi钢逆相变亚温淬火处理在高温下会产生颗粒增大和变形发生的巨大变化，并且会形成新的组织结构，即“奥氏体”。
奥氏体结构带来了更强的抗压强度和耐冲击性能。
已有的研究表明，30CrMnSi钢经过逆相变亚温淬火处理后，其抗压强度比没有经过处理的钢材提高了25％左右，耐冲击性也提高了18％左右。
此外，30CrMnSi钢逆相变亚温淬火处理还具有良好的耐腐蚀性能，并可以有效延长其使用寿命。
相比于采用其它处理方法，30CrMnSi 钢逆相变亚温淬火处理不仅可以改善其抗压强度和耐冲击性能，还可以有效提高材料的耐腐蚀性能。
30CrMnSi钢逆相变亚温淬火处理是一种有效的改进钢材性能的方法，可以用于提高30CrMnSi钢的抗压强度和耐冲击性能。
改善30CrMnSi钢的抗压强度和耐冲击性能除了可以提高重型机械的使用效果外，还可以有效提高材料使用寿命。
因此，进行30CrMnSi钢逆相变亚温淬火处理是一个有效的方法，可以满足重型机械对高强度高韧性钢的要求。
30crmnsiti热处理
30crmnsiti热处理30CrMnSiTi是一种常用的合金钢材，具有良好的机械性能和热处理性能。
热处理是对金属材料进行加热和冷却处理，以改变其组织和性能的过程。
对于30CrMnSiTi合金钢材来说，热处理是非常重要的，可以显著提高其强度和硬度，同时改善其韧性和耐磨性。
30CrMnSiTi合金钢材主要由铁、碳、锰、硅和钛等元素组成。
其中，碳是提高钢材硬度和强度的关键元素，而锰、硅和钛则可以提高钢材的韧性和耐磨性。
通过适当的热处理工艺，可以使这些元素在钢材中形成合适的组织结构，从而达到理想的性能。
30CrMnSiTi合金钢材的热处理过程主要包括加热、保温和冷却三个阶段。
首先，将钢材加热到适当的温度，使其达到奥氏体化的温度范围。
在保温阶段，保持钢材在这个温度范围内一定的时间，使其组织结构发生相应的变化。
最后，通过快速冷却，将钢材迅速冷却到室温，使其形成马氏体组织。
热处理后的30CrMnSiTi合金钢材具有较高的强度和硬度。
奥氏体化过程中，钢材中的碳和其他合金元素会溶解在铁基体中，形成固溶体。
在快速冷却的过程中，固溶体会迅速转变为马氏体组织，这种组织具有较高的硬度和强度。
此外，热处理还可以消除钢材中的内应力，提高其韧性和耐磨性。
然而，热处理也存在一定的问题和挑战。
首先，热处理过程中需要控制温度和时间，以确保钢材的组织结构得到良好的调控。
过高或过低的温度、过长或过短的保温时间都会导致钢材性能不理想。
其次，热处理过程中需要使用特殊的设备和工艺，对生产成本和工艺要求提出了一定的挑战。
为了克服这些问题，需要进行合理的热处理工艺设计和优化。
首先，需要根据30CrMnSiTi合金钢材的具体要求和应用场景，确定合适的热处理参数。
其次，需要选择合适的热处理设备和工艺，确保温度和时间的准确控制。
最后，需要进行严格的质量控制和检测，确保热处理后的钢材达到预期的性能要求。
总之，30CrMnSiTi合金钢材的热处理是提高其性能的重要手段。
20crmnti钢淬火的工艺
20crmnti钢淬火的工艺
20CrMnTi钢是一种低碳合金结构钢，适用于制造高强度和耐磨性要求较高的零件。
淬火是提高钢材硬度和强度的一种热处理工艺。
20CrMnTi钢的淬火工艺一般包括以下步骤：
1. 加热：将20CrMnTi钢零件放入加热炉中，加热到适当的温度。
加热温度通常为850-900摄氏度。
保持一定时间，以保证零件的均匀加热。
2. 保温：将加热后的零件保温一段时间，使其达到均匀的温度。
3. 淬火：将保温后的零件迅速浸入冷却介质中，如水或油中。
淬火的目的是通过快速冷却来使钢材的组织发生相变，从而达到提高硬度和强度的效果。
4. 调质：将淬火后的零件进行回火处理，以减轻内应力并提高韧性。
回火温度一般在150-250摄氏度之间，保温时间根据零件的尺寸和要求而定。
5. 冷却：将回火后的零件自然冷却至室温。
需要注意的是，20CrMnTi钢的淬火工艺应根据具体的零件要求和使用条件进行调整，以获得最佳的性能和组织结构。
crmnti传动轴热处理工艺
热处理工艺流程
预热处理
包括清理、除油、除锈等工序， 目的是去除材料表面的杂质，为
后续的热处理工艺做好准备。
加热
将材料加热到预定的温度，使材 料内部的原子或分子的运动速度 增加，达到一定的热力学状态。
降低热处理成本
优化能源利用
通过改进热处理设备的能源利用 方式，降低能源消耗，从而降低
热处理成本。
提高材料利用率
合理安排工艺流程和优化工装模 具，减少材料浪费，提高材料利
用率。
降低维护成本
通过加强设备维护和保养，减少 设备故障和维修成本，从而降低
热处理成本。
06
CRMNTi传动轴热处理工艺发展趋势
提高热处理效率
选用高效热处理设备
实现自动化控制
采用先进的热处理设备，如连续淬火 炉、真空炉等，可以提高热处理的效 率。
采用自动化控制系统，实现对热处理 过程的实时监控和自动调整，可以提 高热处理的稳定性和效率。
优化热处理工艺流程
通过合理安排工艺流程，减少不必要 的环节和时间，可以提高热处理的效 率。
优化热处理工艺参数
优化淬火温度
淬火温度是影响CRMNTi材料性 能的关键参数，通过调整淬火温 度，可以获得更好的硬度和耐磨
性。
控制冷却速度
淬火后的冷却速度对材料性能也有 重要影响，通过优化冷却速度，可 以提高材料的强度和韧性。
调整回火温度
回火温度是热处理过程中重要的工 艺参数，通过调整回火温度，可以 进一步优化材料的综合性能。
能。
03
CRMNTi传动轴热处理实例
铸态耐磨钢的热处理
铸态耐磨钢的热处理
铸态耐磨钢是一种常用于制造耐磨零件的材料，经过热处理可
以进一步提高其硬度和耐磨性。
热处理的过程通常包括加热、保温
和冷却三个阶段。
首先是加热阶段，铸态耐磨钢在加热过程中会经历晶粒长大和
析出碳化物的过程。
通常会将材料加热到临界温度以上，使其达到
奥氏体区域，以便晶粒长大和碳化物的析出。
接着是保温阶段，保温时间的长短会影响最终的组织和性能。
在这个阶段中，材料会保持在一定温度下一段时间，以确保晶粒长
大和碳化物的充分析出。
最后是冷却阶段，冷却速度对铸态耐磨钢的性能也有很大的影响。
通常采用淬火或调质的方式进行冷却处理，以获得所需的组织
和性能。
在热处理过程中，需要根据具体的合金成分和要求的性能来选
择合适的加热温度、保温时间和冷却方式。
同时，还需要注意控制
热处理过程中的温度和时间，以确保最终获得符合要求的材料性能。
总的来说，铸态耐磨钢的热处理是通过控制加热、保温和冷却过程，调整材料的组织和性能，以提高其硬度和耐磨性，从而满足不同工程应用的需求。
[详细讲解]20crmnti热处理
![[详细讲解]20crmnti热处理](https://img.taocdn.com/s3/m/e3f230cf7e192279168884868762caaedc33ba51.png)
多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢.,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好.广泛用于截面小于30mm承受高速、中等或重载及受冲击载荷和摩擦的重要渗碳零件,如汽车、拖拉机中的变速齿轮、凸轮、矿山机械使用的重载齿轮等,但往往由于齿轮热处理质量不过关,会造成加工困难、齿轮磨削中存在裂纹、组织和力学性能不合格等。
20CrMnTi齿轮钢要达到加工、使用所需性能必须进行热处理,目的是提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度,心部具有足够的强度和韧性。
0000一般齿轮加工的工艺路线如下。
锻造→正火→齿形加工→渗碳→淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→磨齿[1]。
一般齿轮毛坯采用锻造毛坯,经锻造以后晶粒大小形状发生了变化,改变了钢的组织,增加了锻造应力,提高了硬度,在机械加工前需预备热处理。
00001 预备热处理0000通常20CrMnTi选用正火或调质处理作为预备热处理,其目的是降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工;细化晶粒,均匀钢的组织及成分,改善钢的性能,为以后的热处理作准备;消除锻造应力,防止变形和开裂,保证齿形合格。
0001.1正火0000正火是将钢加热到Ac3以上30℃～50℃,保温足够的时间后出炉在空气中冷却到室温。
对于一般的齿轮采用正火,正火可以减少碳和其他合金元素的成分偏析;使奥氏体晶粒细化和碳化物的弥散分布,以便在随后的热处理中增加碳化物的溶解量。
由于正火的冷却速度较快,获得细小的片层状渗碳体珠光体,强度、硬度都较高,力学性能较好。
然而正火工艺是空冷,对于尺寸较大零件,内外温差大冷却速度不稳定,在连续冷却时,过冷奥氏体在A1-550℃温度范围内分解为珠光体,在550℃-Ms温度范围内,因转变温度较低转变为贝氏体组织(即含碳量具有一定过饱和度的铁素体和分散的渗碳体(或碳化物)的混合物),其特征是过饱和碳的铁素体中分布粒状或长条状的碳化物[1]。
40crmnti 执行标准
40CrNiTi 执行标准一、化学成分40CrNiTi合金钢的化学成分应符合GB/T 3077-2015的规定。
具体化学成分如下：碳（C）：0.38%～0.45%；硅（Si）：0.17%～0.37%；锰（Mn）：0.50%～0.80%；硫（S）：允许残余含量≤0.035%；磷（P）：允许残余含量≤0.035%；铬（Cr）：0.60%～0.90%；镍（Ni）：1.65%～2.00%；钛（Ti）：0.03%～0.10%。
二、冶炼和浇铸40CrNiTi合金钢的冶炼和浇铸应符合GB/T 111-2015的规定。
冶炼过程中应采取措施降低钢中的氧、氮等气体含量，并采用真空冶炼或电渣重熔等工艺提高钢的纯净度。
浇铸时应采取措施防止钢水激冷，并保证浇铸温度和浇铸速度的适宜。
三、试验方法40CrNiTi合金钢的试验方法应符合GB/T 228-2015、GB/T 232-2015等标准的规定。
在出厂前应对钢进行力学性能试验、化学成分分析、金相组织检验等项目的检测，确保产品质量符合要求。
四、质量控制40CrNiTi合金钢的生产过程应严格控制质量，实行工序质量监控和产品质量检验制度。
对关键工序应进行质量记录和统计，确保生产过程中各工序的质量稳定可靠。
同时应对不合格品进行分类处理，采取有效措施防止不合格品混入到合格品中。
五、加工工艺40CrNiTi合金钢的加工工艺应合理安排，确保加工过程中钢材的变形量适宜，防止产生裂纹或变形缺陷。
在加工过程中应保持工具清洁，避免划伤钢材表面，同时应进行严格的尺寸精度和表面粗糙度控制。
六、热处理工艺40CrNiTi合金钢的热处理工艺应依据具体的热处理设备和工艺条件进行制定，包括加热温度、保温时间、冷却速度等参数。
热处理过程中应严格控制加热速度和冷却速度，避免产生过热、过冷等缺陷。
同时应对热处理后的钢材进行金相组织检验和力学性能试验，确保热处理效果符合要求。
七、物理性能测试40CrNiTi合金钢的物理性能测试应包括密度、比热容、导热系数、弹性模量等指标的检测。
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试验分析部 袁红昆
20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺
1. 前言
1.1 20CrMnTi 钢概述
20CrMnTi 是 低 碳 合 金 钢 ， 该 钢 具 有 较 高 的 机 械 性 能 ， 零 件 表 面 渗 碳
0.7-1.1mm。在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为 58-62HRC，心部硬度为 30-45HRC。
4.2 淬火设备
气体渗碳后零件采用从渗碳温度随炉降温到适宜的淬火温度，经一段保温均 热后直接淬火（水或油）的热处理工艺，因此淬火工艺与渗碳炉相同。
4.3 淬火温度
淬火温度：840±10℃ 依据：20CrMnTi 为低碳钢，加热温度 t=Ac3+30~50℃。
4.4 保温时间
依据：公式 t= a × K × D t——保温时间 K——工件装炉方式修正系数，见表 2.2 a——保温时间系数（一般取 1.2~1.5 之间值） D——工件有效厚度 该公式是淬火加热、保温时间经验公式，当工件形状简单时，采用到温入炉 加热，即公式计算出的时间为保温时间。由于工件是渗碳后直接淬火，该公式计 算的保温时间依然适用。
奥氏体→马氏体+残余奥氏体→马氏体→低碳马氏体（心部）。
a 节圆
b 齿顶
c 心部
图 4.1 淬火后各部分的组织
4.8 淬火后的硬度
20CrMnTi 轴经过渗碳处理表面 W(C)>0.8%时得到高碳马氏体+碳化物+残余 奥氏体，具有高的硬度，硬度高达 60~66HRC，心部得到马氏体+残余奥氏体，硬 度在 35~45HRC，经过回火处理后可以满足零件的性能要求。
组织由表面至心部依次为：珠光体+二次渗碳体→珠光体→珠光体+铁素体→ 心部组织。
心部
图 3.2 20CrMnTi 钢渗碳后缓冷组织
表层
4. 20CrMnTi 齿轮渗碳后淬火处理工艺
7
20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺
试验分析部 袁红昆
4.1 淬火的目的
淬火的目的是为了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，以提高工件的硬度、强韧性、 弹性、耐蚀性和耐磨性等，获得所需的力学性能。
3.6 渗碳温度
渗碳温度在 Ac3 以上，考虑碳在钢中的扩散速度等因素，目前再生产上广泛 采用温度为 910~930℃。随着渗碳层深度的升高，碳在钢中的扩散系数呈指数上 升，渗碳速度加快，蛋渗碳温度过高会使晶粒粗大，工件畸变增大，设备寿命降 低等负面影响。渗层厚度为 0.8~1.2mm，可以选取 t=920℃。
3.8 保温时间
保温时间：5 小时
依据：20CrMnTi 钢的渗碳层深度与渗碳时间的关系表 3.4、表 3.5。
渗碳过程
表 3.4 煤油-甲醇滴注式通用气体渗碳工艺
排气
升温
碳势调整
强渗
扩散 预冷
渗碳 0.4~0.7mm 不少于 1h 自然升温 20min
——
1h
30min
6
层深 度及 时间
0.6~0.9mm 0.8~1.2mm 1.1~1.6mm
20CrMnTi 的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。此外，20CrMnTi 还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直
接降温淬火。且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。适合于制造
承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条件选用 20CrMnTi
扩散后的渗 层深度/mm
0.5~0.6 0.7~0.8 0.8~0.9 1.2~1.3
装炉后排气，滴油量 35~65 滴/分钟，保温时间 160~180 滴/分钟，渗层达到 要求后降温到 850±10℃预冷 30 分钟，为淬火做准备。
渗碳工艺曲线见图 3.1。
图 3.1 渗碳工艺曲线图
3.10 渗碳缓冷后的组织
硬度要
工艺特点
求
加热 860~880℃，保温，炉 ≤
消除残余应力，降低硬度
冷
217HB
S
加热 920~950℃，保温，空 156~2 加热温度在 Ac3825℃线之上，细化晶
冷
07HBS 粒，消除组织缺陷，以获得珠光体+少
量铁素体组织
加热 860~900℃，保温，油 48~54 淬火温度高，淬透性中等，变形较大，
省电能与筑炉材料，电极寿命长，减少停炉时间。适用于中小型工件成批生产。
3.4 加热方法
采用到温加热的方法，是指炉膛加热到指定温度时，再将工件加入热处理炉 进行加热。这样可以减少加热时间，便于批量生产。
3.5 装炉方法
筐装，10/次，垂直放入渗碳炉，齿轮一个个叠放，要注意每个齿轮之间轮 齿不要接触，避免轮齿渗不上碳。
920±10 40min 1.5h
2h 2.5h
3.9 渗碳工艺
表 3.5 渗碳强渗时间
渗碳温度/℃
强渗后渗碳
930±10 940±10 层深度/mm
30min
20min
0.20~0.25
1h
30min
0.35~0.40
1.5h
1h
0.45~0.55
2h
1.5h
0.60~0.70
扩散时 间/h 1 1.5 2 3
650 空气
时间 (m in)
图 2.1 正火处理工艺曲线
3. 20CrMnTi 齿轮的渗碳处理工艺
3.1 渗碳的目的
渗碳后进行淬火与回火，使其心部保持良好的韧性的同时，表层获得高的强 度、硬度和耐磨性。
3.2 渗碳温度
进行气体渗碳，加热 900~920℃，以 0.15~0.2mm/h 计保温时间，加热温度 不超过 920℃，以避免晶粒粗大。
可得t = a × K × D。
3
20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺
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2.7 冷却方式
冷却方式为出炉空冷。
2.8 冷却介质
冷却介质：空气。
2.9 最终组织
细珠光体+铁素体 晶粒度：5~6 级 若正火温度过高，则会导致工件脱碳甚至开裂，降低零件硬度，使正火后的 组织粗大； 若正火温度过低，则组织转变不足，不能达到正火预期目的。
钢是比较合适的。经过 910-940℃渗碳，870℃淬火，180-200℃回火后机械性能
的抗拉强度≥1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥10％、断面收缩率≥45％，
冲击韧性≥680，硬度为 58-62HRC。
20CrMnTi 合金成分表 1.1
C
Si
Mn
Cr
S
P
0.17～0.23 0.17～0.37 0.80～1.10 1.00～1.30
O2+N2 0.4~0.8 0.4~7.3
介质参数见表 3.3。
名称
分子式
表 3.3 渗碳反应式
煤油
航空煤油、灯油主要成 分为：C9~C14 和 C11~C17
850℃以下分解不充分，含大量的烯烃， 容易残生碳黑和结焦，反应式： n1(C11H24~C17H36)→n2CH4+n2[C]+nH2
用途 强渗碳剂
淬火工艺曲线见图 4.2。
图 4.2 淬火工艺曲线
5. 20CrMnTi 齿轮低温回火处理工艺
温后油冷
60~63 HRC
加热温度不超过 920℃，以避免晶粒长 大
心部保持良好韧性的同时，表层获得高 的强度、硬度、耐磨性与耐蚀性
回火：加热 180~200℃，保 温 2h，空冷
共பைடு நூலகம்温度 840~860℃，出炉 油冷
回火温度 160~180℃，出炉 空冷
渗硼温度 900℃，保温 4h， 油冷(渗硼剂：
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不少于 1h 不少于 1h 不少于 1h
自然升温 自然升温 自然升温
20min 20min 20min
—— —— ——
1.5h 30min
2h
30min
3h
30min
渗碳深度 /mm
0.4~0.7mm 0.6~0.9mm 0.8~1.2mm 1.1~1.6mm
1.4 20CrMnTi 钢的相变点/℃
钢号
Ac1
Ac3
Ar1
20CrMnTi
730
820
690
1.5 热处理的总工艺曲线
热处理总工艺曲线
2. 20CrMnTi 齿轮正火处理工艺
2
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2.1 正火目的
细化晶粒，消除组织缺陷，以获得珠光体+铁素体组织。并使加工硬度适中， 有利于切削。
4.5 冷却方式
淬火冷却方式为油冷。
4.6 淬火方式
单液油淬 淬火油：L-AN46 全损耗系统油（40 号机械淬火油） 淬入方式：垂直淬入，大的部分先淬入。淬入油后上下运动，再配合适当横 向移动以提高工件的冷却速度。
4.7 淬火后的组织
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20CrMnTi 齿轮钢的热处理工艺
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渗碳淬火后齿轮由表面至心部的组织依次为：马氏体+碳化物（少量）+残余
2.5 加热介质
加热介质为空气。
2.6 保温时间
选定的依据：加热时间可按下列公式进行计算：t = a × K × D, 式中 t 为加 热时间（min），K 为反映装炉时的修正系数，可根据表 2.2 取 K 为 1.4。a 为加热 系数 min/mm，加热系数 a 可根据钢种与加热介质、加热温度进行取值，参数见 表 2.3。D 为工件的有效厚度（mm），由公式可知，工件厚度=（工件最厚处直径 +工件最薄处直径）/2。