6钢的热处理
第6章 钢的热处理
保温
普通热处理
退火、正火、淬火、回火。
表面淬火
表面热处理
时间
化学热处理
预备热处理、最终热处理 毛坯成型 → 预备热处理 → 机械加工（粗加工）→ 最终热处理 → 精加工
5 状态图中三条重要线及加热和冷却速度对线的位置的影响
A3 A1 0 0.77 2.11 4.3 6.69
硬度650HB，塑性和韧性差
原因：碳过饱和程度大，晶格畸变大，
淬火内应力大，存在显微裂纹，
容易导致脆性断裂的出现，微 细孪晶存在破坏了滑移系使脆 性增大，塑性和韧性差。
孪晶M
M的硬度主要取决于含碳量
M 转变是在 Ms ～ Mf 进行。
残余A量随含碳量的增多而增多，即C↑ → A残↑
（三）影响C曲线的因素
1 碳的影响
亚共析钢和过共析钢C曲线上部
多出一条先共析相析出线。
A过转变前，亚共析钢析出F，过共析钢析出Fe3C 剩下的Ａ过达到共析成分，再发生Ｐ类型转变。
共析钢C曲线最靠右，所以：共析钢A过最稳定。
亚共析钢随含碳量↑， C曲线向右移， A过稳定性↑。
过共析钢随含碳量↑， C曲线向左移， A过稳定性↓。
A+F F+P
A + Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ
2 冷却介质的选择
保证有足够的冷却速度V冷＞Vk；
V冷↑→ 热应力和组织应力↑ 650 ℃～ 400℃： V冷要快
650℃ 550℃ 400℃
vk
常用淬火介质：水、盐水、矿物油
水：在650℃～400℃冷速很大，对A稳定性较小的碳钢非常有利。 但300 ℃～200 ℃冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 盐水：由于NaCl晶体在工件表面析出和爆破，破坏包围在工件表面的 蒸 汽膜，使冷速加快，而且可以破坏加热产生的氧化皮，使其 剥落。盐水淬火容易得到高硬度和光洁表面。但300 ℃～200 ℃ 冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 适用于形状简单、硬度要求高、表面要求光洁、变形要求不严格 的碳钢零件，如：螺钉、销钉、垫圈等。 矿物油：冷却能力弱：650℃～550℃，18℃水的冷却强度为1， 则50℃
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
常用钢材热处理参数表
火 等温℃
炉冷
710
炉冷
正 温度℃ 火 冷却
900-950 900-950
900-950 870-880
空冷
930-950
温度℃ 980
880
840 820
淬
硬度
火
61-64 58-60 ＞62
65
HRC
840
860 800
800 840
53-58 62-66 62 62-64 62-65
150℃ 63
810-870 800-870 780-800 炉冷
850-870
正 温度℃ 820-860 820-860 830-860 850-880
火 冷却
空冷
温度℃ 淬
硬度 火
HRC
810 57-64
810 57-64
870 ＞60
860 56-62
880 54-56
880 950 1050 1130 58-60 60-62 62-63 42-45
各 150℃ 61
61
61
56
54
59
60
63
42
种 200℃ 58
58
60
55
52
58
59
62
42
不 300℃ 54
54
56
51
48
53
58
59
43
同 400℃ 47
47
51
49
42
48
57
57
44
温 500℃
39
39
43
45
39
42
54
55
48
钢材常用的热处理方法及常见零件的热处理
钢材常用的热处理方法及常见零件的热处理工艺一、钢材常用的热处理方法1、正火钢的正火就是将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后在空气中进行冷却。
正火的目的是为了材料的组织均匀，增加强度与靭性，消除粗切削加工后的加工硬化现象，改善切削加工性能，并为其后的淬火做细化晶粒的组织准备。
2、淬火钢的淬火就是将钢加热到临界温度以上，保持一定时间，然后在适当的淬火介质中进行冷却，以获得较好的组织结构和性能。
钢经过淬火后，其硬度和强度均显著提高。
钢的加热情况可以其灼热的颜色来判定。
钢加热温度的选择见表1。
钢经过淬火，虽然会提高其硬度和强度，但由于淬火会产生内应力使钢变脆，所以淬火后必须进行回火。
3、回火钢的回火就是将钢件淬火后再加热到适当温度，并保温一定时间，然后在空气中或在水、油等介质中冷却到室温。
回火的目的是为了消除淬火时产生的内应力，减少脆性，提高钢的塑性和韧性，改善加工性能。
钢的回火分为高温回火、中温回火和低温回火3种。
碳素工具钢的回火温度见表2。
表2碳素工具钢的回火温度4、退火钢的退火就是将钢加热到临界温度以上，保温适当时间，然后在炉中缓缓冷却。
退火的目的是为了消除内应力和组织不均匀及晶粒粗大等现象，降低硬度，消除坯件的冷硬现象，提岛切削加工性能。
碳钢的退火规范见表3。
表3碳钢的退火规范注：临界温度是指在该温度下，钢的组织发生了变化。
二、几种常见零件的热处理1、齿轮机床齿轮的热处理见表3。
2、蜗轮蜗轮的热处理见表43、丝杠丝杠广泛应用于机床和各种机械的传动机构中。
丝杠传动能保证直线移动有较高的精确性和均匀性。
为此，丝杠必须具有一定的强度及较高的耐磨性和精度保持性。
丝杠的材料必须具有足够的机械性能和良好的切削加工性。
经过热处理后，应具有较高的硬度和最小的变形。
为了避免弯曲变形，丝杠的热处理通常都在井式炉中进行。
丝杠如果变形，必须进行校直(并且，最好是热校直）。
但是经过校直的丝杠，必须进行彻底的消除内应力的处理。
第六章 钢的热处理
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
8566模具钢热处理工艺
8566模具钢热处理工艺模具钢是一种常用的模具钢材料，其主要成分为碳、硅、锰、铬、钼等元素。
由于其具有良好的硬度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性，因此在模具制造行业中得到广泛应用。
而模具的热处理工艺对其性能的影响至关重要，本文将对8566模具钢的热处理工艺进行详细介绍。
1. 热处理工艺分类热处理工艺主要分为三类：退火、正火和淬火。
8566模具钢的热处理工艺也是遵循这三类工艺进行的。
1.1 退火工艺退火是将金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却的过程。
8566模具钢的退火工艺主要是为了消除内部应力，改善组织和提高可加工性。
具体工艺参数如下：加热温度：750℃-800℃保温时间：2-4小时冷却方式：炉冷或空冷1.2 正火工艺正火是将金属材料加热到一定温度，然后在空气中自然冷却的过程。
8566模具钢的正火工艺主要是为了提高硬度和强度。
具体工艺参数如下：加热温度：860℃-900℃保温时间：1小时/25mm冷却方式：自然冷却1.3 淬火工艺淬火是将金属材料加热到一定温度，然后迅速浸入冷却介质中，使其迅速冷却的过程。
8566模具钢的淬火工艺主要是为了提高硬度和耐磨性。
具体工艺参数如下：加热温度：860℃-900℃保温时间：1小时/25mm冷却介质：水或油2. 热处理工艺影响因素2.1 加热温度加热温度是影响热处理效果的重要因素之一。
加热温度过低，会影响组织的稳定性和完整性；加热温度过高，会导致组织粗大，硬度下降。
对于8566模具钢的热处理工艺，加热温度一般在860℃-900℃之间。
2.2 保温时间保温时间是指金属材料保持加热温度的时间。
保温时间过短，会导致组织未完全转变，硬度不足；保温时间过长，会导致组织粗大，硬度下降。
对于8566模具钢的热处理工艺，保温时间一般为1小时/25mm。
2.3 冷却方式冷却方式是指金属材料在退火、正火和淬火过程中的冷却方式。
不同的冷却方式会对金属材料的性能产生不同的影响。
8566模具钢的热处理工艺中，冷却方式分为炉冷、空冷、自然冷却、水淬和油淬等多种方式。
18crnimo7-6钢的热处理工艺研究
18crnimo7-6钢的热处理工艺研究18CrNiMo7-6钢是一种低碳合金钢，广泛应用于高强度零部件的制造，如轴承、齿轮等。
其性能的优劣直接关系到零部件的使用寿命和安全性。
因此，对18CrNiMo7-6钢的热处理工艺进行深入研究和优化具有重要的意义。
本文将探讨18CrNiMo7-6钢的热处理工艺、性能调控以及可能的优化方向。
一、18CrNiMo7-6钢的基本性质化学成分：18CrNiMo7-6钢主要成分包括铁、碳、铬、镍、硅、锰、钼等。
适度的合金元素含量使其具有较高的强度和韧性。
机械性能：18CrNiMo7-6钢在经过适当热处理后，可以获得高的硬度、强度和韧性，适用于要求高耐磨性和高强度的零部件。
二、18CrNiMo7-6钢的热处理工艺退火处理：18CrNiMo7-6钢的退火处理可通过加热至适当温度，然后进行缓慢冷却。
这有助于消除焊接或加工过程中的残余应力，提高材料的韧性。
正火处理：正火处理可以在850-880摄氏度的温度下进行，然后进行适当速度的冷却。
正火处理可以提高18CrNiMo7-6钢的硬度，但保持一定的韧性。
淬火处理：淬火是提高18CrNiMo7-6钢硬度和强度的有效方式。
通过迅速冷却，可以形成马氏体组织，提高钢的硬度，但也可能导致脆性的增加。
回火处理：淬火后的18CrNiMo7-6钢通常需要进行回火处理，以调整其硬度和韧性的平衡。
回火温度和时间的选择关系到最终的性能。
三、性能调控与优化方向回火工艺优化：通过调整回火工艺的温度和时间，可以实现硬度和韧性的平衡。
适当的回火可以降低淬火带来的脆性。
表面处理：对于一些特殊应用，如耐磨零部件，可考虑表面处理，如渗碳、氮化等，以提高18CrNiMo7-6钢的表面硬度和耐磨性。
热处理工艺监测：引入先进的监测技术，如热处理过程中的温度、冷却速率等实时监测，有助于提高工艺的可控性和一致性。
成分调整：通过微量元素的添加或调整，如微合金化处理，可以对18CrNiMo7-6钢的相变行为进行调控，进而优化性能。
4-5 4-6 钢的淬火和回火
3、稳定尺寸。回火可使非平衡M与A’转变为平
衡或接近平衡的组织，防止使用时变形。
未经淬火的钢回火无意义，而淬火钢不回 火在放置或使用过程中易变形或开裂。
钢经淬火后应立即进行回火。
三、回火的种类
1、低温回火
回火温度：150~250℃
回火组织：回火马氏体，用M回表示，58—64HRC 目的：保留淬火后高硬度、高耐磨性的同时，降低 内应力，提高韧性。 应用：高碳钢、工具钢（刀具、量具、模具）、滚 动轴承钢。
淬透性
实际淬硬层深 淬火后实际获得的 度 淬硬层深度
1、化学成分
2、尺寸大小 3、冷却速度
8-7
Chapter 8 Quenching and Temping of Steel
影响淬透性的因素 （1）含碳量：亚共析钢ωc↑，淬透性↑ 过共析钢ωc↑，淬透性↓ Vc — 过冷A稳定性 — C曲线位置
的强度同时，具有良好的塑性和韧性。
应用：汽车、拖拉机、机车，承受较大载荷的结构
零件，如：轴、齿轮等。
4、调质处理
把淬火加高温回火的热处理工艺称作“调质处
理”，简称“调质”。
调质广泛用于连杆、轴、齿轮等各种重要结 构件的处理。也可作为精密零件、量具等的 预备热处理。
正火与调质硬度很接近，但重要结构件一般 经调质而不采用正火，因调质综合力学性能 好。
2、中温回火 回火温度：350-500℃ 回火组织：回火托氏体，用T回表示,35~50HRC T回特性：具有较高的弹性极限和屈服极限，并具 有一定的韧性， 应用：主要用于各类弹簧的热处理
3、高温回火
回火温度：500-650℃ 回火组织： 回火索氏体，用S回表示，25~35HRC S回特性: 具有良好的综合力学性能，即在保持较高
钢的热处理6
二、钢的正火 将钢件加热至单相奥氏体区（ Ac3、Ac1 或Accm 以上），保温后出炉空冷的热处理工艺。
A）工艺： Ac3（Ac1 或Accm） +（30~50℃），空冷 。
B）特点：冷却速度快，组织较细，钢的强度和硬度有 所提高。 C）目的： 细化组织，适当提高硬 A Ac 度和强度。用于普通结构件作为最 m A3 终热处理；亚共析钢正火后细化晶 A1 粒，消除组织缺陷，获得合适的硬 度，改善切削加工性；过共析钢正 火的目的是抑制或消除网状渗碳体， 有利于球化退火的进行。 D）适用范围： 所有碳钢
M+T
50%M+50%T
A1
M T S
d
Ms
V表 V临
V心
2）淬透性的影响因素
C曲线右移，淬透性提高：化学成分（碳含量及合金 元素）、奥氏体化温度、 第二相等
3）淬透性的测定方法——末端淬火法（P82）
4）如何在选材中考虑钢的淬透性
a)机械制造中许多大截面零件和动载荷下工作的重要零件，以及 承受拉力和压力的许多重要零件，如螺栓、拉杆、锻模、锤杆 等要求表面和心部力学性能一致，此时应当选用淬透性高的钢， 保证工件全部淬透。 b)某些工件心部力学性能对零件使用寿命无明显影响时，例如承 受弯曲和扭曲的轴类零件，则可选用淬透性较低的钢，获得一 定的淬硬层，一般为工件半径或厚度的1/2~1/4。 c)有些工件则不宜选用淬透性高的钢，例如焊接工件、齿轮等。
马氏体的组织形态
（1）板条状马氏体：在低、 中碳钢及不锈钢中形成的一 种马氏体。由许多马氏体板 条集合而成。马氏体板条的 立体形态可以是扁条状，也 可以是薄板状。内部存在大 量位错—位错马氏体
（2）片状马氏体：常在中、 高碳钢析出。立体外形呈双 凸透镜状，与试样磨面相截 则呈针状或竹叶状，所以又 称针状马氏体。亚结构主要 为孪晶—孪晶马氏体。
钢的热处理(含答案)
第五章钢的热处理〔含答案〕一、填空题〔在空白处填上正确的内容〕1、将钢加热到，保温肯定时间，随后在中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案：Ac 或Ac 以上50℃、空气3 cm2、钢的热处理是通过钢在固态下、和的操作来转变其内部，从而获得所需性能的一种工艺。
答案：加热、保温、冷却、组织3、钢淬火时获得淬硬层深度的力量叫，钢淬火时获得淬硬层硬度的力量叫。
答案：淬透性、淬硬性4、将后的钢加热到以下某一温度，保温肯定时间，然后冷却到室温，这种热处理方法叫回火。
答案：淬火、Ac15、钢在肯定条件下淬火时形成的力量称为钢的淬透性。
淬透层深度通常以工件到的距离来表示。
淬透层越深，表示钢的越好。
答案：马氏体〔M〕、外表、半马氏体区、淬透性6、热处理之所以能使钢的性能发生变化，其根本缘由是由于铁具有转变，从而使钢在加热和冷却过程中，其内部发生变化的结果。
答案：同素异构、组织7、将钢加热到，保温肯定时间，随后在中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案：Ac 或Ac 以上30℃～50℃、空气3 cm8、钢的渗碳是将零件置于介质中加热和保温，使活性渗入钢的外表，以提高钢的外表的化学热处理工艺。
答案：渗碳、碳原子、碳含量9、共析钢加热到Ac 以上时，珠光体开头向转变，通常产生于铁素体和1渗碳体的。
答案：奥氏体〔A〕、奥氏体晶核、相界面处10、将工件放在肯定的活性介质中，使某些元素渗入工件外表，以转变化学成分和，从而改善外表性能的热处理工艺叫化学热处理。
答案：加热和保温、组织11、退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温肯定时间，然后冷却，以获得接近组织的热处理工艺。
答案：缓慢〔随炉〕、平衡状态12、将钢加热到温度，保温肯定时间，然后冷却到室温，这一热处理工艺叫退火。
答案：适当、缓慢〔随炉〕13、V 是获得的最小冷却速度，影响临界冷却速度的主要因素是。
临答案：全部马氏体〔全部M〕、钢的化学成分14、钢的热处理是将钢在肯定介质中、和，使它的整体或外表发生变化，从而获得所需性能的一种工艺。