淬火钢的回火(13)
钢的回火
钢的回火1 回火是将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温，然后冷却的热处理工艺。
回火决定了钢在使用状态的组织和性能。
回火的目的是为了稳定组织，消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性，获得强度、硬度和塑性、韧性的适当配合，满足各种工件不同的性能要求。
根据回火温度可将钢的回火分为三类。
1) 低温回火（150～250℃）低温回火后的组织为回火马氏体，它是由过饱和的α相和与其共格的ε-Fe2.4C 组成。
其形态仍保留淬火马氏体的片状或板条状。
低温回火的主要目的是保持淬火马氏体的高硬度（58～62HRC）和高耐磨性，降低淬火应力和脆性。
它主要用于各种高碳钢的刃具、量具、冷冲模具、滚动轴承和渗碳工件。
2) 中温回火（350～500℃）中温回火后的组织为回火托氏体，它是由尚未发生再结晶的针状铁素体和弥散分布的极细小的片状或粒状渗碳体组成，其形态仍为淬火马氏体的片状或板条状。
中温回火的主要目的是为了获得高的屈强比，高的弹性极限，高的韧性，回火托氏体的硬度为35～45HRC。
中温回火主要用于处理各种弹簧、锻模。
3) 高温回火(500～650℃)高温回火后的组织为回火索氏体，它是由已再结晶的铁素体和均匀分布的细粒状渗碳体组成。
由于铁素体发生了再结晶失去了原来淬火马氏体的片状或板条状形态，呈现为多边形颗粒状，同时渗碳体聚集长大。
2合金元素对回火转变的影响淬火合金钢进行回火时，其组织转变与碳钢相似。
但由于合金元素的加入，使其在回火转变时具有如下特点：1、提高淬火钢的回火稳定性淬火钢在回火时，抵抗强度、硬度下降的能力称为回火稳定性。
2、产生二次硬化淬火合金钢在500～600℃温度范围回火时，硬度升高的现象称为二次硬化。
3、产生回火脆性淬火合金钢在某一温度范围内回火时，出现冲击韧度剧烈下降的现象，称为回火脆性。
什么是钢的热处理 钢的热处理方式有哪些
理论上, 任何材料都可以进行淬火处理, 但 实际上, 如低碳钢为了进行淬火, 其冷却速 度需达到2 000 ℃/s, 目前生产中尚无这样 的制冷剂可以达到如此高的冷却速度, 所以 通常认为低碳钢不能进行淬火处理。
(2)退火。将钢加热到适当温度, 保持一定时 间, 然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火。 退火的目的是细化晶粒, 使组织均匀化, 降 低硬度, 提高塑性和消除内应力。
(3)正火。将钢加热到临界点AC3 或ACcm 以上30～50 ℃, 保温一定时间后, 在静止 的空气中冷却的热处理工艺称为正火。 正火能细化晶粒, 提高钢的冲击韧度和综合 力学性能。
(4)回火。将淬火钢重新加热到临界点AC1 以下的某一温度, 保温一定时间, 然后在空 气或油中冷却到室温的热处理工艺, 称为回 火。 回火的目的是稳定组织、稳定零件在使用中 的性能和尺寸; 消除内应力; 提高塑性和韧 性。
什么是钢的热处理 钢的热处理方 式有哪些
钢在固定下采用适当方式进行加热、保温、 并以一定的冷却速度冷却到室温, 改变钢的 组织从而改变其性能的一种工艺方法, 称为 钢的热处理。
钢的热处理方式有以下几种:
(1)淬火。将钢加热到临界点AC3 或AC1 以上某一温度, 保温一定时间, 使钢的组织 全部转变为奥氏体, 然后以适当速度冷却(在 水、油中冷却)获得马氏体或下贝氏体组织 的热处理工艺称为淬火。 淬火的目的是大大提高钢材的硬度。
根据加热温度的不同, 回火可分为高温回火 (400℃以上)、中温回火(250～400 ℃)和 低温回火(150～250 ℃)。 ห้องสมุดไป่ตู้于重要的焊接结构经常采用高温回火来消 除结构中的残余焊接应力。 钢经淬火加高温回火的热处理工艺称为调质 处理, 调质处理后可得到强度、塑性、韧性 都较好的综合力学性能。
钢的淬火与回火
脱碳 O2: Fe3C + O2 → 3Fe +CO2 [C]A + O2 → CO2 CO2: Fe3C + CO2→ 3Fe + 2CO [C]A + CO2 → 2CO H2O: Fe3C + H2O → 3Fe +H2+CO [C]A + H2O → H2+ CO H2: Fe3C+2H2 →3Fe + CH4 [C]A +2H2 → CH4
实际淬透层深度：淬透性、工件大小、 实际淬透层深度：淬透性、工件大小、淬火介质
3 淬透性与淬硬性
淬硬性：钢淬火时的硬化能力，用淬成M可能得 淬硬性：钢淬火时的硬化能力，用淬成 可能得 到的最高硬度表示。 到的最高硬度表示。 ——取决于 中的 取决于M中的 取决于 中的C%. 淬透性：钢的临界冷却速度－合金元素。 淬透性：钢的临界冷却速度－合金元素。
(2)理想冷却速度示意图 (2)理想冷却速度示意图
温 度
2 常用淬火介质
根据工件淬火冷却过程中， 根据工件淬火冷却过程中，淬火介质由否 发生物态变化，把液态淬火介质分为两类的， 发生物态变化，把液态淬火介质分为两类的，即 有物态变化的和无物态变化的。 有物态变化的和无物态变化的。 有物态变化的 水及各种水溶液 各种淬火油 各种气体 无物态变化的 熔融金属、熔盐 固体----铜板、铁板、气-固流态床
若 T> Acm
增加, 点下降, 增多; ① C % 增加 Ms点下降 残A增多 点下降 增多 粗大M; ② 粗大 氧化脱碳严重,易变形开裂 ③ 氧化脱碳严重 易变形开裂 增大淬火应力，增加了工件变形和开裂的倾向。 ④ 增大淬火应力，增加了工件变形和开裂的倾向。
第3章 钢的淬火与回火
第3章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要、也是用途最广的工序。
淬火可以大幅度提高钢的强度与硬度。
淬火后，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度与韧性的配合，需要配以不同温度的回火。
所以，淬火与回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
淬火与回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理，是赋予钢件最终性能的关键性工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。
3.1 钢的淬火与分类淬火是将钢加热至临界点（A c1或A c3）以上，保温一定时间后快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。
图3-1是共析碳钢淬火冷却工艺曲线示意图。
v c 、v c '分别为上临界冷却速度（即淬火临界冷却速度）和下临界冷却速度。
以v >v c 的速度快速冷却（曲线1），可得到马氏体组织；以v c >v >v c '的速度冷却（曲线2），可得到马氏体＋珠光体混合组织；以曲线3冷却则得到下贝氏体组织。
钢淬火后的强度、硬度和耐磨性大大提高。
w c ≈0.5％的淬火马氏体钢经中温回火后，可以具有很高的弹性极限。
中碳钢经淬火和高温回火（调质处理）后，可以有良好的强度、塑性、韧性的配合。
奥氏体高锰钢的水韧处理，奥氏体不锈钢、马氏体 时效钢及铝合金的高温固溶处理，都是通过加热、保温 和急冷而获得亚稳态的过饱和固溶体，虽然习惯上也称 为淬火，但这是广义的淬火概念，它们的直接目的并不 是强化合金，而是抑制第二相析出。
高锰钢的水韧处理 是为了达到韧化的目的。
奥氏体不锈钢固溶处理是为了 提高抗晶间腐蚀能力，铝合金和马氏体时效钢的固溶处 理，则是时效硬化前的预处理过程。
本章讨论钢的一般淬火强化问题，其淬火工艺分类见表3-1。
表3-1 钢的淬火工艺分类图3-1 共析钢的淬火冷却工艺热处理工艺及设备3.2 钢的淬透性一、淬透性的基本概念1．淬硬层与淬透性由于淬火冷却速度很快，所以工件表面与心部的冷却速度不同，表层最快，中心最慢（见图3-2a ）。
钢的淬火和回火
对于共析钢和过共析钢，淬火温度为Ac1+ （30-50）℃。共析钢淬火后的组织为马氏体 和少量残余奥氏体。过共析钢由于淬火前经过 球化退火，因而淬火后组织为细马氏体加颗粒 状的渗碳体和少量残余奥氏体，如下图所示。 分散分布的颗粒状渗碳体对提高钢的硬度和耐 磨性有利。如果将过共析钢加热到Accm以上， 则由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提高，使淬火 后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多， 这将使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开 裂倾向增加。
淬透性的应用
力学性能是机械设计中选材的主要依据，而钢 的淬透性又直接影响其热处理后的力学性能。 因此，在选材时，必须对钢的淬透性有充分的 了解。
图为两种淬透性不同的钢制成相同的轴经调质处理后， 其力学性能的比较。高淬透性的钢的整个截面都是回火索 氏体组织，力学性能均匀，强度高，韧性好。低淬透性钢 的心部组织为片状索氏体加铁素体，韧性差。
淬火方法
采用适当的淬火 方法可以弥补冷 却介质的不足， 常用的淬火方法 如图所示。
1）单介质淬火方法
将加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬 火方法。如水淬和油淬都属于这种方法。该方 法操作简单，易实现机械化，应用较广。
2）双介质淬火
是指将工件先在一种冷却能力较强的介质中 冷却，避免珠光体转变，然后转入另一种冷却 能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。常 用的方法是水淬油冷或油淬空冷。其优点是冷 却比较理想，缺点是第一种介质中停留时间不 易控制，需要有实践经验。该方法主要用于形 状复杂的碳钢工件及大型合金钢工件。
温 度
Ac3
Ar1
时间
3. 控制马氏体组织形态的热处理
低碳马氏体淬火 中碳钢高温淬火 高碳钢低温短时加热淬火 低碳合金钢复合组织淬火
cr12mov钢的淬火回火工艺
Cr12MoV钢的淬火回火工艺如下：
1. 加热：将Cr12MoV钢加热至760℃~800℃的温度范围内，保持1小时。
加热过程应缓慢进行，避免出现温度梯度过大的情况。
2. 淬火：将加热后的Cr12MoV迅速放入油中进行淬火。
淬火过程中应保持油温在60℃左右，以确保淬火效果。
3. 回火：将淬火后的Cr12MoV加热至230℃~250℃的温度范围内，保持2小时。
回火的目的是为了提高钢材的韧性和强度，同时减少其脆性。
4. 冷却：回火后应将钢材迅速冷却至室温。
冷却的过程中应注意避免钢材表面损伤。
5. 检测：经过热处理后的Cr12MoV应进行硬度测试和金相检查，以确保其性能符合要求。
请注意，以上工艺仅供参考，具体工艺应根据实际操作和产品要求进行调整。
在操作过程中，应注意安全，遵循相关操作规程和安全规范。
钢的淬火与回火
一、 钢在回火时的组织转变
1. 马氏体分解
2.余奥氏体转变 余奥氏体转变
在 200~300℃ 之 ℃ 间, 钢中的残余奥氏体 也发生分解 ， 转变为 回火马氏体或下贝氏 体。
当回火温度在100~200℃时， ℃ 当回火温度在 马氏体开始发生部分分解， 马氏体开始发生部分分解， 析出ε碳化物 碳化物， 析出 碳化物 ， 这种碳化物 与马氏体保持共格关系。 与马氏体保持共格关系。 ε碳化物不是平衡相 ， 而是 碳化物不是平衡相， 碳化物不是平衡相 向渗碳体转变前的一个过渡 相。 这一阶段转变完成后, 钢的 这一阶段转变完成后 组织由有一定过饱和度的固 溶体和与其有共格关系的ε 溶体和与其有共格关系的 碳化物所组成， 碳化物所组成，这种组织称 为回火马氏体。 为回火马氏体。
第七章
钢的淬火与回火
第一节
钢的淬火
• 淬火 ： 将钢件加热到 3 或 Ac1 以上某一温 淬火：将钢件加热到Ac 保持一定时间（ 使奥氏体化） 度 ， 保持一定时间 （ 使奥氏体化 ） ， 然后 适当速度冷却， 获得马氏体和（ 以 适当速度冷却 ， 获得马氏体和 （ 或 ） 贝 氏体组织的热处理工艺。 氏体组织的热处理工艺。 • 淬火的目的： 淬火的目的： 使钢件获得所需的马氏体组织； 使钢件获得所需的马氏体组织； 提高工件的硬度， 提高工件的硬度 ， 强度和耐磨性及其他性 能 为后续热处理作好组织准备等。 为后续热处理作好组织准备等。
淬透性曲线
半M与碳含量 与碳含量
（二）临界直径法 生产中也常用临界淬火直径表示钢的 淬透性。 淬透性。 临界淬火直径——圆棒试样在某介质中淬火 临界淬火直径 圆棒试样在某介质中淬火 时所能得到的最大淬透直径（ 时所能得到的最大淬透直径（ 即心部被淬成 表示。 半马氏体的最大直径） 半马氏体的最大直径），用D0表示。
钢的回火淬火正火退火
（4）过烧 加热温度太高，奥氏体晶界或部分晶界氧化甚至熔化的现象。 处理的工件很脆，如果锻造一锻即裂，过烧的工件只能报废， 无法挽救。
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2．加热缺陷的防止办法 （1）真空加热 防止氧化脱碳的最有效措施，是热处理工艺的发展方向，在发 达国家应用普遍.
问题:真空加热用的设备投资大，工艺成本较高。
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2．非共析钢的加热转变
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二、钢的加热工艺选择
钢的加热工艺包含加热温度与加热时间。 加热温度的选择，原则上可根据钢的相图参考确定。实际生产 中还要考虑加热方式，不同热处理类型，以及钢的具体成分等 因素作必要调整。 加热时间指的是升温与保温时间的总和。 加热工件到要求的温度（实为零件表面温度）所需时间为升温 时间。 保温时间是工件表面与心部都达到要求的温度所需时间。 升温时间主要取决于加热速度。保温时间取决于钢的化学成分 、工件尺寸与形状以及加热炉类型等诸因素。
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二、钢的加热工艺选择
加热速度快，升温时间短、生产效率高，但是对于高合金钢， 以及形状复杂的工件过快的加热速度会导致升温过程中工件变 形甚至开裂报废。 保温时间以工件心部热透（到达要求温度）及成分均匀化合乎 要求进行计算。 一般碳素结构钢在温度800℃左右的箱式电炉中加热，以每1 毫米直径或1毫米厚度保温1.0min～1.5min为宜，若采用盐浴 炉加热，保温时间可以缩短，每1毫米直径或1毫米厚度保温时 间可为0.3min～0.45min。
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合金元素对钢临界点温度的影响---自学
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HRC 珠光体 25 Pearlite 40
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淬 火 钢 的 回 火
班级： 姓名： 学号：
【教学目的】：1．了解回火的定义，掌握回火的种类及相关温度。
2．理解回火的目的，掌握回火具体应用、实际意义。
【重点】：回火的目的、作用。
【难点】：回火的种类实际应用。
复习巩固：
1．钢的淬透性定义： 。
2．常用淬火方法有： 、 、 、 四种。
3．影响钢淬透性的3种因素是：A 、 ；B 、 ； C 、 。
4．思考题：在双介质淬火中如果采用油淬水冷组织会有何变化？ 讲授新课：
一、回火的定义：就是将淬火钢重新加热到工艺预定的某一温度（低于临界温度）
，经
a.回火也可按热处理定义分为： 、 、 3个阶段。
b.回火是淬火的后续工序，是工件的 热处理。
☆ 注：回火是从 （M 、A 、S 、P ）组织开始转变的。
c.例：专业理论画图中工件的硬度值，标注是淬火名称（硬度），而实质是 后的硬度值。
二、回火的目的：主要是为了调整工件的力学性能。
1．回火用来降低硬度， （提高、降低）塑性和韧性。
2．消除或降低内应力，防止发生变形和 。
3．稳定组织和尺寸。
☆ 例如：车刀的应用。
4．思考题：结合以上三点分析淬火后为何应进行回火（组织变化）？
（第13页）
三、回火的方法及应用：
A 、低温回火：目的是为了保持淬火零件高的 （硬度、塑性）值，并降低淬火的内应力，在一定程度上稳定组织。
a.回火温度范围约为 度（碳钢）。
b.组织变化：马氏体分解成回火 。
◇ 例：各种刃具、量具的回火，如：滚动轴承。
B 、中温回火：目的是为了适当 （降低、保持）淬火钢硬度，提高强度尤其是 （弹性、刚性）极限，恢复一定程度的韧性和塑性，消除内应力。
a. 回火温度温度范围：350--- 度。
b.组织变化：回火马氏体→回火 。
◇ 注：由于回火托氏体中的碳化物呈极细的颗粒状，所以钢的 、弹性较高并有一定的 （韧性、塑性）。
☆ 简答题：中 温 回 火 适 用 于 何 种 类 型 工 件 ， 具 体 实 例 ？ C 、高温回火：是许多机械零件常用的热处理方法，目的是获得良好的综合力学性能。
a. 调质是淬火+ 。
b. 温度范围为500--- 度。
c. 组织：回火托氏体变为回火 。
◇ 注：调质广泛的应用于结构零件的最终热处理和重要零件的预备热处理。
四、课后练习：
1．连线题： 低温回火 400度 回火托氏体 中温回火 200度 回火马氏体 高温回火 550度 回火索氏体 2．判断题：
a.合 金 元 素 的 加 入 ，使 钢 的 淬 透 性 得 到 提 高 。
（ ）
b.合金元素在回火时在不同程度上阻碍回火时的组织转变，所以合金钢回火应适当提高温度。
（ ）。