钢的热处理工艺技术
钢的热处理工艺
正火温度： Ac3、 Accm＋ ３０－５０℃
2)组织特点 根据钢的CCT曲 线和工件的截面大 小（冷却速度）， 正火后可获得不同 组织，如粗细不同 的珠光体、贝氏体 、马氏体或它们的 混合组织。
3）正火的目的
对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化 晶粒，均匀组织如消除魏氏组织或带状组织。这相当 于退火的效果； 低碳钢退火后硬度太低（切削粘刀），改用正火，可 提高硬度，改善切削加工性。 作为某些钢（如中碳非调质钢）的最终热处理，以代 替调质处理（淬火+回火）。 用于过共析钢，可消除网状碳化物，便于球化退火。 （为什么？）
温 工件内部 度
______
等温冷却
不同深度 ，冷却速 度是不一 样的，因 此，组织 也是不一 样！
___连续冷却
C’ ’ C C’
C
M
M+P
P
时间
连续冷却转变图---临界淬火速度
马氏体组织 ---淬透区
贝氏体、铁素体+珠 光体----未淬透区
钢工件
但是快冷将产生巨大的组织应力和热应力， 使工件变形；
2)对于过共析钢：
淬火加热温度Ac1+30--50℃。如原始组织为粒 状珠光体，加热淬火后获得马氏体、颗粒状渗 碳体及少量残余奥氏体，因而硬度高，耐磨性 好，还有点韧性。 如果加热到Accm以上，先共析渗碳体全部溶入 奥氏体，使奥氏体含碳量增加，马氏体转变点 Ms和Mf降低，淬火后保留大量奥氏体，而且获 得粗片状马氏体，使钢的硬度和耐磨性降低， 脆性增加，并增加淬火开裂倾向。 因此，过共析钢不能在Accm以上加热淬火。
6) 低温退火 定义：把钢件加热到低于Ac1温度退火，它包括软化退 火和再结晶退火。 软化退火：又称去应力退火。 钢材在热轧或锻造后，在冷却过程中因表面和心部 冷却速度不同造成内外温差会产生残余应力，这种 应力与后面的工艺应力叠加，易使材料开裂； 铸件也有残余应力。 具体工艺：加热温度为650--720℃，保温后出炉空 冷；主要是消除内应力和降低硬度（不会改变内部 组织，见前图）。
10钢的热处理工艺
形变热处理
高温形变热处理是把钢加热至奥氏体化，保温一段时间，在该温度下进行塑性变形，随后淬火处理，获得马氏体组织。
高温形变热处理的应用？？碳钢、低合金结构钢及机械加工量不大的锻件或轧材。
根据性能要求，高温形变热处理在淬火后，还需要进行回火。高温形变热处理的塑性变形是在奥氏体再结晶温度以上的范围内进行的，因而强化程度（一般在10％～30％之间）不如低温形变热处理大。
1.过热
2.过烧
3.氧化
4.脱碳
由于加热温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷
淬火加热温度太高造成奥氏体晶界出现局部熔化或发生氧化的现象
淬火加热时工件与周围的氧等发生的化学反应
淬火加热时，钢中的碳与空气中的氧等发生反应生成含碳气体逸出
第三节 其他类型热处理
钢的表面热处理
化学热处理
形变热处理
（2）渗碳后的组织 常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为：过共析组织（珠光体+碳化物）、共析组织（珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡区，直至心部的原始组织。
（3）渗碳后的热处理 渗碳后的热处理方法有：直接淬火法、一次淬火法和二次淬火法。
从经济性原则考虑，正火的生产周期短，操作简单，工艺成本低，在满足使用和工艺性能的前提下，应尽可能用正火代替退火。
第二节 钢的淬火与回火
一、淬火 将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间，然后快速（大于临界冷却速度）冷却以获得马氏体（下贝氏体）组织的热处理工艺称为淬火。
1.淬火应力
与渗碳相比，渗氮温度低且渗氮后不再进行热处理，所以工件变形小。 为了提高渗碳工件的心部强韧性，需要在渗氮前对工件进行调质处理。
钢的热处理工艺方式
钢的热处理工艺方式
钢的热处理工艺方式有多种，通常根据钢材的用途和要求来选择合适的热处理工艺。
以下是几种常见的钢的热处理工艺方式：
1. 淬火（Quenching）：将高温加热后的钢材迅速冷却，使其组织转变为马氏体或贝氏体，从而增加钢材的硬度和强度。
2. 回火（Tempering）：在淬火后，将钢材重新加热至一定温度，然后冷却至室温，通过调整回火温度和时间，可以使钢材的硬度和强度适度下降，同时还能提高钢材的韧性。
3. 规定化处理（Normalizing）：将高温加热后的钢材在空气中冷却，使其组织均匀化，消除内部应力，提高钢材的韧性和延展性。
4. 淬火与回火组合（Quenching and Tempering）：首先进行淬火使钢材达到一定的硬度和强度，然后进行回火处理以提高钢材的韧性，同时保持较高的强度。
5. 固溶处理（Solution Treatment）：将钢材加热至足够高的温度后快速冷却，使固溶体内的溶质均匀溶解，从而改善钢材的塑性和加工性能。
6. 淬火回火组合与固溶处理相结合：根据具体需求，可以将淬火回火组合和固溶处理相结合，以综合提高钢材的硬度、韧性和耐蚀性等性能。
上述的热处理工艺方式只是钢材热处理中的一部分，不同钢材和具体要求还可以采用其他的热处理工艺方式，如时效处理、退火处理等。
热处理的选择和控制对于钢材的性能和质量有着重要的影响，需要根据具体情况进行调整和优化。
常用钢热处理工艺
常用钢热处理工艺热处理是一种通过改变金属结构来改善其力学性能的方法。
常用钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
下面对这几种常用钢热处理工艺进行详细介绍。
1. 退火退火是指将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却。
退火工艺分为完全退火和等温退火两种。
完全退火是将钢材加热至超过临界温度，然后慢慢降温。
等温退火是将钢材加热至超过临界温度，然后在等温时间内，使钢材的温度均匀，从而使钢材的组织变得均匀，于是提高了钢材的韧性。
2. 正火正火是将钢加热到一定温度，然后快速冷却。
正火一般分为低温正火，中温正火和高温正火三种。
低温正火使钢材的硬度提高，但是韧性降低。
高温正火使钢材的韧性提高，但是硬度降低。
中温正火平衡了钢材的硬度和韧性。
3. 淬火淬火是指将钢加热到超过临界温度，然后快速冷却。
淬火一般分为油淬、水淬和气淬三种。
油淬适用于要求较低的钢材，水淬适用于要求较高的钢材，气淬适用于要求最高的钢材。
淬火后钢材的硬度很高，但是韧性降低，此时需要回火来消除内部应力，提高钢材的韧性。
4. 回火回火是将淬火后的钢在一定温度下加热一段时间，然后由于自然冷却所形成的工艺。
回火分为低温回火和高温回火两种。
低温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。
高温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。
5. 表面淬火表面淬火是一种特殊的热处理工艺，用于提高钢材的表面硬度和耐磨性。
表面淬火和淬火不同的是，只在钢材表面进行加热和快速冷却。
这种技术对钢材表面的耐磨性提高很大，但是对钢材硬度的提高不大。
总之，钢材热处理是提高钢材力学性能的重要方法，常用的钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
选择适当的热处理工艺可以使钢材达到最佳的机械性能。
钢的热处理工艺技术
钢的热处理工艺技术钢的热处理工艺技术是一种通过改变钢材的组织结构和性能来达到预期目标的方法。
不同的热处理工艺可以改善钢材的硬度、韧性、强度、耐磨性等性能，从而满足不同用途的要求。
以下是一些常见的钢的热处理工艺技术。
1. 退火：退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温。
退火能改善钢材的塑性和韧性，减少内部应力，使其易于加工和变形。
2. 淬火：淬火是将钢材加热到临界温度以上，然后迅速冷却到室温。
淬火能提高钢材的硬度和强度，但会降低其韧性。
常见的淬火方法包括水淬、油淬和气体淬火等。
3. 回火：回火是将已经淬火的钢材重新加热到一定温度，然后通过不同的冷却速率进行冷却。
回火能减少淬火时产生的脆性，提高钢材的韧性和抗疲劳性能。
4. 正火：正火是将钢材加热到过冷状态下的温度，然后冷却到室温。
正火能改善钢材的强度和韧性，减少内部应力。
5. 淬火和回火：淬火和回火是一种常用的复合热处理工艺。
先将钢材淬火，然后进行回火，能够在保持一定硬度的同时提高韧性。
6. 软化退火：软化退火是用于消除冷加工或焊接后的钢材内部应力和硬度的一种热处理方法。
通过加热到一定温度，然后进行适当速率的冷却，使钢材恢复到一定的韧性和塑性。
7. 预应力退火：预应力退火是一种用于提高钢材的强度和韧性的热处理方法。
通过在加热阶段施加机械应力，然后进行退火处理，能够在保持较高强度的同时提高韧性和耐疲劳性能。
以上是一些常见的钢的热处理工艺技术，每种方法在实践中都有其适用范围和特定工艺参数。
合理选择和控制热处理工艺，能够使钢材达到所需的性能要求，并满足具体工程应用的需要。
钢的热处理工艺技术是钢材加工和制造过程中非常重要的环节，它能够改善钢材的性能，增加其应用价值。
随着现代工业的发展，钢材的应用领域越来越广泛，对于不同类型的钢材，需要采用适当的热处理工艺来实现所需的性能要求。
首先，退火是最常见的钢材热处理工艺之一。
退火过程中钢材被加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温。
q235热处理工艺
q235热处理工艺
Q235是一种常见的碳素结构钢材料，通常用于轻型钢结构、建筑和桥梁等领域。
热处理是钢材中常见的一种加工方法，通常包括退火、正火、淬火和回火等步骤。
对于Q235钢材的热处理工艺，以下是一个常见的步骤：
1. 预热：将钢材加热到500-600°C的温度下，保持一段时间，使其温度均匀分布。
2. 退火：将钢材加热到800-900°C的温度下，保持一段时间（通常为几小时），然后缓慢冷却。
这个过程可以减轻钢材的内部应力，提高其可塑性和韧性。
3. 正火：将退火后的钢材加热到800-900°C的温度下，然后迅速冷却（通常是水冷或油冷）。
这个过程可以提高钢材的硬度和强度。
4. 淬火：将正火后的钢材加热到800-900°C的温度下，然后迅速冷却。
这个过程可以使钢材表面形成一层硬度很高的物质，提高其耐磨性和耐腐蚀性。
5. 回火：将淬火后的钢材加热到400-600°C的温度下，保持一段时间，然后缓慢冷却。
这个过程可以降低钢材的硬度和强度，提高其韧性和可塑性。
总体来说，热处理可以改善钢材的性能和耐久性，使其更适合特定的应用场景。
具体的热处理工艺取决于钢材的成分和用途等因素，需要根据实际情况进行调整。
钢的热处理工艺
正火工艺较简单、经济，主要应用于以下方面：
（1）改善低碳钢的切削加工性能 碳量〈0.25％的低碳钢及低合金钢，退火后硬度过低，正火处理 可提高硬度，改善切削加工性能。 （2）消除中碳钢热加工缺陷 中碳结构钢铸、锻、轧及焊件，热加工后易出现魏氏组织、晶粒 粗大等过热缺陷和带状组织，正火可消除，达到细化晶粒、均匀组织、 消除内应力的目的。 （3）消除过共析钢网状碳化物
Ar1以下20℃左右进行较长时间的等温处理。
球化退火的关键在于使奥氏体中保留大量未溶的碳化物质点，
并造成奥氏体中碳浓度分布的不均匀性。如果加热温度过高或保温
时间过长，则使大部分碳化物溶解，并形成均匀的奥氏体，在随后冷却时球 化核心减少，使球化不完全。
渗碳体颗粒大小取决于冷却速度或等温温度，冷却速度快或等温温 度低，珠光体在较低温度下形成，碳化物聚集作用小，容易形成片状碳化物， 从而使硬度偏高。
表面脱碳会降低工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度。脱碳进行的速 度取决于化学反应速度和碳原子的扩散速度。加热温度越高，加热时间 越长，脱碳层越深。
为了防止工件氧化与脱碳，可采用盐浴加热、保护气氛加热、真空 加热或装箱加热等方法，还可以采用在工件表面热涂硼酸等方法，有效 防止或减少工件表面的氧化或脱碳。
３．淬火冷却
过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30－50℃ 。（不完全淬火）
淬火前要球化退火，组织为粒状珠光体。加热后组织为细小奥氏体及未溶 粒状碳化物，淬火后得隐晶马氏体加细小粒状渗碳体，这种组织具有高硬 度、高强度、高耐磨性，且有较好的韧性。如淬火温度高于Accm，则渗 碳体全部溶入A中，含碳量增高，MS点降低，淬火后残余A量增多，降低 硬度和耐磨性，同时A晶粒粗大，冷却后得粗片状M，使钢的韧性降低。 低合金钢由于合金元素的加入，A化温度通常高于碳钢，一般为Ac1 或Ac3以上50－100℃ ；高合金工具钢含有较多的强碳化物形成元素，则 可采用更高的加热温度。
钢的热处理工艺
二、回火的分类和应用
根据回火温度和对淬火钢力学性能的要求，一般 将回火分为三类 ：
定义：是将钢加热到略低于固相线的温度，长时间 保温（10~20 h），以消除成分偏析的热处理工 艺。
加热温度；略低于固相线温度。 亚共析钢：T＝Ac3 + (150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+(150℃～300℃) 目的：为了消除晶内偏析，使成分均匀化 实质：使合金元素的原子充分扩散。 适用于：合金钢铸件和铸锭。 后续处理：保温10～20小时退火后晶粒较粗大，一
热处理分类
普通热处理：退火、正火、 淬火与回火
表面热处理：表面淬火 化学热处理
形变热处理：控制轧制
§10-1 钢的退火与正火
一、钢的退火
钢的退火：将（组织偏离平衡状态的）钢加热到Ac1 以上或以下温度，保温一定的时间，然后缓慢冷却 （一般为炉冷至550℃后空冷），以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。
4、 淬火冷却介质
理想冷却速度： 1）在Ac1～650℃之
间慢冷，以↓热应力 2）在650℃～400 ℃
之间快冷，以避开“鼻 尖；防发生非M相变 3）在400 ℃以下慢冷 ，以↓组织应力。
图5 理想冷却速度
常用淬火介质介绍
1．自来水（30℃以下）
冷却特性：在650-400 ℃冷却能力较小、在Ms附近点 冷速极快，淬硬能力较强。
淬透性与淬透层 深度关系：
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第五章 钢的热处理工艺
4．淬透性的应用
（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求 ——选材的依据
第五章 钢的热处理工艺
3．影响淬透性的因素 ——VK，C曲线
影响C曲线的因素
C%
奥氏体化温度 合金元素 未溶第二相
亚共析钢 C%↑→淬透性↑，过共析钢C%↑→ 淬透性↓
T↑t↑→淬透性↑ 除Co%以外，C曲线右移，↑淬透性 ↓淬透性
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操作步骤如下：
入炉
保温
出炉
空冷
第五章 钢的热处理工艺
保温时间的经验公式:τ=KD
(单位为min,式中,K―加热系数,一般K=1.5-2.0m/min,若装炉量 大则可延长保温时间,D―工件有效厚度,单位为m)
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第五章 钢的热处理工艺
二、钢的淬透性
1．淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于 VK （上临界冷却速度）
2．淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C% ， C%↑→淬硬性↑
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650-400℃，快，避免C曲线 400℃以下，慢，减轻相变应力
想淬火冷却曲线示意图
不同淬火方法示意图
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以45#钢为例的淬火工艺曲线：
第五章 钢的热处理工艺
T
M 油冷
入炉
保温
出炉 油冷(或水冷)
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第五章 钢的热处理工艺
三、退火、正火的选择
正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好
1．切削加工 低碳钢→正火 中高碳钢→完全退火 高碳钢、合金工具钢——正火＋球化退火
2．作为最终热处理→正火 3．为最终热处理提供良好的组织状态 4. 正火可替代完全退火以提高效率
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第五章 钢的热处理工艺
5.2 钢的淬火与回火
一、淬火：加热到AC3、AC1相变温度以上，保温，快速冷却→M+A′
1．淬火温度的决定
亚共析钢
Ac3+30---50度
共析钢 过共析钢
Ac1+30----50度Ac1+Fra bibliotek0---50度
A、 保留一定的Cem→HRC↑，耐磨性↑ B、 A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓
钢的热处理工艺技术
2020年4月30日星期四
第五章 钢的热处理工艺
教学内容
5.1 钢的退火与正火工艺 5.2 钢的淬火与回火 5.3 钢的表面热处理 5.4 钢的化学热处理
一般要求
1. 钢在加热和冷却时组织转变的机理； 2. 各种热处理的具体工艺过程； 3. 钢在加热和冷却过程中产生的缺陷.
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500-650℃
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二、正火 （空冷）
第五章 钢的热处理工艺
Ac3或Accm+30-50℃ 组织：S+（F或Fe3C） 应用：
（1）作最终热处理，普通结构钢零件 目的：
a. 细化A晶粒，组织均匀化 b. 减少亚共析钢中F%→P%↑， c. P细化→强度，韧性、硬度↑ （2）预先热处理
a. 消除不均匀组织（魏氏组织，带状组织）； b. 细化组织→为淬火、调质作准备 c. 使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化
作准备 （3）改善切削加工性能（低碳钢）
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以45#钢为例的正火工艺曲线：
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第五章 钢的热处理工艺
3．扩散退火（均匀化退火）
1050-1150℃，10-20h, P+F或P+Fe3CII 目的：消除偏析 后果：粗大晶粒
（应用完全退火消除）
4．再结晶退火
加热温度：Ac1以下50-150度， 或T再+30-50度
目的：消除加工硬化
5．去应力退火
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第五章 钢的热处理工艺
重点掌握
1. 钢在加热时组织转变的过程中及影响因素；
2. 本质晶粒度与实际晶粒度的含义，控制晶粒度大小的因素；
3. 共析钢奥氏体等温冷却曲线中各条线的含义。C曲线中种温 度区域内奥氏体转变产物的组织形貌，性能特点。
4. 非共析钢C曲线与共析钢C典线的差别及影响C典线的因素；
5. 奥低体连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对钢的组织变化 和最终性能的影响；
6. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途 和适用的钢种，零件的范围。
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5．1 钢的退火与正火工艺
第五章 钢的热处理工艺
一、退火 （将钢件加热到适当温度，保温一定时 间，然后缓慢冷却的热处理工艺。）
退火工艺曲线
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1．完全退火
加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 目 的： ①细化，均匀化粗大、
不均匀组织 ②接近平衡组织——
A中C%↓→M过饱和度↓→残余A↓ C、 防止A粗大
淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓，
淬火温度过高→A粗大→M粗大→淬火应力↑→变形，开裂↑
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第五章 钢的热处理工艺
2．淬火介质
理想：650℃以上，慢，减小热应力
③消除内应力 应用范围： 亚共折钢，共析钢，
不适用于过共析钢。
第五章 钢的热处理工艺
2．球化退火（不完全退火）
加热温度： Ac1以上20-40度 应用范围： 过共析钢，共析钢
组 织： 球状P（F+球状Cem） 目 的： ①使Cem球化→HRC↓，韧性↑→切削性↑
②为淬火作准备
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