热处理工艺学课件淬火与回火分析
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《金属热处理原理及工艺》淬火与回火 ppt课件
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二、 淬火介质
2 .有物态变化的淬火介质 冷却机理：
辐射、传导和对流将工件的热量带走，使工件冷却 汽化沸腾，使工件强烈散热 冷却能力强
水基，油基
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二、 淬火介质
2 .有物态变化的淬火介质 介质冷却特性的测试
——试样温度与冷却时间（速度）之间的关系）
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二、 淬火介质
2 .有物态变化的淬火介质
D0油=8mm，40Cr D0油=20mm。
马氏体 马氏体 索氏体
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5、淬透性的实际意义
1、对于截面承载均匀的重要件，要全部淬透。如螺栓、连杆、 模具等。 ——选用高淬透性钢
2、对于承受弯曲、扭转的零件可不必淬透（淬硬层深度一般为 半径的1/2~1/3），如轴、凸轮。——低淬透性钢
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(3)临界直径法：
D0 ：钢在某种介质中能够完全淬透
临界
的最大直径。
直径
D0
大小取决于成分及淬火条件
Di：理想临界直径，理想条件试样能 够淬透的最大直径。
反映了钢的固有淬透性
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H值
理想临 界直径 Di
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(4)端淬法：此方法是世界上通用方法。
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（2）组织应力：由于工件表层和心部发生马氏体转变的不 同时性而造成的内应力。
组织应力产生过程：
➢ 冷却初期，表面发生马氏体相变，表面体积膨胀，产生 压应力；心部冷速慢牵制表面膨胀，产生拉应力；
➢ 冷却后期，心部发生马氏体相变，表面体积膨胀，产生 压应力；表面牵制心部膨胀，产生拉应力；
材料科学与工程专业金属热处理原理及工艺-课件第八章淬火与回火
2.马氏体分解（100--250 ℃ ）
（1）高碳马氏体分解 b.马氏体单相分解（150-250 ℃ ） 当温度高于150℃时，碳 原子扩散能力加大，α相中 不同浓度可通过长程扩散 消除，析出的碳化物粒子 可从较远处得到碳原子而 长大。故在分解过程中， 不再存在两种不同碳含量 的α 相，碳含量和正方度不 断下降，当温度达300℃
回火组织（M回、T回、S回）比较
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回火组织（M回、T回、S回）比较
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T8钢的回火组织（M回、T回、S回）
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硬度
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强度
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碳钢淬火后回火时的力学性能的变化总结
钢在回火时力学性能变化如下： （1）硬度：回火时硬度变化的总趋势是随回火温度的升高而下降但低、中 碳钢在250 ℃以下回火硬度下降不多，高碳钢在100℃回火时硬度略有上升， 出现一个峰值。 250 ℃以上回火硬度持续下降。 （2）强度和塑性：回火时强度变化的趋势是随回火温度的升高，强度（σb、
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随温度升高，淬火组织将发生五个阶段变化： • 马氏体中碳原子偏聚（100℃以下） •马氏体的分解（100～250℃）
产物：M回
• 残余奥氏体的转变（200～300℃） 产物：M回（主要）+ B下（微量）
钢的淬火与回火PPT课件
亚共析钢: Ac3+30-50 ºC 过共析钢: Ac1+30-50 ºC (Acm)
.
3
亚共析碳钢为什么要加热到Ac3以上完全Ａ化 后淬火呢？
若加热温度选在Ac1～Ac3之间，组织中有 一部分铁素体存在，在随后的淬火冷却中，由于 铁素体不发生变化而保留下来，它的存在是钢的 淬火组织中存在软点，降低了淬火钢的硬度，同 时它的存在还会影响钢的均匀性，影响机械性能， 加热Ac3以上太高也不行，钢的氧化脱碳严重， 另一方面Ａ晶粒粗大，淬火后Ｍ粗大，钢的性能 变坏。
1.0～1.2 1.2～1.5
1.2～1.5 1.5～1.8
1100～ 1300℃
高温盐炉 中加热
.
.
高合金钢 . 0.35～0.40 0.3～0.35
.
.
.
9
有效厚度的确定
.
10
3.3 加热介质
空气、盐浴、可控气氛、真空等气氛条件
造成氧化与脱碳 氧化 （T>570ºC): O2 +2Fe → 2FeO
④ 新淬火介质（表8-ห้องสมุดไป่ตู้) Page 180 水基；油基 光亮处理 （表8-3）Page 178
.
22
常用的淬火冷却介质
最大冷却速度时 平均冷却速度/(℃•s-1)
名称
所在温 冷却速度 650～550 300～200
度/ ℃ /( ℃ • s-1) ℃
℃
20℃静止水
340
775
135
450
40℃静止水
1 概念：指钢材被淬透的能力，或者说钢的 淬透性是指表征钢材淬火时获得M的能力的 特性。——用钢在一定条件下淬火获得淬透 层深度表示其大小。
.
3
亚共析碳钢为什么要加热到Ac3以上完全Ａ化 后淬火呢？
若加热温度选在Ac1～Ac3之间，组织中有 一部分铁素体存在，在随后的淬火冷却中，由于 铁素体不发生变化而保留下来，它的存在是钢的 淬火组织中存在软点，降低了淬火钢的硬度，同 时它的存在还会影响钢的均匀性，影响机械性能， 加热Ac3以上太高也不行，钢的氧化脱碳严重， 另一方面Ａ晶粒粗大，淬火后Ｍ粗大，钢的性能 变坏。
1.0～1.2 1.2～1.5
1.2～1.5 1.5～1.8
1100～ 1300℃
高温盐炉 中加热
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高合金钢 . 0.35～0.40 0.3～0.35
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有效厚度的确定
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3.3 加热介质
空气、盐浴、可控气氛、真空等气氛条件
造成氧化与脱碳 氧化 （T>570ºC): O2 +2Fe → 2FeO
④ 新淬火介质（表8-ห้องสมุดไป่ตู้) Page 180 水基；油基 光亮处理 （表8-3）Page 178
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常用的淬火冷却介质
最大冷却速度时 平均冷却速度/(℃•s-1)
名称
所在温 冷却速度 650～550 300～200
度/ ℃ /( ℃ • s-1) ℃
℃
20℃静止水
340
775
135
450
40℃静止水
1 概念：指钢材被淬透的能力，或者说钢的 淬透性是指表征钢材淬火时获得M的能力的 特性。——用钢在一定条件下淬火获得淬透 层深度表示其大小。
热处理的基本方法(淬火与回火)
为什么过共析钢淬火加热 温度在Ac1 + 30～50 ℃ ， 而不是Acm + 30～50℃？
(1)淬火加热温度选择
为什么过共析钢淬火加热温度在Ac1 + 30～50 ℃ ，而不是Acm + 30～50℃？
答： 1）由于渗碳体全部溶于奥氏体，淬火后耐磨性下降； 2）温度过高会引起奥氏体粗化，淬火后得到粗大的马氏体，
新淬火
软点
淬火后攻击表面有许多未淬硬的小 区域
原因包括加热温度不够，局部冷却
速度不足(局部有污物、气泡等)及局部 脱碳
组织不均匀， 性能不一致
冷却时注意操作方法， 增加搅拌
产生软点后，可先进行 一次退火，正火或者调质 处理，再重新淬火
8.2 回火
回火——在A1线以下很宽温度范围内进行，是使淬火组织的亚稳 定进一步向稳定状态转变过程，获得稳定的组织和性能，减少 或消除淬火内应力。
开裂
裂的主要原因
后果 无法使用
防止与补救方法
应选用合理的工艺方法 变形的工件课采取校正的 方法补救，而开裂的工件只 能报废
硬度 不足
由于加热温度过低、保温时间不足、
严格执行工艺规程
冷却速度不够快或表面脱碳等原因， 无法满足使用性能 发现硬度不足，可先进行
在淬火后无法达到预期的硬度
一次退火或正火处理，再重
注意区别：
淬透性和淬硬性 淬硬性: 钢在理想条件下淬火后所能 达到的最高硬度。
影响因素: 主要取决于马氏体的含碳量。
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
C%
淬硬性与淬透性:
（两个完全不同的概念） 钢种 碳素结构钢 ( 20 ) 碳素工具钢( T12A ) 低碳合金结构钢 ( 20Cr2Ni4A )
(1)淬火加热温度选择
为什么过共析钢淬火加热温度在Ac1 + 30～50 ℃ ，而不是Acm + 30～50℃？
答： 1）由于渗碳体全部溶于奥氏体，淬火后耐磨性下降； 2）温度过高会引起奥氏体粗化，淬火后得到粗大的马氏体，
新淬火
软点
淬火后攻击表面有许多未淬硬的小 区域
原因包括加热温度不够，局部冷却
速度不足(局部有污物、气泡等)及局部 脱碳
组织不均匀， 性能不一致
冷却时注意操作方法， 增加搅拌
产生软点后，可先进行 一次退火，正火或者调质 处理，再重新淬火
8.2 回火
回火——在A1线以下很宽温度范围内进行，是使淬火组织的亚稳 定进一步向稳定状态转变过程，获得稳定的组织和性能，减少 或消除淬火内应力。
开裂
裂的主要原因
后果 无法使用
防止与补救方法
应选用合理的工艺方法 变形的工件课采取校正的 方法补救，而开裂的工件只 能报废
硬度 不足
由于加热温度过低、保温时间不足、
严格执行工艺规程
冷却速度不够快或表面脱碳等原因， 无法满足使用性能 发现硬度不足，可先进行
在淬火后无法达到预期的硬度
一次退火或正火处理，再重
注意区别：
淬透性和淬硬性 淬硬性: 钢在理想条件下淬火后所能 达到的最高硬度。
影响因素: 主要取决于马氏体的含碳量。
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
C%
淬硬性与淬透性:
（两个完全不同的概念） 钢种 碳素结构钢 ( 20 ) 碳素工具钢( T12A ) 低碳合金结构钢 ( 20Cr2Ni4A )
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 ）。
淬火与回火剖析PPT课件
24
第24页/共77页
✓油
1）低温区的冷却速度 特 点 比水小得多
2）高温区的冷却速 度也很小
适用范围
常用的淬火介质， 多用于形状复杂的 中、小合金钢件的 淬火冷却
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第25页/共77页
✓ 碱浴和盐浴
❖ 熔盐和熔碱的传热方式是依靠周围介质的传导和对流 将工件的热量带走。
❖ 在高温区，碱浴的冷却能力比油略大，硝盐浴的冷却 能力比油略小。在低温区，碱浴与硝盐浴的冷却能力 都比油低。
第27页共77页28淬火方法单介质淬火将奥氏体化后的工件迅速投入到一种淬火介质中况却至室温的淬火方法2油中淬火时大碳钢件丌容易淬硬硬度丌足或丌均匀1水中淬火发形开裂倾向大适用范围碳钢一般用水作况却介质合金钢可用油作况却介质第28页共77页29双介质淬火将工件先在一种况却能力较强的介质中况却避免珠光体转发然后转入另一种况却能力较弱的介质中収生马氏体转发的方法获得了较理想的况却条件操作复杂在第一种介质中的停留时间丌易掌握需要有实践经验适用范围主要用于形状复杂的高碳钢工件及大型合金钢工件第29页共77页30分级淬火法指将奥氏体化的工件淬入秴高于ms点的盐浴或碱浴中保温待工件表心部温度接近盐浴温度时叏出来空况的淬火方法徆好地消除淬火工件表心部的温差问题有效地减少工件发形开裂倾向适用范围适于形状复杂厚薄丌均的工件淬火但因其况却能力有限仅用于尺寸较小的工件第30页共77页31等温淬火法将加热工件在高于ms温度的盐浴或碱浴中况却并保温足够时间获得下贝体组织后再空况的淬火方法1零件强度高塑性和韧性好既有良好的综合力学性能2淬火应力小发形小用于形状复杂和要求较高的小零件第31页共77页32将淬火工件继续况却到室温以下温度7080保持一殌时间使其中的残余奥氏体继续转发为马氏体的工艺降低钢中残余奥氏体量以提高钢的硬度和耐磨性及工件的尺寸稳定性适用范围主要用于淬火后残余奥氏体量较多的合金钢或精密件如
热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
2
热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一 定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件 进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终处理。 淬火与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火 往往会产生变形甚至开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不 同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程 中不再发生变形。 4）改善某些合金钢的切削性能。
3
热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
回火的作用在于：
① 提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几 何尺寸和性能保持稳定。
② 消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③ 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁 中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列 组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除 还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性 提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。有些合金元素含量较高的合 金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和 硬度上升。这种现象称为二次硬化
7
热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
④ 对低碳钢和低碳低合金钢，采用正火，可得到较多的细片状珠光体组织，使 硬度增高到HB140-190，避免切削时的“粘刀”现象，改善切削加工性。对中碳 钢，在既可用正火又可用退火的场合下，用正火更为经济和方便。 ⑤ 对普通中碳结构钢，在力学性能要求不高的场合下，可用正火代替淬火加高 温回火，不仅操作简便，而且使钢材的组织和尺寸稳定。 ⑥ 高温正火(Ac3以上150～200℃)由于高温下扩散速度较高,可以减少铸件和锻件 的成分偏析。高温正火后的粗大晶粒可通过随后第二次较低温度的正火予以细 化。 ⑦ 对某些用于汽轮机和锅炉的低、中碳合金钢，常采用正火以获得贝氏体组织， 再经高温回火，用于400～550℃时具有良好的抗蠕变能力。 ⑧ 除钢件和钢材以外，正火还广泛用于球墨铸铁热处理，使其获得珠光体基体， 提高球墨铸铁的强度。
热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一 定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件 进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终处理。 淬火与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火 往往会产生变形甚至开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不 同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程 中不再发生变形。 4）改善某些合金钢的切削性能。
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热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
回火的作用在于：
① 提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几 何尺寸和性能保持稳定。
② 消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③ 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁 中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列 组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除 还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性 提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。有些合金元素含量较高的合 金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和 硬度上升。这种现象称为二次硬化
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热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
④ 对低碳钢和低碳低合金钢，采用正火，可得到较多的细片状珠光体组织，使 硬度增高到HB140-190，避免切削时的“粘刀”现象，改善切削加工性。对中碳 钢，在既可用正火又可用退火的场合下，用正火更为经济和方便。 ⑤ 对普通中碳结构钢，在力学性能要求不高的场合下，可用正火代替淬火加高 温回火，不仅操作简便，而且使钢材的组织和尺寸稳定。 ⑥ 高温正火(Ac3以上150～200℃)由于高温下扩散速度较高,可以减少铸件和锻件 的成分偏析。高温正火后的粗大晶粒可通过随后第二次较低温度的正火予以细 化。 ⑦ 对某些用于汽轮机和锅炉的低、中碳合金钢，常采用正火以获得贝氏体组织， 再经高温回火，用于400～550℃时具有良好的抗蠕变能力。 ⑧ 除钢件和钢材以外，正火还广泛用于球墨铸铁热处理，使其获得珠光体基体， 提高球墨铸铁的强度。
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
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19.11.2020
热处理工艺学
4
新课教学
退火
• 1、 概念：将钢加热到适当温度并保温一定时 间后，缓慢冷却（一般随炉冷却）至室温的热 处理方法。
• 2、 退火的目的：A、降低硬度，提高塑性， 以利于切削加工和冷变形加工；B、细化晶粒， 均匀组织，为后续热处理做好组织准备；C、 消除残余应力，防止工件变形与开裂。
19.11.2020
热处理工艺学
10
4、退火和正火的区别：
• 正火工艺周期短、成本低、得到的组织性能较 好，故生产中低碳钢、低碳合金钢常以正火代 替退火。但由于正火冷却速度较快，可能会使 形状较复杂的零件产生较大的内应力甚至开裂， 所以形状较复杂的零件不适用正火处理，而对 于力学性能要求不是很高的零件，正火还可作 为最终热处理。高碳钢一般都先通过正火处理 以消除钢中网状渗碳体组织再进行退火处理。
19.11.2020
热处理工艺学
11
小结
• 通过本节内容学习，同学们首先要熟悉 有关退火和正火的的概念，其次要能够 将退火与正火进行比较，总结出它们各 自的优点，并通过比较火能够正确合理 的选择这两种热处理法方法。
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热处理工艺学
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任务拓展延伸
• 作业习题集第三章 一：2、3；二：6； 三：5四：3；五：1
19.11.2020
热处理工艺学
3
新课教学
（一）机械零件一般的加工工艺顺序：
• 锻（铸）造→退火或正火→机械粗加工→淬火 +回火（或表面热处理）→精加工
• 从以上顺序我们看出，退火或正火一般是在机 械粗加工前作为预备热处理进行的，是为了消 除前道工序所造成的某些组织缺陷及内应力、 改善材料的切削性能，及为以后的热处理做好 组织准备。对于某些不太重要的工件，正火也 可作为最终热处理。
退火与正火
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热处理工艺学
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复习
• 上一节课我们讲到奥氏体的连续冷却时 的组织转变，其冷却速度不同，转变后 所得到的组织性能也不一样
19.11.2020
热处理工艺学
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导入新课
• 在生产工作中我们常用的工具、刀具如锉刀、 铣刀等等，其本身就具有很高的硬度，但它们 也是经过切削加工出来的，问题是如此硬的材 料如何切削加工？因此，我们在加工生产这类 高硬度的工具前必须对其进行热处理（退火或 回火），已达到加工时所需要的组织性能（如 硬度），加工好后再次对其进行调质处理已达 到其工作状态的性能。退火与正火在工业生产 中常用于预先热处理，它们的目的一样。
19.11.2020
热处理工艺学
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3、常用的退火方法有完全退火、去应力退 火和球化退火三种：
• ①、完全退火 • 概念：将钢加热至完全A化（Ac3以上30-50℃），保
温一定时间后随炉缓慢冷却以获得接近平衡状态组织 的工艺方法。 • 特点及目的：冷却后A转变为细小而均匀的F+P，从而 达到细化晶粒，消除内应力，降低钢的硬度，为随后 的加工和淬火做好组织准备的目的。 • 用途：主要用于中碳钢、中低碳合金结构钢的锻件、 铸件、热轧型材等，有时也用于焊接件。过共析钢 （含碳量＞0.77％）不宜采用完全退火。
• 淬硬性：钢在理想条件下淬火时所获得 的最大硬度的能力－与钢的含碳量有关
19.11.2020
热处理工艺学
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§11-4 淬火工艺
• 加热规范
– 亚共析：Ac3＋30～50℃（温度不太高是为了 保证晶粒细小； Ac3以上是保证溶入足够的碳， 防止未溶的F导致硬度不均匀）
H＝K（钢表面与介质的热交换系数）/λ
（钢的导热系数）
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• 工件在淬火介质中的冷却过程
– 无物态变化的淬火介质（熔盐、熔金属等）
• 传导＆对流
– 有物态变化的淬火介质（水基、油基）
• 蒸汽膜阶段：辐射 • 沸腾阶段：汽化 • 对流阶段：对流
• 常用淬火介质
水
盐水
碱水
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• ③、去应力退火 • 概念：将钢加热至略低于Ac1线的温度（一般
500-650℃），保温一定时间后缓慢冷却至室 温的工艺方法。
• 特点及目的：消除内应力（因为去应力退火过 程中组织不会发生变化）。
• 用途：只是用来消除零件在锻造、铸造、焊接 等生产时产生的内应力，以防止工件变形和开 裂，加热过程中组织不会发生变化。
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正火
• 1、概念：将钢加热至Ac3以上30-50℃， 保温一段时间后，在空气中冷却至室温 的工艺方法。
• 2，特点：正火后可得到细珠光体组织索 氏体，强度、硬度较高。工艺周期短、 成本低、得到的组织性能好。
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正火
• 3、目的：①、改善低碳钢、低碳合金钢 的切削加工性能；②、细化晶粒，提高 力学性能；③、消除过共析钢中的网状 渗碳体，为球化退火做准备；④、代替 中碳钢和低碳合金结构钢的退火，提高 经济性。
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§11-2 淬火介质
• 定义：淬火工艺中所采用的冷却介质
• 淬火介质的要求：
– 足够的冷却能力
– 来源方便、无毒、不腐蚀工件
– 介质性能稳定性好（不易燃、易爆）
– 适用钢种宽
• 淬火介质冷却能力的测定－淬火烈度H
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退火
• ②、球化退火 • 概念：将钢加热至Ac1线以上20-30℃，保温一段时
间后以＜50℃/h的速度随炉冷却到室温以获得球状P 组织的工艺方法。 • 特点及目的：将片层状的P转变为球形细小颗粒的渗碳 体，降低硬度，，以便于切削加工，防止淬火加热时 A晶粒粗大，减小工件变形和开裂。 • 用途：主要用于共析钢和过共析钢（如碳素工具钢、 合金工具钢、滚动轴承等）。
油
中、高温 200℃/s
2600 ℃/s
3000 ℃/s
150 ℃/s
低温 800 ℃/s 19.11.2020
800热℃处理/工s艺学600 ℃/s
30 ℃/s 17
§11-3 淬透性
• 淬透性：钢在淬火时获得马氏体的能力 －是钢的固有属性，取决于过冷奥氏体
稳定性（或钢的临界淬火速度）
• 淬透层深度（淬硬层深度）：从表面至 50%马氏体组织处深度－取决于Vc、冷 却介质、零件尺寸等