大型锻件热处理基本知识
锻件热处理工艺
锻件热处理工艺我呀，在机械加工这个大圈子里混了好些年了。
今天就想跟大伙唠唠锻件热处理工艺这档子事儿。
这锻件热处理啊，就像是给一个毛坯娃娃精心打扮，让它变成超级厉害的“机械大侠”呢！你知道吗？锻件刚从锻造那道工序出来的时候，就像一个愣头青，浑身都是蛮力，但是没什么“内涵”。
这时候的它，内部组织乱糟糟的，性能也不稳定得很。
就好比一个刚组建起来的杂牌军，看着人多，可是没啥战斗力。
那热处理就是给这个“杂牌军”进行特训的过程。
我有个朋友叫老王，他在一个小工厂里负责锻件生产这一块。
有一次，他就接手了一批锻件的任务。
这批锻件啊，要是处理不好，那可就砸了厂子的招牌。
老王当时就愁得头发都白了几根。
他知道，这热处理可不是闹着玩的。
热处理的第一步，往往是退火。
这就像是给锻件做一次全身按摩，让它紧绷的组织放松下来。
把锻件加热到一定温度，然后慢慢冷却。
这个过程就像是让一个在战场上紧张了好久的士兵，回到后方好好休息一样。
我曾经问老王：“你说这退火有啥神奇的呀？”老王就拍着我的肩膀说：“嘿，你可别小看这退火。
它能消除锻件内部的应力，就像把士兵心里的恐惧和紧张都赶走一样。
要是没这一步，后面加工的时候，锻件很容易就裂开了，那就全完了。
”你想啊，要是一个人心里一直紧绷着，稍微有点风吹草动就可能崩溃，锻件也是这个道理。
正火呢，和退火有点像兄弟俩。
正火加热的温度比退火高一些，而且冷却速度也快一点。
这就像是给锻件进行一次强化训练。
正火后的锻件，它的强度和硬度会有所提高，就像经过高强度训练后的士兵，身体素质变强了。
我记得有次我在老王的车间里，看到一批正火后的锻件，那表面看起来就比退火后的更有光泽，更紧实。
我就感叹：“哇塞，这正火还真有点本事呢！”老王笑着说：“那可不，不同的锻件根据需求就得采用不同的热处理方法，就像不同的士兵要接受不同的训练科目一样。
”淬火就更刺激了。
这就像是把锻件丢进冰水里接受极限挑战。
淬火是把锻件加热到高温后，迅速冷却。
16mnd锻件热处理流程详解
16mnd锻件热处理流程详解英文回答：Hot treatment process of 16MnD forgings:The hot treatment process of 16MnD forgings involves several steps to achieve the desired mechanical properties. Here is a detailed explanation of the process.1. Heating: The forgings are heated to a specific temperature in a furnace. The temperature and heating time are crucial in achieving the desired microstructure and mechanical properties. For example, the forgings may be heated to around 900°C for a pe riod of 1 hour.2. Soaking: After reaching the desired temperature, the forgings are soaked at that temperature for a specific duration. Soaking allows for the uniform diffusion of alloying elements and the transformation of the microstructure. For instance, the forgings may be soaked at900°C for 2 hours.3. Cooling: Once the soaking time is complete, the forgings are cooled at a controlled rate. The cooling rate is important to prevent the formation of undesirable phases and to achieve the desired mechanical properties. For example, the forgings may be cooled in air or by quenching in water or oil.4. Tempering: After cooling, the forgings may undergo tempering to further enhance their mechanical properties. Tempering involves reheating the forgings to a specific temperature and then cooling them in a controlled manner. This process helps to reduce internal stresses and improve toughness. For instance, the forgings may be tempered at 500°C for 1 hour.5. Inspection: Finally, the forgings are inspected for any defects or deviations from the desired specifications. This may involve visual inspection, dimensional checks, and non-destructive testing methods such as ultrasonic or magnetic particle inspection.中文回答：16MnD锻件的热处理流程：16MnD锻件的热处理流程包括多个步骤，以达到所需的力学性能。
大型锻件的调质热处理探讨
大型锻件的调质热处理探讨摘要：大型锻件调质热处理为最终处理阶段，可以赋予锻件最终性能，同时也存在部分大型锻件，调质热处理作为预备热处理，后续需要提高锻件硬度与耐磨性。
对于大型锻件的调质热处理，无论其处于哪个阶段，需要做好工艺控制，任何环节出现问题，均会对整个锻件最终加工质量产生影响。
本文对大型锻件调质热处理进行了简要分析。
关键词：大型锻件；调质热处理；工艺控制对于大型锻件来说，在生产加工阶段，均需要经过多次热处理，且锻件成形后的热处理工艺，均称为预备热处理或锻后热处理，而经过机械加工后的热处理则为最终热处理。
对大型锻件调质热处理进行分析，需要明确不同热处理方式对应要求以及目的，结合实际生产特点，采取相应措施进行优化，提高热处理效果，确保锻件具有良好的性能。
一、调质热处理分析锻件调质热处理是决定产品最终使用性能的热处理，调质由淬火+高温回火组成，淬火的目的是为了提高材料的强度和硬度，而其后的回火是为了稳定组织、消除应力、调整性能、减少脆性和提高可加工性。
通过对锻件进行调质热处理后，可以对其性能与材质进行最终调整，确保其具有良好的强度、韧性与塑性，具有较高的综合力学性能。
一般调质热处理多被用于中碳结构钢锻件中，对力学性能要求比较高的结构零部件均需要进行调质热处理。
调质热处理是金属材料热处理工艺之一，生产中对锻件加工完成后，也可以对粗坯调质热处理后在进行机械加工处理，来提高锻件性能。
二、大型锻件调质热处理分析1.锻件淬火加热第一，加热温度。
与小型锻件相比，大型锻件热处理过程中好更容易出现问题，其内部存在较多的冶金缺陷。
这样在对其进行热处理时，应取理论加热温度的上限，以保证保证偏析区也能达到相应的正火或淬火温度，使工件充分奥氏体化；或者是依据锻件成分或加热设备条件确定，保证所选加热温度可以满足生产要求。
第二，加热方式。
在对大型锻件进行加热处理时，对其有效截面进行分析，控制好装炉温度与加热速度，避免出现过大热应力。
大型筒体和封头的热处理
大型筒体和封头的热处理厚壁容器材料的各种性能主要靠钢中加入C 和合金元素来保证，一旦成分确定之后,热处理则起决定性作用，特别是对厚截面制件的韧性而言,没有一个合理的热处理制度就难以达到要求的指标。
实践说明,锻件的预备热处理和其后的性能热处理都是达到预期目标的必要手段。
一、预备热处理预备热处理通常是在锻后热处理中完成。
由于冶炼技术的进步，钢中氢含量和杂质元素已得到了有效控制，所以锻后热处理的主要目的是调整和细化晶粒，为性能热处理做组织准备以及接受粗加工后的超声波探伤。
通过对A533B 钢研究后指出，铁素体、贝氏体及马氏体型显微组织的微观解理断裂应力）两者主要由碳化物尺寸和分布来控制，特别是在组织中出现最粗的碳化物时，显得最有害于韧性。
因此，预备热处理还有改善碳化物尺寸和分布的任务。
防止大型锻件中的晶粒粗大和不均匀，除了要在冶炼、铸锭和锻造中采取必要措施外，在热处理中应得到尽量的补偿。
一般是采用多次正火的方法细化晶粒，第一次的奥氏体化温度要高些,有利于合金元素的扩散，,消除微区偏析，并割断原始粗晶与再奥氏体化后晶粒之间的联系，但这时得到的晶粒要粗些。
第二次奥氏体化时则选择晶粒不致发生显著长大的温度。
对25CrNi3MoVA 钢大锻件研究后提出了细化高淬透性钢大锻件奥氏体晶粒的基本原则，首先要在两个临界温度区向内实现快速加热,其次是采用多次中间热处理，包括加热到Ac3+10℃，使阿尔法—7转变完全地进行和形成奥氏体合金化程度最低,以及从Ac3+10℃缓慢冷却，使过热组织于奥氏体在珠光体区内完全分解时(在冷却过程中可采用在珠光体区奥氏体稳定性最小的温度等温保持)被破坏掉。
最后在压低温度下进行淬火,保证锻件完全淬透而得到贝氏体组织。
研究了用中间高温回火对不同形态贝氏体组织的26CrNi3MoVA 钢类粗晶转子二次加热时晶粒细化的影响后指出，将预先650℃回火的粗晶粒钢以50℃/h 的速度加热到860℃时，无论是由于加热到奥氏体化温度时的再结晶过程，还是由于随后等温转变和二次结晶时形成铁素体-渗碳体组织，都可以达到晶粒细化。
大型锻件的最终热处理
大型锻件的最终热处理大型锻件经粗加工进行的热处理称为最终热处理。
多采用淬火、正火及随后的高温回火等工艺，以达到技术条件所要求的性能，或为后续热处理过程准备良好的组织条件。
1 大锻件淬火、正火时的加热1.1 加热温度为使负偏析区在加热时达到淬火或正火温度，大锻件的淬火或正火温度应取规定温度的上限。
对于碳偏析比较严重的锻件，可根据不同锭节的实际化学成分，采用不同的加热温度。
大锻件用钢的淬火加热温度如表1 所示。
▼表1 常用大锻件用钢的淬火加热温度1.2 加热方式大锻件加热时，为了避免过大的热应力，应该控制装炉温度和加热速度。
截面大、合金元素含量高的重要锻件，多采用阶梯式加热。
即在但温装炉后按规定速度加热，在升温中间进行一次或两次中间保温。
有些锻件采用较低的加热速度而不进行中间保温。
只有截面尺寸较小、形状简单、原始残留应力较小的碳钢和低合金结构钢锻件，才允许高温装炉、不限制加热速度或在低温装炉后采用最大功率升温。
高温装炉直接加热时，锻件中不同部位的升温曲线，如图1 7-13所示。
可以看出，在这种情况下锻件表面与中心的最大温差很大，出现最大温差时工件心表部温度低于200℃, 钢仍处于冷硬状态，易因巨大的温差应力而产生内部裂纹。
▲图1 Φ800mm 40CrNi钢坯加热曲线（炉温950℃装炉）阶梯式加热时锻件中不同部位的升温曲线，如图2 所示。
可以看出，由于采取了中间保温，在加热中出现了两次最大温差。
第一个出现在心部温度为≈350℃时，数值仅为图1 7-13曲线的1/3。
出现第二个最大温差时，锻件心部温度已升高至≈700°C, 钢已处于塑性状态，无开裂危险。
当锻件尺寸很大时，加热中第一个最大温差的数值仍会较大，这时要在≈400°℃等温一段时间，待工件表面和心部都升至较高温度时再继续加热。
这样可以减小第一个最大温差的数值和使其在更高些的温度范围出现。
▲图2 Φ900mm 42CrMoV锻件加热曲线1.3 升温速度锻件在加热过程的低温阶段，升温速度要控制在30~70°C/h 。
锻造热处理
• 抗腐蚀试验时的敏化处理
AP1000主管道固溶热处里
2.5.4锻件试样的模拟焊后热处理
• 由于锻件部件在今后的组装中要经历焊接 、焊后热处理及焊接返修、焊接返修后的 焊后热处理等数次热循环的作用。锻件试 样的模拟焊后热处理的目的是通过模拟热 循环的过程并在模拟焊后热处理结束后进 行的机械性能试验结果中得出符合性能要 求的结论，确保锻件材料在今后所经历的 数次热循环后材料的力学性能和晶体结构 等不会发生很大的影响和变化。
目的主要是使钢件得到马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度 和强度 。
淬 火 温 度 范 围
冷却介质
冷却速度： 盐水 ＞ 水 ＞ 盐浴 ＞ 油
淬火方法
单介质淬火：水、油冷
双介质淬火：水冷 + 油冷
分级淬火： ＞Ms盐浴中均温＋空冷
等温淬火（ 在盐、碱浴中） → 下B
淬火缺陷
过热与过烧 硬度不足和软点
第2讲
• 第2讲
• 锻造和热处理
• 锻造有锤锻、 • 水压机自由锻造、 • 模锻等领域。 • 大型锻件均采用水压机
自由锻造，其它从略。
水压机
2.1 锻造的目的
• 锻造有两个主要目的： • 一是成形 • 二是改善内部质量
2.2 锻造中的主要注意事项
• 2.2.1 钢锭的加热 • 2.2.2 温度与锻造阻力之间的关系 • 2.2.3 温度与保温时间对奥氏体晶粒度的影
•
另外对于平底孔，6dB方法可以用来比较缺陷的大
小，增加6dB缺陷的当量面积就扩大到原来的2倍，当量
直径就增加到原来的根号2倍。这种评价方法绝对不能用
锻件的热处理
锻件的热处理1.热处理常用设备及其使用热处理加热的专用设备称为热处理炉，根据热处理方法的不同，所用的加热炉也不同，常用的有箱式电阻炉等。
箱式电阻炉如图所示。
按工作温度可分为高温、中温及低温炉三种，其中以中温箱式电阻炉应用最广，其最高工作温度为950℃，可用于碳素钢、合金钢的退火、正火、淬火。
操作电阻炉时应注意炉衬严禁掩击，进料时不得随意乱抛，不要触碰电阻丝，以免引起短路。
电阻炉本体及温度控制系统应经常保持清洁，勤检查，防止烧毁电热元件。
炉内的氧化铁屑必须经常清除干净，以防粘在电热元件上发生短路。
Array 2.锻件的热处理工艺及其基本操作热处理是指将钢在固态下加热、保温、冷却，以改变钢的内部组织结构，从而获得所需性能的一种工艺。
锻件在热处理时，要根据零件的形状、大小、材料及其成分和性能要求，采用不同的热处理方法，如退火、正火、淬火、回火及表面热处理等。
1.退火将锻件或加热到某个温度（碳钢为740〜880℃)，保温一定时间，随后缓慢冷却（一般随炉冷却约100℃/h)的处理工艺称为退火。
退火的主要目的是降低硬度，消除内应力，改善组织和性能，为后续的机械加工和热处理做好准备。
2.正火将钢加热到某个温度，（碳钢为760〜920℃)，保温一定时间，随后从炉中取出，在静止空气中冷却的处理工艺称为正火。
锻件正火的目的与退火基本相似，但正火的冷却速度比退火稍快，故能得到较细密的组织，机械性能较退火好。
正火后的钢硬度比退火高，对于低碳钢的工件更具存良好的切削加工性能（实践表明，硬度在HB170〜HB230范围内的钢锻件，切削加工性能较好，硬度过高或过低，切削加工性能均会下降）。
而对于中碳合金钢和高碳钢的工件，则因正火后硬度偏高，切削加工性能较差，以采用退火为宜。
正火难以消除内应力，为防止工件的裂纹和变形，对大件和形状复杂件仍多采用退火处理。
从经济方面考虑，正火比退火的生产周期缩短，设备利用率提高，节约能源，降低成本，操作简便，所以在可能条件下，应尽量以正火代替退火。
热处理基本知识
热处理基本知识1/金属材料热处理：金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能，其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
热处理，简单而言就是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
2/钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
我们上汽股份汽齿总厂由于主要处理工件为齿轮零件，所以在热处理方面主要进行的是金属材料的渗碳淬火热处理。
那么，为什么要选择渗碳淬火，而不是直接淬火，主要是因为齿轮零件在负载运动时，一方面需要零件表面有足够的硬度和强度，另一方面要求心部有足够的韧性，以防齿轮齿牙断裂，因此，低碳合金钢正好可以满足这种要求：通过表面渗碳，使零件表面在淬火后达到高的硬度，而未渗碳的心部组织具有较好的韧性，从而达到变速箱零件的物理要求。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（ A）的形成奥氏体晶核的形成：以共析钢为例，A1点W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变、A的形成过程。
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大型锻件热处理基本知识
大型锻件的热处理分为锻后热处理和性能热处理两种。
一．锻后热处理
（一）锻后热处理的目的
锻后热处理，又称为第一热处理或预备热处理，通常是紧接在锻造过程完成之后进行的，有正火、回火、退火、球化、固溶等几种形式。
其主要目的是：
1.消除锻造应力，降低锻件的表面硬度，提高切削加工性能和防止变形。
2.对于不再进行调质处理的工件，应使锻件达到技术条件所要求的各种
性能指标，如强度、硬度、韧性等。
这类工件大多属于碳钢或低合金
钢锻件。
3.调整与改善大型锻件在锻造过程中所形成的过热与粗大组织，减少其
内部化学成分与金相组织的不均匀性，细化晶粒。
4.提高锻件的超声波探伤性能，消除草状波，使锻件中其它内部缺陷能
够清晰地显示出来，以利于准确判别和相应地处理。
5.对于含氢量高的钢种延长回火时间，以避免产生白点或氢脆开裂的危
险。
对于绝大多数大型锻件来说，防止白点是锻后热处理的首要任务，
必须完成。
（二）正火
正火主要目的是细化晶粒。
将锻件加热到相变温度以上，形成单一奥氏体组织，经过一段均温时间稳定后，再出炉空冷。
正火时的加热速度为：在700℃以下应缓慢，以减少锻件中的内外温差和瞬时应力，最好在650~700℃之间加一个等温台阶；在700℃以上，尤其在Ac1（相变点）以上，应提高大型锻件的加热速度，争取获得更好一些的晶粒细化
效果。
正火的温度范围通常在760~950℃之间，根据成分含量不同的相变点不同而定。
通常，碳与合金含量越低，正火温度越高，反之则越低。
有些特殊钢种可达1000~1150℃范围。
但不锈钢及有色金属的组织转变却是靠固溶处理来实现的。
正火后的空冷应尽量使锻件散开和垫起，以促进快速实现相变并冷却均匀，减少组织应力。
大型锻件正火后可以空冷至表面100~200℃，然后在220~300℃之间设一个台阶，保温一段时间再加热回火。
（三）回火
回火的主要目的是扩氢。
并且还可以稳定相变后的组织结构，消除组织转变应力及降低硬度，使锻件易于加工并不产生变形。
回火的温度范围有三种，即高温回火（500~660℃）、中温回火（350~490℃）和低温回火（150～250℃）。
常见的大锻件生产都采用高温回火方式。
回火一般紧跟在正火之后进行，当正火锻件空冷至220～300℃左右时，重新入炉加热、均温、保温，然后随炉冷至锻件表面250~350℃以下出炉即可。
回火后的冷却速度应足够缓慢，以防在冷却过程中因瞬时应力过大而产生白点，并尽量减少锻件中的残余应力。
通常将冷却过程分为两个阶段：在400℃以上，因钢处于塑性较好、脆性较低的温度范围，冷速可稍快一点；在400℃以下，因钢已进入冷硬和脆性较大的温度范围，为了避免开裂和减少瞬时应力，应采取更为缓慢的冷却速度。
对于白点和氢脆较敏感的钢，需要根据氢当量和锻件有效截面尺寸大小，确定延长回火时间扩氢，以便将钢中的氢扩散溢出，使其降低到安全的数值范围。
（四）退火
退火的温度包括了正火和回火的整个范围（150～950℃），采用炉冷的方式，做法与回火差不多。
加热温度在相变点以上（正火温度）的退火叫完全退火。
没有发生相变的退火叫不完全退火。
退火的主要目的是为了消除应力和稳定组织结构，包括冷变形后的高温退火和焊接后的低温退火等等。
正火+回火是比单纯退火更高级的手段，因为相变充分、组织转变充分，并且有恒温扩氢的过程。
二．性能热处理
（一）性能热处理的目的
性能处理也叫第二热处理，是决定产品最终使用性能的热处理。
经常采用的工艺有调质、正火、回火和时效。
调质由淬火+高温回火组成，通常在粗加工之后进行，也有在锻件外观质量较好、开裂危险性不大的情况下，采用黑皮调质的。
淬火的目的是为了提高材料的强度和硬度，而其后的回火是为了稳定组织、消除应力、调整性能、减少脆性和提高可加工性。
淬火后的回火是最后一道热处理工艺。
（二）淬火
淬火加热的温度范围与正火相近，通常在760～950℃之间，经保温均匀后采用快速冷却方式。
大型锻件的淬火冷却方式主要有以下几种：①水冷（包括喷水冷）；②油冷；③空冷（自然空冷和鼓风冷）；④间隙冷却（水—空，水—油，油—空）；
⑤喷雾冷却。
也就是说，其主要淬火介质为水、油和空气。
钢的淬火组织主要为马氏体。
对于某些淬透性较好的钢种，有时仅采用适当的空冷速度（相当于正火），也可以得到马氏体。
（三）高温回火
淬火后的高温回火也是当锻件冷却到220～300℃左右时进行，其工艺规范与第一热处理（锻后热处理）中的高温回火（500～660℃）基本相同，只是不存在扩氢的问题了。
三．热处理工艺执行准则
1.装炉实心锻件装炉时必须留有一定的间隙，以保证通热顺畅和加热均匀，
比如大型饼形锻件，垫砖的高度应按每100mm直径垫高10mm计算。
2.升温阶段在700℃以前升温缓慢，超过700℃要快，但不允许超过工艺温
度上限。
3.均温阶段炉温达到工艺温度时，要开始维持恒温，直到锻件整体（内部及
表面）温度达到基本一致。
4.保温阶段锻件均温后，仍需要保温一段时间，以促使其内部组织完全转变。
这个阶段要特别注意保持炉内温度的均匀和稳定。
5.出炉无论正火后的空冷出炉或是淬火前的出炉，一定要操作迅速，在尽可
能短的时间内使锻件进入冷却介质中（空气、油或水）。
6.热处理次数如果锻件机械性能达不到要求，可以进行重复热处理，但总次
数不得超过三次，否则会因材料疲劳，晶界变厚、碳及合金元素流失，越做越低。
公司生产技术部2010.03.25。