回火调质时效与冷处理工艺
第四节 钢的淬火与回火
高温区：冷却能力较强的介质
低温 区：冷却能力较弱的介质
d. 分级淬火 在Ms以上或以下的盐 浴中保温然后空冷。 e. 等温淬火：
A1
MS
在下B转变区的盐浴或 碱浴中等温→下B
（等温温度和时间由该钢C 曲线定）
c
e 时间
各种淬火方法的示意图
（3）冷处理 目的：为了尽量减少钢中残余奥氏体的数 量以获得最大数量的马氏体。 冷处理就是将淬火钢继续冷却到－70～－80℃ （也可冷却到更低的温度），并保持一段时间， 使残余奥氏体在继续冷却中转变为马氏体。 作用：这样一方面可以提高钢的硬度和耐磨 性， 另一方面可以稳定工件的尺寸，防止在使用中变 形，这对于高精度的量具、精密零件尤为重要。
（5）淬火后及时回火,消除内应力。
（六） 淬火、回火在零件制造工艺路线中的位置 1. 淬硬件： 下料→锻造→退火（正火）→粗加工＋精加工→ 淬火＋回火（中、低温回火）→磨削 2.调质件： 下料→锻造→退火（正火）→粗加工→调质→精加工
随堂思考题
23.无论那种钢，回火后的硬度总是随温度 升高而降低的。（ ）
钢的理想冷却曲线示意图
常用淬火介质及其冷却能力： 盐水 ＞ 水 ＞ 聚乙烯醇 ＞ 油＞空气
（２） 淬火方法
A1
a. 预冷淬火 加热、保温后先在空气 或热水中预冷一段时间 后，再放入淬火冷却介 质中。 b. 单液淬火 一种淬火介质。 如：水冷、油冷 c. 双液淬火如:水-油、油-空气
b
MS
a
c
时间
各种淬火法的示意图
M
未溶Fe3C
A'
过共析钢（T12A钢）
随堂思考题
17.感应加热、盐浴炉加热、箱式炉加热都可 以用来进行局部淬火。（ ） 18.先用油冷后用水冷可以预防工件的变形和 开裂。（ ） 19.先用水冷后用油冷可以预防工件的变形和 开裂。（ ） 20.分级淬火和等温淬火方法都能有效的减小 形状复杂零件在淬火时的变形。（ ）
工材
习题1.名词解释（1）奥氏体的起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度；（2）珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体；（3）奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；效处火临界冷却速度（V k ），淬透性，淬硬性； 临界温度以上，奥氏体形光体：以共析钢为例：在A1～650℃温度范围内形成的铁素体和渗碳体的机械混绝大部分的退火工艺）或在临界点以下（如去应最小冷却速度。
淬透性：钢在+高温回火的复合工艺。
变质处理：在铸造生产中，在液态金属结晶.分析以下几种说法是否正确。
度越快，冷却后钢的硬度越高。
（4）退火、正火、淬火、回火、冷处理、时理（5）淬（6）调质处理、变质处理。
答：（1）起始晶粒度：是指在成刚刚完成，其晶粒边界刚刚接触时的晶粒大小。
实际晶粒度：是指在某一具体的热处理加热条件下所得到的晶粒尺寸。
本质晶粒度：根据标准试验方法，在930±10℃保温足够时间（3~8小时）后测定的钢中晶粒的大小。
（2）珠合物。
索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。
屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。
贝氏体：在550℃～Ms 的温度范围内形成的稍过饱和碳的铁素体和碳化物组成的混合物，根据形成温度的的不同，又可分为上贝氏体(B 上)和下贝氏体（B 下）。
马氏体：在Ms ～Mf 的温度范围内过冷奥氏体形成的碳在α~Fe 中的过饱和固溶体。
（3）奥氏体： 碳在γ-Fe 中形成的有限（间隙）固溶体。
过冷奥氏体：处于临界点以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。
残余奥氏体：由于马氏体转变具有不完全性，M 转变结束后剩余的奥氏体。
三种所谓的奥氏体其晶体结构的本质是相同的，既均为碳在γ-Fe 中形成的有限（间隙）固溶体。
(4）退火：将工件加热到临界点以上（力退火）某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。
正火：将工件加热到A c3或A ccm 以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却的一种工艺。
17-4 热处理工艺
注：(1)------摘自GB1220(2)------实际检验值工艺性能：0Cr17Ni4Cu4Nb钢一样不进行冷加工。
热加工温度为1000~1170°C。
对大于76mm或形状复杂的部件，热加工后应及时回炉加热到原热加工的温度，随后缓慢冷却。
0Cr17Ni4Cu4Nb钢可用任何焊接不锈钢的方法焊接。
在固溶，时效或过时效状态都可焊接。
焊前不需要预热，当要求焊缝强度为时效后强度的9 0%时，则焊后需要重新固溶和时效处理。
此钢也可进行钎焊，适宜的钎焊温度为此钢的固溶处理温度。
物理性能：密度：7780 kg/m²线膨胀系数：（H900热处理态）20~100°C时，0.0000108 /K; 20~200°C时，0.00001016 /K; 20~300°C 时，0.00001136 /K热导率：100°C 时，17W/(m*K); 300°C时，20W/(m*K); 500°C时，23W/(m*K) 弹性模量：20°C 时，191000 MPa; 100°C时，191000 MPa; 320°C时，181000 MPa0Cr17Ni7Al钢常见的热处理工艺有哪些？沉淀硬化马氏体不锈钢的焊接特点表1是沉淀硬化马体不锈钢的化学成分。
这类钢在高温下是奥氏体组织，因其Ms点高，Mf点亦在室温以上。
以17-4PH钢为侧。
通过1020～1 060℃固溶处理后，形成马氏体组织，再经时效处理(470-630℃)，在马氏体组织中固溶度小的Cu、Nb、Mo、Al、Ti等发生碳化物析出和强化作用，其屈服强度可达到1171MPa。
表1典型沉淀硬化马氏体不错钢的化举成分表2典型沉淀硬化马氏体不锈钢的力学性能马氏体沉淀硬化不锈铜碳含量低(≤0.07％C)，淬硬倾向不大，具有良好的焊接性。
采纳焊条手工焊、惰性气体爱护焊，一样均不需要预热和后热。
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 ）。
热处理工艺
正火工艺过程应用范围热处理工艺过程工艺过程将钢件加热到临界温度以上30-50度，保温一段时间，然后在缓慢地冷却下来应用范围用来清除铸锻件的内应力和组织不均匀及晶粒粗大等现象，消除冷轧坯件的冷硬现象和内应力，降低硬度，以便切削退火将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间，然后用水中、盐水或油中急剧冷却下来，使其得到高硬度用来提高钢的硬度和强度极限，但淬火时会引起内应力使钢变脆，所以淬火后必须回火工艺过程应用范围将钢件加热到临界温度以上，保温一段时间，然后用空气冷却下来，冷却速度比退火快用来处理低碳钢和中碳结构钢件及渗碳机件，使其组织细化，增加强度与韧性，减少内应力，改善切削性能淬火工艺过程应用范围回火将淬硬的钢件加热到临界温度以下，保温一段时间，然后在空气中或油中冷却下来用来消除淬火后的脆性和内应力，提高钢的塑性和冲击韧性调质工艺过程应用范围淬火后高温回火，称为调质用来使钢获得高的韧性和足够的强度。
很多重要的零件是经过调质处理的人工时效将工件加热至低温较长时间保温，（钢加热到100-150度；铸件加热至500-600°），然后缓慢冷却到室温，达到消除工件内应力和稳定尺寸的目的冷处理将淬火后的工件置于0度（-30——-150）以下的介质中，继续冷却，使淬火工件的残余奥氏体转变为马氏体的操作 1.进一步提高淬火工件的硬度和耐磨性。
2.稳定尺寸，防止工件在使用过程中奥氏体发生分解而发生变形。
3.提高钢的铁磁性。
表面淬火、渗碳、氮化、氰化基本上都是使零件表层有高的硬度和耐磨性而心部保持原有的强度和韧性的热处理方法表面淬火常用来处理齿轮等，渗碳用于低碳非淬火钢，氮化用于某些含铬、钼和铝的特种钢；氰化用于易切削钢及低中碳钢零件是经过调质处理的。
(完整版)淬火回火工艺
渗碳淬火目录渗碳（carburizing/carburization）渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。
也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)。
渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。
工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。
渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。
渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。
最早是用固体渗碳介质渗碳。
液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。
美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。
30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。
60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。
至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。
编辑本段原理渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。
①分解渗碳介质的分解产生活性碳原子。
②吸附活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。
③扩散表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。
碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。
渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。
渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。
工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。
一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。
表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。
渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。
因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。
热处理工艺有哪些【详解】
热处理工艺有哪些内容来源网络，由深圳机械展收集整理！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。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
1.退火操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
2.正火操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
3.淬火操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
4.回火操作方法：将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
5.调质操作方法：淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度，保温后进行淬火，然后在400~720度的温度下进行回火。
6.时效操作方法：将钢件加热到80~200度，保温5~20小时或更长时间，然后随炉取出在空气中冷却。
高氮不锈轴承钢G30Cr15Mo1SiN淬火及常规回火工艺与性能
210管理及其他M anagement and other高氮不锈轴承钢G30Cr15Mo1SiN 淬火及常规回火工艺与性能王 鑫1，2，3，叶健熠1，2，3，刘传铭1，2，3，薛文方1，2，3，单琼飞1，2，3（1.洛阳轴承研究所有限公司，河南 洛阳 471039；2.河南省高性能轴承技术重点实验室，河南 洛阳 471039；3.高性能轴承数字化设计国家国际科技合作基地，河南 洛阳 471039）摘 要：本文对高氮不锈轴承钢G30Cr15Mo1SiN （简称G30）的淬火温度、冷处理温度、常规回火温度与硬度和残余奥氏体之间的关系进行了详细试验研究，结果表明，该钢淬火及常规回火的最佳热处理工艺为1020℃淬火+-78℃冷处理+150℃±20℃回火×1次～2次，其硬度达到58HRC 以上，组织为细小针状马氏体＋未溶的碳化物颗粒＋残余奥氏体组成，残余奥氏体含量为12%左右。
关键词：高氮不锈轴承钢；淬回火；硬度；显微组织；残余奥氏体中图分类号：TG156 文献标志码：A 文章编号：11-5004（2020）08-0210-2收稿日期：2020-04作者简介：王鑫，男，生于1986年，汉族，河南正阳人，本科，工程师，研究方向：热处理专业方向。
随着科学技术的快速发展，不锈轴承钢材料的应用范围越来越广泛，不仅用于航空、航天、核工业以及高新技术产品中，还广泛用于化工、石油、船舶和食品等行业中。
目前，国内外不锈轴承钢材料G95Cr18或G102Cr18Mo 中的共晶碳化物颗粒及分布不均匀，热处理时无法消除，对轴承套圈的磨削和超精工序产生不利的影响，不能很好的满足轴承对噪音及精度的要求[1，2]。
另外，其防锈性能在特殊环境下也不理想。
基于这种情况，国内外开发了高氮不锈轴承钢，主要有：①G30Cr15Mo1SiN （简称G30），国外牌号为X30CrMoN15-1[3]；②G40Cr15Mo2VN，国外牌号X40CrMoVN16-2[4]。
17-4 热处理工艺
标准：GB/T 1220-1992●特性及应用：0Cr17Ni4Cu4Nb是由铜、铌/钶构成的沉淀、硬化、马氏体不锈钢。
0Cr17Ni4Cu4Nb有较高的强度、耐蚀性、抗氧化性，0Cr17Ni4Cu4Nb这个等级具有高强度、硬度(高达300℃/572℉)和抗腐蚀等特性。
经过热处理后，产品的机械性能更加完善，可以达到高达1100-1300MPa(160-190 ksi) 的耐压强度。
这个等级不能用于高于300℃(572℉) 或非常低的温度下，它对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力，它的抗腐蚀能力与304和430一样。
●应用领域:1.海上平台、直升机甲板、其他平台2.食品工业3.纸浆及造纸业4.航天(涡轮机叶片)5.机械部件6.核废物桶●化学成分：0Cr17Ni4Cu4Nb化学成分：C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb 其他≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.035 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 -美国ASTMS17400，AISI630,UNS630化学成分C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb 其他≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 -日本SUS630化学成分C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb+Tao 其他≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 -欧洲X5CrNiCuNb16-4化学成分C Si Mn P S Ni Cr Mo Cu Nb+Tao 其他≤0.07 ≤1.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 3.00-5.00 15.5-17.5 - 3.00-5.00 0.15-0.45 -●力学性能：抗拉强度σb (MPa)：480℃时效,≥1310; 550℃时效,≥1060; 580℃时效,≥1000; 620℃时效,≥930条件屈服强度σ0.2 (MPa)：480℃时效,≥1180;550℃时效,≥1000;580℃时效,≥865;620℃时效,≥725伸长率δ5 (％)：480℃时效,≥10;550℃时效,≥12;580℃时效,≥13;620℃时效,≥16断面收缩率ψ (％)：480℃时效,≥40;550℃时效,≥45;580℃时效,≥45;620℃时效,≥50硬度：固溶,≤363HB和≤38HRC;480℃时效,≥375HB和≥40HRC; 550℃时效,≥331HB和≥35HRC;580℃时效,≥302HB和≥31HRC;620℃时效,≥277HB和≥28HRC●热处理规范及金相组织：热处理规范：1)固溶1020～1060℃快冷;2)480℃时效,经固溶处理后,470～490℃空冷; 3)550℃时效,经固溶处理后,540～560℃空冷; 4)580℃时效,经固溶处理后,570～590℃空冷;5)620℃时效,经固溶处理后,610～630℃空冷。
热处理重点2
名词解释》：1.铁素体：是α-Fe内固溶有一种或数种元素形成的体心立方结构固溶体。
2.马氏体：是一种碳在α– Fe中的过饱和固溶体。
3.奥氏体：γ-Fe中固溶有碳和（或）其它元素形成面心立方结构固溶体。
4.淬透性：是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。
其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。
5.淬硬性：是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力。
6.热硬性：是指刚在受热条件下，能保持高的硬度和切削能力的性能，也称为钢的热硬性。
7.回火脆性：实验发现钢在250~400℃和450~600℃回火，出现韧性下降(脆化)现象，称为回火脆性。
8.回火稳定性：是钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力。
9.调质处理：淬火+高温回火的热处理工艺叫调质处理。
10.二次硬化现象：Mo、W、V含量较高的合金钢回火时, 硬度不是随回火温度升高单调降低, 到某一温度(约400 ℃)后开始增大, 并在更高温度(一般为550 ℃左右)达到峰值。
11.二次淬火：是回火时冷却过程中残余奥氏体转变为马氏体的过程。
知识点》：一．铁碳合金室温下的平衡组织组织：合金类别工业纯铁刚白口铸铁亚共析刚共析刚过共析刚亚共晶白口铸铁共晶白口铸铁过共晶白口铸铁Wc/% Wc<=0.02180.0218≤Wc≤2.11 2.11≤Wc≤6.69<0.77 0.77 >0.77 <4.3 4.3 >4.3室温组织 F F+P P P+Fe3C P+Fe3C II+Ld' Ld' Fe3C I+Ld' 铁素体铁素体珠光体珠光体珠光体渗碳体莱氏体、珠光体渗碳体莱氏体莱氏体渗碳体二．奥氏体化1.奥氏体化加热的目的？答：为珠光体转化为奥氏体提供能量。
2.钢热处理时，一般都要先将钢加热到临界温度以上，形成奥氏体组织，这个过程叫做奥氏体化。
3.由珠光体向奥氏体转变四阶段: 奥氏体形核、奥氏体晶核长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化。
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钢的常用退火工艺的分类及应用 类别 主要目的 工艺特点 应用范围 扩散退火 成分均匀化 加热至Ac3十(150—200)℃，长时间保温后缓慢冷却 铸钢件及具有成分偏析的锻轧件等
完全退火 细化组织，降低硬度 加热至Ac3十(30—50)℃，保温后缓慢冷却 铸、焊件及中碳钢和中碳合金钢锻轧件等
不完全退火 细化组织，降低硬度 加热至Acl十(40一60)℃，保温后缓慢冷却 中、高碳钢和低合金钢锻轧件等(组织细化程度低于完全退火)
等温退火 细化组织，降低硬度，防止产生白点 加热至Ac3十(30—50)℃(亚共析钢)或Acl十(20—40)℃(共析钢和过共析钢)，保持一定时问，随炉冷至稍低于Arl进行等温转变，然后空气冷却(简称空冷) 中碳合金钢和某些高合金钢的重型铸锻件及冲压件等(组织与硬度比完全退火更为均匀)
球化退火 碳化物球状化，降低硬度，提高塑性 加热至Acl十(20一40)℃或Acl一(20一30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却
工模具及轴承钢件，结构钢
冷挤压件等
再结晶退火或中间退火 消除加工硬化 加热至Acl一(50一150)℃，保温后空冷 冷变形钢材和钢件
去应力退火 消除内应力 加热至Acl一(100—200)C，保温后空冷或炉冷至200一300℃，再出炉空冷 铸钢件、焊接件及锻轧件 钢正火工艺的特点及应用范围 工艺特点 应用范围
将工件加热到Ac3或Acm以上40—60℃，保温一定时间，然后以稍大于退火的冷却速度，冷却下来，如空冷、风冷、喷雾等，得到片层间距较小的珠光体组织(有的叫正火索氏体) 1．改善切削性能。含碳量(质量分数)低于0.25％的低碳钢和低合金钢，高温正火后硬度可提高到140—l90HBS，有利于切削加工 2．消除共析钢中的网状碳化物，为球化退火作准备 3．作为中碳钢、合金钢淬火前的预备热处理，以减少淬火缺陷 4．用于淬火返修件消除内应力和细化组织，以防重淬火时产生变形与裂纹 5．对于大型、重型及形状复杂零件或性能要求不高的普通结构零件作为最终热处理，以提高力学性能
淬火的分类及特点 类别 工艺过程 特点 应用范围 单液淬火 工件加热到淬火温度后，浸入一种淬火介质中，直到工件冷至室温为止 此法优点是操作简便，缺点是易使工件产生较大内应力，发生变形，甚至开裂 适用于形状简单的工件，对于碳钢工件，直径大于5mm的在水中冷却，直径小于5mm的可以在油中冷却，合金钢工件大都在油中冷却
双液淬火 加热后的工件先放在水中淬火，冷却至接近Ms点(300～200℃)时，从水中取出立即转到油中(或甚至放在空气中)冷却 利用冷却速度不同的两种介质，先快冷躲过奥氏体最不稳定的温度区间(650～550℃)，至接近发生马氏体转变(钢在发生体积变化)时再缓冷，以减小内应力和变形开裂倾向 主要适用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件
分级淬火 工件加热到淬火温度，保温后，取出置于温度略高(也可稍低)于Ms点的淬火冷却剂(盐浴或碱浴)中停留一定时问，待表里温度基本一致时，再取出置于空气中冷却 1．减小了表里温差，降低了热应力 2．马氏体转变主要是在空气中进行，降低了组织应力，所以工件的变形与开裂倾向小 3．便于热校直 4．比双液淬火容易操作 此法多用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件，如各种刀具。对于淬透性较低的碳素钢工件，其直径或厚度应小于lomm
等温淬火 工件加热到淬火温度后，浸入一种温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中，保温足够的时间，使其发生下贝氏体转变后在空气中冷却 与其他淬火比 1．淬火后得到下贝氏体组织，在相同硬度情况下强度和冲击韧度高 2．一般工件淬火后可以不经回火直接使用，所以也无回火脆性问题，对于要求性能较高的工件，仍需回火 3．下贝氏体质量体积比马氏体小，减小了内应力与变形、开裂 1．由于变形很小，因而很适合于处理—‘些精密的结构零件，如冷冲模、轴承、精密齿轮等2．由于组织结构均匀，内应力很小，显微和超显微裂纹产生的可能性小，因而用于处理各种弹簧，可以大大提高其疲劳抗力 3．特别对于有显著的第一类回火脆性的钢，等温淬火优越性更大 4．受等温槽冷却速度限制，工件尺寸不能过大 5．球墨铸铁件也常用等温淬火以获得高的综合力学性能，一般合金球铁零件等温淬火有效厚度可达100mm或更高
喷雾淬火 工件加热到淬火温度后，将压缩空气通过喷嘴使冷却水雾化后喷到工件上进行冷却
可通过调节水及空气的流量来任 意调节冷却速度，在高温区实现快冷，在低温区实现缓冷。可用喷嘴数量、水量实现工件均匀冷却 对于大型复杂工件或重要轴类零件(如汽轮发电机的轴)，可使其旋转以实现均匀性冷却 回火、调质、时效与冷处理工艺 类别 工艺过程 特点 应用范围
回火 低温回火 回火温度为l50～250℃
回火后获得回火马氏体组织，但内应力消除不彻底，故应适当延长保温时间 目的是降低内应力和脆性，而保持钢在淬火后的高硬度和耐
磨性。主要用于各种工具、模具、滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件等
中温回火 回火温度为350～450℃左右
回火后获得屈氏体组织，在这一温度范围内回火，必须快冷，以避免第二类回火脆性 目的在于保持一定韧性的条件下提高弹性和屈服强度，故主
要用于各种弹簧、锻模、冲击工具及某些要求强度的零件，如刀杆等
高温回火 回火温度为500～680℃，回火后获得索氏体组织。淬
火十高温回火称为调质处理，可获得强度．、塑性、韧性都较好的综合力学性能，并可使某些具有二次硬化作用的高合金钢(如高速钢)二次硬化，其缺点是工艺较复杂，在提高塑性、韧性同时，强度、硬度有所降低
广泛地应用于各种较为重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴等。不但可作为这些重要零件的最终热处理，而且还常可作为某些精密零件如丝杠等的预先热处理，以减小最终热处理中的变形，并为获得较好的最终性能提供组织基础
调质
时效处理 高温时效 加热略低于高温回火的温度，保温后缓冷到300℃以下出炉 时效与回火有类似的作用，这种方法操作简便，效果也很好，但是耗费时间太长 时效的目的是使淬火后的工件进一步消除内应力，稳定工件尺寸 常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件，例如精密轴承、精密丝杠、床身、箱体等 低温时效实际就是低温补充回火
低温时效 将工件加热到100～150 ℃，保温
较长时间(约5～20h)
冷处理 将淬火后的工件，在零度以下的低温介质中继续冷却到零下80℃待工件截面冷到温度均匀一致后，取出空冷 可使残余奥氏体全部或大部分转变为马氏体。因此，不仅提高了工件硬度、抗拉强度，还可以稳定工件尺寸 主要适用于合金钢制成的精密刀具、量具和精密零件，如量块、量规、饺刀、样板、高精度的丝杠、齿轮等。还可以使磁钢更好地保持磁性 表面淬火的种类和特点 类别 工艺过程 特点 应用范围
感应加热表面淬火 将工件放人感应器中，使工件表 层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度后，立即喷水冷却，使工件表层淬火，从而获得非常细小的针状马氏体组织 根据电流频率不同，感应加热表 面淬火，可以分为： 1．高频淬火：100～1000kHz 2．中频淬火：1～10kHz 3．工频淬火：50Hz 1．表层硬度比普通淬火高2～3HRC，并具有较低的脆性 2．疲劳强度、冲击韧度都有所提高，一般工件可提高20%～30% 3．变形小 4．淬火层深度易于控制 5．淬火时不易氧化和脱碳 6．可采用较便宜的低淬透性钢 7．操作易于实现机械化和自动化，生产率高 8．电流频率愈高，淬透层愈薄。例如高频淬火一般1～2mm，中频淬火一般3～5mm，工频淬火能到＞l0～l 5mm 缺点：处理复杂零件比渗碳困难
碳合金结构钢，也可用高碳工具钢和低合金工具钢，以及铸铁一般零件淬透层深度为半径的l／10左右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。对于小直径(10～20mm)的零件，建议用较深的淬透层深度，即可达半径的l／5；对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度，即小于半径l／10以下
火焰表面淬火 用乙炔一氧或煤气一氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或用乳化液进行冷却 淬透层深度一般为2～6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹。表面硬度钢可达65HRC，灰铸铁为40～48HRC，合金铸铁为43～52HRC。这种方法简便，无需特殊设备，但易过热，淬火效果不稳定，因而限制了它的应用
适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，加大型轴类、大模数齿轮等 常用钢材为中碳钢，如35、45钢及中碳合金钢(合金元素＜3%，如40Cr、65Mn等，还可用于灰铸铁件、合金铸铁件。含碳量过低，淬火后硬度低，而碳和合金元素含量过高，则易碎裂，因此，以含碳量(质量分数)在0.35%～0.5%之间的碳素钢最适宜
电接触加热表面淬火 采用两电极(铜滚轮或碳棒)向工件表面通低电压大电流，在电极与工件表面接触处产生接触电阻，产生的热使工件表面温度达到临界点1．设备简单，操作方便 2．工件变形极小，不需回火 3．淬硬层薄，仅为0.15一O.35mm 适用于机床铸铁导轨表面淬火与维修，气缸套、曲轴、工具等也可应用