工程材料——第6讲-钢的热处理及合金化课件.pptVIP

六、钢的热处理工艺 热处理的基本工艺是“四火”（即退火、正火、淬火和回火），表面淬 火和化学热处理。我们主要介绍钢的基本热处理工艺，以“四火”为重点。 1、钢的加热 A、加热的目的和要求 热处理的第一道工序就是把钢加热到临界点以上，目的是为了得到奥氏 体。这是因为珠光体、贝氏体、马氏体都是由奥氏体转变而来的。因此， 为了获得其中任何一种组织，都必须首先得到奥氏体。 渗碳、氰化等化学热处理过程也要在奥氏体状态进行，这是因为奥氏体 的溶碳能力大，而且在单相固溶体中原子扩散较快。 而热锻或者热轧时，一般都是将钢加热到高温奥氏体状态下进行变形， 这是因为高温下单相奥氏体变形抗力小，易成形的原因。 所以，奥氏体化 加热不仅是热处理工艺的关键工序，也是一些热加工工艺的重要环节。 评定钢加热好坏的指标有以下几点： 奥氏体的碳浓度和合金浓度； 奥氏体的成分均匀性； 奥氏体的晶粒度； 第二相的大小和分布； 表面氧化、脱碳和增碳的程度； 变形开裂的程度。 B、确定合理的加热工艺 制定加热工艺，主要是确定加热时间和加热温度。 各种钢的加热温度，都是根据临界点AC1、AC3来确定的。 确定加热时间主要依靠经验数据。 2、钢的退火：将钢加热到一定的温度，保温适当的时间，然后缓慢冷却的一种热 处理工艺。实际生产中，退火的种类很多，按其物理本质的不同，可分为三类： 重结晶退火：包括完全退火、不完全退火、球化退火、扩散退火、去氢退火，其特点是在退火过程中有相变发生。 再结晶退火：特点是在退火过程中没有相变，但有再结晶过程。 去应力退火：特点是既没有相变，又没有再结晶，只有回复过程引起的内应力的消除。 在航空零件工艺制造过程中，退火工序总是安排在毛坯成型与粗加工工序之 间，起着承上启下的作用。其目的是消除或者改善前面工序（铸、锻、焊）所造成 的某些组织缺陷和消除应力，为后面的工序做好组织和性能上的准备（如提高塑性 便于冷形变加工）。 退火过程中，会发生组织结构的变化，生成接近平衡状态组织。对共析钢、过 共析钢来说，在奥氏体化后发生了珠光体转变，生成了粒状珠光体。对亚共析钢来 说，在奥氏体化后发生了先共析转变加珠光体转变，生成铁素体加片状珠光体。 A、完全退火：将钢加热到AC3以上30~50℃，保温足够时间，使钢的组织完全 转变为细小、均匀奥氏体，然后随炉冷却（或在砂中、石灰中冷却），使过冷奥氏 体在C-曲线上部发生高温转变，最后得到珠光体型组织。其目的： 消除组织缺陷如魏氏体，改善性能。 改善加工性能。通过缓慢冷却，消除工件因冷却过快而产生的硬化效果。 消除内应力，稳定尺寸。 完全退火用于亚共析钢铸件、锻件及焊接件，过共析刚从不采用完全退火处理。 B、球化退火：将钢加热到AC1以上20~50℃，保温适当时间，而后缓慢冷却， 使组织中的二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球化。 球化退火的目的是为了获得粒状珠光体（或者球化体），以便降低硬度，便于 机械加工和冷压加工，并为淬火做好组织准备。 球化退火主要用于共析钢和过共析钢的锻轧件。 C、扩散退火：将钢加热到AC3以上150~250℃，长时间（10-20小时）保温， 而后随炉缓慢冷却到350℃以下，出炉空冷。其目的： 通过高温度、长时间的加热，使碳和合金元素得到充分扩散，以消除枝晶偏 析，均匀化学成分。 扩散退火主要用于枝晶偏析严重的优质合金钢铸锭或者铸件。扩散退火是一种 成本很高的工艺，不是特别需要，一般不采用。 D、再结晶退火：将钢加热到再结晶温度以上150-250℃，保温1小时左右，而 后空冷。 再结晶退火温度低于AC1，这种退火没有相变发生，只发生回复再结晶过程，使 变形晶粒变为等轴晶粒，消除加工硬化，恢复塑性。 再结晶退火主要用于经冷变形加工的钢件。 E、去应力退火(低温退火) ：将钢加热到AC1以下温度，保温后缓冷却至室温。 去应力退火不发生相变，也不进行再结晶，因而不能改善钢的组织形态。其主 要作用是借助 于回复过程消 除铸件、锻件 和焊接件、冷 冲压件、机加 工件中的残余 应力。 常用退火方法的主要特点和应用范围，归纳如图2-7。 3、钢的正火(常化)：将钢加热到临界点（AC3或Acm）以上30-50℃，见图示，保 温足够时间，而后在空气中冷却的热处理工艺。特点是加热温度要足够高，一般要 求得到单相奥氏体组织，工件透热均温后，再于空气中自然冷却。 实质上正火是退火的特殊形