工程材料及热加工钢的热处理工艺.ppt

第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日一、钢的退火与正火在机器零件或工模具等工件的加工制造过程中，退火和正火经常作为预备热处理工序，即安排在铸造、锻造之后，切削加工之前，用以消除前一工序所带来的某些缺陷，为随后的工序作准备。目的：调整硬度以便切削；消除内应力减少变形；细化晶粒，改善组织，提高力学性能；为最终热处理做好组织准备。第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日1、退火1.1定义：将钢加热至适当的温度，保持一定时间后缓慢冷却至550以下空冷，以获得接近平衡组织的热处理工艺。1.2分类：退火的种类很多，根据加热温度可分为两大类：一类是在临界温度（Ac1或Ac3）以上的退火，又称为相变重结晶退火，包括完全退火、不完全退火、球化退火和扩散退火等；另一类是在临界温度以下的退火，包括再结晶退火及去应力退火等。第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日⑴完全退火工艺：是将亚共析钢加热到Ac3以上30～50℃，保温，后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。应用：亚共析成分的各种碳钢和合金钢。⑵等温退火工艺：将亚共析钢钢加热到Ac3以上30～50℃或将过共析钢加热至Ac1以上30～50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度，并停留至相变结束出炉空冷。应用：所有钢。⑶球化退火是不完全退火的一种，通常的加热温度是Ac1以上20~30℃,使二次渗碳体转变为球状或粒状，然后随炉缓冷至略低于Ar1保温，使P中渗碳体球化，再出炉空冷。主要用于过共析的碳钢及合金工具钢。近年来球化退火应用于亚共析钢也取得成功。第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日⑷扩散退火是指将钢加热到Ac3或Accm以上150~300℃，长时间保温，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。实质是使钢中的各元素在奥氏体中进行充分扩散，达到成分均匀化。⑸再结晶退火是指将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温适当时间后，使变形晶粒转变为无应变的等轴新晶粒，从而消除加工硬化和残余内应力的热处理工艺。⑹去应力退火又称为回复退火，其加热温度范围很宽，通常是在再结晶温度以下。第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日2、正火工艺：将钢件加热到Ac3或Accm以上，保温一定时间后，在空气中冷却得到细片状珠光体组织(S)的热处理工艺。正火与退火的明显差异是正火冷却速度稍快。应用：低碳钢提高硬度；中碳钢正火带退火；高碳钢消除网状碳化物。第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日二、钢的淬火定义：是将钢件加热到Ac1或Ac3以上保温一定时间后，快速冷却（通常大于临界冷却速度Vc），以得到马氏体（或下贝氏体）组织的热处理工艺。目的：获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。是强化钢材的最重要的手段。第8页，共34页，星期日，2025年，2月5日第9页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.1淬火温度淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后得到细小的马氏体组织。对于亚共析钢通常加热到Ac3以上30~50℃对共析钢和过共析钢为Ac1以上30~50℃。（未溶Fe3C阻止晶粒长大；提高硬度、耐磨性）第10页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.2淬火冷却2.2.1理想的冷却速度冷却是淬火工艺的另一个重要因素，由C曲线可知，最好是鼻尖处快冷，而在Ms点附近和鼻尖以上应尽量慢冷。第11页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.2.2淬火冷却介质最常用的是水、盐水、油、熔盐。水：形状简单、截面尺寸较大的碳钢。（高温慢，低温快）盐水：高温快，低温快。油：合金钢或小尺寸碳钢件。（高温太慢，低温慢）熔盐（盐浴）：形状复杂、变形要求严格的件。最接近理想冷却介质。第12页，共34页，星期日，2025年，2月5日2.2.3淬火方法单液淬火：在一种介质中连续冷却获得马氏体。操作简单，易于自动化，易于产生缺陷，适用于形状简单的小件。双液淬火：先后在两种介质中冷却。操作复杂，难以控制。分级淬火:淬入稍高于Ms的介质中，待内外温差一致后取出，缓冷得到马氏体。减少应力和变形，适用于小件。等温淬火：淬入稍高于Ms的介质中，等温转变为下B。强度高