1-7钢的普通热处理(四火).

第七节钢的普通热处理(四火)钢的淬火钢的退火和正火钢的回火钢的淬透性1钢的退火和正火一、退火定义：加热随炉冷却P钢临界温度以上或以下分类：①完全退火（等温退火）②球化退火③去应力退火（低温退火）④扩散退火（均匀化退火）⑤再结晶退火适用范围：亚共析钢（铸、锻、焊件）加热温度：AC3+30～50℃AC3+30～50℃①完全退火AC3+30～50℃AC3500℃，空冷完全退火工艺曲线退火后组织：P+F中碳钢：珠光体+铁素体①完全退火目的：降低硬度，改善切削加工性能（Wc：0.5%～0.77%）细化晶粒消除应力均匀成份、组织提高塑性①完全退火等温退火——完全退火的特例优点:退火时间短，组织均匀温度t/℃时间τ/h等温退火4h3h40℃/h完全退火空冷空冷开炉门870~880℃500℃炉冷150℃/h720~740℃高速钢的退火工艺曲线适用范围：共析钢、过共析钢加热温度：目的：使片状Fe3CⅡ球化Ar1-20℃AC1500℃，空冷AC1+20～30℃AC1+20～30℃H便于切削加工使塑性达到最佳为淬火、回火做准备②球化退火AC1+20～30℃球状珠光体Fe3C的球化过程退火后组织：球状P（粒状P）②球化退火加热温度：目的：消除工件残余应力，稳定工件的尺寸；软化处理；扩散退火去应力退火再结晶退火T加热＜AC1T加热=AC3＋150～250℃T加热＞T再结晶③去应力退火（低温退火）④均匀化退火（扩散退火）⑤再结晶退火加热温度：目的：消除偏析，均匀成份、组织；加热温度：目的：消除加工硬化，提高塑性；二、正火加热空冷S类型组织钢临界温度以上定义：加热温度：亚共析钢：Ac3+30～50℃共析钢及过共析钢：Accm+30～50℃AC3(ACCM)+30～50℃AC3或ACCM正火工艺曲线二、正火S类型组织具有与退火相同的目的；消除应力、细化晶粒、改善组织，提高钢的综合性能对于中低碳钢，可适当提高硬度，改善其切削加工性能；对于过共析钢，可消除网状Fe3CⅡ，为球化退火做准备；作为普通结构件的最终热处理。正火后组织：目的：加热温度？组织和性能对切削加工的影响热处理缺陷经济问题为什么亚共析钢不在两相区加热？为什么过共析钢退火不能在Accm以上，但正火可以？三、退火与正火比较定义：加热钢临界温度（Ac3或Ac1）以上2钢的淬火目的：工艺特点：获得M，以提高钢的硬度和耐磨性；经回火后可获得理想的性能；获得B，以提高钢的综合性能。冷却速度快，热应力和组织转变应力大，工件易变形和开裂；淬火（+回火）一般是最终热处理，是决定产品质量的关键工序。[下贝氏体][板条状马氏体][针状马氏体]淬火后组织：淬火工艺参数的选择亚共析钢：AC3+30～50℃（完全淬火）共析钢及过共析钢：AC1+30～50℃（不完全淬火）淬火加热温度1.加热温度为什么亚共析钢不在两相区加热？为什么过共析钢必须在两相区加热？如果T淬火＞Accm会有什么后果？？选择原则：①保证获得马氏体②防止工件变形开裂中碳钢：马氏体+铁素体（不完全淬火）中碳马氏体(完全淬火)淬火工艺参数的选择奥氏体化程度对淬火组织的影响碳钢：尽可能快地加热合金钢淬火加热条件的选择①T淬火(AC+50～100℃)②需预热t800～600～T(℃)T淬火淬火工艺参数的选择2.保温时间t=αKDα—加热系数（电阻炉1-1.5min/mm）K—装炉系数(1—1.5)D—工件尺寸（mm）3.加热速度CABD650℃400℃理想淬火冷却曲线淬火工艺参数的选择4.冷却速度vkA→M淬火介质水油盐水碱浴硝盐浴冷速650～550℃600℃/s快150℃/s太慢1000～1200℃/s比油快比油稍弱200～300℃270℃/s太快30℃/s慢300℃/s比油弱比油弱特点高温冷速快，可保证工件淬硬低温冷速快，工件易变形开裂冷却能力对水温敏感杂质使冷却能力下降低温冷速慢，工件不易变形、开裂高温冷速慢，工件易分解，淬不硬易老化、易燃油温增加，冷却能力增加（20～80℃）冷却能力强工件表面质量好，硬度均匀易变形开裂易腐蚀既能保证工件淬硬，又能使变形开列程度减少流动性好工作环境差用途碳钢合金钢小截面碳钢形状简单，截面尺寸大的碳钢小件、形状复杂、精度要求高的工件淬火工艺参数的选择4.冷却速度——淬火介质①②④③心部表面T(℃)t⊿T淬火工艺参数的选择4.冷却速度——淬火方法①单介质淬火：碳钢—水；合金钢—油优点：操作简单、成本低；缺点：淬火件质量较低、热应力大②双介质淬火：水—油；水—空气优点：能保证淬火件的质量要求缺点：操作难度大、热应力大③分级淬火：转变产物—M；优点：热应力小，工件不易变形；缺点：操作难度大④等温淬火：转变产物—B下；优点：综合性能及尺寸精度高、不需回火；缺点：工艺复杂、成本高加热淬火钢Ac1以下保温冷却室温3钢的回火定义：目的：①松懈淬火应力，防止工件变形和开裂。②使组织向稳态过度，保证工件尺寸和性能的稳定性。③改善材料的塑性和韧性，获得所需要的性能。①马氏体的分解②残余奥氏体的分解③碳化物的析出和变化④α相（F）的回复和再结晶回火时的组织转变及性能变化回火时的组织转变及性能变化回火阶段组织变化内应力体积性能回火后组织（一）＜200℃（二）200～300℃（三）300～400℃（四）＞400℃c/a»1c/a＞1c/a＞1c/a＝1εFe3CArB下或M回马氏体分解MH不变或略δ、ψ、ak略含C过饱和α(针)+ε(点)M回马氏体分解残余奥氏体分解(略)σ、H(略)脆性M回1马氏体分解碳化物聚集长大α相（F）的回复和再结晶消失Hδ、ak＞M回σ、H较高弹性最佳σs最佳针状F+颗粒状Fe3CT回σ、Hδ、ψ、ak综合性能最佳等轴F+颗粒状Fe3CS回回火后钢的的组织回火托氏体回火索氏体回火板条马氏体回火片状马氏体马氏体回火后的性能：影响回火后性能的关键因素：回火温度[40Cr钢经不同温度回火后的机械性能](直径D=12mm,油淬)回火后的性能：工艺名称回火温度(℃)回火后组织回火后硬度(HRC)性能特点用途低温回火150～250M回58～64硬度耐磨性内应力降低工具钢、滚动轴承渗碳件、表面淬火件※调质处理＝淬火＋高温回火中温回火350～500T回35～50弹性σs屈强比(σs/σs)一定韧性、抗疲劳性弹簧钢、热作模具高温回火500～600S回25～35综合性能重要结构件、机械零件回火工艺：合金钢的回火回火稳定性高回火温度相应升高合金碳化物弥散析出二次硬化残余奥氏体多需多次回火回火脆性的概念第一类回火脆性250～350℃（低温、不可逆）产生范围：所有钢防止措施：避免在该脆性区回火；钢中加少量Si；第二类回火脆性500～650℃（高温、可逆）产生范围：部分合金结构钢（含Cr、Ni、Si、Mn）防止措施：回火后快冷加少量Mo、W减少钢中杂质改变热处理工艺[形变热处理]回火脆性：小型工件：V表面＞V心部＞Vk能淬透组织为100%M大型工件：V表面＞Vk＞V心部淬不透表面—M；心部—非M[大尺寸工件的淬透情况示意图][淬透性不同的钢调质后机械性能]4钢的淬透性淬硬层深度（淬透层深度、有效淬硬尺寸）50%M表面心部淬硬层半马氏体层的硬度/HRC025507510030405060700255075100硬度马氏体或非马氏体量硬度/HRC马氏体量/%非马氏体量/%距表面距离/mm表面4钢的淬透性淬透性在规定条件下，决定钢的淬硬深度和硬度分布的特性（钢淬火时获得M的能力）一定条件下，Vk淬透性淬硬性（可硬性）在理想条件下，钢淬火时所能达到的最高硬度wc淬硬性vC(vk)4钢的淬透性淬透性≠淬硬性影响淬透性的因素合金元素的影响：除Co、Al，均使C曲线右移淬透性碳的影响：亚共析钢，wcC曲线右移淬透性过共析钢，wcC曲线左移淬透性碳钢中共析钢淬透性最好加热条件的影响未溶第二相的影响合金元素对钢淬透性的影响※凡能使A稳定性增加的因素都能增加钢的淬透性dHRCJ淬透性值的表示：半M区到水冷端距离半M区硬度542J如:淬透性曲线的测定——末端淬火法（端淬试验）4钢的淬透性临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径，用D0（Dc）表示。D0与冷却介质有关，如45钢D0水=16mm，D0油=8mm只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比较如：45钢D0油=8mm，40CrD0油=20mm临界淬火直径（D0）的测定①断面受力均匀、应力状态复杂的重要零件——淬透（螺栓、连杆）②受弯曲、扭转应力作用的零件——不必淬透（轴类）③受交变应力和震动的弹簧零件，要求无塑性变形，屈强比高——淬透④工具类，要求高硬度、强度、耐磨性——高淬透性钢（模具）⑤形状复杂、尺寸精度高的工件——高淬透性钢⑥特殊零件——低淬透性钢（焊接件、齿轮等）⑦大尺寸工件——考虑尺寸效应尺寸小的工件——能淬透——调质处理尺寸大的工件——不能淬透——正火大尺寸工件淬火时——先加工、再淬火螺栓连杆淬透性原理的应用——选材及热处理工艺制定不同冷却条件下的转变产物等温退火P退火(炉冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A’等温淬火B下M+A’分级淬火M+A’淬火(水冷)A1MSMf时间温度淬火PP均匀A细A？？？