3.淬火 3.淬火
钢的淬透性概念 定义：淬透性是指钢获得淬硬层深度的能力。 按理，淬硬层的深度应该是全淬成马氏体的深度，但实际上，一般 规定从工件表层深入到半马氏体区(马氏体与非马氏体组织各占一半的地 方易测定硬度)的深度为淬硬层深度。淬硬层越深，就表明钢的淬透性越 好，如果淬硬层深度达到心部，则表明该钢全部淬透。 钢的淬透性好坏对机械性能影响很大，但并非所有的机械零件都必须完 全淬透。例如，承受弯、扭应力的轴类零件，表面热处理的零件等，只 需要一定深度的淬硬层就已满足使用要求， 钢的淬透性主要决定于临界冷却速度，临界冷却速度越小，钢的淬 透性就越好，反之，则降低钢的淬透性。除Co以外，大多数合金元素都 能显著提高钢的淬透性。 注意：淬透性和淬硬性是两个不同的概念，不可混淆。淬硬性是指淬火 后获得的最高硬度，主要取决于马氏体中的含碳量。淬透性好的钢，它 的淬硬性不一定高。如高碳工具钢与低碳合金钢相比，前者淬硬性高但 淬透性低，后0
6.钢的淬火和回火工艺 钢的淬火和回火工艺
钢的淬火和回火工艺 序号 1 2 3 4 5 6 钢号 35 45 60 85 35CrMoA 35CrMo 40Cr 50CrV 65Mn GCr15 2Cr13 淬火 温度 840-860 820-840 810-830 800-820 870-890 840-860 840-860 840-860 820-850 980-1000 回火 温度°C 200-250 350-400 180-250 340-360 400-440 180-200 400-450 180-200 430-450 360-400 160-180 560-580 530-550 510-530 530-550 520-540 380-400 520-540 硬度HRC 冷却方法 空气 空气 空气 空气 空气 空气、油 空气、油 空气 空气 油 ≥40 40-45 ≥45 37-42 40-55 35-45 40-50 42-47 46-50 58-63 31-35 小件空冷 36-40 41-45 36-40 淬火后硬度HRc52-60 41-45 46-50 43-49 淬火后硬度HRc52-60 备注 淬火介质 盐水 盐水 水 水 油 油 油 油 油 油
常用热处理方法
钢件
2011.11.28
1.退火 1.退火
定义：退火是将钢加热到高于或低于临界温度，保温 一段时间后，然后缓慢冷却(如随炉或埋入导热性能较 差的介质中)，从而获得接近于平衡组织的一种热处理 工艺。 目的及作用：退火可降低硬度，消除内应力，提高钢 材冷变形后的塑性，还可细化晶粒，改善组织，故可 以达到各 种不同的目的。
2.正火 2.正火
定义：正火是将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Accm(过共 析钢)以上（30～50）℃的温度，保温后从炉中取出在 空气中冷却的一种操作方法。 目的及作用：其冷却速度较退火快些，所得到的组织 较细，对于亚共析钢主要是细化晶粒，均匀组织，提 高机械性能；对于力学性能要求不高的普通结构零件， 正火可作为最终热处理；对于低中碳结构钢，主要是 提高硬度，改善切削加工性能，高碳钢则应采用退火； 对于过共析钢，有利于球化退火，为淬火作组织准备。 优点：正火是在炉外冷却，不占用加热设备，生产周 期比退火短，生产效率高，能量消耗少，工艺简单、 经济，所以，低碳钢多采用正火来代替退火。
5.调质 调质
序号 1 钢号 35 淬火 温度 840-860 860-880 850-870 850-870 淬火介质 水 油 油 水 3 40CrA 830-850 840-860 油 回火 温度°C 500-540 560-600 610-630 570-590 580-620 480-500 500-530 560-580 520-540 540-560 550-570 570-590 590-610 740-760 540-560 570-590 550-570 570-590 630-640 550-570 580-600 610-640 510-530 硬度HB 冷却方法 空气 197-255 156-207 121-187 170-217 163-238 196-255 217-248 207-255 280-321 269-302 241-277 217-255 192-233 131-163 207-241 170-207 220-270 197-241 163-187 255-311 241-302 217-265 241-265 截面大小mm 小于100 100到300 大于300 小于100 100到330
1.退火 1.退火
球化退火 定义：是将过共析钢工件加热到Ac1以上（20～30）℃， 保温后，以极慢的冷速通过A1，使P中的渗碳体和二次 渗碳体成为球状或粒状的热处理工艺称为球化退火。 球化退火加热时，未完全奥氏体化 ，因此属于不完全 退火。 目的：使钢中碳化物呈球状化，以降低硬度，改善切 削加工性能，并为以后的淬火做好组织准备。 注意：为了便于球化过程的进行，对于网状严重的过 共析钢，应在球化退火之前进行一次正火，以消除网 状渗碳体。
3.淬火 3.淬火
要得到马氏体，淬火的冷却速度就必须大于该钢种的临界冷却速 度，而快冷总是不可避免地要造成很大的内应力，往往会引起钢 件的变形和开裂。 生产中常用的冷却介质有:水、水溶液、油等。 水：在（650～400）℃范围内冷速很大，保证工件获得马氏体组 织，但在300℃以下冷却能力仍然很强，工件易发生变形和开裂， 这是水的最大弱点。一般用于形状简单碳钢件的淬火。 盐水：冷却能力比一般清水还强，因为工件表面的结晶盐发生爆 炸，破坏了包围工件的蒸汽膜，有利于散热。 油类淬火剂：多为矿物油，一般用于合金钢或小尺寸碳钢件的淬 火。
主要退火工艺有：完全退火、球化退火和去应力退火 等。
1.退火 1.退火
完全退火 定义：将亚共析钢工件加热到Ac3以上（30～50）℃， 保温一定时又称为重结晶退火。 目的：完全退火时，奥氏体进行全部的重结晶，是应 用最广泛的退火方法，其目的是通过重结晶使晶粒细 化，均匀组织，消除应力，降低硬度，以利于切削加 工。 完全退火主要用于亚共析钢的铸件、锻件、热轧 件，有时也用于焊件。 注意：完全退火不能用于过共析钢，因为加热到Accm 以上再缓慢冷却时会析出网状渗碳体，使钢的机械性 能变坏。
4.回火 4.回火
回火的种类及应用 1.低温回火(150～250)℃ 低温回火的组织为回火马氏体。这种回火主要是为了降低淬火钢的应力 和脆性，提高韧性，而保持高硬度和耐磨性。它主要适用于各类高碳钢 的刀具、冷作模具、量具；滚动轴承；渗碳或表面淬火件等。 2.中温回火(350～500)℃ 中温回火的组织为回火托氏体。这种回火可显著减少工件的淬火应力， 具有较高的弹性极限和屈服极限，并有一定的韧性。它主要应用于各种 弹簧、弹性夹头及锻模的处理。 3.高温回火(500～650)℃ 高温回火的组织为回火索氏体。这种回火可使工件获得强度、硬度、塑 性和韧性都较好的综合机械性能。淬火后高温回火的热处理称为调质处 理，简称调质，常用于受力情况复杂的重要零件，如各种轴类、齿轮、 连杆等。 以上各温度范围中看出，没有在（250～350）℃进行回火，因为这正是 钢容易发生低温回火脆性的温度范围，应避开。
3.淬火 3.淬火
1）单液淬火法 将加热的工件放入一种淬火介质中连续冷却至室温的操作方法。 优缺点：操作简单，易实现机械化与自动化，适用于形状简单的工件，但此法水 冷变形大，油冷难淬硬，可将油、水双冷结合起来进行如下的双液淬火。 2）双液淬火法 将加热的碳钢先在水或盐水中冷却，冷到（300～400）℃时迅速移入油中冷却， 这种水淬油冷的方法称为双液淬火法。 优缺点：既可使工件淬硬，又能减少淬火的内应力，有效地防止产生淬火裂纹， 主要用于形状复杂的高碳具钢，如丝锥、板牙等。缺点是操作困难，技术要熟练。 3）分级淬火法 分级淬火法是把加热好的工件先投入温度稍高于Ms点的盐浴或碱中快速冷却停留 一段时间，待其表面与心部达到介质温度后取出空冷，使之发生马氏体转变。 优缺点：比双液淬火进一步减少了应力和变形，操作较易。但由于盐浴、碱浴的 冷却能力较小，故只适用于形状较复杂、尺寸较小的工作。 4）等温淬火法 此法与分级淬火法相类似，只是在盐浴或碱浴中的保温时间要足够长，使过冷奥 氏体等温转变为有高强韧性的下贝氏体组织，然后取出空冷。 优缺点：由于淬火内应力小，能有效地防止变形和开裂，但此法缺点是生产周期 较长又要一定设备，常用于薄、细而形状复杂的尺寸要求精确，并且要求强韧性 高的工件，如成型刀具、模具和弹簧等。、淬火冷却介质 要得到马氏体，淬火的冷却速度就必须大于该钢种的临界冷却速度，而快冷 总是不可避免地要造成很大的内应力，往往会引起钢件的变形和开裂。
3.淬火 淬火
定义：将钢加热到Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上（30～50） ℃，保温后在水或油中快速冷却的操作工艺称为淬火。 目的：一般是为了获得马氏体组织，随后再配合适当的回火，以 获得多种多样的使用性能。 对于亚共析钢，适宜的淬火温度为Ac3＋（30～50）℃， 淬火后 获得均匀细小的马氏体组织。若温度过低(于Ac1～Ac3之间)，在 淬火组织中将出现铁素体，造成淬火硬度不足。若加热远远超过 Ac3以上，将使A晶粒长大，淬火后得到粗大M，使钢性能下降， 但对于某些合金钢为了使其中合金元素完全溶于A中，温度可适当 提高。 对于过共析钢，适宜的淬火温度为Ac1＋（30～50）℃， 淬火后 的组织为马氏体和粒状二次渗碳体。如果加热温度过高(在Accm以 下)，脆性极大，钢的硬度和耐磨性降低。若淬火温度过低，得到 非马氏体组织，钢的硬度达不到要求。
4.回火 4.回火
定义：回火就是将淬火后的钢重新加热到Ac1以下的某一温度，保 温一段时间，然后置于空气或水中冷却的热处理方法。 回火的目的 1.降低淬火钢的脆性和内应力，防止变形或开裂。 2.调整和稳定淬火钢的结晶组织以保证工件不再发生形状和尺寸 的改变。 3.获得不同需要的机械性能，通过适当的回火来获得所要求的强 度、硬度和韧性，以满足各种工件的不同使用要求，淬火钢经回 火后，其硬度随回火温度的升高而降低，回火，一般也是热处理 的最后一道工序。