热处理基本知识一．钢：钢是含碳量在0.0218%~2.11%的铁碳合金。

含碳量≤0.25%是低碳钢；0.25%~0.60%是中碳钢；≥0.60%是高碳钢；碳是钢中最重要的元素。

在钢中加入Cr、Mn、Mo、V、Si、Ni、W等元素的钢叫合金钢。

二．钢的编号：(中国)a.结构钢碳素结构钢―08、10、20、35、45、60等合金结构钢―16Mn、20CrMo、40Cr、35CrMo、65Mn等含碳量用万分之几表示：例35钢含碳量为万分之三十五(即0.35%)。

b.工具钢碳素工具钢―T7、T8、T10、T12等合金工具钢－Cr12MoV、3Cr2W8V、9SiCr、W18Cr4V等含碳量用千分之几表示：例T10钢含碳量为千分之十(即1%)。

合金工具钢Cr12MoV含碳量为千分十即1%省略不写，3Cr2W8V含碳为千分之三（即0.3%）。

钢的编号有多种分类方法：1.按用途分为结构钢、工具钢2.按含碳量分为低碳钢、中碳钢、高碳钢3.按合金元素含量分为碳钢和合金钢4.按金属学分类为亚共析钢、共析钢、过共析钢……….三．钢的热处理：是通过各种加热温度改变钢的组织结构并用各种冷却方法改变碳在钢中存在的状态，因碳在钢中存在的状态不同而引起钢的机械性能不同。

按加热温度和冷却方法的不同可分为：淬火、回火、退火、正火等。

a.淬火：将钢加热致一定温度使钢中的碳化物溶解到钢中，然后快速冷却使碳固溶在钢中，形成过饱和的固溶体叫淬火。

b.回火：淬火后的零件硬度高，脆性大，不能使用，必须经过一定温度的回火。

使固溶在钢中的碳以碳化物的形式析出，形成细小粒状的碳化物达到一定的硬度、强度、塑性、韧性，淬火加高温回火也称为调质。

c.退火：将钢加热到一定的温度，使钢中的碳化物溶解或部分溶解，然后以缓慢的速度冷却，使溶解在钢中的碳以需要的形状形成碳化物(球状、片状)。

d.正火：将钢加热到一定的温度，使钢中的碳化物溶解然后在空气中风冷，使溶解在钢中的碳析出形成细片状碳化物叫正火。

四．机械性能：a．强度级别：8.8、9.8……12.9级等。

8. 8屈服强度与抗拉强度之比大于等于80%(0.8)σ0.2/σb=640/800=0.8最小公称抗拉强度800 N/mm²抗拉强度老标准用σb表示，最大拉力除以应力截面积(Rm)屈服强度老标准用σs或σ0.2表示，屈服是拉力除以应力截面积(Rp0.2)b. 硬度：①布氏硬度：载荷有3000、1000、500、250、187.5六种载荷(kg)，压头有：Φ10mm、Φ5mm、Φ2.5mm淬火钢球和硬质合金压头。

淬火钢球可检验450HB以下的材料硬度，用HBS表示，硬质合金钢球检验范围比淬火钢球宽，用HBW表示。

②洛氏硬度：载荷有150、100、60kg三种载荷，分别用HRC、HRB、HRA表示，压头有120º圆锥金刚石压头和1/16英寸的淬火钢球直径1.587 mm(25.4/16=1.587mm)。

HRC用150kg载荷用120º圆锥金刚石压头。

HRA用60kg载荷用120º金刚石压头，适用于高硬度材料。

HRB用100kg载荷用1/16英寸淬火钢球，适用于低硬度材料。

③表面硬度合格，抗拉强度偏低为加热时间不够；硬度合格，抗拉强度偏高为回火温度过低，提高10度左右重回火。

35CrMoA加热时间为100-120分钟，45K、40K、35K加热时间为80分钟。

c.紧定螺钉：14H=140-290HV 22H=220-300HV 33H=330-440HV45H=450-560HV 内六角没有14H、22H、33H，对于45H不允许全脱碳，对22H采用HRB最小值，HRC最大值。

D、如何用洛氏硬度换算成维氏硬度HV＝（233*HRC+14500）/（100-HRC）HRC＝（100*HV- 14500）/（HV+233）如何用布氏压痕直径换算成洛氏硬度HRC1＝（479-100D）/4其中D为Φ10mm 钢球压头在30KN压力下压在工件上的压痕直径，计算误差在0.5￣-1之间。

如何计算各种材料强度材料强度45＃用δb ＝2263.8-2.65t δs＝-11.39+0.66t HRC＝75.46-0.096t t为回火温度在200-700℃范围内根据HB换算δb对于轧制或锻钢件δb ＝（3.4-3.6）HB铬钼硅钢δb＝3.5HB铸钢＝（3-4）HB铬钼钢＝3.3HB淬火速度与淬硬层的关系：在其它参数相对固定的情况下，调节淬火速度的快慢可以得到不同的淬硬层深度，对于淬透性较好的合金，淬硬层一般在2-8mm.生产高强度螺栓新方法：采用工业生产的08MnSi钢，经740-760℃加热，水淬多得典型的铁素体加马氏体双相组织，当马氏体体积百分比为15-25%时，具有较高的强度和良好的成型性，利用双相钢低屈服强度，高延性和高变形强化率等特性，在进行冷拔、镦头和滚丝，再经形变强化制成8.8级螺栓，基外观、尺寸和粗糙度均符合要求。

Δb=841.82Mpa其常温下冲击吸收功为30J，符合要求。

再经人工时效450*1h硬度30-34HRC，冲击吸收功为38-40J，经490*1h回火，冲击吸收功为120J，为形变态的四倍左右，硬度为23-27HRC仍然达到8.8级螺栓拉断力134KN，而且可以减缓裂纹的扩展，此种工艺降低生产成本和能耗。

我厂使用的淬火加热和退火加热保护气氛是甲醇在700º以上的裂解气氛，目的是使产品和材料在高温下不氧化和不脱碳，其裂解分子式为CH3OH CO+2H2和微量的O2、H2O、CO2等氧化脱碳性气氛。

五．碳势：所谓碳势可以认为是一定的渗碳温度下，渗碳炉内炉气与工件表层碳深度达成平衡时，Po/Pco+Pco2或PcH4+PH2/它反应在炉内的渗碳能力，一般碳势越高，渗碳速度就越快，渗层也越深，表面含碳量也越高，碳浓度梯度越陡，过高的碳势易在工件表面形成碳黑，这样会使渗碳速度慢，渗层减薄。

渗碳：表面高硬度，高耐麿性而心部又要求较高的韧性，在渗碳气氛相同的条件下，渗碳温度越高，渗碳速度扩散速度就越快，渗层越深，表面碳浓度越高，但温度过高会造成钢的碳晶粒粗大，使零件的机械性能下降，还会使塑性变形增大，温度过高还会带来很大的能源消耗，降低设备的使用寿命，渗碳温度一般控制在900-950℃。

由于甲醇的裂解温度需要在980º以上才能裂解完全，因炉内裂解温度在820 ~890ºC温度范围，因此炉会产生碳黑。

因甲醇裂解气碳势在0.20%左右，为了使不同成份的材料在加热过程中不脱碳和不增碳，使用氧探头测炉内含氧量来表示炉内碳势，并用液化气自动调节，液化气的主要成分是丙烷(C3H8)。

七.金相：40X看退火硬度值(压痕换算) 100X看退火原材料是否脱碳及脱碳的深度，粗看淬火组织400X-650X看退火球状级别，细看淬、回火组织碳化物过多是淬火时间不够引起的，球化退火是获得珠光体，淬火是获得马氏体，回火是获得索氏，边缘颜色比里面淡的为脱碳。

碳化物球状大的为40K，小的为SCM435；含碳量越高，颜色越黑，颗粒状700左右为不完全退火，冷镦好成型，中间脱碳为原材料脱碳，复碳碳势保持不变。

1mm为1个丝，500倍除以5；退火组织最表层为蠕虫状，次层为脱碳，心部组织正常为冷却速度过快造成表面为蠕虫状(奥氏体组织)六．延迟高强度螺栓断裂的预防措施众所周知，高强度螺栓的强度水平分别为8.8、9.8、10.9、和12.9四个级别，通常为调质处理中的中碳钢或中碳合金钢，硬度在24-44HRC之间。

而近年来，随着各类机械的不断发展，螺栓类零件的工作条件更加苛刻，工作应力明显提高，因比高强度螺栓被要求需要具备更高的强度，才能适应零件轻量化的需求。

不过目前由螺栓联接引起的延迟断裂，仍然是一个严重的产品问题。

延迟断裂是材料在静止应力的作用下，经过一定的时间后，突然脆化破坏的一种现象，是妨碍高强度螺栓提高强度的一个主要因素。

延迟断裂现象是材料、环境、应力三者相互作用而发生的环境脆化，同时也是由“氢”导致材料恶化的一种形态。

如今，人们已可采取各种技术手段来减少或预防螺栓中所产生的延迟断裂问题，这其中涉及到材料加工及环境等因素，本文将从紧固件的生产实践中提供延迟断裂的预防措施，并反对付延迟破坏策略的研究进行叙述。

抗拉强度的偏差管理_____在保证螺栓达到各项力学性能指标的基础上(尤其把抗拉强度和保证应力控制在合格范围内)首选要对螺栓的硬度控制在一定的范围内，见表一。

而对高强度螺栓进行检测硬度时，最终要以抗拉强度值为综合测量的结果。

防止螺栓表面的增碳_____脱碳通常有利于延迟破坏性能的提高，但是必须充分考虑疲劳强度的下降，并且不至于使螺栓脱扣、滑牙。

所以在对原材料作预先退火工序时，必须严格注意脱碳和增碳的情形，而且在最终调质淬火时，螺纹表面增碳是允许的高强度螺栓技术要求控制范围螺栓级别螺栓规格硬度控制HRC 抗拉强度Mpa8.8级≤M8 26-29 830-880>M10≤M16 27-31 850-900>M16 29-33 870-92010.9级≤M8 34-36 1050-1100>M10≤M16 35-37 1080-1120>M16 36-39 1100-115012.9级≤M12 39-41 1220-1280>M14≤M24 40-42 1250-1300>M24 39-40 1250-1330冷拔前通常需要对盘条经过软化退火或球化退火。

为了防止脱碳往往使用保护气氛功在炉中放置木炭，如果炉中气氛控制不当或者发生特殊情况时，会在原材料表面造成增碳，由于螺纹处表面增碳，会使强度增强而使塑性在为下降，进而导致延迟断裂。

防止渗磷_______拉拔是生产高强度螺栓的第一道工序，但在拉拔前盘条需经过磷化锌膜处理，增加光洁度。

另外使用冷镦、调质淬火处理制成的螺栓，会有磷渗透入其表面层里，对比，高强度螺栓可采取一些办法，如在热处理前用金属清洗剂和酸洗洗净磷化膜。

可达到防止渗磷的目的。

此外要注意的量，钢渗磷后钢的临界点A1会上升，表面出现较多铁素体，会影响后继发黑和氧化著色的表面处理。

减少应力集中的形状_______螺栓头部是应力集中的部位，典型螺栓头部为六角形，以圆形成型为六角形的冷镦变形可达60%-80%，但并不允许有任何折叠尤其是冷镦复杂形状的凸缘螺栓。

但由于机床精度、操作工人的技术水平、模具尺寸和质量等综合因素影响，造成螺栓头部和杆部结合处的晶粒破碎或金属纤维断裂，此处组织很不均匀，并形成一个脆性断裂的危险区域，而造成应力集中。

不完全螺纹和全螺纹形状的螺栓，应在可允许的范围内，做到使形状尽可能缓和应力的集中，这是十分必要的，在精心调整冷镦机廛，不应忽视机床间隙、模具间隙以及机床模具间间隙的误差。