金属热处理工艺基本知识部分

增补章: 金属材料与金属热处理工艺基本知识B 金属热处理工艺基本知识

热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性 能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) 的操作工艺称为热处理。 工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段， 来改变(或改善)工件内部组织结构，从而获得所需要 的性能并提高工件的使用寿命。 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过 程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互 相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之 一。

1. 金属热处理工艺基本知识●热处理过程中四个重要因素: 在热处理时，因工件的大小不同，形状不 同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理 过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温 度、保温时间和冷却速度。通常把加热速度、

最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件 热处理的四个要素，也称工艺参数。正确地确定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果， 并将得到满意的性能。 从数学的观点看，热处理的质量是温度和 时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用 时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处 理，都应包括：

1. 金属热处理工艺基本知识●都应包括

四个重要因素:(2)最高加热温度T; (4)冷却速度Vt.

(1)加热速度V; (3)保温时间h;

图1

热处理规范示意图(b)复杂的热处理规范

(a)简单的热处理规范

2.钢的热处理基本工艺及应用 1) 钢的退火与正火 ● 退火与正火的目的

① 调整硬度以便进行切削加工② 消除残余应力 ③ 细化晶粒，改善组织 ④ 为最终热处理做好组织上的准备

●退火：将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理

工艺。 退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、 去应力退火、再结晶退火等，如图所示。

图2

各种退火及正火的加热范围

图3

箱式炉

● 完全退火

将亚共析钢加热到Ac3+30~50℃,保温后缓冷 的退火工艺称为完全退火。 目的：降低硬度，消除内应力。● 等温退火

将亚共析钢加热到 Ac3 +30~50℃、过共析 钢加热到Ac1+30~50℃,

保温后快冷到Ar1以下 某一温度保温，然后出炉空冷。如图是高速钢 等温退火与普通退火的 比较图3 高速钢等温退火与普通退火的比较

●

球化退火

将共析钢或过共析钢加热到 Ac1 +20~30℃,保温 适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。 目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球状 珠光体，为后面的淬火作组织准备。●

扩散退火

将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷 却的热处理工艺

称为扩散退火。 目的：消除成份偏析。●去应力退火

将工件加热到 Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却 的热处理工艺称为去应力退火。 目的：消除铸、锻、焊的内应力。

温后空气中冷却的热处理工艺。●正火具有以下几方面的应用：

●正火是将钢加热到 Ac3或 Accm以上30~50℃,保

① 含碳量≤0.25%经正火后硬度提高，改善了切削 加工性能。 ② 消除过共析钢中的二次渗碳体。

③ 作为普通结构零件的最终热处理。

●正火的冷却速度稍快于退火，由C曲线可知，二

者的组织是不一样的。正火后的组织比退火细，如图 所示。

图3

正火与退火后组织的比较

2) 钢的淬火

淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk的速度冷却的热处理工艺。 目的：为了获得马氏体，提高钢的力学性能。●淬火温度

选择淬火温度的原则是 获得均匀细小的奥氏体。 如图所示，一般淬火温度 在临界点以上。

图4

碳钢的淬火温度范围

组织为马氏体，如图所示。 ● 亚温淬火：加热温度在Ac ~ Ac 之间，淬火组织 1 3 为马氏体加铁素体，如图所示。亚温淬火也是一种强 韧化处理方法。

● 对亚共析钢，淬火温度为Ac +30~50℃,淬火3

图5

马氏体

图6

马氏体加铁素体

● 对共析钢和过共析钢 淬火温度为Ac1+30~50℃, 组织为细马氏体加颗粒状 渗碳体和少量残余奥氏体， 如图所示。 图7●对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50~100℃。

提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和 均匀化。

3)

淬火介质

●为了保证得到马氏体

组织，淬火速度必须大 于临界冷却速度Vk,但 往往会引起工件变形和 开裂。● 要想既得到马氏体又

避免变形和开裂，理想 的淬火冷却曲线如图所 示。

图8 理想的淬火冷却曲线

● 最常用的淬火介质是水和油。

● 水是经济且冷却能力

表1

较强的淬火介质。如表 所示：● 油主要用于合金钢

或小尺寸碳钢工件的 淬火。● 熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。这

类介质只适用于形状复杂和变形要求严格的小件的分 级淬火和等温淬火。● 近年来出现聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、

高浓度硝盐水溶液等淬火介质。

4) 淬火方法●常用淬火方法如图所示。 ● 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，如 水淬、油淬等。● 双液淬火法 图9 各种淬火方法示意图

将加热的工件放入一 …… 此处隐藏：358字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……