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5-3 钢的整体热处理 江西理工大学应科院材料教研室 钟涛生 1 退火 将钢加热到适当温度T，保温t，然后缓慢（随炉）冷却的热处理工艺叫做退火。 根据加热温度低于或高于A1温度分为“重结晶退火”和 “低温退火”。 根据退火时的冷却方式，退火分为连续冷却退火和等温冷却退火。 根据加热温度和退火目的的不同，退火又分为完全退火、等温退火、扩散退火、去应力退火、球化退火、和再结晶退火等。 1 退火 （1）完全退火（full annealing） 完全退火主要适用于亚共析钢的铸、锻、焊、轧制件。 将钢加热到Ac3+20~30℃，保温一段时间完全γ化后随炉缓慢冷却至600℃再空冷，获得接近平衡组织的热处理工艺叫做完全退火。 完全退火的目的： 重结晶细化晶粒，消除粗大不均匀组织；消除内应力以防止开裂变形；降低硬度，改善切削性能和消。 1 退火 （1）完全退火（full annealing） 完全退火的冷速要足够低，碳钢：100-200℃/s，一般合金钢：50-100℃/s,高合金钢：10-50℃/s。 完全退火的缺点： 由于冷速缓慢，所以退火周期长，生产效率低。 为克服完全退火的缺点，通常采用等温退火。 1 退火 （2）等温退火（full annealing） 将钢加热到Ac3+20~30℃，保温一段时间完全γ化后，快速冷至P转变区某温度T等温时间t，γ全部→P后再冷却至室温的热处理工艺叫做等温退火。 等温退火的目的： 缩短退火时间，提高效率并获得完全退火的目的。 1 退火 （3） 球化退火(Spheroidizing annealing) 球化退火主要适用于过共析钢和合金工具钢。 将钢加热到Ac1+20~40℃，保温较短时间获得不均匀γ+未熔粒状碳化物。然后缓冷至600℃时再空冷以得到球状P为目的的热处理工艺叫做球化退火。 球化退火的目的： 获得球状P，降低硬度，改善切削性能，均匀组织，为后续淬火作组织准备。 1 退火 （4） 去应力退火(Relief annealing) 去应力退火主要适用于铸、锻、焊及冷冲压等工件。 将钢加热到相变温度AC1以下(500~650℃)，保温一定时间t后随炉缓慢的热处理工艺叫做去应力退火。 去应力退火的目的： 消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，防止开裂与变形。 1 退火 （5） 扩散退火(Diffusion annealing) 扩散退火主要适用于铸件、铸锭。 将钢加热到Tm以下100~200℃，保温10-15h后随炉冷却的热处理工艺叫做扩散退火，又叫做均匀化退火。 扩散退火的目的： 消除成分偏析，使成分均匀化。 1 退火 （6） 再结晶退火(Recrystalization annealing) 再结晶退火主要适用于冷变形件。 将冷变形金属加热到T再+100~150℃，保温，使变形晶粒重新变成等轴晶粒的热处理工艺叫做再结晶退火。 再结晶退火的目的： 消除加工硬化和残余应力，提高塑性，改善切削性能。 2 正火 正火适用于不同C含量的C钢和中、低合金钢，不适用于 高合金钢。 将钢加热到临界温度点Ac3/Accm以上，保温使之完全γ化后，在空气中冷却的热处理工艺叫做正火。 正火的目的： A、细化晶粒、消除不正常组织(如：带状组织、魏氏组织及网状Fe3C); B、对于低、中碳钢，提高硬度，改善切削性能； C、对性能要求不高的中碳钢和中碳合金钢，可作为最终热处理工艺替代调制处理，改善力学性能。 D、对于过热淬火返修件，消除组织遗传性，以便重新淬火。 3 淬火 将钢加热到AC3/AC1+30-50℃，保温时间t后，在水/油等冷却介质中，以大于上临界冷却速度Vk的速度冷至Ms以下获得M或冷至Ms附近获得β下的热处理工艺叫做淬火。 淬火的目的： 提高工件的强度和硬度。 淬火所得到的M叫淬火M。 3 淬火 （1）淬火介质 常见的淬火冷却介质有水、油、盐浴、碱浴和金属浴等。 ①水 水作为淬火介质的优点： 冷却能力强、廉价、安全、环保、以实现自动化和淬火工件不用清洗等优点，广泛用于碳素钢的淬火。 水作为淬火介质的缺点： 冷却特性不好，在再续快冷的650-400℃高温区冷却能力差，而在400℃以下的低温区冷却速度快。 为克服水的冷却特性，水温应30℃，通常加入NaOH/NaCl改善冷却特性，提高冷却能力。 3 淬火 （1）淬火介质 ②油 由于植物油价格昂贵，易老化，所以通常采用矿物油作为冷却介质。 矿物油作为淬火介质的优点： 冷却特性好，适合作为淬透性好的合金钢的冷却介质。 矿物油作为淬火介质的缺点： 冷却能力较差，不能满足高温区高速冷却的要求，容易产生淬不透。 3 淬火 （1）淬火介质 ③盐浴和碱浴 低温盐浴和低温碱浴的冷却能力和矿物油差不多，在高温时冷速快，随着T的下降，冷速下降。