第七章 钢的热处理工艺.ppt

第七章 钢的热处理工艺 ;7.1 退火(Annealing) 退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到一定温度保温一定时间，然后以缓慢的速度冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺； ;退火分类： 亚临界退火：低于临界温度A1的退火； 不完全退火：临界温度A1~A3(Acm)之间的退火； 完全退火：临界温度A3(Acm)以上的退火； 退火工艺：完全退火（重结晶退火）、等温退火、球化退火(不完全退火）、扩散退火（均匀化退火）、去应力退火（低温退火）、中间退火（再结晶退火）;退火目的： 消除残余应力； 降低硬度以改善切削加工性能； 细化晶粒，调整组织。;（1）完全退火(重结晶退火): 把钢加热到Ac3＋20℃~30℃，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却），以获得接近平衡组织的热处理工艺； 适用钢：亚共析钢，完全退火后组织为F+P; 目的：细化晶粒、降低硬度以改善切削加工性能和消除内应力； ;注意：完全退火主要用于亚共析钢，过共析钢不宜采用，因为加热到Accm以上缓冷时，二次渗碳体会以网状形式沿奥氏体晶界析出，使钢的韧性大大下降，并可能在以后的热处理中引起裂纹。 ;（2）等温退火： 是将钢或毛坯加热到Ac3＋20℃~30℃，保温适当的时间，较快地冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使奥氏体转变为珠光体组织，然后缓慢冷却的热处理工艺。 “等温”的含义是，发生珠光体转变时是在Ar1以下珠光体转变区间的某一温度等温进行； 目的：缩短退火时间，提高生产效率，获得均匀的组织和性能； ;注意：等温退火的目的与完全退火相同，但转变较易控制，能获得均匀的预期组织；对于奥氏体较稳定的合金钢，常可大大缩短退火时间。;;;片状珠光体→→→→球状珠光体;（4）扩散退火（均匀化退火）：为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线的温度，长时间保温并进行缓慢冷却的热处理工艺。 温度范围：Ac3或Accm＋150~300℃，保温时间：10h~15h 注意：扩散退火后钢的晶粒粗大，需要完全退火或正火处理； ;扩散退火温度区间;（5）去应力退火（低温退火）：为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷??加工在工件中造成的残余内应力而进行的低温退火。 退火温度： 500-650℃，保温后随炉缓慢冷却； 目的：消除因变形加工及铸造、焊接过程中引起的残余内应力，以提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开裂； ;（6）中间退火（再结晶退火）：金属材料由于冷加工产生加工硬化，韧性下降，使进一步加工困难。这时常采用中间退火来恢复韧性，这种在过程之间的退火称为中间退火，通常也称再结晶退火。 温度：Ac1以下11~22 ℃保温适当时间，空冷;7.2 正火（常化处理）（Normalizing);正火应用范围：所有成分的碳钢锻件和铸件。 注意：奥氏体钢、不锈钢和沉淀硬化钢通常不进行正火处理。;应用： ①作为最终热处理 细化晶粒，组织均匀化，增大P含量并细化，普通结构钢件； ②作为预先热处理 淬火或调质处理前，以消除魏氏组织(组织特征是先共析铁素体沿奥氏体一定晶面呈针片状析出）和带状组织，过共析钢是为了消除网状碳化物； ③改善切削加工性能 低碳钢和某些低碳低合金钢采用正火来调整硬度。 ;注意： （1）正火与完全退火的区别在于冷却速度更快，目的是使钢的组织正常化，又称常化处理。 （2）有些钢如W18Cr4V高速钢在空气中冷却得到的是马氏体，不能称为正火，而是淬火。;退火和正火的缺陷及其质量控制;3）退火时形成石墨碳：碳素工具钢如果退火温度高、保温时间长或多次返修退火，会导致渗碳体发生分解形成石墨碳，且在石墨周围是大块铁素体。由于石墨碳的存在，淬火时易形成软点和开裂，工模具在使用过程中易发生磨损或崩刃。;4）过共析钢正火时出现网状二次渗碳体：过共析钢球化退火前为消除二次渗碳体采用正火处理，如果工件尺寸太大，冷速过于缓慢，则达不到消除二次网状渗碳体的目的。必须采用鼓风冷却或喷淋水冷等方法加快正火冷却速度。;7.3 淬火（Quenching);1、淬火加热温度 亚共析钢：Ac3以上30-50℃ 共(过共)析钢：Ac1以上30-50℃ 淬火加热时间:包括升温时间和保温时间两个阶段，工厂中采用经验公式计算。 ;2、淬火冷却介质 淬火时如何达到既能获得马氏体组织，又能减小变形和开裂倾向的目的？ 途径：寻找一种比较理想的淬火冷却介质；从淬火的冷却方法上设法改进。;理想的冷却曲线： 应只在C曲线鼻尖处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小内应力的目的。 理想冷却介质： 使淬火钢件的冷却过程符合理想冷却速度的介质。;理想淬火介质的冷却能力 650℃以上缓冷，降低淬火热应力； 650 ℃ -400