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热处理基础知识 讲师： * 热处理基本概念* 渗碳热处理* 调质热处理* 热处理缺陷与预防* 热处理设备简介 一、热处理基本概念 热处理：金属热处理是将金属材料（其中包括黑色金属材料和有色金属材料及其加工后的工件）在固态范围内，通过一定的加热，保温和冷却，使金属或合金的内部组织发生变化，从而获得预期的性能（如力学性能、加工性能、物理和化学性能）、组织和结构的工艺过程的总称。 基本热处理：淬火、退火、正火和回火。 淬 火： 概念：就是将工件加热到AC3或AC1某一温度，保温一定时间使之奥氏体化后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却，以得到高硬度的马氏体或下贝氏体的热处理工艺方法。 目的： 提高硬度和耐磨性； 提高工件的综合力学性能或使工件获得较高的弹性； 获得特殊的物理化学性能（磁性、耐蚀性、耐热性等）。 回 火： 概念：将工件加热到钢的A1以下某一温度，保温一段时间，然后进行冷却（一般冷至室温）的热处理工艺。 目的： 使工件获得所要求的力学性能； 减少或削除残余应力； 稳定工件的组织和尺寸。 分类： 低温回火（150~250℃），如渗碳和碳氮共渗件，低合金超高强度钢等； 中温回火（300~450℃），如各种弹簧钢等； 高温回火（500~650℃），如螺栓、轴等。 正 火： 概念：将钢加热到Ac3或Acm以上适当温度，保温一定时间，使奥氏体均匀化，然后出炉空冷或以其它适当的冷却方式冷却的热处理工艺。 目的： 碳含量小于0.5%的钢件常用正火代替退火，这样既节约能源，又提高生产效率； 力学性能要求不高的零件，可用正火作为最终处理； 对于过共析钢若有网状碳化物存在，必须进行正火处理，消除网状碳化物，再进行球化退火； 消除切削加工后的硬化现象和去除内应力； 细化晶粒，均匀组织。 退 火： 概念：把钢加热到适当温度（一般Ac1以上），保温一定的时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的组织的热处理方法。 目的： 降低硬度，以利于切削加工； 提高钢的塑性和韧性，以便于冷变形加工； 改善或消除钢在铸造、轧制、锻造和焊接等过程中所造成的各种组织缺陷； 细化晶粒，改善钢中碳化物的形态及分布，为最终热处理做好组织准备； 消除内应力，以减少变形和防止开裂。 化学热处理 将钢件在特定的介质中加热保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需机械或化学性能的工艺的总称。 目前化学热处理方法是渗入法，有单一渗入法和共渗法，如渗碳、渗氮、碳氮共渗等。 特殊热处理 表面热处理、真空热处理、形变热处理、钢的时效等。（我司现有真空热处理，主要用于处理模具钢，如我司成型机上的模具） 淬硬性与淬透 性 淬硬性 钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的 最高硬度的能力，主要取决于淬火马氏体的碳 含量，碳含量越高，钢的淬硬性越好。 加工硬化 经塑性变形后，金属内部的位错密度增加，位错在运动过程中与其它位错相遇的机率增多，并出现位错堆积和缠结现象，使得位错运动阻力增加，塑性变形抗力增加。因此随塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降称为加工硬化。 回火脆性 一般来说，淬火钢件随回火温度的升高，硬度、强度逐渐下降而塑性、韧性不断提高，但在300度和400-550度两个温度范围回火时，冲击韧性会显著下降的现象称为回火脆性。 低温回火脆性是由于从马氏体中析出薄片状碳化物引起的。无论碳钢还是合金钢都会产生这类脆性且无法消除。 高温回火脆性是回火冷却时，冷速较慢而引起的，它主要出现在含Cr、Ni、Mn等元素的合金钢中，当出现高温回火脆性时，可加热到600以上，保温后快速冷却，就能予以消除，故称可逆回火脆性。在合金钢中加入适量的W、Mo能有效防止高温回火脆性。 二、常用合金元素在钢中的作用 碳（ C ）：提高钢的强度； 钨（ W ）：提高红硬性； 铬（Cr ）：提高淬透性和耐磨性； 钒（ V ）：细化晶粒； 钼（Mo）：提高二次硬化； 钴（Co ）：提高红硬性尤甚； 锰（Mn）：提高强度,在一定程度上提高可淬性； 镍（ Ni ）：提高强度，减少氢脆； 硼（ B ）：提高可淬性； 硅（ Si ）：保证钢的强度，适当 的含量改变钢 的塑性和韧性； 铝（AL）：与氢（N）结合为ALN阻止奥氏体 长大。 二、常用合金元素在钢中的作用 2.1碳（Carbon）：提高钢的强度.碳是影响钢材机械性质最大的元素。随着碳含量的增加，钢材的硬度、抗拉强度、降伏强度，皆呈大幅的上升，一般而言，每增加0.01%的碳，抗拉强度约增加1000 psi（0.7