材料科学教学课件PPT钢的热处理.ppt

4.4.1 退火 退火是把钢加热到适当的温度，经过一定时间的保温，然后缓慢冷却(一般为随炉冷却)，以获得接近平衡组织的热处理工艺。 1、退火的目的 退火的主要目的是减轻钢的化学成分及组织的不均匀性，细化晶粒，降低硬度，消除内应力，以及为淬火做好组织准备。 2、退火的方法 退火的种类很多，包括完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火（均匀化〈再结晶〉退火）及去应力退火等。 （1）完全退火 完全退火是把钢加热至Ac3 以上20~30℃，保温一定时间后缓慢冷却(随炉冷却或埋入石灰、砂和保温介质中冷却)，以获得接近平衡组织的热处理工艺。 完全退火的目的是使粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高材料的综合性能。 或使中碳以上的碳钢和合金钢，得到接近平衡状态的组织，以降低硬度，改善切削加工性能。 由于冷却速度缓慢，还可消除残余应力。完全退火所需时间长，特别是对于某些合金钢往往需要数十小时，甚至数天时间，因此是一种费时的工艺。 完全退火一般用于亚共析钢的铸造件、锻造件、热轧型材和焊接构件等。 低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢完全退火，加热温度在Acm以上，会有网状的二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，造成钢的强度、塑性和韧性的显著降低。 （2）等温退火 等温退火的加热温度与完全退火时基本相同，是将钢件加热到高于Ac3 (或Ac1)的温度,保温适当时间后，较快地冷却到Ar1 以下珠光体区的某一温度，并等温保持，使奥氏体等温转变成珠光体，然后较快冷却的热处理工艺。 等温退火的目的与完全退火相同，能获得均匀的组织，对于奥氏体较稳定的合金钢，可大大缩短退火时间。 （3） 球化退火 球化退火是使钢中碳化物球状化的热处理工艺。 球化退火目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化，以降低硬度，改善切削加工性能，并为以后的淬火作组织准备。 球化退火主要用于共析钢和过共析钢。过共析钢球化退火后的显微组织为在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体，称为球状珠光体，如图3-22。 球化退火的加热温度为Ac1以上20℃-30℃，需要较长的保温时间来保证二次渗碳体的自发球化，保温后随炉冷却。对于有网状二次渗碳体的过共析钢，在球化退火之前应进行一次正火处理，以消除粗大的网状渗碳体，然后再进行球化退火。 （4）均匀化退火（扩散退火） 均匀化退火是将钢加热到Ac3线以上1５0-200℃的温度，长时间保温(10-15h)，然后随炉缓冷至350℃,出炉空冷的工艺。 扩散退火目的是为了消除偏析，使成分均匀化。 工件经扩散退火后，奥氏体的晶粒十分粗大，因此必须进行完全退火或正火处理来细化晶粒。 由于扩散退火温度高、时间长、生产成本高，一般不轻易采用。只有一些优质的合金钢和偏析较严重的合金钢铸件才使用这种工艺。 （5）去应力退火 为消除铸造、锻造、焊接、切削、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为去应力退火。 去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为500-650℃)，保温后随炉冷却，这种处理可以消除约50%-80%的内应力, 不引起组织变化。 4.4.2 正火 正火是将钢材或钢件加热到Ac3(对于亚共析钢)或Accm(对于过共析钢)以上30-50℃，保温适当时间后，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，以得到珠光体型组织的热处理工艺。 正火与完全退火相比，二者加热温度相同，但正火冷却速度较快，转变温度较低。 因此，对于亚共析钢来说，相同钢正火组织中析出的铁素体数量较少，珠光体数量较多，且珠光体的片间距较小，对于过共析钢来说，正火可以抑制先共析网状渗碳体的析出，钢的强度、硬度和韧性较高。 各种退火、正火的加热温度范围如图4-7所示。 4.4.3 退火与正火的选择 （1）改善钢的切削加工性能方面 对于含碳量低于0.25%的低碳钢或低碳合金钢，退火后硬度偏低，切削加工时易“粘刀”，应采用正火改善钢的切削加工性能。 含碳量在0.25%-0.5%中碳钢既可采用退火，也可采用正火来改善切削加工性能，但一般用正火以降低成本，提高生产率。 含碳量0.5%-0.7%的高碳钢则必须采用完全退火降低硬度，改善切削加工性能。 含碳量高于0.75%的高碳钢或工具钢用球化退火作为预备热处理。如需要消除网状二次渗碳体用正火。 （2) 使用性能方面 对于机械性能要求不高的结构钢零件，将正火作为最终热处理代替调质处理，可减少工序、节约能源、提高生产效率。 （3) 经济性方面 由于正火比退火生产周期短，操作简单，成本低。 所以在满足钢的工艺性能和使用性能的前提下，尽量用正火代替退火工艺。 4.5 钢的淬火 （蘸火） 4.5.1 淬火及其目的 淬火是将钢件加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（共析钢