第四章2 金属材料热处理.ppt

第三节钢的退火和正火 在机械制造过程中，退火和正火经常作为预先热处理，用以消除铸造或锻造等热加工工件存在的晶粒粗大，组织不均匀，成分偏析和残余应力过大等缺陷。 有时也为最终热处理（淬火回火）做好组织上的准备。通过适当的退火和正火后，工件的组织细化，成分均匀，具有较好的力学性能和切削加工性能，对于一些普通铸件、焊接件以及不重要的工件，退火和正火也可以作为最终热处理工序。 一、钢的退火 一、退火 ???? 将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。?? 根据退火的工艺特点和不同的目的，退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火和扩散退火等。各种钢的退火加热温度范围见图所示。 1.完全退火 1. 完全退火??? 完全退火又称重结晶退火，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和砂中冷却), 以获得接近平衡组织的热处理工艺。完全退火一般用于亚共析钢。 　　 ??? 完全退火的目的在于，通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高性能；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，还可消除内应力。 完全退火的“完全”是指工件被加热到临界点以上获得完全的奥氏体组织。 2. 球化退火 球化退火是将钢件加热到高于Ac1 以上30－50℃,保温较长时间后以及其缓慢的冷却速度冷却到600℃以下，再出炉空冷的热处理工艺。 ??? 球化退火为使钢中碳化物球状化的热处理工艺。目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前正火将网状渗碳体破碎），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。球化退火的加热温度略高于Ac1。球化退火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。 二、钢的正火 将钢加热到Ac3（对于亚共析钢）或Accm（对于过共析钢）点以上30-50℃，保温一定时间后，在空气中冷却，从而得到珠光体类组织的热处理工艺称为正火 亚共析钢正火的主要目的是细化晶粒，消除组织中的缺陷。由于冷却较快，正火组织中珠光体片层较细，提高了钢的强度和硬度。 过共析钢正火的主要目的是抑制或消除网状渗碳体。 普通结构零件的正火处理可作为最终热处理。合金钢在调质处理前均进行正火处理，以获得细密而均匀的组织。低碳钢或低碳合金钢正火后可提高硬度，改善切削加工性能。 由于正火比退火生产周期短，设备利用率高，节约能源，因此得到了广泛的应用。 第四节 钢的淬火 什么是淬火？ 钢的淬火是以获得马氏体组织为目的的热处理工艺。 它是将工件加热至奥氏体化或部分奥氏体化的温度，然后以大于临界冷却速度（Vk）冷到Ms点以下，使钢发生马氏体转变。 将钢加热到相变温度以上（亚共析钢为Ac3以上30 ℃～50 ℃；共析钢和过共析钢为Ac1以上30 ℃～50 ℃），保温一定时间后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。 一、淬火的目的 钢淬火后要回火，与不同的回火配合其目的有以下三个 1. 提高钢的硬度和耐磨性 例如：工具、轴承等工件一般用高碳钢制造，并淬火得到马氏体（部分下贝氏体），再配以低温回火，以提高其硬度和耐磨性。 2. 获得优异的综合力学性能 例如：齿轮（心部）、轴类、结构件等重要机器零件，都要求具有良好的综合力学性能，即高强度和高韧性，一般用中、低碳钢制造并淬火得到马氏体，再进行高温回火。 3. 获得某些特殊的物理和化学性能 例如不锈钢、耐热钢、磁钢等，都可通过淬火使之得到一定的物理或化学性能。 二、淬火的加热温度和加热时间 1. 淬火温度的选定 可利用铁碳合金相图来确定碳钢的淬火温度，如图所示 对亚共析钢，适宜的淬火加热温度为Ac3以上30～50℃， 对过共析钢，适宜的淬火加热温度为Ac1以上30～50℃， 对合金钢，也可参考其临界点的温度，用类似的方法确定淬火加热温度。由于合金碳化物难于溶解，所以合金钢的淬火加热温度要相应地提高，有时可达临界温度以上70～100℃。 2. 加热保温时间的确定 加热保温时间是受钢的化学成分、工件尺寸形状、加热炉类型等多种因素的影响。 一般来说，在保证工件透热和内部组织充分转变的前提下，应尽量缩短加热保温时间，以提高生产率，降低能源消耗，减少氧化脱碳，提高热处理质量。具体加热保温时间，可根据经验公式估算，也可由试验来确定。 3、淬火冷却介质 淬火是为了得到马氏体，这就要求淬火冷却速度必须大于临界冷却速度，但这不可避免地引起很大