常用熱處理工藝

加工開發(fā)部教育訓練常用熱處理工藝積極參與！共同進步！發(fā)現(xiàn)問題及時反饋！JEFFERY

鋼的熱處理就是通過加熱、保溫、冷卻的方法改變鋼的組織結構以獲得工件所要求性能的一種加工技術。一、根據加熱、冷卻方式及獲得的組織和性能的不同，鋼的熱處理工藝可分為普通熱處理、表面熱處理及形變處理。二、根據處理零件在整個生產工藝過程中位置和作用的不同，可分為預備熱處理和最終熱處理。如退火和正火屬于預備熱處理，但對性能要求不高的零件，也可作為最終熱處理。鋼的常用熱處理JEFFERY鋼的常用熱處理工藝1、退火：5、調質：2、正火：6、表面處理：3、淬火：4、回火7、深冷處理：JEFFERYFe-C相圖ABCD以上------液相區(qū)（L）AHNA------δ固溶體區(qū)（δ）NJESGN------奧氏體區(qū)（γ或A）GPQG------鐵素體區(qū)（α或F）DFKL------滲碳體區(qū)（Fe3C或Cm）MO------鐵素體的磁性轉變線A01------滲碳體的磁性轉變線HJB------包晶轉變線ECF------共晶轉變線PSK------共析轉變線GS線------又稱A3線，是奧氏體與鐵素體互相轉變線ES線------碳在奧氏體中溶解度曲線PQ線------碳在鐵素體中溶解度曲線包晶轉變------LB+δH

γJ（1495℃）共晶轉變------LCγE+Fe3C（1148℃）共析轉變------γsαP+Fe3CFe-C相圖說明（1）JEFFERYFe-C相圖說明（2）符號溫度/℃ωc×100說明符號溫度/℃ωc×100說明A15380純鐵的熔點J14950.17包晶點B14950.53包晶轉變時液態(tài)合金的成分K7276.69滲碳體的成分C11484.3共晶點M7700純鐵的磁性轉變點D12276.69滲碳體的熔點N13940γ-Fe與δ-Fe互相轉變溫度E11482.11碳在γ-Fe中的最大溶解度O770≈0.5ωc≈0.5%合金的磁性轉變點F11486.69滲碳體的成分P7270.0218碳在α-Fe中的最大溶解度G9120α-Fe與γ-Fe互相轉變溫度（A3）S7270.77共析點（A1）H14950.09碳在δ-Fe中的最大溶解度Q6000.0057600℃時碳在α-Fe中的溶解度JEFFERY鐵碳合金按有無共晶轉變分為碳鋼和鑄鐵：碳鋼：ωc＜2.11%

鑄鐵：ωc＞2.11%按含碳量劃分為以下七種類型：工業(yè)純鐵：ωc＜0.0218%

共析鋼：ωc=0.77%

亞共析鋼：ωc=0.0218-0.77%

過共析鋼：ωc=0.77-2.11%

共晶白口鐵：ωc=4.3%

亞共晶白口鐵：ωc=2.11-4.3%

過共晶白口鐵：ωc=4.3-6.69%鐵碳合金的分類JEFFERY1、定義：退火是將鋼加熱至臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫后隨爐緩慢冷卻以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。2、目的：均勻鋼的化學成分及組織，細化晶粒，調整硬度，消除內應力和加工硬化，改善鋼的成形及切削加工性能，并為淬火作好組織準備3、分類：臨界溫度（Ac1或Ac3）以上：

a、完全退火：主要用于亞共析鋼，以細化晶粒、均勻組織、消除內應力，降低硬度

b、擴散退火：主要用于鋼錠、鑄件、鍛坯，以使成分和組織均勻化。

c、不完全退火：主要用于過共析鋼獲得珠光體組織，以消除應力、降低硬度、改善加工性

d、球化退火：主要用于共析鋼、過共析鋼、合金工具鋼，以降低硬度，均勻組織退火JEFFERY臨界溫度（Ac1或Ac3）以下：

a、再結晶退火：將金屬加熱到再結晶溫度以上，保持適當時間，使變形晶粒轉變?yōu)榫鶆虻容S晶粒，以消除加工硬化，鋼的機械性能恢復到冷變形前的狀態(tài)。

b、去應力退火：消除變形加工及鑄造、焊接過程引起的殘余內應力，以降低硬度、提高尺寸穩(wěn)定性，防止工件變形和開裂。去應力退火后冷卻應緩慢，以免產生新的應力。退火JEFFERY1、定義：正火是將鋼加熱到Ac3（或Acm）以上適當溫度，保溫后在空氣中冷卻得到珠光體類組織的熱處理工藝。2、目的：細化晶粒、消除應力、消除魏氏組織和帶狀組織，為最終熱處理提供合適的組織狀態(tài)，消除過共析鋼的網狀炭化物，為球化退火作好組織準備，提高普通結構零件的機械性能；3、應用：適用于含碳量小于0.25%的低碳鋼，正火工藝周期短，操作簡便，工藝成本低，在工藝性能允許的情況下，盡可能用正火代替退火。正火JEFFERY1、定義：淬火是將鋼加熱到臨界點Ac3或Ac1以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的冷卻速度得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝。2、目的：使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，并配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。EX：a、淬火+低溫回火→提高工具、軸承、滲碳零件或高強度耐磨件的硬度和耐磨性

b、淬火+中溫回火→顯著提高彈簧鋼的彈性極限

c、淬火+高溫回火→可以得到強韌結合的優(yōu)良綜合機械性能3、淬火溫度：

a、亞共析鋼：Ac3以上30-50℃b、共析鋼、過共析鋼：Ac1以上30-50℃4、淬火冷卻介質：水、油、NaCl（NaOH）水溶液、有機水溶液（乙烯醇+防腐劑+防銹劑+消泡劑）淬火JEFFERY常用淬火介質的冷卻特性名稱最大冷卻速度時平均冷卻速度備注所在溫度/℃冷卻速度/℃S-1650-550℃300-200℃靜止自來水20℃3407751354501、冷卻速度由φ20銀球所測。

2、各冷卻速度值均根據冷卻速度特性曲線估算。靜止自來水40℃285545110410靜止自來水60℃2202758018510%NaCl溶液20℃58020001900100015%NaCl溶液20℃5602830275077520%NaCl溶液20℃4301640114082010#機油，20℃430230606510#機油，80℃43023070553#錠子油，20℃50012010050淬火JEFFERY1、定義：回火是將鋼在A1以下溫度加熱，使其轉變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并一適當?shù)姆绞嚼鋮s到室溫的過程。2、目的：主要目的是減少或消除淬火應力，保證相應的組織轉變，提高鋼的韌性和塑性，獲得硬度、強度、塑性和韌性的適當配合，以滿足各種用途工件的性能要求。3、分類：a、低溫回火：回火溫度約為150-250℃，回火組織為回火馬氏體。和淬火馬氏體相比，回火馬氏體既保持了鋼的高硬度、高強度和良好耐磨性，又適當提高了鋼的韌性，適用于刀具、量具、滾動軸承、滲碳件及高頻表面淬火工件。低溫回火鋼大部分是淬火高碳鋼和高碳合金鋼。b、中溫回火：回火溫度在350-500℃之間，回火組織為回火屈氏體。對于一般碳鋼和低合金鋼，中溫回火后具有高的彈性極限，較高的強度和硬度，良好的塑性和韌性，中溫回火主要用于各種彈簧零件和熱鍛模具。c、高溫回火：回火溫度約為500-650℃，回火組織為回火索氏體。高溫回火主要適用于中碳結構鋼和低合金結構鋼，用來制作曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車半軸、機床主軸及齒輪等重要的機器零件。這些零件在使用中要求較高的強度并能承受沖擊和交變負荷的作用。回火JEFFERY調質處理1、定義：淬火和隨后的高溫回火叫做調質處理。2、作用：鋼經調質處理后具有優(yōu)良的綜合機械性能。一、鋼的表面淬火：1、定義：是將工件快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。2、作用：滿足工藝上要求零件表面具有高的強度、硬度和耐磨性，心部具一定的強度、足夠的塑性和韌性。3、分類：感應加熱、火焰加熱、電接觸加熱、電解液加熱以及激光加熱。表面處理JEFFERY表面處理感應加熱：1、定義：利用電磁感應原理，在工件表面產生密度很高的感應電流，并使之迅速加熱至奧氏體狀態(tài)，隨后快速冷卻獲得馬氏體組織的方法2、分類：根據不同的電流頻率，可將感應加熱表面淬火分為三類：

a、高頻感應加熱表面淬火：常用電流頻率80-1000KHz，可獲得表硬化層深度為0.5-2mm，主要用于中小摸數(shù)齒輪和小軸的表面淬火。

b、中頻感應加熱表面淬火：常用電流頻率2500-8000Hz，可獲得3-6mm深的硬化層，主要用于要求淬硬層較深的零件，如發(fā)動機曲軸、凸輪軸、大模數(shù)齒輪、較大尺寸的軸和鋼軌的表面淬火。

c、工頻感應加熱表面淬火：常用電流頻率為50Hz，可獲得10-15mm

以上的硬化層。適用于大直徑鋼材的穿透加熱及要求淬硬層深的大工件的表面淬火。3、說明：感應加熱缺點是設備費用昂貴，不適用于單件生產。JEFFERY化學熱處理1、定義：將金屬工件放入含某種活性原子的化學介質中，通過加熱使介質中的原子擴散滲入工件一定深度的表層，改變其化學成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學熱處理。和表面淬火不同之處是鋼在化學熱處理后工件表面的組織有變化。2、分類：根據滲入元素的不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮、碳、氮共滲、滲硼和滲金屬等等。3、作用：化學熱處理可獲得比表面淬火更高的硬度、耐磨性和疲勞強度，心部在具有良好塑性和韌性的同時，還可獲得叫高的強度。適當?shù)幕瘜W熱處理還可使工件表層具有減磨、耐腐蝕等特殊性能。4、過程：化學熱處理的一般過程由分解、吸附和擴散三個基本過程組成。JEFFERY滲碳1、定義：將低碳鋼件放入滲碳介質中，在900-950℃加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面并獲得高滲碳層的工藝方法。2、分類：固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳。3、說明：為充分發(fā)揮滲碳層的作用，使零件表面獲得高硬度和高耐磨性，心部保持足夠的強度和韌性，零件在滲碳后必須進行熱處理。

a、對于本質細晶粒鋼，通常滲碳后可預冷至淬火溫度，直接淬火，然后進行180-220℃低溫回火。

b、對于固體滲碳零件、本質粗晶粒鋼滲碳后不能直接淬火的零件，也可從滲碳溫度直接空冷后再次加熱淬火，然后進行低溫回火。表層組織為高碳細針狀回火馬氏體組織加細晶粒狀滲碳體，硬度為HRC58-62。

c、根據滲層組織和性能要求，一般零件表層含碳量最好控制在0.85--1.05%左右，滲層厚度一般為0.5-2mm。JEFFERY滲氮1、定義：向鋼件表面滲入氮元素，形成富氮硬化層的化學熱處理稱為滲氮。2、分類：液體滲氮、氣體滲氮。3、說明：

a、和滲碳相比，鋼件滲氮后具有更高的表面硬度和耐磨性，氮化后硬度可達到HRC65-72。

b、氮化層穩(wěn)定性好，高硬度和耐磨性可保持到560-600℃不降低

c、比滲碳具有更好的疲勞強度。

d、氮化后在鋼件表面形成致密氮化物薄膜，具有良好抗蝕性能

e、氮化溫度低（500-600℃），氮化后工件不需熱處理，因此滲氮件變形很小，適用于精密零件的最終熱處理。4、用途：磨床主軸、鏜床鏜桿、精密機床絲杠、內燃機曲軸、各種精密齒輪和量具等。JEFFERY深冷處理1、定義：將淬火后的工件,在0度以下的低溫介質中繼續(xù)冷卻,一般到零下60-80℃,待工件截面冷到溫度均勻一致后,取出空冷。2、介質：常用介質為液氮。3、用途：可提高工件硬度，抗拉強度和穩(wěn)定工件尺寸，主要適用于合金鋼制成的精密刀具、量具和精密零件，如量規(guī)、量塊、鉸刀、樣板、高精度的絲杠、齒輪等，還可使磁鋼更好的保持磁性。JEFFERY常用碳素工具鋼牌號、成分、熱處理、用途鋼號化學成分熱處理應用舉例ωCωMnωSiωSωP淬火回火溫度℃冷卻介質硬度HRC溫度℃硬度HRCT7T7A0.65-0.740.65-0.740.2-0.40.15-0.30.15-0.350.15-0.3≤0.03≤0.02≤.035≤0.03800-820水水61-63180-20060-62制造承受震動與沖擊載荷，要求較高韌性的工具，如鑿子、打鐵用模、各種錘子、木工工具、石鉆（軟巖石用）等T8T8A0.75-0.840.75-0.840.2-0.4.15-0.300.15-0.350.15-0.3≤0.03≤0.02≤.035≤0.03780-800水水61-63180-20060-62制造承受震動與沖擊載荷，要求較高韌性的工具，如簡單模子、沖頭、剪切金屬用剪刀木工工具、煤礦用鑿子等T10T10A0.95-1.040.95-1.04.15-.35.15-.300.15-0.350.15-0.3≤0.03≤0.02≤.035≤0.03770-790水油水油62-64180-20060-62制造不受震動、在刃口上要求有少許韌性的工具，如刨刀、沖模、絲錐、板牙、手鋸鋸條、卡尺等T12T12A1.15-1.241.15-1.24.15-0.35.15-.30