金屬熱處理知識(shí)培訓(xùn)課件

金屬熱處理知識(shí)

熱處理是指通過(guò)對(duì)工件的加熱、保溫和冷卻，使金屬或合金的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而獲得預(yù)期的性能(如機(jī)械性能、加工性能、物理性能和化學(xué)性能等)的操作工藝稱(chēng)為熱處理。工件熱處理的目的是通過(guò)熱處理這一重要手段，來(lái)改變(或改善)工件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要的性能并提高工件的使用壽命。

熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一。1金屬熱處理工藝基本知識(shí)●熱處理過(guò)程中四個(gè)重要因素:

在熱處理時(shí)，因工件的大小不同，形狀不同，材料的化學(xué)成分不同，所以在具體熱處理過(guò)程中，要用不同的加熱速度、最高的加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度。通常把加熱速度、最高加熱溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度稱(chēng)為工件熱處理的四個(gè)要素，也稱(chēng)工藝參數(shù)。正確地確定和保證實(shí)施好工藝，就能獲得預(yù)期的效果，并將得到滿意的性能。

從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看，熱處理的質(zhì)量是溫度和時(shí)間的函數(shù)，所以工件的熱處理工藝規(guī)范可用時(shí)間一溫度為坐標(biāo)表示出來(lái)，任何工件的熱處理，都應(yīng)包括：1金屬熱處理工藝基本知識(shí)圖1熱處理規(guī)范示意圖（a）簡(jiǎn)單的熱處理規(guī)范（b)復(fù)雜的熱處理規(guī)范●都應(yīng)包括四個(gè)重要因素:

(1)加熱速度V；(2)最高加熱溫度T;(3)保溫時(shí)間h;(4)冷卻速度Vt.2鋼的組織六種組織（相）(1)鐵素體(ferrite，縮寫(xiě)：FN)即α-Fe和以它為基礎(chǔ)的固溶體，具有體心立方點(diǎn)陣。純鐵在912℃以下為具有體心立方晶格（注1）的α-Fe。碳溶于α-Fe中的間隙固溶體稱(chēng)為鐵素體，以符號(hào)F表示。由于α-Fe是體心立方晶格結(jié)構(gòu)，它的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727℃時(shí)溶碳量最大，可達(dá)0.0218％,隨著溫度的下降溶碳量逐漸減小，在600℃時(shí)溶碳量約為0.0057％，在室溫時(shí)溶碳量幾乎等于零。因此其性能幾乎和純鐵相同，其數(shù)值如下：抗拉強(qiáng)度180—280MN/平方米、延伸率30--50％、硬度HB50—80由此可見(jiàn)，鐵素體的強(qiáng)度、硬度不高，但具有良好的塑性與韌性。

（2）滲碳體（cementite）——鐵碳合金按亞穩(wěn)定平衡系統(tǒng)凝固和冷卻轉(zhuǎn)變時(shí)析出的Fe3C型碳化物。滲碳體是碳鋼中主要的強(qiáng)化相，它的形狀與分布對(duì)鋼的性能有很大的影響。同時(shí)Fe3C又是一種介（亞）穩(wěn)定相，在一定條件下會(huì)發(fā)生分解。

2鋼的組織它的含碳量為6.69％；熔點(diǎn)為1227℃左右；不發(fā)生同素異晶轉(zhuǎn)變；但有磁性轉(zhuǎn)變，它在230℃以下具有弱鐵磁性，而在230℃以上則失去鐵磁性；其硬度很高（相當(dāng)于HB800），而塑性和沖擊韌性幾乎等于零，脆性極大。

(3)奧氏體：是碳溶解在γ－Fe（面心立方晶格）中的間隙固溶體，常用符號(hào)A表示。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力較大，在727℃時(shí)溶碳為ωc＝0.77％,1148℃時(shí)可溶碳2.11％。奧氏體是在大于727℃高溫下才能穩(wěn)定存在的組織。奧氏體塑性好，是絕大多數(shù)鋼種在高溫下進(jìn)行壓力加工時(shí)所要求的組織。奧氏體是沒(méi)有磁性的。

（4）馬氏體（M）是碳溶于α-Fe（體心立方晶格）的過(guò)飽和的固溶體，是奧氏體通過(guò)無(wú)擴(kuò)散型相變轉(zhuǎn)變成的亞穩(wěn)定相。其比容大于奧氏體、珠光體等組織，這是產(chǎn)生淬火應(yīng)力，導(dǎo)致變形開(kāi)裂的主要原因。馬氏體最初是在鋼（中、高碳鋼）中發(fā)現(xiàn)的：將鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織。

2鋼的組織(5)珠光體是[u體[/氏體是碳溶解在γ－Fe中的間隙[u體[/生共析轉(zhuǎn)變所形成的[u體[/u體[/析體。珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間,強(qiáng)韌性較好.其抗拉強(qiáng)度為750~900MPa,180~280HBS,伸長(zhǎng)率為20~25%,沖擊功為24~32J.力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間,強(qiáng)度較高,硬度適中,塑性和韌性較好σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J).

（6）索氏體（sorbite）鋼經(jīng)正火或等溫轉(zhuǎn)變所得到的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。索氏體組織屬于珠光體類(lèi)型的組織，但其組織比珠光體組織細(xì)。索氏體具有良好的綜合機(jī)械性能?；鼗鹚魇象w中的碳化物分散度很大，呈球狀。故回火索氏體比索氏體具有更好的機(jī)械性能。這就是為什么多數(shù)結(jié)構(gòu)零件要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）的原因。索氏體的定義及組織特征。索氏體，是在光學(xué)金相顯微鏡下放大600倍以上才能分辨片層的細(xì)珠光體(GB/T7232標(biāo)準(zhǔn))。其實(shí)質(zhì)是一種珠光體，是鋼的高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，是片層的鐵素體與滲碳體的雙相混合組織，其層片間距較?。?0～80nm），碳在鐵素體中已無(wú)過(guò)飽和度，是一種平衡組織。四把火：退火、正火、淬火、回火1）鋼的退火與正火3鋼的熱處理基本工藝及應(yīng)用●退火與正火的目的①調(diào)整硬度以便進(jìn)行切削加工②消除殘余應(yīng)力③細(xì)化晶粒，改善組織④為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備●退火：將鋼加熱、保溫，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火工藝可分為完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火等，如圖所示。圖3箱式爐圖2各種退火及正火的加熱范圍●完全退火將亞共析鋼加熱到Ac3+30～50℃，保溫后緩冷的退火工藝稱(chēng)為完全退火。目的：降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力?！竦葴赝嘶饘喒参鲣摷訜岬紸c3+30～50℃、過(guò)共析鋼加熱到Ac1+30～50℃，保溫后快冷到Ar1以下某一溫度保溫，然后出爐空冷。如圖是高速鋼等溫退火與普通退火的比較圖3高速鋼等溫退火與普通退火的比較

●

球化退火將共析鋼或過(guò)共析鋼加熱到Ac1+20～30℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后緩慢冷卻的熱處理工藝稱(chēng)為球化退火。

目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球狀珠光體，為后面的淬火作組織準(zhǔn)備。●擴(kuò)散退火

將工件加熱到略低于固相線溫度，保溫后緩慢冷卻的熱處理工藝稱(chēng)為擴(kuò)散退火。

目的：消除成份偏析。●去應(yīng)力退火

將工件加熱到

Ac1以下某一溫度，保溫后隨爐冷卻的熱處理工藝稱(chēng)為去應(yīng)力退火。

目的：消除鑄、鍛、焊的內(nèi)應(yīng)力。1、強(qiáng)化形式不同鋼淬火屬于非擴(kuò)散型的，組織不擴(kuò)散，而形成高強(qiáng)度、低塑性的過(guò)飽和固溶體—馬氏體。2、青銅分為：淬火時(shí)效強(qiáng)化（如鈹青銅，鈹最大限度的溶入α固溶體中、時(shí)效析出強(qiáng)化相γ），淬火回火強(qiáng)化（如鋁青銅，α固溶體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變?chǔ)?δ、回火時(shí)析出強(qiáng)化相δ并高度分散）。與鋼比較具有如下特點(diǎn)將加熱的工件放入一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫的操作方法，如水淬、油淬等。組織為回火馬氏體，能降低

內(nèi)應(yīng)力和脆性，并保持高硬●電流透入的深度與感應(yīng)電流的頻率有關(guān)。Ac3+30～50℃、過(guò)共析●對(duì)于截面尺寸較大和形狀較復(fù)雜的重要零件以及要求機(jī)械性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造。為多邊形，這種組織稱(chēng)為回火索氏(2)最高加熱溫度T;(3)保溫時(shí)間h;(4)冷卻速度Vt.圖9各種淬火方法示意圖2）淬火（固溶處理）珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間,強(qiáng)韌性較好.●交變磁場(chǎng)使工件內(nèi)部感生出巨大的渦流。(1)鐵素體(ferrite，縮寫(xiě)：FN)鋼經(jīng)正火或等溫轉(zhuǎn)變所得到的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。組織為細(xì)馬氏體加顆粒狀為多邊形，這種組織稱(chēng)為回火索氏●回火溫度在200℃以下,鋼的硬度不降低,對(duì)高碳鋼，甚至略有升高。

●正火是將鋼加熱到

Ac3或Accm以上30～50℃，保溫后空氣中冷卻的熱處理工藝。●正火具有以下幾方面的應(yīng)用：

①含碳量≤0.25%經(jīng)正火后硬度提高，改善了切削加工性能。

②消除過(guò)共析鋼中的二次滲碳體。

③作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理?！裾鸬睦鋮s速度稍快于退火，由C曲線可知，二者的組織是不一樣的。正火后的組織比退火細(xì)，如圖所示。圖3正火與退火后組織的比較2）鋼的淬火

淬火是將鋼加熱到臨界點(diǎn)以上，保溫后以大于Vk的速度冷卻的熱處理工藝。

目的：為了獲得馬氏體，提高鋼的力學(xué)性能?！翊慊饻囟冗x擇淬火溫度的原則是獲得均勻細(xì)小的奧氏體。如圖所示，一般淬火溫度在臨界點(diǎn)以上。圖4碳鋼的淬火溫度范圍●

對(duì)亞共析鋼，淬火溫度為Ac3+30～50℃，淬火組織為馬氏體，如圖所示。

●

亞溫淬火：加熱溫度在Ac1～Ac3之間，淬火組織為馬氏體加鐵素體，如圖所示。亞溫淬火也是一種強(qiáng)韌化處理方法。圖6馬氏體加鐵素體圖5馬氏體圖7

●對(duì)共析鋼和過(guò)共析鋼淬火溫度為Ac1+30～50℃，組織為細(xì)馬氏體加顆粒狀滲碳體和少量殘余奧氏體，如圖所示?！駥?duì)合金鋼，一般淬火溫度為臨界點(diǎn)以上50～100℃。提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中充分溶解和均勻化。3)淬火介質(zhì)●為了保證得到馬氏體組織，淬火速度必須大于臨界冷卻速度Vk，但往往會(huì)引起工件變形和開(kāi)裂?！?/p>

要想既得到馬氏體又避免變形和開(kāi)裂，理想的淬火冷卻曲線如圖所示?！褡畛Ｓ玫拇慊鸾橘|(zhì)是水和油。圖8理想的淬火冷卻曲線●

水是經(jīng)濟(jì)且冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。如表所示：●

油主要用于合金鋼或小尺寸碳鋼工件的淬火?！袢廴跔顟B(tài)的鹽也常用作淬火介質(zhì)，稱(chēng)作鹽浴。這類(lèi)介質(zhì)只適用于形狀復(fù)雜和變形要求嚴(yán)格的小件的分級(jí)淬火和等溫淬火。●近年來(lái)出現(xiàn)聚乙烯醇水溶液、三乙醇銨水溶液、高濃度硝鹽水溶液等淬火介質(zhì)。表14）淬火方法●常用淬火方法如圖所示。圖9各種淬火方法示意圖●單液淬火法

將加熱的工件放入一種淬火介質(zhì)中連續(xù)冷卻至室溫的操作方法，如水淬、油淬等。

將加熱的工件放入一種冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻，然后轉(zhuǎn)入另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)冷卻的淬火方法。如水淬油冷或油淬空冷。雙液淬火主要用于形狀復(fù)雜的高碳鋼工件及大型合金鋼工件?！耠p液淬火法●分級(jí)淬火法

將加熱的工件在Ms點(diǎn)附近的鹽浴或堿浴中淬火，然后取出緩冷的淬火方法。其特點(diǎn)是顯著減少淬火變形與開(kāi)裂，是用于截面尺寸較小淬透性較高的鋼件。●等溫淬火

將加熱工件在稍高于Ms點(diǎn)附近溫度的鹽浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時(shí)間而獲得下貝氏體組織的淬火方法。其特點(diǎn)是工件具有良好的綜合力學(xué)性能，一般不必回火。多用于形狀復(fù)雜和要求較高的小件。5)鋼的淬透性●

淬透性淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。一般規(guī)定由工件表面到半馬氏體區(qū)的深度作為淬硬層深度?！翊阃感詫?duì)鋼力學(xué)性能的影響:鋼的淬透性直接影響其熱處理后的力學(xué)性能。圖10●

淬透性高的鋼，其力學(xué)性能沿截面均勻分布●淬透性低的鋼，其截面心部的力學(xué)性能低●淬透性的測(cè)定及其表示方法●

測(cè)定鋼的淬透性最常用的方法是末端淬火法?！駥ⅵ?5×100mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣經(jīng)奧氏體化后，對(duì)末端進(jìn)行噴水冷卻。如圖所示。圖11末端淬火法③細(xì)化晶粒，改善組織熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。正火后的組織比退火細(xì)，如圖所示。鋼加熱到Ac1+30～50℃，●電流頻率越高，感應(yīng)電流透入深度越淺?！駥?duì)于截面尺寸較大和形狀較復(fù)雜的重要零件以及要求機(jī)械性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造。索氏體具有良好的綜合機(jī)械性能。（a）簡(jiǎn)單的熱處理規(guī)范（b)復(fù)雜的熱處理規(guī)范一般不在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行回火。圖9各種淬火方法示意圖因此其性能幾乎和純鐵相同，其數(shù)值如下：●回火溫度300℃以上，鋼的硬其特點(diǎn)是顯著減少淬火變形與開(kāi)裂，是用于截面尺寸較小淬透性較高的鋼件?！窕鼗疬^(guò)程中的性能變化如水淬油冷或油淬空冷。其特點(diǎn)是工件具有良好的綜合力學(xué)性能，一般不必回火。同時(shí)Fe3C又是一種介（亞）穩(wěn)定相，在一定條件下會(huì)發(fā)生分解。鋼的硬度再次升高,中、低碳鋼提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中充分溶解和均勻化。其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距離，HRC為該處測(cè)得的硬度值。●

按規(guī)定方法測(cè)定硬度值，作出淬透性曲線；●

利用鋼的半馬氏體區(qū)硬度與鋼的含碳量關(guān)系圖，和淬透性

曲線圖可找出其淬透性的大小?！?/p>

淬透性的表示方法●淬透性值可用表示。其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距離，HRC為該處測(cè)得的硬度值。●鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)中完全淬透的最大直徑，即臨界直徑D0表示。

●

淬透性的應(yīng)用:

●

對(duì)于截面尺寸較大和形狀較復(fù)雜的重要零件以及要求機(jī)械性能均勻的零件，應(yīng)選用高淬透性的鋼制造。

●對(duì)于承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的軸類(lèi)、齒輪類(lèi)零件，可選用低淬透性的鋼制造。

●在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，必須考慮鋼的熱處理尺寸效應(yīng)。6)鋼的回火●

回火的目的

●降低脆性，減少或消除內(nèi)應(yīng)力

●獲得工藝所要求的力學(xué)性能

●穩(wěn)定工件尺寸

●對(duì)某些高淬透性的合金鋼，可降低硬度，以利加工

●

淬火鋼在回火時(shí)的轉(zhuǎn)變

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回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變淬火鋼組織發(fā)生以下四階段的變化：①馬氏體分解：主要發(fā)生在100～200℃，馬氏體中的碳以ε碳化物（FexＣ）的形式析出，析出的碳化物以極小片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱(chēng)為回火馬氏體，用“M回”表示。如圖所示。圖12回火馬氏體圖14②殘余奧氏體分解主要發(fā)生在200～300℃，殘余奧氏體分解為ε碳化物和過(guò)飽和α，但組織仍是回火馬氏體。③ε碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3Ｃ主要發(fā)生在250～400℃，此時(shí)回火馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀滲碳體的組織，稱(chēng)為回火屈氏體，用“T回”表示。圖13④滲碳體的聚集長(zhǎng)大及α相再結(jié)晶主要發(fā)生在400℃以上,此時(shí)形成顆粒狀滲碳體，鐵素體由針片狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅危@種組織稱(chēng)為回火索氏體，用“S回”表示。如圖所示。

●回火過(guò)程中的性能變化

總的規(guī)律是：隨回火溫度升高，強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性上升。如圖為硬度與回火溫度的關(guān)系?！?/p>

回火溫度在200℃以下,鋼的硬度不降低,對(duì)高碳鋼，甚至略有升高。●回火溫度在200～300℃,高碳鋼的硬度再次升高,中、低碳鋼硬度緩慢降低。●回火溫度300℃以上，鋼的硬度呈直線下降?！褡⒁猓夯鼗鹎象w、回火索氏體和球狀珠光體與過(guò)冷奧氏體直接分解得到的屈氏體、索氏體和珠光體的力學(xué)性能有顯著區(qū)別。圖15●

回火的種類(lèi)●

中溫回火（350～500℃）組織為回火索氏體，具有較高彈性和一定韌性，主要

用于彈簧的處理?！?/p>

高溫回火（500～650℃）組織為回火索氏體，具有良好的綜合機(jī)械性能。習(xí)慣

上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱(chēng)作調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱(chēng)“調(diào)質(zhì)”。調(diào)質(zhì)廣泛用于處理重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸、齒輪等?！?/p>

低溫回火（150～250℃）組織為回火馬氏體，能降低

內(nèi)應(yīng)力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模具、軸承、滲碳件及經(jīng)表面淬火的工件。圖16●淬火鋼出現(xiàn)沖擊韌性顯著下降的現(xiàn)象稱(chēng)為“回火脆性”，如圖●回火脆性

●

在250～350℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱(chēng)為低溫回火脆性。一般不在此溫度范圍內(nèi)進(jìn)行回火?！窀邷鼗鼗鸫嘈浴裨?00～650℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱(chēng)為高溫回火脆性。主要發(fā)生在含Cr、Ni、Mn等合金元素的結(jié)構(gòu)鋼中?！窨炖淇煞乐垢邷卮嘈?，在鋼中加入Ｗ（約1%）Ｍo（約0.5%）等合金元素可有效抑制這類(lèi)脆性的產(chǎn)生。圖17●

淬火回火的工藝缺陷●硬度不足

是由淬火加熱溫度低、表面脫碳、冷速不夠、鋼材淬透性低等原因造成的。可采用相應(yīng)措施加以防治?！裼捕炔痪鶆蚴怯稍冀M織粗大且不均勻、冷卻不均勻等原因造成的?？赏ㄟ^(guò)正火后重新淬火來(lái)消除?！襁^(guò)熱和過(guò)燒過(guò)熱組織可通過(guò)重新淬火來(lái)消除；工件一旦過(guò)燒則只能報(bào)廢。7)鋼的表面淬火●利用快速加熱將表面層奧氏體化后進(jìn)行淬火，以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法?！?/p>

表面淬火用材料含碳量為0.4～0.5%的中碳鋼及鑄鐵?！耦A(yù)備熱處理預(yù)備熱處理為表面淬火作準(zhǔn)備，以獲得最終的心部組織。方法有調(diào)質(zhì)和正火等?！癖砻娲慊鸷蟮慕M織表層組織為回火馬氏體，心部組織為回火索氏體(調(diào)質(zhì)）或鐵素體加索氏體（正火）?！窀袘?yīng)加熱表面淬火●感應(yīng)加熱的基本原理感應(yīng)加熱表面淬火的裝置如圖?！?/p>

交變磁場(chǎng)使工件內(nèi)部感生出巨大的渦流?！窀袘?yīng)電流在工件表層密度最大，而心部密度為零，這種現(xiàn)象稱(chēng)為集膚效應(yīng)?！耠娏魍溉氲纳疃扰c感應(yīng)電流的頻率有關(guān)?！耠娏黝l率越高，感應(yīng)電流透入深度越淺。圖18感應(yīng)加熱表面淬火的裝置

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高頻感應(yīng)加熱電流頻率范圍250～300kHz，淬硬層深度為0.5～

2.0mm，適用于中小模數(shù)的齒輪及中小尺寸的軸類(lèi)零件。

●

中頻感應(yīng)加熱電流頻率范圍2500～800kHz，淬硬層深度2～10mm，適用于較大的軸和大中模數(shù)齒輪。

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工頻感應(yīng)加熱電流頻率50Hz，淬硬層深度可達(dá)10～15mm，適用

于較大直徑零件的穿透加熱及大直徑零件如軋輥、火車(chē)車(chē)輪的表面淬火。

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感應(yīng)加熱表面淬火后的回火一般只進(jìn)行低溫回火，回火溫度一般不高于200℃?！?/p>

感應(yīng)加熱的分類(lèi)●

加熱溫度高。●感應(yīng)加熱表面淬火后工件表層硬度高，脆性較低?！窆ぜ砻尜|(zhì)量好?！裆a(chǎn)效率高?！?/p>

感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)●

特點(diǎn)及應(yīng)用：設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、靈活性大，但淬火質(zhì)量較難控制。主要用于單件小批量生產(chǎn)件及大型零件的表面淬火。圖20圖19●火焰加熱表面淬火●

電接觸加熱的原理如圖?！?/p>

電接觸加熱表面淬火●

特點(diǎn)及應(yīng)用：工件變形小，工藝簡(jiǎn)單，不需回火，但硬化層薄。形狀復(fù)雜的工件不宜采用。圖214

鋁合金熱處理的特點(diǎn)

與鋼比較具有如下特點(diǎn)1、強(qiáng)化形式不同鋼淬火屬于非擴(kuò)散型的，組織不擴(kuò)散，而形成高強(qiáng)度、低塑性的過(guò)飽和固溶體—馬氏體。而鋁合金是擴(kuò)散強(qiáng)化—淬火+時(shí)效，淬火時(shí)，因固溶體分解被阻止，而得到形成低強(qiáng)度、高塑性的過(guò)飽和固溶體。時(shí)效時(shí)內(nèi)部組織擴(kuò)散而形成許多強(qiáng)化相微粒，彌散于固溶體基體上，使合金強(qiáng)化，稱(chēng)為彌散強(qiáng)化。

鋼經(jīng)正火或等溫轉(zhuǎn)變所得到的鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物。習(xí)慣

上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱(chēng)作調(diào)質(zhì)處理，簡(jiǎn)稱(chēng)“調(diào)質(zhì)”?！窠陙?lái)出現(xiàn)聚乙烯醇水溶液、三乙醇銨水溶液、高濃度硝鹽水溶液等淬火介質(zhì)。（a）簡(jiǎn)單的熱處理規(guī)范（b)復(fù)雜的熱處理規(guī)范④為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備●回火溫度在200℃以下,鋼的硬度不降低,對(duì)高碳鋼，甚至略有升高?！癜匆?guī)定方法測(cè)定硬度值，作出淬透性曲線；1、強(qiáng)化形式不同鋼淬火屬于非擴(kuò)散型的，組織不擴(kuò)散，而形成高強(qiáng)度、低塑性的過(guò)飽和固溶體—馬氏體。2、奧氏體不銹鋼分為：將加熱工件在稍高于Ms點(diǎn)附近溫度的鹽浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時(shí)間而獲得下貝氏體組織的淬火方法?！耠娏黝l率越高，感應(yīng)電流透入深度越淺。0057％，在室溫時(shí)溶碳量幾乎等于零。故回火索氏體比索氏體具有更好的機(jī)械性能。其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距離，HRC為該處測(cè)得的硬度值。③細(xì)化晶粒，改善組織熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程?！窠蛔兇艌?chǎng)使工件內(nèi)部感生出巨大的渦流。當(dāng)工件的冷加工在孕育期內(nèi)未完成時(shí)，也可進(jìn)行回歸處理，而后繼續(xù)加工。粒狀滲碳體，鐵素體由針片狀轉(zhuǎn)變由于α-Fe是體心立方晶格結(jié)構(gòu)，它的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727℃時(shí)溶碳量最大，可達(dá)0.4

鋁合金熱處理的特點(diǎn)2、淬火后的鋁合金，時(shí)效時(shí)有孕育期，在孕育期內(nèi)強(qiáng)度變化很小。自然時(shí)效為幾十分鐘到數(shù)小時(shí)，人工時(shí)效為幾分鐘到幾十分鐘，

工件在此期間可進(jìn)行鉚接、沖壓等冷加工。

3、鋁合金的回歸，經(jīng)過(guò)淬火+時(shí)效后，當(dāng)迅速加熱到（200～250）℃、并保溫很短時(shí)間（幾秒～幾分鐘），其力學(xué)性能隨即恢復(fù)到新淬火狀態(tài)，這一現(xiàn)象叫回歸。這可以用來(lái)矯正已經(jīng)自然時(shí)效的零件所發(fā)生的變形。當(dāng)工件的冷加工在孕育期內(nèi)未完成時(shí)，也可進(jìn)行回歸處理，而后繼續(xù)加工。

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銅合金熱處理的特點(diǎn)

1、黃銅分為：低溫退火（消除冷加工變形防止開(kāi)裂），再結(jié)晶退火（消除加工硬化、恢復(fù)塑性），軟化退火（消除變形加工中的應(yīng)力，恢復(fù)塑性）。

2、青銅分為：淬火時(shí)效強(qiáng)化（如鈹青銅，鈹最大限度的溶入α固溶體中、時(shí)效析出強(qiáng)化相γ），淬火回火強(qiáng)化（如鋁青銅，α固溶體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變?chǔ)?δ、回火時(shí)析出強(qiáng)化相δ并高度分散）。

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不銹鋼熱處理的特點(diǎn)1、馬氏體不銹鋼分為：1）退火：完全退火（便于切削加工、防止開(kāi)裂、鍛造后應(yīng)立即退火），不完全退火（在臨界溫度以下，冷變形或焊接件)。2）淬火回火：為了提高強(qiáng)度、硬度，硬度隨淬火溫度提高而增加，淬火后應(yīng)及時(shí)回火，防止產(chǎn)生裂紋，一般不小于8小時(shí)。3Cr13、4Cr13低溫回火（獲得回火馬氏體，具有良好的彈性和耐腐蝕性，常采用空冷），1Cr13、2Cr13低溫回火（獲得回火索氏體，常采用油冷）。

6不銹鋼熱處理的特點(diǎn)2、奧氏體不銹鋼分為：1）去應(yīng)力退火冷加工應(yīng)力、焊接應(yīng)力、冷作硬化應(yīng)力。

2）淬火（固溶處理）為了使碳化物以及其它化合物充分溶入奧氏體，然后快速冷卻到室溫，獲得單相奧氏體（過(guò)飽和的γ-固溶體），提高耐腐蝕性。

退火工藝可分為完全退火、等溫退火、球化退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火等，如圖所示。●電流透入的深度與感應(yīng)電流的頻率有關(guān)。如圖為硬度與回火溫度的關(guān)系。高速鋼等溫退火與普通退火的比較可采用相應(yīng)措施加以防治?？偟囊?guī)律是：隨回火溫度升高，強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性上升。●預(yù)備熱處理預(yù)備熱處理為表面淬火作準(zhǔn)備，以獲得最終的心部組織。2、奧氏體不銹鋼分為：在250～400℃，此時(shí)回火馬氏體轉(zhuǎn)Ac3+30～50℃、過(guò)共析●測(cè)定鋼的淬透性最常用的方法是末端淬火法。圖8理想的淬火冷卻曲線將加熱的工件放入一種冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中冷卻，然后轉(zhuǎn)入另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)冷卻的淬火方法。1）退火：完全退火（便于切削加工、防止開(kāi)裂、鍛造后應(yīng)立即退火），不完全退火（在臨界溫度以下，冷變形或焊接件)。即α-Fe和以它為基礎(chǔ)的固溶體，具有體心立方點(diǎn)陣。感應(yīng)加熱表面淬火的裝置如圖。●回火過(guò)程中的性能變化●鋼的淬透性還可用鋼在某種冷卻介質(zhì)中完全淬透的最大直徑，即臨界直徑D0表示?！裰袦鼗鼗穑?50～500℃）電流頻率50Hz，淬硬層深度可達(dá)10～15mm，適用

于較大直徑零件的穿透加熱及大直徑零件如軋輥、火車(chē)車(chē)輪的表面淬火。形狀復(fù)雜的工件不宜采用。索氏體具有良好的綜合機(jī)械性能。滲碳體是碳鋼中主要的強(qiáng)化相，它的形狀與分布對(duì)鋼的性能有很大的影響。選擇淬火溫度的原則是在250～400℃，此時(shí)回火馬氏體轉(zhuǎn)故回火索氏體比索氏體具有更好的機(jī)械性能?！裰袦鼗鼗穑?50～500℃）0mm，適用于中小模數(shù)的齒輪及中小尺寸的軸類(lèi)零件?！袼墙?jīng)濟(jì)且冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。①馬氏體分解：主要發(fā)生在100～200℃，馬氏體中的碳以ε碳化物（FexＣ）的形式析出，析出的碳化物以極小片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱(chēng)為回火馬氏體，用“M回”表示。因此其性能幾乎和純鐵相同，其數(shù)值如下：④為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備在250～400℃，此時(shí)回火馬氏體轉(zhuǎn)碳溶于α-Fe中的間隙固溶體稱(chēng)為鐵素體，以符號(hào)F表示?！裨?00～650℃回火時(shí)出現(xiàn)的脆性稱(chēng)為高溫回火脆性。體和球狀珠光體與過(guò)冷奧氏體直圖9各種淬火方法示意圖淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。目的：為了獲得馬氏體，提高鋼的力學(xué)性能。②消除過(guò)共析鋼中的二次滲碳體。一般規(guī)定由工件表面到半馬氏體區(qū)的深度作為淬硬層深度?！駵y(cè)定鋼的淬透性最常用的方法是末端淬火法?！駵y(cè)定鋼的淬透性最常用的方法是末端淬火法。其特點(diǎn)是顯著減少淬火變形與開(kāi)裂，是用于截面尺寸較小淬透性較高的鋼件。