第九章+金屬熱處理工藝

第2篇熱處理原理及工藝第9章金屬熱處理工藝教學(xué)目標(biāo)熟悉熱處理的基本工藝，掌握退火、正火、淬火、回火等基本概念和熱處理的工藝制定，熟悉其運(yùn)用范圍;熟悉表面熱處理、化學(xué)熱處理、形變熱處理的基本原理和運(yùn)用;掌握各種熱處理后的組織形式和性能特點(diǎn)。

第2篇熱處理原理及工藝3/11/20241材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件§9.1鋼的普通熱處理§9.1.1鋼的退火退火：將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后緩慢冷卻(一般為隨爐冷卻)，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。目的：均勻鋼的化學(xué)成分及組織，細(xì)化晶粒,調(diào)整硬度，消除內(nèi)應(yīng)力和加工硬化，改善鋼的成形及加工性能，并為淬火作組織準(zhǔn)備。分類：根據(jù)目的和要求分為完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火和去應(yīng)力退火等。第九章金屬熱處理工藝3/11/20242材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件碳鋼各種退火和正火工藝規(guī)范示意圖第九章金屬熱處理工藝3/11/20243材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件一、完全退火完全退火：又稱重結(jié)晶退火，是把鋼加熱至Ac3以上20℃

30℃，保溫一定時(shí)間后緩慢冷卻(隨爐冷卻或埋入石灰、砂中冷卻)，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。目的：通過(guò)完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的組織均勻化和細(xì)化，以提高性能；或使中碳以上的碳鋼和合金鋼得到接近平衡狀態(tài)的組織，以降低硬度，改善切削加工性能。由于冷卻速度緩慢，還可消除內(nèi)應(yīng)力。第九章金屬熱處理工藝3/11/20244材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件適用性：適用于亞共析鋼。

低碳鋼和過(guò)共析鋼不宜采用原因：低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過(guò)共析鋼加熱至Accm以上A

狀態(tài)緩冷退火時(shí)，有網(wǎng)狀Fe3CⅡ沿晶界析出，形成所謂的“魏氏組織”，會(huì)造成在以后熱處理中引起裂紋，使鋼的強(qiáng)度、塑性和沖擊韌性顯著降低。第九章金屬熱處理工藝3/11/20245材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件二、不完全退火不完全退火：將鋼加熱至Ac1

Ac3（亞共析鋼）或Ac1

Accm

（過(guò)共析鋼）之間，經(jīng)保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。目的：

降低硬度，消除內(nèi)應(yīng)力，改善切削加工性能。適用性

不完全退火一般用于過(guò)共析鋼。從上可見所謂完不完全，視鋼加熱時(shí)奧氏體化的程度。第九章金屬熱處理工藝3/11/20246材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件三、等溫退火等溫退火：將鋼件加熱到高于Ac3

(或Ac1)

的溫度，保溫適當(dāng)時(shí)間后，較快地冷卻到珠光體區(qū)的某一溫度，并等溫保持，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。目的:與完全退火相同，能獲得均勻的預(yù)期組織；對(duì)于奧氏體較穩(wěn)定的合金鋼，可大大縮短退火時(shí)間。第九章金屬熱處理工藝3/11/20247材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件四、球化退火球化退火：使鋼中碳化物球狀化的熱處理工藝，是不完全退火的一種。目的：使Fe3CⅡ及P

中的滲碳體球狀化（退火前正火將網(wǎng)狀滲碳體破碎），以降低硬度，改善切削加工性能；并為以后的淬火作組織準(zhǔn)備。適用性：主要用于共析鋼和過(guò)共析鋼。第九章金屬熱處理工藝3/11/20248材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件過(guò)共析鋼球化退火后的顯微組織為:在鐵素體基體上分布著細(xì)小均勻的球狀滲碳體。第九章金屬熱處理工藝片狀珠光體球狀珠光體3/11/20249材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件球化退火工藝：球化退火一般采用隨爐加熱，加熱溫度略高于Ac1,以便保留較多的未溶碳化物粒子或較大的奧氏體中的碳濃度分布的不均勻性,促進(jìn)球狀碳化物的形成。若加熱溫度過(guò)高，F(xiàn)e3CⅡ易在慢冷時(shí)以網(wǎng)狀的形式析出球化退火需要較長(zhǎng)的保溫時(shí)間來(lái)保證二次滲碳體的自發(fā)球化。保溫后隨爐冷卻，在通過(guò)Ar1溫度范圍時(shí)，應(yīng)足夠緩慢，以使奧氏體進(jìn)行共析轉(zhuǎn)變時(shí)，以未溶滲碳體粒子為核心形成粒狀滲碳體。第九章金屬熱處理工藝3/11/202410材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件五、擴(kuò)散退火擴(kuò)散退火：將鋼加熱到略低于固相線(固相線以下100

200℃)的溫度，長(zhǎng)時(shí)間保溫(10h

15h)，并進(jìn)行緩慢冷卻的熱處理工藝，又稱為均勻化退火。目的：減少鋼錠、鑄件或鍛坯的化學(xué)成分和組織不均勻性。注意事項(xiàng)：擴(kuò)散退火后鋼的晶粒很粗大，因此一般再進(jìn)行完全退火或正火處理。第九章金屬熱處理工藝3/11/202411材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件六、去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火：將鋼件加熱至低于Ac1的某一溫度(一般為500℃

650℃)，經(jīng)保溫后隨爐冷卻的熱處理工藝。目的：消除鑄造、鍛造、焊接和機(jī)加工、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘留內(nèi)應(yīng)力?？梢韵s50%

80%的內(nèi)應(yīng)力，不引起組織變化第九章金屬熱處理工藝3/11/202412材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件七、再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火：將冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，而后緩慢冷卻的熱處理工藝。目的：使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻容S晶粒而消除加工硬化。再結(jié)晶退火既可作冷變形中間的退火，也可作為成品熱處理。第九章金屬熱處理工藝3/11/202413材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件退火工藝總結(jié)：加熱、保溫后，緩冷(爐冷)→近平衡組織P(+F或Fe3CII)第九章金屬熱處理工藝擴(kuò)散退火

加熱至略低于固相線目的：使成分、組織均勻再結(jié)晶退火：

加熱溫度TR+30～50℃目的：消除加工硬化去應(yīng)力退火:

加熱溫度＜Ac1，一般為500～650℃目的：消除冷熱加工后的內(nèi)應(yīng)力3/11/202414材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件§9.1.2鋼的正火正火概念：將鋼材或鋼件加熱到Ac3(對(duì)于亞共析鋼)和Accm(對(duì)于過(guò)共析鋼)以上30℃

50℃，保溫適當(dāng)時(shí)間后，在自由流動(dòng)的空氣中均勻冷卻的熱處理工藝。正火組織：亞共析鋼為F+S，共析鋼為S，過(guò)共析鋼為S+Fe3CII正火的目的：使鋼的組織正?；?，亦稱?；幚?/p>

對(duì)比完全退火，其冷卻速度更快。第九章金屬熱處理工藝3/11/202415材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件應(yīng)用作為預(yù)先熱處理：截面較大的合金結(jié)構(gòu)鋼件，在淬火或調(diào)質(zhì)處理（淬火加高溫回火）前常進(jìn)行正火，以消除魏氏組織和帶狀組織，并獲得細(xì)小而均勻的組織。對(duì)于過(guò)共析鋼可減少二次滲碳體量，并使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化退火作組織準(zhǔn)備。作為最終熱處理：正火可以細(xì)化晶粒，使組織均勻化，減少亞共析鋼中鐵素體含量，使珠光體含量增多并細(xì)化，從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。對(duì)于普通結(jié)構(gòu)鋼零件，機(jī)械性能要求不很高時(shí)，可以正火作為最終熱處理。第九章金屬熱處理工藝3/11/202416材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件改善切削加工性能：對(duì)于低碳鋼或低碳合金鋼,由于完全退火后硬度太低，一般在170HB以下，切削加工性能不好。而用正火，則可提高其硬度，從而改善切削加工性能。第九章金屬熱處理工藝鋼的熱處理與硬度3/11/202417材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第九章金屬熱處理工藝正火工藝總結(jié)加熱溫度：Ac3(Accm)

+30～50℃，空冷→S（+F或Fe3CII）應(yīng)用：1)

鋼的最終熱處理細(xì)化晶粒，組織均勻化，增加亞共析鋼中P(S)%，使強(qiáng)度、韌性、硬度↑2)

預(yù)先熱處理—淬火、球化退火前改善組織。3)

增加低碳鋼的硬度，以改善切削加工性能。3/11/202418材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件§9.1.3鋼的淬火淬火：將亞共析鋼加熱到Ac3

以上，共析鋼與過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上(低于Accm)的溫度，保溫后以大于Vk

的速度快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體(M)的熱處理工藝。

馬氏體強(qiáng)化是鋼的主要強(qiáng)化手段，因此淬火的目的就是為了獲得馬氏體，提高鋼的機(jī)械性能。另一方面為回火作準(zhǔn)備。淬火是鋼的最重要的熱處理工藝，也是熱處理中應(yīng)用最廣的工藝之一。第九章金屬熱處理工藝3/11/202419材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件一、淬火工藝1、淬火溫度的確定

淬火溫度即鋼的奧氏體化溫度，是淬火的主要工藝參數(shù)之一。

選擇淬火溫度的原則是獲得均勻細(xì)小的奧氏體組織。亞共析鋼的淬火溫度為：Ac3以上30℃

50℃；共析鋼和過(guò)共析鋼為：Ac1

以上30℃

50℃。第九章金屬熱處理工藝3/11/202420材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件鋼的淬火溫度范圍第九章金屬熱處理工藝3/11/202421材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件淬火溫度確定的理論依據(jù)

亞共析鋼加熱到Ac3以下時(shí)，淬火組織中會(huì)保留F，使鋼的硬度降低。

過(guò)共析鋼加熱到Ac1以上兩相區(qū)時(shí)，組織中會(huì)保留少量Fe3CⅡ，而有利于鋼的硬度和耐磨性，并且，由于降低了奧氏體中的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以改變馬氏體的形態(tài)，從而降低馬氏體的脆性。此外，還可以減少淬火后殘余奧氏體的量。若淬火溫度太高，奧氏體晶粒會(huì)過(guò)分粗大形成粗大的馬氏體，使機(jī)械性能惡化；同時(shí)由于成分和溫差的原因，會(huì)增大淬火應(yīng)力，使變形和開裂傾向增大。第九章金屬熱處理工藝3/11/202422材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件2、加熱時(shí)間的確定

加熱時(shí)間由升溫時(shí)間和保溫時(shí)間組成。升溫時(shí)間：由零件入爐溫度升至淬火溫度所需的時(shí)間，并以此作為保溫時(shí)間的開始。保溫時(shí)間：指零件溫度均勻化并完成奧氏體化過(guò)程所需要的時(shí)間。

加熱時(shí)間通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算或通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。生產(chǎn)中往往要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定合理的加熱及保溫時(shí)間，以保證工件質(zhì)量。第九章金屬熱處理工藝3/11/202423材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件3、淬火冷卻介質(zhì)的確定①理想淬火冷卻

淬火過(guò)程是冷卻非?？斓倪^(guò)程，為了得到馬氏體組織，淬火冷卻速度必須大于上臨界冷卻速度Vk。但是，冷卻速度快必然產(chǎn)生很大的淬火內(nèi)應(yīng)力，這往往會(huì)引起工件變形和開裂，造成廢品。

淬火的目的是得到馬氏體組織，同時(shí)又要避免產(chǎn)生變形和開裂。第九章金屬熱處理工藝?yán)硐氪慊鹄鋮s曲線示意圖3/11/202424材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件由上圖可見：

只要在“鼻尖”溫度附近快冷，使冷卻曲線躲過(guò)“鼻尖”，不碰上C曲線，就能得到馬氏體。也就是說(shuō)，在“鼻尖”溫度以上，在保證不出現(xiàn)珠光體類型組織的前提下，可以盡量緩冷；在“鼻尖”溫度附近則必須快冷，以躲開“鼻尖”，保證不產(chǎn)生非馬氏體相變；而在Ms點(diǎn)附近又可以緩冷，以減輕馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的相變應(yīng)力。但是到目前為止，還找不到這樣理想的淬火冷卻介質(zhì)。第九章金屬熱處理工藝3/11/202425材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件②常用淬火冷卻介質(zhì)水：650～550℃和300～200℃范圍內(nèi)冷卻能力較大，易造成零件變形和開裂。淬火用水溫度一般控制在30℃以下，主要用于形狀簡(jiǎn)單、截面較大的碳鋼零件的淬火。礦物油：300～200℃范圍內(nèi)冷卻能力低，有利于減少工件變形；但在650～550℃范圍內(nèi)冷卻能力也低,不利于淬硬，油一般用于合金鋼的淬火。鹽?。禾攸c(diǎn)是沸點(diǎn)高，冷卻能力介于水和油之間，可減少零件淬火時(shí)的變形，主要用于分級(jí)淬火和等溫淬火，以處理形狀復(fù)雜、尺寸較小、變形要求嚴(yán)格的工具等。冷卻速度：鹽水＞水＞鹽?。居偷诰耪陆饘贌崽幚砉に?/11/202426材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件4、淬火方法第九章金屬熱處理工藝3/11/202427材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件單介質(zhì)淬火：將奧氏體狀態(tài)的工件放入一種淬火介質(zhì)中，一直冷卻到室溫的淬火方法。優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，應(yīng)用較廣。缺點(diǎn)是如果選擇水，淬變形開裂傾向大；選擇油，淬冷卻速度小，淬透直徑小，大件淬不硬。

單介質(zhì)淬火適用于形狀簡(jiǎn)單的碳鋼和合金鋼工件。雙介質(zhì)淬火：先將奧氏體狀態(tài)的工件在冷卻能力強(qiáng)的淬火介質(zhì)中冷卻至接近Ms點(diǎn)溫度時(shí)，再立即轉(zhuǎn)入冷卻能力較弱的淬火介質(zhì)中冷卻，直至完成馬氏體轉(zhuǎn)變。第九章金屬熱處理工藝3/11/202428材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件分級(jí)淬火：將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入略高于鋼的Ms點(diǎn)的鹽浴或堿浴爐中保溫，當(dāng)工件內(nèi)外溫度均勻后，再?gòu)脑t中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉(zhuǎn)變。

雙介質(zhì)淬火和分級(jí)淬火能有效地減少熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，降低工件變形和開裂的傾向，所以可用于形狀復(fù)雜和截面不均勻的工件的淬火。等溫淬火：將奧氏體化后的工件在稍高于Ms溫度的鹽浴或堿浴中冷卻并保溫足夠時(shí)間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。

該方法大大降低內(nèi)應(yīng)力，減少變形，適合處理復(fù)雜和精度要求高的小件，如彈簧、螺栓等。缺點(diǎn)是生產(chǎn)中期長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低。第九章金屬熱處理工藝3/11/202429材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件二、鋼的淬透性1、概念

淬透性：鋼接受淬火時(shí)形成馬氏體的能力。不同成分的鋼，淬火時(shí)形成馬氏體的能力不同，容易形成馬氏體的鋼淬透性高(好)，反之則低(差)。例如：合金鋼(40CrNiMo)比碳素鋼(45鋼)淬透性好。2、淬透性測(cè)定方法

淬透性的測(cè)定方法很多，目前應(yīng)用得最廣泛的是“末端淬火法”(GB225-63)，簡(jiǎn)稱端淬試驗(yàn)。第九章金屬熱處理工藝3/11/202430材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第九章金屬熱處理工藝3/11/202431材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第九章金屬熱處理工藝3、關(guān)于淬透性曲線實(shí)驗(yàn)測(cè)出的各種鋼的淬透性曲線均收集在有關(guān)手冊(cè)中。同一牌號(hào)的鋼，由于化學(xué)成分和晶粒度的差異，淬透性曲線實(shí)際上為有一定波動(dòng)范圍的淬透性帶。根據(jù)GB225-63規(guī)定，鋼的淬透性值用表示。其中J表示末端淬火的淬透性，d表示距水冷端的距離，HRC為該處的硬度。

例如：淬透性值表示距水冷端5mm試樣硬度為42HRC。3/11/202432材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件4、淬透層深度淬透層深度：試樣表面至半馬氏體區(qū)(馬氏體和非馬氏體組織各占一半)的距離。半馬氏體組織的確定：硬度測(cè)試法：M中含非M組織不多時(shí)，硬度變化不大；非M組織量增至50%時(shí)，硬度陡然下降，曲線出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折點(diǎn)。半馬氏體組織的硬度主要與碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，而與合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系不大。斷口觀察法：淬火試樣的斷口上，以馬氏體為界，發(fā)生由脆性斷裂向韌性斷裂的變化，并且其酸蝕斷面呈現(xiàn)明顯的分界線。第九章金屬熱處理工藝3/11/202433材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第九章金屬熱處理工藝3/11/202434材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件淬透性、淬透層深度和淬硬性三個(gè)概念的區(qū)別淬透性:是鋼在淬火時(shí)形成馬氏體的能力，是鋼在規(guī)定條件下的一種工藝性能，取決于上臨界冷卻速度VK

。淬透層深度:是指實(shí)際工件在具體條件下淬火得到表面馬氏體到半馬氏體處的距離，它與鋼的淬透性、工件的截面尺寸和淬火介質(zhì)的冷卻能力有關(guān)。淬透性好,工件截面尺寸小，淬火介質(zhì)的冷卻能力強(qiáng)，則淬透層深度越大。在同樣淬火條件下，淬透層深度越大，則反映鋼的淬透性越好。淬硬性:指鋼淬火后能達(dá)到的最高硬度，主要取決于馬氏體的含碳量，C%↑→淬硬性↑。第九章金屬熱處理工藝3/11/202435材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第九章金屬熱處理工藝淬透性不同的鋼調(diào)質(zhì)后機(jī)械性能的比較(a)完全淬透(b)淬透較大厚度(c)淬透較小厚度3/11/202436材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件5、影響淬透性的因素

鋼的淬透性由其臨界冷卻速度決定，臨界冷卻速度越小，即奧氏體越穩(wěn)定，則鋼的淬透性越好。故凡影響奧氏體穩(wěn)定性的因素，均影響鋼的淬透性。①碳含量

在碳鋼中，碳含量影響鋼的臨界冷卻速度。共析鋼的臨界冷速最小，淬透性最好；亞共析鋼隨碳含量減少，臨界冷速增加，淬透性降低；過(guò)共析鋼隨碳含量增加，臨界冷速增加，淬透性降低。第九章金屬熱處理工藝3/11/202437材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第九章金屬熱處理工藝3/11/202438材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件②合金元素：除鈷以外，其余合金元素溶于奧氏體后,降低臨界冷卻速度，使C曲線右移，提高鋼的淬透性，因此合金鋼往往比碳鋼的淬透性要好。③奧氏體化溫度：提高奧氏體化溫度，將使奧氏體晶粒長(zhǎng)大、成分均勻，可減少珠光體的生核率，降低鋼的臨界冷卻速度，增加其淬透性。④鋼中未溶第二相：鋼中未溶碳化物、氮化物及其它非金屬夾雜物，可成為奧氏體分解的非自發(fā)核心，使臨界冷卻速度增大，降低淬透性。第九章金屬熱處理工藝3/11/202439材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件6、淬透性曲線的應(yīng)用可比較不同鋼種的淬透性，方便選材。第九章金屬熱處理工藝3/11/202440材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件淬透性不同的鋼材經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，沿截面的組織和機(jī)械性能差別很大。第九章金屬熱處理工藝40CrNiMo40Cr40鋼全部回火S回火S回火SS＋F回火S回火SS＋F淬透性不同的鋼調(diào)質(zhì)后機(jī)械性能的比較3/11/202441材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件淬透性與選材：

截面較大形狀復(fù)雜以及受力較苛刻的螺栓、拉桿、鍛模、錘桿等工件，要求截面機(jī)械性能均勻，應(yīng)選用淬透性好的鋼。而承受彎曲或扭轉(zhuǎn)載荷的軸類零件、外層受力較大，心部受力較小，可選用淬透性較低的鋼種。第九章金屬熱處理工藝3/11/202442材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件§9.1.4鋼的回火

回火：鋼件淬火后，為了消除內(nèi)應(yīng)力并獲得要求的組織和性能，將其加熱到Ac1以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。

一、為什么要回火淬火后得到的是性能很脆的M組織，并存在有內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生變形和開裂。淬火后回火可降低或消除內(nèi)應(yīng)力，以防止工件開裂和變形。淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，在工作中會(huì)發(fā)生分解，導(dǎo)致零件尺寸變化，而這對(duì)精密零件是不允許的。淬火后回火可穩(wěn)定組織，以穩(wěn)定工件尺寸。淬火后回火可獲得合理的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性的配合，即具備綜合的機(jī)械性能，滿足零件的使用要求。第九章金屬熱處理工藝3/11/202443材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件二、回火的分類

回火工藝按照加熱溫度的不同，分為三大類：低溫回火、中溫回火和高溫回火。

①低溫回火回火溫度：150℃-250℃回火組織：回火M＋殘余A

鋼件淬火后，在上面溫度范圍內(nèi)加熱,馬氏體將分解,從淬火馬氏體組織內(nèi)部會(huì)析出ε-碳化物薄片(Fe2.4C)，馬氏體的碳過(guò)飽和度減??；部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w，但量不多可忽略。第九章金屬熱處理工藝3/11/202444材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件回火M：由極細(xì)的ε碳化物和過(guò)飽和程度有所降低的α固溶體組成。在顯微鏡下，高碳回火M為黑色針狀，低碳回火M為暗板條狀，中碳回火M為兩者混合物?；鼗餗強(qiáng)度高、硬度高、耐磨性好?；鼗鹉康模航档痛慊饝?yīng)力，提高工件韌性，保證淬火后的高硬度(一般為58HRC

64HRC)和高耐磨性。應(yīng)用：主要用于處理各種高碳鋼工具、模具、滾動(dòng)軸承以及滲碳和表面淬火的零件。第九章金屬熱處理工藝3/11/202445材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件②中溫回火回火溫度：350℃

500℃回火組織：得到回火屈氏體(回火T是鐵素體基體與大量彌散分布的細(xì)粒狀滲碳體的混合組織)鐵素體仍保留馬氏體的形態(tài)，滲碳體比低溫回火馬氏體中的碳化物粗大。應(yīng)用：回火T具有高的彈性極限和屈服強(qiáng)度，同時(shí)也具有一定的韌性，硬度一般為35

45HRC。主要用于處理各類彈簧。第九章金屬熱處理工藝3/11/202446材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件③高溫回火回火溫度：500℃～650℃回火組織：得到回火索氏體(回火S是粒狀滲碳體和鐵素體基體的混和組織)。

回火S強(qiáng)度、塑性和韌性都比較好，硬度一般為25HRC～35HRC，具有良好的綜合機(jī)械性能。第九章金屬熱處理工藝回火索氏體顯微組織3/11/202447材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件第九章金屬熱處理工藝調(diào)質(zhì)處理：淬火+高溫回火。

廣泛用于各種重要的機(jī)器結(jié)構(gòu)件，特別是受交變載荷的連桿、軸等零件。也可作為某些精密工件如量具、模具等的預(yù)先熱處理。彌散強(qiáng)化：細(xì)小、彌散的第二相均勻分布基體之上使強(qiáng)度提高45鋼調(diào)質(zhì)處理和正火后機(jī)械性能的對(duì)比工藝機(jī)械性能組織σb/MPaδ(％)αk

/kJ·m-2HB正火700~80012~20500~800163~220S＋F調(diào)質(zhì)750~85020~25800~1200210~250回火S3/11/202448材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件三、鋼回火時(shí)性能的變化

隨回火溫度的升高，碳鋼的硬度、強(qiáng)度降低，塑性提高。但回火溫度太高，塑性會(huì)有所下降（因出現(xiàn)粗大的碳化物粒子，故塑性下降）。第九章金屬熱處理工藝3/11/202449材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件淬火鋼中馬氏體的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、殘余奧氏體量、內(nèi)應(yīng)力及碳化物尺寸與回火溫度的關(guān)系第九章金屬熱處理工藝3/11/202450材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件四、鋼回火脆性第九章金屬熱處理工藝3/11/202451材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件回火脆性：鋼在250

400℃和450

650℃兩個(gè)溫度區(qū)間回火后，沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。低溫回火脆性

淬火鋼在250

400℃范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆性現(xiàn)象，也叫第一類回火脆性。幾乎所有的鋼都存在這類脆性，是一種不可逆回火脆性。第九章金屬熱處理工藝3/11/202452材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件低溫回火脆性的原因

淬火鋼在250℃以上回火時(shí)，碳化物薄片沿板條M的板條邊界或針狀M的孿晶帶或晶界析出，破壞了M之間的連接，降低了韌性。在這樣的溫度下，殘余A的分解也增加脆性，但不是主要原因。防止措施

不可逆回火脆性，目前尚無(wú)有效辦法完全消除這類回火脆性。所以一般都不在250

400℃這個(gè)溫度范圍內(nèi)回火。第九章金屬熱處理工藝3/11/202453材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件高溫回火脆性

淬火鋼在450

650℃范圍內(nèi)回火時(shí)出現(xiàn)的脆性現(xiàn)象，也叫第二類回火脆性。

這種脆性主要發(fā)生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的結(jié)構(gòu)鋼中。

高溫回火脆性與加熱、冷卻條件有關(guān)。加熱至600℃以上后，以緩慢的冷卻速度通過(guò)脆化溫度區(qū)時(shí)，出現(xiàn)脆性；快速通過(guò)脆化區(qū)時(shí)，則不出現(xiàn)脆性。這是一種可逆回火脆性。第九章金屬熱處理工藝3/11/202454材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件高溫回火脆性原因

主要原因是Sb、Sn、Pb等雜質(zhì)在原A晶界偏聚，鋼中Ni、Cr等合金元素促進(jìn)雜質(zhì)的這種偏聚，而且本身也發(fā)生晶界偏聚，因此增大了產(chǎn)生回火脆性的傾向。防止措施

盡量減少雜質(zhì)元素的含量，或者加入Mo等能抑制晶界偏聚的合金元素。如果存在高溫回火脆性，可采取快速冷卻來(lái)避免。第九章金屬熱處理工藝3/11/202455材料科學(xué)與工程學(xué)院多媒體課件回火總結(jié)工藝描述：淬火后，加熱到Ac1以下，保溫，冷卻。目的：消除淬火應(yīng)力，調(diào)整性能。低溫回火(150

250℃)→回火M(過(guò)飽和F+薄片狀Fe2.4C

)+Aˊ；淬火應(yīng)力↓，韌性