熱處理基本知識(shí)及工藝原理

1常見(jiàn)熱處理設(shè)備目錄1234金屬學(xué)與熱處理基本原理工業(yè)用鋼及其熱處理鋼的熱處理工藝5熱處理常見(jiàn)缺陷2024/8/111金屬學(xué)與熱處理基本知識(shí)1一鐵碳合金及其相圖1

純鐵的晶體結(jié)構(gòu)與性能（1）純鐵冷卻中晶體結(jié)構(gòu)的變化：

1538℃1394℃912℃L→δ－Fe→γ－Fe→α－Febccfccbcc純鐵在冷卻過(guò)程中經(jīng)歷兩次同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（2）純鐵性能：

強(qiáng)度低、硬度低、塑性好

、鐵磁性2024/8/112金屬學(xué)與熱處理基本知識(shí)12

鐵碳合金與鐵碳相圖（1）鐵碳合金中的基本相與基本組織基本組元：Fe、C基本相：鐵素體(α或F)C在體心立方α－Fe中的間隙固溶體；0.0218%(727℃)強(qiáng)硬度低；塑韌性好；與工業(yè)純鐵相同奧氏體(γ或A)C在面心立方γ－Fe中的間隙固溶體強(qiáng)硬度較低；塑性較好,變形抗力較低,易于鍛壓成形;順磁性。滲碳體(Fe3C)Fe與C形成的金屬化合物，含6.69%C，復(fù)雜正交晶系。強(qiáng)度低；硬度高；

無(wú)塑性;弱的鐵磁性(<230℃)2024/8/113金屬學(xué)與熱處理基本知識(shí)1（2）鐵碳相圖（1）鐵素體(F)（2）奧氏體(γ)（3）滲碳體(Fe3C)（4）珠光體(P)：F＋Fe3C共析反應(yīng)產(chǎn)物（5）萊氏體(Ld)：γ＋Fe3C共晶反應(yīng)產(chǎn)物（6）變態(tài)萊氏體(Ld′)：P＋Fe3C2024/8/114金屬學(xué)與熱處理基本知識(shí)1鐵碳合金含碳量為2.11%—6.69%的鐵碳合金。共晶白口鑄鐵：

含碳量為4.3%；亞共晶白口鑄鐵：含碳量在2.11%—4.3%之間；過(guò)共晶白口鑄鐵：含碳量在4.3%—6.69%之間；含碳量小于0.0218%的鐵碳合金。工業(yè)純鐵碳鋼白口鑄鐵含碳量為0.0218%—2.11%的鐵碳合金。根據(jù)金相組織的不同，可分為三種:共析鋼：含碳量為0.77%;亞共析鋼：含碳量在0.0218%—0.77%之間；過(guò)共析鋼：含碳量在0.77%—2.11%之間；（2）鐵碳合金分類(lèi)附件：2024/8/115金屬學(xué)與熱處理原理1二熱處理基本原理1熱處理基本概念與知識(shí)

定義：在一定介質(zhì)中，通過(guò)加熱、保溫、冷卻以使金屬的組織發(fā)生轉(zhuǎn)變以獲得所需性能的一種工藝過(guò)程。三個(gè)基本過(guò)程：TtT保溫t保溫V冷卻V加熱加熱、保溫、冷卻四個(gè)重要參數(shù)：V加熱、T保溫、t保溫、V冷卻2024/8/116金屬學(xué)與熱處理原理1冷卻方式V冷卻

小→大隨爐空冷油冷水冷HRC15~1818~2440~5052~60組織P+FP+F（少）組織細(xì)M+PM45#鋼V冷卻不同對(duì)其性能的影響示例2024/8/117金屬學(xué)與熱處理原理12鋼在加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變目的：獲成分均勻、晶粒細(xì)小的奧氏體晶粒形核Fe3C的溶解長(zhǎng)大γ的均勻化奧氏體化：將鋼件加熱至臨界點(diǎn)以上，使之轉(zhuǎn)變?yōu)棣?，稱(chēng)為奧氏體化。共析碳鋼奧氏體形成過(guò)程示意圖2024/8/118金屬學(xué)與熱處理原理1亞共析鋼：F+P→F+A→A

過(guò)共析鋼：Fe3C+P→Fe3C+A→A2024/8/119金屬學(xué)與熱處理原理13鋼在冷卻時(shí)的轉(zhuǎn)變A1冷卻方式有兩種：一是等溫冷卻（常用于理論研究）

二是連續(xù)冷卻（常用于生產(chǎn)）2024/8/1110金屬學(xué)與熱處理原理1（1）過(guò)冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖

（C曲線(xiàn)或TTT曲線(xiàn)）共析鋼C曲線(xiàn)2024/8/1111金屬學(xué)與熱處理原理1亞共析鋼和過(guò)共析鋼的C曲線(xiàn)2024/8/1112金屬學(xué)與熱處理原理1共析鋼的CCT曲線(xiàn)（2）過(guò)冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖

（CCT曲線(xiàn)）2024/8/1113金屬學(xué)與熱處理原理1亞共析鋼和過(guò)共析鋼的CCT曲線(xiàn)2024/8/1114金屬學(xué)與熱處理原理1轉(zhuǎn)變溫度擴(kuò)散性組織（圖片見(jiàn)下頁(yè)）珠光體轉(zhuǎn)變高溫（Ar1-550℃）Fe、C、Me擴(kuò)散珠光體（α+Fe3C）貝氏體轉(zhuǎn)變上貝氏體（550-350℃）C擴(kuò)散;Fe、Me不擴(kuò)散貝氏體（鐵素體＋碳化物）下貝氏體（350℃-Ms）馬氏體轉(zhuǎn)變＜MsC、Fe、Me均不擴(kuò)散馬氏體C在α-Fe中過(guò)飽和的間隙固溶體（3）幾種轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)2024/8/1115金屬學(xué)與熱處理原理1片狀珠光體粒狀珠光體2024/8/1116金屬學(xué)與熱處理原理1上貝氏體下貝氏體2024/8/1117金屬學(xué)與熱處理原理1板條狀馬氏體針狀馬氏體2024/8/1118鋼的熱處理工藝2熱處理工藝分類(lèi)（加熱冷卻方式、組織性能）普通熱處理退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面淬火、化學(xué)熱處理形變熱處理高溫形變熱處理、低溫形變熱處理熱處理分類(lèi)工藝（生產(chǎn)工藝中的位置與作用）預(yù)備熱處理最終熱處理2024/8/1119鋼的熱處理工藝2一退火1定義：鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間后緩慢隨爐冷卻或控制其冷速，獲平衡組織的工藝。2024/8/1120鋼的熱處理工藝22目的：①降低硬度，改善切削加工性能；適合機(jī)加工的硬度范圍：150～250HB；②細(xì)化晶粒；均勻組織；③消除內(nèi)應(yīng)力。2024/8/1121鋼的熱處理工藝23各種退火工藝及其特點(diǎn)：（1）球化退火工藝規(guī)范：2024/8/1122鋼的熱處理工藝2特點(diǎn)：①工藝：不完全奧氏體化②組織：球狀(粒狀)珠光體目的：①降低(過(guò))共析鋼硬度,適合切削

②為最終熱處理做組織準(zhǔn)備適用范圍：含碳量較高的工、模具鋼的預(yù)備熱處理2024/8/1123鋼的熱處理工藝2（2）完全退火工藝規(guī)范：特點(diǎn)：①工藝：完全奧氏體化②組織：層片狀珠光體目的：①降低硬度，改善切削加工性能②細(xì)化晶粒；消除內(nèi)應(yīng)力；減輕組織不均勻性(消除魏氏組織等)適用范圍：亞共析鋼、合金鋼的鑄、鍛、熱軋、焊件的預(yù)備熱處理2024/8/1124鋼的熱處理工藝2（3）均勻化退火工藝規(guī)范：特點(diǎn)：(1)高溫、長(zhǎng)時(shí)間(2)需再經(jīng)重結(jié)晶工藝(完全退火或正火)以細(xì)化晶粒目的：消除或減輕偏析、帶狀組織等適用范圍：合金鋼錠、大型鑄鋼件2024/8/1125鋼的熱處理工藝2（4）再結(jié)晶退火工藝規(guī)范：目的：①消除加工硬化②完全消除殘余應(yīng)力適用范圍：冷塑性變形件2024/8/1126鋼的熱處理工藝2（5）去應(yīng)力退火工藝規(guī)范：目的：消除內(nèi)應(yīng)力，防工件變形適用范圍：鑄、鍛、焊、沖壓、機(jī)加工件2024/8/1127鋼的熱處理工藝2（6）等溫退火工藝規(guī)范：

AC3+20~30℃AC3

Ar1

tTAc1

AC1+20~30℃

Ar1-20~30℃特點(diǎn)：(1)縮短時(shí)間；(2)組織更均勻；2024/8/1128二正火1定義：鋼加熱到AC3或ACm以上的γ區(qū)域，保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的工藝。正火退火鋼的熱處理工藝2Tt2024/8/11292目的：①細(xì)化晶粒，消除鑄鍛焊件組織缺陷；②提高低碳鋼硬度，改善切削加工性能；③消除高碳鋼網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備；④型材或大型復(fù)雜鑄鋼件的最終熱處理鋼的熱處理工藝22024/8/1130區(qū)別正火退火1加熱溫度較高加熱溫度較低2冷卻速度較快冷卻速度較慢3獲得組織較細(xì)（索氏體）獲得組織較粗（珠光體）4強(qiáng)硬度與塑韌性較高硬度較低5生產(chǎn)效率較高生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)3正退火區(qū)別鋼的熱處理工藝22024/8/113145#鋼退火態(tài)與正火態(tài)性能對(duì)比狀態(tài)σb(MPa)δ(%)αk

(J.cm-2)HB正火700~80015~2050~80220完全退火650~70015~2040~60180鋼的熱處理工藝2示例2024/8/1132鋼的熱處理工藝24正火與退火的選用

原則：①能用正火處則不用退火②正火可作為大件或不重要工件的最終熱處理，而退火一般不作為最終熱處理含碳量選用工藝C%<0.25%多用正火、提高硬度C%:0.25~0.5%可以正火、也可完全退火（含碳量偏上限時(shí)多用完全退火）C%:0.5~0.75%完全退火C%>0.75%球化退火C%>0.9%正火消網(wǎng)＋球化退火2024/8/1133鋼的熱處理工藝2三

淬火淬火與回火時(shí)不可分割的、緊密銜接在一起的兩種熱處理工藝1定義：鋼加熱到AC3

或AC1以上，保溫一定時(shí)間后使其奧氏體化，然后以大于其臨界冷速的速度急劇冷卻，獲馬氏體或貝氏體體組織的工藝方法。等溫淬火

AC1

MS

VC

VC′淬火2目的：淬火可以顯著提高鋼的硬度、強(qiáng)度及耐磨性等。Tt2024/8/1134鋼的熱處理工藝23.加熱溫度亞共析鋼(碳鋼)AC3+30~50共析鋼(碳鋼)AC1+30~50過(guò)共析鋼(碳鋼)AC1+30~50低合金鋼AC3或AC1+50~100℃高合金鋼AC3或AC1+300~400℃2024/8/1135鋼的熱處理工藝2AC3

AC1

ACmM+ARAM+AR+A+Fe3C(C↑)(↑)A+FM+FFe3C亞共析鋼與過(guò)共析鋼加熱溫度為何有區(qū)別？亞共析鋼:若AC3~AC1保溫，F(xiàn)多，硬度等↓過(guò)共析鋼:若T>ACm

①C%↑，AR↑，硬度等↓②組織粗大2024/8/1136鋼的熱處理工藝24．淬火介質(zhì)理想：650℃以上，慢，減小熱應(yīng)力

650-400℃，快，避免C曲線(xiàn)

400℃以下，慢，減輕相變應(yīng)力TtA1MS理想水油2024/8/1137鋼的熱處理工藝25．淬透性與淬硬性淬透性：淬火條件下得到M組織的能力，取決于VK（上臨界冷卻速度）淬硬性：鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%，C%↑→淬硬性↑2024/8/1138鋼的熱處理工藝2

淬透層深度：由工件表面→半馬氏體點(diǎn)(50%M)的深度。淬透層深度50%M2024/8/1139鋼的熱處理工藝2淬透性影響因素C%亞共析鋼C%↑→淬透性↑過(guò)共析鋼C%↑→淬透性↓奧氏體化溫度T↑→淬透性↑合金元素除Co以外，C曲線(xiàn)右移，↑淬透性未溶第二相↓淬透性2024/8/1140鋼的熱處理工藝2TtA1MS分級(jí)淬火雙液淬火等溫淬火單液淬火5．幾種淬火方法序號(hào)淬火方法適用范圍及特點(diǎn)1單液淬火尺寸小、形狀簡(jiǎn)單的碳鋼、合金鋼件2雙液淬火尺寸較大碳鋼件3分級(jí)淬火稍高于MS，鹽?。恍〕叽绻つ＞?、變形小、精密件4等溫淬火淬火熱應(yīng)力、組織應(yīng)力小，變形??；形狀復(fù)雜、尺寸精密件。5冷處理高碳軸承鋼2024/8/1141鋼的熱處理工藝2四.回火1.定義：將淬火后的鋼在A(yíng)1以下溫度加熱，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當(dāng)方式冷卻的工藝過(guò)程。2.目的：①消除淬火應(yīng)力，降低脆性；②穩(wěn)定工件尺寸，由于M、殘余A不穩(wěn)定③獲得要求的強(qiáng)度、硬度及塑性、韌性的配合回火脆性鋼→水、油冷；高合金鋼的多次回火2024/8/1142鋼的熱處理工藝23.回火與溫度的關(guān)系不同含碳量的碳鋼回火溫度與硬度之間的關(guān)系2024/8/1143鋼的熱處理工藝24.回火種類(lèi)回火類(lèi)型組織性能特點(diǎn)應(yīng)用范圍低溫回火（150~250℃）回火馬氏體①保持高強(qiáng)硬度；②內(nèi)應(yīng)力和脆性↓；韌性略↑。①工、模具鋼；②低碳馬氏體鋼中溫回火（350~500℃）回火屈氏體①基體已回復(fù)；內(nèi)應(yīng)力↓↓；②彈性極限高；較高的強(qiáng)硬度與良好韌性。彈簧鋼、熱作模具鋼（0.6~0.9%）高溫回火（550~680℃）回火索氏體①內(nèi)應(yīng)力基本消除，強(qiáng)度與韌性最佳配合；②綜合機(jī)械性能高重要結(jié)構(gòu)件，軸、齒輪2024/8/1144鋼的熱處理工藝25.調(diào)質(zhì)處理淬火+高溫回火→調(diào)質(zhì)處理42CrMo調(diào)質(zhì)工藝及其金相組織2024/8/1145鋼的熱處理工藝2五.表面淬火表面淬火：不改變表面化學(xué)成分，只改變其表面組織的局部熱處理方法。目的：心部保持較高的綜合機(jī)械性能，表面具有高硬度和耐磨性。感應(yīng)加熱表面淬火原理：電磁感應(yīng)及集膚效應(yīng)分類(lèi)：a.高頻200-300KHz淬硬深度0.5-2mm小工件

b.中頻2500-8000Hz

淬硬深度2-5mm

尺寸較大的工件

c.低頻50Hz

淬硬深度10-15mm大型工件適用范圍：中碳鋼和中碳低合金鋼，如：40、45、50和40Cr、40MnB等2024/8/1146鋼的熱處理工藝2特點(diǎn)：組織：M→M＋F＋T→F＋Pb.加熱T↑，γ形核↑，不易長(zhǎng)大，實(shí)際晶粒組度小，淬火得到極細(xì)隱晶馬氏體，硬度↑，脆性↓c.殘余壓應(yīng)力→提高壽命d.不易氧化、脫碳、變形小e.工藝易控制，設(shè)備成本高2024/8/1147鋼的熱處理工藝2定義：將工件在特定的介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中的某些元素滲入工件表層，以改變其表層化學(xué)成分和組織，獲得與心部不同性能的熱處理工藝。分類(lèi)：滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、碳氮共滲等基本過(guò)程：分解、吸附和擴(kuò)散三個(gè)基本過(guò)程六.化學(xué)熱處理2024/8/1148鋼的熱處理工藝21滲碳目的：提高表面硬度（62-68HRC），耐磨性，而使心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性。分類(lèi)：氣體滲碳、液體滲碳及固體滲碳?xì)怏w滲碳原理：在高溫（900~950℃）氣體介質(zhì)中的滲碳適用范圍：低碳鋼、低碳合金鋼碳原子的分解CO→[C]+1/2O2CH4→[C]+2H2碳原子的吸收碳原子的擴(kuò)散2024/8/1149鋼的熱處理工藝2組織：過(guò)共析層回火M+細(xì)小碳化物+殘γ共析滲碳層回火M亞共析過(guò)渡層回火M＋F2024/8/1150鋼的熱處理工藝2淬火方法：（1）直接淬火（如圖a、b曲線(xiàn)）奧氏體晶粒大，馬氏體粗大，殘余γ多，耐磨性低，變形大。只適用于本質(zhì)細(xì)晶鋼或耐磨性要求低和承載低的零件。（2）一次淬火（如圖c曲線(xiàn)）（3）二次淬火（如圖d曲線(xiàn)）2024/8/1151鋼的熱處理工藝22其他化學(xué)熱處理滲氮500-600℃比滲碳更高的表面硬度（65-72HRC）、疲勞強(qiáng)度及耐磨性，熱穩(wěn)定性好碳氮共滲高溫（900-950℃）表面硬度、耐磨性、耐蝕性、疲勞強(qiáng)度等優(yōu)于滲碳處理，但耐磨性、疲勞低于滲氮處理中溫（700-880℃）低溫（500-570℃）軟氮化提高耐磨性及疲勞強(qiáng)度2024/8/1152工業(yè)用鋼及其熱處理31碳鋼優(yōu)點(diǎn)：價(jià)廉、實(shí)用；缺點(diǎn)：(1)淬透性低：水淬，D臨

=10～20mm(2)強(qiáng)度、屈強(qiáng)比較低；

20鋼與16Mn的σs：240、360MN/m2；40鋼與35CrNi3Mo的σs/σb：0.43、0.74(3)回火穩(wěn)定性差，綜合機(jī)械性能較差(4)不能滿(mǎn)足特殊性能要求一.概述2024/8/1153工業(yè)用鋼及其熱處理3合金鋼：提高淬透性：Si、Mn、Cr、B、Ni、W、Mo、Cu固溶強(qiáng)化：Si、Mn、Ni細(xì)化晶粒：Al、V、Ti、W、Mo、Nb、Zr提高回火穩(wěn)定性：W、Mo、V、Si、Cr消除高溫回火脆性：W、Mo特殊耐蝕、耐熱性2024/8/1154工業(yè)用鋼及其熱處理3二.工業(yè)用鋼1結(jié)構(gòu)鋼要求:(1)尺寸大，形狀復(fù)雜，需承受較大的載荷，因此，要求鋼材必須具有較高的強(qiáng)度(包括屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度)和足夠的韌性；(2)具有良好的塑性與焊接性能(3)必須具有良好的冷脆性和耐候性成分特點(diǎn)：(1)低碳、C＜0.2%，

滿(mǎn)足成型、焊接性要求

(2)

Me(＜3%)，微合金化或低合金化

Mn（0.8～1.7%）：固溶強(qiáng)化、增加珠光體量、細(xì)化珠光體V、Ti、Nb：彌散強(qiáng)化、細(xì)化晶粒2024/8/1155工業(yè)用鋼及其熱處理3種類(lèi)：碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195、Q215、Q235等低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼：Q345、Q390、Q460等熱處理:使用狀態(tài)一般為熱軋，組織為鐵素體＋珠光體；有時(shí)也在正火及正火加回火狀態(tài)下使用，使組織更加均勻、細(xì)化。2024/8/1156工業(yè)用鋼及其熱處理32滲碳鋼滲碳鋼是指經(jīng)滲碳處理后使用的鋼種，碳氮共滲用鋼與滲碳鋼大體相同。主要應(yīng)用為汽車(chē)及機(jī)床上的齒輪、活塞銷(xiāo)等要求:(1)具備高的耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲疲勞強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度(2)較高的塑性與韌性成分特點(diǎn)：(1)低碳、0.10～0.25%

(2)加入提高淬透性的元素

(3)加入能夠細(xì)化晶粒的元素

2024/8/1157工業(yè)用鋼及其熱處理3種類(lèi)及應(yīng)用：滲碳鋼分類(lèi)按其淬透性或強(qiáng)度級(jí)別可以分為三類(lèi)分類(lèi)強(qiáng)度范圍典型鋼種應(yīng)用低淬透性滲碳鋼（低強(qiáng)度）＜800MPa15、20、20Cr、20MnV小型滲碳件：套筒、鏈條等中淬透性滲碳鋼（中強(qiáng)度）800～1200MPa20CrNiMo、20CrMnTi較為重要的部件：汽車(chē)齒輪、活塞銷(xiāo)高淬透性滲碳鋼（高強(qiáng)度）＞1200MPa20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18CrNi3MoA截面較大的重負(fù)荷滲碳件：航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪、坦克齒輪等熱處理：見(jiàn)第二章2024/8/1158工業(yè)用鋼及其熱處理33調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后使用的結(jié)構(gòu)鋼稱(chēng)為調(diào)質(zhì)鋼。主要用作汽車(chē)、機(jī)床及其他設(shè)備等的重要零件如曲軸、連桿等要求:(1)比較全面的力學(xué)性能：高強(qiáng)度、良好塑韌性、高的疲勞強(qiáng)度；(2)脆性轉(zhuǎn)變溫度較低成分特點(diǎn)：(1)中碳：0.25～0.45%

(2)加入提高淬透性的元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、B等

(3)加入防止第二類(lèi)回火脆性的元素，如Mo、W、V等2024/8/1159工業(yè)用鋼及其熱處理3種類(lèi)及應(yīng)用：調(diào)質(zhì)鋼分類(lèi)按其淬透性高低可以分為三類(lèi)分類(lèi)油淬臨界直徑典型鋼種應(yīng)用低淬透性調(diào)質(zhì)鋼30～40mm45、40Cr、40Mn連桿、螺栓、傳動(dòng)軸等中淬透性調(diào)質(zhì)鋼40～60mm42CrMo、35CrMo、40CrMn、40CrNi截面尺寸較大的中、大型零件：曲軸、尺寸、刀柄高淬透性調(diào)質(zhì)鋼＞60mm45CrNiMoVA40CrNiMo大截面承受重載荷的重要零件：航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸、螺紋釬頭等2024/8/1160工業(yè)用鋼及其熱處理3熱處理:（1）預(yù)備熱處理：正火（含碳量較低、合金元素較低）正火＋高回（合金元素較高）

退火（含碳量較高）（2）最終熱處理：淬火＋高回2024/8/1161工業(yè)用鋼及其熱處理34彈簧鋼用于制作各種彈性元件的鋼種，起緩和機(jī)械振動(dòng)和沖擊、吸收沖擊能量的作用。要求:(1)高的彈性極限和屈強(qiáng)比(2)高的疲勞極限(3)一定的塑性和韌性成分特點(diǎn)：

(1)中、高碳普通碳素彈簧鋼含碳0.60～0.90%

合金彈簧鋼含碳0.50～0.60%(2)含Si、Mn(3)含Cr、V、W2024/8/1162工業(yè)用鋼及其熱處理3種類(lèi)：碳素彈簧鋼：65、70、85等，用于制造小截面彈簧合金彈簧鋼65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrV、50CrV等熱處理:(1)熱成型彈簧(大型彈簧)

d>10~15mm淬火+中溫回火（400℃～500℃）回火托氏體

(2)冷成型彈簧(小型彈簧)d<8～18mma:鉛淬冷拔鋼絲（T8A、T9A、T10A）：500℃～520℃鉛浴等溫淬火回火索氏b:淬火回火鋼絲：淬火+中溫回火2024/8/1163工業(yè)用鋼及其熱處理35滾動(dòng)軸承鋼用于制造滾動(dòng)軸承套圈和滾動(dòng)體的專(zhuān)用鋼稱(chēng)為滾動(dòng)軸承鋼。要求:(1)很高的強(qiáng)度與硬度(2)很高的接觸疲勞強(qiáng)度(3)很高的耐磨性成分特點(diǎn)：(1)高碳：0.95~1.10%C(2)含Cr：0.4~1.65%；大型軸承，可以進(jìn)一步加入Si、Mn、Mo

(3)高的冶金質(zhì)量：ws＜0.02%、wp＜0.027%2024/8/1164工業(yè)用鋼及其熱處理3典型鋼種：高碳鉻軸承鋼常見(jiàn)牌號(hào)有：GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo熱處理:(1)預(yù)備熱處理：

球化退火：a：降低硬度；b：獲得均勻分布的細(xì)粒狀珠光體(2)最終熱處理：

淬火＋低回：隱晶馬氏體、細(xì)小均勻分布的碳化物及少量的殘留奧氏體

2024/8/1165GCr15精密軸承熱處理規(guī)范工業(yè)用鋼及其熱處理32024/8/11666碳素工具鋼、低合金刃具鋼碳素工具鋼是含碳0.65~1.35%高碳鋼。低合金刃具鋼是在其基礎(chǔ)上加入Cr、Mn、Si、W、V等元素形成的合金工具鋼。其含碳量為0.75~1.45%要求:(1)高硬度(2)較高的耐磨性(3)高的熱硬性成分特點(diǎn)：碳素工具鋼是含碳0.65~1.35%高碳鋼。低合金刃具鋼是在其基礎(chǔ)上加入Cr、Mn、Si、W、V等元素形成的合金工具鋼，其含碳量為0.75~1.45%，合金元素總量小于5%

工業(yè)用鋼及其熱處理32024/8/1167種類(lèi)：種類(lèi)常用鋼種特點(diǎn)用途碳素工具鋼T8、T8A、T10、T12淬透性較低用來(lái)制造截面較小、形狀簡(jiǎn)單的刃具：如鑿子、錘子及木工工具等低合金刃具鋼9SiCr、CrWMn、Cr2淬透性較高用于制造截面加大、耐磨及淬火變形小的刃具，如絲錐、板牙、鉸刀等工業(yè)用鋼及其熱處理3熱處理：a.預(yù)備熱處理：球化退火b.最終熱處理：淬火＋低溫回火使用組織：細(xì)針狀高碳回火馬氏體＋粒狀Fe3C＋少量AR使用硬度：＞60HRC2024/8/1168工業(yè)用鋼及其熱處理37高速鋼高速鋼是由大量W、Mo、Cr、Co、V等元素組成的高碳、高合金鋼，是一種適用于高速切削的刃具鋼。廣泛用于制造各種機(jī)加工刃具如車(chē)刀、銑刀、銼刀及鉆頭等。要求:(1)很高的熱硬性(2)很高的淬透性成分特點(diǎn)：(1)高碳：0.70~1.60%C(2)加入W、Mo、V、Cr等碳化物形成元素，Me>15%；Cr:淬透性；回火后形成細(xì)小碳化物

W、Mo：高的紅硬性；二次硬化V：紅硬性；細(xì)化晶粒2024/8/1169種類(lèi)：種類(lèi)特點(diǎn)W系：W18Cr4V、W18Cr4V2Co5耐磨性稍高、韌性較差W-Mo系：W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Al熱硬性較好、脫碳和過(guò)熱傾向大工業(yè)用鋼及其熱處理32024/8/1170熱處理特點(diǎn):萊氏體鋼：粗大的共晶碳化物

a.反復(fù)鍛造；打碎粗大的魚(yú)骨狀共晶碳化物b.分級(jí)預(yù)熱（650℃、850℃）；

c.高溫淬火（1250℃～1300℃）；

d.分級(jí)淬火（600℃、400℃）；

e.多次回火（560℃，三次以上）目的：①產(chǎn)生二次硬化；

②消除殘余奧氏體：淬火：20～30％AR

一次回火：15％AR二次回火：5～7％AR三次回火：1～2％AR；工業(yè)用鋼及其熱處理32024/8/1171f：淬火組織：隱晶馬氏體+粒狀碳化物+

20～30％AR回火組織：極細(xì)回火馬氏體+大量粒狀碳化物+少量（<

1～2％）AR硬度：HRC63～65

600℃：HRC60工業(yè)用鋼及其熱處理32024/8/1172工業(yè)用鋼及其熱處理3W18Cr4V鋼的熱處理規(guī)范2024/8/1173工業(yè)用鋼及其熱處理38模具鋼用來(lái)制造各種鍛造、沖壓或壓鑄成形工件模具的鋼種。根據(jù)其工作條件，模具鋼分為冷作模具鋼和熱作模具鋼

（一）冷作模具鋼用來(lái)制作使金屬冷變形的模具，如冷沖、切邊、冷擠壓、拉絲等模具。要求：(1)承受較大的變形抗力

(2)高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性及一定的韌性成分特點(diǎn)：(1)高強(qiáng)韌模具鋼含碳0.55%～0.70%、高硬度高耐磨的冷作模具鋼含碳0.85%～2.30%；

(2)含W、Mo、V、Cr、Mn等元素2024/8/1174工業(yè)用鋼及其熱處理3種類(lèi)：高碳高鉻模具鋼熱處理:a.預(yù)備熱處理：球化退火b.最終熱處理：淬火（如Cr12、Cr12MoV950℃～1000℃）

低溫回火（150℃～180℃）61～63HRC

（200℃～275℃）57～59HRC275～375℃回火脆性區(qū)尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、負(fù)荷輕的冷作模具模具T8A、T10A、T12A尺寸較大、形狀復(fù)雜、淬透性要求較大的冷作模具9SiCr、9Mn2V、CrWMn尺寸大、形狀復(fù)雜、負(fù)荷重、變形要求嚴(yán)的冷作模具Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V2024/8/1175工業(yè)用鋼及其熱處理3（二）熱作模具鋼使熱態(tài)金屬或液態(tài)金屬成形的模具用鋼，如熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模要求：(1)高溫硬度、高溫強(qiáng)度

(2)良好的耐磨性及一定的韌性(3)高的抗疲勞性能和抗氧化能力(4)高的淬透性和較小的熱處理變形成分特點(diǎn)：(1)中碳0.30%～0.60%

(2)加入W、Mo、Si等提高鋼的高溫硬度、強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性

(3)加入Cr、Ni、Si、Mn等提高淬透性的元素2024/8/1176工業(yè)用鋼及其熱處理3典型熱作模具鋼及其熱處理：典型鋼種熱處理方式性能及組織熱鍛模5CrNiMo5CrMnMo淬火：830℃～860℃油回火：520℃～580℃35～43HRC回火索氏體熱擠壓模壓鑄模3Cr2W8V4Cr5MoSiV以3Cr2W8V為例淬火：1050℃～1100℃油回火：550℃～600℃×2～3次44～48HRC

回火馬氏體2024/8/11779不銹鋼不銹鋼是指能抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼成分特點(diǎn)：(1)低碳：0.10%～0.20%(2)Cr＞13%(3)添加Ni、Mn、Cu、Ti等工業(yè)用鋼及其熱處理32024/8/1178工業(yè)用鋼及其熱處理3類(lèi)別成分特點(diǎn)常見(jiàn)牌號(hào)熱處理方式馬氏體鋼較高碳、較低鉻：0.1%～0.4%C、13%～15%Cr1Cr13、2Cr13、3Cr13淬火+低回回火索氏體鐵素體型低碳高鉻：＜0.15%C、＞15%Cr1Cr17退火鐵素體奧氏體型低碳高鉻高鎳：C<0.1%、18%Cr、9%～11%Ni0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Nb固溶單相奧氏體典型不銹鋼及其熱處理：2024/8/1179熱處理常見(jiàn)缺陷4熱處理過(guò)程中常見(jiàn)缺陷如下表：退火與正火魏氏組織、網(wǎng)狀碳化物、球化組織不良、氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒淬火淬火裂紋、淬火應(yīng)力、軟點(diǎn)回火回火脆性、性能不合格滲碳滲碳硬化層深度不合格2024/8/1180熱處理常見(jiàn)缺陷4

加熱過(guò)程中，若不進(jìn)行表面防護(hù)，將發(fā)生氧化脫碳等缺陷。氧化與脫碳往往同時(shí)發(fā)生氧化：加熱過(guò)程中，鋼件與氣氛中的O2、H2O、CO2及H2等氧化性氣氛發(fā)生反應(yīng)。脫碳：加熱過(guò)程中，鋼中的碳與氣氛中的O2、H2O、CO2及H2等發(fā)生反應(yīng)，使鋼件表面的含碳量降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為脫碳。一

氧化與脫碳2024/8/1181熱處理常見(jiàn)缺陷4危害：氧化：1.影響尺寸精度2.表面光潔度3.氧化皮造成淬火軟點(diǎn)與淬火開(kāi)裂脫碳：1.降低鋼的淬火硬度、耐磨性及疲勞性能應(yīng)對(duì)措施：1.防氧化脫碳涂料2.加入無(wú)水分的木炭3.保護(hù)氣氛4.真空根本方法2024/8/1182淬火后，在工件表面的局部區(qū)域硬度低于正常值，這種硬度不均勻的現(xiàn)象叫軟點(diǎn)。熱處理常見(jiàn)缺陷4二軟點(diǎn)例如：材質(zhì)為GCr15的工件淬火后正常硬度應(yīng)為60-65HRC，而由于發(fā)生脫碳、部分位置表面不清潔等造成軟點(diǎn)，硬度只有50HRC2024/8/1183熱處理常見(jiàn)缺陷4產(chǎn)生原因：（1）工件原來(lái)的顯微組織不均勻（2）鋼件的淬透性不足，而工件的截面又較大（3）加熱不足，如加熱溫度低或保溫時(shí)間不足（4）淬火介質(zhì)：攪拌、冷卻能力等（5）工件表面不夠清潔，如有黑皮、鐵銹、污物等（6）裝爐不合理，工件之間的間隙不足。應(yīng)對(duì)策略：（1）在淬火前進(jìn)行預(yù)先的正火、球化處理等，使組織均勻（2）改用淬透性較高的鋼材（如選用含Cr、Ni、Si、Mn多得合金鋼）。（3）改善加熱條件：提高加熱溫度或保溫時(shí)間（4）充分?jǐn)嚢琛⑻岣叽慊鸾橘|(zhì)的冷卻能力（5）工件進(jìn)爐前進(jìn)行清洗。（6）調(diào)整裝爐量，使工件間隙增大2024/8/1184三過(guò)熱、過(guò)燒過(guò)熱：由于加熱溫度過(guò)高或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，往往會(huì)引起晶粒普遍長(zhǎng)大，而使淬火后組織粗大。過(guò)熱一般表現(xiàn)為晶粒粗大，魏氏組織等。過(guò)燒：當(dāng)鋼加熱到接近熔化溫度，并在此溫度長(zhǎng)時(shí)間停留，不僅奧氏體晶粒長(zhǎng)大，而且?jiàn)W氏體晶界發(fā)生晶界弱化的變化，如晶粒邊界被燒熔氧化等共同特征：表現(xiàn)為組織粗化，使材料沖擊韌性顯著降低。熱處理常見(jiàn)缺陷42024/8/1185熱處理常見(jiàn)缺陷4補(bǔ)救措施：過(guò)熱：可以通過(guò)正火、退火進(jìn)行補(bǔ)救，重新結(jié)晶后，組織細(xì)小，可以消除過(guò)熱。過(guò)燒：無(wú)補(bǔ)救措施，只能報(bào)廢2024/8/1186四淬火裂紋

淬火冷卻過(guò)程中因內(nèi)應(yīng)力所形成的裂紋稱(chēng)淬火裂紋。熱處理常見(jiàn)缺陷42024/8/1187熱處理常見(jiàn)缺陷4產(chǎn)生原因：（1）由于淬火加熱溫度過(guò)高或冷卻太急，熱應(yīng)力和組織應(yīng)力大于鋼材的斷裂強(qiáng)度（2）鋼材本身所有的缺陷在淬火時(shí)形成應(yīng)力集中；（3）零件淬火后回火不足或未及時(shí)回火內(nèi)應(yīng)力的存在是形成淬火裂紋的主要原因應(yīng)對(duì)策略：（1）按要求的加熱溫度進(jìn)行加熱；冷卻要在適宜的速度范圍內(nèi)（2）在最終熱處理前進(jìn)行正火、退火等預(yù)備熱處理以消除組織內(nèi)部的缺陷；（3）零件淬火后應(yīng)立即按要求回火2024/8/1188熱處理常見(jiàn)缺陷4隨回火溫度提高，淬火鋼韌性在某些溫度區(qū)間顯著下降的現(xiàn)象。分類(lèi)：

第一類(lèi)回火脆性(低溫~）250~400℃，不可逆性；所有工業(yè)用鋼第二類(lèi)回火脆性（高溫~）450~650℃，可逆性；碳鋼不產(chǎn)生高溫回火脆性，合金鋼（含Mn、Cr、Ni、Si等）易產(chǎn)生六回火脆性2024/8/1189熱處理常見(jiàn)缺陷4防止方法：第一類(lèi)：避免在此溫度區(qū)間回火；第二類(lèi)：（1）回火后快冷；

（2）選用含有Mo、W、V等合金元素的合金鋼2024/8/1190常見(jiàn)熱處理設(shè)備5熱處理設(shè)備是指用于實(shí)施熱處理工藝的裝備。通常把完成通常把完成熱處理工藝操作的設(shè)備稱(chēng)為主要設(shè)備。把與主要設(shè)備配套的和維持生產(chǎn)所需的設(shè)備稱(chēng)為輔助設(shè)備。一熱處理設(shè)備概述2024/8/1191常見(jiàn)熱處理設(shè)備5主要設(shè)備熱處理爐輔助設(shè)備清洗清理設(shè)備加熱裝置爐氣氛、加熱介質(zhì)、滲劑制備設(shè)備表面改性裝置淬火介質(zhì)循環(huán)冷卻裝置表面氧化裝置起重運(yùn)輸設(shè)備表面機(jī)械強(qiáng)化裝置質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備淬火冷卻設(shè)備動(dòng)力輸送管路及輔助設(shè)備冷處理設(shè)備防火、除塵等生產(chǎn)安全設(shè)備工藝參數(shù)檢測(cè)、控制儀表夾具等1熱處理設(shè)備分類(lèi)：2024/8/1192常見(jiàn)熱處理設(shè)備52熱處理爐分類(lèi)：分類(lèi)原則爐型分類(lèi)原則爐型熱源電阻爐、燃料爐、煤氣爐、油爐、煤爐作業(yè)方式間歇式爐、連續(xù)式爐、脈動(dòng)式工作溫度高溫爐（>1000℃）中溫爐（650~1000℃）低溫爐（<650℃）適用介質(zhì)空氣介質(zhì)爐、火焰爐、可控氣氛爐、鹽浴爐、油浴爐、鉛浴爐、流態(tài)化爐、真空爐爐膛形式箱式爐、井式爐、罩式爐、貫通式爐、轉(zhuǎn)底式爐、管式爐機(jī)械形式臺(tái)車(chē)式爐、升降底式爐、推桿式爐、輸送帶式爐、輥底式爐、振底式爐、步進(jìn)式爐工藝用途退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳爐、滲氮爐、實(shí)驗(yàn)爐控制形式溫度控制爐、工藝過(guò)程控制爐、計(jì)算機(jī)仿真控制爐2024/8/1193常見(jiàn)熱處理設(shè)備5二常用熱處理爐常用的熱處理設(shè)備主要有以下幾類(lèi)：箱式爐、井式爐、鹽浴爐、推盤(pán)爐、網(wǎng)帶爐、真空爐等。2024/8/1194常見(jiàn)熱處理設(shè)備5應(yīng)用：中小型零件的熱處理，退火、正火、淬火、回火和固體滲碳等，特別是對(duì)單件和小批量生產(chǎn)的車(chē)間采用的較多1箱式爐箱式爐是一種周期性作業(yè)的熱處理設(shè)備特