【正文】 溫度：高于AcAc1，或低于A1；（畫出書上圖91，并與鐵碳相圖對比說明A1 A3 Acm等溫度點）冷卻方式：隨爐冷卻；組織：平衡組織，珠光體組織。相變重結晶退火：在相變溫度以上發(fā)生結構、組織與性能變化的一種熱處理工藝。對于大型工件及裝爐量大的工況，因透熱性差，宜在550～650 ℃停留一段時間，再繼續(xù)升溫。碳鋼選100～200 ℃/h，低合金鋼選50～100 ℃/h，高合金鋼選20～50 ℃/h。 由于加熱溫度在兩相區(qū)進行，僅發(fā)生部分相變重結晶，鐵素體或碳化物形態(tài)、分布仍保留。a、球化退火工藝（畫圖22）（1）主要用于淬火或冷加工后鋼的球化；（2）多次重復使鋼中原晶界上的碳化物和珠光體中滲碳體經(jīng)過溶解和重新析出、聚集而達到球化目的；此方法適用于原始組織為珠光體的鋼；（3）主要使碳化物溶解，而后快速冷卻，以防網(wǎng)狀碳化物析出；（4）過共析鋼最常用的球化；（5）使網(wǎng)狀碳化物或大塊碳化物完全溶解，以利其后球化；（6）與（5）類似。擴散退火（均勻化退火）：為了消除和降低鑄件凝固時所引起的成分偏析，達到成分、組織均勻化的熱處理工藝。a、加熱溫度：Tr +（150～250 ℃），Tr為再結晶溫度，熔化溫度，大部分鋼件取600～700 ℃b、保溫時間：1～4 h c、冷卻方式：空冷d、應用：冷作加工（冷擠、冷拔、冷軋、冷彎等）件、成型加工件軟化或去應力退火：為消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應力而進行的熱處理工藝。目的：加速合金碳化物的溶解和奧氏體均勻化，為了消除熱加工所造成組織缺陷，消除網(wǎng)狀碳化物，細化晶粒，為淬火作好準備，同時也可為不重要零件作為提高機械性能的最終熱處理而采用正火處理。二、退火與正火的選擇（1）為改善組織缺陷并為淬火作好金相組織準備時：對亞共析鋼，一般選擇完全退火或正火；對碳鋼和低合金鋼且零件尺寸不太小，一般選擇正火；對過共析鋼，選擇球化退火；（2）為改善加工性能時：鋼的被切削性的最理想硬度為HB160～210；組織上看，亞共析鋼的片狀組織比球狀組織的被切削性好，共析鋼和過共析鋼的球狀組織被切削性能好，因此：a、 低碳鋼和低碳合金鋼選用正火；b、 中碳鋼和中碳合金鋼選用退火（完全退火或不完全退火）；c、 零件小或薄的中碳合金結構鋼（40CrMn、38CrMoV等）選用正火+高溫回火；d、 共析鋼與過共析鋼選用球化退火；e、 高合金鋼（18Cr2Ni4W等）選用軟化退火；（3）為改善冷加工變形能力時：采用軟化退火與再結晶退火，其退火溫度：碳鋼600℃，合金鋼700℃；（4）為消除殘余內(nèi)應力時：一般采用軟化退火，但退火溫度有區(qū)別：焊接結構件采用600～650℃，已精加工的零件采用200℃；零件的內(nèi)應力消除程度與退火溫度的高低和保溫時間的長短有關；（溫度越高時間越長，越徹底）（5）為提高零件的機械性能時：只為提高機械性能的碳鋼件，采用正火；即要求一定的機械性能又要求改善切削性能的含碳量較高的鋼件，采用退火；（6）為消除化學成分不均勻性時：成分偏析不嚴重時，可退火也可正火；很嚴重時，采用擴散退火。第六講：淬火工藝及鋼的淬透性提問：正火的概念及工藝規(guī)范？小而薄的40CrMn鋼零件（中碳合金結構鋼）要改善其切削加工性能，可選擇什么熱處理工藝？第三章 淬火與回火（鋼的淬火與回火是熱處理工藝中最重要的、應用最廣泛的工序；淬火可顯著提高鋼的強度和硬度，回火即可消除淬火內(nèi)應力又可得到強度、硬度和韌性的不同配合，因此，淬火和回火是密不可分的兩道熱處理工藝，往往作為工件的最終熱處理工藝）31 淬火一、定義淬火：將鋼加熱到一定溫度（高于Ac3或Ac1）后，并保溫一定時間，隨后快速冷卻，使其得到不平衡狀態(tài)組織（馬氏體或下貝氏體組織）的熱處理工藝。理想淬火介質 (畫圖32)根據(jù)C曲線分為三個溫度區(qū)：奧氏體穩(wěn)定區(qū)650℃，奧氏體不穩(wěn)定區(qū)650～400℃，奧氏體較為穩(wěn)定區(qū)400℃。 （2）相變角度上，奧氏體不穩(wěn)定區(qū)冷卻能力大，不發(fā)生珠光體轉變，馬氏體形成區(qū)冷卻能力小一些，可保證淬火后質量。二、常用淬火介質水高溫區(qū)冷速較低，低溫區(qū)冷速很大，導致工件極易開裂（馬氏體轉變產(chǎn)生的組織應力開裂）優(yōu)點：清潔、安全、廉價、不需要清洗等；缺點：只適合形狀簡單、尺寸不大的碳鋼工件。（畫圖316a）（2）淬火介質：水（碳鋼）、油（合金鋼）、空氣、各種水溶性介質（3）優(yōu)缺點：操作簡單、經(jīng)濟、易實現(xiàn)機械化、應用最廣；但對某些形狀復雜的工件水淬易變形開裂而油淬硬度不足。（4）水冷時間控制的經(jīng)驗：a、按每56mm有效厚度約1s計算；b、振動或水的響聲停止的一瞬間；c、工件表面變黑，再延長一倍時間。等溫淬火（1）定義：將工件加熱到淬火溫度并保溫一定時間后，快冷到下貝氏體轉變溫度區(qū)（260400℃）等溫保持足夠時間，獲得下貝氏體組織的淬火方法。碳鋼淬火加熱溫度范圍的一般原則：（1）亞共析鋼：Ac3 + 4060℃依據(jù)：a、應保證加熱時得到成分均勻的奧氏體； b、應保證加熱時得到細小的奧氏體晶粒； c、盡可能低的氧化脫碳及淬火后的變形開裂傾向； d、獲得高的機械性能。（3）合金鋼：由臨界點Ac1或Ac3決定，但要考慮合金元素的作用依據(jù)：a、含有有利于碳化物形成的元素時，淬火溫度可偏高些； b、含碳、錳較高的本質粗晶粒鋼，淬火溫度應偏低。k冷卻方式遵循下列原則：a、細長的工件（鉆頭、絲錐、銼刀等）應垂直淬入介質中，否則將發(fā)生彎曲；b、薄而平的工件（圓盤銑刀等）應立著淬入介質中；c、薄壁環(huán)狀工件，其軸應垂直液面淬入介質；d、具有凹面的工件，不要使凹面向下淬入介質中，否則凹面處會產(chǎn)生蒸汽膜。（4）淬透性的好壞：由鋼的臨界冷速或過冷奧氏體的穩(wěn)定性決定。淬透性和淬硬性之間沒有線性關系，淬透性表征工件獲得馬氏體厚度的能力，而淬硬性表征工件獲得最高硬度的能力。四、影響硬化層厚度的因素影響淬透性的因素都會影響硬化層厚度，另外，冷卻速度、淬火介質、工件形狀等也對硬化層厚度有影響。用J（HRC/d）表示，J表示末端淬透性，d表示至水冷端距離。36 回火回火是熱處理過程中的最后一道工序，關系著工件的使用壽命。中溫回火（350500℃）：a、組織：回火屈氏體，淬火應力基本消除；b、性能：具有高的彈性極限、較好的塑性和韌性；c、冷卻方式：空冷；d、應用：彈簧鋼件和熱鍛模具淬火件等高溫回火（500650℃）：（又稱“調(diào)質”）a、組織：回火索氏體；b、性能：具有良好的綜合機械性能；c、冷卻方式：水冷或油冷；d、應用：中碳結構鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機半軸、機床主軸、齒輪等重要的機器零件。五、時效鋼淬火冷卻到室溫后，殘余奧氏體會發(fā)生轉變而使體積膨脹，同時鋼中馬氏體會發(fā)生分解而體積收縮，從而引起鋼的變形。第九講：感應加熱淬火期中課堂隨考：（一個學時）一、名詞解釋（共30分，每個5分）熱處理 珠光體轉變 馬氏體轉變 軟化退火 淬火 淬透性二、簡答題（共70分）加熱溫度確定的一般原則？（10分）試述淬火的目的、淬火方法、并比較各種淬火方法的優(yōu)缺點。表面淬火：將工件表面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，而芯部仍然保持淬火前組織（調(diào)質或正火組織）的熱處理方法。表面淬火用材料：%%C的中碳鋼，如440Cr鋼等41 感應加熱表面淬火（高頻淬火）利用電磁感應原理進行加熱按設備產(chǎn)生頻率不同可分為高頻（1001000kHz）：常用200300kHz，主要用于中小模數(shù)齒輪和小軸的表面淬火，電源設備為電子管式高頻發(fā)生器；中頻（110kHz）：，可獲36mm深硬化層，主要用于要求淬硬層較深的零件，如曲軸、凸輪軸、大中模數(shù)齒輪，較大尺寸軸及鋼軌等，電源設備為中頻發(fā)電機或可控硅中頻發(fā)生器；工頻（50Hz）：硬化層深度1015mm以上，適用于大直徑鋼材的穿透加熱及要求淬硬層深的大工件，如軋輥等，不需要變頻設備。感應加熱淬火：利用感應電流的集膚效應，迅速加熱工件表面層至淬火溫度，立即噴液或浸液冷卻使工件表面淬火。對回火相變影響由于馬氏體成分不均勻性較大，容易發(fā)生轉變，因此回火溫度不宜偏高，要偏低。頻率越高，透入深度越淺；反之越深。高頻淬火質量評定（1）金相組織與硬度金相組織分10級：12級為過熱粗針馬氏體；3級為略有過熱的中等針狀馬氏體；45級為細針馬氏體；6級為隱晶馬氏體；7級為碳濃度分布不均勻的隱晶馬氏體；8級為加熱不足的馬氏體、屈氏體和少量鐵素體；910級為不完全淬火的馬氏體和大量鐵素體。提高高頻淬火件性能及精度的措施（1）合理確定硬化層厚度與分布；（2）原始組織應采用正火或調(diào)質處理；（3）合理設計感應器；（保證加熱和冷卻均勻）六、回火工藝目的：消除內(nèi)應力、消除脆性，保持高硬度和高耐磨性。作用：強化表面、保護表面特點：a、表面化學成分發(fā)生改變；b、既有各種物理化學過程，又有復雜的冶金過程（滲層與金屬基體緊密結合）；c、滲層與金屬基體間無明顯的分界面，兩者的組織、成分與性能呈梯度變化；（與電鍍及磷化或氧化處理的區(qū)別）二、分類廣義上分：表面擴散滲入、表面合金復層滲入元素分：非金屬滲入、金屬滲入；單元滲入、多元滲入；（畫表51）滲入元素對鋼表面性能的作用：a、提高表面硬度、耐磨性；b、提高抗咬合、抗擦傷能力；c、提高抗氧化性、抗蝕性。吸收過程的強弱與活性介質的分解速度、滲入元素的性質、擴散速度、鋼的成分及其表面狀態(tài)有關。53 滲層的形成過程與結構一、多相滲層的形成過程（畫圖553）提高滲層最外層的濃度梯度，是加速化學熱處理的一個重要途徑。耐磨要求取上限，強韌要求取下限。滲碳質量決定于滲碳層厚度、表面碳濃度及理想的濃度分布。設備：井式爐（RJJ型）（最普遍應用的一種爐子）滲劑：煤油、醇類、酮類（直接滴入爐內(nèi)熱烈分解而獲得滲碳氣氛）滲劑選擇要滿足下列條件：a、產(chǎn)氣量高；b、產(chǎn)生的炭黑少；c、含硫量低。設備：鹽浴爐滲劑：a、氰化物鹽?。ㄓ卸?、已被禁止）；b、“603”鹽?。?% Na2CO3 + 15% KCl + 10% NaCl + 20%（NH2）2CO + 50% 木炭粉(粒度100目)，雖然原料無毒，但其反應產(chǎn)物仍然有毒；c、中性鹽：35% K2CO3（或Na2CO3） + 25% KCl + 25% NaCl + 15% SiC（或木炭、粉或石墨）工藝： （1）“603”液體滲碳：a、滲碳溫度920～940℃；b、裝爐量為鹽浴總量的5070%；c、%；d、滲層厚度由滲碳時間決定。滲碳件熱處理需滿足要求：（1）合理的滲層金相組織；（不允許網(wǎng)狀碳化物，殘余奧氏體應少，表面硬度不低于HRC58）（2）足夠的心部強度，HRC3845；（不允許有大量鐵素體，重要工件不允許淬火后有未溶解鐵素體）（3）表面層只允許有極少量局部脫碳發(fā)生；（4）盡可能較少熱處理后的變形。（2）一次淬火法（畫圖513）a、優(yōu)點：與直接淬火法相同，適用于細晶粒鋼；b、缺點：淬火溫度高，表面殘余奧氏體量大，無法消除表面嚴重的網(wǎng)狀碳化物組織。鋼件滲氮后特點：（1）表面硬度高，熱硬性和熱穩(wěn)定性好（如在600℃左右能維持高硬度和高力學性能），耐磨性好；（2）變形?。ㄒ驗闈B氮溫度低，500700℃）；（3）疲勞強度可提高25%30%，高頻淬火后，更可提高50%；（4）耐腐蝕能力大大提高；（5）不再熱處理；缺點：工藝時間長、成本高、滲氮層薄而脆滲氮過程：NH3分解、活性N原子的吸收、N原子的擴散 氨氣的分解是個可逆過程：，同時氨分解率（對滲層的質量有影響）、氮原子吸收率（對滲氮時間有影響）二、FeN相圖與組織（畫圖515）三、滲氮用鋼一般只選擇滲氮鋼（高合金鋼38CrMoAl等，合金元素與N形成的合金氮化物性能高），不選擇碳鋼（碳鋼不能獲得高硬度和高耐磨性，形成的氮化物不穩(wěn)定，高溫易分解和聚集粗化）四、滲碳工藝工藝路線：下料→鍛造→正火→粗車→調(diào)質→半精車→穩(wěn)定處理→粗磨→時效→半精磨→不滲氮部位防護處理→滲氮→精磨→研磨→裝配（提問與滲碳工藝的區(qū)別在那里？）滲氮前處理1）調(diào)質處理：改善工件機械加工性能，獲得均勻的回火索氏體組織；回火溫度越高，工件硬度越低，基體組織碳化物彌散度越小，氮原子越容易滲入。五、影響滲氮質量的因素滲氮溫度：要適中，太高或太低都不利于獲得理想滲層性能；滲氮時間：一般不超過100h，再增加對滲層厚度和性能影響不大；氨分解率：分解率要適中，太低或太高會影響滲層氮濃度和性能，過高會降低硬度；工件的變形：變形后很難校直。b、熱處理工藝設計的主要任務是：決定工件的幾何形狀與加工精度，提出工件服役條件下所要求各種性能及滿足性能要求應選用的材料，確定適當?shù)幕炯庸ぢ肪€，并考慮到在生產(chǎn)準備與制造時的經(jīng)濟性和方便性。62 正確選擇工件材料一、選材原則：（1）機械性能、物理性能、化學性能應滿足工件的服役條件要求；（2）應具有良好的加工工藝性能（如鍛造、切削、變形淬裂危險性小等）；（3）經(jīng)濟性好（來源廣泛、價格低、成品率高、管理方便等），工件壽命長。一般占總質量的60%以上。722 ；爐用金屬材料爐外用：爐殼、爐子支架不受高溫作用普通金屬材料，低碳鋼板、槽鋼、角鋼等；爐內(nèi)用：爐內(nèi)構件（爐底板、爐罐、導軌、料盤、爐輥等）在高溫下工作，承受一定載荷，并受高溫介質的腐蝕，一般用耐熱金屬材料制造；如耐熱鋼、優(yōu)質碳素鋼、合金結構鋼等