【正文】 溫度：高于AcAc1，或低于A1；（畫(huà)出書(shū)上圖91，并與鐵碳相圖對(duì)比說(shuō)明A1 A3 Acm等溫度點(diǎn)）冷卻方式：隨爐冷卻；組織：平衡組織，珠光體組織。相變重結(jié)晶退火：在相變溫度以上發(fā)生結(jié)構(gòu)、組織與性能變化的一種熱處理工藝。對(duì)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(shí)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(jìn)行，僅發(fā)生部分相變重結(jié)晶，鐵素體或碳化物形態(tài)、分布仍保留。a、球化退火工藝（畫(huà)圖22）（1）主要用于淬火或冷加工后鋼的球化；（2）多次重復(fù)使鋼中原晶界上的碳化物和珠光體中滲碳體經(jīng)過(guò)溶解和重新析出、聚集而達(dá)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(guò)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(kuò)散退火（均勻化退火）：為了消除和降低鑄件凝固時(shí)所引起的成分偏析，達(dá)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(jié)晶溫度，熔化溫度，大部分鋼件取600～700 ℃b、保溫時(shí)間：1～4 h c、冷卻方式：空冷d、應(yīng)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(yīng)力退火：為消除因變形加工及鑄造、焊接過(guò)程中引起的殘余內(nèi)應(yīng)力而進(jìn)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(xì)化晶粒，為淬火作好準(zhǔn)備，同時(shí)也可為不重要零件作為提高機(jī)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(zhǔn)備時(shí)：對(duì)亞共析鋼，一般選擇完全退火或正火；對(duì)碳鋼和低合金鋼且零件尺寸不太小，一般選擇正火；對(duì)過(guò)共析鋼，選擇球化退火；（2）為改善加工性能時(shí)：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(guò)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(jié)構(gòu)鋼（40CrMn、38CrMoV等）選用正火+高溫回火；d、 共析鋼與過(guò)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(shí)：采用軟化退火與再結(jié)晶退火，其退火溫度：碳鋼600℃，合金鋼700℃；（4）為消除殘余內(nèi)應(yīng)力時(shí)：一般采用軟化退火，但退火溫度有區(qū)別：焊接結(jié)構(gòu)件采用600～650℃，已精加工的零件采用200℃；零件的內(nèi)應(yīng)力消除程度與退火溫度的高低和保溫時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)；（溫度越高時(shí)間越長(zhǎng)，越徹底）（5）為提高零件的機(jī)械性能時(shí)：只為提高機(jī)械性能的碳鋼件，采用正火；即要求一定的機(jī)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(xué)成分不均勻性時(shí)：成分偏析不嚴(yán)重時(shí)，可退火也可正火；很嚴(yán)重時(shí)，采用擴(kuò)散退火。第六講：淬火工藝及鋼的淬透性提問(wèn)：正火的概念及工藝規(guī)范？小而薄的40CrMn鋼零件（中碳合金結(jié)構(gòu)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(yīng)用最廣泛的工序；淬火可顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度，回火即可消除淬火內(nèi)應(yīng)力又可得到強(qiáng)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(shí)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(zhì) (畫(huà)圖32)根據(jù)C曲線分為三個(gè)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(zhuǎn)變，馬氏體形成區(qū)冷卻能力小一些，可保證淬火后質(zhì)量。二、常用淬火介質(zhì)水高溫區(qū)冷速較低，低溫區(qū)冷速很大，導(dǎo)致工件極易開(kāi)裂（馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織應(yīng)力開(kāi)裂）優(yōu)點(diǎn)：清潔、安全、廉價(jià)、不需要清洗等；缺點(diǎn)：只適合形狀簡(jiǎn)單、尺寸不大的碳鋼工件。（畫(huà)圖316a）（2）淬火介質(zhì)：水（碳鋼）、油（合金鋼）、空氣、各種水溶性介質(zhì)（3）優(yōu)缺點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、應(yīng)用最廣；但對(duì)某些形狀復(fù)雜的工件水淬易變形開(kāi)裂而油淬硬度不足。（4）水冷時(shí)間控制的經(jīng)驗(yàn)：a、按每56mm有效厚度約1s計(jì)算；b、振動(dòng)或水的響聲停止的一瞬間；c、工件表面變黑，再延長(zhǎng)一倍時(shí)間。等溫淬火（1）定義：將工件加熱到淬火溫度并保溫一定時(shí)間后，快冷到下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)（260400℃）等溫保持足夠時(shí)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(yīng)保證加熱時(shí)得到成分均勻的奧氏體； b、應(yīng)保證加熱時(shí)得到細(xì)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(kāi)裂傾向； d、獲得高的機(jī)械性能。（3）合金鋼：由臨界點(diǎn)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(shí)，淬火溫度可偏高些； b、含碳、錳較高的本質(zhì)粗晶粒鋼，淬火溫度應(yīng)偏低。k冷卻方式遵循下列原則：a、細(xì)長(zhǎng)的工件（鉆頭、絲錐、銼刀等）應(yīng)垂直淬入介質(zhì)中，否則將發(fā)生彎曲；b、薄而平的工件（圓盤(pán)銑刀等）應(yīng)立著淬入介質(zhì)中；c、薄壁環(huán)狀工件，其軸應(yīng)垂直液面淬入介質(zhì)；d、具有凹面的工件，不要使凹面向下淬入介質(zhì)中，否則凹面處會(huì)產(chǎn)生蒸汽膜。（4）淬透性的好壞：由鋼的臨界冷速或過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性決定。淬透性和淬硬性之間沒(méi)有線性關(guān)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(huì)影響硬化層厚度，另外，冷卻速度、淬火介質(zhì)、工件形狀等也對(duì)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(guò)程中的最后一道工序，關(guān)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(yīng)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(yīng)用：彈簧鋼件和熱鍛模具淬火件等高溫回火（500650℃）：（又稱“調(diào)質(zhì)”）a、組織：回火索氏體；b、性能：具有良好的綜合機(jī)械性能；c、冷卻方式：水冷或油冷；d、應(yīng)用：中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車拖拉機(jī)半軸、機(jī)床主軸、齒輪等重要的機(jī)器零件。五、時(shí)效鋼淬火冷卻到室溫后，殘余奧氏體會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變而使體積膨脹，同時(shí)鋼中馬氏體會(huì)發(fā)生分解而體積收縮，從而引起鋼的變形。第九講：感應(yīng)加熱淬火期中課堂隨考：（一個(gè)學(xué)時(shí)）一、名詞解釋（共30分，每個(gè)5分）熱處理 珠光體轉(zhuǎn)變 馬氏體轉(zhuǎn)變 軟化退火 淬火 淬透性二、簡(jiǎn)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(diǎn)。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(zhì)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(yīng)加熱表面淬火（高頻淬火）利用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行加熱按設(shè)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(shè)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(shè)備為中頻發(fā)電機(jī)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(shè)備。感應(yīng)加熱淬火：利用感應(yīng)電流的集膚效應(yīng)，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(duì)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(zhuǎn)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(zhì)量評(píng)定（1）金相組織與硬度金相組織分10級(jí)：12級(jí)為過(guò)熱粗針馬氏體；3級(jí)為略有過(guò)熱的中等針狀馬氏體；45級(jí)為細(xì)針馬氏體；6級(jí)為隱晶馬氏體；7級(jí)為碳濃度分布不均勻的隱晶馬氏體；8級(jí)為加熱不足的馬氏體、屈氏體和少量鐵素體；910級(jí)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(yīng)采用正火或調(diào)質(zhì)處理；（3）合理設(shè)計(jì)感應(yīng)器；（保證加熱和冷卻均勻）六、回火工藝目的：消除內(nèi)應(yīng)力、消除脆性，保持高硬度和高耐磨性。作用：強(qiáng)化表面、保護(hù)表面特點(diǎn)：a、表面化學(xué)成分發(fā)生改變；b、既有各種物理化學(xué)過(guò)程，又有復(fù)雜的冶金過(guò)程（滲層與金屬基體緊密結(jié)合）；c、滲層與金屬基體間無(wú)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(kuò)散滲入、表面合金復(fù)層滲入元素分：非金屬滲入、金屬滲入；單元滲入、多元滲入；（畫(huà)表51）滲入元素對(duì)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(guò)程的強(qiáng)弱與活性介質(zhì)的分解速度、滲入元素的性質(zhì)、擴(kuò)散速度、鋼的成分及其表面狀態(tài)有關(guān)。53 滲層的形成過(guò)程與結(jié)構(gòu)一、多相滲層的形成過(guò)程（畫(huà)圖553）提高滲層最外層的濃度梯度，是加速化學(xué)熱處理的一個(gè)重要途徑。耐磨要求取上限，強(qiáng)韌要求取下限。滲碳質(zhì)量決定于滲碳層厚度、表面碳濃度及理想的濃度分布。設(shè)備：井式爐（RJJ型）（最普遍應(yīng)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?xì)夥眨B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(shè)備：鹽浴爐滲劑：a、氰化物鹽?。ㄓ卸?、已被禁止）；b、“603”鹽浴：5% Na2CO3 + 15% KCl + 10% NaCl + 20%（NH2）2CO + 50% 木炭粉(粒度100目)，雖然原料無(wú)毒，但其反應(yīng)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(shí)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(yīng)少，表面硬度不低于HRC58）（2）足夠的心部強(qiáng)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(huà)圖513）a、優(yōu)點(diǎn)：與直接淬火法相同，適用于細(xì)晶粒鋼；b、缺點(diǎn)：淬火溫度高，表面殘余奧氏體量大，無(wú)法消除表面嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物組織。鋼件滲氮后特點(diǎn)：（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(xué)性能），耐磨性好；（2）變形?。ㄒ?yàn)闈B氮溫度低，500700℃）；（3）疲勞強(qiáng)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(diǎn)：工藝時(shí)間長(zhǎng)、成本高、滲氮層薄而脆滲氮過(guò)程：NH3分解、活性N原子的吸收、N原子的擴(kuò)散 氨氣的分解是個(gè)可逆過(guò)程：，同時(shí)氨分解率（對(duì)滲層的質(zhì)量有影響）、氮原子吸收率（對(duì)滲氮時(shí)間有影響）二、FeN相圖與組織（畫(huà)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(zhì)→半精車→穩(wěn)定處理→粗磨→時(shí)效→半精磨→不滲氮部位防護(hù)處理→滲氮→精磨→研磨→裝配（提問(wèn)與滲碳工藝的區(qū)別在那里？）滲氮前處理1）調(diào)質(zhì)處理：改善工件機(jī)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(zhì)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(shí)間：一般不超過(guò)100h，再增加對(duì)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(huì)影響滲層氮濃度和性能，過(guò)高會(huì)降低硬度；工件的變形：變形后很難校直。b、熱處理工藝設(shè)計(jì)的主要任務(wù)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(yīng)選用的材料，確定適當(dāng)?shù)幕炯庸ぢ肪€，并考慮到在生產(chǎn)準(zhǔn)備與制造時(shí)的經(jīng)濟(jì)性和方便性。62 正確選擇工件材料一、選材原則：（1）機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能應(yīng)滿足工件的服役條件要求；（2）應(yīng)具有良好的加工工藝性能（如鍛造、切削、變形淬裂危險(xiǎn)性小等）；（3）經(jīng)濟(jì)性好（來(lái)源廣泛、價(jià)格低、成品率高、管理方便等），工件壽命長(zhǎng)。一般占總質(zhì)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(gòu)件（爐底板、爐罐、導(dǎo)軌、料盤(pán)、爐輥等）在高溫下工作，承受一定載荷，并受高溫介質(zhì)的腐蝕，一般用耐熱金屬材料制造；如耐熱鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等