【文章內容簡介】 爐冷 空冷 油 冷 水 冷 P S T+M+A’ M+A’ P 均勻 A 細 A P 退火 (爐冷 ) 正火 (空冷 ) S 淬火 (油冷 ) T+M+A’ M+A’ 淬火 (水冷 ) A1 MS Mf 時間 650℃ 600℃ 550℃ ? 過共析鋼 CCT曲線也無貝氏體轉變區(qū) , 但比共析鋼 CCT曲線多一條 A→Fe 3C轉變開始線。由于 Fe3C的析出 , 奧氏體中含碳量下降 , 因而 Ms 線右端升高 . ? 亞共析鋼 CCT 曲線有貝氏體轉變區(qū)，還多 A→F開始線 , F析出使 A含碳量升高 , 因而 Ms 線右端下降 . 過共析鋼 CCT曲線 亞共析鋼 CCT曲線 第四節(jié) 鋼的退火與正火 kaishi ? 機械零件的一般加工工藝為： 毛坯（鑄、鍛） → 預 備熱處理 → 機加工 →最終熱處理。 ? 退火與正火主要用于預備熱處理 ，只有當工件性能要求不高時才作為最終熱處理。 一、退火 ? 將鋼加熱至適當溫度保溫，然后緩慢冷卻 (爐冷 ) 的熱處理工藝叫做 退火 。 ? 退火目的 ? ⑴ 調整硬度 ， 便于切削加工 。 適合加工的硬度為170250HB。 ? ⑵ 消除內應力， 防止加工中變形。 ? ⑶ 細化晶粒，為最終熱處理作組織準備。 真空退火爐 ? 退火工藝 ? 退火的種類很多，常用的有 完全退火 、 等溫退火 、球化退火 、 擴散退火 、 去應力退火 、 再結晶退火 。 ? ⑴ 完全退火 ? 將工件加熱到Ac3+30~50℃ 保溫后緩冷的退火工藝， 主要用于亞共析鋼 . ? ⑵ 等溫退火 ? 亞共析鋼加熱到 Ac3+30~50℃ , 共析 、 過共析鋼加熱到 Ac1+30~50℃ ，保溫后快冷到 Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。 等溫退火可縮短工件在爐內停留時間，更適合于孕育期長的合金鋼 . 高速鋼等溫退火與普通退火的比較 ? ⑶ 球化退火 ? 球化退火 是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。 ? 它是將工件加熱到Ac1+ 3050℃ 保溫后緩冷，或者加熱后冷卻到略低于 Ar1 的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。 主要用于共析、過共析鋼。 ? 球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱 球狀珠光體 , 用 P球表示。 球狀珠光體 ? 對于有網狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應先進行正火，以消除網狀 . ? 二、正火 ? 正火是將 亞共析鋼 加熱到 Ac3+30~ 50℃ ， 共析鋼 加熱到 Ac1+30~50℃ ， 過共析鋼 加熱到 Accm+30~ 50℃ 保溫 后 空冷 的工藝。 ? 正火比退火冷卻速度大。 ? 正火后的組織： ● %C時，組織為 F+S； ● ?%C時，組織為 S 。 正火溫度 正火 ? 正火的目的 ? ⑴ 對于低、中碳鋼 (≤%) ，目的與退火的相同。 ? ⑵ 對于過共析鋼，用于消除網狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備。 ? ⑶ 普通件最終熱處理。 ? 要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火 ,高碳鋼用球化退火 . 熱處理與硬度關系 合適切削加工硬度 第五節(jié) 鋼的淬火 ? 淬火 是將鋼加熱到臨界點以上，保溫后以大于 Vk速 度冷卻，使奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。 ? 淬火是應用最廣的熱處理工藝之一。 ? 淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能 . 真空淬火爐 一、 淬火溫度 ? 碳鋼 ? ⑴ 亞共析鋼 ? 淬火溫度為 Ac3+3050℃ 。 ? 預備熱處理組織為 退火或正火組織 。 ? 亞共析鋼淬火組織： ? ?%C時為 M ? ?%C時為 M+A’。 65MnV鋼 (%C) 淬火組織 45鋼 (含 %C)正常淬火組織 ? 在 Ac1~ Ac3之間的加熱淬火稱 亞溫淬火 。 35鋼（含 %C）亞溫淬火組織 ? ? 亞溫淬火組織為F+M， 強硬度低，但塑韌性好 . ? ⑵ 共析鋼 ? 淬火溫度為 Ac1+3050℃ ； 淬火組織為 M+A’。 ? ⑶ 過共析鋼 ? 淬火溫度 : Ac1+3050℃ . ? 溫度高于 Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高 ,淬火后馬氏體晶粒粗大 、A’量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。 ? 淬火組織 : M+Fe3C顆粒+A’。 T12鋼（含 %C）正常淬火組織 ? 合金鋼 ? 由于多數(shù)合金元素 (Mn、 P除外 )對奧氏體晶粒長大有阻礙作用 ， 因而 合金鋼淬火溫度比碳鋼高 。 ? ⑴ 亞共析鋼 淬火溫度為 Ac3+ 50~100℃ 。 ? ⑵ 共析鋼 、 過共析鋼 淬火溫度為 Ac1+50~100℃ 。 鋼坯加熱 二、淬火介質 ? 理想的冷卻曲線應只在 C曲線鼻尖處快冷，而在 Ms附近盡量緩冷，以達到既獲得馬氏體組織，又減小 理想淬火曲線示意圖 Ms Mf 內應力的目的。但目前還沒有找到理想的淬火介質。 ? 常用淬火介質是水和油 . ? 水的冷卻能力強，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼件。 ? 油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。 ? 熔鹽作為淬火介質稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間 ,用于形狀復雜件的分級淬火和等溫淬火。 ? 聚乙烯醇、硝鹽水溶液等也是工業(yè)常用的淬火介質 . 三、淬火方法 ? 采用不同的淬火方法可彌補介質的不足。 ? 單液淬火法 ? 加熱工件在一種介質中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。 ? 操作簡單，易實現(xiàn)自動化。 各種淬火方法示意圖 1— 單液淬火法 2— 雙液淬火法 3— 分級淬火法 4— 等溫淬火法 ? 雙液淬火法 ? 工件先在一種冷卻能力強的介質中冷，卻躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質中發(fā)生馬氏體轉變的方法。如水淬油冷，油淬空冷 . ? 優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。用于形狀 復雜的碳鋼件及大型合金鋼件。 ? 分級淬火法 ? 在 Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內外溫度均勻后再取出緩冷。 ? 可減少內應力，用于小尺寸工件。 鹽浴爐 ? 等溫淬火法 ? 將工件在稍高于 Ms 的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。 ? 經等溫淬火零件具有良好的綜合力學性能，淬火應力小 . ? 適用于形狀復雜及要求較高的小型件。 淬火方法 第六節(jié) 鋼的淬透性 網帶式淬火爐 ? 淬透性是鋼的主要熱處理性能。 ? 是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。 一、淬透性的概念 M量和硬度隨深度的變化 ? 淬透性 是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。 ? 淬硬層深度 是指由工件表面到半馬氏體區(qū) (50%M + 50%P)的深度。 ? 淬硬性 是指鋼淬火后所能達到的最高硬度，即硬化能力 . 二、 淬透性與淬硬層深度的關系 kaisi ? 同一材料的淬硬層深度與工件尺寸、冷卻介質有關。工件尺寸小、介質冷卻能力強，淬硬層深。 ? 淬透性與工件尺寸、冷卻介質無關。 它只用于不同 材料之間的比較，是通過尺寸、冷卻介質相同時的淬硬層深度來確定的。 三、影響淬透性的因素 ? 鋼的淬透性取決于臨界冷卻速度 Vk， Vk越小，淬透性越高。 ? Vk取決于 C曲線的位臵，C 曲線越靠右， Vk越小。 ? 因而凡是影響 C曲線的因素都是影響淬透性的因素 .即 除 Co 外，凡溶入奧氏體的合金元素都使鋼的淬透性提高；奧氏體化溫度高、保溫時間長也使鋼的淬透性提高。 四、 淬透性的測定及其表示方法 ? 淬透性的測定常用 末端淬火法 示， J 表示末端淬透性， d 表示半馬氏體區(qū)到水冷端的距離，HRC 為半馬氏體區(qū)的硬度。 ? 淬透性的表示方法 ? ⑴ 用淬透性曲線表示 dH R CJ即用 表 ? ⑵ 用臨界淬透直徑表示 ? 臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用 D0表示。 ? D0與介質有關，如 45鋼 D0水 =16mm， D0油 =8mm。 ? 只有冷卻條件相同時，才能進行不同材料淬透性比較，如 45鋼 D0油 =8mm， 40Cr D0油 =20mm。 馬氏體 馬氏體 索氏體 五、 淬透性的應用 ? 利用淬透性曲線及圓棒冷速與端淬距離的關系曲線可以預測零件淬火后的硬度分布。 下圖為 預測 50mm直徑 40MnB鋼軸淬火后斷面的硬度分布 . ? 利用淬透性曲線進行選材。 如 要求厚 60mm汽車轉向節(jié)淬火后表面硬度超過 HRC50， 1/4半徑處為 HRC45?？砂聪聢D箭頭所示程序進行選材分析 . ? 利用淬透性可控制淬硬層深度。 ? 對于截面承載均勻的重要件 ,要全部淬透。如螺栓 、 連桿 、模具等。 對于承受彎曲、扭轉的零件可不必淬透 (淬硬層深度一般為半徑的 1/2~1/3)，如軸類、齒輪等。 ? 淬硬層深度與工件尺寸有關 ,設計時應注意尺寸效應。 高強螺栓 柴油機連桿 齒輪 ?不同冷卻條件下的轉變產物 等溫退火 P 退火 (爐冷 ) 正火 (空冷 ) S (油冷 ) T+M+A’ 等溫淬火 B下 M+