【文章內(nèi)容簡介】 0 ℃ ），隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態(tài)組織的退火工藝。 完全退火又稱 重結(jié)晶 退火和 普通 退火。 特點 ：周期比較長。 應用場合 ：主要用于 亞共析成分 的中碳鋼，大中型合金鋼的鑄、鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。 一般是作為重要件的預先熱處理，也可作為一些不重要工件的最終熱處理。 ①完全退火 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials ●通過完全重結(jié)晶，使熱加工造成的粗大、不均勻的組織均勻化和細化，以提高性能； ●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)應力。 完全退火的目的： 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 使鋼中碳化物 球狀 化而進行的退火工藝。 應用場合 ：球化退火是一種不完全退火 （ 加熱溫度略高于 Ac1 ） ， 主要用于 共析 和 過共析碳素鋼 及合金工具鋼 。 目的： 是使 二次滲碳體 及珠光體中的 滲碳體 球狀化 （ 退火前正火將網(wǎng)狀滲碳體破碎 ） ， 降低硬度 ，改善切削加工性能 ， 并為后續(xù)的淬火作組織準備 。 ②球化退火 組織： 鐵素體基本上彌散分布著顆粒 狀 滲 碳 體 的 組織 ， 成為 粒狀珠光體 。 T10鋼球化退火組織 ( 化染 ) 500 ? 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 是將鋼件或毛坯加熱到高于 Ac3（或 Ac1）溫度，保持適當時間后，較快的冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的某一溫度保持使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后在空氣中冷卻的退火工藝。 特點： 等溫退火使工件在爐內(nèi)的停留時間大大縮短，提高熱處理爐的使用率， 縮短生產(chǎn)周期， 應用場合 ：特別適合某些合金鋼的小型工件。 例如， 高速鋼采用普通退火需要 15h～ 20h，而采用等溫退火所需要時間大大縮短，高速鋼的普通退火工藝比較。 ③等溫退火 等溫退火對于亞共析鋼可替代完全退火，對于共析鋼、過共析鋼，可代替球化退火。但是，裝爐量不宜多。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 均勻化退火是將鑄件加熱到略低于固相線的溫度為 Ac3+150℃ 200℃ 長時間保溫 ， 然后緩慢冷卻的熱處理工藝 。 均勻化退火主要是用于消除某些具有化學成分偏析的鑄鋼件及鍛軋件。 ④均勻化退火（擴散退火） ⑤去應力退火 去應力退火是將工件加熱至 Ac 1以下某一溫度（ 根據(jù)具體需要確定 ） 保溫后隨爐冷卻到 160℃ 以下出爐空冷 。 去應力退火是一種 無相變 的退火 ， 主要用于消除鑄 、鍛 、 焊件的內(nèi)應力 ， 穩(wěn)定尺寸 ， 防止后續(xù)工序中工件變形和開裂 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 正火是將鋼材或鋼件加熱到 Ac3（或 Accm）以上 30℃ ～ 50℃ ，保溫適當?shù)臅r間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。 二、正火 (normalizing) 正火與退火的主要區(qū)別 ：是冷卻速度不同，正火后的組織比較細，比退火強度、硬度有所提高，而且生產(chǎn)周期短，操作簡單。 過共析鋼正火后可消除網(wǎng)狀碳化物，所以正火是最常用的消除網(wǎng)狀碳化物熱處理工藝； 低碳鋼正火可顯著改善切削加工性能。碳的質(zhì)量分數(shù)在 %以下的中碳鋼都可用正火代替完全退火。 因此，正火是一種優(yōu)先采用的預先熱處理工藝。一些大直徑工件也可以用正火作為最終熱處理。各種退火、正火加熱范圍， 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 退火和正火的 選擇 （ 1） 從切削加工性上考慮 切削加工性包括硬度 ， 切削脆性 ， 表面粗糙度及對刀具的磨損等 。 對于 低 、 中碳結(jié)構(gòu)鋼 以正火作為預先熱處理比較合適 ， 高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼 則以退火為宜 。 至于 合金鋼 ，由于合金元素的加入 ， 使鋼的硬度有所提高 ， 故中碳以上的合金鋼一般都采用退火以改善切削性 。 （ 2） 從使用性能上考慮 如工件性能要求不太高 ， 隨后不再進行淬火和回火 ，那么往往用正火來提高其機械性能 ， 但若零件的形狀比較復雜 ， 正火的冷卻速度有形成裂紋的危險 ， 應采用退火 。 （ 3） 從經(jīng)濟上考慮 正火比退火的生產(chǎn)周期短 ， 耗能少 ， 且操作簡便 ，故在可能的條件下 ， 應優(yōu)先考慮以正火代替退火 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 退火與正火的規(guī)范 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 鋼的 淬火 (quenching)是將鋼件加熱到 Ac3或 Ac1相變點以上某一溫度，保持一定時間，然后以大于 ?K的速度冷卻獲得馬氏體和（或） 下貝氏體組織的熱處理工藝。 主要目的 ：通過先獲得馬氏體或貝氏體，再為以后獲得各種力學性能的實用回火組織做準備。 鋼的淬火 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 碳素鋼的淬火溫度可利用 FeFe3C相圖來選擇。為防止奧氏體粗大，一般淬火溫度不宜太高，一般規(guī)定淬火溫度在臨界點以上 30℃ ～ 50℃ 。 : 淬火溫度Ac3+30℃ ～ 50℃ 。 如果淬火 溫度過高 ，出現(xiàn)粗大馬氏體組織。同時引起鋼件較嚴重的變形或開裂。 如果淬火 溫度過低 ，在淬火組織中將出現(xiàn)鐵素體，造成鋼的硬度不足強度不高。 一、淬火溫度的選擇 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 2. 共析鋼和過共析鋼 ，淬火溫度為 Ac1+30℃ ～ 50℃ 是部分 奧氏體化，加之共析鋼和過共析鋼都是經(jīng)過球化退火處理，因而淬火后的組織為細馬氏體加顆粒狀滲碳體和少量殘余奧氏體。 如果淬火 溫度過高 ，奧氏體晶粒粗大，淬火后的馬氏體也粗大，且殘余奧氏體量提高，這不僅降低硬度，耐磨性和韌性，而且會增大變形和開裂傾向。 ，一般為臨界點以上 50℃ ～ 100℃ ，提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中充分溶解和均勻化，以取得較好的淬火效果。 由于大多數(shù)合金元素（ Mn 、 P除外）有阻礙奧氏體晶粒長大的作用，因而淬火溫度允許比碳素鋼高 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 在淬火工藝中所采用的 冷卻介質(zhì) 稱為淬火介質(zhì)。淬火介質(zhì)可以是液體或氣體。淬火介質(zhì)對保證淬火工藝的實施起 至關(guān)重要 作用。 由 C曲線上可知，淬火介質(zhì)的冷卻能力必須保證工件以大于臨界冷卻速度（ νk ）冷卻才能實現(xiàn)淬火，冷速越快，產(chǎn)生的內(nèi)應力越大，易引起工件變形和開裂。 較為理想的淬火介質(zhì)應該是在 C曲線“鼻尖”附近快冷，使冷卻曲線不與 C曲線相交，而在 Ms點附近應盡量慢冷，以減少馬氏體轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生的組織內(nèi)應力。這樣既保持較高的淬火冷卻速度，又不致形成較大的淬火應力。理想的淬火冷卻速度， 見圖 。但到目前為止， 尚找不到這種理想冷卻介質(zhì) 。 二、淬火介質(zhì) 目前常用的冷卻介質(zhì)仍是水和油。 060403 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 三、常用的淬火方法 單液淬火 ：直冷，簡單易操作 雙液淬火 ：先快后慢，降低應力 分級淬火 ：快 恒 快，應力極低 等溫淬火 ：得到 B下〔工模具、彈簧〕 局部淬火 ：量具等的局部區(qū)域 冷 處 理 ： 70～ 80℃ ，降低 A殘 %，穩(wěn)定尺寸 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 局部淬火方法 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 鋼的淬透性 所謂鋼的 淬透性 (hardenability)是指規(guī)定條件下，鋼材獲得淬硬層深度的能力。它是鋼材固有的一種屬性。 鋼件能否淬透與鋼的淬火臨界冷卻速度 (υK)有關(guān)。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 淬透性對鋼的力學性能影響很大 ， 如果工件淬透了 ， 表里的性能均勻一致 ， 能充分發(fā)揮鋼材的力學性能潛力；如果未淬透 ， 表里的性能便存在差異 ， 尤其在高溫回火后 ， 心部的強韌性將比表層低 。 2 淬透性對鋼力學性能的影響 各種結(jié)構(gòu)零件根據(jù)其工作條件的不同 ， 對鋼的淬透性有不同的要求 。如彈簧 、 熱鍛模等 ，要求淬透 ， 而齒輪等要求可以不淬透 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 影響鋼的淬透性的 決定性因素 是臨界冷卻速度(υK)。 臨界冷卻速度小 ， 鋼的淬透性就越大 ， 臨界冷速與鋼的化學成分和奧氏體化溫度之間有密切關(guān)系 。 3 影響淬透性的因素 ?合金元素 使 C曲線右移 ， 降低 vk， 提高鋼的淬透性 。是影響淬透性的最主要因素 。 ?含碳量 碳鋼中的含碳量愈接近共析成分 ， 其 C曲線愈靠右 。 vk愈小 ， 淬透性越好 。 ?奧氏體化溫度 提高奧氏體化溫度 ， 將使奧氏體晶粒長大 ， 成分均勻化 ， 從而減少珠光體的形核率 ，降低鋼的 vk， 增大其淬透性 。 ?鋼中未溶第二相 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 vk增大 ，降低淬透性 。 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 目前測定鋼的淬透性的最常用的方法之一是末端淬火法，簡稱 端淬法 。此法通常用于測定優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼，也可用于測定彈簧鋼、軸承鋼、工具鋼的淬透性。 4 淬透性的測定和表示方法 dHRC鋼的淬透性值可用 J 表示。其中 J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距離．， HRC為該處測得的硬度值。 鋼的淬透性有時也用臨界淬透直徑 (D0)表示，把鋼加熱到 A相區(qū)，隨后在同一淬火介質(zhì)中淬火，心部得到全部 M的最大直徑即 D0。比較 D0也可判斷鋼的淬透性。 1035~30例如 J 表示距水冷端 10mm處試樣硬度值是 30HRC～ 35HRC。 100水? 25距水冷端距離淬透性曲線硬度HRC? 2514:36:47 機電工程學院 Engineering Materials 淬硬性 是指鋼在正常淬火條件下，所能達到的最高硬度，淬硬性主要與鋼中的碳的質(zhì)量分數(shù)有關(guān)。更確切地說它取決于淬火加熱時固溶于奧氏體中的碳的質(zhì)量分數(shù)。奧氏體中固溶的碳越多，淬火后馬氏體的硬度也就越高。 由此可見，淬硬性與淬透性的含意是不同的，淬硬性高的鋼，其淬透性不一定高，而淬硬性低的鋼，其淬透性也不一定低。 5 淬硬性與淬透性 14:36:47 機電工程學院 Engineering Materials ?受力情況 ：軸向拉壓、彎曲與扭轉(zhuǎn) ?重要與否 ：