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1、常见热处理及优缺点 一 退火 将钢件加热到高于或低于钢的临界点,保温一定时间,随后在炉内或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却,以获得接近平衡的组织,这种工艺叫 目的: 1) 降低硬度切削加工 2) 细化晶粒,改善组织提高机械性能 3) 消除内应力淬火准备 4) 提高塑性,韧性冷冲压, 冷拉拔 1 完全退火:将钢加热到Ac3以上3050,保温一定时间后,缓慢冷却以获得接近平衡状态组织(P+F)的热处理工艺. 目的:通过完全重结晶,使锻,铸,焊件降低硬度,便于切削加工,同时可消除内应力,使A充分转变成正常的F和P. 应用: 亚共析钢 * 不能用于共析钢,在Accm以上缓冷,会析出网状渗碳体(Fe3C)
2、,脆性 2 不完全退火:将共析钢或过共析钢加热到Ac1以上2030,适当保温,缓慢冷却的热处理工艺- 又叫球化退火. 目的:使珠光体组织中的片状渗碳体转变为粒状或球状,这种组织能将低硬度,改善切削加工性.并为以后淬火做准备.减小变形和开裂的倾向. 应用:共析钢,过共析钢(球化退火) 3 等温退火：将钢件加热到Ac3A或Ac1(共析钢或过共析钢)以上,保温后较快地冷却到稍低于Ar1的温度,再等温处理,A转变成P后,出炉空冷. 目的: 节省退火时间,得到更均匀的组织,性能. 应用: 合金工具钢,高合金钢 4 去应力退火:将钢加热到Ac1以下某一温度(约500650)保温后缓冷. (又叫低温退火)
3、目的:消除内应力 应用:铸,锻,焊 *不发生相变,重结晶 例子:杯裂 5 再结晶退火:将钢件加热到再结晶温度以上150250,即650750,保温,空冷. 目的: 发生再结晶,消除加工硬化. 应用: 冷扎,冷拉,冷压等 * 可能相变 6 扩散退火: 均匀化退火,高温进行 目的:消除偏析,应用:铸件 二 正火 钢件加热到Ac3(亚)或Accm(过共)以上3050,保温,空冷 * 正火作用与退火相似,区别是正火冷速快,得到非平衡的珠光体组织,细化晶粒,效果好,能得到片层间距较小的珠光体组织. 与退火对比 含碳碳素结构钢(HB) 量 碳素工具钢(HB) 工艺 0.25 0.250.65% 0.650
4、.85% 0.71.3% 220-229 187-217(球化) 退火 150 150-220 230-280 229-341 正火 156 156-228 实践表明:工件硬度HB170-230时,对切削有利 正火目的:1 提高机械性能 2 改善切削加工性 3 为淬火作组织准备大晶粒易开裂 对于过共析钢,正火能减少二次渗碳体的析出,使其不形成连续的网状结构,有利于缩短过共析钢的球化退火过程,经正火和球化退火的过共析钢有较高的韧性,淬火就不易开裂,用于生产过共析钢的工具的工艺路线: 锻造正火球化退火切削加工淬火, 回火磨 低碳钢,正火代替退火,中C钢: 正火代调质(但晶粒不均) 三 淬火 将钢件
5、加热到Ac3(亚)或Ac1(过)以上30-50,经过保温,然后在冷却介质中迅速冷却,以获得高硬度组织的一种热处理工艺. 目的:提高硬度,耐磨性 应用:工具,模具,量具,滚动轴承. 组织:马氏体.下贝氏体 淬火冷却:决定质量,理想冷却速度两头慢中间快.减少内应力. 1 常用淬火法: 1) 单液淬火(普通淬火):在一种淬火介质中连续冷却至室温.如碳钢水冷 缺点: 水冷,易变形,开裂. 油冷:易硬度不足,或不均 优点: 易作,易自动化. 2) 双液淬火:先在冷却能力较强的介质中冷却到300左右,再放入冷却到冷却能力较弱的介质中冷却,获得马氏体. 对于形状的碳钢件,先水冷,后空冷. 优点: 防低温时M
6、相变开裂. 3) 分级淬火:工件加热后迅速投入温度稍高于Ms点的冷却介质中,(如言浴火碱浴槽中)停2-5分(待表面与心部的温差减少后再取出)取出空冷. 应用:小尺寸件(如刀具淬火) 防变形,开裂 优点: 工艺理想,操作容易 缺点: 在盐浴中冷却,速度不够大 只适合小件 4) 等温淬火:将加热后的钢件放入稍高于Ms温度的盐浴中保温足够时间, 使其发生下贝氏体转变,随后空冷. 应用: 形状复杂的小零件,硬度较高,韧性好,防变形,开裂. 例子:螺丝刀(T7钢制造) 用淬火+低温回火 HRC55, 韧性不够,扭10时易断 如用等温淬火, HRC5558 韧性好, 扭90不断 等温淬火后如有残余A,需回
7、火, A-F. 如没有残余A,不需回火 缺点:时间长 2 钢的淬透性与淬硬性 淬透性:钢在淬火时具有获得淬硬层深度的能力. 淬硬性:在淬火后获得的马氏体达到的硬度,它的大小取决于淬火时溶解在奥氏体中的碳含量. 四 回火 将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度,保温一定时间,后冷却到室温的热处理工艺. 目的:消除淬火后因冷却快而产生的内应力,降低脆性,使其具有韧性,防止变形,开裂,调整机械性能. 1 低温回火:加热温度 150250 组织: 回火马氏体过饱和度小的-固溶体,片状上分布细小-碳化物 目的: 消除内应力,硬度不降.HRC5864 应用: 量具,刃具 低碳钢: 高塑性,韧性,较高强度配合
8、 2 中温回火:加热温度 350500 组织: 极细的球(粒)状Fe3C和F机械混合物. (回火屈氏体) 目的:减少内应力,提高弹性,硬度略降. 应用:(0.450.9%)弹簧,模具 高强度结构钢 3 高温回火:500650 组织: 回火索氏体较细的球(粒)状Fe3C和F机械混合物. 目的: 消除内应力,较高韧性,硬度更低. 应用: 齿轮,曲轴,连杆等(受交变载荷) 淬火+高温回火-调质 五 表面淬火 表面层淬透到一定深度而中心部仍保持原状态. 应用:既受摩擦,又受交变,冲击载荷的件. 目的:提高表面的硬度,有利的残余应力. 提高表面耐磨性,疲劳强度 加热方法:1 火焰: 单间小批局部,质量不
9、稳 2 感应加热: 质量不稳 六 化学热处理 工件放在某种化学介质中加热,保温,使化学元素渗入工件表面,改善工件表面性能. 应用: 受交变载荷,强烈磨损,或在腐蚀,高温等条件下工作的工件. 渗C: 表面成高碳钢,细针状高碳马氏体(0.851.05%),心部又有高韧性的受力较大的齿轮,轴类件 固体渗碳, 液体渗碳,气体渗碳(常用:渗碳剂如甲醇+丙酮 900930) 如: 低碳钢,表层:P+Fe3C 内部:P+F 热处理:淬火+低温回火 得到回火M(细小片状)+ Fe3C 表面含C: 0.851.05% 若表面含C低,得到低含C的回火M,硬度低 含C高,网状或大量块状渗C体,脆性 渗N: 表面硬度,耐磨性,耐蚀性,疲劳强度 温度: 500570 最后工序. 为保证内部性能,氮化前调质 优点: 氮化后不淬火,硬度高(HV850),氮化层残余压应力,疲劳强度 氮化物抗腐蚀. 温度低,变形小. 碳氮共渗: 硬度高,渗层较深,硬度变化平缓,具有良好的耐磨性,较小的表面脆性.
