热处理工艺5表面资料说课讲解.ppt

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1、热处理工艺5表面资料3.1.3 淬火淬火将钢加热到相变温度以上，保温一定时将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后以大于间，然后以大于上临界冷速上临界冷速快速冷却的快速冷却的热处理工艺称为淬火，通称蘸火。热处理工艺称为淬火，通称蘸火。获得的组织：多数情况下为马氏体，有获得的组织：多数情况下为马氏体，有时为贝氏体，以及少量残余奥氏体和未时为贝氏体，以及少量残余奥氏体和未溶的第二相。溶的第二相。淬火后必须有回火与之配合。淬火后必须有回火与之配合。淬火目的淬火目的提高硬度和耐磨性。如刃具、量具、模具等。提高硬度和耐磨性。如刃具、量具、模具等。提高硬度和耐磨性。如刃具、量具、模具等。提高硬度和耐磨性

2、。如刃具、量具、模具等。提高强度和韧性。各种机器零件。提高强度和韧性。各种机器零件。提高强度和韧性。各种机器零件。提高强度和韧性。各种机器零件。提高硬磁性。如用高碳钢和磁钢制造的永久磁提高硬磁性。如用高碳钢和磁钢制造的永久磁提高硬磁性。如用高碳钢和磁钢制造的永久磁提高硬磁性。如用高碳钢和磁钢制造的永久磁铁。铁。铁。铁。提高弹性。如弹簧钢。提高弹性。如弹簧钢。提高弹性。如弹簧钢。提高弹性。如弹簧钢。提高耐蚀性和耐热性。不锈钢和耐热钢。提高耐蚀性和耐热性。不锈钢和耐热钢。提高耐蚀性和耐热性。不锈钢和耐热钢。提高耐蚀性和耐热性。不锈钢和耐热钢。淬火是钢最重要的强化方法。淬火是钢最重要的强化方法。淬火

3、是钢最重要的强化方法。淬火是钢最重要的强化方法。一、淬火工艺参数一、淬火工艺参数（1）加热温度）加热温度l l亚共析钢：亚共析钢：亚共析钢：亚共析钢：A Ac3c3+3050+3050CCl l过共析钢：过共析钢：过共析钢：过共析钢：A Ac1c1+3050+3050CC对亚共析钢，若加热温度低于对亚共析钢，若加热温度低于对亚共析钢，若加热温度低于对亚共析钢，若加热温度低于A Ac3c3，组织中会保留一，组织中会保留一，组织中会保留一，组织中会保留一部分铁素体，使淬火后的强度和硬度都较低；若部分铁素体，使淬火后的强度和硬度都较低；若部分铁素体，使淬火后的强度和硬度都较低；若部分铁素体，使淬火后

4、的强度和硬度都较低；若加热温度高，又容易引起奥氏体晶粒粗化，使淬加热温度高，又容易引起奥氏体晶粒粗化，使淬加热温度高，又容易引起奥氏体晶粒粗化，使淬加热温度高，又容易引起奥氏体晶粒粗化，使淬火钢的机械性能变坏。火钢的机械性能变坏。火钢的机械性能变坏。火钢的机械性能变坏。对过共析钢，加热到对过共析钢，加热到对过共析钢，加热到对过共析钢，加热到A Ac1c1+3050+3050CC，组织中会保留，组织中会保留，组织中会保留，组织中会保留少量二次渗碳体，而有利于钢的硬度和耐磨性。少量二次渗碳体，而有利于钢的硬度和耐磨性。少量二次渗碳体，而有利于钢的硬度和耐磨性。少量二次渗碳体，而有利于钢的硬度和耐磨

5、性。并且，由于降低了奥氏体中的碳含量，不但可以并且，由于降低了奥氏体中的碳含量，不但可以并且，由于降低了奥氏体中的碳含量，不但可以并且，由于降低了奥氏体中的碳含量，不但可以改变马氏体形态（减少粗片状），降低脆性，而改变马氏体形态（减少粗片状），降低脆性，而改变马氏体形态（减少粗片状），降低脆性，而改变马氏体形态（减少粗片状），降低脆性，而且还可减少淬火后残余奥氏体量，见且还可减少淬火后残余奥氏体量，见且还可减少淬火后残余奥氏体量，见且还可减少淬火后残余奥氏体量，见图图图图3 3-6 6，有利，有利，有利，有利于钢的硬度提高和减少变形。于钢的硬度提高和减少变形。于钢的硬度提高和减少变形。于钢的硬

6、度提高和减少变形。图图3-6 奥氏体的碳质量分数对参余奥氏体的影响奥氏体的碳质量分数对参余奥氏体的影响一、淬火工艺参数一、淬火工艺参数（2 2）保温时间）保温时间）保温时间）保温时间淬火加热保温时间按下列经验公式估算：淬火加热保温时间按下列经验公式估算：淬火加热保温时间按下列经验公式估算：淬火加热保温时间按下列经验公式估算：t=t=KDKD式中式中式中式中 tt保温时间（保温时间（保温时间（保温时间（min)min)保温时间系数（保温时间系数（保温时间系数（保温时间系数（min/mm)min/mm)气体中加热：气体中加热：气体中加热：气体中加热：1.01.51.01.5 盐浴中加热：盐浴中加热

7、：盐浴中加热：盐浴中加热：0.30.50.30.5 K K工件装炉方式修正系数工件装炉方式修正系数工件装炉方式修正系数工件装炉方式修正系数 1.0 2.0 1.0 2.0 D D工件有效厚度（工件有效厚度（工件有效厚度（工件有效厚度（mm)mm)一、淬火工艺参数一、淬火工艺参数（3 3）淬火冷却介质及方式）淬火冷却介质及方式）淬火冷却介质及方式）淬火冷却介质及方式 冷却是淬火工艺中最重要的工序，它关系到淬冷却是淬火工艺中最重要的工序，它关系到淬冷却是淬火工艺中最重要的工序，它关系到淬冷却是淬火工艺中最重要的工序，它关系到淬火质量的好坏，同时，火质量的好坏，同时，火质量的好坏，同时，火质量的好坏

8、，同时，冷却也是淬火工艺中最容冷却也是淬火工艺中最容冷却也是淬火工艺中最容冷却也是淬火工艺中最容易出问题的一道工序易出问题的一道工序易出问题的一道工序易出问题的一道工序。为了获得马氏体组织，淬。为了获得马氏体组织，淬。为了获得马氏体组织，淬。为了获得马氏体组织，淬火时冷却速度必须大于上临界冷却速度，但是冷火时冷却速度必须大于上临界冷却速度，但是冷火时冷却速度必须大于上临界冷却速度，但是冷火时冷却速度必须大于上临界冷却速度，但是冷却速度过大又会使工件淬火应力增加，产生变形却速度过大又会使工件淬火应力增加，产生变形却速度过大又会使工件淬火应力增加，产生变形却速度过大又会使工件淬火应力增加，产生变形

9、或开裂。解决这一矛盾的理想淬火冷却曲线如或开裂。解决这一矛盾的理想淬火冷却曲线如或开裂。解决这一矛盾的理想淬火冷却曲线如或开裂。解决这一矛盾的理想淬火冷却曲线如图图图图3 3-7-7所示。所示。所示。所示。实际生产中根据不同情况选择不同的冷却方法实际生产中根据不同情况选择不同的冷却方法实际生产中根据不同情况选择不同的冷却方法实际生产中根据不同情况选择不同的冷却方法和冷却介质来尽可能达到理想的目的和冷却介质来尽可能达到理想的目的和冷却介质来尽可能达到理想的目的和冷却介质来尽可能达到理想的目的.图图3-7 理想淬火冷却曲线示意图理想淬火冷却曲线示意图（3）淬火冷却介质及方式（）淬火冷却介质及方式（

10、1）单介质淬火法单介质淬火法l l钢件奥氏体化后，置于一种冷却介质中冷却钢件奥氏体化后，置于一种冷却介质中冷却钢件奥氏体化后，置于一种冷却介质中冷却钢件奥氏体化后，置于一种冷却介质中冷却的方法，叫做单介质淬火法。的方法，叫做单介质淬火法。的方法，叫做单介质淬火法。的方法，叫做单介质淬火法。图图图图3 3-8-8。l l碳钢一般用水冷却，合金钢用油冷却。碳钢一般用水冷却，合金钢用油冷却。碳钢一般用水冷却，合金钢用油冷却。碳钢一般用水冷却，合金钢用油冷却。l l优点：操作简单，易实现机械化，应用广。优点：操作简单，易实现机械化，应用广。优点：操作简单，易实现机械化，应用广。优点：操作简单，易实现机

11、械化，应用广。l l缺点：水淬变形开裂倾向大；油淬冷却速度缺点：水淬变形开裂倾向大；油淬冷却速度缺点：水淬变形开裂倾向大；油淬冷却速度缺点：水淬变形开裂倾向大；油淬冷却速度小，大件淬不硬。小，大件淬不硬。小，大件淬不硬。小，大件淬不硬。l l应用：适于形状简单及小尺寸钢件的淬火。应用：适于形状简单及小尺寸钢件的淬火。应用：适于形状简单及小尺寸钢件的淬火。应用：适于形状简单及小尺寸钢件的淬火。图图3-8 不同淬火方法示意图不同淬火方法示意图（3）淬火冷却介质及方式（）淬火冷却介质及方式（2）双介质淬火法双介质淬火法l l钢件奥氏体化后，先在一种强冷却介质中冷却，钢件奥氏体化后，先在一种强冷却介质

12、中冷却，钢件奥氏体化后，先在一种强冷却介质中冷却，钢件奥氏体化后，先在一种强冷却介质中冷却，当钢件冷却到当钢件冷却到当钢件冷却到当钢件冷却到400 400 以下时，迅速转入另一种以下时，迅速转入另一种以下时，迅速转入另一种以下时，迅速转入另一种弱冷却介质中冷却的方法。见弱冷却介质中冷却的方法。见弱冷却介质中冷却的方法。见弱冷却介质中冷却的方法。见图图图图3 3-8-8曲线曲线曲线曲线2 2。l l碳钢常先水冷后油冷碳钢常先水冷后油冷碳钢常先水冷后油冷碳钢常先水冷后油冷,合金钢常先油冷后空冷。合金钢常先油冷后空冷。合金钢常先油冷后空冷。合金钢常先油冷后空冷。l l优点：马氏体转变时产生的内应力小

13、，减少了优点：马氏体转变时产生的内应力小，减少了优点：马氏体转变时产生的内应力小，减少了优点：马氏体转变时产生的内应力小，减少了变形和开裂的可能性。变形和开裂的可能性。变形和开裂的可能性。变形和开裂的可能性。l l缺点：操作复杂，要求操作人员具有经验。缺点：操作复杂，要求操作人员具有经验。缺点：操作复杂，要求操作人员具有经验。缺点：操作复杂，要求操作人员具有经验。（3）淬火冷却介质及方式（）淬火冷却介质及方式（3）分级淬火分级淬火l l钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于MsMs点的恒温点的恒温点的恒温点的恒温

14、盐浴中，保温适当时间，在发生贝氏体转变之前，盐浴中，保温适当时间，在发生贝氏体转变之前，盐浴中，保温适当时间，在发生贝氏体转变之前，盐浴中，保温适当时间，在发生贝氏体转变之前，并且钢件内外都达到盐浴温度后取出空冷的方法。并且钢件内外都达到盐浴温度后取出空冷的方法。并且钢件内外都达到盐浴温度后取出空冷的方法。并且钢件内外都达到盐浴温度后取出空冷的方法。见见见见图图图图3 3-8-8曲线曲线曲线曲线3 3。l l常用硝盐（常用硝盐（常用硝盐（常用硝盐（55%KNO55%KNO3 3+45%NaNO+45%NaNO3 3)作盐浴。作盐浴。作盐浴。作盐浴。l l优点：减少热应力和相变应力，从而降低钢件

15、变优点：减少热应力和相变应力，从而降低钢件变优点：减少热应力和相变应力，从而降低钢件变优点：减少热应力和相变应力，从而降低钢件变形和开裂的倾向。形和开裂的倾向。形和开裂的倾向。形和开裂的倾向。l l缺点：盐浴冷却能力小，只能处理小件缺点：盐浴冷却能力小，只能处理小件缺点：盐浴冷却能力小，只能处理小件缺点：盐浴冷却能力小，只能处理小件l l应用：形状复杂和截面不均匀的小件（刀具）。应用：形状复杂和截面不均匀的小件（刀具）。应用：形状复杂和截面不均匀的小件（刀具）。应用：形状复杂和截面不均匀的小件（刀具）。图图3-8 不同淬火方法示意图不同淬火方法示意图（3）淬火冷却介质及方式（）淬火冷却介质及方

16、式（4）等温淬火等温淬火l l钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于钢件奥氏体化后，迅速淬入稍高于MsMs点的恒温点的恒温点的恒温点的恒温盐浴中，保温足够长时间，直至奥氏体完全转盐浴中，保温足够长时间，直至奥氏体完全转盐浴中，保温足够长时间，直至奥氏体完全转盐浴中，保温足够长时间，直至奥氏体完全转变为下贝氏体，然后出炉空冷的方法。见变为下贝氏体，然后出炉空冷的方法。见变为下贝氏体，然后出炉空冷的方法。见变为下贝氏体，然后出炉空冷的方法。见图图图图3 3-8-8曲线曲线曲线曲线4 4。l l优点：大大降低了淬火内应力，减少了变形。优点：大大降低

17、了淬火内应力，减少了变形。优点：大大降低了淬火内应力，减少了变形。优点：大大降低了淬火内应力，减少了变形。l l缺点：生产周期长，生产效率低。缺点：生产周期长，生产效率低。缺点：生产周期长，生产效率低。缺点：生产周期长，生产效率低。l l应用：形状复杂和精度要求高的小件，如弹簧、应用：形状复杂和精度要求高的小件，如弹簧、应用：形状复杂和精度要求高的小件，如弹簧、应用：形状复杂和精度要求高的小件，如弹簧、螺栓、小齿轮、轴及丝锥等。高合金钢较大截螺栓、小齿轮、轴及丝锥等。高合金钢较大截螺栓、小齿轮、轴及丝锥等。高合金钢较大截螺栓、小齿轮、轴及丝锥等。高合金钢较大截面零件的淬火。面零件的淬火。面零件

18、的淬火。面零件的淬火。二、钢的淬透性二、钢的淬透性（1 1）淬透层深度）淬透层深度）淬透层深度）淬透层深度l l以零件表面至内部半马氏以零件表面至内部半马氏以零件表面至内部半马氏以零件表面至内部半马氏体区（体区（体区（体区（50%M50%M）的距离为）的距离为）的距离为）的距离为淬透层深度淬透层深度淬透层深度淬透层深度。l l钢件实际淬火的淬透层深钢件实际淬火的淬透层深钢件实际淬火的淬透层深钢件实际淬火的淬透层深度，随钢的淬火临界冷速、度，随钢的淬火临界冷速、度，随钢的淬火临界冷速、度，随钢的淬火临界冷速、钢件截面尺寸和淬火介质钢件截面尺寸和淬火介质钢件截面尺寸和淬火介质钢件截面尺寸和淬火介质

19、的冷却能力而变化。的冷却能力而变化。的冷却能力而变化。的冷却能力而变化。图图3-9淬火时零件截面各层淬火时零件截面各层冷速与显微组织的关系冷速与显微组织的关系图图3-10 淬火试样断面上马氏体量和硬度的变化淬火试样断面上马氏体量和硬度的变化（2）钢的淬透性及测定方法）钢的淬透性及测定方法l l钢在淬火时形成马氏体的能力叫做钢的钢在淬火时形成马氏体的能力叫做钢的钢在淬火时形成马氏体的能力叫做钢的钢在淬火时形成马氏体的能力叫做钢的淬透性淬透性淬透性淬透性。其大小用钢在一定条件下淬火形成的淬透层深其大小用钢在一定条件下淬火形成的淬透层深其大小用钢在一定条件下淬火形成的淬透层深其大小用钢在一定条件下淬

20、火形成的淬透层深度来表示。度来表示。度来表示。度来表示。l l淬透性一般用淬透性一般用淬透性一般用淬透性一般用“末端淬火法末端淬火法末端淬火法末端淬火法”来测量，见来测量，见来测量，见来测量，见图图图图3 3-1111。其淬透性值用。其淬透性值用。其淬透性值用。其淬透性值用J J 表示。其中表示。其中表示。其中表示。其中J J表示末表示末表示末表示末端淬火的淬透性，端淬火的淬透性，端淬火的淬透性，端淬火的淬透性，d d表示距水冷端的距离，表示距水冷端的距离，表示距水冷端的距离，表示距水冷端的距离，HRCHRC为该处的硬度。为该处的硬度。为该处的硬度。为该处的硬度。GB225-88.GB225-

21、88.l l淬透性是钢的固有属性，取决于钢的淬火临界淬透性是钢的固有属性，取决于钢的淬火临界淬透性是钢的固有属性，取决于钢的淬火临界淬透性是钢的固有属性，取决于钢的淬火临界冷速的大小。冷速的大小。冷速的大小。冷速的大小。HRCd图图3-11 末端淬火法测定钢的淬透性末端淬火法测定钢的淬透性（3）淬透性与淬硬性、淬透层深度）淬透性与淬硬性、淬透层深度l l淬硬性是指钢淬火后能够达到的最大硬度。淬淬硬性是指钢淬火后能够达到的最大硬度。淬淬硬性是指钢淬火后能够达到的最大硬度。淬淬硬性是指钢淬火后能够达到的最大硬度。淬硬性主要与钢的碳质量分数有关。见硬性主要与钢的碳质量分数有关。见硬性主要与钢的碳质量

22、分数有关。见硬性主要与钢的碳质量分数有关。见图图图图3 3-12-12。l l淬透性虽然用淬透层深度表示，但与零件实际淬透性虽然用淬透层深度表示，但与零件实际淬透性虽然用淬透层深度表示，但与零件实际淬透性虽然用淬透层深度表示，但与零件实际淬透层深度不同。淬透性是钢在规定工艺条件淬透层深度不同。淬透性是钢在规定工艺条件淬透层深度不同。淬透性是钢在规定工艺条件淬透层深度不同。淬透性是钢在规定工艺条件下的一种性能，是确定的，可以比较的。下的一种性能，是确定的，可以比较的。下的一种性能，是确定的，可以比较的。下的一种性能，是确定的，可以比较的。l l零件实际淬透层深度是变化的，除与钢的淬透零件实际淬透

23、层深度是变化的，除与钢的淬透零件实际淬透层深度是变化的，除与钢的淬透零件实际淬透层深度是变化的，除与钢的淬透性有关外，还与零件尺寸大小及冷却介质的冷性有关外，还与零件尺寸大小及冷却介质的冷性有关外，还与零件尺寸大小及冷却介质的冷性有关外，还与零件尺寸大小及冷却介质的冷却能力有关。却能力有关。却能力有关。却能力有关。图图3-12 碳含量对马氏体硬度的影响碳含量对马氏体硬度的影响（4）淬透性的实用意义）淬透性的实用意义l l零件承受纯拉伸或压缩载荷时（拉杆），因零件承受纯拉伸或压缩载荷时（拉杆），因零件承受纯拉伸或压缩载荷时（拉杆），因零件承受纯拉伸或压缩载荷时（拉杆），因要求截面上的机械性能相同

24、，所以应选用淬要求截面上的机械性能相同，所以应选用淬要求截面上的机械性能相同，所以应选用淬要求截面上的机械性能相同，所以应选用淬透性好的钢。透性好的钢。透性好的钢。透性好的钢。l l承受弯曲或扭转载荷的零件（轴类），外层承受弯曲或扭转载荷的零件（轴类），外层承受弯曲或扭转载荷的零件（轴类），外层承受弯曲或扭转载荷的零件（轴类），外层受力大，心部受力小，可用低淬透性的钢。受力大，心部受力小，可用低淬透性的钢。受力大，心部受力小，可用低淬透性的钢。受力大，心部受力小，可用低淬透性的钢。l l焊接结构用钢，应选用低淬透性钢，以防止焊接结构用钢，应选用低淬透性钢，以防止焊接结构用钢，应选用低淬透性钢，

25、以防止焊接结构用钢，应选用低淬透性钢，以防止焊缝热影响区形成马氏体，增大焊接变形和焊缝热影响区形成马氏体，增大焊接变形和焊缝热影响区形成马氏体，增大焊接变形和焊缝热影响区形成马氏体，增大焊接变形和开裂的倾向。开裂的倾向。开裂的倾向。开裂的倾向。三、淬火缺陷三、淬火缺陷变形与开裂是淬火最常见的两种缺陷。变形与开裂是淬火最常见的两种缺陷。缺陷产生原因是由淬火应力引起的。缺陷产生原因是由淬火应力引起的。l l淬火应力包括热应力（钢件内部温度分布不均淬火应力包括热应力（钢件内部温度分布不均淬火应力包括热应力（钢件内部温度分布不均淬火应力包括热应力（钢件内部温度分布不均引起的内应力）和组织应力（马氏体转

26、变时体引起的内应力）和组织应力（马氏体转变时体引起的内应力）和组织应力（马氏体转变时体引起的内应力）和组织应力（马氏体转变时体积膨胀不均匀引起的内应力）。积膨胀不均匀引起的内应力）。积膨胀不均匀引起的内应力）。积膨胀不均匀引起的内应力）。l l淬火应力超过钢的屈服极限时，引起钢件变形。淬火应力超过钢的屈服极限时，引起钢件变形。淬火应力超过钢的屈服极限时，引起钢件变形。淬火应力超过钢的屈服极限时，引起钢件变形。l l淬火应力超过钢的强度极限时，引起钢件开裂。淬火应力超过钢的强度极限时，引起钢件开裂。淬火应力超过钢的强度极限时，引起钢件开裂。淬火应力超过钢的强度极限时，引起钢件开裂。3.1.4 钢

27、的回火钢的回火将淬火后（或正火后）的钢件重新加热至将淬火后（或正火后）的钢件重新加热至Ac1 1以下某一温度，保温一定时间，然后以下某一温度，保温一定时间，然后出炉冷却到室温的热处理工艺叫做回火。出炉冷却到室温的热处理工艺叫做回火。一、回火目的一、回火目的（1 1）消除淬火产生的内应力，防止钢件开裂。）消除淬火产生的内应力，防止钢件开裂。）消除淬火产生的内应力，防止钢件开裂。）消除淬火产生的内应力，防止钢件开裂。（2 2）使不稳定的马氏体和残余奥氏体转变成稳定）使不稳定的马氏体和残余奥氏体转变成稳定）使不稳定的马氏体和残余奥氏体转变成稳定）使不稳定的马氏体和残余奥氏体转变成稳定 组织，防止钢件

28、尺寸改变。组织，防止钢件尺寸改变。组织，防止钢件尺寸改变。组织，防止钢件尺寸改变。（3 3）获得要求的综合机械性能，主要是塑性和韧）获得要求的综合机械性能，主要是塑性和韧）获得要求的综合机械性能，主要是塑性和韧）获得要求的综合机械性能，主要是塑性和韧 性。性。性。性。二、回火工艺二、回火工艺（1）回火温度）回火温度l l低温回火低温回火低温回火低温回火 低温回火温度范围一般为低温回火温度范围一般为低温回火温度范围一般为低温回火温度范围一般为150250150250。组织：回火马氏体（低过饱和度的组织：回火马氏体（低过饱和度的组织：回火马氏体（低过饱和度的组织：回火马氏体（低过饱和度的 固溶体固

29、溶体固溶体固溶体+碳化物）碳化物）碳化物）碳化物）+残余奥氏体。残余奥氏体。残余奥氏体。残余奥氏体。性能特点：显著降低了淬火应力和脆性，保持高硬性能特点：显著降低了淬火应力和脆性，保持高硬性能特点：显著降低了淬火应力和脆性，保持高硬性能特点：显著降低了淬火应力和脆性，保持高硬度（度（度（度（5864HRC5864HRC）和高耐磨性。）和高耐磨性。）和高耐磨性。）和高耐磨性。应用：淬火高碳钢和高合金钢的模具、量具及工具。应用：淬火高碳钢和高合金钢的模具、量具及工具。应用：淬火高碳钢和高合金钢的模具、量具及工具。应用：淬火高碳钢和高合金钢的模具、量具及工具。思考题在在“淬火淬火+低温回火低温回火”

30、的热处理工艺中，淬的热处理工艺中，淬火时要尽可能减少残余奥氏体，因为奥氏火时要尽可能减少残余奥氏体，因为奥氏体是硬度低的塑性相，过多残余奥氏体的体是硬度低的塑性相，过多残余奥氏体的存在会使硬度不足。那么，能获得完全无存在会使硬度不足。那么，能获得完全无残余奥氏体的的马氏体吗？为什么？由于残余奥氏体的的马氏体吗？为什么？由于马氏体是不稳定相，其中的碳原子有自发马氏体是不稳定相，其中的碳原子有自发析出的倾向，那么，在低温回火时，碳原析出的倾向，那么，在低温回火时，碳原子除了以子除了以/过度碳化物析出外，有没有可过度碳化物析出外，有没有可能扩散进入残余奥氏体中而使残余奥氏体能扩散进入残余奥氏体中而使

31、残余奥氏体变得更稳定（因为碳含量升高，变得更稳定（因为碳含量升高，Ms点降低）点降低）？试着查找这样的资料。？试着查找这样的资料。（1）回火温度中温回火中温回火l l回火温度一般为回火温度一般为回火温度一般为回火温度一般为350500350500。l l组织：回火屈氏体（针状组织：回火屈氏体（针状组织：回火屈氏体（针状组织：回火屈氏体（针状 相相相相+细小粒状和片状细小粒状和片状细小粒状和片状细小粒状和片状渗碳体）渗碳体）渗碳体）渗碳体）l l性能特点：应力基本消除，硬度有所降低性能特点：应力基本消除，硬度有所降低性能特点：应力基本消除，硬度有所降低性能特点：应力基本消除，硬度有所降低（354

32、5HRC3545HRC），但具有极好的弹性极限和屈），但具有极好的弹性极限和屈），但具有极好的弹性极限和屈），但具有极好的弹性极限和屈服强度。服强度。服强度。服强度。l l应用：处理各种弹簧。应用：处理各种弹簧。应用：处理各种弹簧。应用：处理各种弹簧。（1）回火温度高温回火高温回火l l回火温度：回火温度：回火温度：回火温度：500650500650。l l组织：回火索氏体（多边形组织：回火索氏体（多边形组织：回火索氏体（多边形组织：回火索氏体（多边形+粒状渗碳体）。粒状渗碳体）。粒状渗碳体）。粒状渗碳体）。l l性能：综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性能：综合机械性能最好，即强度、塑性和韧

33、性能：综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性能：综合机械性能最好，即强度、塑性和韧性具有最佳的配合，硬度一般为性具有最佳的配合，硬度一般为性具有最佳的配合，硬度一般为性具有最佳的配合，硬度一般为2535HRC2535HRC。l l应用：通常把淬火应用：通常把淬火应用：通常把淬火应用：通常把淬火+高温回火称为高温回火称为高温回火称为高温回火称为调质处理调质处理调质处理调质处理。主要用于中碳钢和低合金结构钢制造的各种机主要用于中碳钢和低合金结构钢制造的各种机主要用于中碳钢和低合金结构钢制造的各种机主要用于中碳钢和低合金结构钢制造的各种机械结构件，如连杆、轴、齿轮等。械结构件，如连杆、轴、齿轮等。械结

34、构件，如连杆、轴、齿轮等。械结构件，如连杆、轴、齿轮等。调质与正火的比较调质与正火的比较钢调质处理后的机械性能和正火相比，不仅强钢调质处理后的机械性能和正火相比，不仅强度高，而且塑性和韧性也较好，见表度高，而且塑性和韧性也较好，见表3-2。调。调质渗碳体为粒状，正火渗碳体为片状。粒状组质渗碳体为粒状，正火渗碳体为片状。粒状组织对阻止断裂发展比片状有利。织对阻止断裂发展比片状有利。表表表表3 3-2 45-2 45钢（钢（钢（钢（20-40mm20-40mm）调质和正火后的机械性能比较）调质和正火后的机械性能比较）调质和正火后的机械性能比较）调质和正火后的机械性能比较工艺工艺机械性能机械性能组织

35、组织b,MN/m2,%k,KJ/m2HB正火正火调质调质700-800750-85012-2020-25500-800800-1200163-220210-250细片状珠光体细片状珠光体+铁素体铁素体回火索氏体回火索氏体调质、正火、等温淬火与亚温淬火调质、正火、等温淬火与亚温淬火调质：只有在完全淬透得到马氏体组织的条件下，通过高调质：只有在完全淬透得到马氏体组织的条件下，通过高调质：只有在完全淬透得到马氏体组织的条件下，通过高调质：只有在完全淬透得到马氏体组织的条件下，通过高温回火才能获得优良的性能。因此，不适合过大和形状复温回火才能获得优良的性能。因此，不适合过大和形状复温回火才能获得优良的

36、性能。因此，不适合过大和形状复温回火才能获得优良的性能。因此，不适合过大和形状复杂的零件。易变形和开裂，工艺复杂。杂的零件。易变形和开裂，工艺复杂。杂的零件。易变形和开裂，工艺复杂。杂的零件。易变形和开裂，工艺复杂。正火：工艺简单，经济，在零件性能要求不是很高时，多正火：工艺简单，经济，在零件性能要求不是很高时，多正火：工艺简单，经济，在零件性能要求不是很高时，多正火：工艺简单，经济，在零件性能要求不是很高时，多采用正火处理。采用正火处理。采用正火处理。采用正火处理。等温淬火：在飞机和航天工业，为了减少零件变形，简化等温淬火：在飞机和航天工业，为了减少零件变形，简化等温淬火：在飞机和航天工业，

37、为了减少零件变形，简化等温淬火：在飞机和航天工业，为了减少零件变形，简化最终热处理操作，通常采用等温淬火来代替调质，同样可最终热处理操作，通常采用等温淬火来代替调质，同样可最终热处理操作，通常采用等温淬火来代替调质，同样可最终热处理操作，通常采用等温淬火来代替调质，同样可获得优良的性能。获得优良的性能。获得优良的性能。获得优良的性能。亚温淬火亚温淬火亚温淬火亚温淬火:将亚共析钢在将亚共析钢在将亚共析钢在将亚共析钢在AcAc1 1AcAc3 3之间的温度进行奥氏体化之间的温度进行奥氏体化之间的温度进行奥氏体化之间的温度进行奥氏体化或形变，此时组织中保留部分铁素体，然后快速冷却淬火，或形变，此时组

38、织中保留部分铁素体，然后快速冷却淬火，或形变，此时组织中保留部分铁素体，然后快速冷却淬火，或形变，此时组织中保留部分铁素体，然后快速冷却淬火，最终组织为网状铁素体包围珠光体和马氏体力学性能特最终组织为网状铁素体包围珠光体和马氏体力学性能特最终组织为网状铁素体包围珠光体和马氏体力学性能特最终组织为网状铁素体包围珠光体和马氏体力学性能特点是塑性好，强度和硬度高。点是塑性好，强度和硬度高。点是塑性好，强度和硬度高。点是塑性好，强度和硬度高。钢亚温淬火组织钢亚温淬火组织抗拉强度抗拉强度MPa规定非比例延伸强度规定非比例延伸强度MPa延伸率延伸率%钢正火组织钢正火组织图图3-13 亚温淬火与正火组织及性

39、能比较亚温淬火与正火组织及性能比较（2）回火保温时间）回火保温时间 钢件淬火后应尽快回火，以防开裂。一般回火时间为钢件淬火后应尽快回火，以防开裂。一般回火时间为钢件淬火后应尽快回火，以防开裂。一般回火时间为钢件淬火后应尽快回火，以防开裂。一般回火时间为1313小时。小时。小时。小时。或按经验公式确定：或按经验公式确定：或按经验公式确定：或按经验公式确定：th=Kh+Ahth=Kh+AhDD式中式中式中式中 thth回火时间（回火时间（回火时间（回火时间（min)min)Kh Kh回火时间基数（回火时间基数（回火时间基数（回火时间基数（min)min)Ah Ah回火时间系数（回火时间系数（回火时

40、间系数（回火时间系数（min/mm)min/mm)D D工件有效厚度（工件有效厚度（工件有效厚度（工件有效厚度（mm)mm)回火条件回火条件回火条件回火条件300300CC以下以下以下以下300-450300-450CC450450CC以上以上以上以上气体气体气体气体盐浴盐浴盐浴盐浴气体气体气体气体盐浴盐浴盐浴盐浴气体气体气体气体盐浴盐浴盐浴盐浴K Kh h1201201201202020151510103 3A Ah h1 10.40.41 10.40.41 10.40.4（3）回火后的冷却一般在空气中冷却，特殊情况（产生回火脆性），一般在空气中冷却，特殊情况（产生回火脆性），一般在空气中冷

41、却，特殊情况（产生回火脆性），一般在空气中冷却，特殊情况（产生回火脆性），缓冷或急冷。缓冷或急冷。缓冷或急冷。缓冷或急冷。3 3.2 2 表面加热热处理表面加热热处理表面加热热处理表面加热热处理3 3.2 2.1 .1 概述概述概述概述磨损是机械零件失效的主要形式之一，通过改变零件材料表磨损是机械零件失效的主要形式之一，通过改变零件材料表磨损是机械零件失效的主要形式之一，通过改变零件材料表磨损是机械零件失效的主要形式之一，通过改变零件材料表面组织，提高其硬度，进而提高耐磨性，不但简单易行，效面组织，提高其硬度，进而提高耐磨性，不但简单易行，效面组织，提高其硬度，进而提高耐磨性，不但简单易行，效

42、面组织，提高其硬度，进而提高耐磨性，不但简单易行，效果好，而且成本低，具有很好的技术与经济综合效益。果好，而且成本低，具有很好的技术与经济综合效益。果好，而且成本低，具有很好的技术与经济综合效益。果好，而且成本低，具有很好的技术与经济综合效益。表面热处理：仅对钢的表面加热、冷却而获得表面硬化层的表面热处理：仅对钢的表面加热、冷却而获得表面硬化层的表面热处理：仅对钢的表面加热、冷却而获得表面硬化层的表面热处理：仅对钢的表面加热、冷却而获得表面硬化层的热处理工艺称为表面热处理。热处理工艺称为表面热处理。热处理工艺称为表面热处理。热处理工艺称为表面热处理。l l目的：提高材料的表面硬度，从而提高耐磨

43、性。兼具提高目的：提高材料的表面硬度，从而提高耐磨性。兼具提高目的：提高材料的表面硬度，从而提高耐磨性。兼具提高目的：提高材料的表面硬度，从而提高耐磨性。兼具提高耐疲劳性能。耐疲劳性能。耐疲劳性能。耐疲劳性能。l l工艺种类（按加热方式）：工艺种类（按加热方式）：工艺种类（按加热方式）：工艺种类（按加热方式）：火焰加热表面热处理火焰加热表面热处理火焰加热表面热处理火焰加热表面热处理 感应加热表面热处理感应加热表面热处理感应加热表面热处理感应加热表面热处理 激光加热表面热处理激光加热表面热处理激光加热表面热处理激光加热表面热处理 电子束加热表面热处理电子束加热表面热处理电子束加热表面热处理电子束

44、加热表面热处理 电接触加热表面热处理电接触加热表面热处理电接触加热表面热处理电接触加热表面热处理3.2.2 快速加热对表面淬火时相变的影响快速加热对表面淬火时相变的影响实现表面加热的关键是加热装置能提供高的热流实现表面加热的关键是加热装置能提供高的热流实现表面加热的关键是加热装置能提供高的热流实现表面加热的关键是加热装置能提供高的热流密度。一般箱式电炉热流密度约为密度。一般箱式电炉热流密度约为密度。一般箱式电炉热流密度约为密度。一般箱式电炉热流密度约为23W/cm23W/cm,此此此此时时加加加加热热直径直径直径直径100mm100mm的的的的钢钢棒截面温差只有棒截面温差只有棒截面温差只有棒截

45、面温差只有3030，因，因，因，因此不能此不能此不能此不能实现实现表面加表面加表面加表面加热热。一般一般一般一般认为认为若加若加若加若加热热装置能提供装置能提供装置能提供装置能提供10101010W/cmW/cm 的能的能的能的能量密度，量密度，量密度，量密度，则则其加其加其加其加热热速度速度速度速度远远比一般加比一般加比一般加比一般加热热炉中要大，炉中要大，炉中要大，炉中要大，此此此此时时在零件表在零件表在零件表在零件表层层内的温度梯度很高，才能内的温度梯度很高，才能内的温度梯度很高，才能内的温度梯度很高，才能实现实现表表表表面加面加面加面加热热快速加快速加快速加快速加热对热对表面淬火表面淬

46、火表面淬火表面淬火时时相相相相变变的影响的影响的影响的影响1.1.对对相相相相变临变临界点的影响界点的影响界点的影响界点的影响提高加提高加提高加提高加热热速度将使速度将使速度将使速度将使AcAc3 3、AccmAccm、A Ac1c1线线升高。升高。升高。升高。见图见图3 3-1414和和和和图图图图3 3-1515。图图3-14 加热速度对加热速度对Ac3、Accm的影响。的影响。图图3-15共析钢加热速度与共析钢加热速度与Ac1的关系的关系加热速度对加热速度对Ac1s影响有限，但对影响有限，但对Ac1f影响大影响大2.2.对奥氏体晶粒度的影响对奥氏体晶粒度的影响对奥氏体晶粒度的影响对奥氏体

47、晶粒度的影响 快速加热将使奥氏体的起始晶粒显著细化，形成快速加热将使奥氏体的起始晶粒显著细化，形成快速加热将使奥氏体的起始晶粒显著细化，形成快速加热将使奥氏体的起始晶粒显著细化，形成极细的起始晶粒，并由于在较高速度加热下起始极细的起始晶粒，并由于在较高速度加热下起始极细的起始晶粒，并由于在较高速度加热下起始极细的起始晶粒，并由于在较高速度加热下起始晶粒不易长大，从而使奥氏体晶粒细化。晶粒不易长大，从而使奥氏体晶粒细化。晶粒不易长大，从而使奥氏体晶粒细化。晶粒不易长大，从而使奥氏体晶粒细化。3.3.对奥氏体均匀化的影响对奥氏体均匀化的影响对奥氏体均匀化的影响对奥氏体均匀化的影响 快速加热条件下形

48、成的奥氏体，其含碳量依加热快速加热条件下形成的奥氏体，其含碳量依加热快速加热条件下形成的奥氏体，其含碳量依加热快速加热条件下形成的奥氏体，其含碳量依加热速度提高而偏离其平均成分，形成不均匀的奥氏速度提高而偏离其平均成分，形成不均匀的奥氏速度提高而偏离其平均成分，形成不均匀的奥氏速度提高而偏离其平均成分，形成不均匀的奥氏体区，见体区，见体区，见体区，见图图图图3 3-1616和和和和图图图图3 3-1717。此外由于大部分合金。此外由于大部分合金。此外由于大部分合金。此外由于大部分合金元素在碳化物中富集，从而使合金元素在快速加元素在碳化物中富集，从而使合金元素在快速加元素在碳化物中富集，从而使合

49、金元素在快速加元素在碳化物中富集，从而使合金元素在快速加热时更难溶于奥氏体，并不易均匀化。热时更难溶于奥氏体，并不易均匀化。热时更难溶于奥氏体，并不易均匀化。热时更难溶于奥氏体，并不易均匀化。原始组织对奥氏体均匀化有很大影响，见原始组织对奥氏体均匀化有很大影响，见原始组织对奥氏体均匀化有很大影响，见原始组织对奥氏体均匀化有很大影响，见图图图图3 3-1818，因此表面淬火前正确选择预备热处理使碳化物，因此表面淬火前正确选择预备热处理使碳化物，因此表面淬火前正确选择预备热处理使碳化物，因此表面淬火前正确选择预备热处理使碳化物或自由铁素体分布均匀细小，将有利于快速加热或自由铁素体分布均匀细小，将有

50、利于快速加热或自由铁素体分布均匀细小，将有利于快速加热或自由铁素体分布均匀细小，将有利于快速加热时这些相的溶解及奥氏体的均匀化。时这些相的溶解及奥氏体的均匀化。时这些相的溶解及奥氏体的均匀化。时这些相的溶解及奥氏体的均匀化。图图3-16 T8钢在感应加热时奥氏体的成分与加热速度、钢在感应加热时奥氏体的成分与加热速度、原始组织及温度的关系原始组织及温度的关系 1-粒状珠光体，粒状珠光体，2000/S/S加热加热 2-2-粒状珠光体，粒状珠光体，150/S加热加热 3-淬火组织，淬火组织，150/S加热加热 图图3-17 T12钢加热时钢加热时Fe3C溶解动力学曲线溶解动力学曲线(加热速度加热速度