热处理基本知识.docx

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1、一.铁碳合金的基本相由于铁与碳之间相互作用不同，使铁碳合金固下态的相结构也有固溶 体和金属化合物两类。属于固溶体相有铁素体与奥氏体，属于金属化 合物相的有渗碳体。1 .铁素体纯铁在912以下为具有体心立方格的a -Fa0碳溶于a-Fa中的间隙固溶体称为铁素体，由于a-Fa是体心立方晶格结构， 它的晶格间隙很小，因而溶碳力量极差，在727时溶碳量最大，可 达0.0218%,随着温度的下降溶碳量渐渐削减，在600时溶碳量为 0.0057%,在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同。 铁素体的强度和硬度不高,但具有良好可造性与韧性。铁素体在770 以下具有铁磁性，在770c以上则失去铁磁性

2、。2 .奥氏体 碳溶于Y-Fe中的间隙固溶体称为奥氏体，以符号A表 示。由于丫-Fe是面心立方晶格结构，它的晶格致密度虽然高于体心 立方晶格的a-Fa,但由于其晶格间的最大空隙要比a-Fa大，故溶碳 力量也就大些。在1148c时溶碳量最大，可达2.11%,随着温度的下 降溶碳量渐渐削减，在727c时溶碳量为0.77虬 奥氏体的性能与其 溶碳量及晶粒大小有关，一般奥氏体的硬度为HB170-220,延长率6 为40-50%,因此奥氏体的硬度较低而可造性较高，易于锻压成型。 奥氏体存在于727%以上的高温范围内。与y-Fe一样，奥氏体为非磁 性相。3 .渗碳体 它是一种具有简单晶格结构的间隙化合物，

3、它的含碳量 为6. 69%；溶点为1227c左右（1600C）；不发生同素异晶转变；但1 .回火目的 A.获得工件所需的组织，以改善性能。在通常状况下, 钢淬火组织为淬火马氏体和少量残余奥氏体，它具有高的强度和硬 度，但可造性与韧性却明显下降。为了满意各种工件的不同性能的要 求，就必需配以适当回火来转变淬火组织，以调整和改善钢的性能。 B.稳定工件尺寸。淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织，它们 具有自发地向稳定组织转变的趋势，因而将引起工件的外形与尺寸的 转变。通过回火使淬火组织变为稳定组织，从而保证工件在使用过程 中不再发生外形和尺寸的转变。C.消退淬火的应力。工件在淬火后存 在着很大内

4、应力，如不准时通过回火消退，会引起工件进一步的变形 和开裂。因此，钢在淬火后一般都要进行回火处理。回火打算了钢在 使用状态的组织和性能，也可说是打算了工件的使用性能和寿命，故 是很重要的热处理工序。2 .回火的种类及应用 A.低温回火150-250低温回火所得组织 为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提 下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要 用于各种高碳的切削刃具、量具、冷冲模具、滚动轴承以及渗碳件等, 回火后硬度为HRC58-64。B.中温回火(350-500)中温回火所得 组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度、弹性极限和较高的 韧性。因此，

5、它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一 般为HRC35-50。C.高温回火(500-650)高温回火所得组织为回 火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理， 其目的是获得强度、硬度和可造性、韧性都较好的综合机械性能。因 此，广泛用于汽车、拖拉机、机床等重要结构零件，如连杆、螺栓、 齿轮及轴类。回火硬度一般为HB200-330。应指出，钢经正火后和调质处理后的硬度值很相近，但重要的结构零 件一般都进行调质处理而不采纳正火。这是由于调质处理后的组织为 回火索氏体，其中渗碳体呈粒状，而正火得到的索氏体中渗碳体呈片 状，因此，钢经调质处理后不仅强度较高，而且可造性与韧性更显

6、著 地超过了正火状态。调质处理一般作为最终热处理，但也可以作为表 面淬火和化学热处理的预先热处理。由于调质后钢的硬度不高，便于 切削加工并能获得较好的表面光滑度。必需指出，回火温度是打算工 件回火后硬度的主要因素，但随着回火时间的增长，工件硬度也将下 降。确定回火时间的基本原则是保证工件透热以及组织转变能够充分 进行。实际上，组织转变所需时间一般不大于0.5小时，而透热时间 则随温度、工件的有效厚度、装炉量及加热方式等的不同而波动较大, 一般为1-3小时。回火后的冷却对碳钢的性能影响不大，但为了避开 重新产生内应力，一般采纳在空气中缓慢冷却。3 .回火脆性 淬火钢回火时，随着回火温度的上升，通

7、常其强度、 硬度降低、而可造性、韧性提高。但在某些温度范围内回火时，钢的 冲击韧性不仅没有提高，反而显著降低，这种脆化现象称为回火脆性。 一般不在250-350C进行回火，这就是由于淬火钢在这个温度范围内 回火时要发生回火脆性，称为低温回火脆性。4 .钢的表面淬火是一种不转变钢表层化学成分，但转变表层组织的 局部热处理方法。它是通过快速加热使钢表层奥氏体化，而不等热量 传至中心，马上予以淬火冷却，其结果是表层获得硬而耐磨的马氏体 组织，而心部仍保持着原来可造性、韧性较好的退火、正火或调质状 态的组织。七.钢的化学热处理I .概述.化学热处理是把钢制工件置于某种介质中，通过加热和保温，使介质 分

8、解析出某些元素渗入工件表层，转变表层的化学成分，使其表层具 有与心部不同的组织和特殊的机械或物理、化学性能的热处理工艺。 它和其他热处理比较，其特点是除了组织发生变化外，钢表层的化学 成分也发生了变化。1 .化学热处理的作用A.强化表面，提高工件的某些机械性能，如表面硬度、耐磨性、疲惫极限等。B.爱护工件表面，提高工件的 物理、化学性能，如耐高温及耐腐浊等。2 .化学热处理的种类 钢的化学热处理种类很多，但它们都是依 靠介质中某些元素的原子向钢中集中来进行的，依据集中元素的性质 不同，可将化学热处理大致分为两大类：A.集中元素是非金属元素, 能与铁形成间隙固溶体，如渗碳、氮化及渗硼等。它们一般

9、都会明显 地增加钢的表面硬度和耐磨性。B.集中元素是金属元素，能与铁形 成置换固溶体，如渗铭、渗铝及渗蛙等，渗入金属元素除了别状况是 为了增加耐磨性外，大多数是为了使钢的表面获得某些物理、化学性 能。如渗铭可以提高耐磨性和防腐浊性，渗铝可以增加高温抗氧化性, 渗蛙可以提高耐酸力量等。3 .化学热处理的过程 各种化学热处理都是依靠元素的原子向工 件内部集中来进行的，故在工件加热到肯定温度后，都是由以下三个 过程组成：A.分解 由介质中分解出渗入元素的活性原子。B.汲取 工件表面对活性原子进行汲取，也就是活性原子由钢的表面进入铁的 晶格而形成固溶体，在活性原子浓度很高时，还可与铁形成化合物。 C.

10、集中已被工件汲取的原子，在肯定温度下，由表面对内部集中, 形成肯定厚度的集中层。目前在机械制造业中，最常用的化学热处理有渗碳、氮化和气体碳氮 共渗。II.钢的渗碳渗碳是把钢置于渗碳介质称为渗碳剂中，加热到单相奥氏体区， 保温肯定时间，使碳原子渗入钢表层的过程。%的碳钢或低合金钢，经渗碳和淬火、低温回火后，就可在零件的表 层和心部分别获得高碳和低碳的组织，从而满意了零件表面硬而耐 磨，心部强而韧和高的疲惫极限的要求。2.渗碳方法 依据采纳的渗碳剂的不同，渗碳方法可分为固体渗碳、 液体渗碳和气体渗碳三种，目前生产中应用较多的是固体渗碳和气体 渗碳。A.固体渗碳法 它是将工件置于渗碳箱中，四周填满固

11、体渗碳剂， 并用盖和耐火泥将箱密封，然后送入加热炉中，加热至渗碳温度 900-950，保温肯定时间后出炉，即获得表层已增碳的渗碳工件。固体渗碳剂通常是由木炭和碳酸盐BaC03或Na2c03等混合组成。 其中木炭是基本的渗碳介质，碳酸盐在渗碳过程中起着催化助渗的作 用，可加速渗碳过程的进行，故又称为“催渗剂”。固体渗碳过程还 是由分解、汲取、集中三个基本过程组成。固体渗碳法生产率低，劳 动条件差，渗碳质量不易掌握，故已渐渐被气体渗碳法所代替。但由 于固体渗碳法设施简洁，渗碳剂来源广、成本低，故目前一些小厂仍 广泛采纳。B.气体渗碳法 它是把工件置于密封的加热炉中，通入渗碳剂，并 加热到渗碳温度9

12、00-950C常用为930，使工件在高温的渗碳气 氛中进行渗碳。国内气体渗碳炉内的渗碳气氛，主要是把煤油、丙酮、 甲醇等有机液体直接滴入炉内，在高温下分解而成。渗碳气氛主要由 CO、CO2、H2及CH4等组成。气体渗碳法同样是由分解、汲取、集 中三个基本过程组成。%范围内，表面层含碳量过低，淬火、低温回火得到含碳量较低的回 火马氏体，硬度低，耐磨性较差，疲惫极限也低。但表面含碳量过高, 渗碳层会消失大量块状或网状渗碳体，使渗碳层变脆，易剥落，同时 由于表面淬火组织中残余奥氏体量的过度增加，使表面硬度、耐磨性 下降，以及表层残余压应力削减，导致疲惫极限的显著下降。在肯定 的渗碳层深度范围内，随着

13、渗碳层深度的增加，渗碳件的疲惫极限、 抗弯强度及耐磨性都将增加。但渗碳层深度超过肯定限度后，疲惫极 限反而随渗碳层深度的增加而降低，而且渗碳层过深，渗碳件的冲击 韧性也太低。920 %渗碳时渗碳层深度与时间的关系渗碳时间,h34567渗碳层深 度,mm0.81.21.0 1.41.2-1.6注：碳钢的渗碳层深度一般是指从表面到含碳量为0.4%处的深度， 测定时可以从表面测量到50%珠光体+ 50%铁素体处为此。4.渗碳后的组织与热处理A.渗碳后的组织 由于钢经渗碳后，其表层含碳量为0.851.05%, 从表层到心部其含碳量渐渐削减，到心部为原来低碳钢的含碳量。B.渗碳后的热处理工件渗碳后必需进

14、行热处理，才能有效地发挥 渗碳层的作用。这是由于：a.渗碳后表层虽是过共析和共析成分，但 缓冷后的组织应是珠光体+网状渗碳体共析成分为珠光体组织，故 没有达到表面硬而耐磨的要求，而且网状渗碳体的存在，又会使渗碳 层的性能变坏；b.在900-950渗碳温度下长时间保温，往往引起奥 氏体晶粒粗化，使渗碳件的机械性能降低。因此，工件经渗碳或常采 纳以下三种热处理方法：(1) .直接淬火法工件渗碳完毕，出炉经预冷后再淬火和低温回火的 热处理工艺称为直接淬火法。预冷的目的是为了削减淬火变形与开 裂，并使表层析出一些碳化物，降低奥氏体含碳量，从而削减残余奥 氏体量，提高表层硬度。预冷温度应略高于钢的Ar3

15、,以免心部析出 铁素体。直接淬火法操作简便、成本低，但它只在渗碳件的心部和表 层都不过热的状况下才适用，故仅适用于本质细晶粒钢。(2) . 一次淬火法渗碳件出炉缓冷后，再加热到淬火温度进行淬火和 低温回火的热处理工艺，称为一次淬火法。一次淬火法的淬火温度应 兼顾表层和心部的要求，此法只适用于本质细晶粒钢。(3) .二次淬火法 第一次淬火或正火是为了细化心部组织和消退 表层网状渗碳体，因此加热温度应选在心部成分的850-900以上。 其次次淬火是为了改善渗碳层的组织和性能，使其获得细片状马氏体 和匀称分布的碳化物颗粒，故加热温度应选在750-800以上。二次 淬火法使渗碳件的表层和心部组织都能细

16、化，表面具有高的硬度、耐 磨性和疲惫极限，心部具有良好的强韧性和可造性。但工件经两次高 温加热后变形较严峻，渗碳层易脱碳和氧化，生产周期长及成本高， 故此法仅适用于粗晶粒钢和使用性能要求很高的工件。直接淬火法和 一次淬火法所获得的表层组织为回火马氏体和少量残余奥氏体，二次 淬火法的表层组织为回火马氏体、粒状渗碳体或碳化物和少量残 余奥氏体，它们的硬度都可达到HRC58-64；而心部组织则取决于钢 的淬透性，碳钢一般为珠光体和铁素体，合金钢一般为低碳马氏体或 低碳马氏体和铁素体硬度HRC30-45。渗碳零件的一般工艺路线如 下：锻造一正火一机械加工一渗碳一淬火+低温回火一精加工磨削 等! t局部

17、镀铜一一tIII刚的氮化氮化是向钢的表面渗入氮原子的过程。其目的是提高工件表面的硬 度，耐磨性，抗浊性及疲惫极限。目前生产中应用最广泛的、比较成 熟的是气体氮化法。气体氮化通常是在预先已排解了炉内空气的井炉 内进行，它是把已除油净化了的工件放在密封的炉内加热，并通入氨 气。氨气在380以上能按下式分解出活性氮原子。3802NH3-f f f 3H2+2 mm,其表面硬度极高，可达HV1000-1200相当于HRC69以上。 W.钢的气体碳氮共渗碳氮共渗是向钢的表面同时渗入碳和氮原子的过程。碳氮共渗的方法 有固体碳氮共渗、液体碳氮共渗和气体碳氮共渗。目前，我们国家生 产中最为常用的方法，是在井式

18、气体渗碳炉中滴入煤油，使其热分解 出渗碳气体，同时往炉中通入氮化所需的氨气。在共渗温度下，煤油 与氨气除了单独进行前述的渗碳和氮化作用外，它们相互间还可发生 化学反应而产生活性碳、氮原子。止匕外，有的工厂采纳有机液体三乙 醇胺、甲醇胺和甲醇+尿素等共渗介质，作为滴入剂进行碳氮共渗。 活性碳、氮原子被工件表面汲取，并渐渐向内部集中，结果获得了肯 定深度的碳氮共渗层。气体碳氮共渗所用的钢种，大多为低碳或中碳 的碳钢和合金钢，其共渗温度常采纳820-860范围。碳氮共渗时间, 取决于渗层深度、共渗温度以及所用的共渗介质。一般低碳钢和低碳 合金结构钢，采纳850c碳氮共渗时，共渗时间与渗层深度的关系如

19、 下：850碳氮共渗时间与渗层深度的关系介质为70-80%渗碳气体+20-30%氨气11.52 -34 -50.2,-0.30.4-0.50.6-0.7共渗时间,h渗层深度,mm790.8 - 1.0气体碳氮共渗层的碳、氮含量主要取决于共渗温度。共渗温度越高, 共渗层的含碳量越高，而含氮量越低；反之，共渗温度越低，共渗层 含碳量越低，而含氮量越高。在常用的820860c进行碳氮共渗时, 共渗表层的含碳约为0.71 . 0 %,含氮量约为0.1 50.5%。 故工件经共渗后还需要淬火和低温回火才能提高表面硬度和心部硬 度。在一般状况下，由于碳氮共渗温度比渗碳低，因此共渗后就可直 接淬火，然后再低

20、温回火。共渗层的机械性能兼有渗层和氮化层的优 点。钢经氮化后，虽然可以获得很高的表面硬度，但高硬度区的深度 很浅，且离开高硬度区后的硬度便突然下降；渗碳后的高硬度区虽然 较深，硬度变化也较平缓，但表面硬度不如氮化层高。而共渗表层经 热处理后获得含马氏体和少量氮化物，故比渗碳层热处理后具有更高 的耐磨性，同时还有肯定的抗腐浊性能，以及由于共渗层存在残余压 应力而提高了钢的疲惫极限；和氮化相比，共渗层的深度要比氮化层 深，表面脆性小，抗压强度较好。氮的渗入使共渗层的奥氏体的稳定 性提高，所以一般气体碳氮共渗后的直接淬火，采纳油冷即可淬硬。 气体碳氮共渗的速度显著大于单独渗碳或氮化的速度，因而可缩短

21、生 产周期。在各种齿轮、蜗轮、蜗杆和轴类零件得到良好的效果。八.碳素钢与合金钢钢是以铁、碳为主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%。钢按 化学成分分为碳素钢（简称碳钢）与合金钢两大类。碳钢是由生铁冶 炼获得的合金。除铁、碳为其主要成格外，还含有少量的镒、硅、硫、 磷等杂质。碳钢具有肯定的机械性能，又有良好的工艺性能，且价格 低廉。因此，碳钢获得了广泛应用。但随着现在工业与科学技术的快 速进展，碳钢的性能已不能完全满意需要，于是人们研制了各种合金 钢。合金钢是在碳钢基础上，有目的地加入某些元素（称为合金元素） 而得到的多元合金。与碳钢比，合金钢的性能有显著的提高，故应用 日益广泛。按钢材的

22、用途、化学成分、质量的不同，可将钢分为很多 类：1 .按用途分类可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类2 .按化学成分分类可分为碳素钢和合金钢两大类碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量W0. 25%）；中碳钢（0.25 （含碳量0.6%）；高碳钢（含碳量三0.6%）。合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量W5%）；中合金钢（合金元素总含量=510%）；高合金钢（合金元素总含量 10%）。止匕外，依据钢中所含主要合金元素种类不同，也可分为镒 钢、铭钢、铝银钢、铭镒钛钢等。3 .按质量分类按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为一般钢（含磷量W0. 045%、含硫量W0. 055%；或

23、磷、硫含量均W0. 050% ）；优 质钢（磷、硫含量均W0. 040%）；高级优质钢（含磷量W0. 035%, 含硫量W0. 030% ）o是磁性转变，它在230以下具有弱磁性，而在230C以上则失去铁 磁性；其硬度很高相当于HB800),而可造性和冲击韧性几乎等于 零，脆性极大。渗碳体不易受硝酸酒精溶液的腐浊，在显微镜下呈白 亮色，但受碱性苦味酸钠的腐浊，在显微镜下呈黑色。二.钢的热处理提高钢材性能的主要途径有二：一是在钢中特意加入一些合金元素， 即用合金化的措施来提高钢材的性能，另一措施就是对钢进行热处 理。钢的热处理是指将钢在固态下施以不同的加热、保温柔冷却，以转变 其组织，从而获得多

24、需性能的一种工艺。依据加热和冷却方法不同， 热处理方法大致分类如下：1.退火2.正火1. 一般热处理： 3.淬火4.回火热处理：1.感应加热淬火1 .表面淬火：2.火焰加热淬火2 .表面热处理:2.化学热处理：1.渗碳2 .氮化3 .碳氮共渗及其他热处理方法虽然很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温柔冷 却三个阶段所组成的。在生产中常把热处理分为预先热处理和最终热处理两类。为了消退前 道工序造成的某些缺陷，或为随后的切削加工和最终热处理做好预备 的热处理，称为预先热处理。为使工件满意使用条件下的性能要求的 热处理，称为最终热处理。一般较重要工件的制造工程大致是：铸造 或锻造一退火或正火一机

25、械粗加工一淬火+回火或表面热处理 一机械精加工等工序。退火或正火的主要目的大致可归纳为如下 几点：1 .降低钢件硬度，以采用随后的切削加工。经适当退火或正火处理 后，一般钢件的硬度在HB160-230之间，这是最适于切削加工的硬 度。2 .消退残余应力，以稳定钢件尺寸并防止其变形和开裂。3 .细化晶粒、改善组织，以提高钢的机械性能。4 .为最终热处理淬火、回火作好组织上的预备。三.退火依据钢的成分、退火的工艺与目的的不同，退火常分为：完全退火、 等温退火、集中退火、球化退火和去应力退火等几种不包括再结晶 退火。1 .完全退火这种退火主要用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有时也

26、用于焊接结构件。其目的是细化晶粒、 消退内应力与组织缺陷、降低硬度、提高可造性，为随后的切削加工 和淬火作好组织预备。完全退火工艺是将亚共析碳钢工件加热到Ac3 以上约20-60C,保温肯定时间，随炉缓慢冷却到600以下，再出 炉在空气中冷却。一般碳钢和合金钢加热时，其加热速度可不予限制, 钢材入炉后可随炉升温，也可高温装炉。但对某些导热性差的高合金 钢件和大截面工件，为了防止在加热过程中引起变形开裂，一般应在 低温W250C装炉，并用较小的加热速度100-200力升温。 保温时间与钢的成分、原始组织、装炉量、装炉方式以及加热炉的形 式等都有关系，故目前尚无统一的准确的计算方法，大多从生产时间

27、 动身，依据详细条件和积累的阅历而加以确定。完全退火经加热、保 温后，获得晶粒细小的单相奥氏体组织。随后必需以缓慢的冷却速度 进行冷却，以保证奥氏体在珠光体转变区的上部发生转变。因此，碳 钢工件的冷却速度应为100-200/h；一般合金钢应为50-100/h；高合金钢应为10-50/h。退火工件的随炉冷却速度一般约为 30-120/h,故是比较简洁实现的退火冷却速度。2 .等温退火 完全退火是为了保证奥氏体在珠光体转变区上部分发 生转变，其冷却速度必需很缓慢，故所需时间很长，特殊是对某些奥 氏体比较稳定的合金钢，其退火工艺往往需要数十小时，甚至数天的 时间，因此生产中常用等温退火来代替完全退火

28、。等温退火的加热工 艺与完全退火相同。但钢经奥氏体化后，等温退火以较快速度冷却到 A1以下，等温肯定时间，使奥氏体在等温中发生珠光体转变，然后 又以较快冷速一般为空冷冷至室温。因此，等温退火不仅可以有 效地缩短整个退火过程的时间，提高生产率；而且由于工件内外都是 处于同一温度下发生了组织转变，故能获得匀称的组织性能。3 .集中退火 集中退火主要用于合金钢铸锭和铸件，目的是为了消 退铸造结晶过程中产生的枝晶偏析，使成分匀称化。故集中退火又称 匀称化退火。集中退火是把铸锭或铸件加热到Ac3以上150-25CTC通 常为1000-2000C保温10-15小时，然后再随炉冷却。故其工艺特 点是高温长时

29、间的加热，使钢中成分能进行充分集中而达到匀称化的 目的。钢中合金元素含量越高，其加热温度也越高。由于温度高、时 间长，使集中退火后组织严峻过热，因此，必需再进行一次完全退火 或正火来消退热缺陷。集中退火时间很长，工件烧损严峻，耗费能量 很大，是一种成本很高的工艺，所以它主要用于质量要求高的优质高 合金钢的铸锭和铸件。4 .球化退火 球化退火主要用于共析成分的碳钢和合金钢。目的的 是球化渗碳体，以降低硬度，改善切削加工性，并为淬火作好组织预 备。5 .去应力退火去应力退火又称低温退火，它主要用于消退铸件、锻 件、焊接件、冷冲压件以及加工件中的残余应力。假如这些残余应力 不予消退，工件在随后的机械

30、加工或以后的长期使用过程中将引起变 形或开裂。去应力退火的工艺是将工件缓慢加热到600-650C,保温 肯定的时间一般每毫米厚保温三分钟，然后随炉缓慢冷却W100C /h）至200C再出炉冷却。由于去应力退火的加热温度底于A1,故钢 在去应力退火过程中不发生相变，残余应力主要是在保温时消退的。 明显，如采纳更高温度的退火如完全退火，虽然残余应力可消退 得更彻底，但钢的氧化、脱碳较严峻，甚至会产生高温变形，故对只 要求消退残余应力的工件，一般都进行去应力退火。四.正火将纲加热到临界点Ac3、Accm）以上，进行完全奥氏体化，然后在 空气中冷却，这种热处理工艺，称为正火。1 .正火工艺正火的加热温

31、度与钢的化学成分有关。为了增加底碳 钢的硬度，可适当提高正火温度。亚共析钢的加热温度为Ac3以上 50-100；过共析钢的加热温度为Accm以上30-50。保温时间主 要取决于工件有效厚度和加热炉的型式，如在箱式炉中加热时，可以 每毫米有效厚度保温一分钟计算。保温后的冷却，一般可在空气中冷 却，但一些大型工件或在气温较高的夏天，有时也采纳吹风或喷雾冷 却在静止空气中冷却速度为3/s；吹风冷却速度为10/s。但是 必需留意冷却时工件不能堆放在一起，应散开放置。2 .正火后组织与性能正火实质上是退火的一个特例。两者不同之 处主要在于正火的冷却速度较快，过冷度较大，因而发生了伪共析转 变，使组织中珠

32、光量增多，且珠光体的片层间距变小。含碳量小于 0.6%的钢中，正火后会消失铁素体。五.钢的淬火将钢加热到临界点以上，保温肯定时间使奥氏体化后，再以大于临界 冷却速度进行快速冷却，从而发生马氏体转变的工艺，称为淬火。淬 火的目的主要是为了获得马氏体组织。它是强化钢材最重要的热处理 方法。必需指出，马氏体不是热处理所要求的最终组织。由于各类工 具和零件的工作条件不同，所要求的性能差别很大。因此在淬火之后, 必需配以适当的回火，淬火马氏体在不同的回火温度下可获得不同组 织，从而使钢具有不同的机械性能，以满意各类工件或零件的使用要 求。所以一般淬火后必需进行回火，淬火是为回火使调整和改善钢的 性能做好

33、组织预备。而回火则打算了工件使用性能和寿命。淬火工艺1 .淬火加热温度的选择钢的化学成分是打算其淬火加热温度的最主要因素。2 .加热时间的选择 一般工件淬火加热的升温与保温所需的时间 常合在一起计算，统称为加热时间。工件的有效厚度是指能够保证工 件得到良好加热条件的厚度。3 .淬火冷却介质 在淬火冷却时，既要快速冷却以保证淬火工件获 得马氏体组织，但又要削减变形和防止开裂。因此，冷却是关系到淬 火质量凹凸的关键操作。目前生产中较广的冷却介质有水、油及盐或 碱的水溶液：A.水 水的冷却特性很不抱负，由于在需要快冷的650-500C温度 范围，它的冷却速度很小，而在300-200C需要慢冷时，它的

34、冷却 速度反而增大，使工件简洁发生变形，甚至开裂；其次，水温的变 化对其冷却力量的影响很大。水温越高，它的冷却力量越小，而且 对应最大冷却速度的温度移向低温，故淬火水槽的温度一般不能超 过40。为此，应加强冷却水的循环与搅拌，以提高650-500温 度范围的冷却力量。此外，淬火冷却水中若混有油、肥皂等杂质时, 会显著降低其冷却力量，这在使用时必需留意。B.盐或碱的水溶液为了提高水的冷却力量，可加入少量5-10% 的盐或碱。常用的是食盐水溶液和苛性钠水溶液两种。食盐水溶 液：由于水中溶有食盐NaCD,当红热的淬火工件与盐水接触时, 水被猛烈汽化，而食盐微粒依附在工件表面并产生急剧的爆炸，使 最大

35、冷却速度所在温度正好处于650-500温度范围内，其冷却力 量约为水的十倍，从而使钢淬火后的硬度高而匀称。但在300-200 温度范围的冷却速度过大，使淬火工件中组织应力增大，而且食盐 水溶液对工件还有肯定的锈浊作用，淬火后工件必需清洗洁净。使 用温度一般在60以下，否则冷却性能要变坏。苛性钠水溶液： 它在650-500温度范围内冷却速度比食盐溶液还大，而在 300-200温度范围内冷却速度比食盐水溶液稍低。它适用于奥氏 体稳定性较差的碳钢。但其主要缺点是腐浊性大，对工件、设施及 操作者都有影响，所以没有食盐水溶液用的广泛。C.油 油也是一种应用广泛的淬火冷却介质，目前生产中用作淬火 冷却介质

36、的有各种矿物油如机油、锭子油、变压器油、柴油等油在300-200C温度范围内的冷却速度远小于水，这对削减淬火工件的变形与开裂是很有利的，但它在650-500温度范围内冷却速度也比水小很多，故不能用于碳钢，而只能用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢的淬火。必需指出，油与水相反，淬火时随着油温上升会使油变稀而增加了流淌性，因而其冷却力量反而提高，改善了淬火效果。但为了避开温度过高时引起油着火，故使用时一般把油温掌握在60-80,最高不宜超过100T20C。此外，用油作为淬火冷却介质时，工件在淬火后还需清洗，这是它的不足之处。常用淬火冷却介质及其冷却特性淬火冷却介质最大冷却速 度时平均冷却速 度，/s所

37、在温 度，冷却速 度，。C/s650500300200 静止自来水,20 静止自来水,60 3 4 07 7 51 3 54 5 010%NaCl水溶液，2 2 02 7 58 01 8 520 5 8 02 0 0 019 0 010 0 015%NaOH水溶液，5 6 02 8 3 02 7 5 07 7 520 4 3 02 3 06 06 510号机油，20 10号机油，804 3 02 3 07 05 5注：各冷却速度值均系依据有关冷却速度特性曲线估算。冷却速度特 性曲线通常是用导热率高的银制球形试样（ 20mm）,加热后淬火冷却 介质中，采用热电偶测出试样心部温度随冷却时间的变化，并经示波 器显示出来。六.钢的回火将淬火钢重新加热到A1点以下某一温度，保温肯定时间，然后冷却到室温的热处理工艺，称为回火。它是紧接淬火的一道处理工序。