热处理方法特点和应用

退火说明

一、操作:将工件加热到Ac1或Ac3以上(发生相变)或Ac1以下(不发生相变),保温后,缓冷下来,通过相变以获得珠光体型组织,或不发生相变以xx应力降低硬度的一种热处理方法
二、特点:退火后的组织,硬度较低,便于加工.发生相变的退火组织:亚共析钢→铁素体+珠光体;共析钢→珠光体;过共析钢→珠光体+二次渗碳体
三、目的:

1.降低硬度,提高塑性,改善切削加工性能和压力加工性能(对于不存在珠光体型转变的某些高合金钢,不能采用退火来软化,而要用正火后加高温回火来降低硬度,此时高温回火,也属于不发生相变的退火)
2.细化晶粒,调整组织(限于有相变的退火),改善力学性能,为下一步工序作准备
3.xx铸 、锻、焊、轧、冷加工等所产生的内应力

四、碳钢退火后的硬度

一、操作:将工件加热到Acs以上30-50℃的温度,并在此温度保温后,缓冷下来
二、特点:加热到均一奥氏体组织后,再缓冷转变为珠光体型的组织
三、应用:主要用于亚共析组织的各种碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材,有时也用于焊接结构

一、操作:将工件或钢锭加热到1300℃,保温较长时间,然后缓冷下来
二、特点:是利用高温下原子扩散作用,来xx铸件内化学成分不均匀性(即偏析)
三、应用:主要是使钢材成分均匀.由于这种退火耗时长,费用高.只在必要时用于高级优质合金钢,扩散退火又称均匀化,其工艺也属于xx退火

一、操作:将工件加热到高于Ac1而低于Acs或Acm的温度,并在此温度停留一定时间,然后缓冷下来 
二、特点:部分珠光体发生重结晶变成奥氏体(xx退火是全部),冷却后又得到片层间距较大的珠光体,冷却速度快,珠光体层片薄,硬度高,慢则较厚,硬度也较低,细化晶粒方面不如xx退火,但加热温度低,效率高,所以使用较广
三、应用:主要用于共析钢.但只有在锻造后,没有网状渗碳体析出或在xx了网状渗碳体这后才可以采用.对亚共析钢来说,如果原始组织的晶粒已经很细小,只是为了xx锻轧面产生的内应力或降低硬度,也可采用

等温退火

一、操作:将工件加热到Acs以上30-50℃,保温后,较快地冷却到略低于Ar1的温度并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后空冷下来
二、特点:等温退火比普通退火时间短,工件的氧化和脱碳倾向要小,同时,内部组织和截面上的硬度分布均匀,但对温度的控制有较高的要求
三、应用:1.主要用于亚共析钢、共析钢及合金钢,成其是广泛用于合金钢2.等温退火还可以用来防止钢中白点的形成

球化退火

一、操作:将工件加热到Ac1以上10-20℃,保温适当时间后,缓冷到略低于Ar1的温度,并停留一段时间,使组织转变完成,然后炉冷至500℃以下再空冷
二、特点:球化退火是将球光体中的片状渗碳体球化,球化退火后的过共析钢是铁素体与球装参碳体,不但组织比较均匀,而且可以减少淬火时的变形开裂倾向,也降低了硬度,便于加工
三、应力:

1.主要用于过共析的碳钢及合金工具钢,对于上引起开头复杂、淬火时要求变形小、工作时受力复杂的工模具以及轴承用钢,都必须进行球化退火,并严格控制球化级别(按冶标规定)
2.某厂采用T10V作凿岩机的活塞,未经球化退火,淬火时大批开裂,球化退火后,开裂很少
3.球化困难的钢,可连续重复左述操作多次,即循环退火

去应力退火

一、操作:工件以缓慢速度加热到500-600℃,经适当保温,随护缓冷至300-200℃以下炉(又称软化退火)
二、特点:由于退火温度＜A1,因此,钢在去应力主要是保温缓冷过程中并无组织变化,内应力主要是保温后缓冷过程中xx的
三、应用:

1.用于xx铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件以及切削、冷冲压过程中所产生的内应力
2.对于严格要求减少变形的重要零件在淬火或渗氮后常增加去应力退火,亦称低温退火或高温回火

再结晶退火

一、操作:将钢加热到再结晶温度以上150-250℃,(碳钢再结晶退火温度即为650-700℃)保温一定时间,然后缓慢冷却下来
二、特点:通过加热,增加了钢中的原子扩散能力,使冷加工后钢中的破碎和歪扭的晶粒发生再结晶,从而使金属的强度、硬度下降,而塑性升高
三、应用:是使经过冷加工,如冷冲、冷拔、冷轧等发生加工硬化的钢材,降低硬度,提高塑性,以利加工继续进行,因此,再结晶退火是冷压力加工后钢的中间退火.
例如冷冲薄板制造汔车车体的主要工艺过程:热轧→正火→冷轧→中间退火(650-750℃)→冲成汽车车体.中间退火即为xx加工硬化

正火说明

一、操作:工件加热到Acs或Acm以上30-50℃,保温一定时间,然后以稍大于退火的冷却速度,冷却下来,如空气、风冷、喷雾等,得到片层间距较小的珠光体组织(有的叫正火索氏体)
二、特点:与退火相比,正火后的组织虽然同样是珠光体型,但组织细,弥散度大,从而有较高的机械性能,还有生产周期短,设备利用率高,成本较低的优点,但劳动条件较差
三、目的: 与退火相似
四、应用: 
1.用于含碳量低于0.25%的低碳钢工件,以代替退火,有利钢的切削加工,此钢的正火温度应提高到Ac3+(100-150℃)为宜,通称高温正火.
2.用于xx过共析钢中的网状渗碳体,以利球化退火.对于截面尺寸较大过共析钢,应避免采用正火处理
3.对某些大型重型钢件以及形象复杂,截面有急剧变化的钢件应用正火处理来代替淬火处理,以免发生严重变形或开裂
4.对于含碳量在0.25-0.5%范围内的中碳钢.,如35,45钢也适于用正火代替退火,但对同样含碳量的合金钢如 5CrMnMo、38CrMoAl等合金钢在正火后还需进行去应力退火.
5.对于性能要求不高的普通结构零件,可以用正火作为最终热处理,来提高机械性能

五、碳钢正火后硬度

淬火说明

一、操作:将钢加热到相变温度以上,保温一定时间,而后快速冷下来的一种热处理方法.
二、特点:淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织,但有时对某些高合金钢、不锈钢、耐磨钢淬火时,则是为了获得单一均匀的奥氏体组织,以分别提高其耐蚀性和耐磨性
三、目的:
1.提高硬度和耐磨性
2.淬火加中或高温回火以获得良好的综合力学性能
3.应根据液火零件的材料、形状、尺寸和所要求的力学性能的不同,采用不同的淬火方法
4.如果工件只需局部提高硬度,则可进行局部淬火,以避免工件其他部分产生变形和开裂

单液淬火

一、操作:将工件加热到淬火温度后,浸入一种淬火介质中,直到工件冷至室温为止
二、特点:止法优点是操作简单,缺点是易使工件产生较大内应力,发生变形,甚至开裂
三、应用:适用于形状简单的工件,对于碳钢工件,直径大于5mm的在水中冷却,直径小于5mm的可以在油中冷却,合金钢工件大都在油中冷却

双液淬火

一、操作:将加热后的工件先放在水中淬火冷却至接近Ms点(300-200℃)时,从水中取出立即转到油中(或甚至放在空气中)冷却
二、特点:利用冷却速度不同的两种介质,先快冷躲过奥氏体最不稳定的温度区间(650-550℃),至接发生马氏体转变(钢在发生体积变化)时再缓冷,以减小内应力和变形开裂倾向
三、应用:
1.主要适用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件.
2.双液淬火法关键在于恰当掌握好在水中停留的时间,时间过短,中心部分淬不硬,时间过长,又失去了双液淬火的意义,掌握得好,可以有效地防止裂纹的产生.
3.未能很好减小表里温差是此法又一不足

分级淬火

一、操作:将工件加热到淬火温度,保温后,取出置于温度略高(也可稍低)于Ms点的淬火冷却剂(盐浴或碱浴)中停留一定时间,待表里温度基本一致时,再取出置于空气中冷却
二、特点:

1.减小了表里温差,降低了热应力
2.马氏体转变主要是在空气中进行,降低了组织应力,所以工件的变形与开裂倾向小.
3.便于热校直
4.比双液淬火容易操作
三、应用:由于盐浴或碱浴中淬火冷却速度不够大,对于淬火透性较低的钢,容易在分级过程中析出珠光体,故此法多用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件,如各种刀具.对于淬透性较低的碳钢和合金钢工件,如各种刀具.对于淬透性较低的碳素钢工件.其直径或厚度应小于10mm.为了克服这一缺点,生产中有采用Ms点以下的分级淬火,它的特点是{dy}段的冷速加大,适用于低淬透性钢而尺寸较大的工作,并能保证较小的内应力

等温淬火

一、操作:将工件加热到淬火温度后,浸入一种温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中,保温足够的时间,使其发生下贝氏体转变后在空气中冷却
二、特点:(与其他淬火比)
1.液火后得到下贝氏体组织,在相同硬度情况下强度和冲击韧性都高,如下表所示.

(表中水淬回火与分级液\淬火回火的比较数据是以含碳0.95%的碳素钢,在同一淬火温度,同一回火温度条件下,试验取得的)
2.一般工件淬火后可以不经回火直接使用,所以也无回火脆性问题,对于要求性能较高的工件,仍需回火.
3.下贝氏体比容比马氏体小,减小了内应力与变形、开裂.
三、应用:
1.由于变形很小,因而很适合于处理一些精密的结构零件,如冷冲模、轴承、精密齿轮等。
2.由于组织结构均匀,内应力很小,显微和超显微裂纹产生的可能性小,因而用于处理各种弹簧,可以大大提高其疲劳抗力.
3.特别对于有显著的{dy}类回火脆性的钢,等温淬火优越性更大.
4.受等温槽冷却速度限制,工件尺寸不能过大.
5.球墨铸铁也常用等温淬火以获得很高的综合力学性能,成功地用稀土镁钼球铁代替合金结构钢,一般合金球零件等温淬火的效厚度可达100mm或更高

回火说明

一、操作:将液火后工件重新加热到Ac1以下某一温度,保温一段时间,然后取出以一定方式冷却下来
二、特点:钢淬火后的组织是马氏体和部分残余奥氏体,处于亚稳定状态的处理.随着回火温度升高,硬度.强度下降,而塑性、韧性提高
三、目的:
1.降低脆性,xx内应力,减少工件的变形和开裂.
2.调整硬度,提高塑性和韧性,获得工件所要求的机械性能.
3.稳定工件尺寸

低温回火

一、操作: 回火温度为150-250℃.
二、特点: 回火后获得回火马氏体组织,在但内应力xx不彻底,故应适当延长保温时间
三、应用: 目的是降低内应力和脆性,而保护钢在淬火后的高硬度和耐磨性.主要用于各种工具、模具、滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件等.

中温回火

一、操作:回火温度为350-450℃左右.
二、特点:回火后获得屈氏体组织,在这一温度范围内回火,必须快冷,以避免第二类回火脆性.
三、应用:目的在于保持一定韧性的条件下提高弹性和屈服强度,故主要用于各种弹簧、锻模、冲击工具及某些要求高强度的零件,如刀杆等

高温回火

一、操作:回火温度为500-680℃,回火后获得索氏体组织.淬火+高温回火称为调质处理,可获得强度、塑性、韧性都较好的综合力学性能,并可使某些具有二次硬化作用的高合钢(如高速钢)二次硬化,其缺点是工艺较复杂,在提高塑性、韧性同时,强度有所降低,目前在某些地方已可用形变热处理*来代替调质处理,球铁等温淬火代替45钢调质(注:*形变热处理:钢加热奥氏体化并均匀化后,迅速冷却到根据需要选定的温度,趁其尚未分解转变时,进行较大量的塑性变形,而后在其仍为奥氏体的状态下进行淬火和回火,以获得回火马氏体.此种热形变加工继之以调质处理的联合工艺,和正常的调质比较,可以在同样的延性和韧性的水平上,得到较高的强度).
二、应用:广泛地应用于各种较为重要的结构零件,特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴等.不但可作为这些重要零件的最终热处理,而且还常可以为某些精密零件如丝杆等的预选热处理,以减小最终热处理中的变形,并为获得较好的最终性能提供组织基础.

调质

见高温回火

高温时效

一、操作:加热略低于高温回火的温度,保温后缓冷到300℃以下出炉
二、特点:时效与回火有类似的作用,这种方法操作简单,效果也很好,但是耗费时间太长
三、应用:
1.时效的目的是使淬火后工件进一步xx内应力,稳定工件尺寸.
2.常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件,例如精密轴承、精密丝杆、床身、箱体等
3.低温时效实际就是低温补充回火

低温时效

一、操作:将工件加热到100-150℃,保温较长时间 (约5-20小时)
二、特点:时效与回火有类似的作用,这种方法操作简单,效果也很好,但是耗费时间太长
三、应用:

1.时效的目的是使淬火后工件进一步xx内应力,稳定工件尺寸.
2.常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件,例如精密轴承、精密丝杆、床身、箱体等
3.低温时效实际就是低温补充回火

冷处理

一、操作:将淬火后工件,在零度以下的低温介质中继续冷却到-80℃,待工件截面冷到温度均匀一致后,取出空冷
二、特点:可使残余身氏体全部或大部分转变为马氏体.固此,不仅提高了工件提高了工件硬度、抗拉强度,还可以稳定工件尺寸.
三、应用:主要适用于合金钢制成的精密刀具、量具和精密零件,如量块、量规、铰刀、样板、高精度的丝杠、齿轮等.还可以使磁钢更好地保持磁性.
四、对残余奥氏体量及硬度影响: