金属热处理工艺手册
钢的淬火和回火工艺
淬火和回火 淬火是把钢加热到临界温度以上，（800℃）保温后快速冷却，使得钢的硬度、强度得以提高。 为什么这样能提高强度？这不是因为有了什么“缺陷”，而是因加热核心对电子控制能力加强，电子速率增加。突然降温，核心库仑力顿时减弱，高速率的电子从铁、碳核心的束缚中一涌然而出，容易形成铁、碳原子之间的价和运转，从而形成铁--碳结构元，这种结构元价和速率高。钢中的价和电子多，速率高，使得钢中价和力、电磁力增大，钢的硬度和强度也就增加。 为什么要加温到800℃左右呢？这是很有讲究的：温度低了铁的价和电子速率不高，不能形成铁碳结构元。温度过高铁价和电子数量减少。若加温到950?℃时，铁中结构元将减少一半，铁晶体转变成面心立方，此时降温淬火，物体内还要重建结构元，重整晶体结构(从面心立方向体心立方转变)使得工件变形大，而且重整过程中要消耗一些能量，因而价和电子速率也不会更高，钢的强度也不会更高。可见人们在实践中总结的淬火工艺是很有道理的。 回火就是把淬过火的钢加热保温，以消除内应力、降低脆性、稳定尺寸。为什么回火会有这么多好处？因为淬火时，价和电子是一涌而出的，虽然价和电子多，难免部分地带出现结构元拥挤、价和电子运转不均衡的现象，这些现象将使物质中内应力增大、脆性增加。加热温后使得核心加收一部分电子，调整部分地带的混乱，使之整齐有序，使得钢的脆性降低。 因淬火时物体内外降温速度不一致使得内外结构元数量以及内聚力梯度不匀，导致了较大的内应力。又因价和电子是在大温差情况下涌出的，使参入价和运转的电子超出且不稳定，如不回火，核心对部分电子还是要缓慢回收，回收时物体内重整结构元，这会使得材料变形，尺寸不稳。而回火能一次性的(?有的材料要回火几次)回收多出的不稳定的价和电子、重整结构元、消除内应力、减少材料的变形。 选自“中国材料网”
实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定 实验学时：4 实验类型：综合 实验要求：必修 一、实验目的 1. 了解碳钢的热处理工艺操作； 2. 研究碳钢加热温度、冷却速度、回火温度对钢性能的影响； 3. 观察热处理后的显微组织变化； 4. 了解硬度计的原理、初步掌握洛氏硬度计的使用。 二、实验内容 1．按表1中的热处理工艺进行操作，并对热处理后的各样品进行硬度测定，将硬度值填入表1中。 表1 各种热处理工艺 注：保温时间可按1分钟/每毫秒直径计算；回火保温时间均为30分钟，然后取出空冷。
实验五碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定 2. 观察下列表2热处理后的金相试样，并画出组织示意图。 表2 热处理后的金相试样 三、实验原理、方法和手段 （一）钢的热处理工艺： 钢的热处理基本工艺有退火、正火、淬火和回火。进行热处理时，加热是第一道工序，目的是为了得到奥氏体，因为钢的最终组织珠光体、贝氏体和马氏体都是由奥氏体转变来的。二是保温、目的使奥氏体均匀化。三是冷却，是改变组织和性能的重要因素。因此，正确选择三个基本因素是热处理成功的基本保证。 1．加热温度的选择 C相图确定。对亚共析钢，其加热温度为； （1）退火加热温度：根据Fe-Fe 3 共析钢和过共析钢加热至A +（20～30）℃（球化退火），目的是得到球状渗碳体， C1 降低硬度，改善切削性能。 +（30～50）℃；过共析钢加热（2）正火加热温度：一般亚共析钢加热至A C3 至+（30～50）℃，即加热到奥氏体单相区。 +（30～50）℃，淬火后的组织（3）淬火加热温度：一般亚共析钢加热至A C3 ）,则淬火组织中将出现铁为均匀细小的马氏体。如果加热温度不足（如低于A C3
正火，回火，退火，淬火的区别 1.退火 把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温． 退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。 a将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力． b，把钢加热到７５０度，保温一段时间，缓慢冷却至５００度下，最后在空气中冷却叫球化退火．目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢． c，去应力退火又叫低温退火，把钢加热到５００～６００度，保温一段时间，随炉缓冷到３００度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力． 2.正火 将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。 正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。 3.淬火
将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。 4.回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 A 低温回火１５０～２５０．降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性． B 中温回火３５０～５００；提高弹性，强度． C 高温回火５００～６５０；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。
退火与回火的区别在于：（简单地说，退火就是不要硬度，回火还保留一定硬度。） 回火：高温回火所得组织为回火索氏体。回火一般不单独使用，在零件淬火处理后进行回火，主要目的是消除淬火应力，得到要求的组织，回火根据回火温度的不同分为低温、中温和高温回火。分别得到回火马氏体、屈氏体和索氏体。其中淬火后进行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，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。 退火：退火过程中发生得是珠光体转变，退火的主要目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，为后续加工和最终热处理做准备。去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中自然消除的。为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底. 什么叫回火？ -------------------------------------------------------------------------------- 回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。淬火与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不 同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。 4）改善某些合金钢的切削性能。 在生产中，常根据对工件性能的要求。按加热温度的不同，把回火分为低温回火，中温回火，和高温回火。 淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质，即在具有高度强度的同时，又有好的塑性韧性。主要用于处理随较大载荷的机器结构零件，如机床主轴，汽车后桥半轴，强力齿轮等。 什么叫淬火？ -------------------------------------------------------------------------------- 淬火是把金属成材或零件加热到相变温度以上，保温后，以大于临界冷却速度的急剧冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。淬火是为了得到马氏体组织，再经回火后，使工件获得良好的使用性能，以充分发挥材料的潜力。其主要目的是： 1）提高金属成材或零件的机械性能。例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。 2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。
钢的淬火回火工艺参数的确定 作者：长江挖掘机厂 1前言 淬火是强化材料最有效的 热处理工艺方法,其工艺参数的选择直接影响着材料的性能。这 就要求热处理工作者不断创新 ，改进工艺，有效地发挥出材料的潜力，节约能源，降低生产 成本。本文简述了钢的淬回火工艺参数的确定及量化依据。 2淬火加热温度 按常规工艺,亚共析钢的淬火加热温度为 Ac3 + （ 30?50 °C ）;共析和过共析钢为 Ac1 + （30?50 C ）;合金钢的淬火加热温度常选用 Ac1（或Ac3） + （ 50?100 C ）;高合金钢含 有大量高熔点碳化物，要增大奥氏体化程度，淬火加热温度更高，有些已达到接近熔点的 程度。 为了达到钢所要求的不同性能 ，淬火加热温度正在向高或低两个方面发展。亚温淬火就是 将淬火温度降至 Ac3点以下5?10 C 的a+ 丫两相区，在保留大约10%?15%未溶铁素体 状态进行淬火，在保证强度及较高硬度的同时 ，塑性、 韧性得到改进，淬火变形或开裂明 显减少，回火脆性也有所减弱。现已作为一种新的成熟工艺已获得国内外热处理工作者的 共识。 另外，还有人发现］1 ］，以40Cr 钢为代表的亚共析钢在 淬火不但可获得最高的硬度，且各项力学性能也为最佳值 与其相反，提高某些钢的淬火温度也可获得预想不到的结果。如热模具钢 5CrMnMo 、 5CrNiMo 钢的淬火温度由传统的 860 C 提高至920 C （高出30?80 C ） : 2:，加速了碳化 物的溶解，增加了马氏体中的合金含量，组织均匀。能够获得大量的高位错马氏体 ，断裂韧 度大大提高，红硬性更为优异，其使用寿命成倍提高。又如，H13钢淬火温度由1050 C 提 高至1100 C 时，奥氏体晶粒并不明显长大，由于碳化物溶解加速，奥氏体中含碳及合金元 素增多，其结果使Sb S 0.2（室温和500 C ）及热疲劳性能提高，有利于延长H13钢的模 具使用寿命］3 ］。 Ac3点处有硬化峰出现，此温度 掌握得当能充分发挥钢的潜力。
碳素钢热处理 一、实验目的 （1）了解碳素钢基本热处理（退火、正火、淬火、及回火）的工艺方法和主要设备。 （2）研究碳的质量分数，加热温度、冷却温度，回火温度对钢性能的影响。 （3）熟悉硬度计的使用。 二、实验内容 （1）表3所列工艺进行热处理操作实验。 （2）测定热处理后试样的硬度（炉冷、气冷试样测HRB，其余试样测HRC）。 三、实验原理 碳素钢热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。加热温度、保温时间和冷却速度，是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。 1.加热温度 （1）退火亚共析钢加热至Ac3+(20℃～30℃)(完全退火)；共析钢，过共析钢加热至Ac1+(20℃～30℃)（球化退火），得到粒状渗碳体，硬度降低，以利切削加工。 （2）正火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；过共析钢加热至Accm+(30℃～50℃),即加热至奥氏体单相区。退火和正火的加热温度范围，见图1. （3）淬火亚共析钢加热至Ac3+(30℃～50℃)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30℃～50℃)，淬火的加热温度范围，见图2. 图1 退火和正火的加热温度范围图2 淬火的加热温度范围 钢的成分，原始组织及加热速度等皆影响临界点Ac1，Ac3，Accm的位置。热处理前需认真查阅有关的材料手册，按规范操作。否则，得不到预期的组织。如加热温度过高。晶粒容易长大，材料氧化，脱碳和变形而失去效能。几种碳素钢的临界点，见表1. 表1 几种碳素钢的临界点
注：△T为过热度，取决于加热速度，一般为5℃～15℃。 （1）回火碳素钢淬火后需尽快回火，按热温度的不同，可分为三种：1）低温回火加热温度150℃～250℃，目的是得到回火马氏体。部分降低淬火应力，减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。 2）中温回火加热温度350℃～500℃，目的是得到回火托氏体，较多的降低淬火应力，有高的韧性和弹性极限。用于弹簧钢等热处理。 3）高温回火加热温度500℃～650℃，目的是得到回火索氏体，消除淬火应力。强度、硬度、冲击韧度较好。淬火加上高温回火又称调质，用于重要零件，如主轴，齿轮等。 2.保温时间为了保证工件内外均达到指定的温度，使碳化物溶解和奥氏体成分均匀化，工件升温和保温所需要的加热时间要给与保证。 保温的加热时间需考虑诸多因素，可参考有关手册数据。据经验估算，按工件有效厚度在空气介质炉中每毫米碳素钢需1min～1.5min；合金钢则需2min左右。利用盐浴炉加热，时间可减半。 3.冷却速度热处理时要充分注意不同的冷却方法，具体说：退火一般采用随炉冷却；正火（又称常化）采用出炉置于空气中冷却，大件则常常需要加吹风。 淬火工艺则较复杂。一方面要求工件冷却大于临界冷却速度，目的是得到全部马氏体组织或下贝氏体组织；另一方面又要要求工件减缓冷却速度，避免淬火应力过大，造成开裂或变形。理想的冷却是过冷奥氏体在最不稳定的温度范围内（650℃～550℃）尽快冷却，迅速渡过危险区域，而在马氏体转变温度（300℃～20℃）尽量降低冷却速度。淬火时的理想冷却曲线示意图，见图3. 图3 淬火时的理想冷却曲线示意图 四、实验步骤 （1）全班分成两组，每组一套试样（45试样8块，T12试样8块）炉冷试样由实验室预先准备好。 （2）一加热温度的45和T12钢试样放入860℃和780℃炉子内加热（炉温预先由实验室升好）保温15～20min后，分别进行水冷、油冷、气冷操作。45钢750℃水冷试样待780℃炉中试样处理完后再进行。 （3）每组将水冷试样各取出三块45和T12试样分别放入200℃、400℃、600℃的炉内回火，回火保温时间为30分钟。
45号钢热处理工艺 学号：XXXXXX 姓名：XXXXX 指导老师：XXX
目录 一、综述 (4) 1．调质淬火 (4) （1）淬火加热温度 (4) (2) 淬火冷却 (4) （3) 淬火冷却方法 (5) 2．45钢的调质淬火 (5) 3．回火 (6) （1）回火目的 (6) （3）常用回火方法 (6) 4．45钢淬火后的回火 (6) 二、选题依据 (7) 三、实验材料与设备 (8) 1. 实验设备 (8) 2. 实验材料 (8) 三、实验过程 (8) 1. 试样的热处理 (8) （1）淬火 (8) （2）回火 (9) 2. 试样硬度测定 (9) 3. 显微组织观察与拍照记录 (9) （1）样品的制备 (9) （2）显微组织的观察与记录 (9) 五、实验结果与分析 (10) 1. 样品硬度与显微组织分析 (10) 2. 硬度测试数据 (11) 3. 淬火对试样性能的影响 (11) （1）淬火温度的影响 (11)
（2）淬火介质的影响 (12) 4. 回火对试样的影响 (12) （1）回火温度对45钢组织的影响 (12) （2）回火温度对45 钢硬度和强度的影响 (13) （3）以45钢和T8钢为例分析碳含量对钢的淬硬性的影响 (13) 六、结论 (14) 1. 淬火条件影响样品的组织和性能 (14) 2. 回火温度影响样品的组织和性能 (14) 3. 碳元素影响样品的组织和性能。 (14) 七、参考文献 (14)
一、综述 【内容摘要】：45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30～50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。 【关键字】：调质淬火45钢的调质淬火回火45钢淬火后的回火 1．调质淬火 调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。 淬火 ——淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。然后以适当速度快速冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 目的：就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，提高强度硬度，以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。 （1）淬火加热温度 淬火温度主要是根据Fe—Fe3C相图中钢的临界点确定。亚共析钢的淬火加热温度：AC3以上30℃~50℃，使钢完全奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。共析钢、过共析钢的淬火加热温度：为AC1以上30℃~50℃，得到奥氏体和部分二次渗碳体，淬火后得到马氏体（共析钢）或马氏体加渗碳体（过共析钢）组织。 (2)淬火冷却 淬火冷却时，要保证获得马氏体组织，必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却，而快速冷却会产生很大淬火应力，导致钢件的变形与开裂。因此，淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织，又要减小变形、防止开裂。 常用冷却介质：目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。实际生产中，使用的冷却介质较多，到目前为止，尚未找到一种介质，能完全符合理想淬火冷却速度的要求。水具有较强烈的冷却能力，用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火，水冷却介质最为合适。油的冷却能力比水小，因此，生产中用油作冷却介质，只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。
45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火？ 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点(℃) 20钢735-855 (℃) 45钢724-780 (℃) T8钢730 -770(℃) T12钢730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷+ 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火：
郑州航空工业管理学院金属材料及热处理 课程设计 学生专业：材料成型及控制工程学生姓名： 学生学号： 所在学院：机电工程学院 指导老师： 报告日期： 2015年5月14日
目录 一、实验综述---------------------------- （3） 二、实验目的---------------------------- （8） 三、实验设备---------------------------- （8） 四、实验过程---------------------------- （8） 五、实验结果---------------------------- （9） 六、实验结果分析------------------------- （12） 七、结论------------------------------- （12） 八、参考文献--------------------------- （13）
一、实验综述 45号钢综述 45 号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。45号钢主要成分为Fe（铁元素），且含有以下 热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，热处理是根据钢在固态下组织转变的规律，通过不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，达到改善刚才性能的一种热加工工艺。热处理一般是由加热、保温、和冷却三个阶段组成的，其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求是淬火与回火。（一）钢的淬火 钢的淬火：淬火是指将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。淬火的目的就是为了获得马氏体，并与适当的回火工艺相配合，以提高刚的力学性能。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。 （1）淬火温度选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火加热温度的选择应以得到细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的临界点确定，钢的淬火温度可根据（如图1所示）进行选择。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为 Ac3+30~50oC，此实验采用的加热温度为790o。若加热温度不足（低于780oC的Ac3温度），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性的下降。
将钢加热到一定的温度，经一段时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。 1、碳钢的普通热处理工艺方法 1）钢的退火 钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。此时，奥氏体在高温区发生分解，从而得到比较接近平衡状态的组织。一般中碳钢（如40、45钢）经退火后消除了残余应力，组织稳定，硬度较低（HB180～220）有利于下一步进行切削加工。 2）钢的正火 钢的正火通常是把钢加热到临界温度Ac3或Accm线以上，保温一段时间，然后进行空冷。由于冷却速度稍快，与退火组织相比，组织中的珠光体量相对较多，且片层较细密，故性能有所改善，细化了晶粒，改善了组织，消除了残余应力。对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光洁度；对于高碳钢，则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火作好组织准备。3）钢的淬火 钢的淬火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3线以上，保温一段时间，然后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷＞V临)，以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。 4）钢的回火 钢的回火通常是把淬火钢重新加热至Ac1线以下的一定温度，经过适当时间的保温后，冷却到室温的一种热处理工艺。由于钢经淬火后得到的马氏体组织硬而脆，并且工件内部存在很大的内应力，如果直接进行磨削加工则往往会出现龟裂，一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化从而失去精度，甚至开裂。因此，淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得各种不同的性能。 2、碳钢普通热处理工艺 1）加热温度 碳钢普通热处理的加热温度，原则上按加热到临界温度Ac1或Ac3线以上30～50℃选定。但生产中，应根据工件实际情况作适当调整。热处理加热温度不能过高，否则会使工件的晶粒粗大、氧化、脱碳、变形、开裂等倾向增加。但加热温度过低，也达不到要求。 表2-1碳钢普通热处理的加热温度 方法加热温度(℃) 应用范围 退火 Ac3+(20~60) 亚共析钢完全退火 Ac1+(20~40) 过共析钢球化退火 正火 Ac3+(50~100) 亚共析钢 Accm+(30~50) 过共析钢 淬火 Ac3+(30~70) 亚共析钢 Ac1+(30~70) 过共析钢 回火低温回火 150~250 刃具、模具、量具、高硬度零件 中温回火 350~500 弹簧、中等硬度零件 高温回火 500~650 齿轮、轴、连杆等综合机械性能零件 表2-2 常用碳钢的临界点 钢号临界点(℃) Ac1 Ac3 Accm
45钢及T10钢热处理实验
45钢和T10钢热处理实验 一、实验仪器与试样 1．试样：Ф20×18mm 2. 箱式电阻炉，布氏硬度计，洛氏硬度计，砂纸、水（20～30℃） 二、实验内容与步骤 （一）45钢(退火或正火，淬火，回火) 1. 对热处理前的45钢试样进行硬度测试。 采用布氏硬度计对原始试样进行硬度测试，共测三次取平均值。注意试样表面应光滑平坦，不应有氧化皮及油污等。本实验可用砂纸打磨后用丙酮清洗干净后进行测量。 2. 对45钢进行完全退火并测硬度 （1）加热温度 45钢的完全退火是加热到Ac3以上30～50℃，即780+30～780+50，在810～830℃之间取一个温度值。 （2）加热速度： 形状简单的碳素钢可以随炉升温，不控制加热速度。 （3）保温时间 一般碳素钢在温度800℃左右的箱式电阻炉中加热，以每毫米直径或每毫米厚度保温 1.0～1.5min为宜。本实验按1分钟/每毫米直径确定保温时间按为20min。 （4）冷却速度 一般情况下碳钢的冷却速度为100~150℃/h。本实验试样随炉冷却到500℃左右可出炉空冷。 完全退火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。
3. 对45钢进行正火并测硬度 与上述完全退火工艺相同，不同的是最后冷却的时候，保温一段时间后将试样直接从炉中取出空冷。 正火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用布氏硬度计进行硬度测试，共测三次取平均值。 注：钢的退火和正火每个小组自由选择其中一个工艺做即可 4.对45钢进行淬火并测硬度。 加热温度，加热速度，保温时间和完全退火工艺相同，所不同的是冷却的时候，保温一段时间后直接将试样从炉中取出，然后迅速将试样淬入水中，注意淬入水后要不停的运动，破坏试样表面蒸气膜的形成。同时水温控制在40℃以下，还必须不断补充新水，冷却水要保持清洁，否则也会降低冷却能力。 淬火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。 5.对45钢进行回火并测硬度。 将淬火后的试样重新加热到表5中的某一个温度范围内，保温30min,然后从炉中取出试样空冷。 回火后的试样先用砂纸将表面的氧化皮和脱碳层打磨掉，然后采用洛氏硬度计进行硬度测试，共测五次取平均值。
钢的淬火回火工艺参数的确定
钢的淬火回火工艺参数的确定 作者：长江挖掘机厂 1 前言 淬火是强化材料最有效的热处理工艺方法，其工艺参数的选择直接影响着材料的性能。这就要求热处理工作者不断创新，改进工艺，有效地发挥出材料的潜力，节约能源，降低生产成本。本文简述了钢的淬回火工艺参数的确定及量化依据。 2 淬火加热温度 按常规工艺，亚共析钢的淬火加热温度为Ac3＋（30～50℃）；共析和过共析钢为Ac1＋（30～50℃）；合金钢的淬火加热温度常选用Ac1（或Ac3）＋（50～100℃）；高合金钢含有大量高熔点碳化物，要增大奥氏体化程度，淬火加热温度更高，有些已达到接近熔点的程度。 为了达到钢所要求的不同性能，淬火加热温度
正在向高或低两个方面发展。亚温淬火就是将淬火温度降至Ac3点以下5～10℃的α＋γ两相区，在保留大约10%～15％未溶铁素体状态进行淬火，在保证强度及较高硬度的同时，塑性、韧性得到改善，淬火变形或开裂明显减少，回火脆性也有所减弱。现已作为一种新的成熟工艺已获得国内外热处理工作者的共识。 此外，还有人发现［1］，以40Cr钢为代表的亚共析钢在Ac3点处有硬化峰出现，此温度淬火不仅可获得最高的硬度，且各项力学性能也为最佳值，掌握得当能充分发挥钢的潜力。 与其相反，提高某些钢的淬火温度也可获得预想不到的结果。如热模具钢5CrMnMo、 5CrNiMo钢的淬火温度由传统的860℃提高至920℃（高出30～80℃）［2］，加速了碳化物的溶解，增加了马氏体中的合金含量，组织均匀。可以获得大量的高位错马氏体，断裂韧度大大提高，红硬性更为优异，其使用寿命成倍提高。又如，H13钢淬火温度由1050℃提高至1100℃时，奥氏体晶粒并不明显长大，由于碳
退火、正火、淬火zhan huo（cuihuo）金属处理用第一个读音、回火对比和区别 1、退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四种基本工艺，称为“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。 2、退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 3、正火；是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 4、淬火；是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 了解退火、淬火、回火的差异和作用： 1.退火概念: 所谓退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后随 炉缓慢冷却的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。 退火目的和作用: (1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工; (2)细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备; (3)消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。 2.淬火概念: 淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后 以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。 淬火目的和作用: 淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或 贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。 (注: 淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1~2 次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等。 3.回火概念： 回火就是钢件淬硬后，再加热到低于Ａｃ１点以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。 回火目的和作用：
钢的热处理操作和硬度测试实验 1、实验目的： 1、熟悉钢的几种基本的热处理操作（退火、正火、淬火、回火） 2、了解加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对45钢热处理后 性能（硬度）的影响 3、了解热处理工艺对钢组织和性能的影响 2、实验原理： 1、钢的热处理是指将钢在固态范围内加热、保温和冷却，以改变其 内部组织，从而获得所需要的使用性能和工艺性能的一种操作工艺。 2、退火：加热温度——亚共析钢加热至Ac3+(20-30)°C（完全退 火），共析钢和过共析钢加热至Ac1+(20-30)°C（球化退火）；冷却方式——炉冷；得到组织——接近平衡状态的珠光体组织。3、正火：加热温度——亚共析钢加热至Ac3+(30-50)°C，共析钢加热 至Ac1+(30-50)°C，过共析钢加热至Accm+(30-50)°C，即加热到奥氏体单相区；冷却方式——空冷；得到组织——细片状珠光体，即索氏体（冷却速度慢不会有马氏体，看双C曲线，空冷经过珠光体区，转变完全，不能发生贝氏体转变）。 4、淬火：亚共析钢加热至Ac3+(30-50)°C，共析钢和过共析钢加热至 Ac1+(30-50)°C；冷却方式——水冷，以大于淬火临界冷却速度快冷；得到组织——马氏体及残余奥氏体。 5、回火：淬火后的钢重新加热到Ac1以下某一温度，保温，冷却到 室温。45钢低温回火——150°C -250°C （选200°C），组织回火马氏体，硬度约54-60HRC；中温回火——350°C -500°C （选400°C），组织回火屈氏体，硬度约40-48HRC；高温回火—— 500°C -650°C （选600°C），组织回火索氏体，硬度约25-35HRC。冷却方式——空冷到50、60°C后用水冲一下。 碳钢在退火及正火状态下的机械性能 性能热处理状 态含碳量（%） <0.10.2-0.30.4-0.6 硬度（HB）退火~120150~160180~230正火130~140160~180220~250
渗碳淬火 目录 渗碳（carburizing/carburization） 渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)。渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。 编辑本段 原理 渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。 ①分解 渗碳介质的分解产生活性碳原子。
②吸附 活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。 ③扩散 表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含 量有关。 渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含 有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。 编辑本段 分类 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗。 编辑本段 渗碳工艺 1、直接淬火低温回火 组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低 适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。 2 、预冷直接淬火、低温回火，淬火温度800-850℃ 组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。 适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。 3、一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃ 组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。 适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。 4、渗碳高温回火，一次加热淬火，低温回火，淬火温度840-860℃
西安交通大学实验报告 课程_机械工程材料_实验名称____________________ 系别______________________实验日期年月日 专业班号____________ 组别_________交报告日期年月日 姓名_______学号______________报告退发（订正、重做） 同组者____________________________________教师审批签字 实验名称 一、实验目的 （1）了解碳钢热处理操作。 （2）学会使用洛氏温度计测量材料的硬度性能值。 （3）利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后的钢的金相组织分析。 探讨淬火温度、淬火冷却温度、回火温度T12钢的组织和性能影响。 二、实验内容 （1）40钢试样退火、正火、淬火、热处理。 （2）用洛氏硬度计测定试样热处理实验前后的硬度。 （3）观察样品，获取其纤维组织图像 对照金相图谱，分析讨论本次实验可能获得的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。 三、实验概述 （1）热处理工艺参数的确定
Fe-Fe3C状态图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。热处理工艺参数主要包括加热温度、保温时间和冷却速度。 （2）基本组织的金相特征 碳钢经热退火后可得到（近）平衡组织，淬火之后则得到各种不平衡组织。普通热处理除退火、淬火之外还有正火和回火。这样在研究钢热处理后的组织时，还要熟悉索氏体、托氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索式体等基本组织的金相特征。 （3）金相组织的数码图像 金相组织照片可提供材料内在质量的大量信息及数据，金相分析是材料科研、研发及生产中的重要分析手段。 XJP-6A金相显微镜数字采集系统是在XJP-6光学显微镜基础上，添加光学适配镜，通过图像采集和信息化处理，提供计算机数码图像的系统，可获得真实、精细的影像，以及高品质的金相显微组织照片 四、实验材料及设备 （1）砂纸、玻璃板、抛光机等金相制样设备。 （2）40钢 （3）马福电炉 （4）洛氏硬度计 （5）淬火水槽、油槽 （6）铁丝、钳子 （7）金相显微镜、数码金相显微镜
工程材料综合实验 处 理 报 告 单位：过程装备与控制工程10-1班 实验者: 侯鹏飞学号10042107 胡兴文学号10042108 李东升学号10042110
【实验名称】 工程材料综合实验 【实验目的】 运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，并提高分析问题和解决问题的能力。 通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的仪器和设备： 1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织； 2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、 组织与性能之间的相互关系； 3、了解碳钢的热处理操作； 4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响； 5、观察热处理后钢的组织及其变化； 6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。 【实验材料及设备】 1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等； 2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；
3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢 45＃、高碳钢T10） 【实验内容】 三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。 1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。做实验前完成。 样品加热温度保温时间冷却方式 20# 880℃25min 空冷 45# 淬火880℃ 高温回火600℃淬火25min 高温回火25min 水冷 T10 900℃30min 水冷 2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。 样品20# 45# T10 硬度HRB50 HRC20 HR63 3、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。 4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。 样品成分组织性能 20# 马氏体F+P冲压性与焊接性良好 45# 马氏体F+P经热处理后可获得良好的综 合机械性能 T10 马氏体+奥氏体P+Fe3C II硬度高，韧性适中 【实验步骤】
金属材料的热处理实验报告 试验项目：45钢淬火及回火前后硬度测量班级：机械一班 组长：林文文学号：0112 组员：竹凌东0111 0113 陈林 0114 陈书尚 指导老师：杨兰英 月八日12试验日期：年2011
45号钢的热处理 一、试验目的 1.了解硬度测定的基本原理及应用范围。 2.了解洛氏硬度试验机的主要结构及其操作方法。 3.初步建立碳钢的含碳量与其硬度间的关系。 4.分析淬火温度的选择对刚性能的影响。 5.研究冷却条件刚性能的关系。 实验仪器及材料二、三、—150A型洛氏硬度试验机。 四、2.试样:Φ20×10mm 45钢。3.加热炉。 4.磨砂纸 5．冷却液：水（20o C左右）。 HR-150A型洛氏硬度计主要零部件 1.机身 2.加荷手柄 3.升降手把 4.手轮 5.丝杠保护套（内有丝杠） 6.待测试件7主轴 砝码15.砝码变换器14.螺钉13.吊环12.定位标记11.调整块10.大杠杆9.小杠杆8. 16.油针17.油毡18.后盖19.缓冲器20.卸荷手柄21.压头22.上盖23.指示表 24变荷手柄25.工作台 五、实验原理 热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢的性能，其中包括使用性能及工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求淬火与回火。（一）钢的淬火 钢的淬火：淬火就是将钢加热到A（亚共析钢）或A（过共析钢）以上30~50o C，保c1c3温后放入各种不同的冷却介质中快速冷却(V冷＞V临)，以获得具有高硬度、高耐磨性的马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。 1、淬火温度的选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据Fe-Fe相图确定（如图3-1所3c