简述淬火钢回火时力学性能与回火温度之间的关系
⑴ 硬度与回火温度之间的关系
中、低碳钢在250℃一下回火时，机械性能无明显变化。这是因为只有碳的偏聚，而无其他组织变化。高碳钢则不同，由于ε相共格析出，引起弥散强化，硬度略有升高。
250-400℃回火时，一方面由于马氏体分解、正方度减小以及碳化物转变和聚集长大，硬度趋于降低；另一方面，由于残余奥氏体转变为下贝氏体，硬度则有所升高。二者综合影响，使得中、低碳钢硬度下降，而高碳钢硬度升高。
回火温度在400℃以上升高时，产生α相的回复与再结晶及碳化物聚集并球化，均使硬度下降。
⑵强度和塑性与回火温度的关系
高、中、低碳钢回火时，弹性极限随回火温度上升而增加，大约在350℃左右出现峰值。这与回火过程中碳的偏聚、ε碳化物的析出、α相中碳过饱和度下降以及渗碳体析出α相回复等组织结构变化相联系。
钢的塑性一般随回火温度的升高而加大。
⑶冲击韧性与回火温度之间的关系
随着回火温度的升高，碳钢冲击值（αk）变化的总趋势是增加的。但是，高碳钢经扭转冲击试验，可测出250℃左右回火后冲击值下降的脆化现象。
⑷断裂韧性与回火温度之间的关系
在400℃以下，随回火温度增高，断裂韧性和冲击韧性均降低。400℃以上回火时，断裂韧性增大。
解释碳钢回火脆性的定义、原因及消除或改善方法
在250-400℃和450-650℃区域存在着冲击韧显著下降的现象，这种脆化现象称为回火脆性。
⑴其中在250-400℃范围内回火时出现的脆性称为第一类回火脆性，存在于一切钢种之中。此后若重新加热至第一类回火脆化温区，也不再出现脆性。故又称不可逆回火脆性。因其出现与低温回火温度范围，故又称低温回火脆性。发生第一类回火脆性的钢件，断口呈晶间断裂；无第一次回火脆性的钢件，呈穿晶断裂。
消除或改善的方法：
①以极快的速度加热和冷却以及高温形变热处理。
②以非碳化合物形成元素（Si）来合金化，一起有效地推迟马氏体脱溶的作用，使低温回火脆性温度区上移，从而使钢获得高强韧性。
导致第一类回火脆性的原因是ε相转变θ相或χ相，沿板条马氏体的条间、束界或片状马氏的孪晶带和晶界上析出，引起钢的韧性明显降低。
⑵淬火的合金钢在450-650℃范围内回火后，进行慢冷所出现的脆性，称为高温回火脆性。已产生脆性的工件，重新加热到600℃以上保温，然后快冷，则可消除此类脆性。如在600℃以上再次加热慢冷，脆性又将出现，故也称为可逆回火脆性。
产生第二类回火脆性的原因是：锑、锡、砷、磷等杂质元素在原奥氏体晶界上偏聚或以化合物方式析出，是导致第二类回火脆性的主要原因。
为了防止高温回火脆性，可在钢中加入0.5%钼或1%钨，抑制杂质元素向晶界偏聚，这种方法适用于大工件。对于中小工件，可采用高温回火后快冷，抑制杂质元素偏聚。
介绍几种常见的退火工艺、目的及应用
1 完全退火
将亚共析钢加热至Ac
3
以上20-30℃，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而接近平衡的组织，这种热处理工艺称为完全退火。
经浇注并模冷后的钢锭和铸钢件，或终轧终止温度过高的热锻轧件，晶粒粗大，易得魏氏组织，并存在着内应力。可通过完全退火来细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度，便于切削加工，并为加工后零件的淬火做好组织准备。
完全退火只适用于亚共析钢，不宜用于过共析钢。过共析钢若加热至Acm以上单相奥氏体区，缓冷后会析出网状二次渗碳体，使钢的强度、范性和韧性大大降低。
2 不完全退火
亚共析钢在Ac
1- Ac
3
之间或过共析钢在Ac
1
-Accm之间两相区加热，保温足够时间，进行缓慢
冷却的热处理工艺，称为不完全退火。
如果亚共析钢的终轧终止温度适当，并未引起晶粒粗化，铁素体和珠光体的分布又无异常现象，采用不完全退火，可以进行部分重结晶，起到细化晶粒，改善组织，降低硬度和消除内应力的作用。亚共析钢的不完全退火温度一般为740-780℃，其优点是加热温度低，操作条件好，节省燃料和时间。
过共析钢退火是为了细化和均匀组织，降低硬度和消除内应力。
3 等温退火
等温退火是将钢件加热到临界温度（过共析钢Ac
1或亚共析钢Ac
3
）以上奥氏体化，然后将钢
件移入另一温度稍低于Ar
1
的炉中等温停留，不可太高也不宜过低。太高则等温时间过长，且
硬度偏低；过低则硬度偏高。原则是在保证硬度合格的条件下，尽量选用较低的等温温度，以缩短等温时间，提高劳动生产率。当转变完成后，出炉空冷至室温。
等温退火时转变易于控制，更适用于过冷奥氏体稳定性高的合金钢，可以节省钢件在炉内的时间，提高退火炉的周转率。
4 球化退火
球化退火是使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺，主要用于过共析钢，如碳素工具钢、低合金工具钢和滚珠轴承钢。
球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性能，以及获得均匀的组织，并为最后的淬火处理
以上20-30℃
做组织准备。其加热温度范围一般取Ac
1
经球化退火后组织的优点：
⑴由片状变成粒状珠光体，降低硬度，改善切削加工性能。
⑵粒状珠光体加热时奥氏体晶粒不易长大，允许有较宽的淬火温度范围，淬火时变形开裂倾向小，即淬火的工艺性能好。
⑶能获得最佳的淬火组织，即马氏体片细小，残余奥氏体量少，并保留一定量均匀分布的粒状碳化物。
另外具有明显网状碳化物结构的钢材，必须先进行正火消除碳化物网，再进行球化退火。
5 扩散退火
扩散退火也称均匀化退火，主要用于合金钢钢锭或铸件，它们在浇注后凝固过程中总会产生合金元素的枝晶偏析，即化学成分不均匀性。扩散退火是通过高温长时间加热奥氏体化，使分布不均匀的元素通过扩散，以消除或者减弱枝晶偏析。
常用扩散退火温度是1100℃-1200℃，保温时间为10-15小时。钢中合金元素含量越高，所采用的加热温度越高。经高温长时间加热扩散退火后，奥氏体晶粒已经过度长大，如不再进行热加工，必须进行一次完全退火或正火以细化晶粒。
6 低温退火
低温退火是把钢件加热到低于Ac
温度退火，又叫消应力退火，主要用于消除铸件、锻件、焊
1
接件、冷冲压件和机加工件中的残余应力，提高稳定性，防止淬火变形开裂。它包括软化退火和再结晶退火。
常用的软化退火温度为650-720℃，保温后出炉空冷。钢锭经软化退火后，消除了内应力，避免钢锭开裂，并降低硬度便于钢锭表面清理。合金结构钢的锻轧钢材，经软化退火后能消除内应力和降低硬度，对于过冷奥氏体稳定性高的合金钢，降低硬度效果更为显著。
之间进行，通常为650-700℃。其目的是再结晶退火是将冷加工硬化的钢材，加热至T再-Ac
1
通过再结晶使变形晶粒恢复成等轴状晶粒，从而消除加工硬化。
简述热处理工艺中的正火、退火、淬火、回火的定义、目的及应用
或Acm以上约30-50℃,或者更高的温度，保温足够时间，然后在静止1正火是将钢加热到Ac
3
空气中冷却的热处理工艺，得到的显微组织为珠光体。
正火的目的：
⑴对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化晶粒，均匀组织。如消除魏氏组织或带状组织，为下一步淬火处理做好组织准备，它相当于退火的效果。
⑵低碳钢退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光洁度较差。改用正火，可提高硬度，改善切削加工性。
⑶可作为某些中碳钢或中碳低合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理，具有一定的综合力学性能。
⑷用于过共析钢，可以消除网状碳化物，便于球化退火
正火的用途：
正火操作方便、成本较低、生产周期短、生产效率高，主要用于改善低碳非合金钢(低碳钢)的切削加工性能，消除中碳非合金钢的热加工缺陷，消除过共析钢的网状碳化物，也可用于某些低温化学热处理件的预处理及某些结构钢的最终热处理。
2退火：将钢加热到临界点Ac
1
以上或以下的一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态的组织，这种热处理工艺称为退火。
退火的目的是：
⑴消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。
⑵消除铸、锻件存在的魏氏组织或带状组织，细化晶粒和均匀组织。
⑶降低硬度，提高塑性，改善组织，以便于切削加工和冷变形加工。
⑷改善高碳钢中碳化物形态和分布，为淬火做好准备
⑸消除组织遗传，淬火过热组织。
⑹消除零件的加工应力，稳定零件尺寸。
⑺脱除氢气，消除白点。
3 淬火：将钢加热到临界点Ac
1或Ac
3
以上的一定温度，保温一段时间，然后在水或油等冷却
介质中快速冷却，这种热处理工艺称为淬火。
淬火的主要目的，是把奥氏体化工件淬成马氏体，以便在适当温度回火，获得所需要的力学性能。
4 回火是将淬火后的钢在A
1
温度下加热，使之转变成稳定的回火组织的工艺过程。此过程不仅保证组织转变，而且要消除内应力，故应有足够的保温时间
回火的目的就是消除应力、稳定组织、调整性能。
介绍几种常见的回火工艺，目的及应用
1 低温回火
在150-250℃之间进行，回火后组织为回火马氏体。其目的是降低淬火内应力，使其具有一定韧性，并保持高的硬度。
低温回火一般用来处理要求高硬度、高耐磨性工件，如模具、刀具、滚动轴承和渗碳件等。低碳合金钢淬火后，经低温回火具有高的综合力学性能。
2 中温回火
在350-500℃之间进行，回火后组织为回火屈氏体。中温回火后具有高的弹性极限，并具有足够的韧性，中温回火主要用来处理各种弹簧，也可用于处理要求高强度的工件，如刀杆、轴套等。
3 高温回火
在500-650℃之间进行，回火后组织为回火索氏体。习惯上把这种淬火加高温回火的双重处理称为调质处理。调质处理后钢件具有高的范性和韧性，强度也较高，即具有高的综合力学性能。调质处理广泛用于要求高强度并受冲击或交变负荷的重要工件，如连杆、轴等。
合金元素对铁碳相图的影响
1扩大γ相区的元素：就是指在铁与合金元素组成的二元相图中，是A3点温度降低，A4点温度升高，并在相当宽的温度范围内与γ-Fe可以无限固溶或有相当大的溶解度。
⑴开启γ相区元素：在这类元素与铁组成的二元相图中，γ相区存在的温度范围变宽，相应的α和δ相区缩小，并在一定范围内铁与该元素可以无限固溶。Mn、Co、Ni和Fe组成的二元相图属于此类。
⑵扩大γ相区的元素：与⑴相似，但是不能无限固溶。C、N、Cu等元素属于这类。
2缩小γ相区的元素:就是指这类元素在二元相图中，可以使A3温度升高，A4点温度降低；合金元素在γ-Fe中的溶解度较小。
⑴封闭γ相区的元素：这类元素使A3升高，A4降低，γ相区被α相区所封闭，在相图上形成γ圈。V、Cr、Ti、W、Mo、Al、Si、P、Sn、Sb、As等属于这类元素，其中V和Cr与α-Fe在一定温度范围可无限互溶，其余元素与α-Fe都是有限互溶。
⑵缩小γ相区的元素：这类元素与封闭γ相区的元素相似，但由于在一定浓度范围出现了金属化合物，破坏了γ圈，使γ相可以在相当大的浓度范围内与化合物共存。B、Zr、Nb、Ta、S、Ce等属于这类元素。
综述合金元素（包括碳）在各种钢的作用（结合钢种详细说明要具体到某一型号的钢）
一结构钢：
1 调质钢30CrMo C（0.26-0.34） Mn Cr Mo
合金元素的作用：
碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。
锰：可显著增大钢的淬透性和强度，与碳配合可以增大钢的加工硬化率，提高钢的耐磨性。
铬：增大钢的淬透性，并使过剩碳化物增多和变细，以增大钢的耐磨性。铬还可以提高钢的回火稳定性、抗氧化和抗气体腐蚀能力。
2 渗碳钢 18Cr2Ni4WA C（0.13-0.19）W Cr Si Mn Ni
合金元素在渗碳钢中的作用
碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。
锰：可显著增大钢的淬透性和强度，与碳配合可以增大钢的加工硬化率，提高钢的耐磨性。
铬：增大钢的淬透性，并使过剩碳化物增多和变细，以增大钢的耐磨性。铬还可以提高钢的回火稳定性、抗氧化和抗气体腐蚀能力。
钨：细化奥氏体晶粒
镍：提高钢的淬透性
为获得良好的渗碳性能凡是形成碳化物的元素，当它们溶于奥氏体时，都可以增加钢表面对碳的吸收能力；于此同时，它们都减慢碳在奥氏体中的扩散。非碳化合物形成元素则减小钢件表面碳的吸收速度，如硅、镍、铜等，同时加速碳在奥氏体中的扩散。因而加入这类元素，往往可以使渗碳层的含碳量分布变平缓，并使表面层含碳量适当减少。
3 弹簧钢 60Si2CrVA C（0.56-0.64） Si Mn Cr V
弹簧钢中合金元素的作用如下：
⑴碳：主要用来满足钢材的强度。
⑵铬、锰：主要是增大钢的淬透性，以保证大截面弹簧强度的要求。
⑶硅：主要用来提高钢的弹性极限和屈服强度。
⑷钒：用来细化奥氏体晶粒，提高钢的耐磨性，以增大钢的强度和韧性。
二、轴承钢 GCr15 C（0.95-1.05） Mn Si Cr
碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。
铬：目的是增大钢的淬透性，并使过剩碳化物增多和变细，以增大钢的耐磨性。
硅：目的是溶入固溶体中提高钢的弹性极限，并在一定程度上增大钢的淬透性。而且，由于硅能显著提高低温回火时马氏体的抗回火稳定性，从而使钢保持高强度、高硬度，但硅多时钢的脱碳敏感性增大。
锰：可显著增大钢的淬透性和强度，但锰多时产生淬火裂纹的倾向和残余奥氏体量将增大。
稀土元素可以改善钢中夹杂物的分布，改善钢的范性和韧性。
三、工具钢
1 低速刃具及量具用钢 9SiCr C（0.85-0.95） Si Mn Cr
合金元素的作用：
碳：保证形成足够的碳化物，其中一部分碳化物在加热至高温时溶入奥氏体中，使固溶体中含碳量达到饱和，从而保证淬火后马氏体的硬度；另一部分碳化物起细化晶粒的作用，并提高钢的耐磨性。
锰：可显著增大钢的淬透性和强度，提高钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒。
铬：增大钢的淬透性，增大钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒，。
硅：增大钢的抗回火软化能力，减少淬火变形。
2 高速钢 W18Cr4V C（0.7-0.8）W Mo Cr V Si Mn Al
合金元素的作用：
高碳：可保证形成足够的合金碳化物量和马氏体中有足够的含碳量，使钢具有高的耐磨性和高的硬度。同时，由于合金碳化物数量多，在淬火加热时溶入奥氏体中碳化物的数量相应增多，使淬火后马氏体中的合金度提高，从而增大二次硬化效果，有利于红硬性的提高。
钨和钼：主要目的是造成二次硬化，以保证高的红硬性。
钒：提高钢的耐磨性，还能明显提高钢的抗氧化能力和抗回火能力。
铝：显著提高钢的硬度和红硬性，降低刀具的磨损。
锰：可显著增大钢的淬透性和强度，提高钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒。
铬：增大钢的淬透性，增大钢的耐磨性，细化奥氏体晶粒。
硅：溶入固溶体中提高钢的弹性极限，并在一定程度上增大钢的淬透性。硅还能显著提高低温回火马氏体时的抗回火稳定性，使钢保持高硬度和高强度。
四、耐蚀钢 1Cr13 C（≦0.08） Si Mn Cr Ni
合金元素的作用：
铬: 铬是决定不锈钢耐蚀性能的主要元素。钢中若含有足够的铬，钢在氧化性介质中就可形成以Cr2O3为基体的稳定的表面防护膜；同时铬能有效地提高固溶体（铁素体、马氏体或奥氏体）的电极电位，从而使钢不受腐蚀。
碳：一方面它是稳定奥氏体的元素，并且作用很大；另一方面，由于碳和各的亲和力很强，它与铬可形成一系列的复杂碳化物。因此，钢中含碳量越高，其抗腐蚀性就越低。
镍：镍与各互相配合可以显著提高钢的耐蚀性。
锰：可以部分的代替镍，是形成奥氏体的合金元素。
硅：溶入固溶体中提高钢的弹性极限，并在一定程度上增大钢的淬透性。硅还能显著提高低温回火马氏体时的抗回火稳定性，使钢保持高硬度和高强度。
五、耐热钢
1 铁素体珠光体耐热型钢 12Cr1MoV
合金元素在这类钢中的作用是：
硅和铬可以提高钢在580-650℃的抗氧化和抗气体腐蚀能力。
铬、钼、钨等中强碳化物形成元素能形成合金渗碳体或特殊碳化物，强碳化物形成元素如钒、钛则形成VC、TiC等碳化物，由其造成的沉淀强化使钢保持较高的蠕变强度。
铬和钼等元素可以溶入固溶体起到固溶强化作用，同时它们还降低碳在固溶体中的扩散速度；当它们进入碳化物中可以增加碳化物中原子的结合力。
2 奥氏体耐热钢 Cr15Ni26MoTi2AlVB
合金元素的作用：
镍、锰、氮：扩大γ相区，稳定γ相。
铬、铝、硅提高钢的抗气体腐蚀和抗氧化能力。
钼、钨、钴、铬提高基体的再结晶温度，增加基体组织结构的稳定性。
硼（微量）强化晶界
列出结构钢、轴承钢、工具钢、耐蚀钢、耐热钢的具体热处理工艺
一、结构钢
调质钢
1 淬火
淬火温度理论加热温度在Ac3以上30~50℃，一般含钨、钒、铝的合金钢加热温度可取高些，含锰则低些。尺寸小、形状复杂的工件淬火加热温度取下限，而尺寸大形状简单取上限。
加热时间盐浴炉按0.4-0.6min/mm，气体介质加热炉按1.5-1.8min/mm来估算。
冷却介质一般合金调质钢，均用油做淬火剂。
2 回火调质钢淬火后应进行高温回火才能获得会后索氏体组织。
回火温度取500-600℃之间。
回火时间合金钢一般可取0.5-1小时
冷却介质除了回火脆性敏感的钢材需要快冷外（用水或油），其他的钢材可在空气中冷却。
40Cr热处理工艺
正火在空气介质炉中加热至850-870℃，置于空气中冷却。
退火在空气介质炉中加热至830-850℃，随炉降温。
淬火水淬温度为830-850℃，油淬为850-870℃，小尺寸油冷，大尺寸水-油双液冷却。
回火通常在500-650℃回火，置于水中或油中冷却。
二、轴承钢 GCr15钢
轴承零件经淬火低温回火后，具有良好的接触疲劳强度和耐磨性，其显微组织为隐回火马氏体基体上分布着细小的粒状碳化物。轴承钢是过共析钢，因此必须采用不完全淬火。淬火温度选在820-850℃。淬火后的组织为马氏体+7-8%未溶粒状碳化物+8-10%残留奥氏体。
轴承零件的回火皆为低温回火。GCr15钢取150-160℃，含有硅、钒的钢取175℃回火。回火保温时间一般为2小时。
三、工具钢
比如低速刃具及量具用钢
1 球化退火球化退火在锻后进行。目的除了软化钢材，便于切削加工外，更重要的是为以后淬火提供较为理想的原始组织，即球状珠光体。
退火加热温度通常取在Ac1以上20-40℃，保温时间一般取2-4小时。经保温后可随炉（不大于50℃/h）冷却或采用等温冷却（一般取在680—700℃）。
如果球化退火前，钢中存在严重的网状碳化物，则应先进行加热温度高于Ac3的正火，然后在退火。含钨较高的钢采用高温回火。
2 淬火目的是获得马氏体和过剩碳化物组织，以提高钢的硬度和耐磨性。
加热温度：亚共析钢采用完全淬火，即Ac3以上30-50℃；过共析钢采用不完全淬火，即Ac1以上30-50℃。
加热保温时间，可按刃具的有效厚度计算。在盐浴炉中加热，碳钢取20-25s/mm；合金钢取
25-30s/mm。
淬火的冷却，碳钢通常采用水淬油冷（双液淬火），直径小于8mm的小刀刃，可以采用油淬，或用170-190℃的碱液（或盐液）分级或等温冷却。合金钢可采用较缓和的介质冷却，使淬火变形减小，通常采用油淬或熔盐分级淬火。
3 低温回火淬火后应立即进行回火，以消除淬火应力，并适当提高塑性和韧性。为了保持高硬度和高耐磨性，应采用低温回火。回火温度，碳钢一般取160-180；合金钢可以适当提高
9SiCr的热处理工艺
等温球化退火：加热温度790-810℃，经2-4小时保温后，于700-729℃等温保温6-8小时。
淬火的加热温度为850-870℃，淬火的冷却，可根据刀具尺寸及形变程度的要求分别选用油淬和分级淬火（Ms点稍高处约180℃左右停留2-5分钟）或等温淬火（在Ms点稍高处180-200℃或稍低处160℃，停留约30-60分钟）。
9SiCr钢的回火温度应根据刃具要求的硬度来确定，一般取在170-220℃之间保温2小时左右。
再比如高速钢
1 球化退火目的在于取出锻造后的内应力，消除不平衡组织，降低硬度，获得较细小的晶粒，以便于切削加工和为以后淬火提供良好的原始组织。
退火温度选在860-880℃之间。退火保温时间一般为2-4小时。然后等温退火，打开炉门于740-750℃等温六小时再以不大于30℃/h冷到500-550℃出炉。
2 淬火目的是通过加热使尽可能多的碳及合金元素溶入奥氏体中，冷却后得到合金度很高的马氏体组织，从而为后的高的红硬性与耐磨性打下基础。
淬火前，一般刀具采用800-850℃预热，而大截面、形状复杂的道具采用两次预热。第一次在600-650℃，第二次在800-850℃。淬火温度：W18Cr4v为1280℃，加热时间根据加热温度、加热介质、装炉量和碳化物的形态等因素考虑，最短不超过30s。
冷却介质为空气或油，采用等温退火，在240-280℃硝盐内进行，等温时间2-4小时，然后空冷。
3 回火淬火后应立即进行回火，以消除淬火应力，并适当提高塑性和韧性。为了保持高硬度和高耐磨性，一般采用560℃回火，每次回火保温均采用1小时（大型刀具1.5小时）。通常还要进行二次回火、三次回火。（减少回火次数的措施：淬火后立即在-80—--70℃低温处理，然后在进行一次回火）
四、耐蚀钢
Cr13型马氏体不锈钢热处理工艺
加热到1000℃空冷即可得到马氏体组织，然后根据使用条件来决定回火温度。若要求高的硬度，取200-250℃低温回火；若要求热强度，则取600-750℃高温回火。
18—8型奥氏体不锈钢的热处理工艺
1 固溶处理固溶处理的温度一般为1050-1150℃，钢的含碳量越高，固溶处理温度也越高。保温时间与钢材厚度和直径有关，厚度为1mm，时间为5min；2-3mm,时间为15min；4-12mm，时间为30min.
加热保温后，薄壁零件可以空冷，其他均进行水冷。
2 消除内应力处理为消除切削加工后的残余应力，通常采用300-350℃的消除应力退火，保温1-2小时后空冷。
3 稳定化处理这种方法针对含钛、铌的不锈钢而设置的。钢中加入钛或铌可消除晶间腐蚀，但是他们的效果必须通过稳定化处理后才能保证。
将钢加热至850-900℃，保温2小时，空冷。
五、耐热钢
1 珠光体耐热钢12Cr1MoV
珠光体钢的热处理一般是正火后再回火，回火温度要高于使用温度100℃。如12Cr1MoV钢制锅炉过热管，工作时管壁温度可达580℃，其热处理工艺是加热至980-1020℃，保温空冷后进行710-750℃回火。
2 奥氏体耐热钢Cr15Ni26MoTi2AlVB (GH132)
热处理工艺：GH132经980-1000℃固溶，700-720℃时效16小时，一般可用于650-700℃，受力不大的零件可用于850℃。
画出铁碳相图，并按碳含量分类，说出对应合金钢的热处理方式。
一、亚共析钢
比如调质钢
1 淬火
淬火温度理论加热温度在Ac3以上30~50℃，一般含钨、钒、铝的合金钢加热温度可取高些，含锰则低些。尺寸小、形状复杂的工件淬火加热温度取下限，而尺寸大形状简单取下限。
加热时间盐浴炉按0.4-0.6min/mm，气体介质加热炉按1.5-1.8min/mm来估算。
冷却介质一般合金调质钢，均用油做淬火剂。
2 回火调质钢淬火后应进行高温回火才能获得会后索氏体组织。
回火温度取500-600℃之间。
回火时间合金钢一般可取0.5-1小时
冷却介质除了回火脆性敏感的钢材需要快冷外（用水或油），其他的钢材可在空气中冷却。
40Cr热处理工艺
二、过共析钢
比如低速刃具及量具用钢
1 球化退火球化退火在锻后进行。目的除了软化钢材，便于切削加工外，更重要的是为以后淬火提供较为理想的原始组织，即球状珠光体。
退火加热温度通常取在Ac1以上20-40℃，保温时间一般取2-4小时。经保温后可随炉（不大于50℃/h）冷却或采用等温冷却（一般取在680—700℃）。
如果球化退火前，钢中存在严重的网状碳化物，则应先进行加热温度高于Ac3的正火，然后在退火。含钨较高的钢采用高温回火。
2 淬火目的是获得马氏体和过剩碳化物组织，以提高钢的硬度和耐磨性。
加热温度：亚共析钢采用完全淬火，即Ac3以上30-50℃；过共析钢采用不完全淬火，即Ac1以上30-50℃。
加热保温时间，可按刃具的有效厚度计算。在盐浴炉中加热，碳钢取20-25s/mm；合金钢取25-30s/mm。
淬火的冷却，碳钢通常采用水淬油冷（双液淬火），直径小于8mm的小刀刃，可以采用油淬，或用170-190℃的碱液（或盐液）分级或等温冷却。合金钢可采用较缓和的介质冷却，使淬火变形减小，通常采用油淬或熔盐分级淬火。
3 低温回火淬火后应立即进行回火，以消除淬火应力，并适当提高塑性和韧性。为了保持高硬度和高耐磨性，应采用低温回火。回火温度，碳钢一般取160-180；合金钢可以适当提高。
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。
淬火钢回火时力学性能的变化 ●低碳钢回火后力学性能 当低于200℃回火时，强度与硬度下降不多，塑性与韧性也基本不变。这是由于此温度下仅有碳原子的偏聚而无析出。固溶强化得以保持的缘故。 当高于300℃回火，硬度大大下降，塑性有所上升。这是由于固溶强化消失，碳化物聚集长大，α相回复、再结晶所致。所得综合性能并不优于低碳马氏体低温回火后性能。 ●高碳钢一般采用不完全淬火，使奥氏体中碳含量在0.5%左右。淬火后低温回火以获高的硬度，并生成大量弥散分布的碳化物以提高耐磨性，细化奥氏体晶粒。 当高于300℃回火时，硬度、强度下降明显，塑性有所上升，冲击韧性下降至最低。这是由于薄片状θ碳化物析出于马氏体条间并充分长大，从而降低了冲击韧性，而α基体因回复和再结晶共同作用，提高了塑性，降低了强度。 当低于200℃回火，硬度会略有上升，这是由于析出弥散分布的ε(η)碳化物，引起的时效硬化。 ●中碳钢回火后的力学性能 当低于200℃回火，析出少量的碳化物，硬化效果不大，可维持硬度不降。当高于300℃回火，随回火温度升高，塑性升高，断裂韧性K IC剧增。强度虽然下降，但仍比低碳钢高的多。 ●回火脆性 某些钢在回火时，随着回火温度的升高，冲击韧性反而降低。由于回火引起的脆性称为回火脆性。
当300℃回火时，硬度下降缓慢，一方面碳的进一步析出会降低硬度；另一方面，由于高碳钢中存在的较多的残余奥氏体向马氏体转变，又会引起硬化。这就造成硬度下降平缓，甚至有可能上升。回火后仍处于脆性状态。 在200~350℃出现的，称为第一类回火脆性；在450~650℃出现的，称为第二类回火脆性。 1. 第一类回火脆性，属不可逆回火脆性。 当出现了第一类回火脆性后，再加热到较高温度回火，可将脆性消除；如再在此温度范围回火，就不会出现这种脆性。故称之为不可逆回火脆性。在不少钢中，都存在第一类回火脆性。当钢中存在Mo、W、Ti、Al，则第I类回火脆性可被减弱或抑制。 目前，关于引起第一类回火脆性的原因说法很多，尚无定论。看来，很可能是多种原因的综合结果，而对于不同的钢料来说，也很可能是不同的原因引起的。 最初，根据第一类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢回火时的第二个转变，即残余奥氏体转变的温度范围相对应而认为第一类回火脆性是残余奥氏体的转变引起的，因转变的结果将使塑性相奥氏体消失。这一观点能够很好地解释促Cr、Si等元素将第一类回火脆性推向高温以及残余奥氏体量增多能够进第一类回火脆性等现象。但对于有些钢来说，第一类回火脆性与残余奥氏体转变并不完全对应。故残余奥氏体转变理论不能解释各种钢的第一类回火脆性。 之后，残余奥氏体转变理论又一度为碳化物薄壳理论所取代。经电镜证实，在出现第一类回火脆性时，沿晶界有碳化物薄壳形成，据此认为第一类回火脆性是由碳化物薄壳引起的。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶断裂这已是公认的了。问题是所观察到的碳化物薄壳究竟是怎样形成的。
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。
如对你有帮助，请购买下载打赏，谢谢！常用钢号热处理淬火回火温度对照表(生产经验) 常用钢号热处理淬火回火温度对照表，热处理工作十五年的经验总结，此为实际生产所用，可能与教科书太一样，生产经验，仅做参考。以下HB代表布氏硬度值，HRC代码洛氏硬度C标尺。 1.45# 淬火温度830℃ 水冷硬度要求 HB229-269 回火温度 570 硬度要求 HB197-235， 回火温度 620 2.40Cr 淬火温度850℃ 油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 520 硬度要求 HB229-269， 回火温度 580 硬度要求 HB197-235，回火温度 640 3.35SiMn 淬火温度870℃ 油(水)冷硬度要求 HB330-360，回火温度 360 硬度要求 HB260-300，回火温度 500 硬度要求 HB229-269，回火温度 560 硬度要求 HB197-235，回火温度 620 4.35CrMo 淬火温度870℃ 油(水)冷硬度要求 HB330-360，回火温度 360 硬度要求 H B260-300，回火温度 500 硬度要求 HB229-269，回火温度 560 硬度要求 HB197-235，回火温度 620 5.30Cr2Ni2Mo 淬火温度870℃ 油冷硬度要求 HB290-341，回火温度 560 硬度要求 HB2 60-300，回火温度 600 硬度要求 HB229-269，回火温度 640 6.34Cr2Ni2Mo 淬火温度870℃油硬度要求 HB290-341，回火温度 560硬度要求 HB260-300， 回火温度 600硬度要求 HB229-269，回火温度 640 7.34Cr2Ni3Mo 淬火温度870℃ 油冷硬度要求 HB330-360，回火温度 380 硬度要求 H B290-341，回火温度 560 硬度要求 HB260-300，回火温度 600 硬度要求 HB229-269，回火温度 640 8.34CrMo1A 淬火温度870℃油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 590 硬度要求 HB22 9-269，回火温度 630 9.35CrMoSi 淬火温度930℃ 油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 600 硬度要求 HB2 29-269，回火温度 640 10.38CrMoA1 淬火温度930℃ 油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 600 硬度要求 HB 229-269，回火温度 690
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。
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
常见的钢材交货状态有热轧、控轧、正火、回火、退火、淬火、调质等 淬火：加热到相变点温度以上后，急剧冷却的工艺。提高材料的硬度，但降低韧性。 正火：加热到相变温度以上后，正常冷却（空气中）。 退火：加热到相变点温度以上后，缓慢冷却。消除淬火影响，消除应力，均匀成分。 回火：淬火后，再加热到某一温度（低于淬火温度），保温，然后冷却。均匀成分，稍降低硬度，大幅度提高韧性。 一般来说：先要退火、正火；消除原热处理影响。然后淬火，然后回火。 具体而言： 控轧即控制轧制。 也就是在调整钢的化学成分的基础上，通过控制加热温度，轧制温度，变形制度等工艺参数，控制奥氏体组织的变化规律和相变产物的组织形态，达到细化组织，提高强度和韧性的目的。 控轧式正火就是控制轧制，控制轧制温度，压下量，冷却速度，以及终轧温度等措施，使钢板的性能达到良好的强韧性配比 正火，又称常化，是将工件加热至Ac3或Accm以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。 正火的主要应用范围有：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能。⑤用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。⑥用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。⑦过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时渗碳体全部球粒化。 退火annealing 将工件加热到预定温度，保温一定的时间后缓慢冷却的金属热处理工艺。退火的目的在于：①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。②软化工件以便进行切削加工。③细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。④为最终热处理（淬火、回火）作好组织准备。常用的退火工艺有：①完全退火。用以细化中、低
常用钢号热处理淬火回火温度对照表(生产经验) 常用钢号热处理淬火回火温度对照表，热处理工作十五年的经验总结，此为实际生产所用，可能与教科书太一样，生产经验，仅做参考。以下HB代表布氏硬度值，HRC代码洛氏硬度C标尺。 1.45# 淬火温度830℃ 水冷硬度要求 HB229-269 回火温度 570 硬度要求 HB197-235， 回火温度 620 2.40Cr 淬火温度850℃ 油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 520 硬度要求 HB229-269， 回火温度 580 硬度要求 HB197-235，回火温度 640 3.35SiMn 淬火温度870℃ 油(水)冷硬度要求 HB330-360，回火温度 360 硬度要求 HB260-300，回火温度 500 硬度要求 HB229-269，回火温度 560 硬度要求 HB197-235，回火温度 620 4.35CrMo 淬火温度870℃ 油(水)冷硬度要求 HB330-360，回火温度 360 硬度要求 H B260-300，回火温度 500 硬度要求 HB229-269，回火温度 560 硬度要求 HB197-235，回火温度 620 5.30Cr2Ni2Mo 淬火温度870℃ 油冷硬度要求 HB290-341，回火温度 560 硬度要求 HB2 60-300，回火温度 600 硬度要求 HB229-269，回火温度 640 6.34Cr2Ni2Mo 淬火温度870℃油硬度要求 HB290-341，回火温度 560硬度要求 HB260-300， 回火温度 600硬度要求 HB229-269，回火温度 640 7.34Cr2Ni3Mo 淬火温度870℃ 油冷硬度要求 HB330-360，回火温度 380 硬度要求 H B290-341，回火温度 560 硬度要求 HB260-300，回火温度 600 硬度要求 HB229-269，回火温度 640 8.34CrMo1A 淬火温度870℃油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 590 硬度要求 HB22 9-269，回火温度 630 9.35CrMoSi 淬火温度930℃ 油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 600 硬度要求 HB2 29-269，回火温度 640 10.38CrMoA1 淬火温度930℃ 油冷硬度要求 HB260-300，回火温度 600 硬度要求 HB 229-269，回火温度 690 11.40CrMnMo860℃油硬度要求 HB330-360，回火温度 480硬度要求 HB290-341，回火温度 520硬度 要求 HB260-300，回火温度 580硬度要求 HB229-269，回火温度 640
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
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
热处理工艺规程B/Z61.012－95 （工艺参数）
2012年10月15日
目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火……………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15) 5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28)
热处理工艺规程（工艺参数） 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种： 表1
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