高速钢材料与热处理
原材料（GB9943-1988摘自材料汇总-中外材料对比）
1、供货状态：五种：钢棒、大截面锻制钢材、钢板、热轧钢带（机用锯条用料）、钢丝
钢棒：在φ120mm以下的热轧、锻制、剥皮、冷拉及银亮高速钢钢棒
钢棒交货：热轧、锻制、冷拉钢棒以及退火状态交货；或热轧、锻制钢棒退火后在经过其他加工方法（剥
皮、轻拉、磨光或抛光等）加工后交货。
高速钢订货的钢棒就已经进行了锻制，所以，制作刀具时，可直接进入机加工。
2、化学成分
牌号 C Mn P S Si Cr V W Mo Co
W18Cr4V 0.7-0.8 0.1-0.4 ≤0.03 ≤0.03 0.2-0.4 3.8-4.4 1.0-1.4 17.5-19.0 ≤0.3
W6Mo5Cr4V2 0.8-0.9 0.15-0.4 ≤0.03 ≤0.03 0.2-0.45 3.8-4.4 1.75-2.2 5.5-6.75 4.5-5.5
W6Mo5Cr4V2Al 1.05-1.2 0.15-0.4 ≤0.03 ≤0.03 0.2-0.6 3.8-4.4 1.75-2.2 5.5-6.75 4.5-5.5 Al：0.8-1.2 W2Mo9Cr4Vco8 1.05-1.15 0.15-0.4 ≤0.03 ≤0.03 0.2-0.65 3.5-4.25 0.95-1.35 1.15-1.85 9.0-10.0 7.75-8.75 注：1、W2Mo9Cr4Vco8（M42）是属于高钴超硬型高性能高速钢，在刀具材料中是比较好的，价格很贵。
为了取代这种材料，我国自己研制的高铝高性能高速钢W6Mo5Cr4V2Al（M2A,501，也有人称为M2Al），它是在W6Mo5Cr4V2（M2）基础上改进而成，比M42低2-4倍。
2、阳光就是使用M2A制作专用的铣刀、丝锥、铰刀等，也曾试用或M42。
3、W18Cr4V是最通用的高速钢，为钨系类，M2为钨钼系。
钢材允许化学成分偏差表：
化学元素 C Mn Si Cr V W Mo Co 适用范围/mm ≤10 ＞10 ≤6 ＞6
允许偏差±0.01 +0.04 ±0.05 ±0.05 ±0.05 ±0.1 ±0.2 ±0.05 ±0.1 ±0.15
3、冶炼方法
钢应用电炉或其他适宜的方法冶炼
4、宏观组织
低倍组织不得有肉眼可见的缩孔、气泡、翻皮、肉裂和夹杂，并按GB1979评定中心疏松、一般疏松和偏析的合格级别为：不大于1级
断口：不得有荼状断口，如供方能够保证，可不检验。
5、交货钢材的硬度及试棒热处理工艺硬度
材料
退火硬度
试棒热处理制度及淬火后硬度
预热°C
淬火温度°C
淬火剂 回火温度°C HRC 不小于
盐浴炉
箱式炉 W18Cr4V
HB255/HRC26 820-870 1270-1285 1270-1285 油 550-570 63 M2 HB255 730-840 1190-1210 1200-1220 油 540-560 65 M2A HB269/ HRC26 820-870 1230-1240 1230-1240 油 540-560 65 M42 HB269 730-840 1170-1190 1180-1200
油
530-550
66
差异26-28
1） 回火温度在550-570°C 时，回火2次，每次1h ； 2） 回火温度在540-560°C 时，回火2次，每次2h ； 3） 回火温度在530-550°C 时，回火3次，每次2h 。 6、共晶碳化物不均匀度
钢材应按照GB9943所附第一、第二级别图检验共晶碳化物不均匀度，钨系钢按第一级别图，钨
钼系按第二级别图，且不得有不变形或少变形共晶碳化物存在。 高速钢的共晶碳化物不均匀度的要求
直径或边长mm
≤40
＞40-60 ＞60-80 ＞80-100 ＞100-120 共晶碳化物不均匀度（级） 3
4
5
6
7
7、脱碳层
钢材每边的脱碳层（铁素体+过渡层）的深度 热轧或锻制钢：≤（0.3-0.4）+（1-1.3）%D 冷拉钢≤（1-1.3）%D
以上内容摘自≤材料-中外钢材对照-高速钢部分≥
高速钢合金元素的作用
见工模具热处理P72
锻造的作用
铸态高速钢经过热轧后，晶粒和碳化物粗大，且不均匀，因此需要经过锻制改善。 锻造能使金属组织受到外力作用而破碎，锻造的变形量越大，破碎的碳化物均匀性越好。
一般对精密大型刀具要求反复镦粗和拔长，锻造比为7-11之间。
在高速钢的淬火及回火组织中，有残余碳化物，这些是在高温下不溶解的一次碳化物和部分二次碳化物。他们的形状、大小和分布，对刀具的寿命有着极大的影响。
在淬火前，碳化物呈网状、块状、或链状分布，则淬火硬度不均，耐磨性差，碳化物积聚的地方，脆性大。为了提高寿命，必须使碳化物成为细小质点均匀分布。
热处理
1、退火
退火保温时间应在3-4h以上，保温后可采用10-20°C/小时的速度冷却至500°C以下出炉，也可冷却至740-760°C停留4-6h，在冷却到600°C以下出炉的等温退火方式。
现在一种可节约时间的高温退火方法，不仅缩短时间也可提高质量。温度在
Ar1+(10-30)°C,即退火温度由普通退火的840-860°C，提高到880-920°C。
见附件，新老退火工艺的比较。（热处理手册2图）
工模具热处理：
普通退火：在RJX型炉或RJJ型炉（工作温度950°C）内进行。工艺曲线见附件
退火温度870-880°C（比热处理手册高10-20°C）
典型高速钢退火温度（热处理手册2表8-13）
材料W18Cr4V M2（6-5-4-2）M2A M42
退火温度850-870°C 840-860°C 840-860°C 840-860°C
硬度HBS ≤255 ≤255 ≤269 ≤269
2、淬火
由于合金含量高，导热性差，加热太快容易开裂，因此淬火时进行1-3次预热。
预热：低温预热：450-500°C，保温1-1.5min/mm，空气炉；
（另：用箱式炉为了降低氧化，温度500-520°C）
或600-650°C保温0.8-1.0min/mm，盐浴炉
中温预热：800-850°C(较多在800-820°C)保温0.4-1.0min/mm，盐浴炉
高温预热：1050-1100°C，时间与淬火的时间相同。
一般工具可采用一次中温预热(预热的时间是加热时间的2倍)，形状复杂或大型的采用低、中温2次预热，也有进行3次预热的。但高温预热可与缩短淬火的保温时间。
为什么淬火温度这么高：主要是只有在1200-1250左右，碳化物和溶解的最多。碳化物溶解的越多，奥氏体的合金化程度越高，淬火钢的热硬性，回火稳定性越高，钢的强度和硬度也越
高，残余奥氏体的数量也越多。但依然还有些碳化物没有溶解，只能通过先前锻造工序进行锻碎和均匀化。
判定加热温度是否充分：检验碳化物的溶解程度和奥氏体的晶粒度来判断。
淬火的相变过程：（工模具热处理P75）
加热：Ar1—索氏体转变为奥氏体，1200-1250°C碳化物（包括钨和钼的碳化物）完全溶解在奥氏体中。
冷却：风钢：空冷就可以淬火。
油冷：操作简单，变形大，故不能冷到室温，在300-400°C出油。
分级冷却：这是普遍采用的工艺，不仅刀具热处理性能，还可以减少变形。分级冷却从高温炉淬入低温盐浴炉中，然后再提出，在空气中继续冷却。
一般工具钢采用一次分级，580-600°C
对形状复杂，两次分级，800-850°C，580-620°C或580-620°C、350-400°C；
多次分级：800-850°C，580-620°3，50-400°C，350-400°C，240-280°C
如锯片铣刀就可以进行多次分级冷却，因为锯片铣刀变形后校直十分困难。
等温冷却：在260°C做一次冷却，4小时。
Ar1临界点以上时，碳化物开始析出，奥氏体合金化程度在降低，因此要缩短这段时间。
800-680°C奥氏体转变为索氏体；
650-400°C过冷奥氏体的稳定区，不发生转变。只是在600=650°C碳化物继续析出。在此温度可以进行刀具的校直。
400-200°C奥氏体转变贝氏体，贝氏体较马氏体硬度稍低，但塑性和韧性好得多，故在此温度等温淬火也是比较普遍的。
200°C以下奥氏体向马氏体转变要延续到零度以下，接近-100°C。因此有过冷处理的工艺方法，就是最大程度的降低残余奥氏体的数量。
高速钢淬火状态的组织比例
冷却碳化物马氏体奥氏体
冷却到20°C 13% 57-62% 25-30%
—（70-80）°C 13% 79-82% 5-8%
淬火后的残余奥氏体只有通过回火将其消除。
残余奥氏体的影响：
1）软而黏，耐磨性差，降低耐磨件昂的寿命；
2）不稳定，易发生时效变形与时效开裂；
3）易产生磨削裂纹；
4）易转变为未回火的马氏体而提高脆性；
5）降低淬火的硬度与疲劳强度。
典型高速钢淬火及回火温度（热处理手册2表8-13）
材料W18Cr4V M2（6-5-4-2）M2A M42
淬火温度1270-1285°C 1210-1230°C 1230-1240°C 1190-1210°C 回火温度550-570°C 540-560°C 540-560°C 540-560°C
回火硬度HRC ≥63 ≥63 ≥65 ≥64 (刀具常用的硬度在62-70HRC)
1、日本或德国进口的材料可以选择上限
2、刀具形状简单、受力简单可取上限；结构复杂、要求韧性好的刀具可选下限（中心钻、
φ5以下钻头、机用丝锥、滚丝模、锯片铣刀、拉刀等若用W18Cr4V制造，温度1265-1280°
C比较适宜（工模具热处理）
工模具热处理：加热时间
加热时间的选择，首先保证碳化物向奥氏体中溶解，但时间长会引起晶粒长大和氧化脱碳，常选用盐浴炉淬火。
一般高速钢采用8-16秒/毫米；
直径＞100mm大型刀具采用6-8秒/毫米；
直径＜2mm小刀具采用30-45秒/毫米
但总的时间不能低于30秒。
工厂经验：加热时间=ab+30秒a—加热系数8-10秒/毫米b—有效厚度
30秒—转变时间
淬火及回火额意义：淬火使碳化物溶解到奥氏体中，冷却后形成含有大量碳化物的马氏体，回火是从马氏体中析出碳化物，对硬度、耐磨及热硬性起到决定性作用。
3、回火：
回火的目的：三点，得到最佳的碳化物二次析出硬化效应、残余奥氏体充分转变和残余应力彻底消除。高速钢马氏体由于溶解有大量的碳化物，所以回火稳定性好，也是热硬性好的原因。
为了使高速钢得到较高的硬度和热硬性，需要多次高温回火。随着多次回火，从马氏体中析出合金碳化物，这些碳化物高度弥散分布，出现“二次硬化”的现象，即每次回火的硬度都会有提高。
另一个方面，回火多次，残余奥氏体也会析出大量细小合金碳化物，从而降低了残余奥氏体的合金含量，其稳定性降低后转变马氏体，常成为“二次淬火”。
多次回火的目的不仅是消除残余奥氏体，而且：
第一次回火：只能是对淬火马氏体起到回火的作用；
第二次回火：才能对马氏体得到回火，并消除内应力和减少脆性；
第三次回火：硬度不降反升。
简单形状进行2次回火，形状复杂进行3次回火，甚至4次回火。
有两种回火方法：低高温回火法和相同温度回火法
低高温回火法：320-380°C一次回火，再进行560°C的第二、第三次回火。
相同温度法：即全部用560°C回火（每次基本1小时）
见附件：硬度提高0.5-2HRC,同时冲击韧性也提高20-50%
高速钢不同热加工状态的金相组织
1）铸态的金相组织
高速钢属于莱氏体钢，组织为黑色组织+白色组织，，黑色组织为托氏体，白色组织为隐针马氏体+残余奥氏体，见金相检验图5-20
2）锻造金相组织
依据JB4290-1999≤高速钢锻造技术条件≥的要求进行检验。
3）退火的金相组织
锻后的退火组织为索氏体+碳化物，经过锻后的高速钢锻件，应充分的退火，如果退火不充分，制成的刀具在热处理时容易出现晶粒不均匀，严重会产生荼状断口，退火的质量在金相组织上不易判断，一般以退火的硬度为检验的依据，硬度205-255HB
4）淬火金相组织
高速钢含有大量的难溶解的碳化物，为了在淬火后得到高硬度的马氏体和回火后得到高的热硬性，必须使合金元素充分溶解到奥氏体中，因此高速钢的淬火温度很高。
淬火组织由合金程度较高的隐针马氏体+大量的残余奥氏体+碳化物组成，见金相检验图5-23，需要用8%-10%硝酸酒精侵蚀，主要是未溶解的碳化物和奥氏体晶界显露出来，而马氏体却不能显示。
5）回火金相组织
回火组织为回火马氏体+少量残余奥氏体+碳化物
和淬火组织比较，回火后的基体组织是黑色的，因为是回火马氏体的基体上分布着大量高度弥散的碳化物质点，这些碳化物又是十分稳定，在高温下不易长大，故赋予高速钢优异的热硬性，这些质点又是十分细小，在一般光学显微镜下难以辨别，又是高度弥散，故基体呈黑色。
基体是回火马氏体，白色颗粒状的为碳化物。
高速钢的组织缺陷
1、碳化物不均匀
碳化物不均匀是锻造加工没有达到组织要求，经淬火及回火也不能改善的。
产生的原因是钢锭锻造的设备能力太小，碳化物网没有被打碎，仅仅改变稍有变形，其强度。
塑性和韧性都很低，使用中极易脆断。GB/T9943-1988标准中分为8级，见上述，只有碳化物成为细小质点均匀分布才能提高寿命，1级最好。
碳化物偏析对高速钢性能的影响：
高速钢中有一次、二次和三次碳化物，其中三次和部分二次碳化物淬火时，溶解到奥氏体中，其他则无法溶解，成为残余碳化物。
2、欠热组织
淬火温度过低，显微组织晶粒细小，有时看不清晶界，碳化物数量多，碳化物溶解太少，可见金相检验图5-28的欠热组织，大量的合金元素仍然存在于碳化物中，奥氏体中的合金元素小，马氏体的硬度低，回火的二次硬化现象也不明显，热硬性变差，致使刀具耐磨性降低，使用寿命变短。
3、过热组织
淬火温度过高，产生过热，其特点是晶粒粗大碳化物溶解多，溶解充分，数量少，奥氏体合金化程度高，淬火、回火后工件有较高的硬度和热硬性，但碳化物溶解同时晶粒长大，降低材料的冲击韧性，增加了脆性，刀具使用时容易崩裂。严重过热组织，碳化物呈半网状或网状，材料脆性更大，是不允许使用的。
过热程度及组织特征，见金相检验图5-29、5-30
1级—碳化物呈棱角形2级—碳化物呈拖尾状态3级—碳化物呈线段状态
4级—碳化物呈网状状态5级—碳化物呈封闭状态
又见：热处理手册2—P326，淬火过热程度检验和检验技术要求。
5、过烧组织
淬火温度更高会产生过烧，组织晶粒明显长大，碳化物呈棱状分布，碳化物数量变得很少，晶界局部融化后生产莱氏体组织，有时晶粒内部会出现黑色组织，晶界上出现融化孔洞，这些都是过烧的特征。过烧组织不可挽救。见金相检验图5-31、32
6、回火不充分
ZB/J36003-1987工具钢金相检验标准中规定了回火组织级别
1级回火充分整个视场为黑色的回火马氏体见金相检验图5-24
2级一般个别区域或碳化物堆积处有白色区存在见金相检验图5-33
3级不足较大部分为白色区存在，可见淬火晶粒
白色区是什么：残余奥氏体
回火不充分的组织，黑色的马氏体基体上，除碳化物颗粒外，还有成片聚集的白色区域，白色区域与基体没有明显的分界，这就是参与奥氏体存在较多的部位。
白色区越多，说明回火越不充分，严重回火不充分的组织还能看到奥氏体晶界。
回火不充分，回火过程新产生的马氏体引起内应力不能得到消除，有时材料硬度较难反应，但其脆性较大，使用时容易发生刀具崩刃或开裂，有资料表明，回火不足的高速钢抗拉强度和挠度也达不到最满意的水平。
热处理手册2—P324，高速钢回火程度的检验
正常回火，基体组织为黑褐色，当回火不充分时，基体颜色变淡，甚至有时会出现晶界。
根据基体组织对侵蚀的接受能力，可以判断回火是否充分。
回火程度的检验受侵蚀剂的浓度、侵蚀温度和时间影响较大。对4%的硝酸酒精溶液规定：20-25°C ≤3分26-30°C ≤2分＞30°C min
高速钢回火程度级别图P327，分3级
高速钢刀具的金相检验项目（详见金相检验P103）
1、共晶碳化物不均匀度的检验
2、脱碳层检验
3、晶粒度的测定
淬火形成的隐针马氏体非常细小，在显微镜难以评定，所以以淬火晶粒度检查，见热处理手册2—P325，a-f六级。参考ZBJ36003标准执行。
4、回火程度的检验
5、淬火缺陷组织的检验
高速钢的其他热处理方法
热处理手册2
同步热处理：在盐浴炉中实现淬火和回火的保温时间相同，便于实现自动化。实践证明，比普通热处理的刀具寿命提高20-30%。关键是如何正确的选择回火的温度和时间，好与淬火节拍上匹配。
真空热处理：畸形小、无氧化脱碳，投资大，需要消耗高纯度的氮，配备氮源或制氮设备。
氮用于作为淬火的冷却介质，现在很少采用油淬。
粉末高速钢的热处理：略
深冷处理：在—80°C冷处理，降低残余奥氏体量。深冷处理的温度约-190°C。
经过深冷处理的高速钢，残余奥氏体彻底转变，同时钢中的基体析出极为细小的碳化物，使钢的耐磨性大大提高。深冷处理的高速钢钻头、车刀、铣刀、拉刀、丝锥等效果非常好，大都可以提高刀具寿命的2-4倍，高者可达5倍以上。
深冷处理的时间较长，如工具缓慢冷却到-193.9°C，保温10-40h，然后升温到50°C，最后缓慢冷却到室温，这些均由微机控制完成。
最初将刀具直接放入液态氮的容器中，后来为了防止骤冷开裂，开发了深冷箱，工件
不与液态氮直接接触。
高速钢淬火状态的组织比例
冷却碳化物马氏体奥氏体
冷却到20°C 13% 57-62% 25-30%
—（70-80）°C 13% 79-82% 5-8%
深冷处理的效果对比
材料冷却介质处理温度/°C 耐磨性
W18Cr4V 干冰-78.5 比未处理的提高1.5倍
液氮-190 比未处理的提高2.25倍W2MoGCr4V 干冰-78.5 比未处理的提高1.0倍
液氮-190 比未处理的提高1.75倍
表面强化处理：
蒸汽处理：将刀具在蒸汽中加热，此法即老又实用，表面成形一层蓝色的氧化膜，可以提高30%的寿命。蒸汽处理和氧氮共渗处理是目前大量采用的。
氧氮共渗：目前直柄钻头使用最多的表面处理方法，有渗氮层和氧化膜，可提高50%-100%。
QPQ盐浴复合处理：在盐浴碳氮共渗的基础上发展的，先在空气炉加热，然后在盐浴炉中保温和渗氮，最后在盐浴炉中再保温后空冷，试验表明：经过处理的钻头可以提高4倍。
物理气相沉淀（PVD）:氮化钛离子技术，刀具寿命可以提高2-5倍，提高效率30%，尤其是对制齿等贵重刀具，2-5μmTiN。
高速钢热处理问答 纵观现在世界上所有的钢种，无论其化学成分、组织、性能之间的复杂关系，还是冶炼、浇注、锻造、轧制、拉丝、塑性成形、焊接和热处理等整个制造过程的难度，高速钢无疑是最难搞的钢种之一。高速钢自问世至今已有100多年历史，一直以制造金属切削刀具著称。有人说“高速钢奥妙无穷”，也有人说“高速钢变化莫测”。长期以来，人们对高速钢进行了大量的基础研究和改革创新，丰富了热处理宝库。笔者1968年大学毕业后，从事高速钢热处理整整50个春秋，积累了不少经验，也记录了一些失败的教训，总结出高速钢热处理值得关注的23个问题，和同行们商讨，不妥之处请批评指正。 碳是高速钢中最重要的元素，作用机制是碳化物的形成及转变——溶解、析出、聚集。含量必须适当，不可过多，也不能太少。当含量较低时，不能形成足够数量的复合碳化物，因而在淬火加热时溶入固溶体的碳化物减少，会降低钢的硬度、红硬性及耐磨性；若含碳量高，淬火加热时，碳和合金元素的浓度增高，使钢的硬度、红硬性提高，但也带来一些不利影响：在碳化物不均匀度增大、塑性降低脆性增加、工艺性能变坏（锻造、轧制易开裂）、降低钢的熔点，所以容易产生过热过烧。含碳量增高，会使淬火后残留奥氏体（rR）增多，增加回火难度。以前的M35钢因含碳量偏低（0.80%~0.90%），淬回火后根本达不到67HRC以上的高硬度；501钢（M2A1）因含碳量偏高，问题不少，现在两钢都回归到正常的含碳量了。GB/T9943新标准和原标准相比，最大的亮点莫过于碳的变化。 高速钢中究竟含多少碳好？应遵循定比碳法则确定。钢厂生产的高速钢成分虽都符合国家标准，但不一定适合你。工具厂应根据自家的产品，选择有竞争力适中的含碳量钢种。 平衡碳是给出钢中所有的碳化物形成元素，按定比碳关系达到平衡时的碳含量，通常按下式进行近似地计算。 Cs=0.33W+0.063Mo+0.06Cr+0.2V 式中，Cs是理论上计算的“平衡碳”，“平衡碳差值”表示计算出来的Cs与实际含碳量的差值，即ΔC= Cs-C实 C实／Cs的比值即为碳饱和度，常用“A”来表示。 例如：M2钢的实际化学成分为（质量分数：%）：0.85C、5.97W、4.95Mo、3.97 Cr、1.82V。平衡碳、平衡碳差值、碳饱和度计算式分别为： 平衡碳（Cs）=0.033×5.97+0.063×4.95+0.06×3.97+0.2×1.82=1.103 平衡碳差值（ΔC）=1.103-0.85=0.253 碳饱和度（A）=0.85/1.103=0.771 笔者统计分析了M2钢267个炉号340t含碳量，并热处理试验A值对钢性能的影响，结论是：A值在0.76~0.83时，综合性能佳。 在正常的淬火温度范围内，每提高11~13℃，晶粒度就升高1级，如果按9.5～10.5级晶粒度组织生产，对于Ｍ２钢淬火温度（t）与A值有一定的对应关系，笔者的经验是：
《金属材料与热处理》期末考试试卷(含答案) 班级数控班姓名学号分数 一、填空题：每空1分，满分30分。 1.金属材料与热处理是一门研究金属材料的、、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。 2.本课程的主要内容包括金属材料的、金属的、金属学基础知识和热处理的基本知识。 3.金属材料的基本知识主要介绍金属的及的相关知识。 4.金属的性能主要介绍金属的和。 5.金属学基础知识讲述了铁碳合金的和。 6.热处理的基本知识包括热处理的和。 7.物质是由原子和分子构成的，其存在状态可分为气态、、。 8.固态物质根据其结构特点不同可分为和。 9.常见的三种金属晶格类型有、、密排六方晶格。 10.常见的晶体缺陷有点缺陷、、。 11.常见的点缺陷有间隙原子、、。 12.常见的面缺陷有金属晶体中的、。 13.晶粒的大小与和有关。 14.机械零件在使用中常见的损坏形式有变形、及。 15.因摩擦而使零件尺寸、和发生变化的现象称为磨损。 二、判断题：每题1分，满分10分。 1.金属性能的差异是由其内部结构决定的。（） 2.玻璃是晶体。（） 3.石英是晶体。（） 4.食盐是非晶体。（） 5.晶体有一定的熔点，性能呈各向异性。（） 6.非晶体没有固定熔点。（） 7.一般取晶胞来研究金属的晶体结构。（） 8.晶体缺陷在金属的塑性变形及热处理过程中起着重要作用。（） 9.金属结晶时，过冷度的大小与冷却速度有关。（） 10.冷却速度越快，过冷度就越小。（） 三、选择题：每题2分，满分20分。 1.下列材料中不属于晶体的是（） A.石英 B.食盐 C.玻璃 D.水晶 2.机械零件常见的损坏形式有（） A.变形 B.断裂 C.磨损 D.以上答案都对 3.常见的载荷形式有（） A.静载荷 B.冲击载荷 C.交变载荷 D.以上答案都对 4.拉伸试样的形状有（） A.圆形 B.矩形 C.六方 D.以上答案都对 5.通常以（）代表材料的强度指标。 A.抗拉强度 B.抗剪强度 C.抗扭强度 D.抗弯强度 6.拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大应力称为材料的（）
1.概述 模具材料的热处理对模具的寿命有着决定性的影响。恰当的热处理对提高模具寿命减少加工时间、降低成本有着决定性的影响。 所以模具热处理应根据模具寿命、零件的复杂程度、受力情况、模具材料、加工顺序和产品材料等因素综合选用。 2.汽车模具热处理名词解释 氮化 （1）注塑模具零件氮化的作用是提高表面硬度、耐磨性、抗咬合性。主要氮化的零件有斜顶、滑块、顶块等滑动零件。 （2）我司要求的氮化处理工艺为渗氮氮化处理，表面层为Fe2－3N、Fe4N,化合物层厚为～ 0.2mm，硬度为HV700以上，硬度在化合物层内保持均匀。 （3）由于氮化处理的变形很小，要求氮化必须是模具的最后一道工序，氮化后只能做加工量小于0.02mm的抛光等加工。 （4）方斜顶必须选用2738料，氮化。 氮化案例： B2115斜顶导滑座，用国产P20，氮化处理。不要用T10A，淬火处理，变形量很大。 淬火????????????????????????????? 注塑模具零件淬火的作用是提高材料整体硬度，主要淬火的材料为T10A、Cr12、S45C。主要零件为耐磨板。 淬火硬度根据设计要求检验。 淬火件开裂案例： 5952案例 问题描述： 5952-C201,材料：8407，热处理：HRC52。后期生产过程中模具开裂 解决措施： 换料重做。 闭环措施： 工程师以后在设计淬火件的时候，一定要考虑淬火后能否开裂。否则一但淬完火，工件开裂，会大大增加模具的成本。 只要是尖角的地方都容易开裂，留够10mm的封胶段，都设计成圆角，减小应力集中，避免开裂。如上图所示 发黑 （1）对工件表面进行氧化处理，主要用途是加强硬度，防锈。 （2）我司主要用于发黑的零件为集水器、加长水嘴（S45C）以及容易生锈的零件。 （3）要求发黑的部分表面均匀。 退火 目的是使工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。 回火 回火的目的在于消除淬火应力，使钢的组织转变为相对稳定状态。在不降低或适当降低钢的硬度和强度的条件下改善钢的塑性和韧性，以获得所希望的性能 调质处理 淬火后高温回火称为调质处理。目的是使工件获得强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合机械性能。 国产P20、718H厚度≥300mm，需要调质。 S55C材料作为型腔材料，必须调质处理。（B3569）客户需求BOM 从模具寿命上可以区分，家电的一般寿命为5万件，汽车的一般都是30万件。
一、填空（每空0.5 分，共 23 分） 1 、200HBW10/3000表示以毫米压头，加载牛顿的试验力，保持秒测得的 硬度值，其值为。 1、洛氏硬度 C 标尺所用压头为，所加总试验力为牛顿，主要用于测的硬度。 2 、金属常见的晶格类型有、、。α -Fe 是晶格，γ -Fe 是 晶格。 2 、与之差称为过冷度，过冷度与有关，越大，过冷度也越大，实际结晶温 度越。 3 、钢中常存元素有、、、，其中、是有益元素，、是有害 元素。 3、表示材料在冲击载荷作用下的力学性能指标有和，它除了可以检验材料的冶炼和热加工质 量外，还可以测材料的温度。 3 、拉伸试验可以测材料的和指标，标准试样分为种，它们的长度分别是和。 4 、疲劳强度是表示材料在载荷作用下的力学性能指标，用表示，对钢铁材料，它是试验循环数达时的应力值。 4 、填出下列力学性能指标的符号： 上屈服强度，下屈服强度，非比例延伸强度，抗拉强度，洛氏硬度 C 标尺，伸长率，断面收缩率，冲击韧度，疲劳强度，断裂韧度。 5 、在金属结晶时，形核方式有和两种，长大方式有和两种。 5 、单晶体的塑性变形方式有和两种，塑性较好的金属在应力的作用下，主要以方式进行变形。 5 、铁碳合金的基本组织有五种，它们分别是，，，，。 ６、调质是和的热处理。 6 、强化金属的基本方法有、、三种。 6 、形变热处理是将与相结合的方法。 ７、根据工艺不同，钢的热处理方法有、、、、。 ９、镇静钢的主要缺陷有、、、、等。 10、大多数合金元素（除Co 外），在钢中均能过冷奥氏体的稳定性，使 C 曲线的位置，提 高了钢的。 11、按化学成分，碳素钢分为、、，它们的含碳量围分别为、、 。 12、合金钢按用途主要分为、、三大类。 13、金属材料抵抗冲击载荷而的能力称为冲击韧性。 14、变质处理是在浇注前向金属液体中加入促进或抑制的物质。 15、冷塑性变形后的金属在加热过程中，结构和将发生变化，其变化过程分为、、三个 阶段。 10、在机械零件中，要求表面具有和性，而心部要求足够和时，应进行表面热处理。 16、经冷变形后的金属再结晶后可获得晶粒，使消除。 17、生产中以划分塑性变形的冷加工和。 18、亚共析钢随含碳量升高，其力学性能变化规律是：、升高，而、降低。 19、常用退火方法有、、、、等。 20、08 钢含碳量， Si 和 Mn 含量，良好，常轧成薄钢板或带钢供应。
40Cr钢汽车半轴的热处理工艺 *** （中国矿业大学材料科学与工程学院江苏徐州 221116） 摘要: 制定40Cr 钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工 艺, 测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性, 并进 行材料的金相组织分析, 得出了40Cr 钢调质处理具有良好综 合性能的结论。 关键词：汽车半轴；热处理工艺；金相组织；性能 1引言 汽车半轴是汽车的重要部件之一, 要求具有合理的最佳的静 扭强度和抗扭转疲劳性能. 是在汽车运行中承受自重和货物重量, 并传递扭矩的重要零件,常采用40Cr 钢制造, 其产品质量直接影 响着整车的性能。 40Cr 钢属于亚共析钢, 缓冷至室温后的显微组织为铁素体 加珠光体, 含有较少的合金元素, 属于低淬透性合金调质钢, 经 适当热处理后具有较高的强度、良好的塑性和韧性, 即具有良好 的综合力学性能, 常用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床 主轴等机械零件。 2分析 汽车半轴的加工工艺流程如下：半轴材料采购→下料→花键 加热→锻造镦花键成形→另一端加热→锻造预镦制坯→加热→半 轴盘端摆辗成形→淬火→回火→校直→抛丸→铣端面钻中心孔→ 校正→粗车半轴法兰盘外端面和花键外圆→粗车法兰盘内端面和 外圆→精车法兰端和花键外圆→铣花键→清洗→中频淬火→回火 →校正→无损检测→钻半轴法兰盘孔→磨半轴法兰轴颈→精车半 轴法兰内端面→抛光→清洗→打标→包装。 对于40Cr的热处理，采用预备热处理和最终热处理。调质钢经热加工后, 必须经过预备热处理来降低硬度, 便于切削加工, 消除热加工时造成的组织缺陷,细化晶粒, 改善组织, 为最终热
处理做好准备。对于40Cr 钢而言, 可进行正火或退火处理。调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。一般可以采用较慢的冷却速度淬火, 可以用油淬以避免热处理缺陷。当强度较高时, 采用较低的回火温度, 反之选用较高的回火温度。 铁碳合金相图 40Cr的化学成分及临界温度见表1 从铁碳合金相图可以看出：40Cr钢属于亚共析钢, 在缓慢冷却到室温后的组织为铁素体和珠光体。从钢的分类来看, 40Cr钢属于调质钢, 具有很高的强度及良好的塑性和韧性,也就是有良好的机械性能。40Cr钢主要应用于制造业，特别是机械类制造的材料。表1所示的是40Cr 的化学成分及临界温度。40Cr钢的热处理，各种参数都有规定，在实际操作中应注意： （1）40Cr 工件淬火后应采用油冷，40Cr 钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，操作者要凭
W 18Cr4V钢热处理工艺研究 摘要通过对W 18Cr4V钢的性能特点进行了分析、对W 18Cr4V 钢的锻造工艺以及对W 18Cr4V钢进行退火、淬火及回火等热处理研究，得到了在实际生产中, W 18Cr4V钢采用正确的锻造及热处理工艺处理后, 用它生产的刃具及冷作模具综合力学性能好, 使用寿命长. 关键词 W 18Cr4V钢；锻造；热处理 ;退火；淬火；回火 一、对W 18Cr4V钢的介绍 高速钢W 18Cr4V是一种高合金工具钢,钢中含有钨、钼、铬、钒等合金元素, 其总量超过 10%.特点是红硬性和耐磨性高,淬透性好,并且具有一定的韧性, 因而在实际生产中常用来制造刃具和冷作模具. 我们在产品使用中发现,决定其使用寿命的主要因素是锻造和热处理工艺的合理制定. 1、 W 18Cr4V钢的性能特点
W18Cr4V钢的化学成分见表 1。在钢中, 碳的质量分数为0. 70% ~ 0. 80%, 它一方面要保证能与钨、铬、钒形成足够数量的合金碳化物,又要有一定的碳量溶于奥氏体中,使淬火后获得碳含量过饱和的马氏体, 以保证高硬度和高耐磨性, 以及良好的热硬性。 钨是使高速钢具有热硬性的主要元素, W18Cr4V 钢在退火状态下钨与钢中的碳形成合金碳化物Fe4W2C, 淬火加热时, 一部分Fe4W2 C 溶入奥氏体,淬火后形成含有大量钨及其他合金元素, 有很高回火稳定性的马氏体。在 560℃回火时钨又以W2C形式弥散析出,造成二次硬化现象, 使钢具有高的热硬性,未溶的合金碳化物起阻碍奥氏体晶粒长大及提高耐磨性作用.。 铬对高速钢性能的主要影响是增加钢的淬透性并改善耐磨性和提高硬度。 钒与碳的结合力比钨或钼大,碳化物很稳定,淬火加热时高温下才可溶解, 能显著阻碍奥氏体晶粒长大。并且碳化钒的硬度高,颗粒细小、均匀,对提高钢的硬度、耐磨性和韧性有很大影响, 回火时钒也引起二次硬化现象.。 2 组织结构特点 W18Cr4V钢的铸态组织中有大量的莱氏体, 莱氏体中有粗大、不均匀分布的鱼骨状碳化物, 这些碳化物的存在导致高速钢在使用中容易崩刃和磨损。而这些粗大的碳化物不能用热处理的方法消除, 只能用锻造的方法将其击碎,并使它均匀分布,再用来制造各种刃具
金属材料与热处理 一、填空题（30分，每空1分） 1、常见的金属晶体类型有_体心立方_晶格、__面心立方__晶格和密排六方晶格三种。 2、金属的整个结晶过程包括形核_____、___长大_______两个基本过程组成。 3、根据溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体分为_间隙固溶体_与_置换固溶体_两种。 4、工程中常用的特殊性能钢有_不锈钢__、_耐热钢_、耐磨钢。 5、常用的常规热处理方法有___回火___、正火和淬火、__退火__。 6、随着回火加热温度的升高，钢的__强度__和硬度下降，而_塑性___和韧性提高。 7、根据工作条件不同，磨具钢又可分为_冷作模具钢_、__热作模具钢__和塑料磨具用钢等。 8、合金按照用途可分为_合金渗碳体_、_特殊碳化物_和特殊性能钢三类。 9、合金常见的相图有__匀晶相图__、_共晶相图__、包晶相图和具有稳定化合物的二元相图。 10、硬质合金是指将一种或多种难熔金属_碳化物__和金属粘结剂，通过_粉末冶金__工艺生产的一类合金材料。 11、铸铁的力学挺能主要取决于_基体的组织_的组织和石墨的基体、形态、_数量_以及分布状态。 12、根据铸铁在结晶过程中的石墨化程度不同，铸铁可分为_灰口铸铁__、_白口铸铁_和麻口铸铁三类。 13、常用铜合金中，_青铜_是以锌为主加合金元素，_白铜_是以镍为主加合金元素。 14、铁碳合金的基本组织中属于固溶体的有_铁素体_和_奥氏体_,属于金属化合物的有_渗碳体_，属于混合物的有_珠光体_和莱氏体。 二、选择题（30分，每题2分） 1、铜只有通过冷加工并经随后加热才能使晶粒细化，而铁则不需冷加工，只需加热到一定温度即使晶粒细化，其原因是（ C ） A 铁总是存在加工硬化，而铜没有 B 铜有加工硬化现象，而铁没有 C 铁在固态下有同素异构转变，而铜没有 D 铁和铜的再结晶温度不同 α-是具有（ A ）晶格的铁。 2、Fe A 体心立方 B 面心立方
高速钢刀具的热处理 张成云 摘要：随着现代制造技术的发展，高速钢刀具在切削加工中被广泛使用。本文通过对高速钢刀具材料的化学成分、性能及使用工作条件的阐述以及加工中对刀具材料的技术要求，经过严格的热处理工艺方法如;退火、淬火、和多次高温回火才能满足其技术要求和使用性能。本文参考了一些“金属材料、工艺学”教材和经过多年的实践摸索总结而成。 关键词：高速钢刀具热处理 1、引言 1.1高速钢：它是含有w、cy、v等合金元素较多的合金工具钢。如w18cv4v是国内使用最为普遍的刀具材料，广泛的用于制造较为复杂的各种刀具。如钻头、铣刀、铰刀、拉刀和其他成型刀具。高速钢俗称锋钢或风钢；称锋钢是因为用高速钢w18cv4v制造的刀具硬度能达到HRC62-65度非常锋利。称为风钢是针对热处理操作而言，一般的钢铁材料制造的刀具要想满足技术要求在加热后需借助油或水中快速冷却，而高速钢制造的刀具在有效厚度小于5mm的工件，加热后在流动的空气中（风中）就能淬上火，就能获得相当的硬度（HRC55-60）,因此而得名。 1.2刀具在工作时，由于摩擦作用，势必引起刀具刃部温度的升高，当切削速度达到一定量刃部温度能达到500-600℃。随着机械制造业的发展和制造工艺的成熟，切削加工速度的提高，刀具刃部的工作温度还可能增加。这就要求刀具材料不仅具有一般刀具材料的所必需的硬度、强度、耐磨性和一定的韧性，还要求刀具在较高的温度下具有高硬度、强度和耐磨性（俗称红硬性或热硬性）。而碳素工具钢和低合金工具钢在200℃以下可以保持其工作性能，当工具受热超过250度时，硬度就显著下降，失去切削效能。高速钢经热处理以后，其热硬性好，因此在生产实践中被广泛使用。 2.常用刀具材料 2.1高速钢常用的材料有W18Cr4V、W9Cr4V2、W6MO5Cr4V2、W12Cr4v4Mo等几种。其中以W18Cr4V钢产量最多，应用最广泛，历时最长。为世界各国所通用。
金属材料与热处理习题及答案 第一章金属的结构与结晶 一、判断题 1、非晶体具有各同性的特点。( √) 2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。 ( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。( √) 14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。( √)
15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 17、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多，金属材料的性能越好。( √) 24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。 ( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √) 36、物质是由原子和分子构成的。( √)
第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢
热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温、冷却的手段，改变金属材料内部的组织状态，从而获得所需性能的一种热加工工艺。常见的热处理的方法请参考下表。 名称热处理过程热处理目的 1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢 冷却到室温 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，均匀钢的组织，改善钢 的性能及为以后的热处理作准备 ③消除钢中的内应力。防止零件加工 后变形及开裂 退火类别(1)完全退火 将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同， 一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达8 00—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后 随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却) 细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充 分消除内应力完全退火适用于含碳量 (质量分数)在O．8％以下的锻件或铸 钢件 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以 后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷 降低钢的硬度，改善切削性能，并为 以后淬火作好准备，以减少淬火后变 形和开裂,球化退火适用于含碳量(质 量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工 具钢 (3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后 缓慢冷却(一般采用随炉冷却) 消除钢件焊接和冷校直时产生的内应 力，消除精密零件切削加工时产生的 内应力，以防止以后加工和用过程中 发生变形 去应力退火适用于各种铸件、锻件、 焊接件和冷挤压件等 2．正火将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定时 间，然后在空气中冷却 ①改善组织结构和切削加工性能 ②对机械性能要求不高的零件，常用 正火作为最终热处理
汽车轴承材料及热处理技术浅析 汽车轴承材料及热处理技术浅析■高阳，陈嗣国摘要：轴承在汽车发动机、变速器、轮毂等多个总成中均有出现，对车辆本身的工作性能、承载能力和使用寿命都有着较大的影响。简要分析了汽车轴承的材料、性能要求、工作环境，并对热处理设备、工艺及发展方向做了简单阐述。关键词：轴承；材料；热处理；发展趋势汽车行业是我国重要的支柱产业，在整个加工制造业中占有不可忽视的一席之地。车身上的多个部件可见到轴承的身影，它有着承受载荷、降低摩擦、引导运动件的特殊使命。随着我国经济发展和工业技术的不断进步，中国已成为包括汽车轴承钢在内的轴承生产大国，但是与德国Schaeffler、瑞典SKF、美国TIMKEN、日本KOYO等一流厂家还存在着较大差距，材料作为源头，今后的努力方向依然是严控冶金质量、非金属夹杂物级别、碳化物大小及分布，以及提高热处理技术水平等。热处理是汽车轴承制造过程的关键工序，其加工质量好坏与原材料是影响轴承寿命的两大重要因素[1]。热处理对于轴承等零部件在使用条件下的显微组织、力学性能、表面质量、尺寸形状精度和稳定性均有重要影响，因此优化热处理工艺，选择适合的热处理参数，获得与工件的使用状况和失效方式相适应的最佳综合性能，是热处理技术的重要课题[2]。1. 轴承
材料在汽车上的应用众所周知，轴承由外圈、内圈、滚动体（球、圆柱、锥形或滚针等）和保持架四大部分构成，有的带有密封圈，除了密封圈和部分保持架外，其余的制造材料主要是轴承钢。选择汽车轴承的类型与型号时，主要依据承受的负荷性质、方向、大小、实际部位的工作环境，以及对轴承的刚度、极限转速、寿命、精度等方面的要求，一般由设计人员完成。轴承在整车上的应用十分广泛，并且随车辆类型、安装部位和生产厂家的变化而变化，如图1所示。笔者曾走访过国内的一些重要汽车轴承供应商，譬如上海人本、浙江万向精工、湖北新火炬、常州光洋、洛阳东升、重庆长江等，下面仅结合汽车动力系统（发动机中的交流发电机、空调电磁离合器、张紧轮和惰轮等轴承）、驱动系统（变速器中的轴齿、差速器、离合器等轴承）、轮毂轴承等相关产品作简要介绍。（1）动力系统轴承发动机是汽车的心脏，源源不断地为其他部件提供动力。内部轴承先前以滑动轴承占主导，目前多数在改进轴承性能的前提下，采用密封球轴承，图2为发动机中的几种典型轴承。交流发电机轴承为单列密封球轴承，主要受向心力，要求在转速超过2000r/min、温度高于180℃的条件下依然能可靠运转，套圈和滚动体采用高纯净GCr15制造，热处理后硬度要求58～64HRC，保持架一般采用尼龙PA46，密封圈一般采用丙烯酸酯橡胶ACM，参考标准为JB/T 8167—2006[3]。空调压
高速钢淬火的回火工艺 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 高速工具钢由于合金化程度高，适合于制作高速切削刃具，可保证刃部在650℃时实际硬度仍高于50HRC，具有优良的切削性和耐磨性。根据钢中的主要元素成分，高速钢可分成3类：钨系高速钢、钼系高速钢和钨钼系高速钢。 高速钢导热率低，为减少工件在加热时的变形开裂，缩短高温保温时间以减少脱碳，可采用预热处理。一次预热采用温度800～850℃，两次预热即在800～850℃前加一次500～600℃预热。一般工具可采用一次预热工艺，形状复杂的工具或大型工具宜采用两次预热。 淬火工艺在高温盐浴炉中进行，短时保温以防止刃部脱碳和过热，一般用油淬+空冷，对细长件和薄片刃具采用分级淬火，一般用580～620℃一次分级或再在350～400℃作第二次分级。我公司采用的冷却方式为580～650℃、280～320℃的二次分级淬火。 高速钢（W18Cr4V）淬火后的显微组织如图1所示，具有细晶粒组织，奥氏体晶界因淬火时有微量二次碳化物析出而易于浸蚀。淬火高速钢回火的目的是从马氏体
中析出弥散碳化物，产生次生硬化效应，消除残留奥氏体和淬火内应力。淬火后的残留奥氏体合金度高，稳定性大，在回火加热过程中不易分解，在500～600℃保温时也仅从中析出合金碳化物，使残留奥氏体合金度有所降低，因而Ms点升高，在冷却到低温时，部分残留奥氏体发生马氏体转变，残留奥氏体含量由20%～25%减少到约10%左右。但还需进一步降低残留奥氏体含量，消除新产生的马氏体引起的内应力，高速钢一般需在560℃回火3次。 W18Cr4V钢回火时的硬度变化如图2所示，回火次数与残留奥氏体量和硬度的关系如图3所示，回火后的组织为回火马氏体+碳化物。 图1 高速钢（W18Cr4V）常规淬火温度淬火组织
《金属材料与热处理》教学大纲 一、说明 1、课程的性质和内容 金属材料与热处理是一门技术基础课。其主要内容包括：金属的性能、金属学基础知识、钢的热处理、常用金属材料及非金属材料的牌号等。 2、课程的任务和要求 本课程的任务是使学生掌握金属材料与热处理的基本知识，为学习专业理 论，掌握专业技能打好基础。通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求: （1）了解金属学的基本知识。 （2）掌握常用金属材料的牌号、性能及用途。 （3）了解金属材料的组织结构与性能之间的关系。 （4）了解热处理的一般原理及其工艺。 （5）了解热处理工艺在实际生产中的应用。 3、教学中应注意的问题 （1）认真贯彻理论联系实际的原则，注重学生素质的全面提高。 （2）在组织教学时，应根据所学工种，结合实际生产，选择不同的学习内容，有“*”的为选学内容。 （3）加强实验和参观，增强感性认识和动手能力。 （4）有条件的可辅以电化教学，是教学直观而生动。 二、教学要求、内容、建议及学时分配。（总学时80课时，开课时间为：高 一上期） 绪论总学时1 教学要求 1、明确学习本课程的目的。 2、了解本课程的基本内容。 教学内容
1、学习金属材料与热处理的目的。 2、金属材料与热处理的基木内容。 3、金属材料与热处理的发展史。 4、金属材料在工农业生产中的应用。 教学建议 1、结合实际生产授课，以激发学生学习本课程的兴趣。 2、展望金属材料与热处理的发展前景。 第一章金属的结构与结晶总学时2 教学要求 1、了解金属的晶体结构。 2、掌握纯金属的结晶过程。 3、掌握纯铁的同素异构转变。 教学内容 §1-1金属的晶体结构 一、晶体与非晶体 二、晶体结构的概念 三、金属晶格的类型 § 1-2纯金属的结晶 一、纯金属的冷却曲线及过冷度 二、纯金属的结晶过程 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 四、金属晶体缺陷 § 1-3金属的同素异构转变 教学建议 1、晶体结构较抽象，可使用模型配合讲课。 2、讲透同素异构转变与结晶过程之间的异同点。
钢铁材料的一般热处理，一个表全懂了 钢铁材料的一般热处理名称热处理过程热处理目的 1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温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，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂退火类别(1)完全退火将钢件加热到临界温度(不 同钢材临界温度也不同，一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却)细化晶粒，均匀组织， 降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件(2)球化退火将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃ 以下再出炉空冷降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢(3)去应力 退火将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般采用随炉冷却)消除钢件焊接和冷校直时产生的内 应力，消除精密零件切削加工时产生的内应力，以防止以后加工和用过程中发生变形去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等2．正火将钢件加热到临界温度以上
40～60oC，保温一定时间，然后在空气中冷却①改善组织 结构和切削加工性能②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理③消除内应力3．淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性②使钢件 在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等淬火类别(1)单液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却单液淬火只适用于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。淬火时，对于直径或厚度大于5～8mm的碳素钢件，选用盐水或水冷却；合金钢件选用油冷却(2)双液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，先在水中快速冷却至300—400oC，然后移人油中冷却 (3)火焰表面淬火用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到零件 表面，使零件迅速加热到淬火温度，然后立即用水向零件表面喷射, 火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，如曲轴、齿轮和导轨等 (4)表面感应淬火将钢件放在感应器中，感应器在一定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电流，使钢件表面迅速加热(2一lOmin)到淬火温度，这时立即将水喷射到钢件表面。经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，
常见材料热处理 1、45（S45C）常见热处理 基本资料：45号钢为优质碳素结构钢（也叫油钢），硬度不高易切削加工。 ⑴调质处理（淬火+高温回火） 淬火：淬火温度840±10℃，水冷（55~58HRC，极限62HRC）; 回火：回火温度600±10℃，出炉空冷（20~30HRC）。 硬度：20~30HRC 用途：模具中常用来做45号钢管模板，梢子，导柱等，但须热处理 （调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 但表面硬度较低，不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度） *实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2、40Cr（SCr440）常见热处理 基本资料：40Cr为优质碳素合金钢。40Cr钢属于低淬透性调质钢，具有很高的强度，良好的塑性和韧性，即具有良好的综合机械性能（Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性） ⑴调质处理 淬火：淬火温度850℃±10℃，油冷。（硬度45~52HRC） 回火：回火温度520℃±10℃，水、油冷。 硬度：32~36HRC 用途：用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床的主轴等零件 ⑵不同回火温度 淬火：加热至830~860℃，油淬。（硬度55HRC以上） 回火：150℃——55 HRC 200℃——53 HRC 300℃——51 HRC 400℃——43 HRC 500℃——34 HRC 550℃——32 HRC 600℃——28 HRC 650℃——24 HRC 3、T10（SK4）常见热处理 基本资料：T10碳素工具钢，强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性低，淬透性不高且淬火变形大，晶粒细，在淬火加热时不易过热，仍能保持细晶粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以耐磨性高，用于制造具有锋利刀口和有少许韧性的工具。 ⑴淬火+低温回火 淬火：淬火温度780±10℃，保温50min左右（视工件薄厚而定）或淬透。先淬如20~40℃的水或5%盐水，冷至250~300℃，转入20~40℃油中冷却至温热。（得到硬度62~65HRC） 回火：加热温度160~180℃，保温1.5~2h。（回火后硬度60~62HRC） 用途：适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。 ⑵调质处理（淬火+高温回火）----（一般不调至处理） 淬火温度780~800℃，油冷至温热。 回火温度（640~680℃），炉冷或空冷。（回火后硬度183~207HBS） 4、9CrWMn (SKS3) 常见热处理 基本资料：9CrWMn钢是油淬硬化的低合金泠作模具钢（俗称油钢）。该钢具有?定的淬透性和耐磨性,淬?变形较?,碳化物分布均匀且颗粒细?。 该钢的塑性、韧性较好,耐磨性?CrWMn钢低。 优点：硬度、强度较高；耐磨性较高；淬透性较高；机械性能好（尺寸稳定，变形小）。 缺点：韧性、塑性较差；有较明显的回火脆性现象；对过热较敏感；耐腐蚀性能较差。 ⑴淬火+低温回火 退火（预先热处理）:加热至750~800℃，，≤30℃/h控温冷却至550℃出炉空冷（约停留1~3h）。 （作用：改善或消除应力，防止工件变形、开裂。为最终热处理做准备） 淬火:先预热至550℃~650℃，再加热至800~850℃，保温，油冷至室温（硬度64~66HRC），组织为高碳片状马氏体。 回火:加热至150℃~200℃，保温2h，炉冷（硬度61~65HRC）。 硬度:HRC60℃以上
高速钢 1. 概述 高速钢High Speed Steels 又名风钢或锋钢，意思是淬火时即使在空气中冷却也能硬化，并且很锋利。它是一种成分复杂的合金钢，含有钨、钼、铬、钒、钴等碳化物形成元素。合金元素总量达10～25%左右。它在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度，HRC 能在60以上。这就是高速钢最主要的特性——红硬性。而碳素工具钢经淬火和低温回火后，在室温下虽有很高的硬度，但当温度高于200℃时，硬度便急剧下降，在500℃硬度已降到与退火状态相似的程度，完全丧失了切削金属的能力，这就限制了碳素工具钢制作切削工具用。而高速钢由于红硬性好，弥补了碳素工具钢的致命缺点，可以用来制造切削工具。 高速钢的热处理工艺较为复杂，必须经过退火、淬火、回火等一系列过程。退火的目的是消除应力，降低硬度，使显微组织均匀，便于淬火。退火温度一般为860～880℃。淬火时由于它的导热性差一般分两阶段进行。先在800～850℃预热(以免引起大的热应力)，然后迅速加热到淬火温度1190～1290℃（不同牌号实际使用时温度有区别），后油冷或空冷或充气体冷却。工厂均采用盐炉加热，现真空炉使用也相当广泛。淬火后因内部组织还保留一部分(约30%)残余奥氏体没有转变成马氏体，影响了高速钢的性能。为使残余奥氏体转变，进一步提高硬度和耐磨性，一般要进行2～3次回火，回火温度560℃，每次保温1小时。
(1)生产制造方法：通常采用电炉生产，近来曾采用粉末冶金方法生产高速钢，使碳化物呈极细小的颗粒均匀地分布在基体上，提高了使用寿命。 (2)用途：用于制造各种切削工具。如车刀、钴头、滚刀、机用锯条及要求高的模具等。 2. 主要生产厂 我国上钢五厂、河冶科技是生产高速钢的主要生产厂。 3. 主要进口生产国家 我国主要从日本、俄罗斯、德国、奥地利、法国、乌克兰、巴西等国进口。 4. 种类 有钨系高速钢、钼系高速钢和钴系高速钢三大类。钨系高速钢有W 18 CR 4 V,钼系高速钢有Ｗ 6 Mo 5 Cr 4 V 2 ，钴系高速钢有Ｗ6Mo 5Cr 4 V 2Co5、Ｗ 2 Mo 9 Cr 4 V Co 8等。 5. 规格和外观质量 规格主要有圆钢和方钢、板材。钢材的表面要加工良好，不得有肉眼可见的裂纹、折叠、结疤和发纹。冷拔钢材表面应洁净、光滑、无夹杂和氧化皮等。 6. 化学成分 我国国标和日本工业标准中主要钢号的化学成分如表6—7—26。 . 物理性能
金属热处理工培训计划 1.培训目标 1.1总体目标 培养中级技术工人所必须的一门技术基础课。其内容包括金属的机械性能、金属学的基础知识及金属材料等部分。并达到一定熟练程度。 1.2理论知识培训目标 (1)本课程的任务是使学生掌握金属材料和热处理的基础知 识，为学习各门专业工艺学课及今后从事生产技术工作打下必要的基础。 (2) 通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求： ①基本掌握常用金属材料的牌号，成分，性能及应用范围。 ②了解金属材料的内部结构，以及成分，组织和性能三者之间的一般关系。 ③懂得金属材料热处理的一般原理。 ④明确热处理的目的，了解热处理的方法及实际应用。 1.3操作技能培训目标 ①会评价工程材料力学性能指标。 ②运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； ③能为工程零件及结构正确选材； ④能为工件制定的热处理工艺参数。 2.教学要求 2.1理论知识要求
2.1.1职业道德 2.1.2会评价工程材料力学性能指标。 2.1.3运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； 2.1.4能为工程零件及结构正确选材； 2.1.5能为工件制定的热处理工艺参数。 2.1.6热处理工艺管理知识。 2.1.7热处理各种淬火介质的冷却性能知识。 2.1.8热处理辅助设备、控温仪表知识。 2.1.9.热处理质量检验及校正知识。 2.2操作技能要求工装制作基础知识 (1)识图及绘图。 (2)钳工操作一般知识。 电工知识 (1)通用设备常用电器的种类及用途。 (2)电气传动及控制原理基础知识。 (3)安全用电知识。 安全文明生产与环境保护知识 (1)现场文明生产要求。 (2)安全操作与劳动保护知识。 (3)环境保护知识。 质量管理知识