钢的热处理

二、钢的热处理金属材料在固体范围内进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，获得所需性能的一种方法称热处理。

热处理的种类很多，根据其目的、加热和冷却方法的不同，可以分为：普通热处理、表面热处理及其他热处理方法。

普通热处理有退火、正火、淬火、回火；表面热处理有表面淬火（感应加热、火焰加热等）、化学热处理（渗碳、渗氮等）；其他热处理有真空热处理、变形热处理和激光热处理等。

热处理方法虽然很多，但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的，通常用热处理工艺曲线表示。

图１-34热处理工艺曲线示意图一、钢的普通热处理根据加热及冷却的方法不同，获得金属材料的组织及性能也不同。

普通热处理可分为退火、正火、淬火和回火四种。

普通热处理是钢制零件制造过程中非常重要的工序。

退火1．退火工艺及其目的退火是将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，实际生产中常采取随炉冷却的方式。

退火的主要目的：①降低硬度，改善钢的成形和切削加工性能；②均匀钢的化学成分和组织；③消除内应力。

2．常用退火工艺方法根据处理的目的和要求的不同，钢的退火可分为完全退火、球化退火和去应力退火等。

表1-4为主要退火工艺方法及其应用。

表1-4常用退火方法的工艺、目的与应用正火1. 正火工艺及其目的）以上30~50℃，保温一定时间，出炉后在空气中冷却正火是将钢加热到Ac3（或Accm的热处理工艺。

对于含有V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金钢，可采用更高的加热温度（Ac3+100～150℃），为了消除过共析钢的网状碳化物，亦可酌情提高加热温度，让碳化物充分溶解。

其主要目的是：（1）对力学性能要求不高的结构、零件，可用正火作为最终热处理，以提高其强度、硬度和韧性。

（2）对低、中碳素钢，可用正火作为预备热处理，以调整硬度，改善切削加工性（3）对于过共析钢，正火可抑制渗碳体网的形成，为球化退火作好组织准备2. 退火与正火的选用正火与退火的主要差别是，前者冷却速度较快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍高一些。

钢的热处理方法5种
钢的热处理方法有五种，分别是正火处理、回火处理、正变处理、淬火处理和渗碳处理。

正火处理是指将钢在高温下维持一段时间，使钢的组织结构恢复正常，以消除机械加工或热处理造成的残余应力。

回火处理是指将钢在低温下维持一段时间，以恢复钢的组织结构，使钢具有良好的机械性能。

正变处理是指将钢在高温下维持一段时间，使钢的组织结构发生变化，以改善钢的机械性能。

淬火处理是指将钢在高温下维持一段时间，使钢的组织结构发生变化，以增加钢的抗拉强度和耐磨性。

渗碳处理是指将钢在低温下维持一段时间，以使钢中的碳元素更好地渗入组织结构，以提高钢的抗拉强度和耐磨性。

钢的热处理方法有五种，分别是正火处理、回火处理、正变处理、淬火处理和渗碳处理，它们都可以改善钢的机械性能，提高钢的抗拉强度和耐磨性。

钢的热处理工业生产中热处理工艺分为：普通热处，即退火、正火、淬火、回火，俗称“四把火”表面热处理，包括表面淬火（感应加热淬火、火焰淬火）、化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗）。

1.退火是将钢加热到一定温度保温以后，随炉缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。

其主要目的是降低硬度，提高塑性，细化或均匀组织成分，消除内应力。

常用的退火有去应力退火、完全退火和球化退火。

2.正火将钢加热到适当的温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。

其目的是调整硬度，改善切削加工性；细化晶粒，均匀组织；消除网状碳化物，为球化退火或最终热处理作准备。

正火和退火相比，正火的冷却速度快，所得组织更细密，强度硬度较高。

3.淬火是将钢加热到一定温度保温后，快速泠却，以取得马氏体组织的热处理工艺。

淬火的目的是提高硬度、强度和耐磨性，淬火后必须配以适当回火。

淬火是在冷却液中进行冷却，理想的淬火冷却液应该保证工件在650～500℃快速冷却，而在300～200℃慢速冷却。

常见冷却方法有单液、双液、分级和等温淬火。

淬火工艺应区分两个概念：淬硬性和淬透性。

淬火的缺陷：硬度不足和软点、过热与过烧、变形和裂纹、氧化和脱碳。

4.回火是将淬火后的工件重新加热到低于727℃的温度，保温冷却的热处理工艺。

回火常是工件最终的热处理，淬火+回火是强化钢材的一个完整过程。

其目的：消除淬火应力与脆性，稳定淬火组织，并获得较高的机械性能。

按回火温度不同分：低温回火（150～250℃）、中温回火（350～500℃）、高温回火（500～650℃）。

淬火后的高温回火也称为调质，在轴类零件、齿轮应用很多，可获得优良的综合力学性能。

5.表面热处理只仅对工件表层进行淬火的工艺，以获得“表硬心韧”的力学性能。

常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。

（一）碳素钢碳素钢也称碳钢，使用最为普遍。

它的主要成分是铁和碳，此外还有硫、磷、锰、硅。

时间 保温炉冷 空冷 水冷（油冷）淬火 退火 调质 回火正火 温度 加热各种热处理的示意图1.分类2.碳素钢的牌号表示、性能及用途（1）普通碳素结构钢牌号表示方法：由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分顺序组成。

第五章钢的热处理一、名词解释1.过冷：结晶只有在理论结晶温度以下才能发生，这种现象称为过冷。

2.枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内不均匀的现象叫做枝晶偏析。

3.二次相：由已有固相析出的新固相称为二次相或次生相。

4.铁素体：碳在α—Fe中的固溶体称为铁素体。

5.奥氏体：碳在γ—Fe中的固溶体称为奥氏体。

6.莱氏体：转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体。

7.珠光体：转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体。

8.变质处理：又称为孕育处理，是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质从而细化晶粒的方法。

9.共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程。

10.包晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相包着一定成分的固相，发生反应后生成另一一定成分新固相的反应。

二、填空题1、金属的结晶过程由晶核形成和晶核长大两个基本过程组成。

2、金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有控制过冷度、变质处理和振动、搅拌3、当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的枝晶轴含有较多的高熔点组元。

4、在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到奥氏体相区。

5、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度低强度低。

三、选择题1.铸造条件下，冷却速度越大，则（A.过冷度越大，晶粒越小）2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（B.越低）3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪种铸锭晶粒细？（A.金属模铸造B.低温铸造A.铸成薄片A.浇注时振动）4.同素异构体转变伴随着体积的变化，其主要原因是（致密度发生变化）5.实际金属结晶时，可通过控制形核N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（A.增大N/G值）6.二元合金在发生共晶转变时，各相组成是（D.三相共存）7.二元合金在发生共析转变时，各相的（B.质量固定，成分发生变化）10.产生枝晶偏析的原因是由于（D.液、固相线间距大，冷却速度也大）11.二元合金中，铸造性能最好的是（B.共晶合金）14.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（D.变质处理）四、判断题1。

常用的钢材热处理方法一.淬火将钢件加热到临界温度以上40~60℃，保温一定时间，急剧冷却的热处理方法，称为淬火。

常用急剧冷却的介质有油、水和盐水溶液。

淬火的加温温度、冷却介质的热处理规范，见表<常用钢的热处理规范>.淬火的目的是：使钢件获得高的硬度和耐磨性，通过淬火钢件的硬度一般可达HRC60~65，但淬火后钢件内部产生了内应力，使钢件变脆，因此，要经过回火处理加以消除。

钢件的淬火处理，在[wiki]机械[/wiki]制造过程中应用比较普遍，它常用的方法有：1．单液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温一定时间后，在一种冷却液中冷却，这种热处理方法，称为单液淬火。

它适用于形状简单、技术要求不高的碳钢或合金钢，工件直径或厚度大于5~8mm的碳素钢，选用盐水或水中冷却；合金钢选用油冷却。

在单液淬火中，水冷容易发生变形和裂纹；油冷容易产生硬度不够或不均的现象。

2．双液淬火：将钢件加热到淬火温度，经保温后，先在水中快速冷却至300~400℃，在移入油中冷却，这种处理方法，称为双液淬火。

形状复杂的钢件，常采用此方法。

它既能保证钢件的硬度，又能防止变形和裂纹。

缺点是操作难度大，不易掌握。

3．火焰表面淬火：用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到工件表面，并使其加热到淬火温度，然后立即用水向工件表面喷射，这种处理方法，称为火焰表面淬火。

它适用于单件生产、要求表面或局部表面硬度高和耐磨的钢件，缺点是操作难度大。

4．表面感应淬火：将钢件放人感应器内，在中频或高频交流电的作用下产生交变磁场，钢件在磁场作用下产生了同频率的感应电流，使钢件表面迅速加热(2-10s)至淬火温度，立即把水喷射到钢件表面。

这种热处理方法，称为表面感应淬火。

经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，而内部有较好的强度和韧性。

这种方法适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件。

表面感应淬火根据所采用的电流频率的不同，可分为高频、中频和工频淬火三种。

高频淬火电流频率为100~150kHz，淬硬层深1~3mm，它适用于齿轮、花键轴、活塞和其它小型零件的淬火；中频淬火电流频率为500~10000Hz，淬硬层深3—10mm，它适用于曲轴、钢轨、机床导轨、直径较大的轴类和齿轮等；工频淬火电流频率为50Hz，淬硬层一般大于10mm，适用于直径在300mm以上的大型零件的淬火，如冷轧辊等。