热处理工序安排

常见的热处理方法、目的和工序位置的安排由于热处理工序安排对车削类工艺影响较大，更重要的是往往由于热处理工序安排颠倒，使工件无法继续加工，而且所产生的废品往往是无法挽回的。

为此对热处理工序的安排要加以了解，并引起重视。

下面将常见的热处理方法、目的和工序位置的安排分别介绍如下：一、预备热处理预备热处理包括退火、正火、调质和时效等。

这类热处理的目的是改善加工性能，消除内应力和为最终热处理做好组织准备。

退火、正火、调质工序多数在粗加工前后，时效处理一般安排在粗加工、半精加工以后，精加工之前。

1.退火和正火目的是改善切削性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织；为以后热处理作准备。

例如：含碳量大于0.7%的碳钢和合金钢，为降低硬度便于切削加工采用退火处理；含碳量低于0.3%的低碳钢和低合金钢，为避免硬度过低切削时粘刀，而采用正火适当提高硬度。

一般用于锻件、铸件和焊接件。

退火一般安排在毛坯制造之后，粗加工之前进行。

2.调质目的是使材料获得较好的强度、塑性和韧性等方面的综合机械性能，并为以后热处理作准备。

用于各种中碳结构钢和中碳合金钢。

调质一般安排在粗加工之后，半精加工之前。

调质是最常用的热处理工艺。

大部分的零件都是通过调质处理来提高材料的综合机械性能，即提高拉伸强度、屈服强度、断面收缩率、延伸率、冲击功。

调质处理能大大提高材料的拉伸和屈服强度，提高屈强比和冲击功，使材料具有强度和塑韧性的良好配合。

由于屈服强度、疲劳强度、冲击强度的提高，在零件设计时就可以采用更小的材料截面，从而减少机械设备的整体重量，节省零件占用空问和能量消耗。

因此在某些场合为了减少机械空间和机械重量在设计过程中要有意识地利用调质工艺。

需要强调的是，一般来讲调质钢应该为中碳钢( C = 0．3％～0．6％)；碳钢中像30、35、40、45、50等钢种则既可以调质处理又可以正回火使用；而对高碳钢和低碳钢则不宜采用调质工艺调质过程是淬火加高温回火。

zwb39242007-06-30 09:11热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。

所以热处理的过程就是按加热→保温→冷却这三阶段进行，这三个阶段可用冷却曲线来表示（如图所示）。

不管是那种热处理，都是分这三个阶段，不同的是加热温度、保温时间和冷却速度不同。

热处理工艺的特点是不改变金属零件的外形尺寸，只改变材料内部的组织与零件的性能。

所以钢的热处理目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷，更重要的是改善和提高钢的性能，充分发挥钢的性能潜力，这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。

钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。

常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；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。

按加热和冷却条件不同，铸钢件的主要热处理方式有：退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。

1.退火：退火是将铸钢件加热到Ac3以上20~3（FC,保温一定时间，冷却的热处理工艺。

退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析，以改善铸钢力学性能。

碳钢退火后的组织：亚共析铸钢为铁素体和珠光体，共析铸钢为珠光体，过共析铸钢为珠光体和碳化物。

适用于所有牌号的铸钢件。

2,正火：正火是将铸钢件加热到Ac3温度以上30~50。

C保温，使之完全奥氏体化，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。

正火的目的是细化钢的组织，使其具有所需的力学性能，也是作为以后热处理的预备处理。

正火与退火工艺的区别有两个：其一是正火加热温度要偏高些；其二是正火冷却较快些。

经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢，其珠光体组织较细。

一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。

正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物，以利于球化退火；可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理，以细化晶粒和均匀组织，从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。

3淬火：淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后（AC。

或Ac•以上），保持一定时间后以适当方式冷却，获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。

常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。

铸钢件淬火后应及时进行回火处理，以消除淬火应力及获得所需综合力学性能铸钢件淬火工艺的主要参数:Q）淬火温度：淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。

原则上,亚共析铸钢淬火温度为Ac o以上20~30℃,常称之为完全淬火。

共析及过共析铸钢在Ac o以上30~50℃淬火，即所谓亚临界淬火或两相区淬火。

这种淬火也可用于亚共析钢，所获得的组织较一般淬火的细，适用于低合金铸钢件韧化处理。

（2）淬火介质：淬火的目的是得到完全的马氏体组织。

为此，铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。

钢的热处理主要工序及作用热处理主要是三个过程，加热，保温，冷却。

由于钢需要将其加热到一定温度，组织奥氏体化后，才可以进行组织的转变，所以加热的过程就将温度达到奥氏体化的温度的一个过程。

保温的意义在于让钢材在奥氏体化温度中保持一段时间，让碳充分的溶解到奥氏体中去，为冷却的过程做好准备。

而冷却是决定钢材特性的重要阶段，不同的冷却速度对材料的组织产生决定性影响，如果冷却的速度较快，那么碳素体析出较多，硬度就大，反之就小。

所以生产中使用不同温度和导热率的冷却介质对冷却速度进行控制。

1.钢的退火退火是生产中常用的预备热处理工艺。

大部分机器零件及工、模具的毛坯经退火后，可消除铸、锻及焊件的内应力与成分的组织不均匀性；能改善和调整钢的力学性能，为下道工序作好组织准备。

对性能要求不高、不太重要的零件及一些普通铸件、焊件，退火可作为最终热处理。

钢的退火是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。

退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。

钢的退火工艺种类颇多，按加热温度可分为两大类：一类是在临界温度（Ac3或Ac1）以上的退火，也称为相变重结晶退火。

包括完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和扩散退火等；另一类是在临界温度（Ac1）以下的退火，也称低温退火。

包括再结晶退火、去应力和去氢退火等。

按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火等。

2.钢的淬火与回火钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。

淬火能显著提高钢的强度和硬度。

如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。

所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。

2.1 钢的淬火淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界冷却速度（Vc）冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。

2.2 钢的回火回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。

金属材料热处理工艺（详细工序及操作手法）一、热处理的定义热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结构，从而获得所需性能的一种工艺过程。

热处理的三大要素:①加热（ Heating）目的是获得均匀细小的奥氏体组织。

②保温（Holding）目的是保证工件烧透，并防止脱碳和氧化等。

③冷却（Cooling）目的是使奥氏体转变为不同的组织。

热处理后的组织加热、保温后的奥氏体在随后的冷却过程中，根据冷却速度的不同将转变成不同的组织。

不同的组织具有不同的性能。

二、热处理工艺1.退火操作方法：将钢件加热到Ac3+30-50度或Ac1+30-50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。

目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。

应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。

2.正火操作方法：将钢件加热到Ac3或Acm 以上30-50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。

目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。

应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。

对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。

对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。

3.淬火操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。

目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。

应用要点：1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。

热处理工艺规范一、淬火、回火工艺规范1．淬火、回火准备工作：1）检查设备，仪表是否正常；2）正确选择夹具；3）检查零件表面是否有碰伤、裂纹、锈斑等缺陷；4）确认零件要求的淬火部位硬度、变形等的技术要求，核对零件的形状、材料的加工状态是否与图样及工艺文件相符合；5）表面不允许氧化、脱碳的零件，当在空气炉加热时，应采取防氧化脱碳剂装箱保护或采用真空炉加热；6）易开裂的部位如尖角靠边的孔，应采取预防措施，如塞石棉、耐火泥等。

2．常见材料淬火、回火工艺规范1）加热温度表1 常用材料的常规淬火、回火规范注：Cr12Mo1V1 即 D2（美国）、1.2379（德国）、SLD（日立）、SKD11（日本）、K110（奥地利）；9CrWMn 即 O1（美国）、1.2510（德国）、K460（奥地利）；4Cr5MoSiV1 即 H13（美国）、1.2344（德国）、8407/8402（一胜百）、W302（奥地利）；7Cr7Mo3V2Si 即 LD1；HS-1是高级火焰淬火，多用模具钢；除45号钢或特别说明均采用回火两次的工艺。

2）淬火保温时间t =8～10 min+kαDk——装炉系数（1～1.5）；α——保温系数（见表2）；D——零件有效厚度。

表2 淬火保温系数3）回火保温时间①工件有效厚度d<=50mm，保温2小时；②工件有效厚度d>50mm，按照保温时间t=d/25（小时）计算；③每次回火后空冷至室温，再进行下次回火。

4）去应力（入炉时效）①高合金钢550~650℃，热透后，保温时间>3小时；3．淬火和回火设备1）淬火设备——真空淬火炉、中温箱式炉、高温箱式炉。

2）回火设备——真空回火炉、中温箱式炉。

3）冷却设备——水槽、油槽、风箱。

4．操作方法1）零件应均匀摆放于炉内有效加热区，在箱式炉中一般为单层排列加热，工件间适当间隙。

小件可适当堆放，但要酌情增加保温时间。

2）细长零件加热要考虑装炉方法，以减少工件变形，如垂直吊挂，侧立放平支稳等。

四章结构钢及其选用第六节典型零件的选材及热处理热处理工序位置 1.预先热处理的工序位置 1.预先热处理的工序位置退火、正火：毛坯生产之后，退火、正火：毛坯生产之后，切削加工之前调质：粗加工之后，精加工或半精加工调质：粗加工之后，之前目的：调整硬度，改善切削加工性能，目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内应力，细化晶力，均匀组织，除毛坯内应力，细化晶力，均匀组织，为最终热处理做好组织准备。

最终热处理做好组织准备。

2.最终热处理的工序位置调质：粗加工（半精加工）之后，磨削之前粗加工（半精加工）之后，调质件热处理工艺路线：调质件热处理工艺路线：下料——锻造锻造——正火（退火）——粗加工（半精正火（粗加工（下料锻造正火退火）粗加工加工）调质——精加工加工）——调质调质精加工表面淬火件热处理工艺路线：表面淬火件热处理工艺路线：下料——锻造锻造——正火正火——粗加工粗加工——（调质）下料锻造正火粗加工（调质）——精加工精加工——表面淬火及回火表面淬火及回火——精磨精加工表面淬火及回火精磨渗碳件热处理工艺路线：渗碳件热处理工艺路线：下料——锻造锻造——正火或退火或调质正火或退火或调质——下料锻造正火或退火或调质粗加工、半精加工——渗碳渗碳——淬火、低淬火、粗加工、半精加工渗碳淬火温回火——磨削温回火磨削渗氮件热处理工艺路线：渗氮件热处理工艺路线：下料——锻造锻造——正火（退火）——粗加正火（下料锻造正火退火）粗加调质——精加工精加工——去应力退火去应力退火——工——调质调质精加工去应力退火粗磨——渗氮渗氮——精磨或研磨粗磨渗氮精磨或研磨一、连杆类零件1、受力情况分析连杆连杆螺栓2、技术要求：技术要求：调质处理后为回火索氏体，硬度为30～调质处理后为回火索氏体，硬度为30～38 30 3、选材40Cr 选材40Cr 淬透性的考虑至水冷端的距离工艺路线下料→锻造→退火或正火→粗加工→ 下料→锻造→退火或正火→粗加工→调质→精加工淬火温度840℃回火525℃时间二、轴类零件强度、塑韧性，疲劳强度，性能要求——强度、塑韧性，疲劳强度，轴颈耐磨性。

编号：PKJS0628-2103 文件名称：热处理工艺规程编号：PKJS0628-2103一、热处理工艺规范1.1正火（1）定义：正火是把钢加热到Ac3（亚共析钢）或Acm（过共析钢）以上适当温度，保温后在空气中冷却的热处理方法。

（2）范围：A、作为低碳钢和某些低合金结构铸钢及锻件消除应力、细化组织、改善切削加工性能和淬火前的预备热处理。

B、消除网状碳化物，为球化退火作准备。

C、用于某些碳素钢、低合金钢工件在淬火返修时，消除内应力和细化组织，以防重新淬火时产生开裂和变形。

D、作为普通结构件的最终热处理。

一些受力不大，只需一定的综合力学性能的的结构件，采用正火就能满足其使用性能要求。

（3）工艺：A、加热温度。

亚共析钢的加热温度为Ac3+30～50℃，过共析钢的加热温度为Acm+30～50℃。

B、保温时间。

保温时间与工件有效厚度有关，以工件截面温度均匀为原则（保温时间的计算可参考淬火）。

C、冷却。

正火工件的冷却一般为空冷，大型工件根据截面尺寸的大小，可采用风冷或喷雾冷却，以获得预期的组织和性能。

1.2淬火（1）定义：淬火是把钢加热到Ac3或Ac1以上温度，保温一定时间，然后以适当方式冷却，以获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。

工件经淬火和回火处理后，其组织与淬火前相比发生了很大的变化，力学性能有很大的提高，可以充分地发挥材料的潜力，使工件具有良好的使用性能。

（2）目的：A、提高工件的力学性能，如硬度、强度、耐磨性、弹性极限等。

B、改善某些特殊钢种的物理性能或化学性能，如耐蚀性、磁性、导电性等。

（3）工艺：淬火温度主要取决于钢的化学成分，再结合具体工艺因素综合考虑决定，如工件的尺寸、形状、钢的奥氏体晶粒长大倾向、加热方式及冷却介质等。

1)淬火温度A、亚共析钢淬火温度为Ac3+ 30～50℃。

亚共析钢加热到这一温度范围时，钢中的铁素体完全溶于奥氏体中，成为细晶粒奥氏体，淬火后便得到晶粒细小的马氏体。

热处理件生产工艺流程工艺流程简述：（1）预清洗预清洗使用JT-201V碳氢清洗机。

JT-201V碳氢清洗机为紧凑型自动清洗全密闭真空系统。

工作程序分三个阶段：第一、二阶段进行的是基本清洗，使用碳氢清洗剂清洗，在此过程中，清洗部件上的粗颗粒物将被清除，可根据程序设置添加超声，从而使清洗效果更佳，随后根据程序设置通过注液冲走从零部件表面清除的颗粒物。

第三阶段进行蒸汽清洗和真空干燥。

JT-201V碳氢清洗机拥有一个综合的密闭负压蒸馏系统，可自动将污染的溶剂从清洗系统抽至蒸馏系统，然后对污染的溶剂进行蒸馏，最终作为清洁的溶剂返回到清洗系统中。

蒸馏系统利用液体的沸点随压力降低而降低的性质对需要回收的液体进行减压蒸馏，由于清洗液的沸点与油的沸点是不同的，经过蒸馏后气态的清洗液进入蒸馏系统自带的冷却设备进行冷凝回收，负压蒸馏过程无废气产生，由于气态清洗液不能完全冷凝，负压工作状态下冷凝气无法逸出，冷凝气会残留在蒸馏器中；蒸馏后的蒸馏废液，从蒸馏器中抽出，放入废物收集容器内当作危废处理，同时碳氢清洗剂蒸馏回收冷凝气被抽出无组织排放。

（2）装料上步清洗后的部件通过人工的方式，按照热处理工艺要求选择相应参数的不锈钢料架（筐）进行装料，之后通过传送带自动进料。

（3）加热与淬火（加热渗碳、加热氮化、真空淬火、普通淬火）加热与淬火，此工序仅以加热渗碳为例，其他三类仅在气体种类和通入量及控制条件上有差异。

首先将淬火炉（真空炉、氮化炉等）通电预热升温，部件入炉时，会有空气进入炉膛，因此装炉以后，在加热过程中通入氮气作为保护气体，排除其内部含有氧气的空气，以防止氧化工件。

继续加热并且滴入甲醇，加热至850～950℃（视工艺需要而定），再通入丙烷、二氧化碳气体，在氮基渗碳气氛中达到渗碳的目的，此过程中甲醇作为稀释剂。

淬火炉自带燃烧装置，点燃排气口，气氛区气体在空气中充分燃烧。

此外，为了防止炉体受热不均匀产生变形，淬火炉均设有水冷装置，扩建项目生产车间设置一个循环冷却水箱（地面以上），采用循环水对炉体进行冷却。

钢的热处理基本工艺有：退火、正火、淬火和回火。

1.退火——加热到一定温度，经保温后随炉冷却。

2.正火——加热到一定温度，经保温后在空气中冷却。

3.淬火——加热到临界温度以上的某一温度，经保温后以快速冷却（即大于临界冷却速度）。

4.回火——将淬火后的工件重新加热到临界点以下的某一温度，经长时期保温后缓慢冷却。

可分为：⏹①低温回火（150～250℃）目的是消除和降低淬火钢的内应力及脆性，提高韧性，使零件具有较高的硬度（58～64HRC）。

⏹主要用于各种工、量、模具及滚动轴承等，如用T12钢制造的锯条、锉刀等，一般都采用淬火后低温回火。

⏹②中温回火（350～500℃）中温回火后工件的硬度有所降低，但可使钢获得较高的弹性极限和强度（35～45HRC）。

主要用于各种弹簧的热处理。

⏹③高温回火（500～650℃）通常将钢件淬火后加高温回火，称为调质处理。

经调质处理后的零件，既具有一定的强度、硬度，又具有一定的塑性和韧性，即综合力学性能较好（25～35HRC）。

主要用于轴、齿轮、连杆等重要结构零件。

如各类轴、齿轮、连杆等采用中碳钢制造，经淬火+高温回火后，即可达到使用性能的要求。

⏹一般随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下降，而塑性韧性上升。

型（芯）砂——芯砂的性能要求比普通型砂的综合性能要高。

1)分型面的确定分型面是指上、下砂型的接触表面。

2)分型面确定的原则：⏹①分型面应选择在模样的最大截面处；⏹②应使铸件上的重要加工面朝下或处于垂直位置；⏹③应使铸件的全部或大部分在同一砂箱内，以减少错箱和提高铸件精度。

典型浇注系统一般包括：外浇口、直浇道、横浇道和内浇道等冒口：主要起补缩作用。

同时还兼有排气、浮渣及观察金属液体的流动情况等。

一般安放在壁厚顶部。

四、熔炼设备⏹铸铁——冲天炉；⏹铸钢——电弧炉；⏹有色金属——坩埚炉。

离心铸造是在离心力的作用下,所以组织致密,无缩孔、气孔、渣眼等缺陷，因此力学性能较好。

铸造空心旋转体铸件不需要型芯和浇注系统，铸件不需要冒口补缩，省工省料、生产率高、质量好、成本低。