二次正火温度对B+级钢低温韧性的影响

正⽕，退⽕，淬⽕，回⽕分别对⾦属材料性能的影响退⽕和回⽕的区别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，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，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。

钢的热处理及硬度测定一、实验目的1.了解钢的基本热处理工艺。

2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。

3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。

二、实验原理热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。

其工艺特点是把钢加热到一定温度，保温一段时间后，以某种速度冷却下来，通过改变钢的内部组织来改善钢的性能，其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。

金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。

硬度越大，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。

硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。

硬度的试验方法很多，其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。

1.钢的退火、正火、淬火和回火钢的退火通常是将钢加热到临界温度1Ac 或3Ac 线以上，保温后缓慢地随炉冷却的一种热处理工艺。

钢经退火处理后，其组织比较接近平衡状态，硬度较低（约180~22OHBS ），有利于进行切削加工。

钢的正火是将钢加热到3Ac 或cm Ac 线以上30~50℃，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。

由于冷却速度稍快，与退火组织相比，所形成的珠光体片层细密，故硬度有所提高。

对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善其切削加工性能，降低加工表面的粗糙度；对高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火作准备。

钢的淬火就是将钢加热到3Ac 或1Ac 线以上30~50℃，保温后在不同的冷却介质中快速冷却，从而获得马氏体和（或）贝氏体组织的一种热处理工艺。

马氏体的硬度和强度都很高，特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。

淬火工艺包括三个重要参数，淬火加热温度、保温时间和冷却速度。

淬火加热温度过高时晶粒容易长大，而且还会产生氧化脱碳等缺陷，加热温度过低则会因组织中存在铁素体或珠光体而导致材料硬度不足。

保温时间与钢的成分、工件的形状、尺寸及加热介质等因素有关，一般可按照经验公式加以估算，保温时间过长或过短都会对钢的组织及性能造成不利的影响。

钢的热处理及其对组织和性能的影响一、实验目的1．熟悉钢的几种基本热处理操作（退火、正火、淬火及回火）；2．研究加热温度、冷却速度及回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能的影响；3．观察和研究碳素钢经不同形式热处理后显微组织的特点；4．了解材料硬度的测定方法，学会正确使用硬度计。

二、实验概述钢的热处理就是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。

普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火、回火等。

加热温度、保温时间和冷却方式是热处理最重要的三个基本工艺因素。

正确合理选择这三者的工艺规范，是热处理质量的基本保证。

1.加热温度选择（1）退火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(20～30)℃（完全退火）；共析钢和过共析钢加热至A C1＋(20～30)℃（球化退火），目的是得到球化体组织，降低硬度，改善高碳钢的切削性能，同时为最终热处理做好组织准备。

（2）正火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；过共析钢加热至A Cm＋(30～50)℃，即加热到奥氏体单相区。

退火和正火加热温度范围选择见图3-1。

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（3）淬火加热温度一般亚共析钢加热至A C3＋(30～50)℃；共析钢和过共析钢则加热至A C1＋(30～50)℃，加热温度范围选择见图3-2。

淬火按加热温度可分为两种：加热温度高于A C3时的淬火为完全淬火；加热温度在A C1和A C3（亚共析钢）或A C1和A CCm（过共析钢）之间是不完全淬火。

在完全淬火时，钢的淬火组织主要是由马氏体组成；在不完全淬火时亚共析钢得到马氏体和铁素体组成的组织，过共析钢得到马氏体和渗碳体的组织。

亚共析钢用不完全淬火是不正常的，因为这样不能达到最高硬度。

而过共析钢采用不完全淬火则是正常的，这样可使钢获得最高的硬度和耐磨性。

在适宜的加热温度下，淬火后得到的马氏体呈细小的针状；若加热温度过高，其形成粗针状马氏体，使材料变脆甚至可能在钢中出现裂纹。

机械⼯程材料试题及答案机械⼯程材料A卷标准答案⼀、名词解释：（１０分）１、固溶强化：固溶体溶⼊溶质后强度、硬度提⾼，塑性韧性下降现象。

２、加⼯硬化：⾦属塑性变形后，强度硬度提⾼的现象。

２、合⾦强化：在钢液中有选择地加⼊合⾦元素，提⾼材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从⽽获得所需性能的⼀种⼯艺。

５、细晶强化：晶粒尺⼨通过细化处理，使得⾦属强度提⾼的⽅法。

⼆、选择适宜材料并说明常⽤的热处理⽅法（30分）三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地⽅为HRC20—25，其加⼯路线为：下料锻造正⽕机加⼯调质机加⼯（精）轴颈表⾯淬⽕低温回⽕磨加⼯指出：1、主轴应⽤的材料：45钢2、正⽕的⽬的和⼤致热处理⼯艺细化晶粒，消除应⼒；加热到Ac3＋50℃保温⼀段时间空冷3、调质⽬的和⼤致热处理⼯艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬⽕＋⾼温回⽕4、表⾯淬⽕⽬的提⾼轴颈表⾯硬度5．低温回⽕⽬的和轴颈表⾯和⼼部组织。

去除表⾯淬⽕热应⼒，表⾯M＋A’⼼部S回四、选择填空（20分）１．合⾦元素对奥⽒体晶粒长⼤的影响是（d）（a）均强烈阻⽌奥⽒体晶粒长⼤（b）均强烈促进奥⽒体晶粒长⼤（c）⽆影响（d）上述说法都不全⾯２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。

（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截⾯上具有良好的综合机械性能，应选⽤（c ）（a）45钢经正⽕处理（b）60Si2Mn 经淬⽕和中温回⽕（c）40Cr钢经调质处理4．制造⼿⽤锯条应当选⽤（a ）（a）T12钢经淬⽕和低温回⽕（b）Cr12Mo钢经淬⽕和低温回⽕（c）65钢淬⽕后中温回⽕5．⾼速钢的红硬性取决于（b ）（a）马⽒体的多少（b）淬⽕加热时溶⼊奥⽒体中的合⾦元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表⾯⾼耐磨性，中⼼有良好的强韧性，应选⽤（c ）（a）60钢渗碳淬⽕后低温回⽕（b）40Cr淬⽕后⾼温回⽕（c）20CrMnTi渗碳淬⽕后低温回⽕7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）⼯具钢，淬⽕+低温回⽕（b）轴承钢，渗碳+淬⽕+低温回⽕（c）弹簧钢，淬⽕+中温回⽕8. ⼆次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第⼆相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥⽒体型不锈钢，进⾏固溶处理的⽬的是（b）（a）获得单⼀的马⽒体组织，提⾼硬度和耐磨性（b）获得单⼀的奥⽒体组织，提⾼抗腐蚀性，防⽌晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加⼯１０.推⼟机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择⽤（b ）（a）20Cr渗碳淬⽕后低温回⽕（b）ZGMn13—3经⽔韧处理（c）W18Cr4V淬⽕后低温回⽕五、填空题(20分)1、马⽒体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马⽒体、⽚状马⽒体。

提⾼1.0619、WCB、LCC和1.6220钢热处理后的硬度即抗拉强度有利于提⾼低温冲击功提⾼1.0619、WCB、LCC和1.6220钢热处理后的硬度即抗拉强度有利于提⾼低温冲击功M 穆振远洛阳重诺机械制造有限公司(原洛阳机车⼯⼚热处理) 471822摘要：本⽂通过对中，美，德，⽇和俄罗斯标准中关于C、C-Mn压⼒容器⽤钢的抗拉强度（Rm）规定上限的⽐较，结合现场进⾏的⼤量随炉热处理试样⼒学性能的统计分析，论述了德标1.0619（GP240GH）中规定了Rm上限（600Mpa），是不利于提⾼材料的⼒学性能和使⽤性能的，⽽且也降低了加⼯性能和不便热处理组织⽣产。

中、⽇和俄标准中不设Rm上限，这有利于挖掘材料的潜⼒，提⾼材料的使⽤性能并节能。

⽂章中提供了⼤量⽣产实验结果的图和表说明，提⾼硬度有利于提⾼低温冲击功⽔平。

关键词：热处理；硬度；抗拉强度（Rm）上限；冲击功；1.0619；WCB；LCC；1.6220 Analyzing Upper Limit Rm of Steels (C, C-Mn) for Pressure Vessel in Several Countries MuZhe-yua (Luoyang Zhongnuo Machinery Manufacturing Co., Ltd 471822, China) Abstract：The author has performed and analyzed tremendous statistics of mechanical properties for test bar along with heat treating furnace. Compared with different standards of Rm (tensile strength) of steels (C, C-Mn) for pressure vessel in China, United States, Germany, Japan and Russia, German standard 1.0619(GP240GH) upper limit Rm is 600 Mpa that is the lowest standard. This upper limit Rm is not conductive to improve mechanical and material performance, reducing processing performance, and increasing inconveniences of Heat Treatment process. However, Chinese, Japanese, and Russian standards, without upper limit Rm, are easier to improve material and mechanical properties, and saving energy. When standards could not be changed, users could choose higher level standards.Key words: tensile strength（Rm）upper limit；Akv；1.0619；WCB；LCC；1.62201、⼏个国家Rm上限规定情况：⽣产中常⽤的⾼温阀门⽤钢有WCB、WCC和1.0619，低温LCB、LCC、1.6220和20гл。

一、常见热处理方法名称操作方法目的应用退火将钢件加热到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。

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。

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。

正火将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。

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。

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。

淬火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。

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。

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。

回火将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。

1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。

1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。

控制轧制、控制冷却⼯艺控制轧制、控制冷却⼯艺技术1.1 控制轧制⼯艺控制轧制⼯艺包括把钢坯加热到适宜的温度，在轧制时控制变形量和变形温度以及轧后按⼯艺要求来冷却钢材。

通常将控制轧制⼯艺分为三个阶段，如图 1.1所⽰[2]：(1>变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段，即钢坯加热后粗⼤化了的γ呈现加⼯硬化状态，这种加⼯硬化了得奥⽒体具有促使铁素体相变形变形核作⽤，使相变后的α晶粒细⼩；(2> (γ+α>两相区变形阶段，当轧制温度继续降低到Ar3温度以下时，不但γ晶粒，部分相变后的α晶粒也要被轧制变形，从⽽在α晶粒内形成亚晶，促使α晶粒的进⼀步细化。

图1.1控制轧制的三个阶段(1>—变形和奥⽒体再结晶同时进⾏阶段；(2>—低温奥⽒体变形不发⽣再结晶阶段；(3>—<γ+α）两相区变形阶段。

1.2 控制轧制⼯艺的优点和缺点控制轧制的优点如下：1．可以在提⾼钢材强度的同时提⾼钢材的低温韧性。

采⽤普通热轧⽣产⼯艺轧制16Mn钢中板，以18mm厚中板为例，其屈服强度σs≤330MPa，-40℃的冲击韧性A k≤431J，断⼝为95%纤维状断⼝。

当钢中加⼊微量铌后，仍然采⽤普通热轧⼯艺⽣产时，当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时，-40℃的A k值会降低到78J以下，然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时。

然⽽采⽤控制轧制⼯艺⽣产时-40℃的A k值可以达到728J以上。

在通常热轧⼯艺下⽣产的低碳钢α晶粒只达到7~8级，经过控制轧制⼯艺⽣产的低碳钢α晶粒可以达到12级以上<按ASTM标准），通过细化晶粒同时达到提⾼强度和低温韧性是控轧⼯艺的最⼤优点。

2．可以充分发挥铌、钒、钛等微量元素的作⽤。

在普通热轧⽣产中，钢中加⼊铌或钒后主要起沉淀强化作⽤，其结果使热轧钢材强度提⾼、韧性变差，因此不少钢材不得不进⾏正⽕处理后交货。

当采⽤控制轧制⼯艺⽣产时，铌将产⽣显著的晶粒细化和⼀定程度的沉淀强化，使轧后的钢材的强度和韧性都得到了很⼤提⾼，铌含量⾄万分之⼏就很有效，钢中加⼊的钒，因为具有⼀定程度的沉淀强化的同时还具有较弱的晶粒细化作⽤，因此在提⾼钢材强度的同时没有降低韧性的现象。

q420b碳素钢适用温度解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在研究和解释q420b碳素钢的适用温度范围。

q420b碳素钢作为一种高强度钢材，在许多工业领域中被广泛应用，如建筑、航空航天、汽车制造等。

了解并确定合适的工作温度对于确保钢材的性能和可靠性至关重要。

因此，本文将探讨影响q420b碳素钢适用温度范围的因素，并分析研究结果。

1.2 文章结构本文共分为五个主要部分。

首先是引言部分，介绍文章的背景和目的。

其次是正文部分，将详细论述q420b碳素钢的特性和热处理特性，以及温度对其强度和韧性的影响。

接下来，我们将重点讨论q420b碳素钢的适用温度范围，并阐述不同应用场景下的温度要求与限制。

然后，我们会分析影响q420b碳素钢适用温度的因素，包括合金元素含量、不同加工工艺以及外部环境因素等。

最后，在结论部分，对q420b碳素钢的适用温度进行总结与讨论，并提出对相关领域的应用意义和建议。

1.3 目的本文的目的在于全面了解并解释q420b碳素钢的适用温度范围。

通过研究碳素钢的物理性质、热处理特性以及温度对其强度和韧性的影响，我们将探讨碳素钢在实际应用中所需的合适工作温度范围。

同时，我们还将分析影响该钢材适用温度的因素，为相关领域提供应用建议。

希望本文能够为工程师、研究人员以及钢材用户提供有价值的参考信息，并促进q420b碳素钢在不同行业中更加有效地应用。

2. 正文:2.1 什么是q420b碳素钢q420b碳素钢是一种高强度低合金结构钢，具有良好的焊接性能和机械性能。

它由铁、碳和少量的合金元素组成，其中碳含量较低，通常在0.20%左右。

此外，该钢材还包含少量的锰、硅和磷等元素。

2.2 碳素钢的物理性质碳素钢具有许多优异的物理性质。

首先，它具有较高的强度，在正常温度下表现出良好的耐压性能。

其次，碳素钢具有较高的硬度和耐磨损性，在各种工况下能够保持稳定的性能。

此外，它还具有较好的导热性和导电性。

2.3 碳素钢的热处理特性碳素钢可通过调整热处理工艺获得不同的力学性能。