钢板的热处理工艺技术课件

1．切削加工 低碳钢→正火 中高碳钢→完全退火
工具钢→正火+球化退火 结构钢→正火 返修件→退火
高碳钢、合金工具钢——正火＋球化退火
2．作为最终热处理→正火
3．为最终热处理提供良好的组织状态→正火
4. 正火可替代完全退火以提高效率
4.2 钢的淬火与回火
一、淬火
加热到AC3、AC1相变温度以上，保温，快速冷却→M+A′
（应用完全退火消除）
4．再结晶退火
加热温度：Ac1以下50-150 ℃ ， 或T再+30-50 ℃
目 的：消除加工硬化
5．去应力退火
500-650℃
二、正火 （空冷）
把钢零件加热到临界温度以上30～50℃,保温一定时间, 然后在空气中冷却的热处理工艺。
临界温度：Ac3或Accm+30-50℃
组织：S+（F或Fe3C）
入炉
保温
出炉
油冷(或水冷)
二、钢的淬透性
1．淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于 VK （上临界冷却速度）
2．淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M 中C%， C%↑→淬硬性↑
3．影响淬透性的因素 ——VK，C曲线
影响C曲线的因素
4．42CrMo钢板厂家淬透性的应用
（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求； ——选材的依据
高碳的工具、模具、滚动轴承，渗碳与表面淬火的零件
（2）中温回火（350-500℃） 回火屈氏体 T’
高弹性极限和屈服强度，一定的韧性，硬度一般为HRC35-45 弹簧
（3）高温回火（500-650℃） 回火索氏体 S′
淬火＋高温回火——调质处理 综合机械性能好(强度、韧性、塑性的配合)，硬度一般为HRC2535 承受交变载荷，连杆、轴、齿轮等重要结构件——最终热处理 精密量具、模具——预先热处理
组织：回火屈氏体T’(F+ Fe3C) d. 碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶（>400℃）
组织：回火索氏体S’—F（等轴晶）+ Fe3C（粒） e. 碳化物→Fe3C片→细粒状Fe3C。
3．回火工艺－组织一性能关系（及应用） （1）低温回火（150-250℃） 回火马氏体 M’
降低淬火应力，提高韧性，保证高硬度（HRC58-64）和耐磨 性
（2）热处理工艺制定的依据； （3）尺寸效应。
三、回火
定义: 把淬火后的零件重新加温到 A1线以下某个温 度,保温一段时间,然后冷却到窒温。
1．回火目的（淬火组织的问题） a. 消除淬火应力，降低脆性； b. 稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定； c. 获得要求的强度、硬度、塑性、韧性。
工艺参数及组织 淬火 + 高温回火 = 调质处理
目的: 消除应力;降低 硬度；细化晶粒；均 匀成分；为最终热处 理作好组织准备。
1．完全退火
加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 目 的： ①细化，均匀化粗大、
不均匀组织； ②接近平衡组织——
调整硬度→切削性↑； ③消除内应力。 应用范围： 亚共折钢，共析钢， 不适用于过共析钢。
2．球化退火（不完全退火）
2．钢在回火时的组织转变
a. 马氏体分解（200℃以下）：析出ε-Fe2.4C碳化物（亚稳定） 回火组织：回火马氏体M’→过饱和α固溶体十亚稳定ε碳化物 （极细的)
作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。 b. 残余A分解（200-300℃）：A→M’（或A→B下）
组织：回火马氏体M’ c. 回火屈氏体T’形成（250-400 ℃）：ε→Fe3C; α→F－维 持M’外形
42CrMo钢板的热处理工 艺
供应窄带钢行业热处理设备
一般机械钢零件生产的工艺路线:
毛坯生产 机械加工
机械精加工 使用 ×
毛坯生产 预备热处理 机械加工 最终热处理 机械精加工 √
预备热处理 : 退火; 正火
最终热处理 : 淬火; 回火
Therefore, 热处理是一种非常重要的加工方法，极大部 分机械零件都必须经过热处理！
1．淬火温度的决定
淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓， 淬火温度过高→A粗大→M粗大→淬火应力↑→变形，开裂↑
2．淬火介质 保证 快速冷却
650℃以上，慢，减小热应力 650-400℃，快，避免跨越C曲线 400℃以下，慢，减轻相变应力
理想淬火冷却曲线示意图
不同淬火方法示意图
以45#钢为例的淬火工艺曲线：
共析钢 TTT 曲线与CCT曲 线的比较
（1）CCT位于TTT曲 线右下方 A→P转变温 度低一些，t长一些； （2）CCT无A→B转变 CCT测定困难，常用 TTT曲线定性分析。
4．1 42CrMo钢板的退火与正火工 艺
一、退火
将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却 的热处理工艺。
退火工艺曲线
教学内容
4.1 钢的退火与正火工艺 4.2 钢的淬火与回火 4.3 钢的表面热处理 4.4 钢的化学热处理
知识回顾
过冷奥氏体的连续冷却转变－CCT曲线
C --- continuous C --- cooling T --- transformation
Ps：A→P开始线 Pf：A→P终止线 K：珠光体型转变终止线 Vk：上临界冷却速度（马 氏体临界冷却速度）→M 最小冷速 Vk1：下临界冷速→完全P 最大冷速
加热温度： Ac1以上20-40度 组 织： 球状P（F+球状Cem） 目 的： ①使Cem球化→HRC↓，韧性↑→切削性↑；
②为淬火作准备散退火（均匀化退火）
加热温度： 1050-1150℃，10-20h, 组 织：P+F或P+Fe3CII 目 的：消除偏析 后 果：粗大晶粒
（3）改善切削加工性能（低碳钢）
例：45#钢正火工艺曲线
操作步骤如下：
入炉
保温
出炉
空冷
保温时间的经验公式:τ=KD
(单位为min,式中,K―加热系数,一般K=1.5-2.0m/min, 若装炉量大 则可延长保温时间,D―工件有效厚度,单位为m)
三、退火、正火的选择
正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好。
应用及目的：
（1）42CrMo钢板厂家作最终热处理，普通结构钢零件 a.细化A晶粒，组织均匀化 b.减少亚共析钢中F%→P%↑，细化组织→强度，韧性，硬度↑
（2）预先热处理 a. 消除魏氏组织，带状组织；细化组织→为淬火、调质作准备 b. 使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化作准备