热处理(氧化)

球化退火球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。

将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。

球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。

这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。

而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。

另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。

球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。

在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。

因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。

球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。

普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。

等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。

等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。

和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。

要知道 AC1线是什么，就一定要弄懂铁碳合金状态图。

见图。

因为A1线和A3线是铁碳合金状态图中的特性线。

AC1线和AC3线是略比A1线和A3线上移的类似特性线。

铁碳合金状态图表示铁碳合金在不同成分和温度下的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。

钢件热处理后氧化皮概述及解释说明1. 引言1.1 概述钢件热处理是一种重要的工艺方法，可通过调整钢材的结构和性能来满足不同的使用要求。

然而，在热处理过程中，钢件表面往往会形成一层氧化皮，这对于钢件的质量和使用效果会产生一定影响。

因此，了解钢件热处理后氧化皮的形成原因及特征对于优化热处理工艺、提高产品质量具有重要意义。

1.2 文章结构本文将系统介绍钢件热处理后氧化皮的概况以及相关解释说明。

首先，我们将探讨钢件热处理后氧化皮的形成原因，包括温度和时间因素、氧气和水蒸气的作用以及材料成分对氧化皮形成的影响。

接着，我们将详细描述钢件热处理后氧化皮的特征和组成，包括外观特征变化、化学成分变化以及结构性质变化。

在此基础上，我们将介绍降低钢件热处理中氧化皮生成的方法和措施，包括气氛控制技术、表面处理技术以及工艺参数优化方法。

最后，我们将对整篇文章进行总结，并归纳影响因素和解决方法，展望钢件热处理后氧化皮未来的发展方向与挑战。

1.3 目的本文旨在全面了解钢件热处理后氧化皮的形成原因、特征和组成，并提供降低氧化皮生成的方法和措施。

通过深入研究，我们希望能为优化钢件热处理工艺、提高产品质量以及指导相关行业的生产实践提供有益信息和建议。

2. 钢件热处理后氧化皮的形成原因钢件在经过热处理后，常常会产生一层称为氧化皮的物质，这是因为多种因素综合作用的结果。

下面将详细介绍钢件热处理后氧化皮形成的主要原因。

2.1 温度和时间因素在钢件进行热处理时，温度和时间是两个非常重要的因素。

当温度较高且保持时间较长时，钢件表面往往更容易形成厚而均匀的氧化皮。

这是由于高温下金属表面上的氧与空气中的氧发生反应，生成了一种氧化物薄层。

2.2 氧气和水蒸气的作用在热处理过程中存在着空气中的氧气以及来自加热设备和工艺环境中的水蒸汽。

这些气体参与了钢件表面氧化反应，并促使了氧化皮形成。

特别是水蒸汽，在高温条件下可以直接与金属表面反应生成金属氢氧化物或金属酸。

一、热处理1、正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。

3、固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

4、时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。

5、固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。

6、时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。

7、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。

8、回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。

9、钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。

习惯上碳氮共渗又称为氰化，以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。

中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。

低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

10、调质处理(quenching and tempering)：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。

调质处理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。

调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。

它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。

11、钎焊：用钎料将两种工件加热融化粘合在一起的热处理工艺。

热处理防氧化简易方法
株洲南方航空工业有限公司 （湖南４１２００２）潘明孙世伟
对于一些淬火热处理后加工余量不大、表面质
量要求较高的零件，防止或减轻零件在加热及保温
时的氧化、脱碳是非常重要的。

现在，不少热处理
厂家对于表面质量要求高的零件采用真空炉或气氛
保护炉（如热处理多用炉）进行热处理。

但是真空
热处理炉、气氛保护热处理炉（如热处理多用炉）
的价格高，生产成本也高，很多小型热处理厂出于
资金和生产成本因素的考虑，不会购买真空热处理
炉或气氛保护热处理炉。

但是对于表面质量要求较
高的零件，采取一些防氧化、脱碳的措施还是十分
必要的。

根据笔者多年的热处理生产经验，下面介
绍一些简易的淬火热处理防氧化的方法和措施。

钢的热处理热处理是将固态金属或合金采用适当的方式加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。

热处理工艺它能提高零件的使用性能，充分发挥钢材的潜力，延长零件的使用寿命，此外，热处理还可改善工件的工艺性能﹑提高加工质量﹑减小刀具磨损。

钢的热处理方法可分为：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。

热处理方法虽然很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组成的，因此，热处理工艺过程可用在温度一时间坐标系中的曲线图表示，如下图所示，这种曲线称为热处理工艺曲线。

退火与正火一、退火将钢加热到适当温度，保持一定时间，然後缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。

退火的主要目的是：（1）降低钢的硬度，提高塑性，以利於切削加工及冷变形加工。

（2）细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以後的热处理作准备。

（3）消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。

常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。

（1）完全退火完全退火是将钢加热到完全奥氏体化（AC3以上30～50℃），随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法。

在完全退火加热过程中，钢的组织全部转变为奥氏体，在冷却过程中，奥氏体变为细小而均匀的平衡组织（铁素体+珠光体），从而达到降低钢的硬度、细化晶粒、充分消除内应力的目的。

完全退火主要用於中碳钢及低、中碳合金结构钢的铸件、锻件、热轧型材等，有时也用於焊接结构件，过共析钢不宜采用完全退火，因过共析钢完全退火需加热到AC CM以上，在缓慢冷却时，钢中将析出网状渗碳体，使钢的力学性能变坏。

（2）球化退火是将钢加热到AC1以上20～30℃，保温一定时间，以不大於50℃/H的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。

球化退火适用於共析钢及过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。

这些钢在锻造加工後进行球化退火，一方面有利於切削加工，同时为最後的淬火处理作好组织准备。

化学热处理技术一、概述1.化学热处理的概念化学热处理是将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。

由于机械零件的失效和破坏大多数都萌发在表层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表层的性能尤为重要。

经化学热处理后的钢件，实质上可以认为是一种特殊复合材料。

工件心部为原始成分的钢，表层则是渗入了合金元素的材料。

心部与表层之间是紧密的晶体型结合，它比电镀等表面防护技术所获得的心部、表面的结合要强得多。

2.化学热处理的分类化学热处理的方法繁多，多以渗入元素或形成的化合物来命名，例如渗碳、渗氮、渗硼、渗硫、渗铝、渗铬、渗硅、碳氮共渗、氧氮化、硫氰共渗，还有碳、氮、硫、氧、硼五元共渗及碳（氮）化钛覆盖等。

3.化学热处理的基本过程化学热处理包括三个基本过程：化学渗剂分解为活性原子或离子的分解过程；活性原子或离子被钢件表面吸收和固溶的吸收过程；被渗元素原子不断向内部扩散的扩散过程。

（1）分解过程化学渗剂是含有被渗元素的物质。

被渗元素以分子状态存在，它必须分解为活性原子或离子才可能被钢件表面吸收及固溶，很难分解为活性原子或离子的物质不能作渗剂使用。

例如，普通渗氮时不用氮而用氨，因为氨极易分解出活性氮原子。

根据化学反应热力学，分解反应产物的自由能必须低于反应物的自由能，分解反应才可能发生。

但仅满足热力学条件是不够的，在实际生产中应用还必须考虑动力学条件，即反应速度；提高反应物的浓度和反应温度，虽然均可加速渗剂的分解，但受材料或工艺等因素的限制。

在实际生产中，使用催化剂以降低反应过程的激活能，可使一个高激活能的单一反应过程变为有若干个低激活能的中间过渡性反应过程，从而加速分解反应。

铁、镍、钴、铂等金属都是使氨或有机碳氢化合物分解的有效催化剂，所以钢件表面本身就是良好的催化剂，渗剂在钢件表面的分解速率比其单独存在时的分解速率可以提高好几倍。