常用金属材料热处理方法

钢的五种热处理工艺

热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺：

1、把金属材料加热到相变温度（700度）以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。

2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。

3、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油）

快速冷却叫淬火。

◆表面淬火

• 钢的表面淬火

有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。

根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。

感应表面淬火后的性能:

1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 单位（HRC）。

2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。

3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。

一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。

◆退火工艺

退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。

• 退火的目的

①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。

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第三节 金属材料的热处理

一、概论：

1.热处理：热处理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要的组织结构与性能的工艺。

2.热处理的目的：①提高零件的使用性能；②充分发挥钢材的潜力；③延长零件的使用寿面；④改善工件的工艺性能，提高加工质量，减小刀具的磨损。

3.钢的热处理方法：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。

4.热处理使钢性能发生变化的原因：由于铁有同素异转变，从而使钢在加热和冷却过程中，发生了组织与结构变化。

二、退火：

1.概念：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。

2.退火的主要目的是：①降低钢的硬度，提高塑性，以利于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后的热处理作组织上的准备；③消除钢中的残余内应力，以防止变形帮开裂。

3.退火的方法：①完全退火的应用：中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等。②球化退火的应用：适用于共析钢及过共析钢。如碳素工具钢，合金工具钢、轴承钢等。③去应力退火的应用：消除塑性变形、焊接、切削加工、铸造等形成的残余内应力。

三、正火

1.概念：将钢加热到一定温度，保温适当的时间，在空气中冷却的工艺方法。

2.应用：①善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性；②正火可细化晶粒；③消除过共析钢中的网状渗碳体，改善钢的力学性能，并为球化退火作组织准备；④代替中碳钢和低碳合金结构钢的退火。

四、淬火

1.概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间，然后以适当速度冷却，获得马氏体或下马贝氏组织的热处理工艺称为淬火；

2.目的：主要获得马氏体，提高钢的强度和硬度。

3.钢的淬氏性和淬硬性

4.淬火缺陷：①氧化与脱碳②过热和过烧③变形与开裂④硬度不足

五、回火

1.概念：将钢淬火后，再加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

常用材料热处理工艺参数

常用材料的热处理工艺参数取决于材料的组织性能要求、工艺性能要求和使用条件等因素。下面以几种常见的材料为例，介绍一些主要的热处理工艺参数。

碳钢是一种普遍使用的金属材料，其热处理工艺参数包括淬火温度、回火温度、保温时间等。一般来说，碳钢的淬火温度在800℃至900℃之间，回火温度在150℃至500℃之间。保温时间通常为1小时到3小时。

不锈钢是一类具有良好耐腐蚀性能的材料，其热处理工艺参数包括退火温度、固溶温度和时效温度。退火温度一般在800℃至900℃之间，固溶温度在1000℃至1200℃之间，时效温度在500℃至700℃之间。保温时间通常为1小时到5小时。

铝合金是一种轻质高强度的材料，其热处理工艺参数包括固溶温度、时效温度和时效时间等。固溶温度一般在480℃至520℃之间，时效温度在150℃至250℃之间。时效时间一般为1小时至10小时。

铜合金是一种导电性能良好的材料，其热处理工艺参数包括固溶温度、时效温度和时效时间等。固溶温度一般在800℃至950℃之间，时效温度在300℃至550℃之间。时效时间一般为1小时至10小时。

上述只是对于不同材料几种常见的热处理工艺参数进行了简单的介绍，实际工艺参数还需要根据具体材料的特性和要求进行调整。同时，热处理工艺参数的选择也应考虑到工艺设备和生产成本等因素。在实际应用中，可以通过试验和实践来确定最佳的热处理工艺参数。

常用材料及零件热处理

1. 普通热处理方法特点和应用

名称 操作 特点 应用

完全退火（焖火） 将工件加热到Ac3（相变温度）以上30-50℃，并在此温度保温，缓冷 加热得到均一奥氏体组织后，再缓冷转变为珠光体型的组织 主要用于亚共析 组织的各种碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构

去应力退火（焖火） 将工件以缓慢的速度加热至500-650℃，经适当保温，随炉缓冷至300-200℃以下出炉 由于退火温度＜A1，因此钢在去应力退火过程中并无组织变化，内应力主要是保温后缓冷过程中消除的 用于消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件以及切削、冷冲压过程中所产生的内应力

对于严格要求减少变形的重要零件在淬火后常增加去应力退火

正火 将工件加热到Ac3或Acm（相变温度）以上30-50℃，保温一定时间，然后以稍大于退火的速度冷却，如空冷、风冷、喷雾等。得到片层间距较小的珠光体组织。 与退火相比，正火后的组织虽然同样是珠光体，但组织细弥散度大，因此有较高的 机械性能。 正火的目的与退火相似

1. 用于含碳量低于0.25％低碳钢，利于切削加工；

2. 对某些大型重型钢件以及形状复杂、截面有急剧变化的钢件应用正火处理来代替淬火处理，以免发生严重变形或开裂；

3. 含碳量在0.25-0.5％的中碳钢，可用正火代替退火。

淬火 将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却。 淬火是为了获得高硬度的马氏体组织，但有时对某些高合金钢，如不锈钢、耐磨钢淬火时，则是为了获得单一均应的奥氏体组织，以分别提高其耐蚀性和耐磨性。 淬火的目的：

1. 提高硬度和耐磨性；

2. 淬火加中或高温回火以获得良好的综合力学性能；

回火 将淬火后的工件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一段时间，然后取出以一定方式冷却。 钢淬火后的组织是马氏体和部分残余奥氏体，处于亚稳定状态，回火是使其趋于稳定状态的处理。随着回火温度升高，硬度、强度下降，朔性、韧性提高。 目的：