钢的淬火及回火

钢材热处理的四种方法
钢材热处理是钢铁制造业中的一项重要工艺，它能够改变钢材的组织结构和性能，增强钢材的强度、韧性和耐磨性。

现在，我们将介绍热处理钢材的四种方法。

1. 火焰淬火
火焰淬火是一种常见的钢材热处理方法，它通过在钢材表面加热的同时，使用水、油或空气急冷的方式来迅速冷却钢材。

这种方法可以提高钢材的硬度和韧性，适用于生产高强度、高韧性的组件。

2. 淬火加回火
淬火加回火是一种将淬火和加回火结合起来的热处理方法。

首先，在高温下进行淬火，然后在适当的温度下进行回火，可以使钢材获得较高的强度和韧性。

这种方法适用于制造高强度和高耐磨性的零件。

3. 退火
退火是一种将钢材加热至一定温度，然后缓慢冷却的热处理方法。

这种方法可以使钢材改善韧性和可塑性，较好地适用于制造需要弯曲、拉伸和冲压的钢材产品。

4. 软化处理
软化处理是一种将钢材加热至高温，然后缓慢冷却的热处理方法。

这种方法可以使钢材获得较高的可塑性和韧性，具有优良的加工和成形
性能。

总的来说，这四种方法是钢材热处理中较为基础和常见的方法。

每种方法都有其特定的优缺点和适用范围，因此在选择热处理方法时，需要结合不同的钢材类型和使用条件来进行选择。

第3章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要、也是用途最广的工序。

淬火可以大幅度提高钢的强度与硬度。

淬火后，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度与韧性的配合，需要配以不同温度的回火。

所以，淬火与回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。

淬火与回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理，是赋予钢件最终性能的关键性工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。

3.1 钢的淬火与分类淬火是将钢加热至临界点（A c1或A c3）以上，保温一定时间后快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。

图3-1是共析碳钢淬火冷却工艺曲线示意图。

v c 、v c '分别为上临界冷却速度（即淬火临界冷却速度）和下临界冷却速度。

以v >v c 的速度快速冷却（曲线1），可得到马氏体组织；以v c >v >v c '的速度冷却（曲线2），可得到马氏体＋珠光体混合组织；以曲线3冷却则得到下贝氏体组织。

钢淬火后的强度、硬度和耐磨性大大提高。

w c ≈0.5％的淬火马氏体钢经中温回火后，可以具有很高的弹性极限。

中碳钢经淬火和高温回火（调质处理）后，可以有良好的强度、塑性、韧性的配合。

奥氏体高锰钢的水韧处理，奥氏体不锈钢、马氏体 时效钢及铝合金的高温固溶处理，都是通过加热、保温 和急冷而获得亚稳态的过饱和固溶体，虽然习惯上也称 为淬火，但这是广义的淬火概念，它们的直接目的并不 是强化合金，而是抑制第二相析出。

高锰钢的水韧处理 是为了达到韧化的目的。

奥氏体不锈钢固溶处理是为了 提高抗晶间腐蚀能力，铝合金和马氏体时效钢的固溶处 理，则是时效硬化前的预处理过程。

本章讨论钢的一般淬火强化问题，其淬火工艺分类见表3-1。

表3-1 钢的淬火工艺分类图3-1 共析钢的淬火冷却工艺热处理工艺及设备3.2 钢的淬透性一、淬透性的基本概念1．淬硬层与淬透性由于淬火冷却速度很快，所以工件表面与心部的冷却速度不同，表层最快，中心最慢（见图3-2a ）。

Q345淬火温度与回火温度Q345是一种低合金高强度结构钢，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑等领域。

在制造过程中，淬火和回火是提高钢材力学性能的重要工艺步骤。

下面将详细介绍Q345的淬火温度与回火温度。

一、淬火温度淬火是将钢材加热到一定温度后迅速冷却，以获得高强度、高硬度的金属材料。

对于Q345钢来说，常用的淬火温度范围为880℃~900℃。

这个范围内的温度能够确保钢材中的铁元素充分奥氏体化，以便在随后的冷却过程中形成良好的马氏体组织。

在淬火过程中，需要控制加热速度和保温时间，以确保钢材充分均匀加热。

快速加热至淬火温度可以减少钢材内应力的产生，而保温时间则有助于促进钢材内部组织的转变。

淬火后，Q345钢的硬度会明显提高，一般可达HRC40~50（HRC是硬度指标，范围为0~100）。

此时，钢材的强度和耐磨性也得到了显著提升。

二、回火温度回火是将淬火后的金属材料再次加热到一定温度并保温一段时间，然后冷却至室温的过程。

回火的目的是消除淬火过程中产生的内应力，提高金属材料的塑性和韧性。

对于Q345钢来说，常用的回火温度范围为320℃~360℃。

在回火过程中，需要控制加热速度和保温时间。

缓慢加热至回火温度可以减少内应力的进一步产生，而保温时间则有助于促进金属材料内部组织的稳定。

回火后，Q345钢的硬度会有所降低，一般可达HRC20~30。

此时，钢材的塑性和韧性得到了显著提升，同时仍保持较高的强度和耐磨性。

这种优良的综合性能使得Q345钢在许多工程应用中成为理想的选择。

需要注意的是，淬火和回火工艺需要根据具体材料成分、厚度、截面尺寸等因素进行调整。

对于不同规格和用途的Q345钢材，淬火和回火的温度范围可能略有不同。

因此，在实际操作中，需要根据具体情况制定相应的工艺方案。

总之，通过合理的淬火和回火处理，可以显著提高Q345钢的力学性能和耐磨性，以满足不同工程领域的需求。

这一工艺环节对于充分发挥Q345钢材的应用潜力具有重要意义。

Cr12MoV钢的淬火回火工艺如下：
1. 加热：将Cr12MoV钢加热至760℃~800℃的温度范围内，保持1小时。

加热过程应缓慢进行，避免出现温度梯度过大的情况。

2. 淬火：将加热后的Cr12MoV迅速放入油中进行淬火。

淬火过程中应保持油温在60℃左右，以确保淬火效果。

3. 回火：将淬火后的Cr12MoV加热至230℃~250℃的温度范围内，保持2小时。

回火的目的是为了提高钢材的韧性和强度，同时减少其脆性。

4. 冷却：回火后应将钢材迅速冷却至室温。

冷却的过程中应注意避免钢材表面损伤。

5. 检测：经过热处理后的Cr12MoV应进行硬度测试和金相检查，以确保其性能符合要求。

请注意，以上工艺仅供参考，具体工艺应根据实际操作和产品要求进行调整。

在操作过程中，应注意安全，遵循相关操作规程和安全规范。

淬火和回火淬火可以加强硬度，回火可以加强韧性淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后快速冷却下来,进行淬硬工件的热处理方法.其实质是通过加热使钢组织结构中的铁素体和珠光体充分转变为成分均匀的奥氏体,然后急冷下来得到硬度很高的马氏体.回火是紧接于淬火之后的热处理工序,淬火钢在不同的温度下回火,所得的组织不同,因而其机械性能差别很大,总的趋势是:随着回火温度升高,其强度、硬度降低，而塑性、韧性提高。

淬火钢中的马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织，加热就会发生转变。

随着温度升高，碳原子逐渐以渗碳体的形式析出，引起组织转变。

最后渗碳体聚合而分散在铁素体基体上，形成各种回火组织回火是钢淬火后必须进行的一道工序，其目的和作用是减少和消除钢在淬火时所造成的内应力，降低脆性。

回火油具有良好的热氧化安定性、闪点高、传热性能好，分1号、2号两个牌号，其中1号使用温度为15 0℃左右，2号使用温度为200℃左右。

回火是将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。

钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。

②存在较大内应力。

③力学性能不能满足要求。

因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。

回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。

②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。

③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。

回火的目的是减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。

回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。

内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。

钢的淬火与回火一、淬火淬火是指将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。

因此，淬火的目的就是为了获得马氏体，提高钢的力学性能。

淬火是钢的最重要的强化方法，也是应用最广的热处理工艺之一。

1、淬火温度淬火温度即钢奥氏体化温度，是淬火的主要工艺参数之一。

碳钢的淬火温度可利用铁碳相图来选择，如图5-33所示。

对于亚共析钢，淬火温度为Ac3+30~50℃。

当含碳量≤0.5%时，淬火后组织为马氏体，如图5-34所示；当含碳量>0.5%时，淬火后组织为马氏体与少量残余奥氏体。

亚共析钢在Ac1 ~Ac3之间加热淬火后的组织为马氏体加铁素体，如图5-35所示,由于组织中有自由铁素体存在，使钢的强度和硬度降低，但可改善韧性，这种淬火称为亚温淬火，如处理得当，亚温淬火也可作为一种强韧化处理方法。

图5-33 碳钢的淬火温度范围图5-34 45钢的正常淬火组织 400×+30~50℃。

共析钢淬火后的组织为对于共析钢和过共析钢，淬火温度为Ac1马氏体和少量残余奥氏体。

而过共析钢由于淬火前经过球化退火，因而淬火后组织为细马氏体加颗粒状渗碳体和少量残余奥氏体，如图5-36所示。

分散分布的颗粒状渗碳体对钢的硬度和耐磨性有利。

如果将过共析钢加热到Ac以上，则由cm于奥氏体晶粒粗大、含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大、且残余奥氏体量增多，这将使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。

图5-35 35钢760℃淬火组织 400×图5-36 T12钢的正常淬火组织 400×对于合金钢，由于大多数合金元素（Mn、P除外）有阻碍奥氏体晶粒长大的作用，因而淬火温度比碳钢高，一般为临界点以上50~100℃。

2、淬火介质理想淬火介质的冷却曲线（见图5-37）应只在C曲线“鼻尖”处快冷，而在Ms附近尽量缓冷，以达到既获得马氏体组织，又减小内应力的目的。

但目前还没有找到这种理想的淬火介质。