新版热处理工艺热处理工艺对碳钢组织和硬度的影响实验报告Word文件下载.docx

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常用冷却介质：

目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。

实际生产中，使

用的冷却介质较多，到目前为止，尚未找到一种介质，能完全符合理想淬火冷却速

度的要求。

水具有较强烈的冷却能力，用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火，水冷却介

质最为合适。

油的冷却能力比水小，因此，生产中用油作冷却介质，只适用于过冷奥氏体

稳定性较大的合金钢淬火。

常用淬火方法：

主要有单介质淬火、双介质淬火、马氏体等温淬火、贝氏体

等温淬火。

选择适当的淬火方法可以保证在获得所要求的淬火组织和性能条件下，

尽量减小淬火应力，减少工件变形和开裂倾向。

工程材料及成形工艺基础

淬火冷却方法

（1）单介质淬火是采用一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。

这种淬火方法的优点是操作简便，适用于形状简单的碳钢和合金钢工件。

形状简

单、尺寸较大的碳钢工件多采用水淬，小尺寸碳钢件和合金钢件一般用油淬。

缺点

对大尺寸和或形状复杂的工件，采用水淬变形开裂倾向大，而油淬冷却速度小，淬

不硬。

（2）双介质淬火是将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质，

在组织即将发生马氏体转变时，立即转入冷却能力弱的介质中冷却。

常用的有

“水——油”、“水——空”双介质淬火。

这种方法能有效地减少热应力和相变应

力，降低工件变形和开裂的倾向，所以可用于形状复杂和截面不均匀的工件的淬

火。

但操作时应严格控制工件在水中的停留时间，要求操作工人必须具备丰富的经

验和熟练的技术。

（3）马氏体分级淬火是将工件加热奥氏体化后浸入温度稍高于或稍低

于Ms点的碱浴或盐浴中保持适当时间，在工件整体达到介质温度后取出空冷以获

得马氏体的淬火。

这种淬火方法由于工件内外温度均匀并在缓慢冷却条件下完成马

氏体转变，大大减小了淬火内应力（比双介质淬火小），因而有效地减小或防止了工

件淬火变形和开裂。

同时还克服了双介质淬火出水入油时间难以控制的缺点。

但对

大截面零件难以达到其临界淬火速度。

分级淬火只适用于尺寸较小的工件，如刀

具、量具和要求变形很小的精密工件。

若取略低于Ms点的温度，此时由于温度较

低，冷却速度较快，等温以后已有相当一部分奥氏体转变为马氏体，当工件取出空

冷时，剩余奥氏体发生马氏体转变。

这种淬火方法适用于较大工件的分级淬火。

（4）贝氏体等温淬火它是将奥氏体化后的工件淬入稍高于Ms点温度

的盐浴中等温保持足够长时间，使奥氏体全部转变为下贝氏体组织，尔后于空气中

冷却的淬火方法，获得综合力学性能。

等温淬火可以显著减小工件变形和开裂倾

向，适宜处理形状复杂、尺寸精度要求较高的工具和重要的机器零件，如模具、刀

具、齿轮等。

同分级淬火一样，等温淬火也只能适用于尺寸较小的工件。

除了上述几种典型的淬火方法外，近年来还发展了许多提高钢的强韧性的新

的淬火工艺，如高温淬火、循环快速加热淬火和亚共析钢的亚温淬火等。

等温淬火

四、回火

——回火是将工件淬硬后加热到Ac1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。

回火使工件获得所需的使用性能。

1、回火目的

钢在淬火后一般很少直接使用，因为淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，

并且有内应力产生，马氏体虽然强度、硬度高，但塑性差，脆性大，在内应力作用

下容易产生变形和开裂；

此外，淬火后组织是不稳定的，在室温下就能缓慢分解，

产生体积变化而导致工件变形。

因此，淬火后的零件必须进行回火才能使用。

回火

的目的是：

（1）减少或消除淬火内应力；

（2）稳定组织，稳定尺寸；

（3）降低

脆性、获得所需要的力学性能。

2、回火时组织与性能的变化

淬火钢的组织转变可分为四个阶段：

马氏体的分解（200℃以下）→残余奥氏

体分解（200～300℃）→渗碳体的形成（250～400℃）→渗碳体聚集长大（400℃

以上）。

随着回火温度升高，淬火内应力不断下降或消除，硬度逐渐下降，塑性、

韧性逐渐升高。

淬火40Cr钢回火时力学性能的变化

3、常用回火方法

[低温回火]（<

250℃）低温回火后得到回火马氏体组织。

其目的是降低钢

的淬火应力和脆性，回火马氏体具有高的硬度（一般为58~64HRC）、强度和良好

耐磨性。

因此，低温回火特别适用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件及高频表面淬

火等工求高硬度和耐磨性的工件。

[中温回火]（250℃~500℃）中温回火后得到回火托氏体组织。

使钢具有

高的弹性极限，较高的强度和硬度（一般为35~50HRC），良好的塑性和韧性。

中

温回火主要用于各种弹性元件及热作模具。

[高温回火]（>

500℃）高温回火后得到回火索氏体组织。

工件淬火并高温

回火的复合热处理工艺称为调质。

调质后，钢具有优良的综合力学性能（一般硬度

为220~230HBS）。

高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢制作的曲轴、

连杆、螺栓、汽车半轴、机床主轴及齿轮等重要的机器零件。

回火回火温度回火

回火后硬度适用范围

方法/℃组织

低温要求高硬度和耐磨的工具和零件。

如切削刀具、

<

250M回58~64HRC

回火冷冲模具、量具、滚动轴承、渗碳件等

中温要求高屈服强度和一定韧性的弹性元件，热作模

250~500T回35~50HRC

回火具等

高温要求综合力学性能的重要受力零件，如轴、齿

>

500S回200~350HBS

回火轮、连杆、螺栓

回火组织

附表：

常用结构钢退火及正火工艺规范

临界点

退火正火

（℃）

钢号

加热温度加热温度

Ac1Ac3Ar1冷却HBHB

（℃）（℃）

35炉冷≤191724802680850～880≤187860～890

45炉冷≤226724780682800～840≤197840～870

187～

45Mn2炉冷715770640810～840≤217820～860

241

40Cr743782693830～850炉冷≤207850～870≤250

35CrMo755800695830～850炉冷≤229850～870≤241

197～

40MnB730780650820～860炉冷≤207850～900

207

炉冷

≤25040CrNi731769660820～850-870～900

600℃

炉冷-840～88040CrNiMoA732774-≤229890～920

炉冷≤26965Mn≤229820～860726765689780～840

-≤245-830～86060Si2Mn755810700-

-≤288-850～88050CrV752788688-

-≤156-890～92020735855680-

炉冷≤27020Cr766838702860～890≤179870～900

156～

--950～97020CrMnTi740825650-

炉冷-20CrMnMo710830620850～870≤217870～900

炉冷-38CrMoA1A800940730840～870≤229930～970

常用工具钢退火及正火工艺规范

临界点（℃）退火正火

加热温度加热温度

650～241～

740～760T8A730-700≤187760～780

680302

680～255～

T10A730800700750～770≤197800～850

700321

680～269～

T12A730820700750～770≤207850～870

700341

670～

-9Mn2V736765652760～780≤229870～880

690

700～197～

9SiCr770870730790～810--

720241

680～207～

CrWMn750940710770～790--

700255

270～710～207～

GCr15745900700790～810900～950

390720229

720～207～

-Cr12MoV810-760850～870-

750255

730～207～

W18Cr4V820-760850～880--

805～740～845～

W6Mo5Cr4V2-850～870≤255--

740750880

～6805CrMnMo710760650850～870--

5CrNiMo710770680850～870～680--

720～

-3Cr2W88201100790850～860--

740