钢的热处理初级钳工.ppt

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金属材料与热处理金属材料与热处理培训中心杨传芳（初级钳工）（初级钳工）第六章第六章钢的热处理钢的热处理热处理的目的和种理的目的和种类退火和正火退火和正火轴承合金承合金钢的表面的表面热处理理一一热处理的目的和种类热处理的目的和种类1、热处理的目的、热处理的目的热处理热处理是使固态金属通过加热，保温、冷却工序改变是使固态金属通过加热，保温、冷却工序改变其内部组织结构，以获得预期性能的一种工艺方法。

其内部组织结构，以获得预期性能的一种工艺方法。

热处理工艺：

提高工件的使用性能，热处理工艺：

提高工件的使用性能，充分发挥钢材的潜力，充分发挥钢材的潜力，延长工件的使用寿命，延长工件的使用寿命，改善工件的加工工艺性，改善工件的加工工艺性，提高加工质量，减少刀具磨损。

提高加工质量，减少刀具磨损。

2、热处理的种类、热处理的种类根据工艺不同，钢根据工艺不同，钢的热处理方法可分的热处理方法可分为退火、正火、淬为退火、正火、淬火、回火及表面热火、回火及表面热处理等五种。

处理等五种。

热热处处理理工工艺艺的的三三个个阶阶段段：

加加热热、保保温温和和冷冷却却。

因因此此，热热处处理理工工艺艺过过程程可可用用“温温度度一一时时间间”为为坐坐标标的的曲曲线线图图形形表示表示（见图见图61），此曲线称为热处理工艺曲线。

，此曲线称为热处理工艺曲线。

二二退火和正火退火和正火机机器器零零件件和和工工具具的的制制造造经经过过：

选选原原料料、锻锻造造、预预先先热热处处理、机械加工、最后热处理。

理、机械加工、最后热处理。

锻锻造造温温度度范范围围不不易易控控制制，同同一一批批坯坯料料会会出出现现内内部部组组织织不不均均匀匀和和硬硬度度过过高高的的问问题题，势势必必影影响响到到工工件件的的质质量量，给给以以后的切削加工造成困难。

后的切削加工造成困难。

通通常常在在机机械械加加工工之之前前进进行行预预先先热热处处理理，以以达达到到均均匀匀组组织织，改改善善切切削削性性能能的的目目的的。

退退火火和和正正火火就就是是安安排排在在机机械械加加工工之前的之前的一种预先热处理一种预先热处理。

二二退火和正火退火和正火1退退火火将将工工件件加加热热到到临临界界点点（Ac3或或Ac3）以以上上3050，停停留留一一定定时时间间（保保温温），然然后后缓缓慢慢冷冷却却到到室室温温，这这一一热热处处理工艺称为退火。

理工艺称为退火。

退退火火的的目目的的：

降降低低钢钢的的硬硬度度，使使工工件件易易于于切切削削加加工工，提提高高工工件件的的塑塑性性和和韧韧性性，以以便便于于压压力力加加工工（如如冷冷冲冲及及冷冷拨拨）；细细化化晶晶粒粒，均均匀匀钢钢的的组组织织及及成成分分，改改善善钢钢的的性性能能或或为为以以后后的的热热处处理理作作准准备备；消消除除钢钢中中的的残残余余应应力力，以以防防止止变变形形和和开开裂。

裂。

二二退火和正火退火和正火常常用用的的退退火火方方法法有有完完全全退退火火、球球化化退退火火及及去去应应力力退退火火等几种。

等几种。

（1）完完全全退退火火将将钢钢加加热热列列Ac3以以上上3050，保保温温一一定定时间，然后随炉缓慢冷却，这种退火方法称为完全退火。

时间，然后随炉缓慢冷却，这种退火方法称为完全退火。

完完全全退退火火在在加加热热过过程程中中，使使钢钢的的组组织织全全部部转转变变为为奥奥氏氏体体，在在退退火火冷冷却却过过程程中中，奥奥氏氏体体转转变变为为细细小小而而均均匀匀的的平平衡衡组组织织，从从而而降降低低钢钢的的硬硬度度、细细化化晶晶粒粒、充充分分消消除除内内应应力。

力。

在在机机械械制制造造中中，完完全全退退火火主主要要用用于于中中碳碳结结构构钢钢与与低低、中碳合金结构钢的锻件、铸件等。

中碳合金结构钢的锻件、铸件等。

二二退火和正火退火和正火

（2）球球化化退退火火将将钢钢加加热热到到Ac1以以上上20-30，保保温温一一定定时时间间，以以不不大大于于50/小小时时的的冷冷却却速速度度随随炉炉冷冷却却，获获得球状光珠体组织的退火方法，称为球化退火。

得球状光珠体组织的退火方法，称为球化退火。

目目的的：

使使片片状状渗渗碳碳体体转转变变为为颗颗粒粒状状渗渗碳碳体体，硬硬度度降降低，便于切削加工及为淬火作好组织准备。

低，便于切削加工及为淬火作好组织准备。

球球化化退退火火适适用用于于共共析析钢钢及及过过共共析析钢钢，如如碳碳素素工工具具钢钢，合合金金器器具具钢钢、轴轴承承钢钢等等，球球化化退退火火前前，若若钢钢的的原原始始组组织中有明显网状渗碳体时，应进行正火处理。

织中有明显网状渗碳体时，应进行正火处理。

二二退火和正火退火和正火（3）去去应应力力退退火火（又又称称低低温温退退火火）将将钢钢加加热热到到略略低低于于A1的的一一定定温温度度（一一般般取取500650），经经保保温温后后缓缓慢慢冷冷却却的的退退火火方方法法，称称为为去去应应力力退退火火。

在在这这过过程程中中，钢钢组组织织不不变变化，只是消除内应力。

化，只是消除内应力。

内内应应力力的的存存在在：

使使零零件件在在加加工工使使用用中中发发生生变变形形；与与外外加加载载荷荷叠叠加加还还会会引引起起材材料料发发生生意意外外的的断断裂裂。

因因此此，锻锻造造、焊焊接接以以及及切切削削加加工工后后（精精度度要要求求高高）的的零零件件应应采采用用去去应应力力退火，以消除加工过程中产生的内应力。

退火，以消除加工过程中产生的内应力。

二二退火和正火退火和正火2正正火火正正火火是是将将工工件件加加热热到到Ac3或或Accm以以上上3050，经经保保温温后后，从从炉炉中中取取出出放放在在空空气气中中冷冷却却的的一一种种热热处处理理方方法。

法。

正正火火后后钢钢材材的的强强度度硬硬度度较较退退火火要要高高，塑塑性性稍稍低低，主主要要因因为冷却速度增加，能得到索氏体组织。

为冷却速度增加，能得到索氏体组织。

正火，缩短冷却时间，提高生产效率和设备利用率。

正火，缩短冷却时间，提高生产效率和设备利用率。

正正火火的的目目的的：

提提高高低低碳碳钢钢硬硬度度，便便于于切切削削加加工工；细细化化晶晶粒粒，提提高高钢钢的的机机械械性性能能；消消除除晶晶粒粒粗粗大大、网网状状渗渗碳碳体组织等缺陷，从而改善了钢的组织。

体组织等缺陷，从而改善了钢的组织。

二二退火和正火退火和正火二二退火和正火退火和正火正火的应用：

正火的应用：

（1）含含碳碳低低于于0.3的的钢钢，通通过过正正火火适适当当提提高高强强度度和和硬硬度，消除度，消除“粘刀粘刀”现象，便于切削加工。

现象，便于切削加工。

（2）消消除除过过共共析析钢钢的的网网状状渗渗碳碳体体组组织织，利利于于球球化化退退火火。

正正火火使使原原组组织织中中的的网网状状渗渗碳碳体体全全部部溶溶解解到到奥奥氏氏体体中中，空冷，冷却速度大，使渗碳体来不及形成网状。

空冷，冷却速度大，使渗碳体来不及形成网状。

（3）含含碳碳量量在在0.30.5的的钢钢材材，正正火火代代替替退退火火。

硬硬度度不不致致于于过过高高，还还能能进进行行切切削削加加工工，同同时时表表面面粗粗糙糙度度较小。

较小。

（4）作作为为返返修修处处理理前前的的一一种种预预先先处处理理。

若若遇遇到到因因处处理理不不当当，工工件件需需要要返返修修时时，可可采采用用正正火火作作为为重重新新淬淬火火前前的预先热处理。

的预先热处理。

二二退火和正火退火和正火3退退火火与与正正火火的的选选择择退退火火与与正正火火在在某某种种程程度度上上有有相相似似之处，在实际选用中可以从下面三方面考虑：

之处，在实际选用中可以从下面三方面考虑：

（1）从切削加工性考虑从切削加工性考虑一般认为硬度在一般认为硬度在HB160-230范范围内的钢材，其切削加工性较好。

硬度过高，不但难于围内的钢材，其切削加工性较好。

硬度过高，不但难于加工且刀具容易磨损，但硬度过低时，切削加工中易加工且刀具容易磨损，但硬度过低时，切削加工中易“粘刀粘刀”，使刀具发热而磨损，且加工后零件表面粗糙度，使刀具发热而磨损，且加工后零件表面粗糙度也大。

也大。

二二退火和正火退火和正火下下图为各种碳钢退火和正火后的大致硬度值，其中阴影图为各种碳钢退火和正火后的大致硬度值，其中阴影线部分为切削加工性较好的硬度范围。

线部分为切削加工性较好的硬度范围。

二二退火和正火退火和正火

（2）从从使使用用性性能能上上考考虑虑对对于于亚亚共共析析钢钢来来说说，正正火火处处理理比比退退火火具具有有较较好好的的机机械械性性能能。

如如果果零零件件的的性性能能要要求求不不高高，可可用用正正火火作作为为最最终终热热处处理理。

但但当当零零件件形形状状复复杂杂，正正火火的的冷冷却却速速度度较较快快，有有形形成成裂裂纹纹危危险险时时，则则采采用用退退火。

火。

二二退火和正火退火和正火（3）从从经经济济上上考考虑虑正正火火比比退退火火的的生生产产周周期期短短，成成本本低低操操作作方便，故在可能条件下，应优先采用正火。

方便，故在可能条件下，应优先采用正火。

各种退火、正火的加热温度范围见图所示。

各种退火、正火的加热温度范围见图所示。

三三淬火和回火淬火和回火1.淬火淬火将钢加热到将钢加热到Ac1（或（或Ac3）以上以上3050，保温，保温一定时间，然后以大于钢的临界冷却速度冷却时，奥氏体一定时间，然后以大于钢的临界冷却速度冷却时，奥氏体将被冷到将被冷到Ms以下向马氏体转变，以下向马氏体转变，淬火后获得的马氏体组淬火后获得的马氏体组织，提高钢的硬度和耐磨性的热处理方法称为淬火。

织，提高钢的硬度和耐磨性的热处理方法称为淬火。

（1）淬火的目的淬火的目的增加硬度和耐磨性。

增加硬度和耐磨性。

工工量量具具、渗渗碳碳件件及及表表面面耐耐磨磨的的零零件件都都需需要要用用淬淬火火方方法法来来提提高高硬硬度度及及耐耐磨磨性性。

通通过过淬淬火火和和随随后后的的高高温温回回火火能能使使工工件件获获得得良良好好的的综综合合性性能能，提提高高强强度度和和塑塑性性，特特别别是是钢钢的的机机械械性性能。

能。

三三淬火和回火淬火和回火

（2）淬火加热温度的选择淬火加热温度的选择各种钢的淬火加热温度主要由钢的各种钢的淬火加热温度主要由钢的化学成分决定。

图示为各种碳钢的淬火加热温度范围。

化学成分决定。

图示为各种碳钢的淬火加热温度范围。

亚共分析钢的淬火加热亚共分析钢的淬火加热温度，一般为温度，一般为Ac3+3050，共析钢和过共析钢共析钢和过共析钢的淬火温度，一般加热至的淬火温度，一般加热至Ac3+3050。

三三淬火和回火淬火和回火（3）淬淬火火介介质质工工件件在在淬淬火火后后要要求求得得到到马马氏氏体体组组织织，因因此此淬淬火火冷冷却却速速度度必必须须大大于于临临界界冷冷却却速速度度。

但但冷冷却却过过快快，工工件件的的体体积积收收缩缩及及组组织织转转变变都都很很剧剧烈烈，不不可可避避免免地地要要引引起起很很大大的的内内应应力力，容容易易造造成成工工件件变变形形及及开开裂裂。

因因此此在在选选择择冷冷却却介介质质时时，既既要要保保证证得得到到马马氏氏体体组组织织，还还要要尽尽量量减减少少淬火应力，才能保证热处理的质量。

淬火应力，才能保证热处理的质量。

根根据据碳碳钢钢的的奥奥氏氏体体等等温温转转变变曲曲线线可可知知，为为了了避避免免珠珠光光体体转转变变，在在C曲曲线线“鼻鼻尖尖”附附近近（550左左右右）需需要要快快冷冷，特特别别在在Ms线线附附近近发发生生马马氏氏体体转转变变时时，尤尤其其不不应应快快冷冷，否否则则容容易易造造成成变变形形及及开开裂裂。

钢钢的的理理想想淬淬火火冷冷却却速速度度如如图图6-5所示。

所示。

三三淬火和回火淬火和回火三三淬火和回火淬火和回火常常用用的的淬淬火火冷冷却却介介质质有有水水、矿矿物物油油、盐盐水水溶溶液液和和碱碱水水溶溶液液等。

这些介质的冷却性能如表所示。

等。

这些介质的冷却性能如表所示。

三三淬火和回火淬火和回火三三淬火和回火淬火和回火（4）淬火方法淬火方法1）单单液液淬淬火火：

把把钢钢加加热热到到淬淬火火温温