二、钢的热处理 金属材料在固体范围内进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，获得所需性能的一 种方法称热处理。 热处理的种类很多，根据其目的、加热和冷却方法的不同，可以分为：普通热处理、 表面热处理及其他热处理方法。普通热处理有退火、正火、淬火、回火；表面热处理有表面 淬火（感应加热、火焰加热等）、化学热处理（渗碳、渗氮等）；其他热处理有真空热处理、 变形热处理和激光热处理等。 热处理方法虽然很多，但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的，通常用热处理工 艺曲线表示。 图1-34 热处理工艺曲线示意图 一、钢的普通热处理 根据加热及冷却的方法不同，获得金属材料的组织及性能也不同。普通热处理可分为退 火、正火、淬火和回火四种。普通热处理是钢制零件制造过程中非常重要的工序。 退火 1．退火工艺及其目的 退火是将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺，实际生产 中常采取随炉冷却的方式。 退火的主要目的：①降低硬度，改善钢的成形和切削加工性能；②均匀钢的化学成分和 组织；③消除内应力。 2．常用退火工艺方法 根据处理的目的和要求的不同，钢的退火可分为完全退火、球化退火和去应力退火等。 表1-4 为主要退火工艺方法及其应用。 表1-4 常用退火方法的工艺、目的与应用 名称 工艺 目的 应用 完全退火 将钢加热至Ac 3 以上30～50℃，保 温一定时间，
炉冷至室温 （或炉冷至600℃以下，出炉空冷） 细化晶粒，消除过热组织， 降低硬度和改善切削加工性 能 主要用于亚共析钢 的铸、锻件，有时也 用于焊接结构 球化退火 将钢加热至Ac 1 以上20～40℃， 保温一定时间，炉冷至室温，或 快速冷至略低于Ar 1 温度，保温 后出炉空冷，使钢中碳化物球状 化的退火工艺 使钢中的渗碳体球状化，以降低 钢的硬度，改善切削加工性，并 为以后的热处理做好组织准备。 若钢的原始组织中有严重的渗碳 体网，则在球化退火前应进行正 火消除，以保证球化退火效果 主要用于共析钢和 过共析钢 均匀化退火 （扩散退火） 将钢加热到略低于固相线温度 （Ac 3 或Ac cm 以上150~300℃）， 长时间保温（10~15h），随炉冷却。 使钢的化学成分和组织均匀 化 主要用于质量要求 高的合金铸锭、铸件 或锻胚 去应力退火 （低温退火） 将钢加热至 Ac 1 以下某一温度 （一般约为500~600℃），保温一 段时间，然后炉冷至室温 为了消除残余应力 主要用于消除铸、锻、 焊接件、冷冲压件以及 机加工件中的残余应力 再结晶退火 将钢加热至再结晶温度以上 100-200℃，保温一定时间，然 后随炉冷却 为了消除冷变形强化，改善 塑性 主要用于经冷变形 的钢 正火 1. 正火工艺及其目的 正火是将钢加热到Ac 3 （或Ac cm ）以上30~50℃，保温一定时间，出炉后在空气中冷却 的热处理工艺。对于含有 V、Ti、Nb 等碳化物形
成元素的合金钢，可采用更高的加热温度 （Ac 3 +100～150℃），为了消除过共析钢的网状碳化物，亦可酌情提高加热温度，让碳化物 充分溶解。其主要目的是： （1）对力学性能要求不高的结构、零件，可用正火作为最终热处理，以提高其强度、 硬度和韧性。 （2）对低、中碳素钢，可用正火作为预备热处理，以调整硬度，改善切削加工性 （3）对于过共析钢，正火可抑制渗碳体网的形成，为球化退火作好组织准备 2. 退火与正火的选用 正火与退火的主要差别是，前者冷却速度较快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍 高一些。 （1）从改善钢的切削加工性能方面考虑。一般认为，钢的硬度在170～230HBS 时具有 良好的切削加工性能。 （2）从使用性能方面考虑。一些受力不大的工件，力学性能要求不高，可用正火作为 最后热处理，对某些大型或形状复杂的零件，当淬火有开裂的危险时，可用正火代替淬火、 回火处理。 （3）从经济性方面考虑。由于正火比退火生产周期短，操作简便，工艺成本低。因此。 在满足钢的使用性能和工艺性能的前提下，应尽可能用正火代替退火。 淬火 淬火是将钢件加热到奥氏体化后以适当方式冷却，获得马氏体或（和）贝氏体组织的热 处理工艺。淬火可以显著提高钢的强度和硬度，是赋予钢件最终性能的关键性工序。 1. 淬火工艺 （1）淬火加热温度：钢的淬火加热温度可按Fe-Fe 3 C 相图（图1-20）来选定。 ①亚共析钢：
炉冷至室温 （或炉冷至600℃以下，出炉空冷） 细化晶粒，消除过热组织， 降低硬度和改善切削加工性 能 主要用于亚共析钢 的铸、锻件，有时也 用于焊接结构 球化退火 将钢加热至Ac 1 以上20～40℃， 保温一定时间，炉冷至室温，或 快速冷至略低于Ar 1 温度，保温 后出炉空冷，使钢中碳化物球状 化的退火工艺 使钢中的渗碳体球状化，以降低 钢的硬度，改善切削加工性，并 为以后的热处理做好组织准备。 若钢的原始组织中有严重的渗碳 体网，则在球化退火前应进行正 火消除，以保证球化退火效果 主要用于共析钢和 过共析钢 均匀化退火 （扩散退火） 将钢加热到略低于固相线温度 （Ac 3 或Ac cm 以上150~300℃）， 长时间保温（10~15h），随炉冷却。 使钢的化学成分和组织均匀 化 主要用于质量要求 高的合金铸锭、铸件 或锻胚 去应力退火 （低温退火） 将钢加热至 Ac 1 以下某一温度 （一般约为500~600℃），保温一 段时间，然后炉冷至室温 为了消除残余应力 主要用于消除铸、锻、 焊接件、冷冲压件以及 机加工件中的残余应力 再结晶退火 将钢加热至再结晶温度以上 100-200℃，保温一定时间，然 后随炉冷却 为了消除冷变形强化，改善 塑性 主要用于经冷变形 的钢 正火 1. 正火工艺及其目的 正火是将钢加热到Ac 3 （或Ac cm ）以上30~50℃，保温一定时间，出炉后在空气中冷却 的热处理工艺。对于含有 V、Ti、Nb 等碳化物形
成元素的合金钢，可采用更高的加热温度 （Ac 3 +100～150℃），为了消除过共析钢的网状碳化物，亦可酌情提高加热温度，让碳化物 充分溶解。其主要目的是： （1）对力学性能要求不高的结构、零件，可用正火作为最终热处理，以提高其强度、 硬度和韧性。 （2）对低、中碳素钢，可用正火作为预备热处理，以调整硬度，改善切削加工性 （3）对于过共析钢，正火可抑制渗碳体网的形成，为球化退火作好组织准备 2. 退火与正火的选用 正火与退火的主要差别是，前者冷却速度较快，得到的组织比较细小，强度和硬度也稍 高一些。 （1）从改善钢的切削加工性能方面考虑。一般认为，钢的硬度在170～230HBS 时具有 良好的切削加工性能。 （2）从使用性能方面考虑。一些受力不大的工件，力学性能要求不高，可用正火作为 最后热处理，对某些大型或形状复杂的零件，当淬火有开裂的危险时，可用正火代替淬火、 回火处理。 （3）从经济性方面考虑。由于正火比退火生产周期短，操作简便，工艺成本低。因此。 在满足钢的使用性能和工艺性能的前提下，应尽可能用正火代替退火。 淬火 淬火是将钢件加热到奥氏体化后以适当方式冷却，获得马氏体或（和）贝氏体组织的热 处理工艺。淬火可以显著提高钢的强度和硬度，是赋予钢件最终性能的关键性工序。 1. 淬火工艺 （1）淬火加热温度：钢的淬火加热温度可按Fe-Fe 3 C 相图（图1-20）来选定。 ①亚共析钢：
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