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1、第四章第四章 材料的改性材料的改性改造材料性能的手段改造材料性能的手段改造材料性能的手段改造材料性能的手段改变材料的成分改变材料的成分改变材料的成分改变材料的成分采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。4.1 4.1 钢的热处理钢的热处理1 1 1 1、热处理：、热处理：、热处理：、热处理：将钢在固态下采用适当的方式进行加热、将钢在固态下采用适当的方式进行加热、将钢在固态下采用适当的方式进行加热、将钢在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺保温和冷却
2、以获得所需的组织结构与性能的工艺保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺要素：加热、保温、冷却要素：加热、保温、冷却要素：加热、保温、冷却要素：加热、保温、冷却时间时间时间时间温度温度温度温度临界温度临界温度加热加热加热加热保温保温保温保温冷却冷却冷却冷却2 2、热处理特点：、热处理特点：、热处理特点：、热处理特点：只通过只通过只通过只通过改变工件的组织改变工件的组织改变工件的组织改变工件的组织来改变性能，来改变性能，来改变性能，来改变性能，而而而而不改变其形状。不改变其形状。不改变其形状。不改变其形状。3 3、热处理适用范围：、热处理适用范围：、热
3、处理适用范围：、热处理适用范围：只适用于固态下发生相变的材料，只适用于固态下发生相变的材料，只适用于固态下发生相变的材料，只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。不发生固态相变的材料不能用热处理强化。不发生固态相变的材料不能用热处理强化。不发生固态相变的材料不能用热处理强化。4 4、热处理的分类、热处理的分类、热处理的分类、热处理的分类整体整体整体整体热处理热处理热处理热处理 表面表面表面表面热处理热处理热处理热处理退火；正火；退火；正火；退火；正火；退火；正火；淬火；回火；淬火；回火；淬火；回火；淬火；回火；表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火 化学化学化学化学 热处
4、理热处理热处理热处理感应加热淬火感应加热淬火感应加热淬火感应加热淬火火焰加热淬火火焰加热淬火火焰加热淬火火焰加热淬火渗碳；渗氮；渗碳；渗氮；渗碳；渗氮；渗碳；渗氮；碳氮共渗；碳氮共渗；碳氮共渗；碳氮共渗；热处理热处理(1)(1)按照国家标准按照国家标准按照国家标准按照国家标准(2)(2)按零件按零件按零件按零件在生产中工艺流程的位置和作用不同在生产中工艺流程的位置和作用不同在生产中工艺流程的位置和作用不同在生产中工艺流程的位置和作用不同为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处
5、理。进一步热处理作准备的热处理。进一步热处理作准备的热处理。进一步热处理作准备的热处理。预备热处理预备热处理预备热处理预备热处理最终热处理最终热处理最终热处理最终热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理。4.1.14.1.1钢的整体热处理工艺钢的整体热处理工艺1 1、退火、退火、退火、退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却 (炉冷炉冷炉冷炉冷)的热处理工艺。的热处理工艺。的热处理工艺。的热处理
6、工艺。第二类退火：第二类退火：第二类退火：第二类退火：以改变组织与性能为目的以改变组织与性能为目的以改变组织与性能为目的以改变组织与性能为目的的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。完全退火、等温退火、球化退火等。完全退火、等温退火、球化退火等。完全退火、等温退火、球化退火等。完全退火、等温退火、球化退火等。第一类退火：第一类退火：第一类退火：第一类退火：不以组织转变为目的不以组织转变为目的不以组织转变为目的不以组织转变为目的的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。均匀化退火
7、、再结晶退火、去应力退火。均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。工艺：工艺：工艺：工艺：随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却至至至至500500以下以下以下以下空冷。空冷。空冷。空冷。AcAc3 3+30+305050，保温一定时间，保温一定时间，保温一定时间，保温一定时间，(1)(1)完全退火完全退火完全退火完全退火空冷空冷空冷空冷炉冷炉冷炉冷炉冷FeFeC%C%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s/s温度温度温度温度/AcAc3 3AcAc1 1AcAc3 3+30+305050目的：目的：目的：目的：细化组织；降低硬度、改善切削加工性能；细化组织；降低硬度、改善切削加工
8、性能；细化组织；降低硬度、改善切削加工性能；细化组织；降低硬度、改善切削加工性能；去除内应力。去除内应力。去除内应力。去除内应力。应用：应用：应用：应用：w wC C=0.3=0.30.6%0.6%的中碳及中碳合金钢的铸件、的中碳及中碳合金钢的铸件、的中碳及中碳合金钢的铸件、的中碳及中碳合金钢的铸件、锻件、轧制件及焊接件。锻件、轧制件及焊接件。锻件、轧制件及焊接件。锻件、轧制件及焊接件。不适于过共析钢不适于过共析钢不适于过共析钢不适于过共析钢C C0.3%0.3%不宜用退火方式改善切削加工性能不宜用退火方式改善切削加工性能不宜用退火方式改善切削加工性能不宜用退火方式改善切削加工性能组织：组织：
9、组织：组织：平衡组织平衡组织平衡组织平衡组织对于某些对于某些对于某些对于某些A A A A比较稳定的合金钢，比较稳定的合金钢，比较稳定的合金钢，比较稳定的合金钢，需十几个小时甚至几天。需十几个小时甚至几天。需十几个小时甚至几天。需十几个小时甚至几天。退火时间很长退火时间很长退火时间很长退火时间很长完全退火完全退火完全退火完全退火的局限性：的局限性：的局限性：的局限性：保温后保温后保温后保温后快冷到快冷到快冷到快冷到ArArArAr1 1 1 1以下以下以下以下某一温度下某一温度下某一温度下某一温度下等温保温等温保温等温保温等温保温，使过冷使过冷使过冷使过冷A A A A转变为转变为转变为转变为
10、P P P P体，体，体，体，等温退火等温退火等温退火等温退火工艺：工艺：工艺：工艺：A AFeFeC%C%GGP PS SQ时间时间时间时间/s/s温度温度温度温度/AcAc3 3ArAr1 1时间时间时间时间/s/s温度温度温度温度/AcAc1 1ArAr1 1AcAc1 1+20+204040空冷空冷空冷空冷相变完成后相变完成后相变完成后相变完成后空冷至室温。空冷至室温。空冷至室温。空冷至室温。亚共析亚共析亚共析亚共析AcAc3 3+30+305050；AcAc3 3+30+305050共、过共析共、过共析共、过共析共、过共析AcAc1 1+20+204040空冷空冷空冷空冷APAP特点
11、：特点：特点：特点：大大大大大大大大缩短缩短缩短缩短合金钢合金钢合金钢合金钢(A(A(A(A较稳定较稳定较稳定较稳定)的的的的退火时间退火时间退火时间退火时间。应用：应用：应用：应用：A A A A较稳定的较稳定的较稳定的较稳定的合金钢合金钢合金钢合金钢转变易控制转变易控制转变易控制转变易控制，能获得均匀的预期组织；，能获得均匀的预期组织；，能获得均匀的预期组织；，能获得均匀的预期组织；炉炉炉炉冷冷冷冷将钢中将钢中将钢中将钢中渗碳体球状化渗碳体球状化渗碳体球状化渗碳体球状化的退火工艺的退火工艺的退火工艺的退火工艺球化退火球化退火球化退火球化退火600600空冷。空冷。空冷。空冷。FeFeC%C
12、%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s/s温度温度温度温度/AcAc1 1ArAr1 1AcAc1 110102020炉冷炉冷炉冷炉冷空空空空冷冷冷冷空空空空冷冷冷冷目的：目的：目的：目的：降低硬度降低硬度降低硬度降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；，提高塑性，改善切削加工性能；，提高塑性，改善切削加工性能；，提高塑性，改善切削加工性能；工艺：工艺：工艺：工艺：AcAc1 1(10(1020)20)保温，保温，保温，保温，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，为以后为以后为以后为以后的淬
13、火作组织准备的淬火作组织准备的淬火作组织准备的淬火作组织准备。等温冷却或缓慢冷却，等温冷却或缓慢冷却，等温冷却或缓慢冷却，等温冷却或缓慢冷却，退火组织：退火组织：退火组织：退火组织：球状球状球状球状P P(F+(F+颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体)。应用：应用：应用：应用：共析共析共析共析和和和和过共析过共析过共析过共析成分的碳钢和合金钢锻、轧件。成分的碳钢和合金钢锻、轧件。成分的碳钢和合金钢锻、轧件。成分的碳钢和合金钢锻、轧件。球化退火前球化退火前球化退火前球化退火前原始组织中原始组织中原始组织中原始组织中不允许有网状不允许有网状不允许有网状不允许有网状FeFe3 3C C
14、存在，存在，存在，存在，否则球化效果不好否则球化效果不好否则球化效果不好否则球化效果不好(难以将网状碳化物熔断、球化难以将网状碳化物熔断、球化难以将网状碳化物熔断、球化难以将网状碳化物熔断、球化)。如有，应先进行如有，应先进行如有，应先进行如有，应先进行正火正火正火正火，以，以，以，以消除网状消除网状消除网状消除网状FeFe3 3C C。空冷空冷空冷空冷FeFeC%C%C%C%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s/s温度温度温度温度/AcAc3 311001100左右左右左右左右保温保温保温保温101015h15h工艺：工艺：工艺：工艺：AcAc3 3+150+150200200(温度
15、高温度高温度高温度高)，保温，保温，保温，保温101015h15h，随炉缓冷到随炉缓冷到随炉缓冷到随炉缓冷到350350，出炉空冷。出炉空冷。出炉空冷。出炉空冷。退火组织：退火组织：退火组织：退火组织：粗大过热平衡组织粗大过热平衡组织粗大过热平衡组织粗大过热平衡组织退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒应用：应用：应用：应用：质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件(4)(4)均
16、匀化退火均匀化退火均匀化退火均匀化退火(扩散退火扩散退火扩散退火扩散退火)目的：目的：目的：目的：减轻化学成分偏析和组织不均匀性。减轻化学成分偏析和组织不均匀性。减轻化学成分偏析和组织不均匀性。减轻化学成分偏析和组织不均匀性。炉冷炉冷炉冷炉冷350350(5)(5)去应力退火去应力退火去应力退火去应力退火目的：目的：目的：目的：消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，防止变形和开裂。防止变形和开裂。防止变形和开裂。防止变形和开裂。(不发生组织的转变不发生组织的转变不发生组织的转变不发生组织的
17、转变)工艺：工艺：工艺：工艺：工件随炉缓慢加热到工件随炉缓慢加热到工件随炉缓慢加热到工件随炉缓慢加热到AcAc1 1-(100-(100200)200)保温，保温，保温，保温，随炉缓慢冷却至随炉缓慢冷却至随炉缓慢冷却至随炉缓慢冷却至200200出炉出炉出炉出炉FeFeC%C%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s/s温度温度温度温度/AcAc1 1500500650650空冷空冷空冷空冷炉冷炉冷炉冷炉冷200200应用：应用：应用：应用：铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件
18、A AFeFeC%C%GGP PS SQ时间时间时间时间/s/s温度温度温度温度/AcAc3 3（AcAc1 1）2 2、正火、正火、正火、正火消除消除消除消除过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢二次网状渗碳体二次网状渗碳体二次网状渗碳体二次网状渗碳体，有利于球化退，有利于球化退，有利于球化退，有利于球化退火的进行。火的进行。火的进行。火的进行。(1)(1)目的：目的：目的：目的：细化晶粒，细化晶粒，细化晶粒，细化晶粒，提高提高提高提高低碳钢、低碳低合金钢低碳钢、低碳低合金钢低碳钢、低碳低合金钢低碳钢、低碳低合金钢硬度硬度硬度硬度 (140 (140190HBS)190HBS)，改善切削加工性；，
19、改善切削加工性；，改善切削加工性；，改善切削加工性；在静止的空气中冷却。在静止的空气中冷却。在静止的空气中冷却。在静止的空气中冷却。AcAc3 3(Ac(Ac1 1)+)+30305050空冷空冷空冷空冷加热到加热到加热到加热到AcAc3 3(或或或或AcAccmcm)+30)+305050，完全，完全，完全，完全A A化后，化后，化后，化后，(2)(2)工艺：工艺：工艺：工艺：(3)(3)组织：组织：组织：组织：伪共析组织伪共析组织伪共析组织伪共析组织C%=0.6%C%=0.6%1.4%1.4%，伪共析的伪共析的伪共析的伪共析的P P或或或或索氏体索氏体索氏体索氏体S S。C%C%0.6%0
20、.6%，S S+有少量的有少量的有少量的有少量的F F。(4)(4)优点优点优点优点(与退火比与退火比与退火比与退火比)力学性能高力学性能高力学性能高力学性能高 退火组织退火组织正火组织正火组织操作方便操作方便操作方便操作方便生产周期短、耗能少生产周期短、耗能少生产周期短、耗能少生产周期短、耗能少e.e.e.e.用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件 注：注：注：注：不适于高不适于高不适于高不适于高合金钢合金钢合金钢合金钢(C(C曲线右移，曲线右移，曲线右移，曲线右移，空气中也能淬火空气中也能淬火
21、空气中也能淬火空气中也能淬火)(5)(5)应用应用应用应用a.a.改善低碳钢的切削加工性能改善低碳钢的切削加工性能改善低碳钢的切削加工性能改善低碳钢的切削加工性能b.b.中碳结构钢件的预备热处理中碳结构钢件的预备热处理中碳结构钢件的预备热处理中碳结构钢件的预备热处理 c.c.普通结构零件的最终热处理普通结构零件的最终热处理普通结构零件的最终热处理普通结构零件的最终热处理 d.d.消除过共析钢的网状碳化物消除过共析钢的网状碳化物消除过共析钢的网状碳化物消除过共析钢的网状碳化物 3 3 3 3、钢的淬火、钢的淬火、钢的淬火、钢的淬火淬火加热温度淬火加热温度淬火加热温度淬火加热温度温度过低温度过低温
22、度过低温度过低(AcAc3 3)：淬火组织中有淬火组织中有淬火组织中有淬火组织中有F F残残残残。FeFeC%C%A AGGP PS SQQ(1)(1)钢的淬火工艺钢的淬火工艺钢的淬火工艺钢的淬火工艺淬火淬火淬火淬火将钢加热到将钢加热到将钢加热到将钢加热到AcAc3 3或或或或AcAcl l以上以上以上以上，保持一定时间后以，保持一定时间后以，保持一定时间后以，保持一定时间后以适适适适 当速度冷却，当速度冷却，当速度冷却，当速度冷却，获得获得获得获得马氏体和马氏体和马氏体和马氏体和(或或或或)贝氏体贝氏体贝氏体贝氏体组织。组织。组织。组织。温度过高：温度过高：温度过高：温度过高：A A A A
23、晶粒粗化，晶粒粗化，晶粒粗化，晶粒粗化，MMMM粗大，使钢的脆性增大；粗大，使钢的脆性增大；粗大，使钢的脆性增大；粗大，使钢的脆性增大；淬火组织：淬火组织：淬火组织：淬火组织：细小而均匀的细小而均匀的细小而均匀的细小而均匀的MMMM。a.a.亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢AcAc3 3+30+305050预备热处理组织：预备热处理组织：预备热处理组织：预备热处理组织：退火退火退火退火或或或或正火正火正火正火组织。组织。组织。组织。淬火应力增大，淬火应力增大，淬火应力增大，淬火应力增大，易产生变形和开裂。易产生变形和开裂。易产生变形和开裂。易产生变形和开裂。氧化脱碳严重；氧化脱碳严重；氧化脱碳
24、严重；氧化脱碳严重；过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢M+M+粒状渗碳体粒状渗碳体粒状渗碳体粒状渗碳体+A+A残残残残 (预备组织为预备组织为预备组织为预备组织为P P球球球球)过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢加热温度加热温度加热温度加热温度大于大于大于大于AcAccmcm，有害：，有害：，有害：，有害：)A)A的的的的C%C%增加，增加，增加，增加，MsMs和和和和MfMf点降低，淬火后点降低，淬火后点降低，淬火后点降低，淬火后A A残残残残增加，使增加，使增加，使增加，使 钢的钢的钢的钢的硬度和耐磨性降低。硬度和耐磨性降低。硬度和耐磨性降低。硬度和耐磨性降低。)A)A晶粒粗大，晶粒粗大，晶粒
25、粗大，晶粒粗大，MM片粗片粗片粗片粗，使钢的脆性增大。，使钢的脆性增大。，使钢的脆性增大。，使钢的脆性增大。组织：组织：组织：组织：共析钢共析钢共析钢共析钢M+AM+A残残残残FeFeC%C%A AGGP PS SQ)淬火淬火淬火淬火应力大应力大应力大应力大，工件表面，工件表面，工件表面，工件表面氧化氧化氧化氧化、脱碳脱碳脱碳脱碳严重。严重。严重。严重。b.b.共析钢、过共析钢共析钢、过共析钢共析钢、过共析钢共析钢、过共析钢 过共析钢组织中有未溶渗碳体，过共析钢组织中有未溶渗碳体，过共析钢组织中有未溶渗碳体，过共析钢组织中有未溶渗碳体，淬火后钢的硬度和耐磨性高。淬火后钢的硬度和耐磨性高。淬火后
26、钢的硬度和耐磨性高。淬火后钢的硬度和耐磨性高。AcAc1 1+30+305050c.c.合金钢合金钢合金钢合金钢 AcAc1 1(Ac(Ac3 3)+50)+50100100提高淬火温度有利于合金元素在提高淬火温度有利于合金元素在提高淬火温度有利于合金元素在提高淬火温度有利于合金元素在A A A A中充分溶解和均匀化。中充分溶解和均匀化。中充分溶解和均匀化。中充分溶解和均匀化。淬火介质淬火介质淬火介质淬火介质a.a.理想淬火冷却速度理想淬火冷却速度理想淬火冷却速度理想淬火冷却速度得到得到得到得到MMMM；避免零件的变形和开裂；避免零件的变形和开裂；避免零件的变形和开裂；避免零件的变形和开裂A
27、A时间时间(s)3001021031010800-100100200500600700温度温度温度温度()0400A A1 1MsMsMMf fv vk k)淬火冷却速度必须大于淬火冷却速度必须大于淬火冷却速度必须大于淬火冷却速度必须大于v vk k)“鼻子鼻子鼻子鼻子”附近快冷；附近快冷；附近快冷；附近快冷；“鼻子鼻子鼻子鼻子”上方，上方，上方，上方，在不出现在不出现在不出现在不出现P P前提下，前提下，前提下，前提下，尽量缓冷尽量缓冷尽量缓冷尽量缓冷，以，以，以，以降低零件的热应力；降低零件的热应力；降低零件的热应力；降低零件的热应力；“鼻子鼻子鼻子鼻子”下方下方下方下方MMMM转变区，转
28、变区，转变区，转变区，应应应应缓冷缓冷缓冷缓冷，减缓相变应力。，减缓相变应力。，减缓相变应力。，减缓相变应力。此介质不存在。此介质不存在。此介质不存在。此介质不存在。b.b.b.b.常用淬火介质常用淬火介质常用淬火介质常用淬火介质)水水水水应用：应用：应用：应用：只适于只适于只适于只适于尺寸较小、形状简单的碳钢尺寸较小、形状简单的碳钢尺寸较小、形状简单的碳钢尺寸较小、形状简单的碳钢零件淬火。零件淬火。零件淬火。零件淬火。特点：特点：特点：特点：650650500500(“(“鼻子鼻子鼻子鼻子”附近附近附近附近)，冷却能力不够。，冷却能力不够。，冷却能力不够。，冷却能力不够。3003002002
29、00(M(M区区区区)不够缓冷。不够缓冷。不够缓冷。不够缓冷。)盐水盐水盐水盐水 5%5%15%15%的盐水溶液的盐水溶液的盐水溶液的盐水溶液650650500500冷却能力远大于水，且件冷却能力远大于水，且件冷却能力远大于水，且件冷却能力远大于水，且件RaRa低。低。低。低。特点：特点：特点：特点：300300200200冷却能力也大于水，工件易产生变冷却能力也大于水，工件易产生变冷却能力也大于水，工件易产生变冷却能力也大于水，工件易产生变 形，甚至开裂。形，甚至开裂。形，甚至开裂。形，甚至开裂。应用：应用：应用：应用：用于用于用于用于形状简单、硬度要求较高而均匀、表面要形状简单、硬度要求较
30、高而均匀、表面要形状简单、硬度要求较高而均匀、表面要形状简单、硬度要求较高而均匀、表面要 求光洁、变形要求不严格的碳钢零件求光洁、变形要求不严格的碳钢零件求光洁、变形要求不严格的碳钢零件求光洁、变形要求不严格的碳钢零件。螺钉、销、垫圈螺钉、销、垫圈螺钉、销、垫圈螺钉、销、垫圈价廉价廉价廉价廉 冷却能力较强冷却能力较强冷却能力较强冷却能力较强)油油油油特点：特点：特点：特点：300300200200V V冷冷冷冷水，零件水，零件水，零件水，零件淬火应力淬火应力淬火应力淬火应力大大降大大降大大降大大降低低低低。650650500500V V冷冷冷冷小，对小，对小，对小，对防止过冷防止过冷防止过冷防
31、止过冷A A的分解不利的分解不利的分解不利的分解不利。应用：应用：应用：应用：过冷过冷过冷过冷A A较稳定的较稳定的较稳定的较稳定的合金钢合金钢合金钢合金钢或尺寸较小的碳钢件。或尺寸较小的碳钢件。或尺寸较小的碳钢件。或尺寸较小的碳钢件。(2)(2)淬火方法淬火方法淬火方法淬火方法可弥补介质的不足可弥补介质的不足可弥补介质的不足可弥补介质的不足a.a.操作简单、易实现机械化和自动化操作简单、易实现机械化和自动化操作简单、易实现机械化和自动化操作简单、易实现机械化和自动化特点：特点：特点：特点：单液淬火法单液淬火法单液淬火法单液淬火法b.b.易造成淬火内应力易造成淬火内应力易造成淬火内应力易造成淬
32、火内应力(工件表面与心部温差大工件表面与心部温差大工件表面与心部温差大工件表面与心部温差大)应用：应用：应用：应用：适用于适用于适用于适用于形状简单的工件形状简单的工件形状简单的工件形状简单的工件。c.c.水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足或硬度不均匀水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足或硬度不均匀水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足或硬度不均匀水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足或硬度不均匀A A1 1MsMsMfMf时间时间时间时间温度温度温度温度0 0单液单液单液单液V V冷冷冷冷小小小小双液淬火法双液淬火法双液淬火法双液淬火法 将将将将A A化后的工件在水中冷却到接近化后的工件在水中冷却到接近化后的
33、工件在水中冷却到接近化后的工件在水中冷却到接近MsMs时，立即取出时，立即取出时，立即取出时，立即取出放入油中冷却。放入油中冷却。放入油中冷却。放入油中冷却。应用：应用：应用：应用：形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢 零件。零件。零件。零件。特点：特点：特点：特点：既防止既防止既防止既防止AMAMAMAM发生中途分解，又发生中途分解，又发生中途分解，又发生中途分解，又防止淬火变形、开裂防止淬火变形、开裂防止淬火变形、开裂防止淬火变形、开裂(M(M(M(M相变在缓
34、相变在缓相变在缓相变在缓冷的介质中进行冷的介质中进行冷的介质中进行冷的介质中进行)a.a.冷却冷却冷却冷却条件理想条件理想条件理想条件理想b.b.工件表面与心部工件表面与心部工件表面与心部工件表面与心部温差较大温差较大温差较大温差较大；工艺工艺工艺工艺操作困难操作困难操作困难操作困难。A A1 1MsMsMfMf时间时间时间时间温度温度温度温度0 0单液单液单液单液双液双液双液双液应用：应用：应用：应用：适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工 件，如刀具、量具等。件
35、，如刀具、量具等。件，如刀具、量具等。件，如刀具、量具等。等温淬火等温淬火等温淬火等温淬火 将将将将A A化钢件快冷到化钢件快冷到化钢件快冷到化钢件快冷到B B转变温度区间等温保持，使转变温度区间等温保持，使转变温度区间等温保持，使转变温度区间等温保持，使ABAB下后，取出空冷。下后，取出空冷。下后，取出空冷。下后，取出空冷。特点：特点：特点：特点：淬火淬火淬火淬火应力与变形极小，应力与变形极小，应力与变形极小，应力与变形极小，有较高的塑性和韧性。有较高的塑性和韧性。有较高的塑性和韧性。有较高的塑性和韧性。应用：应用：应用：应用：常用来处理形状复杂、尺常用来处理形状复杂、尺常用来处理形状复杂、
36、尺常用来处理形状复杂、尺寸要求精确，强韧性高的工寸要求精确，强韧性高的工寸要求精确，强韧性高的工寸要求精确，强韧性高的工具、模具和弹簧等。具、模具和弹簧等。具、模具和弹簧等。具、模具和弹簧等。A A1 1MsMsMfMf时间时间时间时间温度温度温度温度0 0单液单液单液单液双液双液双液双液分级分级分级分级等温等温等温等温冷处理冷处理冷处理冷处理 将零件淬火至室温后，立即放入将零件淬火至室温后，立即放入将零件淬火至室温后，立即放入将零件淬火至室温后，立即放入0 0以下的介质以下的介质以下的介质以下的介质(如如如如温度为温度为温度为温度为-78-78的干冰的干冰的干冰的干冰+酒精酒精酒精酒精)中继
37、续冷却，以增加马氏中继续冷却，以增加马氏中继续冷却，以增加马氏中继续冷却，以增加马氏体的转变量的工艺。体的转变量的工艺。体的转变量的工艺。体的转变量的工艺。目的：目的：目的：目的：减少减少减少减少A A残残残残，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。应用：应用：应用：应用：w wC C0.60.6、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。如精密量具、精密丝杠、精密轴承等如精密量具、精密丝杠、精密轴承等如精密量具、精密丝杠、
38、精密轴承等如精密量具、精密丝杠、精密轴承等(3)(3)钢的淬透性钢的淬透性钢的淬透性钢的淬透性淬透性淬透性淬透性淬透性钢在淬火时获得钢在淬火时获得钢在淬火时获得钢在淬火时获得MMMM的能力的能力的能力的能力指标指标指标指标钢的淬透性钢的淬透性钢的淬透性钢的淬透性实际工件淬硬实际工件淬硬实际工件淬硬实际工件淬硬(透透透透)层深度层深度层深度层深度淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、同一材料的淬硬层深度与工件尺寸
39、、冷却介质有关。冷却介质有关。冷却介质有关。冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷工件尺寸小、介质冷工件尺寸小、介质冷工件尺寸小、介质冷却能力强，淬硬层深。却能力强，淬硬层深。却能力强，淬硬层深。却能力强，淬硬层深。有效淬透层深度有效淬透层深度有效淬透层深度有效淬透层深度工件表面至半工件表面至半工件表面至半工件表面至半MM的深度的深度的深度的深度影响淬透性因素：影响淬透性因素：影响淬透性因素：影响淬透性因素：v vk kv v v vk k k k愈小，愈小，愈小，愈小，A A A A愈稳定愈稳定愈稳定愈稳定淬透性好淬透性好淬透性好淬透性好 )合金元素合金元素合金元素合金元素 除除除除CoCo外，大
40、多数溶于外，大多数溶于外，大多数溶于外，大多数溶于A A的合金，使钢的的合金，使钢的的合金，使钢的的合金，使钢的 淬透性淬透性淬透性淬透性(C(C曲线右移曲线右移曲线右移曲线右移)。)含碳量含碳量含碳量含碳量 共析钢淬透性最好共析钢淬透性最好共析钢淬透性最好共析钢淬透性最好)A)A化温度化温度化温度化温度淬透性淬透性淬透性淬透性高高高高A A稳定性稳定性稳定性稳定性，C C曲线右移，曲线右移，曲线右移，曲线右移，v vk k 原因：原因：原因：原因：A A A A晶粒长大，成分均匀化晶粒长大，成分均匀化晶粒长大，成分均匀化晶粒长大，成分均匀化)钢中未溶第二相钢中未溶第二相钢中未溶第二相钢中未溶
41、第二相C%-0.77%C%-0.77%淬透性淬透性淬透性淬透性原因：原因：未溶第二相成为未溶第二相成为未溶第二相成为未溶第二相成为A A分解的非自发形核核心分解的非自发形核核心分解的非自发形核核心分解的非自发形核核心A A越易分解，淬透性越易分解，淬透性越易分解，淬透性越易分解，淬透性未溶第二相未溶第二相越多越多越多越多a.a.临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法 临界直径临界直径临界直径临界直径D Dc c淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透 的最大直径。的最大直径
42、。的最大直径。的最大直径。D Dc c越大，钢的淬透性越高。越大，钢的淬透性越高。越大，钢的淬透性越高。越大，钢的淬透性越高。临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法端淬试验法端淬试验法端淬试验法端淬试验法淬透性的测定淬透性的测定淬透性的测定淬透性的测定DDDDc c c c测定方法测定方法测定方法测定方法 制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各试样截面上沿直径分布的硬度试样截面上沿直径分布的硬度试样截面上沿直径分布的硬度试样截面上沿直径分布的硬度U
43、 U形曲线，从中找出形曲线，从中找出形曲线，从中找出形曲线，从中找出中中中中心恰为半心恰为半心恰为半心恰为半MM组织组织组织组织的圆棒，该圆棒直径即为临界径。的圆棒，该圆棒直径即为临界径。的圆棒，该圆棒直径即为临界径。的圆棒，该圆棒直径即为临界径。b.b.b.b.端淬试验法端淬试验法端淬试验法端淬试验法表示方法表示方法表示方法表示方法：J J 表示末端淬透性；表示末端淬透性；表示末端淬透性；表示末端淬透性；d d 表示半马氏体区到水冷端的距离；表示半马氏体区到水冷端的距离；表示半马氏体区到水冷端的距离；表示半马氏体区到水冷端的距离；HRCHRC为半马氏体区的硬度为半马氏体区的硬度为半马氏体区的
44、硬度为半马氏体区的硬度。标准试样标准试样标准试样标准试样(25mm100mm)(25mm100mm)经经经经A A化后，在专用设化后，在专用设化后，在专用设化后，在专用设备上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度备上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度备上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度备上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度距水冷端距离的关系曲线距水冷端距离的关系曲线距水冷端距离的关系曲线距水冷端距离的关系曲线(淬透性曲线淬透性曲线淬透性曲线淬透性曲线)的试验方法的试验方法的试验方法的试验方法淬透性的应用淬透性的应用淬透性的应用淬透性的应用 截面较大、形状复杂及受力情况特殊
45、的重要零件，截面较大、形状复杂及受力情况特殊的重要零件，截面较大、形状复杂及受力情况特殊的重要零件，截面较大、形状复杂及受力情况特殊的重要零件，用用用用淬透性高淬透性高淬透性高淬透性高的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。a.a.根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求 受扭转或弯曲受扭转或弯曲受扭转或弯曲受扭转或弯曲载荷的零件，用载荷的零件，用载荷的零件，用载荷的零件，用淬透性较低淬透
46、性较低淬透性较低淬透性较低的钢。如的钢。如的钢。如的钢。如轴类、齿轮等。轴类、齿轮等。轴类、齿轮等。轴类、齿轮等。焊接件焊接件焊接件焊接件，不宜选用淬透性高不宜选用淬透性高不宜选用淬透性高不宜选用淬透性高的钢，否则工件变形、的钢，否则工件变形、的钢，否则工件变形、的钢，否则工件变形、开裂。开裂。开裂。开裂。b.b.b.b.考虑钢材的考虑钢材的考虑钢材的考虑钢材的“尺寸效应尺寸效应尺寸效应尺寸效应”尺寸效应：尺寸效应：尺寸效应：尺寸效应：随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象尺寸越大
47、尺寸越大尺寸越大尺寸越大，淬火时，淬火时，淬火时，淬火时V V V V冷冷冷冷越慢越慢越慢越慢合金元素含量高合金元素含量高合金元素含量高合金元素含量高，钢的，钢的，钢的，钢的尺寸效应则不明显尺寸效应则不明显尺寸效应则不明显尺寸效应则不明显。淬透层越薄，淬透层越薄，淬透层越薄，淬透层越薄，性能越差性能越差性能越差性能越差 c.c.合理的加工工序合理的加工工序合理的加工工序合理的加工工序影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：马氏体的含碳量。马氏体的含碳量。马氏体的含碳量。马氏体的含碳量。含碳量越高，淬硬性越好含碳量越高，淬硬性越好含碳量越高，淬硬性越好含碳量越高，淬硬性越好 合金元素对淬硬性无显
48、著影响。合金元素对淬硬性无显著影响。合金元素对淬硬性无显著影响。合金元素对淬硬性无显著影响。淬硬性淬硬性淬硬性淬硬性钢在淬火后所能达到的最高硬度。钢在淬火后所能达到的最高硬度。钢在淬火后所能达到的最高硬度。钢在淬火后所能达到的最高硬度。注意注意注意注意 淬硬性淬硬性淬硬性淬硬性 淬透性。淬透性。淬透性。淬透性。淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工(3)(3)钢的淬硬性钢的淬硬性钢的淬硬性钢的淬硬性)要求要求要求要求高塑性、韧性高塑性、韧性高塑性、韧性高塑性、韧性的焊接件及
49、其它机械零件，应选的焊接件及其它机械零件，应选的焊接件及其它机械零件，应选的焊接件及其它机械零件，应选 用淬硬性低的用淬硬性低的用淬硬性低的用淬硬性低的低碳、低合金钢低碳、低合金钢低碳、低合金钢低碳、低合金钢。淬硬性的应用淬硬性的应用淬硬性的应用淬硬性的应用)高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性的各种工、模具，可选用淬硬性的各种工、模具，可选用淬硬性的各种工、模具，可选用淬硬性的各种工、模具，可选用淬硬性 高的高的高的高的高碳、高合金钢高碳、高合金钢高碳、高合金钢高碳、高合金钢；)综合力学性能综合力学性能综合力学性能综合力学性能要求高的机械零件，可选用淬硬性中要求高
50、的机械零件，可选用淬硬性中要求高的机械零件，可选用淬硬性中要求高的机械零件，可选用淬硬性中 等的等的等的等的中碳及中碳合金钢中碳及中碳合金钢中碳及中碳合金钢中碳及中碳合金钢；4 4、回火回火回火回火回火回火回火回火钢件淬硬后加热到钢件淬硬后加热到钢件淬硬后加热到钢件淬硬后加热到AcAc1 1以下以下以下以下某一温度，保温一定某一温度，保温一定某一温度，保温一定某一温度，保温一定 时间然后冷却到室温的热处理工艺。时间然后冷却到室温的热处理工艺。时间然后冷却到室温的热处理工艺。时间然后冷却到室温的热处理工艺。未淬火的钢回火无意义。未淬火的钢回火无意义。钢淬火后应立即进行回火。钢淬火后应立即进行回火