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1、4.1.3 4.1.3 钢的普通热处理钢的普通热处理前测及回顾主题：钢的加热和冷却热热处处理理加热时的各临界点Ac1、Ac3、Accm冷却时的各临界点Ar1、Ar3、Arcm353333低温的马氏体型转变中温的贝氏体型转变高温的珠光体型转变7275501.24.4钢铁材料热处理的最终目的是：强化金属材料提高产品质量提高产品寿命获得奥氏体组织ABCD 铜棒 24 mm如何消除拉拔过程中的硬化现象？电缆线 0.15 mm启发思考：启发思考：切削件的硬度在170230HB范围内，切削性能较好。刀具具有较高的韧性时，不容易发生崩刃。切削件的硬度如何调整？刀具如何才能具有较高的韧性？启发思考：启发思考：
2、季裂加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力如何消除加工过程中产生的内应力？启发思考：启发思考：4.1.3 钢的普通热处理 温度不同、冷却不同、转变不同、效果不同、目的不同。钢的最基本的热处理工艺四把火四把火四把火四把火：退火退火正火正火淬火淬火回火回火4.5下列属于钢的最基本的热处理工艺的是：退火正火淬火回火ABCD此处添加选项内容多选题第一把第一把退火退火4.1.3 钢的普通热处理 1.钢的退火 完全退火等温退火球化退火去应力退火 定义：定义：将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却炉冷却）的热处理工艺叫做退火。目的：降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
3、细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能，或为以后的热处理作准备。消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。4.6钢退火的目的：软化钢材以利于切削加工消除内应力以防止工件变形细化晶粒，改善组织为零件的最终热处理作好准备ABCD多选题1.完全退火名称由来：钢经历完全奥氏体化过程作用：降低钢的强度，细化晶粒，充分消除内应力，为切削加工和后续的热处理作准备。工艺方法：加热到Ac3以上3050，保温，随炉冷却。组织：细小均匀的平衡组织。完全退火：是将钢加热到完全奥氏体化（Ac3以上3050），随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法。1.完全退火应用范围：中碳钢、中碳合金钢(亚共折钢，共析钢)的
4、锻件、铸件、热轧型材等；不适用于过共析钢。答：答：完全退火不能用于过共析钢过共析钢，因为需加热到Accm 以上再缓慢冷却时会得到平衡组织，即在晶界处平衡组织，即在晶界处析出网状渗碳体网状渗碳体，造成钢的脆化。反问：过共析钢的平衡组织？反问：过共析钢的平衡组织？网状渗碳体网状渗碳体问题：为什么不适用于过共析钢呢？问题：为什么不适用于过共析钢呢？完全退火组织P+F亚共析钢（共析钢）的平衡状态组织平衡状态组织4.7完全退火适用于：中碳钢低碳钢中高碳钢中低碳钢ABCD单选题2.等温退火等温退火：与完全退火加热温度相同，只是以较快速度冷等温退火：与完全退火加热温度相同，只是以较快速度冷却到却到A1以下等
5、温一段时间使奥氏体转变为珠光体然后空冷。以下等温一段时间使奥氏体转变为珠光体然后空冷。完全退火的缺点：完全退火的缺点：所需时间很长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要几十小时解决：解决：为了缩短退火时间，可采用等温退火。2.等温退火4.8等温退火适用于：中碳钢低碳钢所有钢中低碳钢ABCD单选题3.球化退火目的：使目的：使FeFe3 3C C球化，降低硬度；球化，降低硬度；提高韧性，改善切削加工性；提高韧性，改善切削加工性；为以后淬火做准备。为以后淬火做准备。定义：是将钢加热到定义：是将钢加热到Ac1以上以上2030,保温一定时间，保温一定时间，以不大于以不大于50/h的冷却速度随炉
6、冷却下来，使钢中碳的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化物呈球状的工艺方法称为化物呈球状的工艺方法称为球化退火球化退火球化退火球化退火。3.球化退火过共析钢球化退火前要用正火消除网状渗碳体。过共析钢球化退火前要用正火消除网状渗碳体。实质：通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变实质：通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，球化退火后的组织是由铁素体和球状为球状渗碳体，球化退火后的组织是由铁素体和球状渗碳体组成的球状珠光体。渗碳体组成的球状珠光体。3.球化退火球化退火工艺：球化退火工艺：Ac1以上20-30度保温，缓冷应用范围：应用范围：过共析钢，共析钢组织：组织：球状P（F+球状Fe
7、C3）4.9球化退火适用于：所有钢低碳钢中碳钢高碳钢ABCD单选题4.去应力退火目的：是消除由于塑性变形、焊接、切削加工、铸造等目的：是消除由于塑性变形、焊接、切削加工、铸造等形成的残余应力。形成的残余应力。切削加工或使用中的变形和开裂；切削加工或使用中的变形和开裂；降低机器的精度；甚至会发生事故。降低机器的精度；甚至会发生事故。去应力去应力退火：退火：是将钢加热到略低是将钢加热到略低A1的温度（一般取的温度（一般取500650）,保温一定时间后缓慢冷却的工艺方法。保温一定时间后缓慢冷却的工艺方法。4.去应力退火4.10去应力退火适用于：中高碳钢中低碳钢高中碳钢所有钢ABCD单选题工艺方法：将
8、工件随炉缓慢加热至500650（A1点），保温一段时间后随炉缓慢冷却，至200出炉空冷。退火温度愈高，内应力消除越充分，退火所需的时间越短。组织：在去应力退火中不发生相变。4.11完全退火的加热温度是：Ac3以上3050Ac3以下3050Ac1以上2040Ac1以下2040ABCD单选题4.12去应力退火的加热温度是：Ac3以上3050Ac3以下3050Ac1以上2040Ac1以下2040ABCD单选题第二把第二把正火正火4.1.3 钢的普通热处理-2.钢的正火 正火：将钢加热到Ac3或Accm以上3050，保温适当的时间，从炉中取出在空气中空气中空气中空气中冷却。冷速快（空冷），组织细，强/
9、硬度提高。应用范围广保温温度高4.13正火的加热温度是：Ac3以上3050Ac3以下3050Ac1以上2040Ac1以下2040ABCD单选题4.14正火和退火的区别是：适用的对象不同热处理目的不同加热温度不同冷却方式不同ABCD单选题共析钢正火后组织：S，而退火后组织：P。正火的应用（2）用于低、中碳钢作为预先热处理，得合适的硬度便于切削加工。（3）用于过共析钢，消除网状Fe3C，有利于球化退火的进行。（1）用于普通结构零件，作为最终热处理，细化晶粒提高机械性能。（2）从使用性能上考虑）从使用性能上考虑如工件性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火，那么往往用正火来提高其机械性能。但若零件的形
10、状比较复杂形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹的危险，应采用退火应采用退火。（3）从经济上考虑）从经济上考虑 正火比退火的生产周期短，耗能少，操作简便，故在可能的条件下，应优先考虑正火优先考虑正火。（1）从切削加工性上考虑）从切削加工性上考虑一般金属的硬度在HBS170230范围内，切削性能较好。高则过硬，难加工，刀具磨损快；低则切屑不易断，刀具发热和磨损，加工后零件表面粗糙度大。对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢、工具钢和中碳以上合金钢则以退火为宜高碳结构钢、工具钢和中碳以上合金钢则以退火为宜。正火与退火的总结在实际的制
11、造过程中，常见的工艺路线如：在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺！退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺！退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺！退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺！应用 为什么将其安排在铸铸/锻造锻造与 切削加工切削加工之间呢?为什么退火与正火有着非常广泛的应用?在铸在铸/锻造锻造/焊接之后焊接之后，钢件中不但残留有铸造或锻造应，钢件中不但残留有铸造或锻造应力，而且还往往存在着成分和组织上的不均匀性，因而力，而且还往往存在着成分和组织上的不均匀性，因而机械性能较低机
12、械性能较低，还会导致以后淬火时的变形和开裂。也，还会导致以后淬火时的变形和开裂。也会存在硬度偏高或偏低的现象，严重影响后续的切削加工会存在硬度偏高或偏低的现象，严重影响后续的切削加工性能。性能。退火和正火是生产上应用很广泛的退火和正火是生产上应用很广泛的预备热处理预备热处理预备热处理预备热处理工艺。工艺。预备热处理是指消除坯料、半成品中的某些缺陷，为后预备热处理是指消除坯料、半成品中的某些缺陷，为后续冷加工、最终热处理作组织准备而进行的热处理。续冷加工、最终热处理作组织准备而进行的热处理。经过退火和正火后，便可得到细而均匀的组织，并消除应经过退火和正火后，便可得到细而均匀的组织，并消除应力，改
13、善钢件的机械性能并为随后的淬火作了准备。力，改善钢件的机械性能并为随后的淬火作了准备。经过退火与正火后，钢的组织接近于平衡组织，其硬度适经过退火与正火后，钢的组织接近于平衡组织，其硬度适中，有利于下一步的切削加工。中，有利于下一步的切削加工。如果工件的性能要求不高时，退火或正火常作为最终热处理。如果工件的性能要求不高时，退火或正火常作为最终热处理。4.15从切削加工性上考虑，低、中碳结构钢以从切削加工性上考虑，低、中碳结构钢以 作为预先热处理：作为预先热处理：退火正火回火淬火ABCD4.16从使用性能上考虑，如工件性能要求不太高，从使用性能上考虑，如工件性能要求不太高，应选用应选用 作为热处理
14、：作为热处理：退火正火回火淬火ABCD4.17作为热处理正火和退火哪个经济性高：作为热处理正火和退火哪个经济性高：退火正火都高都低ABCD4.18形状复杂的零件，应选用形状复杂的零件，应选用 作为热处理：作为热处理：退火正火先退火再正火先正火再退火ABCD第三把第三把淬火淬火v淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上适当温度，保温一定时间，然后快速冷却(冷却速度大于k)，以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。3.钢的淬火v淬火的目的：获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度及耐磨性。v淬火是钢的最经济，最有效的强化手段之一淬火是钢的最经济，最有效的强化手段之一。4.19淬火的目的：获得马氏体组织
15、提高钢的强度、硬度提高钢的耐磨性提高钢的切削性能ABCD下下板条板条针状针状返回返回（1）淬火加热温度 亚共析钢完全奥氏体化淬火，加热温度为Ac3+(3050)。共析钢和过共析钢加热温度为Ac1+(3050)。工程应用要点：实际确定具体零件淬火加热与保温时间，须综合考虑钢的成分、原始组织、工件形状和尺寸、加热介质、装炉量等因素的影响，生产中常用有关经验经验公式公式估算。（2）淬火冷却既保证工件淬火后得到马氏体（一般需要较快的冷速），又要保证淬火质量，减小淬火应力和变形与开裂的倾向（冷速慢些有利）。淬火冷却介质：水、盐或碱的水溶液和油等；淬火方法：a.单液淬火将加热至淬火温度的工件，投入单一一种
16、淬火介质中连续冷却至室温。例如，碳钢在水中淬火、合金钢在油中淬火等。单液淬火操作简便，易于实现机械化和自动化。但也有不足之处，即易产生淬火缺陷。水中淬火易产生变形和裂纹，油中淬火易产生硬度不足或硬度不均匀等现象。b.双介质淬火将加热的工件先投入一种冷却能力强的介质中冷却，然后在Ms点区域转入冷却能力小的另一种介质中冷却。例如，形状复杂的非合金钢工件采用水淬油冷法；合金钢工件采用油淬空冷法等。双介质淬火可使低温转变时的内应力减小，从而有效防止工件的变形与开裂。c.马氏体分级淬火将加热的工件先放入温度为Ms点附近(150260)的盐浴或碱浴中，稍加停留(约25分钟)，等工件整体温度趋于均匀时，再取
17、出空冷以获得马氏体。分级淬火可更为有效地避免变形和裂纹的产生，而且比双介质淬火易于操作，一般适用于形状一般适用于形状较复复杂，尺寸，尺寸较小的工件。小的工件。d.贝氏体等温淬火在稍高于Ms点温度的盐浴或碱浴中，保温足够的时间，使其发生下贝氏体转变后出炉空冷。等温淬火的内应力很小，工件不易变形与开裂，而且具有良好的综合力学性能。等温淬火常用于等温淬火常用于处理形状理形状复复杂，尺寸要求精确，并且硬度和，尺寸要求精确，并且硬度和韧性都要求性都要求较高的工件，如各种冷、高的工件，如各种冷、热冲模，成型刃具和冲模，成型刃具和弹簧等。簧等。e.局部淬火有些工件按其工件条件只是局部要求高硬度局部要求高硬度
18、，则可进行局部加热淬火方法，以避免工件其他部分产生变形与裂纹。淬火冷却淬火冷却应用应用水水形状简单、硬度要求高、变形度要求形状简单、硬度要求高、变形度要求不高的碳钢不高的碳钢盐水盐水油油合金钢和小尺寸碳钢合金钢和小尺寸碳钢碱碱/盐浴盐浴截面不大、形状复杂、变形要求严格截面不大、形状复杂、变形要求严格的合金钢的合金钢常用淬火冷却介质的应用中国在春秋晚期已掌握冶铁技术。战国时期，冶铁业已逐渐盛行，到了晚期，不仅能炼出高碳钢，并掌握了淬火技术，于是开始进入以铁兵器代替铜兵器的时代。战国晚期还出现了铁制铠甲。（3）钢的淬透性（Hardenability）钢的热处理工艺性能钢的淬透性：钢在淬火冷却时，获
19、得马氏体组织深度的能力。衡量标准：其高低以钢在规定的标准淬火条件下能够获得的有有有有效淬硬深度效淬硬深度效淬硬深度效淬硬深度来表示。用不同钢种制造的相同形状和尺寸的工件，在同样条件下淬火，有效淬硬深度深的钢淬透性好。钢的淬透性是机械设计制造过程中，合理选材和正确制定热处理工艺的重要依据。（3）钢的淬透性 影响淬透性的主要因素：含碳量为0.77%的共析钢在碳钢中淬透性最好，能溶入奥氏体的绝大多数合金元素都有利于提高淬透性。淬透性的重要性：淬透不需淬透淬透性低。钢的淬透性（钢的淬透性（HardenabilityHardenability）如果淬透性太低会导致强度和韧性大幅降低影响工件的有效工作。第
20、四把第四把回火回火v定定定定义义：将淬火后的钢，再加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称回火。回火一般是回火一般是回火一般是回火一般是热处热处理的最后一道工序。理的最后一道工序。理的最后一道工序。理的最后一道工序。回火的目的：回火的目的：回火的目的：回火的目的：(1)消除内应力，防止工件变形和开裂。(2)稳定组织和尺寸，降低脆性。(3)获得所需的综合力学性能。4.4.回火（回火（TemperingTempering）4.20回火的目的：消除内应力获得所需的综合力学性能稳定组织和尺寸，降低脆性提高钢的切削性能ABCD回火转变回火转变：淬火后钢的组织是不稳定的，具有向
21、稳定组织转变的自发倾向。加加加加热热回火加速了回火加速了回火加速了回火加速了这这个自个自个自个自发转变发转变的的的的过过程。程。程。程。淬火钢在回火时，随着温度的升高，淬火马氏体和残余奥氏体依次分解，如马氏体中过饱和碳原子以碳化物形式析出，甚至在较高温度时形成块状铁素体和球状渗碳体的混合组织。由于回火温度不同，发生的转变及程度不同，组织依次为回火马氏体、回火托氏体和回火索氏体，这些都是多相混合组织。回火马氏体组织金相图 回火屈氏体组织金相图 回火索氏体组织金相图回火钢的性能：回火钢的性能：淬火钢在回火过程中，回火温度回火组织钢的性能之间存在着一一对应关系。其变化基本趋势:随着回火温度的升高，钢
22、的强度、硬度下降，而塑性、随着回火温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、随着回火温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、随着回火温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、韧性提高。韧性提高。韧性提高。韧性提高。在较低温度（200-300）回火时，因淬火引起的内应力被消除，钢的屈服强度和抗拉强度都得到提高。回火钢的性能只与加热温度有关，而与冷却速度无关。2 2、回火种类及应用、回火种类及应用淬火钢回火后的组织和性能决定于回火温度。按回火温度范围的不同，可将钢的回火分为三类：低温回火低温回火：回火温度范围一般为150250，得到回火马氏体组织。（HRC58-64）主要用于刀具、量具、冷冲压模具及其
23、他要求硬而耐磨的零件。主要用于刀具、量具、冷冲压模具及其他要求硬而耐磨的零件。主要用于刀具、量具、冷冲压模具及其他要求硬而耐磨的零件。主要用于刀具、量具、冷冲压模具及其他要求硬而耐磨的零件。中温回火中温回火：回火温度范围通常为350500，得到回火托氏体组织。（HRC35-50）主要用于弹性零件及热锻模具等。主要用于弹性零件及热锻模具等。主要用于弹性零件及热锻模具等。主要用于弹性零件及热锻模具等。高温回火高温回火：回火温度范围通常为500650，得到回火索氏体组织。（HRC25-35）广泛用于受力构件，如螺栓、连杆、齿轮、曲轴等。广泛用于受力构件，如螺栓、连杆、齿轮、曲轴等。生产中常把淬火及高
24、温回火的复合热处理工艺称为“调质调质调质调质”。调质钢与正火钢相比，不仅强度较高，而且塑性、韧性远高于后者，这是由于调质后钢的组织是回火索氏体，其渗碳体呈球粒状，而正火后的索氏体中渗碳体呈薄片状，因此，重要零件均应采用重要零件均应采用调质处理。调质处理。调质淬火淬火高温回火高温回火4.214.21调质是：调质是：淬火+低温回火淬火+中温回火淬火+高温回火淬火+回火ABCD4.224.22螺栓螺母采用螺栓螺母采用 方法处理：方法处理：低温回火中温回火高温回火调质ABCD4.234.23游标卡尺采用游标卡尺采用 方法处理：方法处理：低温回火中温回火高温回火调质ABCD4.244.24弹簧采用弹簧采用 方法处理：方法处理：低温回火中温回火高温回火调质ABCD4.254.25重要的零件一般采用重要的零件一般采用 方法处理：方法处理：低温回火中温回火高温回火调质ABCD为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150250）精加工前，把工件重新加热到100150，保持520小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效处理。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。时间是检验真理的唯一标准时间是检验真理的唯一标准时效处理谢谢谢谢