单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 三 章,热处理与表面工程技术,(热处理,工 艺 部 分,）,教学要求,：,本节是课程的重点，要求熟练掌握：,1.各种热处理工艺方法的目的，工艺特点，组织和性能特点及其应用2.能根据零件材料和性能要求选择合适的热处理方法Review,金属热处理,是通过,加热,、,保温,、,冷却,，,以改善材料内部结构与性能的工艺方法,根据工艺方法,热处理可分为三大类：,普通热处理,：退火、正火、淬火、回火,表面热处理,：表面淬火和表面化学热处理,其它热处理,：形变热处理，超细化热处理,真空热处理等,3.3,退火与正火,1、定义,退火,（Annealing）,将钢加热到预定温度，保温后,缓慢冷却,（炉冷）,，获得接近平衡组织的热处理工艺正火,（Normalizing）,将钢加热到奥氏体状态,保温后在,空,气中,冷,却,的工艺1.退火与正火,（1）目的,例、齿轮加工工艺路线,毛坯锻造,正火（退火）,机加工热处理精加工-,1）,消除应力,以减少铸锻焊和其它加工零件变形,开裂倾向；,2）,细化晶粒,，消除组织缺陷为后续热处理作准备。
3）,调整硬度，改善切削性能,（退火可降低硬度，正火可适当提高硬度）；,正火还可以消除网状渗碳体，利于后续球化退火2、工艺,1,3.3 钢的退火与正火,1）完全退火,特点：,完全A化,缺点,：周期很长，成本高2）等温退火,特点,：完全A化,周期短，成本低,3）球化退火,适用,：高碳钢,目的,：降低硬度，改善切削性能加热温度,：Ac1+3050,平衡组织,球化组织,含1.4%C钢的组织,3、选择,1）,考虑切削性能,（,刀具最佳切削硬度180220 HBS),表不同含碳量的钢在正火和退火后的硬度(HBS),含碳量（）,0.25,0.250.65,0.650.8,工具钢,退火硬度,150,150180,180220,187217,正火硬度,156,156228,228280,230340,中低碳钢采用正火，,高碳钢和工具钢采用退火有利于切削,2）,考虑使用性能,正火比退火硬，正火优先3）,考虑经济性,正火生产周期短，成本较低,真空退火炉,3.4,钢,钢,的,的,淬,淬,火,火,淬,火,火,：,：,Quenching,激,激,冷,冷,Hardening,硬,硬,化,化,把,钢,钢加,热,热,保,保,温,温,快,快,冷,冷使,零,零,件,件,硬,化,化,的,热,热,处,处,理,理,工,工,艺,艺,。
淬,火,火,后,后,获,获,得,得,马,氏,氏,体,体,或,或,贝,贝,氏,氏,体,体,组,组,织,织,3.4.1-1,淬,淬,火,火,加,加,热,热,温,温,度,度,的,的,选,选,择,择,碳,钢,钢,的,的,淬,淬,火,火,加,加,热,热,温,温,度,度,范,范,围,围,1,、,、,亚,亚,共,共,析,析,钢,钢,AC,3,(30,50,),2,、,、,过,过,共,共,析,析,钢,钢,Ac,1,(30,50,),为,什,什,么,么,亚,亚,共,共,析,析,钢,钢,要,要,进,进,行,行,完,完,全,全,淬,淬,火,火,完,全,全,淬,淬,火,火,得,得,到,到,完,完,全,全,马,马,氏,氏,体,体,不,完,完,全,全,淬,淬,火,火,马,氏,氏,体,体,组,组,织,织,中,中,有,有,铁,铁,素,素,体,体,出,出,现,现,为,什,什,么,么,过,过,共,共,析,析,钢,钢,只,只,能,能,进,进,行,行,不,不,完,完,全,全,淬,淬,火,火,完,全,全,淬,淬,火,火,：,马,马,氏,氏,体,体,含,含,碳,碳,量,量,过,过,高,高,，,，,易,易,开,开,裂,裂,和,和,形,形,成,成,大,大,量,量,残,残,余,余,奥,奥,氏,氏,体,体,；,；,不,完,完,全,全,淬,淬,火,火,：,有,有,细,细,小,小,弥,弥,散,散,渗,渗,碳,碳,体,体,残,残,余,余,，,，,奥,奥,氏,氏,体,体,含,含,碳,碳,量,量,低,低,，,，,因,因,而,而,淬,淬,火,火,时,时,不,不,易,易,开,开,裂,裂,，,，,且,且,残,残,余,余,渗,渗,碳,碳,体,体,量,量,少,少,。
为,什,什,么,么,过,过,共,共,析,析,钢,钢,只,只,能,能,进,进,行,行,不,不,完,完,全,全,淬,淬,火,火,1,T12钢正常淬火组织,T12钢过热淬火组织,3.4.1-2,淬,火,火,冷,冷,却,却,介,介,质,质,的,的,选,选,择,择,选,用,用,原,原,则,则,：,：,为,为,减,少,少,淬,淬,火,火,应,应,力,力,，,，,能,能,获,获,得,得M,或,或B,尽,尽,可,可,能,能,慢,慢,冷,冷,水适,用,用,于,于,碳,碳,钢,钢,，,，,变,变,形,形,开,开,裂,裂,倾,倾,向,向,大,大,盐,水,水10,的,的NaCl,水,水,溶,溶,液,液,，,，,适,适,用,用,于,于,低,低,碳,碳,钢,钢,，,，,油常,用,用10,号,号,机,机,油,油,，,，,适,适,用,用,于,于,合,合,金,金,钢,钢,，,，,不,不,能,能,用,用,于,于,碳,碳,钢,钢,冷,冷,却,却,理,想,想,的,的,淬,淬,火,火,冷,冷,却,却,曲,曲,线,线,图,图,3.4.2,常,常,用,用,淬,淬,火,火,方,方,法,法,1.,单,单,液,液,淬,淬,火,火,优,点,点,：,：,工,工,艺,艺,简,简,单,单,，,，,操,操,作,作,方,方,便,便,。
缺,点,点,：,：,淬,淬,火,火,应,应,力,力,大,大,，,，,工,工,件,件,易,易,变,变,形,形,适,用,用,：,：,形,形,状,状,简,简,单,单,的,的,中,中,、,、,低,低,碳,碳,钢,钢,工,工,件,件,3.4.2,常,常,用,用,淬,淬,火,火,方,方,法,法,-双,液,液淬火,优点：,大,大大减,小,小工件,的,的淬火,应,应力和,变,变形开,裂,裂倾向,缺点：,操,操作难,度,度较高,适用：,小,小批量,3.4.2,常,常用淬,火,火方法,分级淬,火,火,优点：操作,简,简单可,可有效,防,防止应,力,力和开,裂,裂缺点：需要,盐,盐浴炉,适用：小工,件,件大批,量,量3.4.2,常,常用淬,火,火方法,等温淬,火,火,目的：得到B下,优缺点：同分,级,级淬火,，,，也需,要,要盐浴,炉,炉适用：需要,高,高强韧,性,性的小,工,工件3.4.2,常,常用淬,火,火方法,单液淬,火,火,操作方,便,便，变,形,形大,双液淬,火,火,水淬,油,油冷或,油,油淬,空,空冷,分级淬,火,火,加热零,件,件先在Ms点,附,附近介,质,质,中冷却,再取,出,出空冷,，,，,等温淬,火,火在贝氏,体,体转变,区,区的介,质,质中,冷却，,得,得到贝氏体组织常用淬,火,火方法,示,示意图,3.4.3,钢的淬,透,透性,1,定义,淬透性,（Hardenability）,直译：,钢,钢可淬,火,火硬化,的,的能力,钢淬火,时,时获得,马,马氏体,的,的难易,程,程度,。
它主要,取,取决于,钢,钢中合,金,金元素,，,，,合金元,素,素的种,类,类和含,量,量越高,，,，钢的,淬,淬透性,越,越高钢的淬,透,透性对,零,零件淬,硬,硬层深,度,度的影,响,响,a)b),图3.28 淬火时零件截面上的冷速变化及结果,a）未淬透 b）淬透,2、测,定,定-末端,淬,淬火法,（,（GB22588）,图 3.29.末端,淬,淬示意,图,图,钢的淬,透,透性值,以,以 J,表,表示,，,，J,表,表示末,端,端淬火,法,法，d,（,（mm,）,）为至,水,水冷端,距,距离，HRC,为,为相应,距,距离的,硬,硬度值,如：J,，,，,J,，,，J,（c）淬透性曲线,3、意,义,义,淬透性不同的钢调质后机械性能的比较,淬透性,的,的意义,淬透性,好,好的钢,材,材经调质处,理,理后，整,个,个截面,都,都是回,火,火S，,力,力学性,能,能均匀,，,，强韧,性,性高；,而淬透,性,性差的,钢,钢表层,为,为回火S，心,部,部为片,状,状S+F，心,部,部强韧,性,性差4、应,用,用,1）选,择,择材料,2）选,择,择淬火,冷,冷却介,质,质,40Cr钢的,淬,淬透性,曲,曲线带,3.5.淬,火,火钢的,回,回火,回火(Tempering,韧,韧化),：,：,淬火钢,在,在A,1,温度以,下,下 加,热,热、保,温,温、冷,却,却的工,艺,艺。
1）,回,回火的,目,目的,1）,消除应,力,力,，降低,脆,脆性，,减,减少变,形,形和开,裂,裂；,2）,稳定组,织,织,，使A,R,（RetainedAustenite）,分解转,变,变；,3）,调整和,改,改善性,能,能,，通过,不,不同回,火,火工艺,提,提高钢,的,的强韧,性,性2）,回,回火的,组,组织与,性,性能变,化,化,1）,组,组织变,化,化,100,300200300,马氏体,的,的分解,M,碳化,物,物,（,回火马,氏,氏体,）,残余奥,氏,氏体的,转,转变,A,R,B,或,或M,渗碳体,聚,聚集长,大,大、,铁素体,回,回复和,再,再结晶,500,组织：,块,块状F,粒,粒状Fe,3,C,（,回火索,氏,氏体,500）,碳化物,的,的形成,碳化物,Fe,3,C,针状F,组织,：,针状F+,细,细粒状Fe,3,C(,回火托,氏,氏体,（350500,）,）,),400,以上,300-400,2）,性,性能变,化,化,图.40钢,在,在不同,回,回火温,度,度的性,能,能变化,随着回,火,火温度,升高,淬火,钢,钢的强,度,度,硬,度,度,下降,塑性,升高,韧性呈,升,升高趋,势,势,但中间,出,出现两,次,次下降,（,（回火,脆,脆性）,。
回火脆,性,性,第一类,回,回火脆,性,性,发生在300,左右,，,，是,一种不,可,可避免,的,的脆性,，,，,亦称不,可,可逆回,火,火脆性,第二类,回,回火脆,性,性,发生在570,左右,，,，但,回火以,后,后较快,冷,冷却可,以,以,避免图 淬,火,火钢的,韧,韧性与,回,回火温,度,度的关,系,系,回火,名称,回火温度,回火后,组 织,性能特点及主要应用,低温,回火,150250,回 火,马氏体,高硬度，高耐磨性,适用于工具、齿轮，滚动轴承等,中温,回火,350500,回 火,托氏体,高弹性极限，屈服极限和抗疲劳性能,适用于弹性元件，部分模具,高温,回火,500650,回 火,索氏体,高的综合力学性能.,适用于轴类，杆类零件，以及齿轮的表面淬火前处理,3）回,火,火工艺,淬火+,高,高温回,火,火称为调质处理,9,、静夜四无,邻,邻，荒居旧,业,业贫12月-2212月-22,Thursday,December 29,2022,10,、,雨,雨,中,中,黄,黄,叶,叶,树,树,，,，,灯,灯,下,下,白,白,头,头,人,人,13:06:2213:06:2213:06,12/29/20221:06:22PM,11,、以,我,我独,沈,沈久,，,，愧,君,君相,见,见频,。
12,月,月-2213:06:2213:06,Dec-2229-Dec-22,12,、故人江海,别,别，几度隔,山,山川13:06:2213:06:2213:06,Thursday,December 29,2022,13,、,乍,乍,见,见,翻,翻,疑,疑,梦,梦,，,，,相,相,悲,悲,各,各,问,问,年,年,12,月,月-2212,月,月-2213:06:2213:06:22,December29,2022,14,、他乡,生,生白发,，,，旧国,见,见青山,29,十,十。