淬火钢在回火时的组织转变

§6淬火钢在回火时的组织转变

概述：

一、回火定义：经淬火硬化的钢被加热至A1以下的某一温度，保温一段时间，然后以适当

的冷速冷却至室温，这一工艺过程称回火

二、回火的目的

1.消除淬火应力，淬火应力（组织应力、热应力）>ζs变形，>ζb时引起裂纹，残余应

力使钢的脆性上升

2.改善钢的韧性和塑性，使片状M中的Sv↓，使M正方度下降，内应力↓（晶格间）↓

3.调整钢的力性指标

4.稳定组织，稳定尺寸，使A R→k；A R→M→M回→B下

§6-1碳钢的淬火组织在回火时发生的转变

钢中含碳量不同时，钢在淬火后的组织也不尽相同

当<0.2﹪C,获得板条M+少量A R

0.2-0.5﹪C 大部分为板条，少量为片状

0.6-1.0﹪C

混合M 错误！未找到引用源。0.77﹪C M板+M片+A R错误！未找到引用源。>0.8﹪C 75﹪M片+M板+A R

>1.0﹪C 100M片+A R

淬火组织为亚稳定组织，及相对稳定状态

亚稳状态，一个系统内除可以出现一个稳定状态外，其他任何事件还可能发生，这种状态称之为亚稳状态，它是系统本身强制作用形成的，在一定条件下可转变为稳定状态

淬火钢被重新加热（回火）时，随加热温度升高，其比容和体积均发生变化，说明系统有组织转变发生，而且不同温度阶段有不同变化发生，这是钢从亚温状态向稳定状态变化的过程一、碳原子的偏聚

淬火时M的C、N原子被强制溶入α相中，位于体心立方点阵（或体心正方点阵）的扁八面体间隙中心位置，使α点阵畸变，使系统的能量上升，而处于不稳定状态

另一方面淬火M中存在大量的缺陷，也使其处于不稳定状态

在室温附近，Me和Fe原子已经不能扩散，但C、N原子尚可以做短距离扩散，计算表明在0℃时，在一分钟内C、N可以迁移2埃的距离

由于间隙造成的应力场与晶体缺陷造成的应力场相互作用，C、N原子扩散到这些微观晶体缺陷处，可是系统的能量降低——C、N原子发生偏聚

偏聚，M中的C、N原子在一定的温度下向点阵缺陷处聚积的过程，成为C、N原子的偏聚，偏聚过程是一个自发过程，可以表示为C+⊥<=>C⊥它是可逆过程，过程的方向取决于当时的系统能量状态

1.板条M中碳原子的偏聚

错误！未找到引用源。发生温度范围，室温——250℃，约在250℃基本完成，碳原子有相

当强的扩散能力，板条M的亚结构为位错，发生C+⊥<=>C⊥，可使系统能量下降

错误！未找到引用源。发生偏聚的条件：当不具备从M中直接析出k的条件时，（例如C﹪低或加热温度低）；或是形成碳化物的稳定性低于形成偏聚区时，偏聚可能发生在淬火的过程中，也可能发生在淬火后室温停留或回火过程当中

错误！未找到引用源。性质：碳原子偏聚发生在固溶体内部，M仍为单相，而非析出状态

错误！未找到引用源。影响偏聚过程的因素

碳的偏聚时C原子向位错线附近扩散过程，因此偏聚过程与碳原子的扩散能力，M位错密度，及M中碳的含量有关

a.马氏体中的位错密度增大，C⊥发生的可能性增大、

b.当T升高时，Dα C升高，C往位错扩散，产生偏聚区，但温度过高，C的扩散能力很强，会使偏聚区的碳原子脱离，即“蒸发”，使偏聚区消失

c.当M中碳含量<0.2%，碳原子完全处于偏聚区，则c/a=1，测不出c/a>1

碳含量>0.2%,碳偏聚位置饱和，多余的碳原子存在于M中，故c/a>1

∴0.2%正好是M中c/a最低碳含量

错误！未找到引用源。M的自回火

当M中﹪C为0.2%时，Ms>300℃，当A被冷却至

面T下降，M板增多，另一方面，碳原子发生偏聚，至室温时90%偏聚

M的自回火：淬火中M的碳原子在自然条件下，发生重新分布，完成偏聚过程

2.片状M中碳原子的偏聚

错误！未找到引用源。温度范围20-100℃

错误！未找到引用源。偏聚区的位置首先为位错线，其次为晶界，孪晶区{110}M晶界上

错误！未找到引用源。偏聚区的尺寸，1.0%C,偏聚在孪晶面的C原子组成一片片小富集区二、M的分解

使单相M组织→低碳M′+k的两相组织，随着回火温度↑，η↑，碳原子将发生有序化转变，形成碳化物

1.板条M的分解

当<0.2%时，在250-400℃回火时，在位错线附近的板条界的碳原子偏聚区形成θ-k，即cm 小薄片，与母相共格关系，母相M′随k析出，碳含量下降

2.片状M的分解（80-250℃）

错误！未找到引用源。片状M的双相分解

当T>80℃，M片中的偏聚区形成细小片状ε-k，碳的扩散可以使ε-k长大（η-k）Fe2.5C,由于T低，D C小，ε（η）-k附近很小范围内做短距离扩散，扩散使ε（η）-k长大，使其周围的M含碳量下降，形成M′,在较远的地方仍为高碳M,即测量时，分别是两种正方度M,当T↑，η↑，ε-k不断增加长大，是高碳M继续分解，直到高碳区域全部消失

故称为双相分解

M′的含碳量与M的原始碳含量及分解温度无关，为恒定值0.25-0.3%

错误！未找到引用源。片状M的连续分解

当T>150℃, D C↑，M′区分部整个片，使c/a变为一致，碳原子可做远距离扩散，ε-k可以从较远处M获得C原子长大；当T=300℃，M的c/a=1，此时M+ε（η）-k组织，称为回

火M,M分解完成，ε-k的位置即为原偏聚区，其惯习面（100）M，且与M保持共格和一

定的位向关系

影响M分解速度的因素

错误！未找到引用源。回火时间的影响

<0.5h，随η升高，C%↓↓,≥0.5h，α中C%下降缓慢，长时间保温α中碳含量趋于一定值错误！未找到引用源。回火温度的影响

回火温度越高，M分解速度越快，α相中的C%下降的越多

错误！未找到引用源。 M中C%高时，M的分解速度快，T回=250-300℃，α相中C%达到0.2-0.3% 错误！未找到引用源。 Me的影响

Me的加入对双相分解基本无影响，因Me不扩散，C作近距离扩散

Me对M连续分解有明显影响

a、强碳化物形成元素，使D↓,能延缓M的分解，使M的分解温度被推向高温

b、非碳化物形成元素，Si和Co能溶入ε-k，可以阻止ε-k长大

c、Ni、Mn影响不大

合金中加入一定量的Cr，Si可以使M分解温度延缓至350℃

三、碳化物的转化温度范围250-400℃

1.板条M

>250℃分解是在碳原子偏聚区和M板条边界形成θ-k小薄片，并与母相共格，当温度为300-400℃，θ-k长大到一定尺寸，因共格畸变能太大，使其与母相的共格关系遭到破坏，成为与母相非共格关系的渗碳体，也就是从母相中析出

2.片状M 回火时碳化物的转化

错误！未找到引用源。当0.4-0.6%时，

<250℃,M分解首先生成过渡相ε（η）-k

（ε-k：Fe2.4C η-k ：Fe2.5C）

>250℃，ε（η）-k溶入M中，分别在{112}M析出与母相共格的θ-k

>400-500℃时，θ-k脱离母相，形成渗碳体

～350℃时，α′中含碳量为0.2%，接近平衡成分

错误！未找到引用源。 C%>0.6%

<250℃ M分解为ε-k

>250℃, ε（η）-k重新溶解，在{112}M析出χ-k(Fe5C2)

>350-450℃, χ-k有两种去向

原位析出，在χ-k形核长大，形成θ-k与母相共格

离位析出{112}M χ-k溶入M中，另在{111}M面上析出θ-k

>450℃，θ-k脱离与α共格形成cm

3.影响转化因素

错误！未找到引用源。温度和回火时间见图

T↑ε-k→ε（η）+χ→ε（η）+χ+θ→χ+θ→θ

η↑转化温度下降

错误！未找到引用源。Me成分不同影响ε-k稳定化程度，从而影响k的转化温度

错误！未找到引用源。Me含量低时，碳化物形成元素，Ti、Zr、Ni、V、W、Mo、Cr（P94）使Dc↓，推迟转化，移向高温

其中Si溶入ε-k，提高其稳定性，使ε-k溶解温度由250℃提高到350℃

四、碳化物聚积球化和长大温度范围（400-700℃）

对一般的碳钢（Me含量低时），>400℃,原子扩散Q↑↑,θ脱离母相共格为cm，开始球化

当颗粒大小不均一，小颗粒周围的母相溶解速度大，大颗粒周围α相的溶解速度小，导致小颗粒溶解，大颗粒长大——聚积长大

从界面能考虑，小颗粒的界面相对多，使界面能升高，聚积大颗粒后，使相界面下降，界面能下降，系统总能量下降

当k呈针状，杆状，层片状，由于各处曲率半径不同，而使周围的溶解度不同，尖角处溶解，平滑处长大，直至曲率半径相同，k呈球形

由化学位考虑，直到？

当T回>600℃,聚积球化过程加快

Me的存在将强烈推迟k聚积长大的过程

Si溶入ε-k但不溶于θ-k，形成高Si墙

五、α相的回复与再结晶

1.α相的回复与再结晶的驱动力

错误！未找到引用源。相变硬化使晶体的缺陷增多，使位错密度增多，使孪晶增多

错误！未找到引用源。淬火应力：组织应力、热应力

错误！未找到引用源。k与母相共格造成晶格间应力（引起α点阵畸变造成内应力）

2.低碳板条M回火时α相回复与再结（400-700℃）

错误！未找到引用源。α相回复，温度范围（400-500℃）

当T>400℃时，α相发生回复，位错密度下降，位错包消失，发生？，位错线排成网络，但仍保持原M的轮廓，此时得到的组织称为回火屈氏体，即板条M轮廓+其上细小k

错误！未找到引用源。当T>500-600℃时，α板条轮廓逐渐消失，逐渐形成等轴晶，此时位错密度更低，此时组织为等轴的晶粒α+其上细小分布粒状k为回火索氏体，当温度升高时，α相晶粒将长大（粗化）

3.片状M中α相的回复与再结晶

错误！未找到引用源。α相的回复（250-500℃）

>250℃回火时，M片中的孪晶开始消失，出现位错线，位错包。

>400℃回火时，M片中的孪晶全部消失，

>500℃回火时，M片中形成多边化亚晶，但仍保持M片的轮廓

组织为α+细小k，回火屈氏体(P96)

②α相的再结晶（600-700℃）

>600℃回火时，M片消失，位错密度很低的等轴晶粒

组织为等轴晶粒+粒状k，称为回火屈氏体

因为M片一般为高碳，回火时析出的k数量多，k有阻碍α相再结晶过程的作用，固其再结晶温度范围比低中碳钢略高

4、当Me加入钢中将使α相回复再结晶发生温度范围提高，将延缓回复再结晶过程的进行

六、残余奥氏体的转变

1、残余奥氏体转变特点

⑴A R与过冷奥氏体相比

①所处的应力状态不同A R三向应力状态，由A→M,A R被加工硬化

②成分不同，如B转变时，A R高碳,M转变时A R高碳

⑵A R转变产物

①当T<200℃(ms)时，A R→M→M′

②当T=200-300℃时，A R→B下

以上两种产物在显微镜下均呈黑色针状，统称为回火M

③当T≧300℃，残余奥氏体基本分解完成

④A R与过冷奥氏体在筒温度下分解相比，转变方式相同，但A R→B下时所需孕育期较短，转变速度快，因为M的存在可加速B的转变

⑶回火过程中合金元素对A R转变的影响

①存在于A R中的Me使A R稳定性升高，A R的分解温度上升，当Me含量很高时，甚至要在等温后或在回火后冷却时才能转变为M，B下,或P

②二次淬火现象当A中Me的含量高时，过冷的A稳定性升高，淬火后含有较多的A R，回火时A R向M的转变量多，可使钢的硬度提高2-3HRC，且A R是在回火冷却过程中转变为M,故称为二次淬火

二次淬火：钢中A R在回火冷却过程当中转变为M，使钢的硬度上升的现象

例如W18Cr4V 560℃三次回火使A R降为最低

总之：M和A R在回火时的转变可用下图表示

七、回火时内应力的消除

1.钢淬火后的组织中的内应力，因其产生的原因不同，可将其分为组织应力和热应力，按其分布不同，可将其分为三类。（P96）①第一类内应力：由于工件淬火时各部分的温度不一致或相变不同时而造成工件上宏观区

域的内应力，又称为宏观应力，它往往是造成工件在淬火冷却或室温放置时变形开裂的重要原因ζ内1

②第二类内应力：分布于各晶粒之间的或各亚晶之间的内应力ζ内2

③第三类内应力：由于C、N等间隙原子是过饱和状态，固溶于基体中使机体金属的点阵

发生畸变而产生的内应力ζ内3分布于晶胞之内的应力

通常将第二三类应力统称为微观应力

2.回火过程中内应力的消除，以碳钢在淬火回火时内应力的变化为例

①第三类内应力的消除，T回=100-300℃时,M分解，k析出,M中含碳量下降，间隙原子造成的畸变程度下降，内应力随之下降，直到M的分解完成，第三类内应力基本消除

②第二类内应力消除，

<300℃变化不大

>300℃随k转化脱离母相共格开始迅速下降

当T=500℃时，由于α相回复而基本消除

③第一类内应力的消除，随回火温度上升，而逐渐得到消除

回火过程应力变化规律

①开始回火半小时，内应力↓↓，而后缓慢下降，延长保温时间对一定温度内应力为一定值即钢中总存在一定的残余应力

T回温度越低，组织保留的残余应力越高。

八、淬火钢回火时力学性能的变化

1．碳钢

⑴低碳钢回火时力学性能变化P172，图7-26

T回<200℃，碳原子偏聚硬度变化不大，但ζ内3下降，δ、Ψ、ζ0.2有所↑

因为偏聚的原子可钉扎位错，使其ζ0.2有所↑

T回=200-300℃，M发生分解，因有θ-k析出于板条界，细小弥散，与母相共格，并钉扎位错，故可以使ζ0.2进一步上升，但ak↓，约300℃ζ0.2最大

T回>300℃, θ-k数量增多，并逐渐脱离共格，使HB↓↓，强度（ζbζs s k）↓↓

T回=400-700℃,k聚积长大，球化，α回复再结晶，使硬度强度下降，塑韧性上升

⑵高碳钢（>0.6%C）M片+A R P173图7-28

T回<80℃，只有碳原子偏聚，各种性能变化不大

T回<150℃ M发生双相分解，析出弥散细小的ε（η）-k与母相公格，故HRC↑，α相的

c/a↓,使ζ内3有所↓

T回=150-250℃时，M发生连续分解，由于固溶强化作用减弱（c/a↓），使硬度强度下降

T回=200-300℃，一方面A R→M→M′（或A R→B下）使硬度上升，另一方面M的连续分解使硬度下降，总的趋势是硬度缓慢下降

T回=350℃，由于ζ内急剧下降或基本消除，使ζe达到峰值

T回=350-400℃时，以转化最后生成θ-k脱离母相共格，使硬度急剧下降，δ、Ψ↑

T回>500℃时，α发生回复，T回>600℃，α发生再结晶

使硬度进一步下降，δ、Ψ↑，各类内应力基本消除。

高碳钢M中微裂纹在回火过程中将得到填合

T回<200℃时，因M发生双相分解，ε（η）-k析出，ζ内3显著下降，而使微裂纹敏感度Sv又↓↓，但最后仍有较大的裂纹存在，Sv↓，ak↑

⑶中碳钢，混合M符合上述分析的规律

总的说随回火温度的提高，硬度下降

T回<200℃，各种性能变化不大（M分解出少量的ε-k，不能使硬度上升）

T回>200℃，由于残奥少，转变少，因此转变显示不出对硬度的影响，但ζs、ζe有所提

高，约300℃时，ζeζ0.2达峰值，当T回>300℃，硬度强度都下降，而δ、Ψ不断上升2．合金钢淬火后回火时力学性能变化

①回火稳定:淬火钢在回火时抵抗强度硬度下降的能力称为回火稳定性

回火稳定性的提高

I随T回升高，硬度下降幅度较少II随T回升高，硬度下降的速度较小

在生产上意义重大

②Me对回火稳定性的影响

<300℃,回火Si的作用最大，Si可以阻止长大，及向其它k转化，将M回火温度推向高温，

其他元素作用不大

>300℃,强碳化物形成元素作用明显，阻碍k的聚积长大，阻碍α回复再结晶

两种钢的硬度相同，则合金钢的回火温度高于碳钢

④二次硬化

二次硬化：淬火钢如含有足够的强k形成元素，回火时析出特殊碳化物弥散的分布于α相中，并与α相保持共格，造成共格界面的严重畸变，使钢的硬度提高的现象

能使钢产生二次硬化的碳化物类型,Mo2C Mo6C W2C W6C VC TiC等

若回火温度过高会使k发生聚积长大，则钢的硬度会下降

3.回火脆性（回火在一定温度下发生韧性下降）

①第一类回火脆性250-400℃回火，韧性下降

⑴特点：I几乎所有工业用钢均会出现第一类回火脆性

II具备不可逆性，把出现回火脆性的钢加热至足够高的温度保温冷却至室温，脆性消失，再将加热至出现第一类回火脆性的温度回火，不再出现回火脆性

⑵影响因素

i成分：杂质，P、As、Sb、Cu、H、O、N 促进

B、Si、Mn、Cr、Ni 促进 Si+Cr 使脆性温度上升

Mo、W、Ti、Al 减轻抑制

ii组织因素

A晶粒粗大，A R数量增多，使脆性严重

⑶第一类回火脆性形成机理

a、A R转变理论 250-400℃回火A R→M，故塑性相减少，脆性相增多，产生脆性，更高温回

火，A R发生完转变，再回火不发生脆性→不可逆性

b、k薄壳理论，（250-400℃）回火时恰好是ε-k→（χ-k）→θ-k温度范围，因沿晶界有k薄壳出现，割裂机体组织，故产生脆性，T回↑，θ-k脱离母相聚积球化，故脆性消失，再回火时不发生脆性

c、晶界偏聚理论

杂质主要分布在A晶界，发生偏聚使晶界强度下降，导致沿晶断裂产生脆性，Si、Mn、Cr、Ni促进偏聚，促进脆性产生；Mo、W、Ti等阻碍偏聚，抑制回火脆性产生

⑷减轻防止第一类回火脆性的方法

i 钢中杂质尽量少

II 加入强碳化物形成元素（Mo、W、Ti等）或用Al脱氧细化晶粒

III Si+Ni加入使回火脆性温度上升

IV 避免在此温度区回火

V 防止晶粒粗大

②第二类回火脆性

1.主要特点：较高的温度回火缓慢通过450-600℃引起脆化→高温脆性

2.具有可逆性，对出现此种回火脆性的钢重新加热至该温度范围回火，快冷脆性消失，慢冷又会出现

3.影响因素

⑴不含Me碳钢和低碳合金钢不产生二回脆

⑵钢中含有Si、Mn、Cr、Ni时，微量杂质元素引起二回脆

在Cr-Ni钢Sb危害大；Cr—Mn钢中，P的危害大

适量加入Mo、W、V及Re可以抑制二回脆，高了反而促进。原因：W、Ti使C的扩散激活能升高，减少偏聚

⑶组织因素：A粗大促进

⑷机理

i脆性相析出理论：氯化物、碳化物、磷化物脆性相沿晶界析出产生脆性，回火后慢冷，T ↓,C、N溶解度下降，析出脆性相，快冷来不及析出，不产生脆性，重新加热它们又溶回，快冷不产生脆性相→可逆

ii偏聚理论

A平衡偏聚理论：认为回火时超过溶解度的杂质元素，由于晶界的吸附作用而使杂质元素偏聚至晶界处，降低晶界强度产生脆性

B非平衡偏聚理论，认为在脆性回火后，沿晶界析出Fe3C，而杂质元素在Fe3C中溶解度很小，而被析出在Fe3C周围引起脆性，对出现脆性的重新加热时，Fe3C回溶杂质元素，将向α相扩散，故脆性消失

⑸防止和减轻二回脆的方法

a、降低杂志元素含量

b、加入细化A晶粒元素，Ti、V、Nb等晶粒细化，晶界多，降低杂质元素单位面积偏聚量

c、加入W、Mo，抑制二回脆

d、避免在450-650℃，在650℃回火快冷

e、防止晶粒粗大

正火,回火,退火,淬火处理

正火，回火，退火，淬火的区别 1.退火 把钢加热到一定温度并在此温度下保温，然后缓慢冷却到室温． 退火有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。 a将钢加热到预定温度，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却称为完全退火．目的是降低钢的硬度，消除钢中不均匀组织和内应力． b，把钢加热到７５０度，保温一段时间，缓慢冷却至５００度下，最后在空气中冷却叫球化退火．目的是降低钢的硬度，改善切削性能，主要用于高碳钢． c，去应力退火又叫低温退火，把钢加热到５００～６００度，保温一段时间，随炉缓冷到３００度以下，再室温冷却．退火过程中组织不发生变化，主要消除金属的内应力． 2.正火 将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。 正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。 3.淬火

将钢件加热到临界点以上某一温度（45号钢淬火温度为840-860℃,碳素工具钢的淬火温度为760～780℃）,保持一定的时间，然后以适当速度在水（油）中冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。 4.回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 A 低温回火１５０～２５０．降低内应力，脆性，保持淬火后的高硬度和耐磨性． B 中温回火３５０～５００；提高弹性，强度． C 高温回火５００～６５０；淬火钢件在高于500℃的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所以一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。

淬火和回火

淬火和回火 淬火是把钢加热到临界温度以上，（800℃）保温后快速冷却，使得钢的硬度、强度得以提高。 为什么这样能提高强度？这不是因为有了什么“缺陷”，而是因加热核心对电子控制能力加强，电子速率增加。突然降温，核心库仑力顿时减弱，高速率的电子从铁、碳核心的束缚中一涌然而出，容易形成铁、碳原子之间的价和运转，从而形成铁--碳结构元，这种结构元价和速率高。钢中的价和电子多，速率高，使得钢中价和力、电磁力增大，钢的硬度和强度也就增加。 为什么要加温到800℃左右呢？这是很有讲究的：温度低了铁的价和电子速率不高，不能形成铁碳结构元。温度过高铁价和电子数量减少。若加温到950?℃时，铁中结构元将减少一半，铁晶体转变成面心立方，此时降温淬火，物体内还要重建结构元，重整晶体结构(从面心立方向体心立方转变)使得工件变形大，而且重整过程中要消耗一些能量，因而价和电子速率也不会更高，钢的强度也不会更高。可见人们在实践中总结的淬火工艺是很有道理的。 回火就是把淬过火的钢加热保温，以消除内应力、降低脆性、稳定尺寸。为什么回火会有这么多好处？因为淬火时，价和电子是一涌而出的，虽然价和电子多，难免部分地带出现结构元拥挤、价和电子运转不均衡的现象，这些现象将使物质中内应力增大、脆性增加。加热温后使得核心加收一部分电子，调整部分地带的混乱，使之整齐有序，使得钢的脆性降低。 因淬火时物体内外降温速度不一致使得内外结构元数量以及内聚力梯度不匀，导致了较大的内应力。又因价和电子是在大温差情况下涌出的，使参入价和运转的电子超出且不稳定，如不回火，核心对部分电子还是要缓慢回收，回收时物体内重整结构元，这会使得材料变形，尺寸不稳。而回火能一次性的(?有的材料要回火几次)回收多出的不稳定的价和电子、重整结构元、消除内应力、减少材料的变形。 选自“中国材料网”

钢的淬火回火工艺参数的确定样本

钢的淬火回火工艺参数的确定 作者：长江挖掘机厂 1前言 淬火是强化材料最有效的 热处理工艺方法,其工艺参数的选择直接影响着材料的性能。这 就要求热处理工作者不断创新 ，改进工艺，有效地发挥出材料的潜力，节约能源，降低生产 成本。本文简述了钢的淬回火工艺参数的确定及量化依据。 2淬火加热温度 按常规工艺,亚共析钢的淬火加热温度为 Ac3 + （ 30?50 °C ）;共析和过共析钢为 Ac1 + （30?50 C ）;合金钢的淬火加热温度常选用 Ac1（或Ac3） + （ 50?100 C ）;高合金钢含 有大量高熔点碳化物，要增大奥氏体化程度，淬火加热温度更高，有些已达到接近熔点的 程度。 为了达到钢所要求的不同性能 ，淬火加热温度正在向高或低两个方面发展。亚温淬火就是 将淬火温度降至 Ac3点以下5?10 C 的a+ 丫两相区，在保留大约10%?15%未溶铁素体 状态进行淬火，在保证强度及较高硬度的同时 ，塑性、 韧性得到改进，淬火变形或开裂明 显减少，回火脆性也有所减弱。现已作为一种新的成熟工艺已获得国内外热处理工作者的 共识。 另外，还有人发现］1 ］，以40Cr 钢为代表的亚共析钢在 淬火不但可获得最高的硬度，且各项力学性能也为最佳值 与其相反，提高某些钢的淬火温度也可获得预想不到的结果。如热模具钢 5CrMnMo 、 5CrNiMo 钢的淬火温度由传统的 860 C 提高至920 C （高出30?80 C ） : 2:，加速了碳化 物的溶解，增加了马氏体中的合金含量，组织均匀。能够获得大量的高位错马氏体 ，断裂韧 度大大提高，红硬性更为优异，其使用寿命成倍提高。又如，H13钢淬火温度由1050 C 提 高至1100 C 时，奥氏体晶粒并不明显长大，由于碳化物溶解加速，奥氏体中含碳及合金元 素增多，其结果使Sb S 0.2（室温和500 C ）及热疲劳性能提高，有利于延长H13钢的模 具使用寿命］3 ］。 Ac3点处有硬化峰出现，此温度 掌握得当能充分发挥钢的潜力。

淬火钢回火时力学性能的变化

淬火钢回火时力学性能的变化 ●低碳钢回火后力学性能 当低于200℃回火时，强度与硬度下降不多，塑性与韧性也基本不变。这是由于此温度下仅有碳原子的偏聚而无析出。固溶强化得以保持的缘故。 当高于300℃回火，硬度大大下降，塑性有所上升。这是由于固溶强化消失，碳化物聚集长大，α相回复、再结晶所致。所得综合性能并不优于低碳马氏体低温回火后性能。 ●高碳钢一般采用不完全淬火，使奥氏体中碳含量在0.5%左右。淬火后低温回火以获高的硬度，并生成大量弥散分布的碳化物以提高耐磨性，细化奥氏体晶粒。 当高于300℃回火时，硬度、强度下降明显，塑性有所上升，冲击韧性下降至最低。这是由于薄片状θ碳化物析出于马氏体条间并充分长大，从而降低了冲击韧性，而α基体因回复和再结晶共同作用，提高了塑性，降低了强度。 当低于200℃回火，硬度会略有上升，这是由于析出弥散分布的ε(η)碳化物，引起的时效硬化。 ●中碳钢回火后的力学性能 当低于200℃回火，析出少量的碳化物，硬化效果不大，可维持硬度不降。当高于300℃回火，随回火温度升高，塑性升高，断裂韧性K IC剧增。强度虽然下降，但仍比低碳钢高的多。 ●回火脆性 某些钢在回火时，随着回火温度的升高，冲击韧性反而降低。由于回火引起的脆性称为回火脆性。

当300℃回火时，硬度下降缓慢，一方面碳的进一步析出会降低硬度；另一方面，由于高碳钢中存在的较多的残余奥氏体向马氏体转变，又会引起硬化。这就造成硬度下降平缓，甚至有可能上升。回火后仍处于脆性状态。 在200~350℃出现的，称为第一类回火脆性；在450~650℃出现的，称为第二类回火脆性。 1. 第一类回火脆性，属不可逆回火脆性。 当出现了第一类回火脆性后，再加热到较高温度回火，可将脆性消除；如再在此温度范围回火，就不会出现这种脆性。故称之为不可逆回火脆性。在不少钢中，都存在第一类回火脆性。当钢中存在Mo、W、Ti、Al，则第I类回火脆性可被减弱或抑制。 目前，关于引起第一类回火脆性的原因说法很多，尚无定论。看来，很可能是多种原因的综合结果，而对于不同的钢料来说，也很可能是不同的原因引起的。 最初，根据第一类回火脆性出现的温度范围正好与碳钢回火时的第二个转变，即残余奥氏体转变的温度范围相对应而认为第一类回火脆性是残余奥氏体的转变引起的，因转变的结果将使塑性相奥氏体消失。这一观点能够很好地解释促Cr、Si等元素将第一类回火脆性推向高温以及残余奥氏体量增多能够进第一类回火脆性等现象。但对于有些钢来说，第一类回火脆性与残余奥氏体转变并不完全对应。故残余奥氏体转变理论不能解释各种钢的第一类回火脆性。 之后，残余奥氏体转变理论又一度为碳化物薄壳理论所取代。经电镜证实，在出现第一类回火脆性时，沿晶界有碳化物薄壳形成，据此认为第一类回火脆性是由碳化物薄壳引起的。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶断裂这已是公认的了。问题是所观察到的碳化物薄壳究竟是怎样形成的。

45号钢热处理工艺

45号钢热处理工艺 学号：XXXXXX 姓名：XXXXX 指导老师：XXX

目录 一、综述 (4) 1．调质淬火 (4) （1）淬火加热温度 (4) (2) 淬火冷却 (4) （3) 淬火冷却方法 (5) 2．45钢的调质淬火 (5) 3．回火 (6) （1）回火目的 (6) （3）常用回火方法 (6) 4．45钢淬火后的回火 (6) 二、选题依据 (7) 三、实验材料与设备 (8) 1. 实验设备 (8) 2. 实验材料 (8) 三、实验过程 (8) 1. 试样的热处理 (8) （1）淬火 (8) （2）回火 (9) 2. 试样硬度测定 (9) 3. 显微组织观察与拍照记录 (9) （1）样品的制备 (9) （2）显微组织的观察与记录 (9) 五、实验结果与分析 (10) 1. 样品硬度与显微组织分析 (10) 2. 硬度测试数据 (11) 3. 淬火对试样性能的影响 (11) （1）淬火温度的影响 (11)

（2）淬火介质的影响 (12) 4. 回火对试样的影响 (12) （1）回火温度对45钢组织的影响 (12) （2）回火温度对45 钢硬度和强度的影响 (13) （3）以45钢和T8钢为例分析碳含量对钢的淬硬性的影响 (13) 六、结论 (14) 1. 淬火条件影响样品的组织和性能 (14) 2. 回火温度影响样品的组织和性能 (14) 3. 碳元素影响样品的组织和性能。 (14) 七、参考文献 (14)

一、综述 【内容摘要】：45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30～50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。 【关键字】：调质淬火45钢的调质淬火回火45钢淬火后的回火 1．调质淬火 调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。 淬火 ——淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。然后以适当速度快速冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 目的：就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，提高强度硬度，以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。 （1）淬火加热温度 淬火温度主要是根据Fe—Fe3C相图中钢的临界点确定。亚共析钢的淬火加热温度：AC3以上30℃~50℃，使钢完全奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。共析钢、过共析钢的淬火加热温度：为AC1以上30℃~50℃，得到奥氏体和部分二次渗碳体，淬火后得到马氏体（共析钢）或马氏体加渗碳体（过共析钢）组织。 (2)淬火冷却 淬火冷却时，要保证获得马氏体组织，必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却，而快速冷却会产生很大淬火应力，导致钢件的变形与开裂。因此，淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织，又要减小变形、防止开裂。 常用冷却介质：目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。实际生产中，使用的冷却介质较多，到目前为止，尚未找到一种介质，能完全符合理想淬火冷却速度的要求。水具有较强烈的冷却能力，用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火，水冷却介质最为合适。油的冷却能力比水小，因此，生产中用油作冷却介质，只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。

正火退火淬火回火的区别与联系

退火与回火的区别在于：（简单地说，退火就是不要硬度，回火还保留一定硬度。） 回火：高温回火所得组织为回火索氏体。回火一般不单独使用，在零件淬火处理后进行回火，主要目的是消除淬火应力，得到要求的组织，回火根据回火温度的不同分为低温、中温和高温回火。分别得到回火马氏体、屈氏体和索氏体。其中淬火后进行高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。 退火：退火过程中发生得是珠光体转变，退火的主要目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，为后续加工和最终热处理做准备。去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中自然消除的。为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底. 什么叫回火？ -------------------------------------------------------------------------------- 回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。淬火与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不 同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。 4）改善某些合金钢的切削性能。 在生产中，常根据对工件性能的要求。按加热温度的不同，把回火分为低温回火，中温回火，和高温回火。 淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质，即在具有高度强度的同时，又有好的塑性韧性。主要用于处理随较大载荷的机器结构零件，如机床主轴，汽车后桥半轴，强力齿轮等。 什么叫淬火？ -------------------------------------------------------------------------------- 淬火是把金属成材或零件加热到相变温度以上，保温后，以大于临界冷却速度的急剧冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。淬火是为了得到马氏体组织，再经回火后，使工件获得良好的使用性能，以充分发挥材料的潜力。其主要目的是： 1）提高金属成材或零件的机械性能。例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。 2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。

45#钢热处理工艺

45热处理 推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火 600. 45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做 45号钢管 模板,梢子,导柱等,但须热处理。 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58） 1.45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火？ 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下：淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (℃) 20钢 735-855 (℃) 45钢 724-780 (℃) T8钢 730 -770(℃) T12钢 730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷 + 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火： 第一次预热：300～500℃， 第二次预热840～860℃； 淬火温度：1020～1050℃； 冷却介质：油，介质温度：20～60℃， 冷却至油温；随后，空冷，HRC=60～63。 2、回火： 经过以下淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下： 加热温度400～425℃，得到HRC=57～59。 说明：在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区，在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400℃，这个区间回火，韧性最好，并且有良好的耐磨性。如果淬火后，采用深冷处理（理想的温度是零下120）与中温回火相结合，会得到良好使用效果和高寿

45号钢淬火回火实验要点

郑州航空工业管理学院金属材料及热处理 课程设计 学生专业：材料成型及控制工程学生姓名： 学生学号： 所在学院：机电工程学院 指导老师： 报告日期： 2015年5月14日

目录 一、实验综述---------------------------- （3） 二、实验目的---------------------------- （8） 三、实验设备---------------------------- （8） 四、实验过程---------------------------- （8） 五、实验结果---------------------------- （9） 六、实验结果分析------------------------- （12） 七、结论------------------------------- （12） 八、参考文献--------------------------- （13）

一、实验综述 45号钢综述 45 号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。45号钢主要成分为Fe（铁元素），且含有以下 热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，热处理是根据钢在固态下组织转变的规律，通过不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，达到改善刚才性能的一种热加工工艺。热处理一般是由加热、保温、和冷却三个阶段组成的，其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求是淬火与回火。（一）钢的淬火 钢的淬火：淬火是指将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。淬火的目的就是为了获得马氏体，并与适当的回火工艺相配合，以提高刚的力学性能。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。 （1）淬火温度选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火加热温度的选择应以得到细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的临界点确定，钢的淬火温度可根据（如图1所示）进行选择。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为 Ac3+30~50oC，此实验采用的加热温度为790o。若加热温度不足（低于780oC的Ac3温度），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性的下降。

什么是退火、正火、淬火及回火,它们的用途各是什么 及他们所要解析

◆退火工艺退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。◆正火工艺正火工艺是将钢件加热到Ac3（或Acm）以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。把钢件加热到Ac3以上100～150℃的正火则称为高温正火。对于中、低碳钢的铸、锻件正火的主要目的是细化组织。与退火相比，正火后珠光体片层较细、铁素体晶粒也比较细小，因而强度和硬度较高。低碳钢由于退火后硬度太低，切削加工时产生粘刀的现象，切削性能差，通过正火提高硬度，可改善切削性能，某些中碳结构钢零件可用正火代替调质，简化热处理工艺。过共析钢正火加热刀Acm以上，使原先呈网状的渗碳体全部溶入到奥氏体，然后用较快的速度冷却，抑制渗碳体在奥氏体晶界的析出，从而能消除网状碳化物，改善过共析钢的组织。焊接件要求焊缝强度的零件用正火来改善焊缝组织，保证焊缝强度。在热处理过程中返修零件必须正火处理，要求力学性能指标的结构零件必须正火后进行调质才能满足力学性能要求。中、高合金钢和大型锻件正火后必须加高温回火来消除正火时产生的内应力。有些合金钢在锻造时产生部分马氏体转变，形成硬组织。为了消除这种不良组织采取正火时，比正常正火温度高20℃左右加热保温进行正火。正火工艺比较简便，有利于采用锻造余热正火，可节省能源和缩短生产周期。正火工艺与操作不当也产生组织缺陷，与退火相似，补救方法基本相同。淬火是：将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变

钢的淬火回火工艺参数的确定

钢的淬火回火工艺参数的确定

钢的淬火回火工艺参数的确定 作者：长江挖掘机厂 1 前言 淬火是强化材料最有效的热处理工艺方法，其工艺参数的选择直接影响着材料的性能。这就要求热处理工作者不断创新，改进工艺，有效地发挥出材料的潜力，节约能源，降低生产成本。本文简述了钢的淬回火工艺参数的确定及量化依据。 2 淬火加热温度 按常规工艺，亚共析钢的淬火加热温度为Ac3＋（30～50℃）；共析和过共析钢为Ac1＋（30～50℃）；合金钢的淬火加热温度常选用Ac1（或Ac3）＋（50～100℃）；高合金钢含有大量高熔点碳化物，要增大奥氏体化程度，淬火加热温度更高，有些已达到接近熔点的程度。 为了达到钢所要求的不同性能，淬火加热温度

正在向高或低两个方面发展。亚温淬火就是将淬火温度降至Ac3点以下5～10℃的α＋γ两相区，在保留大约10%～15％未溶铁素体状态进行淬火，在保证强度及较高硬度的同时，塑性、韧性得到改善，淬火变形或开裂明显减少，回火脆性也有所减弱。现已作为一种新的成熟工艺已获得国内外热处理工作者的共识。 此外，还有人发现［1］，以40Cr钢为代表的亚共析钢在Ac3点处有硬化峰出现，此温度淬火不仅可获得最高的硬度，且各项力学性能也为最佳值，掌握得当能充分发挥钢的潜力。 与其相反，提高某些钢的淬火温度也可获得预想不到的结果。如热模具钢5CrMnMo、 5CrNiMo钢的淬火温度由传统的860℃提高至920℃（高出30～80℃）［2］，加速了碳化物的溶解，增加了马氏体中的合金含量，组织均匀。可以获得大量的高位错马氏体，断裂韧度大大提高，红硬性更为优异，其使用寿命成倍提高。又如，H13钢淬火温度由1050℃提高至1100℃时，奥氏体晶粒并不明显长大，由于碳

(完整版)淬火回火工艺

渗碳淬火 目录 渗碳（carburizing/carburization） 渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)。渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。 编辑本段 原理 渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。 ①分解 渗碳介质的分解产生活性碳原子。

②吸附 活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。 ③扩散 表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含 量有关。 渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含 有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。 编辑本段 分类 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗。 编辑本段 渗碳工艺 1、直接淬火低温回火 组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低 适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。 2 、预冷直接淬火、低温回火，淬火温度800-850℃ 组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。 适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。 3、一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃ 组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。 适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。 4、渗碳高温回火，一次加热淬火，低温回火，淬火温度840-860℃

实验报告：40钢试样退火、正火、淬火、热处理

西安交通大学实验报告 课程_机械工程材料_实验名称____________________ 系别______________________实验日期年月日 专业班号____________ 组别_________交报告日期年月日 姓名_______学号______________报告退发（订正、重做） 同组者____________________________________教师审批签字 实验名称 一、实验目的 （1）了解碳钢热处理操作。 （2）学会使用洛氏温度计测量材料的硬度性能值。 （3）利用数码显微镜获取金相组织图像，掌握热处理后的钢的金相组织分析。 探讨淬火温度、淬火冷却温度、回火温度T12钢的组织和性能影响。 二、实验内容 （1）40钢试样退火、正火、淬火、热处理。 （2）用洛氏硬度计测定试样热处理实验前后的硬度。 （3）观察样品，获取其纤维组织图像 对照金相图谱，分析讨论本次实验可能获得的典型组织：片状珠光体、片状马氏体、板条状马氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体等的金相特征。 三、实验概述 （1）热处理工艺参数的确定

Fe-Fe3C状态图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。热处理工艺参数主要包括加热温度、保温时间和冷却速度。 （2）基本组织的金相特征 碳钢经热退火后可得到（近）平衡组织，淬火之后则得到各种不平衡组织。普通热处理除退火、淬火之外还有正火和回火。这样在研究钢热处理后的组织时，还要熟悉索氏体、托氏体、回火马氏体、回火托氏体、回火索式体等基本组织的金相特征。 （3）金相组织的数码图像 金相组织照片可提供材料内在质量的大量信息及数据，金相分析是材料科研、研发及生产中的重要分析手段。 XJP-6A金相显微镜数字采集系统是在XJP-6光学显微镜基础上，添加光学适配镜，通过图像采集和信息化处理，提供计算机数码图像的系统，可获得真实、精细的影像，以及高品质的金相显微组织照片 四、实验材料及设备 （1）砂纸、玻璃板、抛光机等金相制样设备。 （2）40钢 （3）马福电炉 （4）洛氏硬度计 （5）淬火水槽、油槽 （6）铁丝、钳子 （7）金相显微镜、数码金相显微镜

钢的五种热处理工艺精编版

钢的五种热处理工艺公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

钢的五种热处理工艺 热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺： 1、把金属材料加热到相变温度（700度）以下，保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。 2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。 3、把金属材料加热到相变温度（800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油） 快速冷却叫淬火。 ◆表面淬火 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 感应表面淬火后的性能:

1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通 淬火高 2～3 单位（HRC）。 2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层 马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对 同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。 一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 退火的目的 ①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能 或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。

T10钢淬火与低温回火课程设计要点

金属材料工程专业 课程设计 T10钢的淬火与低温回火工艺设计 学院： 专业： 姓名： 学号：

概述： 1.1热处理原理与工艺 热处理是对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工方法。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。 1.2 淬火工艺 淬火：指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马

氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。 淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或下贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。 将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适

调质渗碳淬火以及常用钢材淬火回火温度与硬度以及

调质渗碳淬火 什么是调质?什么是渗碳?什么是淬火? 调质:淬火加高温回火(500--650摄氏度),调质后的组织为回火索氏体其综合性能好.市场上卖的调质钢材料即为在出厂时淬火加高温回火过了，选购此材料后不需要再做什么处理就可以满足一般的机加工要求。 渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。 淬火，首先在此解释一下书本上所称的淬火(cui 四声）在现实中，工厂师傅并不那么叫，他们称呼为zhanhuo.淬火为机械加工热处理中四把火中的一种，主要是为了提高工件的硬度。方法是将钢件加热到相变线(Ac1或Ac3)以上某一温度,保温足够长时间获得奥氏体,然后以大于马氏体的临界冷却速度冷却,获得马氏体(或下贝氏体)组织. 渗碳淬火和调质的区别 渗碳是一种使碳原子渗入工件表面的过程，所以它是改变了表面的成分从而达到使表面具有更高的硬度和耐磨性。淬火是家工件加热到一定温度后，在用一定的介质冷却的方法来改变工件内部组织成分的方法。调质是淬火加回火的总称，因为淬火之后的工件中还有过饱和的马氏体和残余奥氏体，会产生不稳定，需要通过回火来改善。 什么是调质?什么是渗碳?什么是淬火? 调质:淬火加高温回火(500--650摄氏度),调质后的组织为回火索氏体其综合性能好.市场上卖的调质钢材料即为在出厂时淬火加高温回火过了，选购此材料后不需要再做什么处理就可以满足一般的机加工要求。 渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。 淬火，首先在此解释一下书本上所称的淬火(cui 四声）在现实中，工厂师傅并不那么叫，他们称呼为zhanhuo.淬火为机械加工热处理中四把火中的一种，主要是为了提高工件的硬度。方法是将钢件加热到相变线(Ac1或Ac3)以上某一温度,保温足够长时间获得奥氏体,然后以大于马氏体的临界冷却速度冷却,获得马氏体(或下贝氏体)组织.

钢的渗碳和碳氮共渗、淬火、回火工艺剖析

钢的渗碳和碳氮共渗、淬火、回火工艺 1、主题内容和适用范围 本工艺规定了渗碳钢的气体渗碳氮共渗淬火回火处理的工序 准备、工艺规范、操作规程、质量检验和安全环保等方面要求。 2、引用标准 JB3999—85 钢的渗碳和碳氮共渗淬火回火处理 GB85839—87 齿轮材料及热处理质量检验一般规定 ZBJ17022—88 齿轮碳氮共渗工艺及质量控制 ZBT04001—88 汽车渗碳齿轮金相检验 JB/ZQ4038—88 重载齿轮渗碳质量检验 GB9450—88 钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定和校核 GB15735—1995 金属热处理生产过程安全卫生要求 3、工艺准备 3.1 工件准备 3.1.1 对照图纸了解被处理工件的材料牌号（或化学成份），予处理情况和质量要求，磨削留量，必要时检查齿轮（轴齿轮）的加工精度。 3.1.2工件表面不得有氧化皮、碰伤和裂纹，用清洗剂洗净油污后烘干。 3.1.3 工件表面不需要渗碳或碳氮共渗的部位，又无留余量，没安排剥碳层的加工工序，就要用防渗涂料保护，防渗涂料的厚度应大于0.3mm，涂层应致密，防渗涂料应符合ZB451—014的规定。 3.2 工装准备

3.3 开炉准备选用的工装应具有足够的热处理强度和刚度。 3.3.1检查热处理设备的机械和电气部分是否正常，炉子是否漏气。检查炉子需润滑油的部位，使其不断润滑。 3.3.2检查测温仪表，热电隅是否正常，要定期进行校验。 3.3.3定期清理气体渗碳炉炉罐中的碳黑和灰烬。 3.4工件的表卡和试样 3.4.1 根据工件的形状和要求，选用适当的吊具和夹具。 3.4.2 工件间要有5～10mm的间隙。 3.4.3 应随炉放置与装炉工件材质和予处理相同和符合GB8539—87“齿轮材料及热处理质量检验的一般规定”规定的样式，并放置在有代表性的位置，以备炉前操作抽样检查。 4、渗碳和碳氮共渗淬火回火处理的工艺规范和操作规程 4.1渗碳、碳氮共渗处理 4.1.1 装炉 4.1.1.1工件装炉前应把炉温升到渗碳或共渗温度，连续生产时可干上一炉出炉后立即装炉。 4.1.1.2 工件应装在炉子的有效加热区内，加热区的炉温不得超过±15℃。 4.1.1.3 每炉装载量不大于设备的装载量。 4.1.2 气体渗碳工艺规范和操作规程 4.1.2.1 气体渗碳工艺规范参照图1，低碳合金渗碳钢的渗碳温度取上限。

淬火和回火

淬火和回火 淬火可以加强硬度，回火可以加强韧性 淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后快速冷却下来,进行淬硬工 件的热处理方法.其实质是通过加热使钢组织结构中的铁素体和珠光体充分转变为成分均匀的奥氏体,然后急冷下来得到硬度很高的马氏体. 回火是紧接于淬火之后的热处理工序,淬火钢在不同的温度下回火,所得的组织不同,因而其机械性能差别很大,总的趋势是:随着回火温度升高,其强度、硬度降低，而塑性、韧性提高。淬火钢中的马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织，加热就会发生转变。随着温度升高，碳原子逐渐以渗碳体的形式析出，引起组织转变。最后渗碳体聚合而分散在铁素体基体上，形成各种回火组织 回火是钢淬火后必须进行的一道工序，其目的和作用是减少和消除钢在淬火时所造成的内应力，降低脆性。回火油具有良好的热氧化安定性、闪点高、传热性能好，分1号、2号两个牌号，其中1号使用温度为15 0℃左右，2号使用温度为200℃左右。 回火是将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。②存在较大内应力。③力学性能不能满足要求。因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。 回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。 回火的目的是减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。 回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时，硬度和强度下降，塑性提高。回火温度越高，这些力学性能的变化越大。有些合金元素含量较高的合金钢，在某一温度范围回火时，会析出一些颗粒细小的金属化合物，使强度和硬度上升。这种现象称为二次硬化。 根据回火温度的不同，回火分为低温回火、中温回火和高温回火。 1．低温回火回火温度为150~250°C。低温回火可以部分消除淬火造成的内应力，降低钢的脆性，提高韧性，同时保持较高的硬度。故广泛应用于要求硬度高、耐磨性好的零件，如量具、刃具、冷变形模具及表面淬火件等。 2．中温回火回火温度为300~450°C。中温回火可以消除大部分内应力，硬度有显著的下降，但仍有一定的韧性和弹性。中温回火主要应用于各类弹簧、高强度的轴、轴套及热锻模具等工件。 3．高温回火回火温度为500~650°C。高温回火可以消除内应力，使工件既具有良好的塑性和韧性，又具有