1、將鋼加熱到一定的溫度，經一段時間的保溫，然后以某種速度冷卻下來，通過這樣的工藝過程能使鋼的性能發生改變。1、碳鋼的普通熱處理工藝方法1鋼的退火鋼的退火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac1或Ac3線以上，保溫一段時間，然后緩慢地隨爐冷卻。此時，奧氏體在高溫區發生分解，從而得到比較接近平衡狀態的組織。一般中碳鋼如40、45鋼經退火后消除了殘余應力，組織穩定，硬度較低HB18卜220有利于下一步進行切削加工。2鋼的正火鋼的正火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac3或Accm線以上，保溫一段時間，然后進行空冷。由于冷卻速度稍快，與退火組織相比，組織中的珠光體量相對較多，且片層較細密，故性能有所改善，細化了晶粒，改善

2、了組織，消除了殘余應力。對低碳鋼來說，正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件外表光潔度；對于高碳鋼，則正火可消除網狀滲碳體，為下一步球化退火及淬火作好組織準備。3鋼的淬火鋼的淬火通常是把鋼加熱到臨界溫度Ac1或Ac3線以上，保溫一段時間，然后放入各種不同的冷卻介質中快速冷卻(V冷，臨)，以獲得具有高硬度、高耐磨性的馬氏體組織。4鋼的回火鋼的回火通常是把淬火鋼重新加熱至Ac1線以下的一定溫度，經過適當時間的保溫后，冷卻到室溫的一種熱處理工藝。由于鋼經淬火后得到的馬氏體組織硬而脆，并且工件內部存在很大的內應力，如果直接進行磨削加工則往往會出現龜裂，一些精密的零件在使用過程中將會引起尺寸變化從而失

3、去精度，甚至開裂。因此，淬火鋼必須進行回火處理。不同的回火工藝可以使鋼獲得各種不同的性能。2、碳鋼普通熱處理工藝1加熱溫度碳鋼普通熱處理的加熱溫度，原則上按加熱到臨界溫度Ac1或Ac3線以上3050C選定。但生產中，應根據工件實際情況作適當調整。熱處理加熱溫度不能過高，否則會使工件的晶粒粗大、氧化、脫碳、變形、開裂等傾向增加。但加熱溫度過低，也達不到要求。表2-1碳鋼普通熱處理的加熱溫度方法加熱溫度(C)應用范圍退火Ac3+(2060)業共析鋼完全退火Ac1+(2040)過共析鋼球化退火正火Ac3+(50100)業共析鋼Accm+(3050)過共析鋼淬火Ac3+(3070)業共析鋼Ac1+(3

4、070)過共析鋼回火低溫回火150250刃具、模具、量具、高硬度零件中溫回火350500彈簧、中等硬度零件高溫回火500650齒輪、軸、連桿等綜合機械性能零件表2-2常用碳鋼的臨界點鋼號臨界點(C)Ac1Ac3Accm20鋼73585545鋼724780T8鋼730T12鋼7308202加熱時間熱處理的加熱時間包括升溫與保溫時間與鋼的成分、原始組織、工件的尺寸與形狀、使用的加熱設備與裝爐方式及熱處理方法等許多因素有關。因此，要確切計算加熱時間是比較復雜的。在實驗室中，熱處理加熱時間包括加熱、保溫時間通常按工件有效厚度，用以下經驗公式計算加熱時間：T=也D式中：T加熱時間min；a加熱系數min

5、/mni；D工件有效厚度mm。當碳鋼工件X50mm在800960C箱式電阻爐中加熱時，a=11.2min/mmi。回火的保溫時間要保證工件熱透并使組織充分轉變。實驗時組織轉變時間可取0.5h。3冷卻方法1退火冷卻方式：鋼退火時，一般采用隨爐冷卻到600550C以下再出爐空冷。2正火冷卻方式：鋼正火時，一般采用在空氣中冷卻。3淬火冷卻方式：鋼淬火時，鋼在過冷奧氏體最不穩定的范圍內650550C的冷卻速度應大于臨界冷卻速度，從而保證工件不轉變為珠光體型組織；而在Ms點附近的冷卻速度應盡可能低，從而降低淬火內應力，減少工件變形與開裂。因此，淬火時，除了要選用合適的淬火冷卻介質外，還應改良淬火方法。對

6、形狀簡單的工件，常采用簡易的單液淬火法，如碳鋼用水或鹽水液作冷卻介質，合金鋼常用油作冷卻介質。4回火冷卻方式：碳鋼回火時，一般采用在空氣中冷卻。.退火的種類1. 完全退火和等溫退火完全退火乂稱重結晶退火，一般簡稱為退火，這種退火主要用于業共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結構。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預先熱處理。2. 球化退火球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼如制造刃具，量具，模具所用的鋼種。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準備。3. 去應力退火去應力退火乂稱低溫退火或高溫回火，這種退火主要用來消除鑄件，鍛件

7、，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應力。如果這些應力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產生變形或裂紋。二. 淬火時，最常用的冷卻介質是鹽水，水和油。鹽水淬火的工件，容易得到高的硬度和光潔的外表，不容易產生淬不硬的軟點，但卻易使工件變形嚴重，甚至發生開裂。而用油作淬火介質只適用于過冷奧氏體的穩定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。三. 鋼回火的目的1. 降低脆性，消除或減少內應力，鋼件淬火后存在很大內應力和脆性，如不及時回火往往會使鋼件發生變形甚至開裂。2. 獲得工件所要求的機械性能，工件經淬火后硬度高而脆性大，為了滿足各種工件的不同性能的要求，可以通過適當回

8、火的配合來調整硬度，減小脆性，得到所需要的韌性，塑性。3. 穩定工件尺寸4. 對于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火或正火后常采用高溫回火,使鋼中碳化物適當聚集，將硬度降低，以利切削加工。加熱缺陷及控制一、過熱現象我們知道熱處理過程中加熱過熱最易導致奧氏體晶粒的粗大，使零件的機械性能下降。1. 一般過熱：加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長，引起奧氏體晶粒粗化稱為過熱。粗大的奧氏體晶粒會導致鋼的強韌性降低，脆性轉變溫度升高，增加淬火時的變形開裂傾向。而導致過熱的原因是爐溫儀表失控或混料常為不懂工藝發生的。過熱組織可經退火、正火或多次高溫回火后，在正常情況下重新奧氏化使晶粒細化。2. 斷口遺傳：有過

9、熱組織的鋼材，重新加熱淬火后，雖能使奧氏體晶粒細化，但有時仍出現粗大顆粒狀斷口。產生斷口遺傳的理論爭議較多，一般認為曾因加熱溫度過高而使MnS類的雜物溶入奧氏體并富集于晶界面，而冷卻時這些夾雜物乂會沿晶界面析出，受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂。粗大組織的遺傳：有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時，以慢速加熱到常規的淬火溫度，甚至再低一些，其奧氏體晶粒仍然是粗大的，這種現象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性，可采用中間退火或多次高溫回火處理。二、過燒現象加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現氧化或熔化，導致晶界弱化，稱為過燒。鋼過燒后性能嚴重惡化，淬火時形成龜裂

10、。過燒組織無法恢復，只能報廢。因此在工作中要防止過燒的發生。三、脫碳和氧化鋼在加熱時，表層的碳與介質或氣余中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發生反應，降低了表層碳濃度稱為脫碳，脫碳鋼淬火后外表硬度、疲勞強度及耐磨性降低，而且外表形成殘余拉應力易形成外表網狀裂紋。加熱時，鋼表層的鐵及合金與元素與介質或氣余中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發生反應生成氧化物膜的現象稱為氧化。高溫一般570度以上工件氧化后尺寸精度和外表光亮度惡化，具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現淬火軟點。為了防止氧化和減少脫碳的措施有：工件外表涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護氣余加熱如凈化后的惰性氣體、控制爐內碳勢、火焰

11、燃燒爐使爐氣呈復原性四、氫脆現象高強度鋼在富氫氣余中加熱時出現塑性和韌性降低的現象稱為氫脆。出現氫脆的工件通過除氫處理如回火、時效等也能消除氫脆，采用真空、低氫氣余或惰性氣余加熱可防止氫脆。幾種常見熱處理概念1. 正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點AC3或AC"上的適當溫度保持一定時間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。2. 退火annealing:將業共析鋼工件加熱至AC3以上20-40度，保溫一段時間后，隨爐緩慢冷卻或埋在砂中或石灰中冷卻至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝3. 固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過

12、飽和固溶體的熱處理工藝4. 時效：合金經固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現象。5. 固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應力與軟化，以便繼續加工成型6. 時效處理：在強化相析出的溫度加熱并保溫，使強化相沉淀析出，得以硬化，提高強度7. 淬火：將鋼奧氏體化后以適當的冷卻速度冷卻，使工件在橫截面內全部或一定的范圍內發生馬氏體等不穩定組織結構轉變的熱處理工藝8. 回火：將經過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當溫度保持一定時間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表

13、層同時滲入碳和氮的過程。習慣上碳氮共滲乂稱為割化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲即氣體軟氮化應用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。調質處理quenchingandtempering:一般習慣將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理。調質處理廣泛應用于各種重要的結構零件，特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調質處理后得到回火索氏體組織，它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩定性和工件截面尺寸有關，一般在HB20A350

14、之間。9. 釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝回火的種類及應用根據工件性能要求的不同，按其回火溫度的不同，可將回火分為以下幾種：一低溫回火150250度低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內應力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為HRC5864。二中溫回火350-500度中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為HRC3550。三高溫回火500650度高溫回火

15、所得組織為回火索氏體。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為HB208330。鍛青銅的熱處理鍛宵銅是一種用途極廣的沉淀硬化型合金。經固溶及時效處理后，強度可達1250-1500MPa（1250-1500公斤）。其熱處理特點是：固溶處理后具有良好的塑性，可進行冷加工變形。但再進行時效處理后，卻具有極好的彈性極限，同時硬度、強度也得到提高。1鍛宵銅的固溶處理一般固溶處理的加熱溫度在780-820C之間，對用作彈性元件的材料，采用760-78

16、0C,主要是防止晶粒粗大影響強度。固溶處理爐溫均勻度應嚴格控制在+5C。保溫時間一般可按1小時/25mm計算，鍛宵銅在空氣或氧化性氣余中進行固溶加熱處理時，外表會形成氧化膜。雖然對時效強化后的力學性能影響不大，但會影響其冷加工時工模具的使用壽命。為防止氧化應在真空爐或氨分解、惰性氣體、復原性氣余如氫氣、一氧化碳等中加熱，從而獲得光亮的熱處理效果。此外，還要注意盡量縮短轉移時間此淬水時，否則會影響時效后的機械性能。薄形材料不得超過3秒，一般零件不超過5秒。淬火介質一般采用水無加熱的要求，當然形狀復雜的零件為了防止變形也可采用油。2鍛宵銅的時效處理鍛宵銅的時效溫度與Be的含量有關，含Be小于2.1

17、%的合金均宜進行時效處理。對于Be大于1.7%的合金，最正確時效溫度為300-330C，保溫時間1-3小時根據零件形狀及厚度。Be低于0.5%的高導電性電極合金，由于溶點升高，最正確時效溫度為450-480C，保溫時間1-3小時。近年來還發展出了雙級和多級時效，即先在高溫短時時效，而后在低溫下長時間保溫時效，這樣做的優點是性能提高但變形量減小。為了提高鍛宵銅時效后的尺寸精度，可采用夾具夾持進行時效，有時還可采用兩段分開時效處理。3鍛宵銅的去應力處理鍛宵銅去應力退火溫度為150-200C，保溫時間1-1.5小時，可用于消除因金屆切削加工、校直處理、冷成形等產生的殘余應力，穩定零件在長期使用時的形

18、狀及尺寸精度。熱處理應力及其影響熱處理殘余力是指工件經熱處理后最終殘存下來的應力，對工件的形狀，&127;尺寸和性能都有極為重要的影響。當它超過材料的屈服強度時，&127;便引起工件的變形，超過材料的強度極限時就會使工件開裂，這是它有害的一面應當減少和消除。但在一定條件下控制應力使之合理分布，就可以提高零件的機械性能和使用壽命，變有害為有利。分析鋼在熱處理過程中應力的分布和變化規律，使之合理分布對提高產品質量有著深遠的實際意義。例如關于表層殘余壓應力的合理分布對零件使用壽命的影響問題已經引起了人們的廣泛重視。、鋼的熱處理應力工件在加熱和冷卻過程中，由于表層和心部的冷卻速度和時間

19、的不一致，形成溫差，就會導致體積膨脹和收縮不均而產生應力，即熱應力。在熱應力的作用下，由于表層開始溫度低于心部，收縮也大于心部而使心部受拉，當冷卻結束時，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓心部受拉。即在熱應力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現象受到冷卻速度，材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當冷卻速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷卻過程中在熱應力作用下產生的不均勻塑性變形愈大，最后形成的殘余應力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時，因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹，&127;工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產生組織應力。組

20、織應力變化的最終結果是表層受拉應力，心部受壓應力，恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區的冷卻速度，形狀，材料的化學成分等因素有關。實踐證明，任何工件在熱處理過程中，&127;只要有相變，熱應力和組織應力都會發生。&127;只不過熱應力在組織轉變以前就已經產生了，而組織應力則是在組織轉變過程中產生的，在整個冷卻過程中，熱應力與組織應力綜合作用的結果，&127;就是工件中實際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結果是十分復雜的受著許多因素的影響，如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發展過程來說只有兩種類型，即熱應力和組織應力，作用方向相反時二者抵消，作用方向相同時二

21、者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加，兩個應力應有一個占主導因素，熱應力占主導地位時的作用結果是工件心部受拉，外表受壓。&127;組織應力占主導地位時的作用結果是工件心部受壓外表受拉。二、熱處理應力對淬火裂紋的影響存在于淬火件不同部位上能引起應力集中的因素（包括冶金缺陷在內），對淬火裂紋的產生都有促進作用，但只有在拉應力場內（&127;尤其是在最大拉應力下）才會表現出來，&127;假設在壓應力場內并無促裂作用。淬火冷卻速度是一個能影響淬火質量并決定殘余應力的重要因素，也是一個能對淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。為了到達淬火的目的，通常必須加速零件在高溫段內的冷卻

22、速度，并使之超過鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應力而論，這樣做由于能增加抵消組織應力作用的熱應力值，故能減少工件外表上的拉應力而到達抑制縱裂的目的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且，在能淬透的情況下，截面尺寸越大的工件，雖然實際冷卻速度更緩，開裂的危險性卻反而愈大。這一切都是由于這類鋼的熱應力隨尺寸的增大實際冷卻速度減慢，熱應力減小，&127;組織應力隨尺寸的增大而增加，最后形成以組織應力為主的拉應力作用在工件外表的作用特點造成的。并與冷卻愈慢應力愈小的傳統觀念大相徑庭。對這類鋼件而言，在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。防止淬裂的可靠原則是設法盡量減

23、小截面內外馬氏體轉變的不等時性。僅僅實行馬氏體轉變區內的緩冷卻不足以預防縱裂的形成。一般情況下只能產生在非淬透性件中的弧裂，雖以整體快速冷卻為必要的形成條件，可是它的真正形成原因，卻不在快速冷卻（包括馬氏體轉變區內）本身，而是淬火件局部位置（由幾何結構決定），在高溫臨界溫度區內的冷卻速度顯著減緩，因而沒有淬硬所致&127;。產生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈，是由以熱應力為主要成份的殘余拉應力作用在淬火件中心&127;，而在淬火件末淬硬的截面中心處，首先形成裂紋并由內往外擴展而造成的。為了防止這類裂紋產生，往往使用水-油雙液淬火工藝。在此工藝中實施高溫段內的快速冷卻，目的僅僅在

24、于確保外層金屆得到馬氏體組織，&127；而從內應力的角度來看，這時快冷有害無益。其次，冷卻后期緩冷的目的，主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應力值，而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屆的收縮速度，從而到達減小應力值和最終抑制淬裂的目的。、殘余壓應力對工件的影響滲碳外表強化作為提高工件的疲勞強度的方法應用得很廣泛的原因。一方面是由于它能有效的增加工件外表的強度和硬度，提高工件的耐磨性，另一方面是滲碳能有效的改善工件的應力分布，在工件外表層獲得較大的殘余壓應力，&127;提高工件的疲勞強度。如果在滲碳后再進行等溫淬火將會增加表層殘余壓應力，使疲勞強度得到進一步的提高。有

25、人對35SiMn2Mo誠岡滲碳后進行等溫淬火與滲碳后淬火低溫回火的殘余應力進行過測試其結果如表1熱處理工藝殘余應力值kg/mm2）滲碳后880-900度鹽浴加熱，260度等溫40分鐘-65滲碳后880-900度鹽浴加熱淬火，260度等溫90分鐘-18滲碳后880-900度鹽浴加熱，260度等溫40分鐘，260度回火90分鐘-38從表1的測試結果可以看出等溫淬火比通常的淬火低溫回火工藝具有更高的外表殘余壓應力。等溫淬火后即使進行低溫回火，其外表殘余壓應力，也比淬火后低溫回火高。因此可以得出這樣一個結論，即滲碳后等溫淬火比通常的滲碳淬火低溫回火獲得的外表殘余壓應力更高，從外表層殘余壓應力對疲勞抗力

26、的有利影響的觀點來看，滲碳等溫淬火工藝是提高滲碳件疲勞強度的有效方法。滲碳淬火工藝為什么能獲得表層殘余壓應力推碳等溫淬火為什么能獲得更大的表層殘余壓應力？其主要原因有兩個：一個原因是表層高碳馬氏體比容比心部低碳馬氏體的比容大，淬火后表層體積膨脹大，而心部低碳馬氏體體積膨脹小，制約了表層的自由膨脹，&127;造成表層受壓心部受拉的應力狀態。而另一個更重要的原因是高碳過冷奧氏體向馬氏體轉變的開始轉變溫度M，比心部含碳量低的過冷奧氏體向馬氏體轉變的開始溫度M低。這就是說在淬火過程中往往是心部首先產生馬氏體轉變引起心部體積膨脹，并獲得強化，而外表還末冷卻到其對應的馬氏體開始轉變點M蜀，故仍處于

27、過冷奧氏體狀態，&127;具有良好的塑性，不會對心部馬氏體轉變的體積膨脹起嚴重的壓制作用。隨著淬火冷卻溫度的不斷下降使表層溫度降到該處的M點以下，表層產生馬氏體轉變，引起表層體積的膨脹。但心部此時早已轉變為馬氏體而強化，所以心部對表層的體積膨脹將會起很大的壓制作用，使表層獲得殘余壓應力。&127;而在滲碳后進行等溫淬火時，當等溫溫度在滲碳層的馬氏體開始轉變溫度Ms以上，心部的馬氏體開始轉變溫度&127;Ms點以下的適當溫度等溫淬火，比連續冷卻淬火更能保證這種轉變的先后順序的特點（&127;即保證表層馬氏體轉變僅僅產生于等溫后的冷卻過程中）。&127;當然

28、滲碳后等溫淬火的等溫溫度和等溫時間對表層殘余應力的大小有很大的影響。有人對35SiMn2Mo遂岡試樣滲碳后在260C和320C等溫40&127;分鐘后的外表殘余應力進行過測試，其結果如表2。由表2可知在260C行動等溫比在320C等溫的外表殘余應力要高出一倍多表2。35SiMn2MoV鋼不同等溫溫度的外表殘余應力可見外表殘余應力狀態對滲碳等溫淬火的等溫溫度是很敏感的。不僅等溫溫度對外表殘余壓應力狀態有影響，而且等溫時間也有一定的影響。有人對35SiMn2V鋼在310C等溫2分鐘，10分鐘，90分鐘的殘余應力進行過測試。2分鐘后殘余壓應力為-20kg/mm，10分鐘后為-60kg/mm，60分鐘后為-80kg/mm