05508金属材料与热处理自考资料：钢的热处理工艺

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钢的热处理工艺

一、钢的退火与正火

1．退火：将钢件加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却到室温，获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。

退火的目的有：1）降低硬度、提高塑性便于切削加工；2）细化晶粒；3）消除残余内应力，以防变形和开裂。

退火种类很多，常用的主要有：完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火、再结晶退火和去应力退火等。

2．在钢的退火热处理工艺中，不发生组织转变的有：等温退火、再结晶退火、去应力退火等。

3．含碳量大于0.75%的高碳钢常采用：球化退火。为改善T10钢的切削加工性，通常采用球化退火处理。

4．按热处理在零件整个生产工艺过程中的位置和作用不同，热处理工艺可分为预备热处理和最终热处理。

5．按照冷却方式的不同，退火可分为等温退火和连续冷却退火。

6．为使低碳钢便于切削加工，应采用完全退火热处理。

7．完全退火主要适用于亚共析钢。

8．球化退火：是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。

9．再结晶退火：把冷塑性变形后的碳钢加热到大约650～700°C，保温1～3小时，随后缓冷，这种工艺叫再结晶退火。

10．完全退火的目的是：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。

11．完全退火：是将钢件或钢材加热至以上20—30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。

12．均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或段坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。

13．正火：将钢件加热到一定温度，保温一段时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺称为正火。

14．正火外理的加热温度通常在Ac3以上30~50℃。

15．含碳量小于0.25%的低碳钢，通常采用正火。

16．为了适当降低碳素工具钢的硬度，改善其切削性能，常采用的预备热处理是正火。

17．将钢加热到，保温后在空气或随炉中冷却的热处理方式叫退火、正火

18．过共析钢锻造后，如果出现严重网状碳化物，在球化退火之前应采用：正火。

19．具有网状二次渗碳体的过共析钢，在球化退火前需进行一次_正火处理工艺。

20．用高碳钢或某些合金钢制锻坯件，加工时发现硬度过高，为使其容易加工，可进行正火、再结晶退火。

21．钢的正火及正火工艺主要应用：

钢的正火：是将钢加热到临界点A．c3以上温度，保温以后，在空气中冷却，得到P（珠光体）类组织的热处理工艺

应用：1）改善低碳钢的切削加工性能；2）消除中碳钢的热加工缺陷；3）消除过共析钢中的网状碳化物；4）提高普通构件的力学性能。

二、钢的淬火与回火

1．淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却获得马氏体（M）或下贝氏体（B下）组织的热处理工艺称为淬火。

淬火的目的：①得到马氏体组织，②和不同回火温度相配合，从而提高钢的硬度和耐磨性。

2．淬火方法有：单液淬火、双液淬火、等温淬火、分级淬火等。

3．淬火的主要目的是获得尽量多的马氏体。

4．分级淬火：是将奥氏体状态的工件首先淬入温度略高于钢的点的盐浴或碱浴炉中保温，当工件内外温度均匀后，再从浴炉中取出空冷至室温，完成马氏体转变。

5．共析钢通过淬火获得下贝氏体组织的方法有：等温淬火。

6．钢的淬透性：是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小以钢在一定条件下淬火获得的淬透层深度和硬度分布来表示。淬透性它反映钢的过冷奥氏体的稳定性，与钢的临界冷却速度有关。

7．淬透性是指钢淬火时获得某种相的能力，这种相是指马氏体。钢在一定条件下淬火后，获得淬硬层深度的能力称为淬透性。

8．淬透性对淬火工件有何影响：

1）钢的淬透性越高，能淬透的工件界面尺寸越大，对于大截面的重要工件，为了增加淬透层的深度，必须选用过冷奥氏体很稳定的合金钢；

2）对于形状复杂、要求变形很小的工件，如果钢的淬透性较高，可以在较缓慢的冷却介质中淬火，甚至可以再空气中冷却淬火，因此淬火变形很小。

9．在热处理中，钢的淬透性是指：钢淬火后的淬硬层深度。钢在淬火后，获得淬硬层深度的能力称为：淬透性

10．调质处理：习惯上将淬火和随后高温回火相结合的热处理工艺称为调质处理。调质处理是：淬火+高温回火的复合热处理工艺。

11．共析钢通过淬火获得下贝氏体组织的方法是等温淬火。

12．45钢为得到索氏体组织，应进行：淬火+高温回火、正火。

13．碳钢的淬火工艺是将其加热到一定温度，保温一段时间，采用的冷却形式是：水中冷却。

14．工件在淬火过程中产生的内应力主要有热应力和组织应力等。

热应力的影响因素主要有：冷却速度和淬火加热温度，工件的截面尺寸、钢材的导热率和线膨胀系数。

组织应力的影响因素主要有：钢件尺寸大小、材料的导热性和淬透性，在马氏体转变温度范围内的冷却速度。

造成工件变形或开裂的原因是由于在淬火过程中工件内产生了内应力。

15．在钢的热处理工艺中，淬火方法主要有：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法和等温淬火法。

16．工件加热或冷却时，由于内外温差导致热胀冷缩不一致而产生的内应力称为热应力。

17．根据温度的不同，钢的回火类型，在生产实践中的选用：

回火：是将淬火钢在A1温度以下加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当的方式冷却到室温的工艺过程。

根据工件的组织和性能要求，回火可以分为低温回火、中温回火和高温回火三种。

高温回火组织主要是回火索氏体。主要用于刀具、量具等要求高硬度、高强度的工件；

中温回火组织主要是回火托氏体。主要用于弹簧类零件等弹性极限较高的工件；

低温回火组织主要是回火马氏体。主要用于曲轴、连杆等综合力学性能要求较高的工件

18．淬硬性：表示钢淬火时的硬化能力，用淬火后马氏体可能得到的最高硬度表示，它主要取决于马氏体中的含碳量。

19．钢经调质处理后获得的组织是回火马氏体。

20．常见的淬火冷却介质及对淬火的影响：淬火介质冷却能力越大，工件的淬硬层的深度越深，常用淬火介质有水、盐水或碱水溶液及各种矿物油等。

影响：介质冷却能力越大，钢的冷却速度越快，越容易超过钢的临界淬火速度，则工件越容易淬硬，淬硬层的深度越深，但冷却速度过大将产生巨大的淬火应力，易于使工件产生变形或开裂。

21．等温淬火及其特性：

等温淬火：是将奥氏体化后的工件淬入点以上某温度的盐浴中，等温保持足够长时间，使之转变为下贝氏体组织，然后取出再进行空冷的淬火方法。特性：

1）下贝氏体组织的强度、硬度较高而韧性良好，故等温淬火可显著提高钢的综合力学性能；2）等温过程中碳钢的贝氏体转变一般可以完成，等温淬火后不需进行回火；3）等温淬火可以显著减小工件变形和开裂倾向，适宜处理形状复杂、尺寸要求精密的工具和重要的机器零件，等温淬火液只能适用于尺寸较小的工件。

三、其他类型热处理

1．表面淬火：将钢加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使钢的表面获得淬火组织的热处理方法。

2．钢的表面淬火有：感应加热、激光加热、电子束加热及火焰加热等淬火工艺。

3．化学热处理：通过加热使介质中的原子扩散渗入工件一定深度的表层，改变其化学成分和组织并获得与心部不同性能的热处理工艺叫做化学热处理。

4．化学热处理的一般过程通常是由：分解、浸入和扩散三个基本过程组成的。

5．化学热处理根据渗入的元素不同，可分为：渗碳、渗氮、参硼、渗硫等。

6．渗碳：将低碳钢件放入渗碳介质中，加热保温，使活性碳原子渗入钢件表面并获得高碳深层的工艺方法叫做渗碳。

7．渗氮：在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的活性热处理工艺称为渗氮。

8．形变热处理：是将塑性变形和热处理有机结合在一起的一种复合工艺。

9．感应加热表面淬火的特点：

1）感应加热时，由于电磁感应和集肤效应，工件表面在极短时间里达到以上很高的温度，而工件心部仍处于相变点之下；2）感应加热升温速度快，保温时间极短；3）感应加热表面淬火后，工件表层强度高；4）感应加热表面淬火后，工件的耐磨性比普通淬火的高；5）感应加热淬火件的冲击韧性与淬硬层深度和心部原始组织有关；6）感应加热淬火时，由于加热速度快，无保温时间，工件一般不产生氧化和脱碳；7）感应加热淬火的生产率搞，便于实现机械化和自动化。

10．在化学热处理中，渗氮的特点：

1）和渗碳相比，钢件渗氮后具有更高的表面硬度和耐磨性；2）由于渗氮层体积胀大，在表层形成较大的残留压应力，因此可以获得比渗碳更高的疲劳强度、抗咬合性能和低的缺口敏感性；3）渗氮后由于钢件表面形成致密的氮化物薄膜，因而具有良好的耐腐蚀性能；4）渗氮后钢件不需热处理，因此渗氮件变形很小。

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