第一篇：金屬熱處理的工藝過程介紹

金屬熱處理的工藝過程介紹 熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。

加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。

金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。，是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學熱處理的保溫時間往往較長。

冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理三大類。根據(jù)加熱介質、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。

鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關系密切，常常配合使用，缺一不可。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結合起來的工藝，稱為調(diào)質。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。

使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。

不同之處是后者改變了工件表層的化學成分?；瘜W熱處理是將工件放在含碳、氮或其他合金元素的介質(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其他熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說，它可以保證和提高工件的各種性能，如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態(tài)，以利于進行各種冷、熱加工。

例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼 ；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。

第二篇：金屬熱處理原理及工藝 期末總結

正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點AC3或ACM以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。

退火：將亞共析鋼工件加熱至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

固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝 時效：合金經(jīng)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(xiàn)象。Al-4Cu合金在時效過程中，過飽和固溶體的各個沉淀階段，其順序可概括為： ?過飽和?G.P.區(qū)????過渡相???過渡相??(CuAl2)穩(wěn)定相 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(xù)加工成型 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，提高強度時效處理有自然時效和人工時效兩種。

淬火：將鋼奧氏體化后以適當?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結構轉變的熱處理工藝

回火：將經(jīng)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

調(diào)質處理：將鋼件淬火，隨之進行高溫回火，這種復合工藝稱調(diào)質處理。表面熱處理：改變鋼件表面組織或化學成分，以其改面表面性能的熱處理工藝。表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒有發(fā)生相變，這就實現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼?；瘜W熱處理：是指將化學元素的原子，借助高溫時原子擴散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學成分和結構，從而達到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝 滲碳：向鋼的表面滲入碳原子，提高表面含碳量，提高材料表面硬度、抗疲勞性和耐磨性。

滲氮：在工件表面滲入氮原子，形成一個富氮硬化層的過程。提高材料表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，且滲氮性能優(yōu)于滲碳。碳氮共滲：碳氮同時滲入工件表層。提高表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，并兼具滲碳和滲氮的優(yōu)點

完全退火和等溫退火又稱重結晶退火，一般簡稱為退火，這種退火主要用于亞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。

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。

去應力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，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(chǎn)生變形或裂紋。鐵素體(F)1.組織: 碳在α-Fe（體心立方結構的鐵）中的間隙固溶體2.特性: 呈體心立方晶格.溶碳能力最小,最大為0.02%;硬度和強度很低,HB=80-120,σb=250N/mm^2;而塑性和韌性很好,δ=50%,ψ=70-80%.因此,含鐵素體多的鋼材(軟鋼)中用來做可壓、擠、沖板與耐沖擊震動的機件.這類鋼有超低碳鋼,如 0Cr13,1Cr13、硅鋼片等

奧氏體1.組織: 碳在γ-Fe（面心立方結構的鐵）中的間隙固溶體。2.特性:呈面心立方晶格.最高溶碳量為2.06%,在一般情況下,具有高的塑性,但強度和硬度低,HB=170-220,奧氏體組織除了在高溫轉變時產(chǎn)生以外,在常溫時亦存在于不銹鋼、高鉻鋼和高錳鋼中,如奧氏體不銹鋼等 滲碳體(C)1.組織: 鐵和碳的穩(wěn)定化合物(Fe3C)2.特性: 呈復雜的八面體晶格.含碳量為6.67%,硬度很高,HRC70-75,耐磨,但脆性很大,因此,滲碳體不能單獨應用,而總是與鐵素體混合在一起.碳在鐵中溶解度很小,所以在常溫下,鋼鐵組織內(nèi)大部分的碳都是

以滲碳體或其他碳化物形式出現(xiàn)

珠光體(P)1.組織;鐵素體和滲碳體組成的機械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）鐵素體片和滲碳體

片交替排列的層狀顯微組織, 2.特性: 是過冷奧氏體進行共析反應的直接產(chǎn)物.其片層組織的粗細隨奧氏體過冷程度不同,過冷程度越大,片層組織越細性質也不同.奧氏體在約600℃分解成的組織稱為細珠光體(有的叫一次索氏體),在500-600℃分解轉變成用光學顯微鏡不能分辨其片層狀的組織稱為極細珠光體(有的一次屈氏體),它們的硬度較鐵素體和奧氏體高,而較滲碳體低,其塑性較鐵素體和奧氏體低而較滲碳體高.正火后的珠光體比退火后的珠光體組織細密,彌散度大,故其力學性能較好,但其片狀滲碳體在鋼材承受負荷時會引起應力集中,故不如索氏體 萊氏體(L)1.組織: 滲碳體和奧氏體組成的機械混合物（含碳4.3%）2.特性: 鐵合金溶液含碳量在2.06%以上時,緩慢冷到1130℃便凝固出萊氏體.當溫度到達共析溫度萊氏體中的奧氏轉變?yōu)橹楣怏w.因此,在723℃以下萊氏體是珠光體與滲碳體機械混合物(共晶混合).萊氏體硬而脆(＞HB700),是一種較粗的組織,不能進行壓力加工,如白口鐵.在鑄態(tài)含有萊氏體組織的鋼有高速工具鋼和Cr12型高合金工具鋼等.這類鋼一般有較大有耐磨性和較好的切削性

淬火與馬氏體1.組織: 碳在α-Fe中的過飽和固溶體,顯微組織呈針葉狀2.特性:淬火后獲得的不穩(wěn)定組織.具有很高的硬度,而且隨含碳量增加而提高,但含碳量超過0.6%后的硬度值基本不變,如含C0.8%的馬氏體,硬度約為HRC65,沖擊韌性很低,脆性

很大,延伸率和斷面收縮率幾乎等于零.奧氏體晶粒愈大,馬氏體針葉愈粗大,則沖擊韌性愈低;淬火溫度愈低,奧氏體晶粒愈細,得到的馬氏體針葉非常細小,即無針狀馬氏組織,其韌性最高 回火馬氏體(S)1.組織: 與淬火馬氏體硬度相近,而脆性略低的黑色針葉狀組織

2.特性:淬火鋼重新加熱到150-250℃回火獲得的組織.硬度一般只比淬火馬氏體低HRC1-3格,但內(nèi)應力比淬火馬氏體小

索氏體(S)1.組織: 鐵索體和較細的粒狀滲碳體組成的組織2.特性:淬火鋼重新加熱到500-680℃回火后獲得的組織.與細珠光體相比,在強度相同情沖下塑性及韌性都高,隨回火溫度提高,硬度和強度降低,沖擊韌性提高.硬度約為HRC23-35.綜合機械性能比較好.索氏體有的叫二次索氏體或回火索氏體

屈氏體屈氏體(T)組織或特性

1.組織: 鐵索體和更細的粒狀滲碳體組成的組織2.特性:淬火鋼重新加熱到350-450℃回火后獲得的組織.它的硬度和強度雖然比馬氏體低,但因其組織很致密,仍具有較高的強度和硬度,并有比馬氏體好的韌性和塑性,硬度約為

HRC35-45.屈氏體有的叫二次屈氏體或回火屈氏體

下貝氏體(B)1.組織: 顯微組織呈黑色針狀形態(tài),其中的鐵素體呈現(xiàn)針狀,而碳化物呈現(xiàn)極小的質點以彌散狀分布在針狀鐵素體內(nèi)2.特性:過冷奧氏體在400-240℃等溫度轉變后的產(chǎn)物.具有較高的硬度,約為HRC40-55,良好的塑性和很高的沖擊韌性,其綜合機械性能比索氏體更好;因此,在要求較大的、韌性和高強度相配合時,常以含有適當合金元素的中碳結構鋼等溫淬火,獲得貝氏體以改善鋼的機械性能,并減小內(nèi)應力和變形 低碳馬氏體具有高強度與良好的塑性、韌性相結合的特點(σb=1200-1600N/mm^2，σ0.2=1000-1300N/mm^2,δ5≥10%,ψ≥40%αk≥60J/cm^2);同時還有低的冷脆轉化溫度(≤-60℃);在靜載荷、疲勞及多次沖擊載荷下,其缺口敏感度和過載敏感性都較低.低碳馬氏體狀態(tài)的20SiMn2MoVA綜合力學性能,比中碳合金鋼等溫淬火獲得的下貝氏體更好.保持了低碳鋼的工藝性能,但切削加工較難.工藝

1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具 例如，20，20Cr，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→冷擠壓成形→再結晶退火→機械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

2.高合金滲碳鋼制模具 例如12CrNi3A，12CrNi4A鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。3.調(diào)質鋼制模具 例如，45，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機械粗加工→調(diào)質→機械精加工→修整、拋光→裝配。

4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具 例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機械粗加工→去應力退火→機械半精加工→機械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

5.預硬鋼制模具

例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等鋼。對于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進行了預硬化處理，可直接加工成形后拋光、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預硬處理（34～42HRC）→機械粗加工→去應力退火→機械精加工→拋光→裝配。氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質－精加工－除應力－粗磨－氮化－精磨或研磨。適用于各種高速傳動精密齒輪、機床主軸（如鏜桿、磨床主軸），高速柴油機曲軸、閥門等。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強度的心部組織，所以要先進行調(diào)質熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機械性能和氮化層質量。論述鋼材在熱處理過程中出現(xiàn)脆化現(xiàn)象的主要原因及解決方法。答：①過共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢出現(xiàn)網(wǎng)狀二次滲碳體時，使鋼的脆性增加，脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體在空間上把塑性相分割開，使其變形能力無從發(fā)揮。解決方法，重新加熱正火，增加冷卻速度，抑制脆性相的析出。②淬火馬氏體在低溫回火時會出現(xiàn)第一類回火脆性，高溫回火時有第二類回火脆性，第一類回火脆性不可避免，第二類回火脆性，可重新加熱到原來的回火溫度，然后快冷恢復韌性。③工件等溫淬火時出現(xiàn)上貝氏體時韌性降低，重新奧氏體化后降低等溫溫度得到下貝氏體可以解解。④奧氏體化溫度過高，晶粒粗大韌性降低。如：過共析鋼淬火溫度偏高，晶粒粗大，獲得粗大的片狀馬氏體時，韌性降低；奧氏體晶粒粗大，出現(xiàn)魏氏組織時脆性增加。通過細化晶粒可以解決。

20CrMnTi、40CrNiMo、60Si2Mn、T12屬于哪類鋼？含碳量為多少？鋼中合金元素的主要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織是什么？性能如何？

20CrMnTi為滲碳鋼，含碳量為0.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體，表面為高碳馬氏體（滲碳后），強度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強韌性好。Mn與Cr 提高淬透性，強化基體，Ti阻止奧氏體晶粒長大，細化晶粒。

40CrNiMo為調(diào)質鋼，含碳量為0.4%，最終

熱處理工藝是淬火加高溫回火，得到回火索氏

體，具有良好的綜合機械性能，Cr、Ni提高淬透性，強化基體，Ni提高鋼的韌性，Mo細化晶粒，抑制第二類回火脆性。

60Si2Mn為彈簧鋼，含碳量為0.6%，最終熱處理工藝是淬火加中溫回火，得到回火托氏體（或回火屈氏體），具有很高的彈性極限，Si、Mn提高淬透性，強化基體，Si提高回火穩(wěn)定性。

T12鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為1.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體＋粒狀Fe3C＋殘余奧氏體（γ'），強度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差。

用T12鋼（鍛后緩冷）做一切削工具，工藝過程為：正火→球化退火→機加工成形→淬火→低溫回火。各熱處理工藝的目的是什么？得到什么組織？各種組織具有什么性能。

① 正火：消除網(wǎng)狀的二次滲碳體，同時改善鍛

造組織、消除鍛造應力，得到片狀的珠光體，片狀的珠光體硬度較高，塑性韌性較差。② 球化退火：將片狀的珠光體變成粒狀珠光

體，降低硬度，便于機械加工；組織為粒狀珠光體，這種組織塑性韌性較好，強度硬度較低。

③ 淬火：提高硬度、強度和耐磨性；組織為馬

氏體＋粒狀碳化物＋殘余奧氏體；這種組織具有高強度高硬度，塑性韌性差。

④ 低溫回火：減少或消除淬火應力，提高塑形

和韌性；組織為回火馬氏體＋粒狀碳化物＋殘余奧氏體?；鼗鸾M織有一定的塑性韌性，強度、硬度高，耐磨性高。

什么是淬火？目的是什么？具體工藝有哪些？簡述淬火加熱溫度的確定原則。

把鋼加熱到臨界點（Ac1或Ac3）以上保溫并隨之以大于臨界冷卻速度（Vc)冷卻，以得到介穩(wěn)狀態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝方法稱為淬火。

淬火目的：提高工具、滲碳零件和其它高強度耐磨機器零件等的硬度、強度和耐磨性；結構鋼通過淬火和回火之后獲得良好的綜合機械性能；此外，還有很少數(shù)的一部分工件是為了改善鋼的物理和化學性能。如提高磁鋼的磁性，不銹鋼淬火以消除第二相，從而改善其耐蝕性等。

具體工藝有：單液淬火法；中斷淬火法(雙淬火介質淬火法)；噴射淬火法；分級淬火法；等

溫淬火法。

淬火加熱溫度，主要根據(jù)鋼的相變點來確定。對亞共析鋼，一般選用淬火加熱溫度為Ac3＋(30～50℃)，過共析鋼則為Ac1＋(30～50℃)，合金鋼一般比碳鋼加熱溫度高。確定淬火加熱溫度時，尚應考慮工件的形狀、尺寸、原始組織、加熱速度、冷卻介質和冷卻方式等因素。在工件尺寸大、加熱速度快的情況下，淬火溫度可選得高一些。另外，加熱速度快，起始晶粒細，也允許采用較高加熱溫度。

某車床主軸（45鋼）加工路線為： 下料→鍛造→正火→機械加工→淬火（淬透）→高溫回火→花鍵高頻表面淬火→低溫回火→半精磨→人工時效→精磨。正火、淬火、高溫回火、人工時效的目的是什么？花鍵高頻表面淬火、低溫回火的目的是什么？表面和心部的組織是什么？

正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時改善鍛造組織，消除鍛造應力。淬火是為了得到高強度的馬氏體組織，高溫回火是為了得到回火索氏體，淬火＋高溫回火稱為調(diào)質，目的是為使主軸得到良好的綜合力學性能。人工時效主要是為了消除粗磨削加工時產(chǎn)生的殘余應力?；ㄦI部分用高頻淬火后低溫回火是為了得到回火馬氏體，增加耐磨性。表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體組織。

低碳鋼（15、20）、中碳鋼（40、45）、共析鋼（T8）獲得良好綜合力學性能的最終熱處理工藝及組織。

低碳鋼：淬火加低溫回火，組織為回火馬氏體。中碳鋼：淬火加高溫回火，組織為回火索氏體。共析鋼：等溫淬火，組織為下貝氏體。三

十九、正火、退火工藝選用的原則是什么？ 含0．25％C以下的鋼，在沒有其它熱處理工序時，可用正火來提高強度。對滲碳鋼，用正火消除鍛造缺陷及提高切削加工性能。對含碳0．25～0．50％的鋼，一般采用正火。對含碳0．50～0．75％的鋼，一般采用完全退火。含碳0．75～1．0％的鋼，用來制造彈簧時采用完全退火作預備熱處理，用來制造刀具時則采用球化退火。含碳大于1．0％的鋼用于制造工具，均采用球化退火作預備熱處理。珠光體、貝氏體、馬氏體的特征、性能特點是什么？

片狀P體，片層間距越小，強度越高，塑性、韌性也越好；粒狀P體，F(xiàn)e3C顆粒越細小，分布越均勻，合金的強度越高。第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強度高，塑性、韌性差；上貝氏體為羽毛狀，亞結構為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結構為位錯，位錯密度高于上貝氏體，綜合機械性能好；低碳馬氏體為板條狀，亞結構為位錯，具有良好的綜合機械性能；高碳馬氏體為片狀，亞結構為孿晶，強度硬度高，塑性和韌性差。

常用的熱處理方法

一、退火目的：

1、降低硬度，便于切削加工；

2、細化晶粒，均勻組織，以改善鋼件毛坯的機械性能，或者為下一步淬火做好準備；

3、消除內(nèi)應力具體工藝有：擴散退火、完全退火、不完全退火、球化退火、再結晶退火和消除應力退火。

二、正火目的是使低碳和中碳鋼件及滲碳機件的組織細化，增加強度與韌性，減少內(nèi)應力，改善切削性能。正火實質上是退火的一種特殊形式具有與退火相似的目的所不同的是冷卻速度比退火快，可以縮短生產(chǎn)周期，比較經(jīng)濟。

三、淬火目的是提高鋼件的硬度和強度。對于工具剛來說，淬火的主要目的是提高它的硬度，以保證刀具的切削性能和沖模工具及量具的耐磨性。有很多零件如齒輪、曲軸等，他們在工作時一方面要受磨，另一方面又要受到?jīng)_擊作用，因此要求零件表面有很高的硬度，而中心有較好的韌性。這時可以利用表面淬火的方法來達到上述要求。表面淬火是應用將工件的表面迅速加熱到淬火溫度（這時金屬內(nèi)部的溫度仍比較低），隨后立即用水噴到工件表面上，進行急速冷卻。這樣就能獲得表面硬、中心韌的要求。表面加熱時，可用氧炔焰、高頻電流或中頻電流加熱。

四、回火目的是消除淬火后的脆性和內(nèi)應力，調(diào)整組織，提高鋼件的塑性和沖擊韌性。對于工具來說，是為了盡可能減少脆性保留硬度。對于零件來說是為了提高韌性，但不可避免的會使硬度降低。

五、調(diào)質淬火后高溫回火，叫做調(diào)質。

目的是使鋼件獲得很高的韌性和足夠的強度，使其具有良好的綜合機械性能。很多重要零件如主軸、絲杠、齒輪等都是經(jīng)過調(diào)質處理的。調(diào)質一般是在零件機械加工后進行的，也可把鍛坯或經(jīng)過粗加工的光坯調(diào)質后再進行機械加工。

第三篇：熱處理升溫工藝

熱處理升溫工藝程序

1、常溫至300℃：升溫情況按每15分鐘升10℃，到溫后保溫4小時；（注：在前200℃時，底室門打開，各區(qū)水蒸氣流出口打開，升溫至200℃后，需把水蒸氣流出口關閉）

2、300℃至600℃：升溫情況按每12分鐘升10℃，到溫后保溫4小時；

3、600℃至工作溫度：升溫情況按每10分鐘10℃至工作狀態(tài)；

4、溫度升至850℃后，即可往爐內(nèi)提供發(fā)生氣；前期天然氣不供給，供入發(fā)生氣后，觀察保溫室兩個廢氣點火嘴及加熱爐進料門燃氣口點燃，關閉底室門等候稍許，使底室門點火嘴點燃，方可通入天然氣，使爐內(nèi)氣氛還原，還原氣體過程中，可持續(xù)升溫，850℃直接升溫至工作溫度即可；

5、發(fā)生爐常溫升溫需用加熱一檔預熱一小時至兩小時，在切換到二檔加熱，升溫情況為每小時升50℃，常溫升溫至200℃保溫一小時；

6、200℃升溫至400℃保溫一小時，升溫情況為每小時升50℃；400℃升溫至800℃保溫一小時后切換至三擋升溫至加熱溫度，升溫情況為每小時升50℃；

注：

1、爐內(nèi)溫度高于200℃時，需保證循環(huán)風扇運轉；爐溫低于800℃或廢氣點火嘴沒有點燃的狀態(tài)下，不可向爐內(nèi)送入天然氣；各區(qū)送入天然氣后才可將碳控儀表由手動改為自動（“Man”為手動自動切換）；

2、起爐前，碳控儀差值需歸零，碳勢升至設定值保持1~2個小時由技術員進行定碳分析，并根據(jù)定碳結果對碳控儀顯示值進行修正，碳勢測定標準詳見《JB/T 10312-2011 鋼箔稱重法》

3、連續(xù)爐各區(qū)碳勢設定值如下：

a、強滲一區(qū)設定值為1.08；b、強滲二區(qū)設定值為1.09；c、擴散三區(qū)設定值為0.85；d、預冷四區(qū)設定值為0.8；e、保溫室設定值為0.77；

4、低溫回火爐升溫可在產(chǎn)品進滿預冷爐后進行，升溫前需啟動風扇；

5、廢氣排放系統(tǒng)可在設備運行前啟動；

6、設備正常運行前需確認各基本位置是否在規(guī)定位置上，各行程開關及限位塊都在規(guī)定位置上，如不滿足，需調(diào)整到指定位置上；

第四篇：熱處理工藝課程設計

沈陽理工大學熱處理工藝課程設計

T10A 檢驗量棒的 熱處理工藝設計
1 熱處理工藝課程設計的目的
熱處理工藝課程設計是高等工業(yè)學校金屬材料工程專業(yè)一次專業(yè)課設計練習，是 熱處理原理與工藝課程的最后一個教學環(huán)節(jié)。其目的是：（1）培養(yǎng)學生綜合運用所學的熱處理課程的知識去解決工程問題的能力，并使其所 學知識得到鞏固和發(fā)展。（2）學習熱處理工藝設計的一般方法、熱處理設備選用和裝夾具設計等。（3）進行熱處理設計的基本技能訓練，如計算、工藝圖繪制和學習使用設計資料、手冊、標準和規(guī)范。

2 熱處理課程設計的任務
①普通熱處理工藝設計 ②制定熱處理工藝參數(shù) ③選擇熱處理設備 ④分析熱處理工序中材料的組織和性能 ⑤設計熱處理工藝所需的掛具、裝具或夾具 ⑥特殊熱處理工藝設計 ⑦填寫工藝卡片

3 T10A 檢驗量棒的技術要求及選材
3.1 T10A 的零件圖
T10A 檢驗量棒的零件如圖 3.1 所示。

圖 3.1

檢驗量棒圖

3.2 技術要求
1

沈陽理工大學熱處理工藝課程設計

T10A 檢驗量棒的技術要求 如下： 硬度：HRC60～63

[1]

3.3 材料的選擇
3.3.1 零件用途 量棒是用來度量工件工件內(nèi)經(jīng)專門尺寸的工具。3.3.2 工作條件（1）量棒在使用過程中經(jīng)常受到工件的摩擦與碰撞，長時期使用量棒會因磨損 而失去其精度。（2）量棒在長時期存放和使用過程中，會因環(huán)境和工作而導致量棒的變形，進 而尺寸不再穩(wěn)定，不能再用來度量工件。（3）量棒在使用過程中，還會受到?jīng)_擊作用，會導致量棒因偶然碰撞而斷裂。綜上所述，量棒在使用過程中，經(jīng)常受到工件的摩擦和碰撞，而作為量棒本身又 必須具備非常高的尺寸精確性和恒定性。長期使用會導致量棒失去其精度，且在存放 時會因保存不當而導致其變形，所以要求量棒不僅要有高的硬度和耐磨性，還要有一 定的韌性。

3.3.3

性能要求

檢驗量棒的形狀簡單，尺寸不太大，但量棒在使用中要求很高，為了滿足這些要 求，可選用含碳量高的鋼，同時要求有一定的韌性。含碳量高的鋼經(jīng)淬火熱處理后可 得到馬氏體和未溶碳化物，可使量棒有高的硬度和耐磨性，保證量棒在長期使用中不 致被很快磨損，而失去其精度。此外還有高的尺寸穩(wěn)定性，保證量棒在使用和存放過 程中保持其形狀和尺寸的穩(wěn)定性。高碳鋼經(jīng)淬火并及時回火后，可以在很少降低硬度 的同時使鋼的韌性明顯提高，這樣可使量棒有足夠的韌性，以保證量棒在使用時不致 因偶然因素而損壞。

3.3.4

材料選擇

根據(jù)檢驗量棒的工作條件，尺寸及性能要求選擇碳素工具鋼，其未加入合金元素，價格便宜，退火后硬度低，可

加工性好，磨削及拋光性好。T8,T8A,T9,T9A,T10A,T11A 等都屬于碳素工具鋼，但T8,T8A,T9,T9A接近共析成分，含碳量較少，淬火后的組織
2

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中未溶碳化物極少，耐磨性差。而T11,T11A遠離共析成分，在淬火后組織中的未溶碳 化物較多，降低了鋼的韌性。T10A在淬火加熱時不易過熱，又存適量的未溶碳化物，耐磨性高，且彌補了T11A韌性不足的缺點。

3.3.5

T10A鋼化學成分及合金元素作用

T10A 鋼的化學成分示于表 3.1
表 3.1 T10A 鋼的化學成分 ω/% C 0.15～0.30 Mn 0.15～0.30 Si 0.15～0.30 P ≤0.030 S ≤0.030
[1]

化學元素作用： ①C ：保證形成碳化物所需要的碳和保證淬火馬氏體能夠獲得的硬度 ②Si： 能提高鋼的淬透性和抗回火性，對鋼的綜合機械性能，還能增高淬火溫度，阻礙碳元素溶于鋼中。③Mn：能增加鋼的強度和硬度，有脫氧及脫硫的功效（形成 MnS），防止熱脆，故 Mn 能改善鋼的鍛造性和韌性，可增進剛的硬化深度，降低鋼的下臨界點，增加奧氏 體冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善機械性能。

3.3.6

T10A 鋼熱處理臨界轉變溫度

T10A 鋼熱處理的臨界轉變溫度見表 3.2[1]
表 3.2 T10A 鋼臨界轉變溫度/℃ 鋼號 T10A Ac1 730 Ac3 800 Ar1 700

3.4

T10A 鋼量棒加工制造工藝流程 T10A 鋼量棒加工制造工藝流程如下：

下料→鍛造→調(diào)質處理→機加工→不完全淬火→清洗→冷處理→低溫回火→時效→ 檢驗→包裝

4

T10A 鋼的熱處理工藝

3

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4.1 T10A 鋼的調(diào)質處理工藝
4.1.1 調(diào)質處理（淬火+高溫回火）目的

進行預備熱處理，獲得粗大回火索氏體，降低淬火前機加工的表面粗糙度，使淬 火后具有高而且均勻的硬度。如果采用正火加球化退火，則加熱周期長,生產(chǎn)效率低。所以選擇調(diào)質處理作為 T10A 鋼的預備熱處理，處理后可以獲得回火索氏體，減少淬 火變形，提高機械加工的光潔度。4.1.2 淬火工藝（1）淬火目的 淬火是為了獲得馬氏體（2)淬火溫度 加熱溫度：780±10℃。因為 T10A 是過共析鋼，鋼中含有碳化物形成元素。為使碳化物溶入奧氏體中，使 奧氏體合金化程度增高，提高淬火回火后的機械性能，因此調(diào)質處理加熱溫度在 730℃（即 Ac1 溫度）加 30-50℃。所以最終選擇的加熱溫度為 780±10℃.（3）淬火設備 選用RDM系列埋入式鹽浴爐，鹽浴爐參數(shù)見表 4.1。
表 4.1 RDM-70-8 埋入式鹽浴爐 型號 額定功率 電源 相數(shù) RDM-70-8 70(KW)3 電壓 380(V)850℃
[7]

額定溫度

工作空間尺寸(mm ×mm)450×350×700

說明：爐溫均勻，介質流動性好，加熱速度，溫度均勻，工件變形小，加熱質量好，利于提高產(chǎn)品質量，爐膛容積有效利

用率高，產(chǎn)量大，耗電量少，可節(jié)省電能與筑爐 材料，電極壽命長，減小停爐時間。適用于中，小型工件成批量生產(chǎn)。

（4）加熱方法 采用到溫加熱的方法，是指當爐溫加熱到指定的溫度時，再將工件裝進熱處理爐進行 加熱。原因是加熱速度快，節(jié)約時間，便于批量生產(chǎn)。
4

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(5)加熱介質 加熱介質為 44%NaCl+56%KCl
表 4.2 加熱介質與使用溫度的關系 鹽浴成分（%，按重量計算）28NaCl+72CaCl2 34NaCl+33CaCl2+33BaCl2 50NaCl+50BaCl2 22NaCl+78BaCl2 44NaCl+56KCl 34KCl+66BaCl2 熔點（℃）500 570 600 640 663 657 使用溫度范圍（℃）540～870 600～870 650～900 675～900 700～870 700～950

(6)保溫時間 保溫時間：12min 選定的依據(jù)： 加熱時間可按下列公式進行計算： t=a×K×D，式中 t 為加熱時間（min），K 為反映裝爐時的修正系數(shù)，可根據(jù)表 4.4 可得 K 取 1.4，a 為加熱系數(shù) min/mm,加熱 系數(shù) a 可根據(jù)鋼種與加熱介質、加熱溫度，參數(shù)按照表 4.3 選取，D 為工件有效厚度（mm）.可得 t=a×K×D=1.4×20×24=672s
表 4.3 工件加熱系數(shù) a 鋼號 碳鋼 合金鋼 高合金鋼 高速鋼 退火、正火（箱式爐）箱式爐 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 1.0～1.5min/mm 2～3min/mm 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 預熱 1min/mm 加熱 45s/mm 2～2.5min/mm 淬火 鹽爐 20～30s/mm 30～45s/mm 預熱 30s/mm 加熱 16s/mm 預熱 15～30s/mm 加熱 8～12s/mm

(7)冷卻方式 由 T10A 的淬透性曲線可知，要達到所要求的硬度，可選擇水淬，且由于 T10A 的淬透 性低，為獲得馬氏體組織，應選擇強烈的淬火介質.所以選擇水作為 T10A 的淬火介質。（8）冷卻介質 冷卻介質：水
5

第五篇：熱處理工藝總結

1.退火

將鋼件加熱到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的溫度后，一般隨爐溫緩慢冷卻。

目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能 2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備 3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應力。

應用要點：1.適用于合金結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應狀態(tài)不合格的原材料 2.一般在毛坯狀態(tài)進行退火。

2.正火

將鋼件加熱到Ac3以上30~50度，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻。

目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能 2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備 3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應力。

應用要點：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預先熱處理工序。對于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結構鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對于一般中、高合金鋼，空冷可導致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。

3.淬火

將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。

目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時對某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。

應用要點：1.一般用于含碳量大于百分之零點三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發(fā)揮鋼的強度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內(nèi)應力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進行回火以得到較好的綜合力學性能。4.回火

將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。

目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應力，減少工件的變形和開裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。

應用要點：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強度時用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強度時用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在230~280度、不銹鋼在400~450度之間回火，因為這時會產(chǎn)生一次回火脆性。

5.調(diào)質

淬火后高溫回火稱調(diào)質，即將鋼件加熱到比淬火時高10~20度的溫度，保溫后進行淬火，然后在400~720度的溫度下進行回火。

目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光潔程度；2.減小淬火時的變形和開裂；3.獲得良好的綜合力學性能。

應用要點：1.適用于淬透性較高的合金結構鋼、合金工具鋼和高速鋼；2.不僅可以作為各種較為重要結構的最后熱處理，而且還可以作為某些緊密零件，如絲杠等的預先熱處理，以減小變形。

6.時效

將鋼件加熱到80~200度，保溫5~20小時或更長時間，然后隨爐取出在空氣中冷卻。

目的：1.穩(wěn)定鋼件淬火后的組織，減小存放或使用期間的變形；2.減輕淬火以及磨削加工后的內(nèi)應力，穩(wěn)定形狀和尺寸。

應用要點：1.適用于經(jīng)淬火后的各鋼種；2.常用于要求形狀不再發(fā)生變化的緊密工件，如緊密絲杠、測量工具、床身機箱等。

7.冷處理 將淬火后的鋼件，在低溫介質（如干冰、液氮）中冷卻到－60～－80度或更低，溫度均勻一致后取出均溫到室溫。

目的：1．使淬火鋼件內(nèi)的殘余奧氏體全部或大部轉換為馬氏體，從而提高鋼件的硬度、強度、耐磨性和疲勞極限；2． 穩(wěn)定鋼的組織，以穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸。

應用要點：1．鋼件淬火后應立即進行冷處理，然后再經(jīng)低溫回火，以消除低溫冷卻時的內(nèi)應力；2．冷處理主要適用于合金鋼制的緊密刀具、量具和緊密零件。

8．火焰加熱表面淬火

用氧－乙炔混合氣體燃燒的火焰，噴射到鋼件表面上，快速加熱，當達到淬火溫度后立即噴水冷卻。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部仍保持韌性狀態(tài)。

應用要點：1．多用于中碳鋼制件，一般淬透層深度為2～6mm；2．適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件。

9．感應加熱表面淬火

將鋼件放入感應器中，使鋼件表層產(chǎn)生感應電流，在極短的時間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部保持韌性狀態(tài)。

應用要點：1．多用于中碳鋼和中堂合金結構鋼制件；2． 由于肌膚效應，高頻感應淬火淬透層一般為1～2mm，中頻淬火一般為3～5mm，高頻淬火一般大于10mm．

10．滲碳

將鋼件放入滲碳介質中，加熱至900～950度并保溫，使鋼件便面獲得一定濃度和深度的滲碳層。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強度，心部仍然保持韌性狀態(tài)。

應用要點：1．用于含碳量為0．15％～0．25％的低碳鋼和低合金鋼制件，一般滲碳層深度為0．5～2．5mm；2．滲碳后必須進行淬火，使表面得到馬氏體，才能實現(xiàn)滲碳的目的。