钢铁材料的热处理.docx

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1、钢铁材料的热处理铁碳合金的基本组织序名称 说明号1 晶粒、多晶体物质在结晶时，由于众多晶核同时生长，互相妨碍，以致不能自由长大，长晶界到互相接触时停止生长，形成的无规则外形的晶体颗粒称为晶粒。晶粒与晶粒之间的分界称为晶界2 相、相 在金属或合金中，凡具有均匀的物理和化学性能成分相同、结构相同并有界面相互 界隔开的均匀组成部分，称为相。相与相之间的界面，称为相界3 固溶组成合金的一种金属元素的晶体中溶有另一种元素的原子形成的固态相，称为固溶体 体。固溶体一般有较高的强度、良好的塑性、耐蚀性以及高的电阻和磁性4 金属合金中不同元素的原子相互作用形成的、晶格类型和性能都完全不同于其组成元素化合的,具

2、有金属特性的固态相，称为金屑化合物。金屑化合物多数具有熔点高、硬而物脆的特点，是合金中很重要的强化相5 奥氏奥氏体是碳和其他元素溶解在V-Fe中的固溶体。奥氏体具有面心立方晶格、塑性好,体一般在高温下存在6 铁素铁素体是碳和其他元素溶解在-Fe中的固溶体。铁素体具有体心方立晶格，含碳量7渗碳体极少，其性能与纯铁极为相似，也叫纯铁体渗碳体是铁和碳的化合物，也称碳化三铁(Fe3C),含碳量(WC)为6.69% ,具有复杂的体晶格结构。其性能硬而脆，几乎没有塑性8 珠光珠光体是铁素体和渗碳体相间排列的片层状组织。因其显微组织有指纹状的珍珠光体泽而得名。珠光体的力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度、硬

3、度适中，并有良好的塑性和韧性莱氏 莱氏体是铁碳合金中的一种共晶组织。在高温由奥氏体和渗碳体、在室温由珠光体 体和渗碳体构成。含碳(WC)4.3% ,性硬而脆。通常仅存在于白口铁中，在某些高碳高合金钢(例如：高速工具钢、Crl2型合金工具钢)中，也会出现，但数量较少10 索氏索氏体也称细珠光体，属珠光体类组织。是奥氏体在彳氐于珠光体形成温度分解而成体的铁索体和渗碳体的混合体,其层片比珠光体细，仅在高倍显微镜下才能辨别出来。硬度、强度和冲击韧性都较珠光体为高11 托氏托氏体也称极细珠光体,也属珠光体类组织。由奥氏体在低于索氏体形成温度分解体而成的铁素体和渗碳体的混合体，其层片比索氏体更细,只有在电

4、子显微镜下，才能辨别出来。其强度和硬度均高于索氏体12 贝氏贝氏体是过饱和铁索体和渗碳体的混合物，又分为上贝氏体下贝氏体。下贝氏体体性能优于上贝氏体13 马氏马氏体通常是指碳在-Fe中的过饱和固溶体。钢中马氏体的硬度随含碳量的增加而体 提高。高碳马氏体硬度高而脆，低碳马氏体则有较高的韧性。但无论含碳多少，马氏体都是奥氏体转变产物中硬度最高的14 带状含铝滚动轴承钢钢锭中的结晶偏析在热加工变形中延伸而成的碳化物富集带，叫带碳化状碳化物。带状碳化物严重时会造成轴承零件淬火、回火后硬度、组织不均匀等缺物陷15 网状过剩碳化物在晶粒边界上析出所形成的网络，即通常所称的碳化物不均匀度，网状碳化碳化物增加

5、钢的脆性，降低韧性物16 带状经热加工后的低碳结构钢显微组织中，铁素椒口珠光体沿加工方向平行成层分布的组织条带组织，即通称的带状组织。带状组织使钢的力学性能呈各向异性，顺加工方向的性能提高，垂直加工方向的韧性、塑性解氐17 脱碳热。口工或热处理时，钢材表面由于受炉气作用，失去全部或部分碳量，称为脱碳，标准中规定的脱碳层有全脱碳层和总脱碳层（全脱碳层+部分脱碳层）两种。钢材表面 脱碳会大大降低表面硬度和耐磨性，并使轴承钢和弹簧钢的疲劳极限制氐退火、正火工 目的应用范围备注艺名称完（1）细化晶粒。（1）用于亚共析钢的中小型铸（1）不能用于过共析钢，否则会使过共析钢形成网状碳全 （2 肖除魏氏组织和

6、带状组 件、锻件和热轧钢材。退 织。（2 ）用于亚共析钢的预先热处 化物，降低其韧性。火(3)降低硬度，提高塑性，利于切削加工。(4 )消除内应力。(5 )对于铸件可消除粗晶，理(2 )对于大型铸、锻件采用 完全退火，由于应力作用， 易造成变形、开裂，所以要 及时消除应力提高冲击韧性、塑性和强度不(1)降低硬度，提高塑性，(1)用于无网状碳化物组织的当过共析钢中存在网状碳化完改善切削加工性。过共析钢，很少用于亚共析钢。物时,必须采用正火消除后,全(2 )消除内应力。(2 )用于高碳钢和轴承钢的预方可采用不完全退火退(3 )得到球状珠光体先热处理火球(1 )获得球状珠光体，消除用于改善3C大于0

7、.65%的碳球化退火是不完全退火的特化过共析钢中的轻微网状组素工具钢、合金工具钢及轴承例和发展退织。钢的组织；从而获得良好的加火(2 )解氐硬度，提高塑性和工性能，并为最后热处理做好韧性。组织准备(3 )改善切削加工性。做为淬火前的预备热处理等(1)采用等温退火，由于奥(1 )可根据等温退火的目的，不同等温温度所得到的晶粒:日氏体等温分解是在恒温下进在生产中广泛采用，特别是亚度和硬度不同,等温温度高，退 行，因而所得到的珠光体组共析钢和共析钢晶粒较粗、硬度低，反之，火织均匀（特别是对于大截面 的零件），从而获得均匀的 力学性能。（2 ）采用等温退火，可以使 采用一般退火方法难于得到（2）合金钢

8、的退火，几乎用等温退火代替历来采用的完全退火晶粒较细、硬度高扩珠光体组织的钢得到珠光体，以利切削加工，并缩短生产周期消除铸锭和铸件的枝状偏（1）主要用于铸锭和大型铸因扩散退火生产周期长，电散析，使成分和组织均匀化，件。能或燃料消耗大，因此，一退提高性能，同时也便于切削（2 ）对于高合金钢锻件采用扩般要求不太严的零件不采用火加工散退火，是为以后的热处理和扩散退火再（1）冷变形后的金属。经再机械加工做组织准备（1）用于恢复冷变形前的组织当钢件冷变形不均匀或处于结结晶退火，可以消除加工硬与性能（例如：冷轧、冷拉和冷临界变形量（5% 15%）左晶化，从而消除内应力，降低冲制件）并消除内应力。右时，施以

9、再结晶退火，易退硬度，提高塑性，以利于继（2）用于冷变形的中间工序，造成晶粒粗大火续进行机械加工。以利于进一步加工（2）热加工后，由于冷却速度快,再结晶进行得不完全，因而内应力大，硬度高，必须进行再结晶退火去(1 )肖除内应力、稳定尺寸，(1)用于铸锻件和焊接件，如(1 )对于大工件和装炉量大除减少加工和使用过程中的变床身、发动机缸体、变速箱壳时，可适当延长保温时间。应形。体等。(2 )对于一般铸件消除应力力(2 )降低硬度，便于切削加(2)用于高合金钢，主要是降时，为避免造成第二阶段石退I低硬度，改善切削加工性能。墨化而引起强度降低，加热火(3)对于高精度零件，为消除温度不应超过600切削加

10、工后的应力，稳定尺寸，采用更低温度(200 400 )长时间保温高消除白口及游离渗碳体，并用于灰铸铁、球墨铸铁件(出现对于可蜩铁一般不采用un使渗碳体分解,改善切削性，白口时)退提高塑性和韧性火可使渗碳体发生分解，而获得用于白口铁转变为可锻铸铁退火冷却时，如果在650锻团絮状石墨，从而使强度和以前出炉空冷，则韧性好，化塑性有明显提高但炉冷时存在脆性退火高消除铸态组织中的游离渗碳多用于球墨铸铁(出现一定数在冷却时，如果在600:日 皿体，改善切削性、降低脆性量的游离渗碳体而造成白口400。（：范围内缓冷时厕出现石及提高力学性能时）脆性，所以,在退火温度保墨温后，炉冷至600。C左右应化立即出炉空

11、冷退火低为了获得高韧性铁素体基体多用于球墨铸铁（铸态组织中如果在基体组织中不允许存:日 nn的球墨铸铁只出现珠光体而无游离渗碳体在珠光体时，其加热保温时石时）间应适当延长，反之，则可墨稍缩短化退火低降低铸件的脆性，改善切削多用于灰铸铁和球墨铸铁（不如果铸态组织中存在游离渗:日 ,皿性及提高韧性出现频体而只出现珠光体碳体时，不采用这种退火，退时）而采用高温退火火正（1）提高低碳钢的硬度，改（1 ）主要用于低碳钢、中破钢正火与退火比较，生产周期火善切削加工性。和低合金钢，对于高碳钢和高短，设备利用率高。另外，（2 ）细化晶粒改善组织（如碳合金钢不常采用（仅当有网尚可提高钢的力学性能，因消除魏氏组织

12、、带状组织、状碳化物时采用），因为高碳 此,可根据材料和技术要求，大块状铁素体和网状碳化钢和高碳合金钢正火后会发生在某些情况下用正火代替退物）为最后热处理作组织准马氏体转变火高备。（3 ）消除内应力，提高低碳钢性能，作为最后热处理提高组织均匀性，改善切削（2）用于淬火返修件，消除内应力和细化组织，以防重淬时产生变形和开裂主要用于要求强度高，耐磨性铸态组织中存在游离渗碳体:日xm性，提高强度、硬度、耐磨好的球墨铸铁件时，正火温度取上限；含硅正性，或消除白口及游离渗碳量较高的铸件应采用较快的火体速度冷却，以防出现石墨化低获得良好的强度、韧性和塑主要用于强度、韧性要求较高，现象利用地方生铁熔铸球墨铸

13、铁un性而对耐磨性要求不很高的球墨时，由于含硫、磷量较高，正铸铁件而难以保证塑性、韧性指标。火采用低;SIEC恰好可以弥补由此而引起的塑性、韧性的不足淬火工目的应用范围备注单(1)获得马氏体组织，提高仅适用于形状简单的淬火单液淬火的优点是操作简单，液工件的硬度、强度和耐磨件。且易实现淬火机械化和自动淬性。碳钢直径超过12 15mm的化；但其缺点是水淬容易变形、火(2)淬火与随后的回火工序采用水淬。开裂，油淬容易产生硬度不足相结合，使工件获得良好直径较小的碳钢件或合金钢或硬度不均匀等现象的综合力学性能。件采用油淬改变某些钢的物理和化学性能双(1)获得马氏体组织，提高主要用于形状比较复杂的碳素典型的双液淬火操作是先水液工件的硬度、强度和耐磨钢(特别是高碳钢)淬火件后油，即水淬油冷。淬性。(2 )严格控制在强冷却介质火(2)减少淬火工件的内应(如水)中的冷却时间，同时工件力，避免变形和开裂(因为从强冷却介质中移人弱介质奥氏体转变为马氏体是在(如油)中时，速度要快比较