钢的常用退火工艺的分类及应用

ThelatestrevisiononNovember22,2020钢的常用退火工艺的分类及应用钢的常用退火工艺的分类及应用类别主要目的工艺特点应用范围扩散退火成分均匀化加热至Ac3十(150—200)℃，长时间保温后缓慢冷却铸钢件及具有成分偏析的锻轧件等完全退火细化组织，降低硬度加热至Ac3十(30—50)℃，保温后缓慢冷却铸、焊件及中碳钢和中碳合金钢锻轧件等不完全退火细化组织，降低硬度加热至Acl十(40一60)℃，保温后缓慢冷却中、高碳钢和低合金钢锻轧件等(组织细化程度低于完全退火)等温退火细化组织，降低硬度，防止产生白点加热至Ac3十(30—50)℃(亚共析钢)或Acl十(20—40)℃(共析钢和过共析钢)，保持一定时问，随炉冷至稍低于Arl进行等温转变，然后空气冷却(简称空冷)中碳合金钢和某些高合金钢的重型铸锻件及冲压件等(组织与硬度比完全退火更为均匀)球化退火碳化物球状化，降低硬度，提高塑性加热至Acl十(20一40)℃或Acl一(20一30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却工模具及轴承钢件，结构钢冷挤压件等再结晶退火或中间退火消除加工硬化加热至Acl一(50一150)℃，保温后空冷冷变形钢材和钢件去应力退火消除内应力加热至Acl一(100—200)C，保温后空冷或炉冷至200一300℃，再出炉空冷铸钢件、焊接件及锻轧件钢正火工艺的特点及应用范围工艺特点应用范围将工件加热到Ac3或Acm以上40—60℃，保温一定时间，然后以稍大于退火的冷却速度，冷却下来，如空冷、风冷、喷雾等，得到片层间距较小的珠光体组织(有的叫正火索氏体)1．改善切削性能。含碳量(质量分数)低于％的低碳钢和低合金钢，高温正火后硬度可提高到140—l90HBS，有利于切削加工2．消除共析钢中的网状碳化物，为球化退火作准备3．作为中碳钢、合金钢淬火前的预备热处理，以减少淬火缺陷4．用于淬火返修件消除内应力和细化组织，以防重淬火时产生变形与裂纹5．对于大型、重型及形状复杂零件或性能要求不高的普通结构零件作为最终热处理，以提高力学性能淬火的分类及特点类别工艺过程特点应用范围单液淬火工件加热到淬火温度后，浸入一种淬火介质中，直到工件冷至室温为止此法优点是操作简便，缺点是易使工件产生较大内应力，发生变形，甚至开裂适用于形状简单的工件，对于碳钢工件，直径大于5mm的在水中冷却，直径小于5mm的可以在油中冷却，合金钢工件大都在油中冷却双液淬火加热后的工件先放在水中淬火，冷却至接近Ms点(300一200℃)时，从水中取出立即转到油中(或甚至放在空气中)冷却利用冷却速度不同的两种介质，先快冷躲过奥氏体最不稳定的温度区间(650一550℃)，至接近发生马氏体转变(钢在发生体积变化)时再缓冷，以减小内应力和变形开裂倾向主要适用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件分级淬火工件加热到淬火温度，保温后，取出置于温度略高(也可稍低)于Ms点的淬火冷却剂(盐浴或碱浴)中停留一定时问，待表里温度基本一致时，再取出置于空气中冷却1．减小了表里温差，降低了热应力2．马氏体转变主要是在空气中进行，降低了组织应力，所以工件的变形与开裂倾向小3．便于热校直4．比双液淬火容易操作此法多用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件，如各种刀具。对于淬透性较低的碳素钢工件，其直径或厚度应小于lomm等温淬火工件加热到淬火温度后，浸入一种温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中，保温足够的时间，使其发生下贝氏体转变后在空气中冷却与其他淬火比1．淬火后得到下贝氏体组织，在相同硬度情况下强度和冲击韧度高2．一般工件淬火后可以不经回火直接使用，所以也无回火脆性问题，对于要求性能较高的工件，仍需回火3．下贝氏体质量体积比马氏体小，减小了内应力与变形、开裂1．由于变形很小，因而很适合于处理—‘些精密的结构零件，如冷冲模、轴承、精密齿轮等2．由于组织结构均匀，内应力很小，显微和超显微裂纹产生的可能性小，因而用于处理各种弹簧，可以大大提高其疲劳抗力3．特别对于有显着的第一类回火脆性的钢，等温淬火优越性更大4．受等温槽冷却速度限制，工件尺寸不能过大5．球墨铸铁件也常用等温淬火以获得高的综合力学性能，一般合金球铁零件等温淬火有效厚度可达100mm或更高喷雾淬火工件加热到淬火温度后，将压缩空气通过喷嘴使冷却水雾化后喷到工件上进行冷却可通过调节水及空气的流量来任意调节冷却速度，在高温区实现快冷，在低温区实现缓冷。可用喷嘴数量、水量实现工件均匀冷却对于大型复杂工件或重要轴类零件(如汽轮发电机的轴)，可使其旋转以实现均匀性冷却回火、调质、时效与冷处理工艺类别工艺过程特点应用范围回火低温回火回火温度为l50一250℃回火后获得回火马氏体组织，但内应力消除不彻底，故应适当延长保温时间目的是降低内应力和脆性，而保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性。主要用于各种工具、模具、滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件等中温回火回火温度为350一450℃左右回火后获得屈氏体组织，在这一温度范围内回火，必须快冷，以避免第二类回火脆性目的在于保持一定韧性的条件下提高弹性和屈服强度，故主要用于各种弹簧、锻模、冲击工具及某些要求强度的零件，如刀杆等高温回火回火温度为500一680℃，回火后获得索氏体组织。淬火十高温回火称为调质处理，可获得强度．、塑性、韧性都较好的综合力学性能，并可使某些具有二次硬化作用的高合金钢(如高速钢)二次硬化，其缺点是工艺较复杂，在提高塑性、韧性同时，强度、硬度有所降低广泛地应用于各种较为重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴等。不但可作为这些重要零件的最终热处理，而且还常可作为某些精密零件如丝杠等的预先热处理，以减小最终热处理中的变形，并为获得较好的最终性能提供组织基础调质时效处理高温时效加热略低于高温回火的温度，保温后缓冷到300℃以下出炉时效与回火有类似的作用，这种方法操作简便，效果也很好，但是耗费时间太长时效的目的是使淬火后的工件进一步消除内应力，稳定工件尺寸常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件，例如精密轴承、精密丝杠、床身、箱体等低温时效实际就是低温补充回火低温时效将工件加热到100一150℃，保温较长时间(约5—20h)冷处理将淬火后的工件，在零度以下的低温介质中继续冷却到零下80℃待工件截面冷到温度均匀一致后，取出空冷可使残余奥氏体全部或大部分转变为马氏体。因此，不仅提高了工件硬度、抗拉强度，还可以稳定工件尺寸主要适用于合金钢制成的精密刀具、量具和精密零件，如量块、量规、饺刀、样板、高精度的丝杠、齿轮等。还可以使磁钢更好地保持磁性淬火的种类和特点类别工艺过程特点应用范围感应加热表面淬火将工件放人感应器中，使工件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度后，立即喷水冷却，使工件表层淬火，从而获得非常细小的针状马氏体组织根据电流频率不同，感应加热表面淬火，可以分为：1．高频淬火：100一1000kHz2．中频淬火：1—10kHz3．工频淬火：50Hz1．表层硬度比普通淬火高2—3HRC，并具有较低的脆性2．疲劳强度、冲击韧度都有所提高，一般工件可提高20％一30％3．变形小4．淬火层深度易于控制5．淬火时不易氧化和脱碳6．可采用较便宜的低淬透性钢7．操作易于实现机械化和自动化，生产率高8．电流频率愈高，淬透层愈薄。例如高频淬火一般1—2mm，中频淬火一般3—5mm，工频淬火能到＞l0—l5mm缺点：处理复杂零件比渗碳困难碳合金结构钢，也可用高碳工具钢和低合金工具钢，以及铸铁一般零件淬透层深度为半径的l／10左右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。对于小直径(10一20mm)的零件，建议用较深的淬透层深度，即可达半径的l／5；对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度，即小于半径l／10以下火焰表面淬火用乙炔一氧或煤气一氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或用乳化液进行冷却淬透层深度一般为2—6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹。表面硬度钢可达65HRC，灰铸铁为40一48HRC，合金铸铁为43—52HRC。这种方法简便，无需特殊设备，但易过热，淬火效果不稳定，因而限制了它的应用适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，加大型轴类、大模数齿轮等常用钢材为中碳钢，如35、45钢及中碳合金钢(合金元素＜3％)，如40Cr、65Mn等，还可用于灰铸铁件、合金铸铁件。含碳量过低，淬火后硬度低，而碳和合金元素含量过高，则易碎裂，因此，以含碳量(质量分数)在％一％之间的碳素钢最适宜电接触加热表面淬火采用两电极(铜滚轮或碳棒)向工件表面通低电压大电流，在电极与工件表面接触处产生接触电阻，产生的热使工件表面温度达到临界点以上，电极移去后冷却淬火1．设备简单，操作方便2．工件变形极小，不需回火3．淬硬层薄，仅为一4．工件淬硬层金相组织，硬度不均匀适用于机床铸铁导轨表面淬火与维修，气缸套、曲轴、工具等也可应用脉冲淬火用脉冲能量加热可使工件表面以极快速度(1／1000s)加热到临界点以上，然后冷却淬火1.由于加热冷却迅速，工件组织极细，晶粒极小2.淬火后不需回火3.淬火层硬度高(950一1250HV)4.工件无淬火变形，无氧化膜适于导热率高的钢种，高合金钢难于进行这种淬火。用于小型零件、金属团削工具、照像机、钟表等机器易磨损件