1、课 题 对锉刀锻造毛坯进行热处理目的任务 1 熟悉钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺及应用；2掌握钢的淬透性概念、影响因素及与淬硬性的区别重点难点 退火与正火的工艺及目的、淬火加热温度的选择、淬透性与淬硬性概念及区别、回火的种类及应用。教学方法 讲述使用教具 无授课班级 机 08 高技 1 班 机 08 高技 2 班时 间 2010-9-24 2010-9-29复习提问： 1。什么是热处理？常用热处理方法有哪些？引入新课：对锉刀锻造毛坯进行热处理普通热处理是将工件整体进行加热、保温和冷却，以使其获得均匀的组织和性能的一种操作。它包括退火、正火、淬火和回火。一、 【钢的退火与正火】实际生产中
2、，各种工件在制造过程中有不同的工艺路线，如：铸造（或锻造）退火（正火）切削加工成品；或铸造（或锻造）退火（正火）粗加工淬火回火精加工成品。可见，退火与正火是应用非常广泛的热处理。为什么将其安排在铸造成锻造之后，切削加工之前呢？原因如下： 在铸造或锻造之后，钢件中不但残留有铸造或锻造应力，而且还往往存在着成分和组织上的不均匀性，因而机械性能较低，还会导致以后淬火时的变形和开裂。经过退火和正火后，便可得到细而均匀的组织，并消除应力，改善钢件的机械性能并为随后的淬火作了准备。 铸造或锻造后，钢件硬度经常偏高或偏低，严重影响切削加工。经过退火与正火后，钢的组织接近于平衡组织，其硬度适中，有利于下一步的
3、切削加工。 如果工件的性能要求不高时，如铸件、锻件或焊接件等，退火或正火常作为最终热处理。1. 钢的退火退火是将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。根据钢的成分、组织状态和退火目的不同，退火工艺可分为：完全退火、球化退火、去应力退火等。（1）完全退火用于亚共析钢成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材。有时也用于焊接结构。目的：细化晶粒，降低硬度，改善切削加工性能。完全退火工艺：将工件加热到 Ac3以上 3050，保温一定时间后，随炉缓慢冷却到 500以下，然后在空气中冷却。（2）球化退火主要用于共析或过共析成分
4、的碳钢及合金钢。目的：在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火做准备。实质：通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，球化退火后的组织是由铁素体和球状渗碳体组成的球状珠光体。球化退火工艺：将钢件加热到 Ac1以上 3050，保温一定时间后随炉缓慢冷却至 600后出炉空冷。（3）去应力退火（低温退火）主要用于消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件（或冷拔件）及机加工的残余内应力。这些应力若不消除会导致随后的切削加工或使用中的变形开裂。降低机器的精度，甚至会发生事故。去应力退火工艺：将工件随炉缓慢加热（100150/h）至 500650（A 1点 ） ，保温一段时间后随炉缓慢冷却（5010
5、0/h） ，至 200出炉空冷。在去应力退火中不发生组织转变。在保温过程中（500650）部分弹性变形转变为塑性变形，使内应力下降。退火温度愈高，内应力消除越充分，退火所需的时间越短。2. 钢的正火：正火：将工件加热到 Ac3或 Accm以上 3080，保温后从炉中取出在空气中冷却。与退火的区别是冷速快，组织细，强度和硬度有所提高。当钢件尺寸较小时，正火后组织：S，而退火后组织：P。正火的应用：（1）用于普通结构零件，作为最终热处理，细化晶粒提高机械性能。（2）用于低、中碳钢作为预先热处理，得合适的硬度便于切削加工。（3）用于过共析钢，消除网状 Fe3C ，有利于球化退火的进行。3. 退火和正
6、火的选择从前面的学习中知，退火与正火在某种程度上有相似之处，在实际生产中又可替代，那么，在设计时根据什么原则进行选择呢？从以下三方面予以考虑：（1）从切削加工性上考虑切削加工性又包括硬度，切削脆性，表面粗糙度及对刀具的磨损等。一般金属的硬度在 HB170230 范围内，切削性能较好。高于它过硬，难以加工，且刀具磨损快；过低则切屑不易断，造成刀具发热和磨损，加工后的零件表面粗糙度很大。对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢和工具钢则以退火为宜。至于合金钢，由于合金元素的加入，使钢的硬度有所提高，故中碳以上的合金钢一般都采用退火以改善切削性。（2）从使用性能上考虑如工件性能要求
7、不太高，随后不再进行淬火和回火，那么往往用正火来提高其机械性能，但若零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹的危险，应采用退火。（3）从经济上考虑正火比退火的生产周期短，耗能少，且操作简便，故在可能的条件下，应优先考虑以正火代替退火。1. 淬火的目的淬火就是将钢件加热到 Ac3或 Ac1以上 3050，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷） ，从而得马氏体的一种操作。因此淬火的目的就是获得马氏体。但淬火必须和回火相配合，否则淬火后得到了高硬度，高强度，但韧性，塑性低，不能得到优良的综合机械性能。2. 钢的淬火工艺淬火是一种复杂的热处理工艺，又是决定产品质量的关键工序之一， （淬火后
8、要得到细小的马氏体组织又不致于产生严重的变形和开裂）就必须根据钢的成分、零件的大小，形状等，结合 C 曲线合理地确定淬火加热和冷却方法。（1）淬火加热温度的选择马氏体针叶大小取决于奥氏体晶粒大小。为了使淬火后得到细而均匀的马氏体，首先要在淬火加热时得到细而均匀的奥氏体。因此，加热温度不宜太高。只能在临界点以上 3050。淬火工艺参数见图 5-16。对于亚共析钢：Ac 3+（3050） ，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体。对于过共析钢：Ac 1+（3050） ，淬火后的组织为均匀而细小的马氏体和颗粒状渗碳体及残余奥氏体的混合组织。如果加热温度过高，渗碳体溶解过多，奥氏体晶粒粗大，会使淬火组织中马
9、氏体针变粗，渗碳体量减少，残余奥氏体量增多，从而降低钢的硬度和耐磨性。（2）淬火冷却介质淬火冷却是决定淬火质量的关键，为了使工件获得马氏体组织，淬火冷却速度必须大于临界冷却速度 V 临 ，而快冷会产生很大的内应力，容易引起工件的变形和开裂。所以既不能冷速过大又不能冷速过小，理想的冷却速度应是如图 5-17 所示的速度，但到目前为止还没有找到十分理想的冷却介质能符合这一理想的冷却速度的要求。最常用的冷却介质是水和油，水在 650550范围内具有很大的冷却速度（600/s） ，可防止珠光体的转变，但在 300200时冷却速度仍然很快（约为270/s） ，这时正发生马氏体转变具有如此高的冷速，必然会
10、引起淬火钢的变形和开裂。若在水中加入 10%的盐（NaCl）或碱（NaOH） ，可将 650550范围内的冷却速度提高到 1100/s，但在 300200范围内冷却速度基本不变，因此水及盐水或碱水常被用作碳钢的淬火冷却介质，但都易引起材料变形和开裂。而油在300200范围内的冷却速度较慢（约为 20/s） ，可减少钢在淬火时的变形和开裂倾向，但在 650550范围内的冷却速度不够大（约为 150/s） ，不易使碳钢淬火成马氏体，只能用于合金钢。常用淬火油为 10#，20 #机油。此外，还有硝盐浴（55%KNO 3+45%NaNO2另加 35%H 2O） 、碱浴（85%KOH+15%NaNO 2，另加 36%H 2O）及聚乙烯醇水溶液（浓度为 0.10.3%）和三硝水溶液（25%NaNO 3+20%KNO3+20%NaNO2+35%H2O）等作为淬火冷却介质，它们的冷却能力介于水与油之间，适用于油淬不硬，而水淬开裂的碳钢零件。小结：作业：
