热处理范文10篇

热处理范文篇1

第一节钢的热处理原理

热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。

热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）

1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；

2、表面热处理：包括表面淬火、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等；

3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

热处理的三阶段：加热、保温、冷却

一、钢在加热时的转变

加热的目的：使钢奥氏体化

（一）奥氏体（A）的形成

奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则Wc＝0.0218％（体心立方晶格F）Wc＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T上升到Ac1后Wc＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。

珠光体向奥氏体转变示意图

a)形核b)长大c)剩余渗碳体溶解d)奥氏体均匀化

（二）奥氏体晶粒的长大

奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1～10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。

影响A晶粒粗大因素

1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）

2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。

二、钢在冷却时的转变

生产中采用的冷却方式有：等温冷却和连续冷却

（一）过冷奥氏体的等温转变

A在相变点A1以上是稳定相，冷却至A1以下就成了不稳定相。

1、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能

共析钢过冷奥氏体等温

转变曲线的建立示意图

1）高温珠光体型转变：A1～550℃

（1）珠光体（P）A1～650℃粗层状约0.3μm<25HRC

（2）索氏体（S）650～600℃细层状0.1～0.3μm，25～35HRC

（3）屈氏体（T）600～550℃极细层状约0.1μm，35～40HRC

2）中温贝氏体型转变：550℃～Ms

（1）上贝氏体（B上）550～350℃羽毛状40～45HRC脆性大，无使用价值

（2）下贝氏体（B下）350~Ms黑色针状45～55HRC韧性好，综合力学性能好

（3）低温马氏体型转变：Ms～Mf当A被迅速过冷至Ms以下时，则发生马氏体（M）转变，主要形态是板条状和片状。（当Wc＜0.2％时，呈板条状，当Wc＞1.0％呈针片状，当Wc＝0.2％～1.0％时，呈针片状和板条状的混合物）

（二）过冷奥氏体的连续冷却转变

1．共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织和性能

（1）随炉冷P170～220HBS（700～650℃）

（2）空冷S25～35HRC（650～600℃）

\共析碳钢连续冷却转变曲线应用等温转变曲线分析奥氏体在连续冷却中的转变

2．马氏体转变

当冷速>马氏体临界冷却速度VK时，奥氏体发生M转变，即碳溶于α—Fe中的过饱和固溶体，称为M（马氏体）。

1）转变特点：M转变是在一定温度范围内进行（Ms～Mf）,M转变是在一个非扩散型转变(碳、铁原子不能扩散）,M转变速度极快（大于Vk）,M转变具有不完全性（少量的残A）,M转变只有α－Fe、γ－Fe的晶格转变.

（2）M的组织形态

Wc（％）M形态σb/Mpaσs/MPaδ(%)Ak/JHRC

0.1-0.25板条状1020－1530820－13309－1760－18030－50

0.77片状2350204011066

(3)M的力学性能

①M的强度与硬度随C的上升M的硬度、强度上升

②M的塑性与韧性：低碳板条状M良好；板条状M具有较高的强度、硬度和较好塑性和韧性相配合的综合力学性能；针片状M比板条M具有更高硬度，但脆性较大，塑、韧性较差。

第二节钢的退火

1、概念：将钢件加热到适当温度(Ac1以上或以下)，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。

2、目的：

（1）降低硬度，提高塑性，

（2）细化晶粒，消除组织缺陷

（3）消除内应力

（4）为淬火作好组织准备

3、类型：根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火、均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。

（1）完全退火：

1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％～0.6％）加热到AC3+（30～50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。

2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。

3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至600℃左右即可出炉空冷。

4）适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、锻、轧制件等。

（2）球化退火

1）概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。

2）工艺：一般球化退火工艺Ac1+(10～20)℃随炉冷至500～600℃空冷。

3）目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。

4）适用范围：主要用于共析钢、过共析钢的刃具、量具、模具等。

（3）均匀化退火（扩散退火）

1）工艺：把合金钢铸锭或铸件加热到Ac3以上150～100℃，保温10～15h后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。

2）目的：消除结晶过程中的枝晶偏析，使成分均匀化。由于加热温度高、时间长，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此一般还需要进行一次完全退火或正火，以细化晶粒、消除过热缺陷。

3）适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。

4）注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高。只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细化晶粒，消除铸造应力。

（4）去应力退火

1)概念：为去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火。

2)工艺：将工件缓慢加热到Ac1以下100～200℃（500～600℃）保温一定时间（1～3h）后随炉缓冷至200℃，再出炉冷却。

钢的一般在500～600℃；铸铁一般在500～550℃超过550℃容易造成珠光体的石墨化；焊接件一般为500～600℃。

3）适用范围：消除铸、锻、焊件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。

第三节钢的正火

1、概念：将钢件加热到Ac3(或Accm)以上30～50℃，保温适当时间后；在静止空气中冷却的热处理工艺称为正火。

2、目的：细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。

3、组织：共析钢P、亚共析钢F+P、过共析钢Fe3CⅡ＋P

4、工艺：正火保温时间和完全退火相同，应以工件透烧，即心部达到要求的加热温度为准

，还应考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却。对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢件的冷却速度，达到要求的组织和性能。

5、应用范围：

1）改善钢的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于“粘刀”，通过正火处理，可以减少自由铁素体，获得细片状P，使硬度提高，改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。

2）消除热加工缺陷。中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。

3）消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火。过共析钢在淬火之前要进行球化退火，以便于机械加工并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状碳化物时，将达不到良好的球化效果。通过正火处理可以消除网状碳化物。

4）提高普通结构零件的机械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理，达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。第四节钢的淬火

1、定义：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间。然后以适当速度冷却获得M或B组织的热处理工艺。2、目的：显著提高钢的强度和硬度。

3、淬火温度的选择

1）碳钢的淬火加热温度由Fe－Fe3C相图来确定，其目的是为了①淬火后得到全部细小的M；②淬火后希望硬度高。

①亚共析钢Ac3+(30～50)℃,可获得细小的均匀的M，如温度过高则有晶粒粗化现象，淬火后获得粗大的M，使钢的脆性增大；如温度过低则淬火后M+F，有铁素体出现，淬火硬度不足。

②共析钢与过共析钢Ac1+(30～50)℃，由于有高硬度的渗碳体和M存在，能保证得到高的硬度和耐磨性。如果加热温度超过Accm将会使碳化物全部溶入A中，使A中的含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大。

2）合金钢

①对含有阻碍奥氏体晶粒长大的强碳化物形成元素（如Ti、Nb等），淬火温度可以高一些，以加速其碳化物的溶解，获得较好的淬火效果.

②对含有促进奥氏体晶粒长大的元素（如Mn等），淬火加热温度应低一些，以防止晶粒粗大。

理想冷却速度：650℃以上应当慢冷，以尽量降低淬火热应力。650～400℃之间应当快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体或贝氏体转变。400以下至Ms点附近应当缓以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得M组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变形或开裂。

4、淬火介质

淬火介质：钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质。常用的有三种：

水：650～400℃范围内冷却速度较小，不超过200℃/s，但在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又太大，在340℃最大冷却速度高达775℃/s，很容易引起工件变形和开裂。此外，水温对水的冷却特性影响很大，水温升高，高温区的冷却速度显著下降，而低温区的冷却速度仍然很高。因此淬火时水温不应超过30℃，加强水循环和工件的搅动可以加速工件在高温区的冷却速度。水虽不是理想淬火介质，但却适用于尺寸不大、形状简单的碳钢工件淬火。

油：在650～550℃内冷却较慢，不适用于碳钢，300～200℃范围内冷很慢，有利于淬火工件的组织应力，减少工件变形和开裂倾向。与水相反，提高油温可以降低粘度，增加流动性，故可以提高高温区的冷却能力。但是油温过高易着火，一般应控制在60～80℃。适用于对过冷奥氏体比较稳定的合金钢。

水与油作为淬火介质各有优缺点，但均不是属于理想的冷却介质。水的冷却能力很大，但冷却特性不好；油冷却特性较好，但其冷却能力又低。由于水是价廉、容易获得、性能稳定的淬火介质，因此

目前世界各国都在发展有机水溶液作为淬火介质。美国应用浓度为15％聚乙烯醇、0.4％抗粘附剂、0.1％防泡剂的淬火介质，以及国内使用比较广泛的新型淬火介质有过饱和硝盐水溶液等。它们的共同特点是冷却能力介于水、油之间，接近于理想淬火介质。主要用于贝氏体等温淬火，马氏体分级淬火，常用于处理形状复杂、尺寸较小和变形要求严格的工件。

5、淬火方法（常用的淬火方法：单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火）

1、单介质淬火

优点：操作简单、易实现机械化、应用广泛。

缺点：水中淬火变形与开裂倾向大；油中淬火冷却速度小，淬透直径小，大件无法淬透。

2、双介质淬火

优点：减少热应力与相变应力，从而减少变形、防止开裂。

缺点：工艺不易掌握，要求操作熟练。

适用于中等形状复杂的高碳钢和尺寸较大的合金钢工件。

3、局部淬火

为了避免工件其它部分产生变形或开裂，即可用局部淬火。

4、马氏体分级淬火

优点：使过冷奥氏体在缓冷条件下转变成马氏体，从而减少变形。

缺点：只适用于尺寸较小的零件，否则淬火介质冷却能力不足，温度也难于控制。

5、马氏体等温度淬火优点：下贝氏体的硬度略低于马氏体，但综合力学性能较好，应用广泛。

6、钢的淬透性与淬硬性

（一）淬透性：决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，即应该是全淬成马氏体的深度。

1.影响淬透性因素

（1）钢的化学成分。除Co以外的合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体稳定性，降低马氏体临界冷却速度，从而提高钢的淬透性。

（2）奥氏体化条件。提高奥氏体的温度，延长保温时间，使奥氏体晶粒粗大，成分均匀，残余渗碳体和碳化物的溶解彻底，使过冷奥氏体起稳定，使C曲线越向右移，马氏体临界冷却速度就越小，则钢的淬透性越好。

2.淬透性表示方法。常用临界直径大小来定理的比较不同钢种的淬透性大小。临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体（或50％马氏体）组织的最大直径。用Dc表示。在同一冷却介质中，钢的临界直径越大，其淬透性越好；但同一钢种在冷却能力大的介质中，比冷却能力小的介质中所得的临界直径要大些。

牌号临界直径/mm

淬水淬油

4513～16.55～9.5

20Cr12～196～12

3.淬透性的实用意义：

1）淬透——性能均匀一致

2）未淬透——韧性降低

（二）钢的淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。

值得注意的：钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。淬透性好的钢其淬硬性不一定高，而淬火后硬度低的钢也可能是具有高的淬透性。

7、钢的淬火缺陷及其防止措施

1.淬火工件的过热和过烧

过热：工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。

由于过热不仅在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬火裂纹，因此，淬火过热的工件强度和韧性降低，易于产生脆性断裂。轻微的过热可用延长回火时间补救。严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。

过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界局部熔化或者发生氧化的现象。

过烧是严重的加热缺陷，工件一旦过烧无法补救，只能报废。过烧的原因主要是设备失灵或操作不当造成的。高速钢淬火温度高容易过烧，火焰炉加热局部温度过高也容易造成过烧。

2.淬火加热时的氧化和脱碳

淬火加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。氧化使工件尺寸减小，表面光洁度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足等新的缺陷。工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度。因此，淬火加热

时，在获得均匀化奥氏体时，必须注意防止氧化和脱碳现象。在空气介质炉中加热时，防止氧化和脱碳最简单的方法是在炉子升温加热时向炉内加入无水分的木炭，以改变炉内气氛，减少氧化和脱碳。此外，采用盐炉加热、用铸铁屑覆盖工件表面，或是在工件表面热涂硼酸等方法都可有效地防止或减少工件的氧化和脱碳。

3.淬火时形成的内应力

有两种情况：①工作在加热或冷却时，引起的热应力。

②由于热处理过程中各部位冷速的差异引起的相变应力。

当两力相复合超过钢的屈服强度时，工件就变形；当复合力超过钢的抗拉强度时，工件就开裂。

解决办法：①工件在加热炉中安放时，要尽量保证受热均匀，防止加热时变形；

②对形状复杂或导热性差的高合金钢，应缓慢加热或多次预热，以减少加热中产生的热应力；

③选择合适的淬火冷却介质和淬火方法，以减少冷却中热应力和相变应力。

但淬火不是最终热处理，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。钢淬火后再经回火，是为了使工件获得良好的使用性能，以充发挥材料的潜力。所以淬火和回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。

第五节钢的回火

1、定义：钢件淬火后，再加热到A1以下某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

2、目的：

1）稳定组织，消除淬火应力

2）调整硬度、强度、塑性、韧性

3、淬火钢在回火时组织的转变

1）马氏体的分解（＞100℃）

2）残余奥氏体的转变（200～300℃）

3）碳化物的转变（250～450℃）

4）渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶（＞450℃）

4、钢在回火时性能变化

1）回火方法：

（1）低温回火（150～250℃），组织是回火马氏体，和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持了钢的高硬度、高强度和良好耐磨性，又适当提高了韧性。硬度为58～64HRC，主要用于高碳钢，合金工具钢制造的刃具、量具、模具及滚动轴承，渗碳、碳氮共渗和表面淬火件等。

（2）中温回火（350～500℃），组织为回火屈氏体，对于一般碳钢和低合金钢，中温回火相当于回火的第三阶段，此时碳化物开始聚集，基体开始回复，淬火应力基本消除。硬度为35～50HRC，具有高的弹性极限，有良好的塑性和韧性，主用于弹性件及模具处理。

（3）高温回火（500～650℃），组织为回火索氏体，硬度为220～330HBS。淬火和随后的高温回火称为调质处理，经调质处理后，钢具有优良的综合机械性能。因此，高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢，用来制作汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构零件，如曲轴、连杆、螺栓、机床主轴及齿

轮等重要的机器零件。钢经正火后和调质后的硬度很相近，但重要的结构件一般都要进行调质而不采用正火。在抗拉强度大致相同情况下，经调质后的屈服点、塑性和韧性指标均显著超过正火，尤其塑性和韧性更为突出。

2）回火时间：一般为1～3h

3）回火冷却：一般空冷。一些重要的机器和工模具，为了防止重新产生内应力和变形、开裂，通常都采用缓慢的冷却方式。对于有高温回火脆性的钢件，回火后应进行油冷或水冷，以抑制回火脆性。

5、回火脆性

第一类回火脆性：300℃左右，无法消除，低温回火脆性。产生这类回火脆性的原因，一般认为在此回火温度范围内碳化物以断续的薄片沿马氏体片或马氏体条的界面析出，这样硬而脆的薄片与马氏体间结合较弱，降低了马氏体晶界处强度，因而使冲击韧性降低。

第二类回火脆性：400～500℃，，高温回火脆性。产生这类原因是由于经高温回火后缓冷通过脆化温度区所产生的脆性。办法：快冷；提高钢的纯洁度，减少有害元素的含量等。

热处理范文篇2

第一节钢的热处理原理

热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。

热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）

1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；

2、表面热处理：包括表面淬火、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等；

3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

热处理的三阶段：加热、保温、冷却

一、钢在加热时的转变

加热的目的：使钢奥氏体化

（一）奥氏体（A）的形成

奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则Wc＝0.0218％（体心立方晶格F）Wc＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T上升到Ac1后Wc＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。

珠光体向奥氏体转变示意图

a)形核b)长大c)剩余渗碳体溶解d)奥氏体均匀化

（二）奥氏体晶粒的长大

奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1～10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。

影响A晶粒粗大因素

1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）

2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。

二、钢在冷却时的转变

生产中采用的冷却方式有：等温冷却和连续冷却

（一）过冷奥氏体的等温转变

A在相变点A1以上是稳定相，冷却至A1以下就成了不稳定相。

1、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能

共析钢过冷奥氏体等温

转变曲线的建立示意图

1）高温珠光体型转变：A1～550℃

（1）珠光体（P）A1～650℃粗层状约0.3μm<25HRC

（2）索氏体（S）650～600℃细层状0.1～0.3μm，25～35HRC

（3）屈氏体（T）600～550℃极细层状约0.1μm，35～40HRC

2）中温贝氏体型转变：550℃～Ms

（1）上贝氏体（B上）550～350℃羽毛状40～45HRC脆性大，无使用价值

（2）下贝氏体（B下）350~Ms黑色针状45～55HRC韧性好，综合力学性能好

（3）低温马氏体型转变：Ms～Mf当A被迅速过冷至Ms以下时，则发生马氏体（M）转变，主要形态是板条状和片状。（当Wc＜0.2％时，呈板条状，当Wc＞1.0％呈针片状，当Wc＝0.2％～1.0％时，呈针片状和板条状的混合物）

（二）过冷奥氏体的连续冷却转变

1．共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织和性能

（1）随炉冷P170～220HBS（700～650℃）

（2）空冷S25～35HRC（650～600℃）

\共析碳钢连续冷却转变曲线应用等温转变曲线分析奥氏体在连续冷却中的转变

2．马氏体转变

当冷速>马氏体临界冷却速度VK时，奥氏体发生M转变，即碳溶于α—Fe中的过饱和固溶体，称为M（马氏体）。

1）转变特点：M转变是在一定温度范围内进行（Ms～Mf）,M转变是在一个非扩散型转变(碳、铁原子不能扩散）,M转变速度极快（大于Vk）,M转变具有不完全性（少量的残A）,M转变只有α－Fe、γ－Fe的晶格转变.

（2）M的组织形态

Wc（％）M形态σb/Mpaσs/MPaδ(%)Ak/JHRC

0.1-0.25板条状1020－1530820－13309－1760－18030－50

0.77片状2350204011066

(3)M的力学性能

①M的强度与硬度随C的上升M的硬度、强度上升

②M的塑性与韧性：低碳板条状M良好；板条状M具有较高的强度、硬度和较好塑性和韧性相配合的综合力学性能；针片状M比板条M具有更高硬度，但脆性较大，塑、韧性较差。

第二节钢的退火

1、概念：将钢件加热到适当温度(Ac1以上或以下)，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。

2、目的：

（1）降低硬度，提高塑性，

（2）细化晶粒，消除组织缺陷

（3）消除内应力

（4）为淬火作好组织准备

3、类型：根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火、均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。

（1）完全退火：

1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％～0.6％）加热到AC3+（30～50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。

2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。

3）工艺：完全退火采用随

炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至600℃左右即可出炉空冷。

4）适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、锻、轧制件等。

（2）球化退火

1）概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。

2）工艺：一般球化退火工艺Ac1+(10～20)℃随炉冷至500～600℃空冷。

3）目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。

4）适用范围：主要用于共析钢、过共析钢的刃具、量具、模具等。

（3）均匀化退火（扩散退火）

1）工艺：把合金钢铸锭或铸件加热到Ac3以上150～100℃，保温10～15h后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。

2）目的：消除结晶过程中的枝晶偏析，使成分均匀化。由于加热温度高、时间长，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此一般还需要进行一次完全退火或正火，以细化晶粒、消除过热缺陷。

3）适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。

4）注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高。只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细化晶粒，消除铸造应力。

（4）去应力退火

1)概念：为去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火。

2)工艺：将工件缓慢加热到Ac1以下100～200℃（500～600℃）保温一定时间（1～3h）后随炉缓冷至200℃，再出炉冷却。

钢的一般在500～600℃；铸铁一般在500～550℃超过550℃容易造成珠光体的石墨化；焊接件一般为500～600℃。

3）适用范围：消除铸、锻、焊件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。

第三节钢的正火

1、概念：将钢件加热到Ac3(或Accm)以上30～50℃，保温适当时间后；在静止空气中冷却的热处理工艺称为正火。

2、目的：细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。

3、组织：共析钢P、亚共析钢F+P、过共析钢Fe3CⅡ＋P

4、工艺：正火保温时间和完全退火相同，应以工件透烧，即心部达到要求的加热温度为准，还应考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却。对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢件的冷却速度，达到要求的组织和性能。

5、应用范围：

1）改善钢的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于“粘刀”，通过正火处理，可以减少自由铁素体，获得细片状P，使硬度提高，改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。

2）消除热加工缺陷。中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。

3）消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火。过共析钢在淬火之前要进行球化退火，以便于机械加工并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状碳化物时，将达不到良好的球化效果。通过正火处理可以消除网状碳化物。

4）提高普通结构零件的机械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理，达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。第四节钢的淬火

1、定义：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间。然后以适当速度冷却获得M或B组织的热处理工艺。2、目的：显著提高钢的强度和硬度。

3、淬火温度的选择

1）碳钢的淬火加热温度由Fe－Fe3C相图来确定，其目的是为了①淬火后得到全部细小的M；②淬火后希望硬度高。

①亚共析钢Ac3+(30～50)℃,可获得细小的均匀的M，如温度过高则有晶粒粗化现象，淬火后获得粗大的M，使钢的脆性增大；如温度过低则淬火后M+F，有铁素体出现，淬火硬度不足。

②共析钢与过共析钢Ac1+(30～50)℃，由于有高硬度的渗碳体和M存在，能保证得到高的硬度和耐磨性。如果加热温度超过Accm将会使碳化物全部溶入A中，使A中的含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大。

2）合金钢

①对含有阻碍奥氏体晶粒长大的强碳化物形成元素（如Ti、Nb等），淬火温度可以高一些，以加速其碳化物的溶解，获得较好的淬火效果.

②对含有促进奥氏体晶粒长大的元素（如Mn等），淬火加热温度应低一些，以防止晶粒粗大。

理想冷却速度：650℃以上应当慢冷，以尽量降低淬火热应力。650～400℃之间应当快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体或贝氏体转变。400以下至Ms点附近应当缓以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得M组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变形或开裂。

4、淬火介质

淬火介质：钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质。常用的有三种：

水：650～400℃范围内冷却速度较小，不超过200℃/s，但在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又太大，在340℃最大冷却速度高达775℃/s，很容易引起工件变形和开裂。此外，水温对水的冷却特性影响很大，水温升高，高温区的冷却速度显著下降，而低温区的冷却速度仍然很高。因此淬火时水温不应超过30℃，加强水循环和工件的搅动可以加速工件在高温区的冷却速度。水虽不是理想淬火介质，但却适用于尺寸不大、形状简单的碳钢工件淬火。

油：在650～550℃内冷却较慢，不适用于碳钢，300～200℃范围内冷很慢，有利于淬火工件的组织应力，减少工件变形和开裂倾向。与水相反，提高油温可以降低粘度，增加流动性，故可以提高高温区的冷却能力。但是油温过高易着火，一般应控制在60～80℃。适用于对过冷奥氏体比较稳定的合金钢。

水与油作为淬火介质各有优缺点，但均不是属于理想的冷却介质。水的冷却能力很大，但冷却特性不好；油冷却特性较好，但其冷却能力又低。由于水是价廉、容易获得、性能稳定的淬火介质，因此

目前世界各国都在发展有机水溶液作为淬火介质。美国应用浓度为15％聚乙烯醇、0.4％抗粘附剂、0.1％防泡剂的淬火介质，以及国内使用比较广泛的新型淬火介质有过饱和硝盐水溶液等。它们的共同特点是冷却能力介于水、油之间，接近于理想淬火介质。主要用于贝氏体等温淬火，马氏体分级淬火，常用于处理形状复杂、尺寸较小和变形要求严格的工件。

5、淬火方法（常用的淬火方法：单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火）

1、单介质淬火

优点：操作简单、易实现机械化、应用广泛。

缺点：水中淬火变形与开裂倾向大；油中淬火冷却速度小，淬透直径小，大件无法淬透。

2、双介质淬火

优点：减少热应力与相变应力，从而减少变形、防止开裂。

缺点：工艺不易掌握，要求操作熟练。

适用于中等形状复杂的高碳钢和尺寸较大的合金钢工件。

3、局部淬火

为了避免工件其它部分产生变形或开裂，即可用局部淬火。

4、马氏体分级淬火

优点：使过冷奥氏体在缓冷条件下转变成马氏体，从而减少变形。

缺点：只适用于尺寸较小的零件，否则淬火介质冷却能力不足，温度也难于控制。

5、马氏体等温度淬火优点：下贝氏体的硬度略低于马氏体，但综合力学性能较好，应用广泛。

6、钢的淬透性与淬硬性

（一）淬透性：决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，即应该是全淬成马氏体的深度。

1.影响淬透性因素

（1）钢的化学成分。除Co以外的合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体稳定性，降低马氏体临界冷却速度，从而提高钢的淬透性。

（2）奥氏体化条件。提高奥氏体的温度，延长保温时间，使奥氏体晶粒粗大，成分均匀，残余渗碳体和碳化物的溶解彻底，使过冷奥氏体起稳定，使C曲线越向右移，马氏体临界冷却速度就越小，则钢的淬透性越好。

2.淬透性表示方法。常用临界直径大小来定理的比较不同钢种的淬透性大小。临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体（或50％马氏体）组织的最大直径。用Dc表示。在同一冷却介质中，钢的临界直径越大，其淬透性越好；但同一钢种在冷却能力大的介质中，比冷却能力小的介质中所得的临界直径要大些。

牌号临界直径/mm

淬水淬油

4513～16.55～9.5

20Cr12～196～12

3.淬透性的实用意义：

1）淬透——性能均匀一致

2）未淬透——韧性降低

（二）钢的淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。

值得注意的：钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。淬透性好的钢其淬硬性不一定高，而淬火后硬度低的钢也可能是具有高的淬透性。

7、钢的淬火缺陷及其防止措施

1.淬火工件的过热和过烧

过热：工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。

由于过热不仅在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬火裂纹，因此，淬火过热的工件强度和韧性降低，易于产生脆性断裂。轻微的过热可用延长回火时间补救。严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。

过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界局部熔化或者发生氧化的现象。

过烧是严重的加热缺陷，工件一旦过烧无法补救，只能报废。过烧的原因主要是设备失灵或操作不当造成的。高速钢淬火温度高容易过烧，火焰炉加热局部温度过高也容易造成过烧。

2.淬火加热时的氧化和脱碳

淬火加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。氧化使工件尺寸减小，表面光洁度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足等新的缺陷。工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度。因此，淬火加热时，在获得均匀化奥氏体时，必须注意防止氧化和脱碳现象。在空气介质炉中加热时，防止氧化和脱碳最简单的方法是在炉子升温加热时向炉内加入无水分的木炭，以改变炉内气氛，减少氧化和脱碳。此外，采用盐炉加热、用铸铁屑覆盖工件表面，或是在工件表面热涂硼酸等方法都可有效地防止或减少工件的氧化和脱碳。

3.淬火时形成的内应力

有两种情况：①工作在加热或冷却时，引起的热应力。

②由于热处理过程中各部位冷速的差异引起的相变应力。

当两力相复合超过钢的屈服强度时，工件就变形；当复合力超过钢的抗拉强度时，工件就开裂。

解决办法：①工件在加热炉中安放时，要尽量保证受热均匀，防止加热时变形；

②对形状复杂或导热性差的高合金钢，应缓慢加热或多次预热，以减少加热中产生的热应力；

③选择合适的淬火冷却介质和淬火方法，以减少冷却中热应力和相变应力。

但淬火不是最终热处理，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。钢淬火后再经回火，是为了使工件获得良好的使用性能，以充发挥材料的潜力。所以淬火和回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。

第五节钢的回火

1、定义：钢件淬火后，再加热到A1以下某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

2、目的：

1）稳定组织，消除淬火应力

2）调整硬度、强度、塑性、韧性

3、淬火钢在回火时组织的转变

1）马氏体的分解（＞100℃）

2）残余奥氏体的转变（200～300℃）

3）碳化物的转变（250～450℃）

4）渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶（＞450℃）

4、钢在回火时性能变化

1）回火方法：

（1）低温回火（150～250℃），组织是回火马氏体，和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持了钢的高硬度、高强度和良好耐磨性，又适当提高了韧性。硬度为58～64HRC，主要用于高碳钢，合金工具钢制造的刃具、量具、模具及滚动轴承，渗碳、碳氮共渗和表面淬火件等。

（2）中温回火（350～500℃），组织为回火屈氏体，对于一般碳钢和低合金钢，中温回火相当于回火的第三阶段，此时碳化物开始聚集，基体开始回复，淬火应力基本消除。硬度为35～50HRC，具有高的弹性极限，有良好的塑性和韧性，主用于弹性件及模具处理。

（3）高温回火（500～650℃），组织为回火索氏体，硬度为220～330HBS。淬火和随后的高温回火称为调质处理，经调质处理后，钢具有优良的综合机械性能。因此，高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢，用来制作汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构零件，如曲轴、连杆、螺栓、机床主轴及齿

轮等重要的机器零件。钢经正火后和调质后的硬度很相近，但重要的结构件一般都要进行调质而不采用正火。在抗拉强度大致相同情况下，经调质后的屈服点、塑性和韧性指标均显著超过正火，尤其塑性和韧性更为突出。

2）回火时间：一般为1～3h

3）回火冷却：一般空冷。一些重要的机器和工模具，为了防止重新产生内应力和变形、开裂，通常都采用缓慢的冷却方式。对于有高温回火脆性的钢件，回火后应进行油冷或水冷，以抑制回火脆性。

5、回火脆性

第一类回火脆性：300℃左右，无法消除，低温回火脆性。产生这类回火脆性的原因，一般认为在此回火温度范围内碳化物以断续的薄片沿马氏体片或马氏体条的界面析出，这样硬而脆的薄片与马氏体间结合较弱，降低了马氏体晶界处强度，因而使冲击韧性降低。

第二类回火脆性：400～500℃，，高温回火脆性。产生这类原因是由于经高温回火后缓冷通过脆化温度区所产生的脆性。办法：快冷；提高钢的纯洁度，减少有害元素的含量等。

热处理范文篇3

第一节钢的热处理原理

热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。

热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）

1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；

2、表面热处理：包括表面淬火、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等；

3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

热处理的三阶段：加热、保温、冷却

一、钢在加热时的转变

加热的目的：使钢奥氏体化

（一）奥氏体（A）的形成

奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则Wc＝0.0218％（体心立方晶格F）Wc＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T上升到Ac1后Wc＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。

珠光体向奥氏体转变示意图

a)形核b)长大c)剩余渗碳体溶解d)奥氏体均匀化

（二）奥氏体晶粒的长大

奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1～10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。

影响A晶粒粗大因素

1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）

2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。

二、钢在冷却时的转变

生产中采用的冷却方式有：等温冷却和连续冷却

（一）过冷奥氏体的等温转变

A在相变点A1以上是稳定相，冷却至A1以下就成了不稳定相。

1、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能

共析钢过冷奥氏体等温

转变曲线的建立示意图

1）高温珠光体型转变：A1～550℃

（1）珠光体（P）A1～650℃粗层状约0.3μm<25HRC

（2）索氏体（S）650～600℃细层状0.1～0.3μm，25～35HRC

（3）屈氏体（T）600～550℃极细层状约0.1μm，35～40HRC

2）中温贝氏体型转变：550℃～Ms

（1）上贝氏体（B上）550～350℃羽毛状40～45HRC脆性大，无使用价值

（2）下贝氏体（B下）350~Ms黑色针状45～55HRC韧性好，综合力学性能好

（3）低温马氏体型转变：Ms～Mf当A被迅速过冷至Ms以下时，则发生马氏体（M）转变，主要形态是板条状和片状。（当Wc＜0.2％时，呈板条状，当Wc＞1.0％呈针片状，当Wc＝0.2％～1.0％时，呈针片状和板条状的混合物）

（二）过冷奥氏体的连续冷却转变

1．共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织和性能

（1）随炉冷P170～220HBS（700～650℃）

（2）空冷S25～35HRC（650～600℃）

\共析碳钢连续冷却转变曲线应用等温转变曲线分析奥氏体在连续冷却中的转变

2．马氏体转变

当冷速>马氏体临界冷却速度VK时，奥氏体发生M转变，即碳溶于α—Fe中的过饱和固溶体，称为M（马氏体）。

1）转变特点：M转变是在一定温度范围内进行（Ms～Mf）,M转变是在一个非扩散型转变(碳、铁原子不能扩散）,M转变速度极快（大于Vk）,M转变具有不完全性（少量的残A）,M转变只有α－Fe、γ－Fe的晶格转变.

（2）M的组织形态

Wc（％）M形态σb/Mpaσs/MPaδ(%)Ak/JHRC

0.1-0.25板条状1020－1530820－13309－1760－18030－50

0.77片状2350204011066

(3)M的力学性能

①M的强度与硬度随C的上升M的硬度、强度上升

②M的塑性与韧性：低碳板条状M良好；板条状M具有较高的强度、硬度和较好塑性和韧性相配合的综合力学性能；针片状M比板条M具有更高硬度，但脆性较大，塑、韧性较差。

第二节钢的退火

1、概念：将钢件加热到适当温度(Ac1以上或以下)，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。

2、目的：

（1）降低硬度，提高塑性，

（2）细化晶粒，消除组织缺陷

（3）消除内应力

（4）为淬火作好组织准备

3、类型：根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火、均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。

（1）完全退火：

1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％～0.6％）加热到AC3+（30～50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。

2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。

3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至600℃左右即可出炉空冷。

4）适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、锻、轧制件等。

（2）球化退火

1）概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。

2）工艺：一般球化退火工艺Ac1+(10～20)℃随炉冷至500～600℃空冷。

3）目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。

4）适用范围：主要用于共析钢、过共析钢的刃具、量具、模具等。

（3）均匀化退火（扩散退火）

1）工艺：把合金钢铸锭或铸件加热到Ac3以上150～100℃，保温10～15h后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。

2）目的：消除结晶过程中的枝晶偏析，使成分均匀化。由于加热温度高、时间长，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此一般还需要进行一次完全退火或正火，以细化晶粒、消除过热缺陷。

3）适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。

4）注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高。只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细化晶粒，消除铸造应力。

（4）去应力退火

1)概念：为去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火。

2)工艺：将工件缓慢加热到Ac1以下100～200℃（500～600℃）保温一定时间（1～3h）后随炉缓冷至200℃，再出炉冷却。

钢的一般在500～600℃；铸铁一般在500～550℃超过550℃容易造成珠光体的石墨化；焊接件一般为500～600℃。

3）适用范围：消除铸、锻、焊件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。

第三节钢的正火

1、概念：将钢件加热到Ac3(或Accm)以上30～50℃，保温适当时间后；在静止空气中冷却的热处理工艺称为正火。

2、目的：细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。

3、组织：共析钢P、亚共析钢F+P、过共析钢Fe3CⅡ＋P

4、工艺：正火保温时间和完全退火相同，应以工件透烧，即心部达到要求的加热温度为准，还应考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却。对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢件的冷却速度，达到要求的组织和性能。

5、应用范围：

1）改善钢的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于“粘刀”，通过正火处理，可以减少自由铁素体，获得细片状P，使硬度提高，改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。

2）消除热加工缺陷。中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。

3）消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火。过共析钢在淬火之前要进行球化退火，以便于机械加工并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状碳化物时，将达不到良好的球化效果。通过正火处理可以消除网状碳化物。

4）提高普通结构零件的机械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理，达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。

第四节钢的淬火

1、定义：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间。然后以适当速度冷却获得M或B组织的热处理工艺。2、目的：显著提高钢的强度和硬度。

3、淬火温度的选择

1）碳钢的淬火加热温度由Fe－Fe3C相图来确定，其目的是为了①淬火后得到全部细小的M；②淬火后希望硬度高。

①亚共析钢Ac3+(30～50)℃,可获得细小的均匀的M，如温度过高则有晶粒粗化现象，淬火后获得粗大的M，使钢的脆性增大；如温度过低则淬火后M+F，有铁素体出现，淬火硬度不足。

②共析钢与过共析钢Ac1+(30～50)℃，由于有高硬度的渗碳体和M存在，能保证得到高的硬度和耐磨性。如果加热温度超过Accm将会使碳化物全部溶入A中，使A中的含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大。

2）合金钢

①对含有阻碍奥氏体晶粒长大的强碳化物形成元素（如Ti、Nb等），淬火温度可以高一些，以加速其碳化物的溶解，获得较好的淬火效果.

②对含有促进奥氏体晶粒长大的元素（如Mn等），淬火加热温度应低一些，以防止晶粒粗大。

理想冷却速度：650℃以上应当慢冷，以尽量降低淬火热应力。650～400℃之间应当快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体或贝氏体转变。400以下至Ms点附近应当缓以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得M组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变形或开裂。

4、淬火介质

淬火介质：钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质。常用的有三种：

水：650～400℃范围内冷却速度较小，不超过200℃/s，但在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又太大，在340℃最大冷却速度高达775℃/s，很容易引起工件变形和开裂。此外，水温对水的冷却特性影响很大，水温升高，高温区的冷却速度显著下降，而低温区的冷却速度仍然很高。因此淬火时水温不应超过30℃，加强水循环和工件的搅动可以加速工件在高温区的冷却速度。水虽不是理想淬火介质，但却适用于尺寸不大、形状简单的碳钢工件淬火。

油：在650～550℃内冷却较慢，不适用于碳钢，300～200℃范围内冷很慢，有利于淬火工件的组织应力，减少工件变形和开裂倾向。与水相反，提高油温可以降低粘度，增加流动性，故可以提高高温区的冷却能力。但是油温过高易着火，一般应控制在60～80℃。适用于对过冷奥氏体比较稳定的合金钢。

水与油作为淬火介质各有优缺点，但均不是属于理想的冷却介质。水的冷却能力很大，但冷却特性不好；油冷却特性较好，但其冷却能力又低。由于水是价廉、容易获得、性能稳定的淬火介质，因此目前世界各国都在发展有机水溶液作为淬火介质。美国应用浓度为15％聚乙烯醇、0.4％抗粘附剂、0.1％防泡剂的淬火介质，以及国内使用比较广泛的新型淬火介质有过饱和硝盐水溶液等。它们的共同特点是冷却能力介于水、油之间，接近于理想淬火介质。主要用于贝氏体等温淬火，马氏体分级淬火，常用于处理形状复杂、尺寸较小和变形要求严格的工件。

5、淬火方法（常用的淬火方法：单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火）

1、单介质淬火

优点：操作简单、易实现机械化、应用广泛。

缺点：水中淬火变形与开裂倾向大；油中淬火冷却速度小，淬透直径小，大件无法淬透。

2、双介质淬火

优点：减少热应力与相变应力，从而减少变形、防止开裂。

缺点：工艺不易掌握，要求操作熟练。

适用于中等形状复杂的高碳钢和尺寸较大的合金钢工件。

3、局部淬火

为了避免工件其它部分产生变形或开裂，即可用局部淬火。

4、马氏体分级淬火

优点：使过冷奥氏体在缓冷条件下转变成马氏体，从而减少变形。

缺点：只适用于尺寸较小的零件，否则淬火介质冷却能力不足，温度也难于控制。

5、马氏体等温度淬火优点：下贝氏体的硬度略低于马氏体，但综合力学性能较好，应用广泛。

6、钢的淬透性与淬硬性

（一）淬透性：决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，即应该是全淬成马氏体的深度。

1.影响淬透性因素

（1）钢的化学成分。除Co以外的合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体稳定性，降低马氏体临界冷却速度，从而提高钢的淬透性。

（2）奥氏体化条件。提高奥氏体的温度，延长保温时间，使奥氏体晶粒粗大，成分均匀，残余渗碳体和碳化物的溶解彻底，使过冷奥氏体起稳定，使C曲线越向右移，马氏体临界冷却速度就越小，则钢的淬透性越好。

2.淬透性表示方法。常用临界直径大小来定理的比较不同钢种的淬透性大小。临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体（或50％马氏体）组织的最大直径。用Dc表示。在同一冷却介质中，钢的临界直径越大，其淬透性越好；但同一钢种在冷却能力大的介质中，比冷却能力小的介质中所得的临界直径要大些。

牌号临界直径/mm

淬水淬油

4513～16.55～9.5

20Cr12～196～12

3.淬透性的实用意义：

1）淬透——性能均匀一致

2）未淬透——韧性降低

（二）钢的淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。

值得注意的：钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。淬透性好的钢其淬硬性不一定高，而淬火后硬度低的钢也可能是具有高的淬透性。

7、钢的淬火缺陷及其防止措施

1.淬火工件的过热和过烧

过热：工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。

由于过热不仅在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬火裂纹，因此，淬火过热的工件强度和韧性降低，易于产生脆性断裂。轻微的过热可用延长回火时间补救。严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。

过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界局部熔化或者发生氧化的现象。

过烧是严重的加热缺陷，工件一旦过烧无法补救，只能报废。过烧的原因主要是设备失灵或操作不当造成的。高速钢淬火温度高容易过烧，火焰炉加热局部温度过高也容易造成过烧。

2.淬火加热时的氧化和脱碳

淬火加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。氧化使工件尺寸减小，表面光洁度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足等新的缺陷。工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度。因此，淬火加热时，在获得均匀化奥氏体时，必须注意防止氧化和脱碳现象。在空气介质炉中加热时，防止氧化和脱碳最简单的方法是在炉子升温加热时向炉内加入无水分的木炭，以改变炉内气氛，减少氧化和脱碳。此外，采用盐炉加热、用铸铁屑覆盖工件表面，或是在工件表面热涂硼酸等方法都可有效地防止或减少工件的氧化和脱碳。

3.淬火时形成的内应力

有两种情况：①工作在加热或冷却时，引起的热应力。

②由于热处理过程中各部位冷速的差异引起的相变应力。

当两力相复合超过钢的屈服强度时，工件就变形；当复合力超过钢的抗拉强度时，工件就开裂。

解决办法：①工件在加热炉中安放时，要尽量保证受热均匀，防止加热时变形；

②对形状复杂或导热性差的高合金钢，应缓慢加热或多次预热，以减少加热中产生的热应力；

③选择合适的淬火冷却介质和淬火方法，以减少冷却中热应力和相变应力。

但淬火不是最终热处理，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。钢淬火后再经回火，是为了使工件获得良好的使用性能，以充发挥材料的潜力。所以淬火和回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。

第五节钢的回火

1、定义：钢件淬火后，再加热到A1以下某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

2、目的：

1）稳定组织，消除淬火应力

2）调整硬度、强度、塑性、韧性

3、淬火钢在回火时组织的转变

1）马氏体的分解（＞100℃）

2）残余奥氏体的转变（200～300℃）

3）碳化物的转变（250～450℃）

4）渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶（＞450℃）

4、钢在回火时性能变化

1）回火方法：

（1）低温回火（150～250℃），组织是回火马氏体，和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持了钢的高硬度、高强度和良好耐磨性，又适当提高了韧性。硬度为58～64HRC，主要用于高碳钢，合金工具钢制造的刃具、量具、模具及滚动轴承，渗碳、碳氮共渗和表面淬火件等。

（2）中温回火（350～500℃），组织为回火屈氏体，对于一般碳钢和低合金钢，中温回火相当于回火的第三阶段，此时碳化物开始聚集，基体开始回复，淬火应力基本消除。硬度为35～50HRC，具有高的弹性极限，有良好的塑性和韧性，主用于弹性件及模具处理。

（3）高温回火（500～650℃），组织为回火索氏体，硬度为220～330HBS。淬火和随后的高温回火称为调质处理，经调质处理后，钢具有优良的综合机械性能。因此，高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢，用来制作汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构零件，如曲轴、连杆、螺栓、机床主轴及齿轮等重要的机器零件。钢经正火后和调质后的硬度很相近，但重要的结构件一般都要进行调质而不采用正火。在抗拉强度大致相同情况下，经调质后的屈服点、塑性和韧性指标均显著超过正火，尤其塑性和韧性更为突出。

2）回火时间：一般为1～3h

3）回火冷却：一般空冷。一些重要的机器和工模具，为了防止重新产生内应力和变形、开裂，通常都采用缓慢的冷却方式。对于有高温回火脆性的钢件，回火后应进行油冷或水冷，以抑制回火脆性。

5、回火脆性

第一类回火脆性：300℃左右，无法消除，低温回火脆性。产生这类回火脆性的原因，一般认为在此回火温度范围内碳化物以断续的薄片沿马氏体片或马氏体条的界面析出，这样硬而脆的薄片与马氏体间结合较弱，降低了马氏体晶界处强度，因而使冲击韧性降低。

第二类回火脆性：400～500℃，，高温回火脆性。产生这类原因是由于经高温回火后缓冷通过脆化温度区所产生的脆性。办法：快冷；提高钢的纯洁度，减少有害元素的含量等。

热处理范文篇4

第一节钢的热处理原理

热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。

热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）

1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；

2、表面热处理：包括表面淬火、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等；

3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

热处理的三阶段：加热、保温、冷却

一、钢在加热时的转变

加热的目的：使钢奥氏体化

（一）奥氏体（A）的形成

奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则Wc＝0.0218％（体心立方晶格F）Wc＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T上升到Ac1后Wc＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。

a)形核b)长大c)剩余渗碳体溶解d)奥氏体均匀化

（二）奥氏体晶粒的长大

奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1～10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。

影响A晶粒粗大因素

1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）

2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。

二、钢在冷却时的转变

生产中采用的冷却方式有：等温冷却和连续冷却

（一）过冷奥氏体的等温转变

A在相变点A1以上是稳定相，冷却至A1以下就成了不稳定相。

1、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能

转变曲线的建立示意图

1）高温珠光体型转变：A1～550℃

（1）珠光体（P）A1～650℃粗层状约0.3μm<25HRC

（2）索氏体（S）650～600℃细层状0.1～0.3μm，25～35HRC

（3）屈氏体（T）600～550℃极细层状约0.1μm，35～40HRC

2）中温贝氏体型转变：550℃～Ms

（1）上贝氏体（B上）550～350℃羽毛状40～45HRC脆性大，无使用价值

（2）下贝氏体（B下）350~Ms黑色针状45～55HRC韧性好，综合力学性能好

（3）低温马氏体型转变：Ms～Mf当A被迅速过冷至Ms以下时，则发生马氏体（M）转变，主要形态是板条状和片状。（当Wc＜0.2％时，呈板条状，当Wc＞1.0％呈针片状，当Wc＝0.2％～1.0％时，呈针片状和板条状的混合物）

（二）过冷奥氏体的连续冷却转变

1．共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织和性能

（1）随炉冷P170～220HBS（700～650℃）

（2）空冷S25～35HRC（650～600℃）

2．马氏体转变

当冷速>马氏体临界冷却速度VK时，奥氏体发生M转变，即碳溶于α—Fe中的过饱和固溶体，称为M（马氏体）。

1）转变特点：M转变是在一定温度范围内进行（Ms～Mf）,M转变是在一个非扩散型转变(碳、铁原子不能扩散）,M转变速度极快（大于Vk）,M转变具有不完全性（少量的残A）,M转变只有α－Fe、γ－Fe的晶格转变.

（2）M的组织形态

Wc（％）M形态σb/Mpaσs/MPaδ(%)Ak/JHRC

0.1-0.25板条状1020－1530820－13309－1760－18030－50

0.77片状2350204011066

(3)M的力学性能

①M的强度与硬度随C的上升M的硬度、强度上升

②M的塑性与韧性：低碳板条状M良好；板条状M具有较高的强度、硬度和较好塑性和韧性相配合的综合力学性能；针片状M比板条M具有更高硬度，但脆性较大，塑、韧性较差。

图5

第二节钢的退火

1、概念：将钢件加热到适当温度(Ac1以上或以下)，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。

2、目的：

（1）降低硬度，提高塑性，

（2）细化晶粒，消除组织缺陷

（3）消除内应力

（4）为淬火作好组织准备

3、类型：根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火、均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。

（1）完全退火：

1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％～0.6％）加热到AC3+（30～50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。

2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。

3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至600℃左右即可出炉空冷。

4）适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、锻、轧制件等。

（2）球化退火

1）概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。

2）工艺：一般球化退火工艺Ac1+(10～20)℃随炉冷至500～600℃空冷。

3）目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。

4）适用范围：主要用于共析钢、过共析钢的刃具、量具、模具等。

（3）均匀化退火（扩散退火）

1）工艺：把合金钢铸锭或铸件加热到Ac3以上150～100℃，保温10～15h后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。

2）目的：消除结晶过程中的枝晶偏析，使成分均匀化。由于加热温度高、时间长，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此一般还需要进行一次完全退火或正火，以细化晶粒、消除过热缺陷。

3）适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。

4）注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高。只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细化晶粒，消除铸造应力。

（4）去应力退火

1)概念：为去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火。

2)工艺：将工件缓慢加热到Ac1以下100～200℃（500～600℃）保温一定时间（1～3h）后随炉缓冷至200℃，再出炉冷却。

钢的一般在500～600℃；铸铁一般在500～550℃超过550℃容易造成珠光体的石墨化；焊接件一般为500～600℃。

3）适用范围：消除铸、锻、焊件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。

第三节钢的正火

1、概念：将钢件加热到Ac3(或Accm)以上30～50℃，保温适当时间后；在静止空气中冷却的热处理工艺称为正火。

2、目的：细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。

3、组织：共析钢P、亚共析钢F+P、过共析钢Fe3CⅡ＋P

4、工艺：正火保温时间和完全退火相同，应以工件透烧，即心部达到要求的加热温度为准，还应考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却。对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢件的冷却速度，达到要求的组织和性能。

5、应用范围：

1）改善钢的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于“粘刀”，通过正火处理，可以减少自由铁素体，获得细片状P，使硬度提高，改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。

2）消除热加工缺陷。中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。

3）消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火。过共析钢在淬火之前要进行球化退火，以便于机械加工并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状碳化物时，将达不到良好的球化效果。通过正火处理可以消除网状碳化物。

4）提高普通结构零件的机械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理，达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。

第四节钢的淬火

1、定义：将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间。然后以适当速度冷却获得M或B组织的热处理工艺。2、目的：显著提高钢的强度和硬度。

3、淬火温度的选择

1）碳钢的淬火加热温度由Fe－Fe3C相图来确定，其目的是为了①淬火后得到全部细小的M；②淬火后希望硬度高。

①亚共析钢Ac3+(30～50)℃,可获得细小的均匀的M，如温度过高则有晶粒粗化现象，淬火后获得粗大的M，使钢的脆性增大；如温度过低则淬火后M+F，有铁素体出现，淬火硬度不足。

②共析钢与过共析钢Ac1+(30～50)℃，由于有高硬度的渗碳体和M存在，能保证得到高的硬度和耐磨性。如果加热温度超过Accm将会使碳化物全部溶入A中，使A中的含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大。

2）合金钢

①对含有阻碍奥氏体晶粒长大的强碳化物形成元素（如Ti、Nb等），淬火温度可以高一些，以加速其碳化物的溶解，获得较好的淬火效果.

②对含有促进奥氏体晶粒长大的元素（如Mn等），淬火加热温度应低一些，以防止晶粒粗大。

理想冷却速度：650℃以上应当慢冷，以尽量降低淬火热应力。650～400℃之间应当快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体或贝氏体转变。400以下至Ms点附近应当缓以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得M组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变形或开裂。

4、淬火介质

淬火介质：钢从奥氏体状态冷至Ms点以下所用的冷却介质。常用的有三种：

水：650～400℃范围内冷却速度较小，不超过200℃/s，但在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又太大，在340℃最大冷却速度高达775℃/s，很容易引起工件变形和开裂。此外，水温对水的冷却特性影响很大，水温升高，高温区的冷却速度显著下降，而低温区的冷却速度仍然很高。因此淬火时水温不应超过30℃，加强水循环和工件的搅动可以加速工件在高温区的冷却速度。水虽不是理想淬火介质，但却适用于尺寸不大、形状简单的碳钢工件淬火。

油：在650～550℃内冷却较慢，不适用于碳钢，300～200℃范围内冷很慢，有利于淬火工件的组织应力，减少工件变形和开裂倾向。与水相反，提高油温可以降低粘度，增加流动性，故可以提高高温区的冷却能力。但是油温过高易着火，一般应控制在60～80℃。适用于对过冷奥氏体比较稳定的合金钢。

水与油作为淬火介质各有优缺点，但均不是属于理想的冷却介质。水的冷却能力很大，但冷却特性不好；油冷却特性较好，但其冷却能力又低。由于水是价廉、容易获得、性能稳定的淬火介质，因此目前世界各国都在发展有机水溶液作为淬火介质。美国应用浓度为15％聚乙烯醇、0.4％抗粘附剂、0.1％防泡剂的淬火介质，以及国内使用比较广泛的新型淬火介质有过饱和硝盐水溶液等。它们的共同特点是冷却能力介于水、油之间，接近于理想淬火介质。主要用于贝氏体等温淬火，马氏体分级淬火，常用于处理形状复杂、尺寸较小和变形要求严格的工件。

5、淬火方法（常用的淬火方法：单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火）

1、单介质淬火

优点：操作简单、易实现机械化、应用广泛。

缺点：水中淬火变形与开裂倾向大；油中淬火冷却速度小，淬透直径小，大件无法淬透。

2、双介质淬火

优点：减少热应力与相变应力，从而减少变形、防止开裂。

缺点：工艺不易掌握，要求操作熟练。

适用于中等形状复杂的高碳钢和尺寸较大的合金钢工件。

3、局部淬火

为了避免工件其它部分产生变形或开裂，即可用局部淬火。

4、马氏体分级淬火

优点：使过冷奥氏体在缓冷条件下转变成马氏体，从而减少变形。

缺点：只适用于尺寸较小的零件，否则淬火介质冷却能力不足，温度也难于控制。

5、马氏体等温度淬火优点：下贝氏体的硬度略低于马氏体，但综合力学性能较好，应用广泛。

6、钢的淬透性与淬硬性

（一）淬透性：决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，即应该是全淬成马氏体的深度。

1.影响淬透性因素

（1）钢的化学成分。除Co以外的合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体稳定性，降低马氏体临界冷却速度，从而提高钢的淬透性。

（2）奥氏体化条件。提高奥氏体的温度，延长保温时间，使奥氏体晶粒粗大，成分均匀，残余渗碳体和碳化物的溶解彻底，使过冷奥氏体起稳定，使C曲线越向右移，马氏体临界冷却速度就越小，则钢的淬透性越好。

2.淬透性表示方法。常用临界直径大小来定理的比较不同钢种的淬透性大小。临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体（或50％马氏体）组织的最大直径。用Dc表示。在同一冷却介质中，钢的临界直径越大，其淬透性越好；但同一钢种在冷却能力大的介质中，比冷却能力小的介质中所得的临界直径要大些。

牌号临界直径/mm

淬水淬油

4513～16.55～9.5

20Cr12～196～12

3.淬透性的实用意义：

1）淬透——性能均匀一致

2）未淬透——韧性降低

（二）钢的淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。

值得注意的：钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。淬透性好的钢其淬硬性不一定高，而淬火后硬度低的钢也可能是具有高的淬透性。

7、钢的淬火缺陷及其防止措施

1.淬火工件的过热和过烧

过热：工件在淬火加热时，由于温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷。

由于过热不仅在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬火裂纹，因此，淬火过热的工件强度和韧性降低，易于产生脆性断裂。轻微的过热可用延长回火时间补救。严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。

过烧：淬火加热温度太高，使奥氏体晶界局部熔化或者发生氧化的现象。

过烧是严重的加热缺陷，工件一旦过烧无法补救，只能报废。过烧的原因主要是设备失灵或操作不当造成的。高速钢淬火温度高容易过烧，火焰炉加热局部温度过高也容易造成过烧。

2.淬火加热时的氧化和脱碳

淬火加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。氧化使工件尺寸减小，表面光洁度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足等新的缺陷。工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度。因此，淬火加热时，在获得均匀化奥氏体时，必须注意防止氧化和脱碳现象。在空气介质炉中加热时，防止氧化和脱碳最简单的方法是在炉子升温加热时向炉内加入无水分的木炭，以改变炉内气氛，减少氧化和脱碳。此外，采用盐炉加热、用铸铁屑覆盖工件表面，或是在工件表面热涂硼酸等方法都可有效地防止或减少工件的氧化和脱碳。

3.淬火时形成的内应力

有两种情况：①工作在加热或冷却时，引起的热应力。

②由于热处理过程中各部位冷速的差异引起的相变应力。

当两力相复合超过钢的屈服强度时，工件就变形；当复合力超过钢的抗拉强度时，工件就开裂。

解决办法：①工件在加热炉中安放时，要尽量保证受热均匀，防止加热时变形；

②对形状复杂或导热性差的高合金钢，应缓慢加热或多次预热，以减少加热中产生的热应力；

③选择合适的淬火冷却介质和淬火方法，以减少冷却中热应力和相变应力。

但淬火不是最终热处理，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。钢淬火后再经回火，是为了使工件获得良好的使用性能，以充发挥材料的潜力。所以淬火和回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。

第五节钢的回火

1、定义：钢件淬火后，再加热到A1以下某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。

2、目的：

1）稳定组织，消除淬火应力

2）调整硬度、强度、塑性、韧性

3、淬火钢在回火时组织的转变

1）马氏体的分解（＞100℃）

2）残余奥氏体的转变（200～300℃）

3）碳化物的转变（250～450℃）

4）渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶（＞450℃）

4、钢在回火时性能变化

1）回火方法：

（1）低温回火（150～250℃），组织是回火马氏体，和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持了钢的高硬度、高强度和良好耐磨性，又适当提高了韧性。硬度为58～64HRC，主要用于高碳钢，合金工具钢制造的刃具、量具、模具及滚动轴承，渗碳、碳氮共渗和表面淬火件等。

（2）中温回火（350～500℃），组织为回火屈氏体，对于一般碳钢和低合金钢，中温回火相当于回火的第三阶段，此时碳化物开始聚集，基体开始回复，淬火应力基本消除。硬度为35～50HRC，具有高的弹性极限，有良好的塑性和韧性，主用于弹性件及模具处理。

（3）高温回火（500～650℃），组织为回火索氏体，硬度为220～330HBS。淬火和随后的高温回火称为调质处理，经调质处理后，钢具有优良的综合机械性能。因此，高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢，用来制作汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构零件，如曲轴、连杆、螺栓、机床主轴及齿轮等重要的机器零件。钢经正火后和调质后的硬度很相近，但重要的结构件一般都要进行调质而不采用正火。在抗拉强度大致相同情况下，经调质后的屈服点、塑性和韧性指标均显著超过正火，尤其塑性和韧性更为突出。

2）回火时间：一般为1～3h

3）回火冷却：一般空冷。一些重要的机器和工模具，为了防止重新产生内应力和变形、开裂，通常都采用缓慢的冷却方式。对于有高温回火脆性的钢件，回火后应进行油冷或水冷，以抑制回火脆性。

5、回火脆性

第一类回火脆性：300℃左右，无法消除，低温回火脆性。产生这类回火脆性的原因，一般认为在此回火温度范围内碳化物以断续的薄片沿马氏体片或马氏体条的界面析出，这样硬而脆的薄片与马氏体间结合较弱，降低了马氏体晶界处强度，因而使冲击韧性降低。

第二类回火脆性：400～500℃，，高温回火脆性。产生这类原因是由于经高温回火后缓冷通过脆化温度区所产生的脆性。办法：快冷；提高钢的纯洁度，减少有害元素的含量等。

热处理范文篇5

【关键词】建筑节能；保温；隔热处理；施工技术

1.建筑节能保温隔热系统的优点

建筑节能保温隔热系统的优点，表现在以下几个方面：第一，建筑节能保温隔热系统的适用范围比较广泛，不仅能够应用于工业建筑物施工中，同样也能应用于民用建筑中，无论是全新的建筑物施工，还是旧建筑改造，都能起到较好的节能效果。而且能够对建筑物的主体结构进行有效的保护，增强建筑物的稳固性，延长建筑物的使用时间[1]。这是因为所制定的外墙保温设计，能够提高建筑物结构的抗变形力，降低自然天气对建筑物带来的不良影响。适宜的保温隔热材料，有利于避免建筑物因温度的变化而发生变形，还能减少建筑物的自重，增强主体结构的稳定性；第二，可防止热桥现象的出现，数据统计如表1。实施建筑节能保温隔热系统，有利于改善墙体的潮湿状况，维护室内温度的稳定性；第三，实施保温隔热系统，能够提高墙体的防水性，改变外保温结构质量，加强其气密性。可在保障保温隔热效果的基础上，有效节约保温隔热材料的使用量，减少能源消耗。

2.建筑节能保温隔热处理施工技术

2.1外墙保温隔热处理施工技术。外墙保温隔热处理技术，是建筑节能施工中的关键部分，受诸多因素的影响，尤其是人为因素。此项技术的实施要求加强对外墙保温隔热处理施工材料质量的管理，优选高质量的材料供应商，统一进行调配，并严格按照相关采购程序来进行管理，在材料入场前要先验收其质量，合格才能入场并投入于外墙保温隔热施工中。可供选择的新型外墙保温材料种类日益增多，主要有玻璃棉、聚苯乙烯泡沫、矿渣棉等，在挑选材料的时候要关注到材料的各项性能指标，包括但不限于尺寸稳定性、导热系数、表观密度、抗拉强度和压缩强度等。每一个性能指标项目，都要符合施工标准要求，否则会导致外墙保温质量下降。建筑节能外墙的施工，由砌块组成，每一个保温砌块都应当具有较好的保温性能，才能为整体保温效果奠定基础，需要选择合适的砂浆来实施砌筑工作，充分减少能源的消耗[2]。除此之外还要考虑饱满度，饱满度的标准要求应当根据外墙施工方向来进行调整，如是垂直方向施工，那么饱满度要高于百分之八十；如是水平方向施工，那么饱满度则要高于百分之九十。外墙保温隔热施工中，天沟窗、屋檐和窗户侧面等部位要格外重视，细节决定成败，若是不对这些地方施工细节进行把控，那么将直接影响最终的施工效果。在铺设外墙保温材料的时候，一定要确保其均衡性，避免热量流失，提高材料的粘接性，并进行科学的强度检测。2.2屋面保温隔热处理施工技术。屋面保温隔热处理同样是建筑建设中的重要内容，其目的在于夏天的时候能够抵御部分的太阳辐射，冬天的时候能够减少热量的消散，以降低人们对能源的消耗。在进行屋面保温隔热处理施工的时候，可采用正铺法和反铺法这两种方式，需要注意以下几点内容：一是要确保所实施的屋面基层施工符合设计要求，严格按照设计图纸中的要求来实施，以确保基层质量达到规定标准；二是施工所用的保温隔热材料在性能和厚度上，都要满足设计要求，并且要选择合适的敷设方式来进行施工，把握好施工的每一个细节，处理好孔缝处的填补工作；三是要科学安装通风口的架空层，确保架空层的通透，清理干净架空层中的废弃物[3]。

3.现阶段建筑节能保温隔热处理施工中存在的问题

3.1选材不科学。建筑节能保温隔热处理施工材料的质量和性能，将直接影响施工质量，也关系着最终的建筑节能效果。就目前而言，在此项施工工程中，常使用的施工材料是聚苯板，由于这一材料不具备良好的阻燃效果，容易被燃烧，因此具有较高的危险系数，存在着一定的安全隐患。聚苯板材料的具体性能如表2所示。3.2施工不规范。建筑节能保温隔热处理施工并不是一项简单的工作，其涉及到的内容较为复杂，操作繁复，具有一定的难度，要求施工人员具有极高的专业性，才能充分体现出节能作用。所有的施工操作都必须按照规定的保温隔热施工技术标准来进行，但当前的施工中却并未加以重视，以致于最终的质量与实际并不相符，没能按照统一的标准来进行技术操作，施工过程中的能源消耗依然较大，未能达到预期效果[4]。3.3施工质量难以保障。当下，在进行建筑保温隔热处理的时候，所采用的施工技术较为落后，缺乏实用性，不符合实际施工需求，受到了环境的限制，直接影响了施工质量，导致建筑物的保温效果不佳，隔热状况不好，甚至存在材料脱落现象，安全风险系数比较大。

4.提高建筑节能保温隔热处理施工技术水平

4.1优选施工材料。在建筑节能保温隔热处理施工中，施工材料质量十分重要，在科学技术不断进步的当下，保温隔热材料种类越来越多，这为保温隔热处理施工技术提供了材料保障，起到了有效作用。为提高建筑节能保温隔热施工技术水平，一定要合理选择保温隔热材料，用新型的节能材料来代替聚苯板，例如可选择墙体自保温蒸汽加压混凝土砖。这一新型保温隔热材料的优势主要有以下几点：一是此节能材料的重量比较轻便，而且具有较好的保温性和隔热性。通常情况下，加压混凝土砖的重量在每平方米五百千克至七百千克之间，只有粘土砖的四分之一重，灰砂砖的三分之一重，与普通的混凝土相比更是十分轻便，适合用于高层建筑填充墙中，也可将其作为底层建筑的承重墙。将此材料作为建筑保温隔热我处理施工材料，能够将建筑物的自重降低百分之四十左右[5]。另外，加压混凝土的保温效果比较好，厚度为0.49米的粘土墙体的保温效果等于厚度为0.2米的加压混凝土墙体保温效果。而且隔热性能也较高，有利于减少建筑物墙体的厚度，增加建筑物的使用面积；二是具有高强度、高抗震性的特点。加压混凝土材料的抗压强度至少为每平方米二十五千克；三是具有较好的加工性能、耐高温性能和隔音性能。加压混凝土能够被加工，无论是钻、锯，还是刨、钉，都能够进行灵活改变。另外其属于国家一级防火材料，因此具有极好的耐高温性，存在大量的封闭气孔，能起到良好的隔音效果；四是加压混凝土材料，十分适合机械施工，能够减少人工成本，进行预制，适应于不同的原材料，可根据实际需求来进行调整和制造，能计量规避对环境造成的污染。4.2采用科学的施工方法。为充分发挥建筑节能作用，实施良好的保温隔热处理工作，应当采用科学的施工方法。首先，可采用墙体自保温蒸汽加压混凝土砖施工。在此施工过程中要注意以下几点：第一，要选择合适的施工材料，所选加压材料中的含水率要符合标准要求，要高于百分之十，低于百分之十五。在进行混凝土砌筑之前，应当先进行浇水工作，根据施工地区的气候状况，以及实际实况情况，来设定浇水计划；第二，在进行混凝土砌块砌筑的时候，可采用满铺满挤的方式，控制好施工长度，留出10毫米的边缝；第三，为保障加压混凝土砖的砌筑强度，则应当选择质量合格的砂浆进行有效的摊铺，砂浆摊铺长度不可超过80厘米[6]。其次，要开展高效的现摸类湿施工作业。一方面，可利用专业的搅拌机来进行搅拌，保障搅拌质量符合施工要求，根据实际需求来科学配比，遵循相关施工制度，规范施工操作，由专人来实施。在保温浆干燥之后，便可以开展面层施工活动；另一方面要加强对玻璃纤维网格布施工的管理，充分发挥网格布的功能性，做好搭设工作，将其长度控制在合理范围内，应当长于8厘米。面层施工完成之后，还需要做好养护工作，当空气湿度小于百分之四十，温度高于二十七摄氏度时，可利用保养剂来进行维护。4.3规范施工流程，把握施工节点。在进行建筑节能保温隔热处理施工的时候，应当规范施工流程，严格按照相关规定来执行。首先，实施良好的界面施工和粘接施工，保障施工质量；其次，要控制施工材料中的防水性能，使用专业的砂浆来进行摊铺，尽量不要在雨天进行施工；最后，采用新型的节能材料，代替易燃的聚苯板材料，提高施工安全性。另外，还应当重视门窗角落等位置的施工，以防止其出现裂缝。

5.结束语

总而言之，建筑节能保温隔热处理施工技术，有利于提高建筑工程施工水平，起到良好的节能效果，具有重要意义。加强对此项技术的研究，是推动绿色建筑发展的必要手段，也是实现建筑工程环境效益最大化的重要策略。

参考文献

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[4]尹宗文.建筑节能保温隔热处理施工技术[J].建材发展导向（上），2017(3)

热处理范文篇6

关键词：DBR理论；热处理；生产管理；约束资源

热处理生产是制造型企业生产流程中重要组成部分，热处理后的材料状态，决定产品内在质量和使用性能，传统制造业对热处理生产计划重视不够，加上热处理设备投资较大，能耗和维护成本高等因素，使热处理生产资源成为部分企业制造过程的瓶颈，通过DBR理论实际应用研究，尝试在不增加设备和人工的前提下，使热处理生产资源增量，提升企业的生产能力。

1热处理生产中现存的管理问题分析

以某厂热处理车间为例：改进前关键真空热处理设备4台；每周6天生产，设备周平均维护时间0.5天，工作班2班次，每班平均工作时间8h，热处理关键设备周工作时间：4×（6-0.5）×2×8=352h，关于改进前某厂真空热处理设备利用率统计数据详如表1。原因分析：制造型企业中，冷工艺（机加、钣金、装配等）生产计划期量相对准确，但对热处理工艺生产计划周期，部分企业会用中间工序的一个期量代替。这个热处理期量来源：一是热处理工艺参数之和，二是以往热处理生产周期算术平均值，三是管理者经验推算等；事实上热处理工艺种类繁多，不同金属材料的退火、淬火、回火、正火、冷处理、校正及机械性能测试的环节，生产周期从几小时到几天相差几十倍，同种材料工艺的零件由于时间参数不同，也需要分炉处理，再加上设备占用后零件待排产等待时间，设备维护、检测和故障时间影响。所以，准确的热处理生产计划周期，不能在零件机加投产初期编制的计划中确定，由于热处理生产周期的不确定，为按期完成零件交付，零件加工车间会在零件热处理时，不断催促生产交付，使热处理生产车间不断重复的不均衡生产，造成设备长时间占用，又使待热处理零件项目不断积压，结果是热处理生产工序成为约束资源，零件热处理生产计划因排产等待被延长；如果增加热处理设备不仅成本增加，短期内也难以形成产能。

2DBR理论在热处理生产管理控制应用

DBR理论（Drum—Bufter—Rope），即鼓—缓冲器—绳理论，已广泛应用在制造业生产管理各项控制领域，特别是订单生产计划控制方面，对于车间级生产瓶颈资源管理，有明显效果，本文研究的重点是：在生产要素单一的孤立工序环节上，对DBR理论的实际应用。如何解决热处理生产资源需求和使用不平衡缓冲器的设置尤为重要，常规热处理计划生产中，零件到厂后就是热处理生产开始时间，如果在热处理车间生产前设立一个缓冲器，会解决上述热处理计划排产问题，建立一个待热处理库房，可以成为缓冲器，但会增加企业成本并将延长排产计划期。这里换一种思路，创建一个模拟的缓冲器，也可以起到类似的作用，通过热处理预排产计划的编制，在时间顺序上形成一个模拟缓冲器，计划编制提前期可以成为模拟缓冲器的绳，其长短可以由计划编图1DBR理论在热处理生产应用模型制提前期确定。由此，BDR在热处理车间生产应用模型成立，如图1所示，其使用方法：一是热处理车间根据生产线运行情况，对关键设备未来一周（或二周）发出预排热处理计划编制信息；二是零件加工车间提供计划期内，零件到达热处理车间的具体时间和热处理工序；三是热处理车间根据零件信息，编制未来一周（或二周）的关键热处理设备生产计划，计划在有效利用资源的前提下，将待生产零件有序排入各关键设备的生产计划中；四是热处理车间提前公布热处理关键设备生产计划，便于零件加工车间依据热处理计划调整制造生产计划，充分利用热处理设备空闲资源，缓冲器效应出现，约束资源产能被释放[1]。此应用模型建立，不仅解决热处理生产中资源浪费问题，还可延伸为零件制造计划闭环管理，使热处理生产计划有机纳入到零件制造全过程，使中间工序的生产管理显现化，使热处理资源得到充分的利用。

3热处理生产管理的应用DBR理论步骤

步骤1：识别生产系统中的约束资源，约束资源制约着系统的生产节奏（Drum）；本文中约束资源为热处理生产中关键设备。步骤2：确定合适的时间缓冲（Timebufter）长度，使物料提前一段时间投入生产，保证瓶颈资源的生产节奏或避免瓶颈资源饥饿；通过热处理车间向零件加工车间发出计划信息申请后，零件加工车间反馈信息到热处理实际生产间隔时间，即是缓冲时间长度，信息到生产间隔时间越长，缓冲时间越长，为保证缓冲器的准确性和时效性，缓冲时间应控制在一至二周。步骤3：确定瓶颈资源的生产节奏；热处理车间关键设备每日最大产能的有效工作时间定义为瓶颈资源的生产节奏。步骤4：确定各订单的投放时间，使非瓶颈资源与瓶颈资源的工序保持同步；将一至二周的热处理关键资源生产计划，反馈给零件加工车间，零件加工车间根据热处理关键资源生产计划，调整本车间零件计划进度与之同步，保证瓶颈资源的生产节奏均匀高效。步骤5：调整缓冲区的大小，减少非瓶颈资源的在制品库存。本案中的缓冲区是模拟状态下的建立的，对在制品库房不造成压力[2]。在实际应用中，以上几个步骤是反复循环执行，也可适当改进调整，可能存在问题有以下几点。1）热处理车间生产线出现临时故障，影响计划执行；热处理车间需要对生产线上设备完好率、生产线有效期、计量设备检测周期等进行风险管理，控制时故障的发生。2）零件加工车间没有及时准确提供相关零件生产信息；零件加工车间应按越是资源优先原则，指定生产计划部门及时准确提供零件相关生产信息。3）零件加工车间未按约定时间送达待热处理零件，热处理计划无法按期执行；零件加工车间应加强计划管理，有效控制零件送达热处理车间的时间，避免后续生产计划的被动调整。4）零件加工车间与越是资源生产计划不同步；零件加工车间要响应热处理关键设备生产计划中空隙和过载需求，按约束资源优先原则调整本车间计划生产，为保证约束资源高效利用[3]。

4热处理计划应用效果及后续改进分析

以某厂热处理车间为例：改进后关键真空热处理设备4台；每周5天生产，设备平均维护时间0.5天工作班2班次，每班平均工作时间8h，热处理关键设备周工作时间：4×（5-0.5）×2×8=288h，改进后某厂真空热处理设备利用率统计数据详见表2。

5结语

本文针对DBR理论在某一中间工序生产环节控制应用进行探讨，对约束资源合理利用，提出一个新的尝试，通过模拟缓冲器的设立，有效释放出部分约束资源，可以对临时需求加入热处理计划创造条件，并为打通冷热加工计划，提供一个可操作的方法，丰富了DBR在制造领域的研究和应用。

参考文献

[1]张国辉.改进鼓一缓冲器一绳理论的生产管理方法研究[J].管理现代化，2014，34（5）：78-80.

[2]王雷.基于鼓—缓冲—绳法的晶圆制造双重资源约束指派问题[J].制造业自动化，2018，40（10）：113-116.

热处理范文篇7

关键词：紧固件热处理；紧固件；质量管理

1紧固件热处理加工技术存在的质量问题

热处理技术作为一项重要的金属热加工工艺，对紧固件的产品质量具有很大影响。如果热处理技术在运用中出现技术问题，就会影响到产品最终的质量。由于制造商在实施热处理技术的时候，实施对象多为半成品和部分成品紧固件，所以一旦在产品监控和控制中出现差错和纰漏，就无法保证最终产品的性能和质量，严重情况下甚至会对加工设备和机器造成损坏。所以为了防止产品的质量安全出现问题和能够按时交付，必须对热处理进行全程质量管理和技术管控。在实际管理中，一定要加强对4M的管理，所谓4M就是Man人员、Machine机器、Method方法、Material材料。这四项要素的管理对最终产品的质量有很大影响，所以要想保证工艺的正常实施和产品的最终质量，必须对4M进行严格管理，以此保证紧固件热处理的质量符合规定要求。

2紧固件热处理加工技术的质量管理

2.1紧固件热处理技术人员管理。根据紧固件热处理加工技术的特点特性，可以将影响最终质量的人员归纳为三种。首先就是热处理技术工艺中的专业工程师，由于紧固件热处理工艺过程相对复杂，且对工艺时间、过程要求严格，所以紧固件热处理技艺的工程师必须具备优秀的专业能力，能够随时随地的应对热处理工艺中存在的问题。其次就是紧固件热处理技术的操作员，作为操作员虽然不必像专业工程师一样具备广泛的专业的知识，但是为了保障施工技艺的正确，紧固件热处理操作员必须是具备熟练操作水平的持证上岗人员。最后就是紧固件热处理的检验人员，热处理技术的检验人员必须具备较长的紧固件热处理相关工作经验，有实际操作能力且接受过的专业的检验知识培训，并且为保障最终检验成果的正确性，必须要求检验人员持证上岗。除此之外，还要对参与紧固件热处理技术的所有人，不论是工程师、操作人员还是检验人员都要接受安全生产培训和职业道德培训，以避免工作中出现生产安全问题或职业道德素养问题。对于相关人员的管理，还可以设置考核机制和奖惩机制，对员工进行定期考核，表现良好的给予奖励，表现较差予以惩罚，总而言之只有对员工严格管理才能保障最终产品的质量。2.2生产和检验设备的管理。由于紧固件热处理技术在实际运用中会用到许多仪器和设备，这些设备往往设计的比较精密，很容易因为操作不当或者其他原因导致损坏或故障。这就需要在生产中必须要保证设备和仪器的完好，以此保障紧固件热处理技术的可靠性和稳定性，最终保障产品安全和质量过关。为了保障生产设备的安全，首先企业和工厂要制定专门的设备操作手册、设备维护手册等，针对生产设备、工装等的操作和维护以及使用都要做出相关的规范，并要求工人严格按照规范执行，并设置专门的监督人员，监督操作过程，防止不符合要求的操作情况出现。对于设备的维护和日常检修，一定要做到固定时间检查、及时进行维修，对于长期处于运作状态难以维修的设备要提前准备好替代设备，以保障整体运作的同时，对机器进行保养和检修。2.3紧固件热处理技术材料的管理。在紧固件热处理技术操作过程中，很容易出现因混料、漏料等情况导致的最终产品质量问题，由于在紧固件热处理技术实施时，所需材料已经确定，所以要想避免这些现象的发生，必须在技术操作前就对材料质量进行有效的控制。为此，企业方面应该设立专门的检验部门和检验人员对材料进行检验，并对每种材料的型号、产地、厂家、颜色、用处都要表明，避免出现混料漏料的情况。例如，针对不同型号的钢材可以用不同颜色的油漆进行表示，这样就可以一目了然的明白哪个颜色是哪种钢材，防止材料混淆造成的问题。另外，在材料进口入厂之前，采购部门就要先针对采购的材料进行核审，包括生产许可证、经营许可证等等。综上所述，对于紧固件热处理工艺，要想保障最终产品的质量完好，必须从源头上抓起，从选用材料上开始监控，才可以对相关问题早发现早治疗。2.4紧固件热处理中对技术工艺的管理。人员管理、设备管理、和材料管理对于紧固件热处理技术都十分重要，但真正影响到产品质量的还是生产中技术的运用，在紧固件热处理技术的实施中，如果相关技术水平不达标，工艺指导措施不完善就很容易对最终产品质量产生不利影响。所以为了保障产品的质量完好，为了让热处理技术能够完美实施，工厂和企业必须要制定行之有效的热处理工艺管理和指导规定。对于技术中的操作流程和操作参数要进行严格管控，对于一些程序较为复杂、或者强度较高的材料进行紧固件热处理时，必须要施工人员和操作人员共同进行监督和管理。在对热处理技术操作进行管理的过程中，要设立专门的管理人员，管理人本身除了负责监督管理，还要具备一定的热处理技术，这样才能在监督过程中更加及时的发现错误和纰漏，及时纠正。并且对每次的工艺流程要记录保存下来，包括工艺温度、时间、设备参数、验收过程等，以方便积累技术经验，避免同样错误的发生。另外对于技术图纸和流程数据要严格保管保密，这类文件要交由统一的文件保管部门负责，在收录前图纸数据前也要进行相应的审核，以防止后续问题发生。

3紧固件热处理过程的控制方法和建议

紧固件热处理的质量除了取决于上面的论述内容，更取决于对热处理技术过程的有效控制，只有对紧固件热处理技术过程进行有效控制，才能提高最终的质量，要想做到对热处理技术的有效控制，需要做到以下几点。首先在相关研究上，建议企业和工厂与国内外优秀高校、研究所合作，针对高强度紧固件和热处理技术过程中出现的复杂现象和变化规律进行研究，并针对现存的紧固件热处理技术问题，提出相应的解决措施。其次，工厂自身也要建立严格的管理制度，不论是工艺管理还是设备检验管理，对于操作方法、操作参数、检验方法等都要严格规范，另外针对装炉方法和装炉数量要特别强调，以保证操作中的正确性和安全性。最后，要善于利用统计技术和计算机技术测定相关参数，并根据相关参数模拟推算各个步骤影响产品质量的地方和造成技术过程失效的原因，并加以甄别规划，最终改进这些问题。

4紧固件热处理技术的发展未来

随着我国紧固件行业的快速发展和热处理技术的不断进步，再加上市场竞争激烈导致的客户对紧固件产品的质量、重量、使用寿命等方面的需求不断提高，这就要求未来紧固件设备要保持持续更新，热处理技术也要随时跟进市场需求进步，这样才能继续维持并扩展广阔的市场份额，并适应国内外市场和客户的发展需要。4.1紧固件热处理设备要节能减排。目前国内外和社会上的各行各业都在提倡节能减排，我们国家为了倡导环保和节能减排也提出了减少能耗的硬指标，这就要求企业和工厂必须根据国家和社会要求，进行技术升级和更新设备。在设备方面，现阶段已经有很多企业将传统的网带炉和井式炉替换成可以控制气氛的网带炉和封闭箱式多用途炉，其中封闭箱式多用炉的工作温度可以高达一千一百多摄氏度，且本身具备节能、清洁简单、维护成本低的特点，非常适合中小型企业更新替代旧设备和工厂节能转型时使用。在热处理的淬火阶段需要用到盐浴炉，但盐浴炉在使用过程中会对周边环境造成一定危害，所以现阶段很多专业人士反对使用盐浴炉，但现阶段并没有比盐浴炉更好的替代品，所以这就需要相关研究人员将盐浴炉产生的污染环境的废弃物如废气、废水、废渣等的处理做到极致。在能源方面也有部分企业使用了燃气代替电力，由于燃气辐射管加热网带炉的能源利用率可以高达65%甚至更高，因此具备更高的加热效率，被很多燃气资源丰富的企业所青睐。虽然，电力加热的加热效率相对燃气并不高，最多只有40%左右，但目前电力加热在保温区和燃气资源相对稀少的地区还是很有优势的，所以这两种能源方式可以根据当地情况进行混合使用，以达到最大的资源利用率。4.2开发应用新的节能材料。在材料方面要尽量选用新型的节能材料，例如在选择炉衬材料的时候，可以选择陶瓷纤维的材料或者选择包含硫酸钙的炉内涂料，这些涂料能够大幅度减少热损耗，基本能够节约15%左右的能耗。另外还可以学习国外的现金技术和工业经验，充分利用各种精密的仪表设备，提高紧固件热处理工艺的技术水平和减少工业能耗。4.3建立紧固件热处理相关数据库为了降低生产成本和提高企业自身的竞争能力和技术优势，可以根据紧固件热处理工作中的各项数据进行收集比较，并建立数据库，这样就能通过算法、对比等方式很大程度上减少设备、成本、人员等诸多方面的问题。

5结语

综上所述，想要有效提高紧固件热处理技术的整体质量，就要做好对整个技术流程的管理工作，包括人员、机器、材料、方法这四个要素的有效管控，特别是在人才的培养上，由于人才培养周期长，培养成型后由于许多的不确定性，所以企业和工厂一定要重视对人才的培养。另一方面对于生产设备和技术也要做到跟随市场和国家要求做到随时更新，以保证技术的优势和减少能源消耗，总而言之，4M的管理、技术升级和节能减排这三项只要做到管理得当，就能抓住紧固件热处理的质量管理和未来发展的关键。

参考文献：

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热处理范文篇8

1.1技术要求

（1）轧辊硬度要求调质处理后轧辊工作层厚度250mm,辊面硬度56~58HRC,表面硬度不均匀度≤5HS，工作层硬度落差≤5HS。

（2）轧辊的低倍组织和显微组织低倍组织要求：不得有气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷。金相组织要求：碳化物分布均匀，不得有残余应力和沿晶界分布的网状碳化物存在。

2工艺分析及试验研究

2.1工艺分析

Cr12MoV钢属于高碳高铬钢，含碳和铬量高，形成了大量的碳化物和高合金度的马氏体，使钢具有高硬度、高耐磨性。此外，Cr12MoV钢中的钼增加钢的淬透性并且细化晶粒；钒能细化晶粒增加韧度，又能形成高硬度的VC，进一步增加钢的耐磨性；铬又使钢具有高的淬透性和回火稳定性。由于Cr的大量存在，钢液结晶时析出的大量共晶碳化物(主要是硬度很高的铬铁复合碳化物(Fe，Cr)7C3)极为稳定，常规热处理无法细化。即使其经压延后，在较大规格钢材中仍保留明显的带状或网状碳化物，碳化物分布不均匀，而带状或网状碳化物区是一个脆性区，其塑性、韧度差，不能承受大的冲击力，裂纹很容易在这里萌生与扩展，往往成为裂纹产生的主要原因。较大的碳化物周围常常有空位、位错等缺陷汇聚，在交变负荷的作用下，这些缺陷进一步聚集和扩展便可萌生疲劳裂纹。碳化物偏析严重，在碳和合金元素富集的区域，钢的熔点降低，易导致模具热处理时过热，使碳和合金元素在奥氏体中溶解度减少，降低淬火后的硬度，且导致碳合金元素富集区与贫乏区间产生大的组织应力，从而增大模具热处理后的变形量。为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎，提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度。—般Crl2MoV使用时都需要进行锻造和预先热处理，以减少碳化物的不均匀分布，为后续淬火、回火提供优良的原始组织。

2.2铸造工艺

由于矫直辊尺寸较大，根据工艺分析得知：即使经锻造加工，也很难完全消除网状碳化物。限于公司设备条件，很难采用常规铸后锻造工艺，因此设计以铸代锻工艺，即采用水玻璃硬化砂造型，45t电弧炉+20t中频炉双联熔炼，静态浇铸后热开箱，经特殊的扩散球化等温退火工艺处理，铸态组织、退火组织如图2所示。粗大连续网状碳化物基本消除，仅存部分带状碳化物，碳化物等级为5级，硬度检测为230~250HB,满足机加工要求。2.3热处理工艺国内Cr12MoV钢的热处理工艺有一次硬化法、二次硬化法，根据工件不同的使用条件可选用不同的热处理工艺，两种热处理工艺均经保温后采用油淬。两种热处理方法一般淬火液选用淬火油或硝盐浴，可以采用单液淬火，也可采用双液分级淬火，且均能获得满意的硬度及耐磨性，但对红硬性有要求的工件一般选用二次硬化法。根据矫直辊工作状况，结合公司的设备状况，选用一次硬化法热处理工艺。分两组进行热处理实验，一组采用低淬低回工艺，单液淬火，即950~1000℃加热入油冷却，200℃回火；另一组采用中淬中回工艺，喷雾淬火，即1020~1050℃左右加热保温后喷雾冷却，380~400℃左右回火。

3试验结果分析

3.1国内外Crl2MoV金相组织分析

试样经磨制抛光后，用4％硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察其组织。两种热处理工艺矫直辊的组织均为马氏体+共晶碳化物，其中共晶碳化物成块粒状，碳化物等级为5.0级。两者相比，中淬中回工艺机体组织在碳化物与基体的界面处存在少量下贝氏体，且碳化物分布更加均匀，碳化物粒度得到细化。与国内外Crl2MoV钢热处理后的组织对比，德国X165CrMoVl2和国内Crl2MoV的组织也为马氏体+共晶碳化物，但其共晶碳化物成网状，碳化物等级为7.0级，可见其组织优于德国和国内其它厂的金相组织。

3.2性能分析

由两种热处理工艺矫直辊性能检测结果可见，中淬中回工艺虽然硬度尤其是内孔硬度低于低淬低回，但冲击韧性明显高于低淬低回工艺，是由于中淬中回工艺喷雾冷却强度低，机体组织中存在少量下贝氏体，而下贝氏体组织却具有较高强度和韧度，从而增强了矫直辊的抗事故能力。

4结论

(1)Cr12MoV大型工件采用以铸代锻，经特殊热处理工艺是可行的。

热处理范文篇9

关键词:机械工厂;热处理节能;节能措施

当前节能减排是我国工业企业发展中要面对的一个重要的基本任务，在进行热处理过程中，能源消耗大户之一就是热处理。机械产品的设施改造，要实现机械的运行的节能，减排不仅要在设施的节能处理上进行重新规划和完善，同时在设施的软件驱动上，也要进行机械产品的质量的提升，以求达到节能措施的到位。

1专业协作化生产的强化

由于我国工厂采取的运营模式往往是小而全、万能型。在产品的协作性上，无论是进行成品的生产，还是设备的运行，往往由于生产效率低，设备利用低，造成了能耗增大的情况。根据统计，在上世纪70年代，在发达国家采用专业生产进行热处理，在单位能耗上已经得到了很好的应用效果，但是我国在热处理平均单位上，电能耗以及热能耗的数值相对来说还达不到国际先进水平。因此在进行专业生产的节能问题上必须加大研究和实践力度。

2热处理车间的工厂布置

例如在进行环形件专业生产的时候，对于铸锻件的生产流程，一般采取对铸锻件进行热处理，经过粗加工之后再进行热处理。的方式，对于型材成型工件生产过程往往是对下料进行加工焊接，然后经过热处理，最后实现完工。由于数量较大，对于热处理件进行处理，铸锻件的生产往往需要减少运输距离，方能实现运输量的降低，而型材工件的生产运输量更多，运输能耗非常巨大，在节能减排效果上，将热处理工序与加工工序进行紧密联系，粗加工处理中热处理车间尽量布置与加工车间临近，这种方式能够大大降低工件运输的能耗，通过缩短物流上下限之间的距离，在物流的上限布置铸锻车间和下料车间下线布置加工器车间，这种布置方式，能够建立在热处理车间为中心的节能物流模式基础上，实现热处理的节能效果。［1］

3工艺选择的节能

在热处理工艺上，对于工艺中包含的诸多方面，如工艺参数等经过计算之后发现热处理工艺的选择，在化学热处理降耗上能够发挥很大的作用，如果工艺简单，则会起到事半功倍的效果。从工艺设计种类上来说，通过采用正火工艺代替调制工艺，能够将高温回火和淬火两个工序加以合并，这种方式能够将热处理模式进行优化，工艺稳定，节能又环保。而采用余热回收的热处理方式，在供电生产过程中，将工件冷却后产生的巨大热量进行回收再利用。再例如在重型机械工厂内能够利用大量如热机型锻造余热，在经过淬火处理之后，履带最后余热淬火。使用相应的处理方式之后，能够节省大约的大量的费用。采用等离子体渗碳工艺，将液体渗氮工艺加以替代，运用传统的方式需要将电炉加含氮介质进行加热，而进行节能改造之后，将处理零件达到处理温度之后，使用其深入的驱动力就可以进行锻造，此时环境污染将大大降低。在一定的真空条件下，通过微量的含氮气体利用处理元件，达到处理温度的方式，将金属表面进行氮元素的渗入，离子之间可以进行灵界的热能传递，活性原子和表面的脉冲等离子，采用交变脉冲电流的方式，节约了20～30%的电能，时间大大缩短，电源无功损耗相对降低。对于能源的生产，进行热处理工艺的选择，可以选择燃料炉可以进行在喷射炉嘴上的热冲击热辐射。当使得感应能够属于加热状态，能源利用率较高，产生的交变电流可以把工作表面瞬间加热，选择蓄热量较好的炉衬设备，筑炉材料和燃料消耗量也可以得到很好的利用。其轻质耐火黏土砖的材料可以实现燃料消耗量降低35%的效果。对于车内内部工艺进行节能，采用辅助设计的节能方法，例如热处理设备运用的配置，包括变压器等，多台设备合用一台变压器，能够起到很好的变压器的运用，在相同的使用效率下，完成更好的能源节能效果。

4结语

在机械工厂中进行热处理的工艺，节能需要从多方面考虑，热处理的系统工程，对每一个步骤进行布置，在进行系统布置的时候，每一个环节的处理都要防止能源消耗量过大。因此为了达到更好的热处理效果，从机械工厂设计的角度出发，进行节能过程的先行设计，采用提高节能效果的方式，最终为企业实现可持续发展提供支持。

参考文献:

［1］李世权，刁永发．热处理炉的蓄热式节能改造［J］．建筑工程技术与设计，2018，(30):3456．

热处理范文篇10

关键词：机械加工；零件；热处理加工；技术

根据不同的处理方法，热处理加工技术有多种分类，以钢组织性能变化、加热、冷却方式可将热处理分为普通热处理、表面热处理以及其他热处理。本文结合机械加工相关内容，重点对普通热处理相关环节进行探讨。

1热处理中的退火技术

退火指将钢加热至预定温度后保温，而后进行缓慢冷却的一种处理工艺。机械加工中退火可提升钢材性能，方便加工工作的顺利进行。退火处理后钢材硬度得以改变，降低切削加工难度。同时，消除钢材内部应力，避免零件加工中发生变形。另外，对钢材晶粒进行细化，为最终热处理做好充分准备。退火由完全退火、等温退火、球化退火等之分，其中完全退火指将加工零件加热至Ac3+30~50℃保温后缓冷退火。该操作适合应用在亚共析钢材质制作的零件中。等温退火时将钢材加热至适当温度，如为亚共析钢加热至Ac3+30~50℃，如为过共析、共析钢加热至Ac1+30~50℃，保温后将其快速冷却至Ar1以下的某一温度停留，完成相变后出炉空冷。等温退火可使工件在炉中的停留时间大大缩短。适合孕育期长的合金钢。球化退火是球状化钢中渗碳体的退火工艺。将工件加热至Ac1+30~50℃保温后缓凝，或将其降温至Ar1以下温度进行保温待渗碳体球化后出炉空冷。该处理方法适合应用在过共析、共析钢的零件加工中。

2热处理中的正火技术

正火指将机械加工零件的钢材加热至对应温度保温后进行空冷处理（不同材质的加热温度如表1所示）。通过正火处理，可消除过共析钢中的网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备。对于普通零件而言，如需改善切削性能，可对低碳钢进行正火处理，中碳钢进行正火或退火处理，高碳钢进行球化退火处理。

3热处理中的淬火技术

淬火是目前应用最为广泛的热处理加工技术、通过淬火可获得马氏体组织，促进钢性能的进一步提升。其中如零件材质为亚共析钢，应将淬火温度控制在Ac3+30~50℃。共析钢的淬火温度为Ac1+30~50℃。过共析钢的淬火温度为Ac1+30~50℃，如淬火温度高于Accm，淬火处理后奥氏体晶粒变得粗大，影响钢的耐磨性、硬度等性能。淬火处理时需要使用淬火介质，其中水和油是应用率较高的淬火介质。水具有较强的冷却能力，适合在形状简单的碳钢件零件中应用。油在低温情况下冷却效果较理想，但在高温时的冷却性能大大降低，适合应用于小尺寸的碳钢与合金钢零件的淬火处理。另外硝盐水溶液、聚乙烯醇是工业上经常使用的淬火介质。研究发现，使用合理的淬火方法可弥补介质的不足。淬火方法包括单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法。其中单液淬火法指在一种介质中将加热零件连续冷却至室温的淬火方法，其具有实现自动化方便、操作简单等优点。双液淬火法指先将零件在冷却能力较强的介质中冷却，而后在冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的一种方法。该种淬火方法可获得理想的冷却效果，不过操作难度较大，常用于大型合金钢件及形状复杂的碳钢件零件加工中。分级淬火法指在Ms附近的碱浴中或盐浴中淬火，当内外温度达到均匀后取出缓冷。分级淬火可降低零件内应力，适合应用在小尺寸零件加工中。等温淬火法指将加工零件在稍高于Ms碱浴或盐浴中进行足够时间的保温，以获得贝氏体组织。处理后零件的综合力学性能得以明显提升，适合应用在要求较高及形状复杂的小型零件加工中。

4热处理中的回火技术

回火指将淬火钢加热至A1以下的某温度保温后进行冷却的一种方法。通过回火处理可将淬火内应力加以消除或减小，避免开裂、变形。同时，可对零件的韧性、硬度进行调整，获得预期的力学性能。另外，回火可促进零件材质转变为接衡或平衡的组织，避免使用过程中变形。回火处理时随着温度的升高加工零件的力学性能整体上呈现出硬度、强度降低，韧性、塑性升高的变化。其中当低于200℃时，因马氏体中碳化物弥散析出，钢硬度并不会下降。当温度在200~300℃时，高碳钢的硬度会有所提升。但当温度超过300℃时，Fe3C粗化，马氏体向铁素体转变，硬度呈现直线下降。研究发现，淬火钢的韧性并非随着温度的升高一直提高，即，在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的情况，成为回火脆性。回火脆性分为第一类回火脆性、第二类回火脆性。其中第一类回火脆性指在250~350℃范围内回火时出现的脆性。出现这一情况的原因在于渗碳体和细小的薄片状过渡碳化物在马氏体片界面析出，因此，回火处理时不能在该温度范围内。第二类回火脆性指在500~560℃回火时后缓冷时出现的脆性，主要因钢中受Mn、Cr、Ni元素影响，促使Sn、Sb、P等向原奥氏体晶界偏聚。为避免这一回火脆性的出现，可采取的方法有：回火后快速冷却；如零部件的截面较大时，可加入0.5%左右的Mo、1%左右的合金元素。另外，根据回火温度，可将回火分为低温回火、中温回火、高温回火三类，对应的回火温度分别为150~250℃、350~500℃、500~650℃。其中低温回火适合应用在渗碳件、高碳钢等零件加工中。中温回火适合应用在弹簧热处理中。高温回火适合应用在齿轮、轴等零件加工中，可作为量具、高精密件的预备热处理。

5结论

为提高机械加工零件质量及力学性能指标，更好的满足机械加工、生产要求，做好热处理加工技术尤为重要。一方面，热处理加工工艺复杂，涉及的细节较多，技术人员应明确热处理工序，把握相关工序的重点与难点。另一方面，需要技术人员做好研究，根据不同零件材质，找到合适的热处理温度，进行针对性人为干预，促进机械加工零件综合性能的进一步提升。

参考文献：

[1]沈彦德.机械加工零件的热处理加工技术探析[J].化工管理,2018(09):88.

[2]魏惠芳,单超颖.机械加工零件的热处理技术研究[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2015(02):207-208.