金属材料的热处置惩罚 根蒂根基 常识

1．金属组织

金属：具有不透明、金属光泽优越 的导热和导电性而且 其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特征 的物资 。金属内部原子具有纪律 性摆列的固体（即晶体）。

合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属构成 ，具有金属特征 的物资 。

相：合金中成份、构造 、机能 沟通 的构成 部门。

固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另外一 个组元的晶格中，而仍连结 另外一 组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化：因为 溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这类 现象叫固溶强化现象。

化合物：合金组元间发生化合感化 ，生成一种具有金属机能 的新的晶体固态构造 。

机械夹杂 物：由两种晶体构造 而构成 的合金构成 物，固然 是两面种晶体，倒是 一种构成 成份 ，具有自力 的机械机能 。

铁素体：碳在a-Fe（体心立方构造 的铁）中的间隙固溶体。

奥氏体：碳在g-Fe（面心立方构造 的铁）中的间隙固溶体。

渗碳体：碳和铁构成 的不变化合物（Fe3c）。

珠光体：铁素体和渗碳体构成 的机械夹杂 物（F+Fe3c 含碳0.8%）

莱氏体：渗碳体和奥氏体构成 的机械夹杂 物（含碳4.3%）

金属热处置是机械制造中的主要 工艺之一，与其它加工工艺比拟 ，热处置一般不改变工件的外形 和整体的化学成份 ，而是经由过程 改变工件内部的显微组织，或改变工件外面 的化学成份 ，付与 或改良 工件的使用机能 。其特点是改良 工件的内涵 质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

为使金属工件具有所需要的力学机能 、物理机能 和化学机能 ，除公道 选用材料和各类 成形工艺外，热处置工艺常常 是必不成少的。钢铁是机械工业中运用 最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以经由过程 热处置予以节制 ，所以钢铁的热处置是金属热处置的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以经由过程 热处置改变其力学、物理和化学机能 ，以获得分歧 的使用机能 。

在从石器时期 进展到铜器时期 和铁器时期 的进程 中，热处置的感化 逐步 为人们所熟悉 。早在公元前770～前222年，中国人在出产实践中就已发现，铜铁的机能 会因温度和加压变形的影响而 转变 。白口铸铁的柔化处置就是制造耕具 的主要 工艺。

公元前六世纪，钢铁火器 逐步 被采取 ，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂获得 敏捷 成长 。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，申明 是颠末淬火的。

跟着 淬火手艺 的成长 ，人们逐步 发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这申明 中国在古代就留意 到分歧 水质的冷却能力了，同时也留意 了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而外面 含碳量却达0.6%以上，申明 已运用 了渗碳工艺。但那时作为小我 “手艺”的机要，不愿 别传 ，因此 成长 很慢。

1863年，英国金相学家和地质学家展现 了钢铁在显微镜下的六种分歧 的金相组织，证清楚明了 钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变成 一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，和 英国人奥斯汀最早制订 的铁碳相图，为现代热处置工艺初步奠基 了理论根蒂根基 。与此同时，人们还研究了在金属热处置的加热进程 中对金属的庇护方式 ，以免 加热进程 中金属的氧化和脱碳等。

1850～1880年，对 运用 各类 气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行庇护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获很多 种金属亮光 热处置的专利。

二十世纪以来，金属物理的成长 和其它新手艺 的移植运用 ，使金属热处置工艺获得 更年夜 成长 。一个显著的进展是1901～1925年，在工业出产中运用 转筒炉进行气体渗碳 ；30年月 呈现露点电位差计,使炉内氛围 的碳势到达 可控，今后 又研究出用二氧化碳红外仪、氧探甲等进一步节制 炉内氛围 碳势的方式 ；60年月 ，热处置手艺 运用了等离子场的感化 ，成长 了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束手艺 的运用 ，又使金属获得了新的外面 热处置和化学热处置方式 。

金属热处置的工艺

热处置工艺一般包孕 加热、保温、冷却三个进程 ，有时只有加热和冷却两个进程 。这些进程 相互 跟尾 ，不成中断 。

加热是热处置的主要 工序之一。金属热处置的加热方式 很多，最早是采取 柴炭 和煤作为热源，进而运用 液体和蔼 体燃料。电的运用 使加热易于节制 ，且无情况 污染。哄骗这些热源可以直接加热，也能够 经由过程 熔融的盐或金属，以致 浮动粒子进行间接加热。

金属加热时，工件表露在空气中，经常 发生氧化、脱碳(即钢铁零件外面 碳含量下降 )，这对 热处置后零件的外面 机能 有很晦气 的影响。因此 金属凡是应在可控氛围 或庇护氛围 中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方式 进行庇护加热。

加热温度是热处置工艺的主要 工艺参数之一，选择和节制 加热温度 ，是包管 热处置质量的主要问题。加热温度随被处置的金属材料和热处置的目的分歧 而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要必然 的时候 ，是以 当金属工件外面 到达 要求的加热温度时，还须在此温度连结 一守时候 ，使表里 温度一致，使显微组织转变完全，这段时候 称为保温时候 。采取 高能密度加热和外面 热处置时，加热速度极快，一般就没有保温时候 ，而化学热处置的保温时候 常常 较长。

冷却也是热处置工艺进程 中不成贫乏 的步调 ，冷却方式 因工艺分歧 而分歧 ，主如果 节制 冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种分歧 而有分歧 的要求，例如空硬钢便可 以用正火一样的冷却速度进行淬硬。

金属热处置工艺年夜 体可分为整体热处置、外面 热处置和化学热处置三年夜 类。凭据 加热介质、加热温度和冷却方式 的分歧 ，每 年夜 类又可辨别 为若干分歧 的热处置工艺。统一 种金属采取 分歧 的热处置工艺，可获得分歧 的组织，从而具有分歧 的机能 。钢铁是工业上运用 最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，是以 钢铁热处置工艺种类繁多。

整体热处置是对工件整体加热，然后以恰当 的速度冷却，以改变其整体力学机能 的金属热处置工艺。钢铁整体热处置年夜 致有退火、正火、淬火和回火四种根基 工艺。

退火是将工件加热到恰当 温度，凭据 材料和工件尺寸采取 分歧 的保温时候 ，然落后 行迟缓 冷却，目的是使金属内部组织到达 或接近均衡 状况 ，获得优越 的工艺机能 和使用机能 ，或 为进一步淬火作组织筹办。正火是将工件加热到适合 的温度后在空气中冷却，正火的结果 同退火类似 ，只是获得 的组织更细，经常使用 于改良 材料的切削机能 ，也有时用于对一些要求不高的零件作为终究 热处置。

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了下降 钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一恰当 温度进行长时候 的保温，再进行冷却，这类 工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处置中的“四把火”，此中的淬火与回火关系亲切 ，经常 合营 使用，缺一不成。

“四把火”跟着 加热温度和冷却方式的分歧 ，又演化 出分歧 的热处置工艺 。为了获得必然 的强度和韧性，把淬火和高温回火连系 起来的工艺，称为调质。某些合金淬火构成 过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的恰当 温度下连结 较长时候 ，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。如许 的热处置工艺称为时效处置。

把压力加工形变与热处置有用 而慎密 地连系 起来进行，使工件获得很好的强度、韧性合营 的方式 称为形变热处置；在负压氛围 或真空中进行的热处置称为真空热处置，它不但 能使工件不氧化，不脱碳，连结 处置后工件外面 光洁，提高工件的机能 ，还可以通入渗剂进行化学热处置。

外面 热处置是只加热工件表层，以改变其表层力学机能 的金属热处置工艺。为了只加热工件表层而不使过量 的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单元 面积的工件上赐与 较年夜 的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时到达 高温。外面 热处置的主要方式 有火焰淬火和感应加热热处置，经常使用 的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。

化学热处置是经由过程 改变工件表层化学成份 、组织和机能 的金属热处置工艺。化学热处置与外面 热处置分歧 的地方 是后者改变了工件表层的化学成份 。化学热处置是将工件放在含碳、氮或其它合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时候 ，从而使工件表层渗透 碳、氮、硼和铬等元素。渗透 元素后，有时还要进行其它热处置工艺如淬火及回火。化学热处置的主要方式 有渗碳、渗氮、渗金属。

热处置是机械零件和工模具制造进程 中的主要 工序之一。年夜 体来讲 ，它可以包管 和提高工件的各类 机能 ，如耐磨、耐侵蚀 等。还可以改良 毛坯的组织和应力状况 ，以利于进行各类 冷、热加工。

例如白口铸铁经太长 时候 退火处置可以获得可锻铸铁，提高塑性 ；齿轮采取 准确 的热处置工艺，使用寿命可以比不经热处置的齿轮成倍或几十倍地提高；另外，价廉的碳钢经由过程 渗透 某些合金元素就具有某些价昂的合金钢机能 ，可以取代 某些耐热钢、不锈钢；工模具则几近 悉数 需要颠末热处置方可以使 用。

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钢的分类

钢是以铁、碳为主要成份 的合金，它的含碳量一般小于2.11% 。钢是经济扶植 中极其 主要 的金属材料。

钢按化学成份 分为碳素钢（简称碳钢）与合金钢两年夜 类。碳钢是由生铁冶炼获得的合金，除铁、碳为其主要成份 外，还含有少许 的锰、硅、硫、磷等杂质。碳钢具有必然 的机械机能 ，又有优越 的工艺机能 ，且价钱 低廉。是以 ，碳钢获得了普遍 的运用 。但跟着 现代工业与科学手艺 的敏捷 成长 ，碳钢的机能 已不克不及 完全知足 需要，因而 人们研制了各类 合金钢。合金钢是在碳钢根蒂根基 上，有目的地到场 某些元素（称为合金元素）而获得 的多元合金。与碳钢比，合金钢的机能 有显著的提高，故运用 日趋 普遍 。

因为 钢材品种繁多，为了便于出产、保管、选用与研究，必需 对钢材加以分类。按钢材的用处 、化学成份 、质量的分歧 ，可将钢分为很多 类：

一． 按用处 分类

按钢材的用处 可分为构造 钢、对象 钢、特殊机能 钢三年夜 类。

构造 钢：1.用作各类 机械 零件的钢。它包孕 渗碳钢、调质钢、弹簧钢及转动 轴承钢。

2．用作工程构造 的钢。它包孕 碳素钢中的甲、乙、特类钢及通俗 低合金钢。

对象 钢：用来制造各类 对象 的钢。凭据 对象 用处 分歧 可分为刃具钢、模具钢与量具钢。

特殊机能 钢：是具有特殊物理化学机能 的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。

二． 按化学成份 分类

按钢材的化学成份 可分为碳素钢和合金钢两年夜 类。

碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量≤0.25%）；中碳钢（0.25%＜含碳量＜0.6%）；高碳钢（含碳量≥0.6%）。

合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量≤5%）；中合金钢（合金元素总含量=5%--10%）；高合金钢（合金元素总含量＞10%）。另外 ，凭据 钢中所含主要合金元素种类分歧 ，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。

三． 按质量分类

按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为通俗 钢（含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%）；优良 钢（磷、硫含量均≤0.040%）；高级优良 钢（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。

另外 ，还有按冶炼炉的种类，将钢分为平炉钢（酸性平炉、碱性平炉），空气转炉钢（酸性转炉、碱性转炉、氧气顶吹转炉钢）与电炉钢。按冶炼时脱氧水平 ，将钢分为沸腾钢（脱氧不完全），平静 钢（脱氧对照 完全）及半平静 钢。

钢厂在给钢的产物 定名 时，常常 将用处 、成份 、质量这三种分类方式 连系 起来。如将钢称为通俗 碳素构造 钢、优良 碳素构造 钢、碳素对象 钢、高级优良 碳素对象 钢、合金构造 钢、合金对象 钢等。

金属材料的机械机能

金属材料的机能 一般分为工艺机能 和使用机能 两类。所谓工艺机能 是指机械零件在加工制造进程 中，金属材料在所定的冷、热加工条件下显示 出来的机能 。金属材料工艺机能 的黑白，决议了它在制造进程 中加工成形的顺应 能力。因为 加工条件分歧 ，要求的工艺机能 也就分歧 ，如铸造机能 、可焊性、可锻性、热处置机能 、切削加工性等。所谓使用机能 是指机械零件在使用条件下，金属材料显示 出来的机能 ，它包孕 机械机能 、物理机能 、化学机能 等。金属材料使用机能 的黑白，决议了它的使用规模与使用寿命。

在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非强烈侵蚀 性介质中使用的，且在使用进程 中各机械零件都将承受分歧 载荷的感化 。金属材料在载荷感化 下抵当损坏 的机能 ，称为机械机能 （或称为力学机能 ）。

金属材料的机械机能 是零件的设计和选材时的主要根据 。外加载荷性质分歧 （例如拉伸、紧缩 、改变 、冲击、轮回 载荷等），对金属材料要求的机械机能 也将分歧 。经常使用 的机械机能 包孕 ：强度、塑性、硬度、冲击韧性、屡次 冲击抗力和委靡极限等。下面将离别 计议各类 机械机能 。

1． 强度

强度是指金属材料在静荷感化 下抵当损坏 （过量塑性变形或断裂）的机能 。因为 载荷的感化 方式有拉伸、紧缩 、曲折 、剪切等情势 ，所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各类 强度间常有必然 的联系，使用中一般较多以抗拉强度作为最根基 的强度指针。

2． 塑性

塑性是指金属材料在载荷感化 下，发生 塑性变形（永远 变形）而不损坏 的能力。

3． 硬度

硬度是权衡 金属材料软硬水平 的指针。今朝 出产中测定硬度方式 最经常使用 的是压入硬度法，它是用必然 几何外形 的压头在必然 载荷下压入被测试的金属材料外面 ，凭据 被压入水平 来测定其硬度值。

经常使用 的方式 有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方式 。

4． 委靡

前面所计议的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷感化 下的机械机能 指针。现实 上，很多 机械 零件都是在轮回 载荷下工作的，在这类 条件下零件会发生 委靡。

5． 冲击韧性

以很年夜 速度感化 于机件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷感化 下抵当损坏 的能力叫做冲击韧性。 [pagebreak]

退火---淬火---回火

一．退火的种类

1． 完全退火和等温退火

完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这类 退火主要用于亚共析成份 的各类 碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接构造 。一般常作为一些不重工件的终究 热处置，或作为某些工件的预先热处置。

2． 球化退火

球化退火主要用于过共析的碳钢及合金对象 钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。其主要目的在于下降 硬度，改良 切削加工性，并为今后 淬火作好筹办。

3． 去应力退火

去应力退火又称低温退火（或高温回火），这类 退火主要用来消弭 铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。假如 这些应力不予消弭 ，将会引发 钢件在一守时候 今后 ，或在随后的切削加工进程 中发生 变形或裂纹。

二．淬火时，最经常使用 的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，轻易 获得 高的硬度和光洁的外面 ，不轻易 发生 淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只合用 于过冷奥氏体的不变性对照 年夜 的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。

三．钢回火的目的

1． 下降 脆性，消弭 或削减 内应力，钢件淬火后存在很年夜 内应力和脆性，如不实时回火常常 会使钢件发生变形甚至开裂。

2． 获得工件所要求的机械机能 ，工件经淬火后硬度高而脆性年夜 ，为了知足 各类 工件的分歧 机能 的要求，可以经由过程 恰当 回火的合营 来调剂 硬度，减小脆性，获得 所需要的韧性，塑性。

3． 不变工件尺寸

4． 对 退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采取 高温回火，使钢中碳化物恰当 群集 ，将硬度下降 ，以利切削加工。

炉型的选择

炉型应根据 分歧 的工艺要求及工件的类型来决议

1．对 不克不及 成批定型出产的，工件年夜 小不相等的，种类较多的，要求工艺上具有通用性、

多用性的，可选用箱式炉。

2．加热长轴类及长的丝杆，管子等工件时，可选用深井式电炉。

3．小批量的渗碳零件，可选用井式气体渗碳炉。

4．对 年夜 批量的汽车、拖沓 机齿轮等零件的出产可选持续式渗碳出产线或箱式多用炉。

5．对冲压件板材坯料的加热年夜 批量出产时，最好选用转动 炉，辊底炉。

6．对成批的定型零件，出产上可选用推杆式或传送带式电阻炉（推杆炉或铸带炉）

7．小型机械零件如：螺钉，螺母等可选用振底式炉或网带式炉。

8．钢球及滚柱热处置可选用内螺旋的反转展转 管炉。

9．有色金属锭坯在年夜 批量出产时可用推杆式炉，而对有色金属小零件及材料可用空气轮回 加热炉。

加热缺点 及节制

　1、 过热现象

我们知道热处置进程 中加热过热最易致使 奥氏体晶粒的粗年夜 ，使零件的机械机能 下降。

1.一般过热：加热温渡过 高或在高温下保温时候 太长 ，引发 奥氏体晶粒粗化称为过热。粗年夜 的奥氏体晶粒会致使 钢的强韧性下降 ，脆性转变温度升高，增添 淬火时的变形开裂偏向 。而致使 过热的缘由 是炉温仪表掉 控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或屡次 高温回火后，在正常情况下从新 奥氏化使晶粒细化。

2.断口遗传：有过热组织的钢材，从新 加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍呈现粗年夜 颗粒状断口。发生 断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温渡过 高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶接口，而冷却时这些夹杂物又会沿晶接口析出，受冲击时易沿粗年夜 奥氏体晶界断裂。

3.粗年夜 组织的遗传：有粗年夜 马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件从新 奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒依然 是粗年夜 的，这类 现象称为组织遗传性。要消弭 粗年夜 组织的遗传性，可采取 中心退火或屡次 高温回火处置。

2、 过烧现象

加热温渡过 高，不但 引发 奥氏体晶粒粗年夜 ，而且晶界局部呈现氧化或融化 ，致使 晶界弱化，称为过烧。钢过烧后机能 严重恶化，淬火时构成 龟裂。过烧组织没法 恢复，只能报废。是以 在工作中要避免过烧的发生。

3、 脱碳和氧化

钢在加热时，表层的碳与介质（或氛围 ）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反映，下降 了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后外面 硬度、委靡强度及耐磨性下降 ，而且外面 构成 残余拉应力易构成 外面 网状裂纹。

加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或氛围 ）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反映生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和外面 亮光 度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易呈现淬火软点。

为了不 氧化和削减 脱碳的办法 有：工件外面 涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采取 盐浴炉加热、采取 庇护氛围 加热（如净化后的惰性气体、节制 炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性）

4、 氢脆现象

高强度钢在富氢氛围 中加热时呈现塑性和韧性下降 的现象称为氢脆。呈现氢脆的工件经由过程 除氢处置（如回火、时效等）也能消弭 氢脆，采取 真空、低氢氛围 或惰性氛围 加热可避免氢脆。

几种常见热处置概念

1． 正火：将钢材或钢件加热光临界点AC3或ACM以上的恰当 温度连结 一守时候 后在空气中冷却，获得 珠光体类组织的热处置工艺。

2． 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时候 后，随炉迟缓 冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处置工艺

3． 固溶热处置：将合金加热至高温单相区恒温连结 ，使多余 相充裕 消融 到固溶体中，然后快速冷却，以获得 过饱和固溶体的热处置工艺

4． 时效：合金经固溶热处置或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温连结 时，其机能 随时候 而转变 的现象。

5． 固溶处置：使合金中各类 相充裕 消融 ，强化固溶体并提高韧性及抗蚀机能 ，消弭 应力与软化，以便继续加工成型

6． 时效处置：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度

7． 淬火：将钢奥氏体化后以恰当 的冷却速度冷却，使工件在横截面内悉数 或必然 的规模内发生马氏体等不不变组织构造 转变的热处置工艺

8． 回火：将颠末淬火的工件加热光临界点AC1以下的恰当 温度连结 一守时候 ，随后用合适要求的方式 冷却，以获得所需要的组织和机能 的热处置工艺

9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗透 碳和氮的进程 。习惯上碳氮共渗又称为氰化，今朝 以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）运用 较为普遍 。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和委靡强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

10． 调质处置：一般习惯将淬火加高温回火相连系 的热处置称为调质处置。调质处置普遍 运用 于各类 主要 的构造 零件，特殊 是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处置后获得 回火索氏体组织，它的机械机能 均比沟通 硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火不变性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。

11． 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一路 的热处置工艺 [pagebreak]

回火的种类及运用

凭据 工件机能 要求的分歧 ，按其回火温度的分歧 ，可将回火分为以下几种：

（一）低温回火（150－250度）

低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在连结 淬火钢的高硬度和高耐磨性的条件 下，下降 其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各类 高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，转动 轴承和 渗碳件等，回火后硬度通常是 HRC58－64。

（二）中温回火（350－500度）

中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈就 强度，弹性极限和较高的韧性。是以 ，它主要用于各类 弹簧和热作模具的处置，回火后硬度通常是 HRC35－50。

（三）高温回火（500－650度）

高温回火所得组织为回火索氏体。习惯大将 淬火加高温回火相连系 的热处置称为调质处置，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械机能 。是以 ，普遍 用于汽车，拖沓 机，机床等的主要 构造 零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度通常是 HB200－330。氛围 与金属的化学反映

一． 氛围 与钢铁的化学反映

1. 氧化

2Fe＋O2→2FeO

Fe＋H2O→FeO＋H2

FeC＋CO2→Fe＋2CO

2. 还原

FeO＋H2→Fe＋H2O FeO＋CO→Fe＋O2

3. 渗碳

2CO→［C］＋CO2

Fe＋［C］→FeC

CH4→［C］＋2H2

4.渗氮

2NH3→2［N］＋3H2

Fe＋［N］→FeN

二． 各类 氛围 对金属的感化

氮气：在≥1000度时会与Cr,CO,Al.Ti反映

氢气：可以使 铜，镍，铁，钨还原。当氢气中的水含量到达 百分之0.2—0.3时，会使钢脱碳

水：≥800度时，使铁、钢氧化脱碳，与铜不反映

一氧化碳：其还原性与氢气类似 ，可以使 钢渗碳

三． 各类氛围 对电阻组件的影响

镍铬丝，铁铬铝：含硫氛围 对电阻丝有害

钢的氮化及碳氮共渗

钢的氮化（气体氮化）

概念：氮化是向钢的外面 层渗透 氮原子的进程 ，其目的是提高外面 硬度和耐磨性，和 提高委靡强度和抗侵蚀 性。

它是哄骗氨气在加热时分化 出活性氮原子，被钢接收 后在其外面 构成 氮化层，同时向心部散布 。

氮化凡是哄骗专门装备 或井式渗碳炉来进行。合用 于各类 高速传动紧密齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。

氮化工件工艺线路 ：铸造 －退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。

因为 氮化层薄，而且 较脆，是以 要求有较高强度的心部组织，所以要先辈 行调质热处置，获得回火索氏体，提高心部机械机能 和氮化层质量。

钢在氮化后，不再需要进行淬火便具有很高的外面 硬度年夜 于HV850）及耐磨性。

氮化处置温度低，变形很小，它与渗碳、感应外面 淬火比拟 ，变形小很多

钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗透 碳和氮的进程 ，习惯上碳氮共渗又称作氰化。今朝 以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）运用 较是广。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和委靡强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

铍青铜的热处置 　　

铍青铜是一种用处 极广的沉淀硬化型合金。经固溶实时效处置后，强度可达1250-1500MPa(1250-1500千克 )。其热处置特点是：固溶处置后具有优越 的塑性，可进行冷加工变形。但再进行时效处置后，却具有极好的弹性极限，同时硬度、强度也获得 提高。

（1） 铍青铜的固溶处置

一般固溶处置的加热温度在780-820℃之间，对用作弹性组件的材料，采取 760-780℃，主如果 避免 晶粒粗年夜 影响强度。固溶处置炉温平均 度应严厉 节制 在±5℃。保温时候 一般可按1小时/25mm计较，铍青铜在空气或氧化性氛围 中进行固溶加热处置时，外面 会构成 氧化膜。固然 对时效强化后的力学机能 影响不年夜 ，但会影响其冷加工时工模具的使用寿命。为避免氧化应在真空炉或氨分化 、惰性气体、还原性氛围 （如氢气、一氧化碳等）中加热，从而获得亮光 的热处置结果 。另外 ，还要留意 尽可能 缩短转移时候 （此淬水时），不然 会影响时效后的机械机能 。薄形材料不得跨越 3秒,一般零件不跨越 5秒。淬火介质一般采取 水（无加热的要求），固然 外形 复杂的零件为了不 变形也可采取 油。

（2） 铍青铜的时效处置

铍青铜的时效温度与Be的含量有关，含Be小于2.1%的合金均宜进行时效处置。对 Be年夜 于1.7%的合金，最好 时效温度为300-330℃，保温时候 1-3小时（凭据 零件外形 及厚度）。Be低于0.5%的高导电性电极合金，因为 溶点升高，最好 时效温度为450-480℃，保温时候 1-3小时。近些年 来还成长 出了双级和多级时效，即先在高温短不时 效，尔后 在低温下长时候 保温时效，如许 做的长处 是机能 提高但变形量减小。为了提高铍青铜时效后的尺寸精度，可采取 夹具夹持进行时效，有时还可采取 两段分隔时效处置。

（3） 铍青铜的去应力处置

铍青铜去应力退火温度为150-200℃，保温时候 1-1.5小时，可用于消弭 因金属切削加工、校直处置、冷成形等发生 的残余应力，不变零件在恒久使用时的外形 及尺寸精度。

热处置应力及其影响 　

热处置残余力是指工件经热处置后终究 残余 下来的应力,对工件的外形 ,&127;尺寸和机能 都有极其 主要 的影响。当它跨越 材料的屈就 强度时,&127;便引发 工件的变形,跨越 材料的强度极限时就会使工件开裂,这是它有害的一面,该当 削减 和消弭 。但在必然 条件下节制 应力使之公道 散布 ,便可 以提高零件的机械机能 和使用寿命,变有害为有益 。阐明钢在热处置进程 中应力的散布 和转变 纪律 ,使之公道 散布 对提高产物 质量有着深远的现实 意义。例如关于表层残余压应力的公道 散布 对零件使用寿命的影响问题已 引发 了人们的普遍 正视 。[pagebreak]

1、 钢的热处置应力

工件在加热和冷却进程 中,因为 表层和心部的冷却速度和时候 的纷歧 致,构成 温差，就会致使 体积膨胀和缩短 不均而发生 应力,即热应力。在热应力的感化 下,因为 表层入手下手温度低于心部,缩短 也年夜 于心部而使心部受拉,当冷却竣事 时，因为 心部最后冷却体积缩短 不克不及 自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的感化 下终究 使工件表层受压而心部受拉。这类 现象遭到 冷却速度,材料成份 和热处置工艺等身分 的影响。当冷却速度愈快,含碳量和合金成份 愈高,冷却进程 中在热应力感化 下发生 的不平均 塑性变形愈年夜 ,最后构成 的残余应力就愈年夜 。另外一 方面钢在热处置进程 中因为 组织的转变 即奥氏体向马氏体转变时,因比容的增年夜 会陪伴工件体积的膨胀,&127;工件各部位前后 相变，造成体积终年 夜 纷歧 致而发生 组织应力。组织应力转变 的终究 成效是表层受拉应力,心部受压应力,恰恰与热应力相反。组织应力的年夜 小与工件在马氏体相变区的冷却速度,外形 ，材料的化学成份 等身分 有关。

实践证实 ,任何工件在热处置进程 中,&127;只要有相变,热应力和组织应力都邑 发生。&127;只不外 热应力在组织转变之前 就已 发生 了，而组织应力则是在组织转变进程 中发生 的,在全部 冷却进程 中,热应力与组织应力综合感化 的成效,&127;就是工件中现实 存在的应力。这两种应力综合感化 的成效是十分复杂的,受着很多 身分 的影响,如成份 、外形 、热处置工艺等。就其成长 进程 来讲 只有两种类型,即热应力和组织应力,感化 标的目的相反时两者 抵消,感化 标的目的沟通 时两者 相互迭加。不论是 相互抵消还是相互迭加,两个应力应有一个占主导身分 ,热应力占主导地位时的感化 成效是工件心部受拉,外面 受压。&127;组织应力占主导地位时的感化 成效是工件心部受压外面 受拉。

2、 热处置应力对淬火裂纹的影响

存在于淬火件分歧 部位上能引发 应力集中的身分 (包孕 冶金缺点 在内),对淬火裂纹的发生 都有增进 感化 ,但只有在拉应力场内(&127;特别 是在最年夜 拉应力下)才会显示 出来,&127;若在压应力场内并没有 促裂感化 。

淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决议残余应力的主要 身分 ,也是一个能对淬火裂纹赋于主要 甚至 决议性影响的身分 。为了到达 淬火的目的，凡是必需 加速零件在高温段内的冷却速度,并使之跨越 钢的临界淬火冷却速度才能获得 马氏体组织。就残余应力而论,如许 做因为 能增添 抵消组织应力感化 的热应力值,故能削减 工件外面 上的拉应力而到达 按捺 纵裂的目的。其结果 将随高温冷却速度的加速 而增年夜 。而且,在能淬透的情况下,截面尺寸越年夜 的工件,固然 现实 冷却速度更缓,开裂的危险性却反而愈年夜 。这一切都是因为 这类钢的热应力随尺寸的增年夜 现实 冷却速度减慢,热应力减小,&127;组织应力随尺寸的增年夜 而增添 ,最后构成 以组织应力为主的拉应力感化 在工件外面 的感化 特点酿成的 。并与冷却愈慢应力愈小的传统不雅 念年夜 相径庭。对这类钢件而言,在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能构成 纵裂。避免淬裂的靠得住 原则是想法 尽可能 减小截面表里 马氏体转变的不等时性。仅仅实施马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的构成 。一般情况下只能发生 在非淬透性件中的弧裂,虽以整体快速冷却为需要 的构成 条件，可是它的真正构成 缘由 ,却不在快速冷却(包孕 马氏体转变区内)自己 ,而是淬火件局部位置(由几何构造 决议),在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓,因此 没有淬硬而至 &127;。发生 在年夜 型非淬透性件中的横断和纵劈,是由以热应力为主要成份的残余拉应力感化 在淬火件中心&127;,而在淬火件末淬硬的截面中心处,起首 构成 裂纹并由内往外扩大 而酿成的 。为了不 这类裂纹发生 ，常常 使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却,目的仅仅在于确保外层金属获得 马氏体组织,&127;而从内应力的角度来看,这时候 快冷有害无益。其次,冷却后期缓冷的目的,主要不是为了下降 马氏体相变的膨胀速度和组织应力值,而在于尽可能 减小截面温差和截面中心部位金属的缩短 速度,从而到达 减小应力值和终究 按捺 淬裂的目的。

3、 残余压应力对工件的影响

渗碳外面 强化作为提高工件的委靡强度的方式 运用 得很普遍 的缘由 。一方面是因为 它能有用 的增添 工件外面 的强度和硬度，提高工件的耐磨性，另外一 方面是渗碳能有用 的改良 工件的应力散布 ,在工件外面 层获得较年夜 的残余压应力,&127;提高工件的委靡强度。假如 在渗碳后再进行等温淬火将会增添 表层残余压应力,使委靡强度获得 进一步的提高。有人对35SiMn2MoV钢渗碳落后 行等温淬火与渗碳后淬火低温回火的残余应力进行过测试其

热处置工艺

残余应力值（kg/mm2)渗碳后880-900度盐浴加热，260度等温40分钟-65

渗碳后880-900度盐浴加热淬火，260度等温90分钟-18

渗碳后880-900度盐浴加热，260度等温40分钟，260度回火90分钟-38

从表1的测试成效可以看出等温淬火比凡是的淬火低温回火工艺具有更高的外面 残余压应力。等温淬火后即便 进行低温回火,其外面 残余压应力，也比淬火后低温回火高。是以 可以得出如许 一个结论,即渗碳后等温淬火比凡是的渗碳淬火低温回火获得的外面 残余压应力更高,从外面 层残余压应力对委靡抗力的有益 影响的不雅 点来看，渗碳等温淬火工艺是提高渗碳件委靡强度的有用 方式 。渗碳淬火工艺为甚么 能获得表层残余压应力?渗碳等温淬火为甚么 能获得更年夜 的表层残余压应力?其主要缘由 有两个：一个缘由 是表层高碳马氏体比容比心部低碳马氏体的比容年夜 ,淬火后表层体积膨胀年夜 ,而心部低碳马氏体体积膨胀小,制约了表层的自由膨胀,&127;造成表层受压心部受拉的应力状况 。而另外一 个更主要 的缘由 是高碳过冷奥氏体向马氏体转变的入手下手转变温度（Ms）,比心部含碳量低的过冷奥氏体向马氏体转变的入手下手温度（Ms）低。这就是说在淬火进程 中常常 是心部起首 发生 马氏体转变引发 心部体积膨胀,并获得强化,而外面 还末冷却到其对应的马氏体入手下手转变点（Ms）,故仍处于过冷奥氏体状况 ,&127;具有优越 的塑性,不会对心部马氏体转变的体积膨胀起严重的压抑 感化 。跟着 淬火冷却温度的不竭下降使表层温度降到该处的（Ms）点以下,表层发生 马氏体转变,引发 表层体积的膨胀。但心部此时早已转变成 马氏体而强化,所以心部对表层的体积膨胀将会起很年夜 的压抑 感化 ,使表层获得残余压应力。&127;而在渗碳落后 行等温淬火时，当等温温度在渗碳层的马氏体入手下手转变温度（Ms）以上,心部的马氏体入手下手转变温度（&127;Ms）点以下的恰当 温度等温淬火,比持续冷却淬火更能包管 这类 转变的前后 递次 的特点(&127;即包管 表层马氏体转变仅仅发生 于等温后的冷却进程 中)。&127;固然 渗碳后等温淬火的等温温度和等温时候 对表层残余应力的年夜 小有很年夜 的影响。有人对35SiMn2MoV钢试样渗碳后在260℃和320℃等温40&127;分钟后的外面 残余应力进行过测试,其成效如表2。 由表2可知在260℃动作 等温比在320℃等温的外面 残余应力要超出跨越一倍多

可见外面 残余应力状况 对渗碳等温淬火的等温温度是很敏感的。不但 等温温度对外面 残余压应力状况 有影响,而且等温时候 也有必然 的影响。有人对35SiMn2V钢在310℃等温2分钟,10分钟,90分钟的残余应力进行过测试。2分钟后残余压应力为-20kg/mm,10分钟后为-60kg/mm,60分钟后为-80kg/mm,60分钟后再耽误 等温时候 残余应力转变 不年夜 。

从上面的计议解释,渗碳层与心部马氏体转变的前后 递次 对表层残余应力的年夜 小有主要 影响。渗碳后的等温淬火对进一步提高零件的委靡寿命具有普遍意义。另外 能下降 表层马氏体入手下手转变温度（Ms）点的外面 化学热处置如渗碳、氮化、氰化等都为造成表层残余压应力供应 了条件,如高碳钢的氮化--淬火工艺,因为 表层,&127;氮含量的提高而下降 了表层马氏体入手下手转变点（Ms）,淬火后获得了较高的表层残余压应力使委靡寿命获得 提高。又如氰化工艺常常 比渗碳具有更高的委靡强度和使用寿命,也是因氮含量的增添 可获得比渗碳更高的外面 残余压应力之故。另外 ,&127;从获得表层残余压应力的公道 散布 的不雅 点来看,单一的外面 强化工艺不轻易 获得抱负的表层残余压应力散布 ,而复合的外面 强化工艺则可以有用 的改良 表层残余应力的散布 。如渗碳淬火的残余应力一般在外面 压应力较低,最年夜 压应力则呈如今 离外面 必然 深度处,而且残余压力层较厚。氮化后的外面 残余压应力很高,但残余压应力层很溥,往里急剧下降。假如 采取 渗碳--&127;氮化复合强化工艺,则可获得更公道 的应力散布 状况 。&127;因另外 面 复合强化工艺,如渗碳--氮化,渗碳--&127;高频淬火等,都是值得正视 的标的目的。

凭据 上述计议可得出以下结论;

1、热处置进程 中发生 的应力是不成避免的,而且常常 是有害的&127;。但我们可以节制 热处置工艺尽可能 使应力散布 公道 ,便可 将其有害水平 下降 到最低限度,甚至变有害为有益 。

2、当热应力占主导地位时应力散布 为心部受拉外面 受压,当组织应力占主导地时应力散布 为心部受压外面 受拉。

3、在高淬透性钢件中易构成 纵裂,在非淬透性工件中常常 构成 弧裂,在年夜 型非淬透工件中轻易 构成 横断和纵劈。

4、渗碳使表层马氏体入手下手转变温度（Ms）点下降,可导至淬火时马氏体转变递次 倒置 ,心部起首 发生马氏体转变尔后 才波及到外面 ,可获得表层残余压应力而提高抗委靡强度。

5、渗碳落后 行等温淬火可包管 心部马氏体转变充裕 进行今后 ,表层组织转变才进行。&127;使工件获得比直接淬火更年夜 的表层残余压应力,可进一步提高渗碳件的委靡强度。

6、复合外面 强化工艺可以使 表层残余压应力散布 更公道 ,可显著提高工件的委靡强度。