钢的热处理及应用

钢的热处理及应用热处理是提高金属使用性能和改善工艺性能的重要加工工艺方法。热处理按目的、加热条件、和特点主要分为整体热处理、表面热处理、和化学热处理。整体热处理是对工件整体进行穿透加热，其常用方法有退火、正火、淬火、回火；表面热处理是对工件表面进行热处理，常用方法有感应淬火、火焰淬火；化学处理是改变工件表面化学成分、组织和性能。常用的方法有渗碳、渗氮、碳氮共渗等。热处理的方式为加热、保温和冷却。钢的退火就是将钢加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火的方法有完全退火、球化退火、均匀化退火和去应力退火完全退火是将工件完全奥氏体化（加热到Ac3点以上30—50摄氏度）保温后缓慢冷却。完全退火可以降低刚的硬度以利于切削加工；消除残余应力，稳定工件尺寸，以防止变性、开裂；细化晶粒改善组织，为最终处理（淬火、回火）做准备主要用于亚共析钢的铸件、锻件、热轧型材料和焊接等。球化退火是将共析钢或过共析钢加热到Ac1点以上20—30℃，保温一段时间后，随炉冷至室温，球化退火弥补过共析钢热加工后切削加工性能变差或淬火易产生变形和开裂等缺点。均匀化退火是将铸件、铸锭或锻坯加热到高温（钢熔点100—200℃）并在此温度长时间保温然后缓慢冷却。均匀化退火未完全退火或正火做准备主要用于要求高质量的合金钢铸件和铸锭。钢的正火是将钢加热到适当温度，保温一段时间（加热保温后的组织完全奥氏体化），然后一稍大于退火的冷却速度冷却下来的热处理工艺。与热处理工艺相比正火速度较快，所以组织较细，强度硬度较高。正火能细化晶粒，有利于切削加工。消除网状碳化物，为球化退火、淬火做好组织准备或为最终热处理。主要用于比退火冷却速度快，生产周期短操作简便，成本低，故常被优先选择，其主要用于高碳非合金工具钢、合金工具钢等。真火能够消除组织内的网状碳化物，为球化退火做好准备；用于低碳钢的非合金结构钢和合金结构钢等，适当提高硬度，改善切削性能；用于中碳非合金结构钢淬火前的预备热处理以减少淬火缺陷，对于大重型及形状复杂的零件或要求不太高的普通结构零件，可以作为最终热处理，使之达到一定的综合力学性能。钢的淬火是将钢加热到适当温度保温一定的时间（加热保温后组织要完全奥氏体化），然后以适当的温度冷却（一般冷却速度较快，如水冷、盐水冷、油冷等）》淬火时强化热处理中最重要的工艺，淬火能够获得马氏体组织（对中碳钢、高碳钢来说，马氏体是一种较硬的组织，但脆性较大），随后与不同的回火相配合，得到最终需要的性能。对于中碳非合金钢或中碳合金钢制造的轴类零件等，经淬火后高温回火可以获得优良的力学性能。对于高谈非合金或合金工具钢制造的刀具、量具等再淬火后低温回火，可以得到高硬度高耐磨性的力学性能。钢的回火是将钢加热到适当的温度保温一定的时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火可以调整钢的强度和硬度，提高塑性和韧性，降低脆性，防止变性、开裂，是组织超稳定从而使工件尺寸稳定，以防止零件使用过程中发生变形。回火分又分为高温回火（500—650℃、中温回火(350—500℃）和低温回火（150—250℃）。低温回火可以降低内应力，减小脆性广泛应用于刀具、量具、滚动轴承、渗碳件以及表面淬火的零件；中中温回火能够使工件获得刚搜的弹性极限、屈服点和较好的韧性。广泛应用于弹簧、锻件、模具、发条。高温回火可是工件具有强度、韧性、塑性都好的综合力学性能，广泛应用于机床、汽车、拖拉机等。钢的渗碳将工件在渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的化学热处理方式。主要用于承受较大冲击力和在严重磨损下工作的零件，如齿轮、活塞销等。钢的渗氮是在一定温度温度下于一定介质中使氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。其目的是提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、耐热性和耐蚀性。