第三章-正火+淬火

•第三章钢的正火与退火一.退火（将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。）1．完全退火加热温度：Ac3以上20-30度组织：P+F目的：①细化，均匀化粗大、不均匀组织②接近平衡组织——调整硬度→切削性↑③消除内应力应用范围：亚共折钢，共析钢，不适用于过共析钢。2．球化退火（不完全退火）加热温度：Ac1以上20-40度•3．扩散退火（均匀化退火）•1050-1150℃，10-20h,P+F或P+Fe3CII•目的：消除偏析•后果：粗大晶粒（应用完全退火消除）•4．再结晶退火•加热温度：Ac1以下50-150度，或T再+30-50度•目的：消除加工硬化•5．去应力退火•500-650℃•二、正火（空冷）•AC3或Accm+30-50℃•组织：S+（F或Fe3C）•应用：•（1）作最终热处理，普通结构钢零件•目的：a.细化A晶粒，组织均匀化•b.减了亚共析钢中F%→P%↑，细化→强度，韧性，硬度↑•（2）预先热处理•a.消除魏氏组织，带状组织；细化组织→为淬火、调质作准备•b.使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化作准备•（3）改善切削加工性能•三、退火、正火的选择•正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好•1．切削加工•低、中碳钢→正火•中高碳刚，合金工具钢→完全退火，球化退火•2．作为最终热处理→正火•3．为最终热处理提供良好的组织状态••工具钢→正火+球化退火•结构钢→正火•返修件→退火•四、钢的淬火与回火•把钢加热到AC3、AC1相变温度以上，保温一定的时间，大于临界快速速度冷却得到→M+A’•1．淬火温度的决定•亚共析钢：AC3+30---50度•共析钢：AC1+30----50度•过共析钢：AC3+30---50度•保留一定的Cem→HRC↑，耐磨性↑•A中C%↓→M中C%↓→M脆性↓•A中C%↓→M过饱和度↓→残余A↓•淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓，•淬火温度过高→A粗大→M粗大→淬火应力↑→变形，开裂↑•2．加热时间•升温、保温•3．淬火介质•6500C以上，慢，减小热应力•650-4000C，快，避免C曲线•4000C以下，慢，减轻相变应力•理想淬火冷却介质示意图••••不同淬火方法示意图五、钢的淬透性1．淬透性；淬火条件下得到M组织的能力，取决于VK（临界冷却速度）2．淬硬性，钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%，C%↑→淬硬性↑3．影响淬透性的因素——VK，C曲线C%：亚共析钢C%↑→淬硬性↑，过共析钢C%↑→淬硬性↓奥氏体化温度：T↑t↑→淬透性↑合金元素：除Co%以外，C曲线右移，↑淬透性未溶第二相：↓淬透性4．淬透性的应用（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求——选材的依据（2）热处理工艺制定的依据（3）尺寸效应•钢中含碳量对冷却速度的影响•六.钢的回火1．回火目的a.消除淬火应力，降低脆性b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性。2．钢在回火时的组织转变a.马氏体分解（800C-3000C）这一阶段转变完成后,钢的组织由有一定过饱和程度的α固容体和与其有共格关系的ε碳化物所组成，这种组织称为回火马氏体（M回）。马氏体转变为回火马氏体，可用下式表示析出ε碳化物（亚稳定）M→M回（α相+ε-FeχC）↓↓～0.25%2～3回火组织为：过饱和a固溶体十亚稳定ε-碳化物（极细的）→回火M（M’）晶格畸变降低，淬火应力有所下降。b.残余A有分解200-3000CA→Mc.碳化物的聚集长大2800Ce碳化物→Fe3C片→细粒状Fe3Cd.铁素体的回复与再结晶钢中马氏体的碳含量、残余奥氏体量、内应力及碳化物粒子大小与回火温度的关系••3．回火工艺与组织一性能关系（及应用）•（1）回火马氏体1500C-3500C回火•极细的e碳化物和低过饱和度a固溶体，形态基本不变•（2）回火屈氏体T350-5000C•马氏体形F+细粒状Fe3C•（3）回火索氏体S’500-6000C•再结晶等轴F+粗粒状Fe3C•（4）球状P6500C~AC1•粗大球状Fe3C+F•（5）回火温度与机械性能的关系•200度以下，HRC不变。•200-300度，M分解，残余A转变为马氏体，硬度降低不大，高碳钢硬度有一定的升高。•300度，HRC降低。•韧性：400度开始升高，600度最高。•弹性极限：在300-400度最高。•塑性：在600-650度最高。•钢的硬度随回火温度的变化•高碳回火马氏体：强度、硬度高、塑性、韧性差•低碳回火马氏体：高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好•回火屈氏体：层服强度与弹性极限高•回火索氏体：综合机械性能。•4．合金元素对回火转变的影响•a.提高回火稳定性•回火稳定性：指钢在回火时，抵抗回火造成软化的能力•b.产生二次硬化•c.增大回火脆性•回火脆性：指随回火温度升高时，在250~400和450-650两个区出现冲击韧性明显下降的脆化现象。•一些Mo、W、V含量较高的钢回火时，硬度并不随回火温度的升高单调降低，而是在某一温度（约4000C）后反而开始增大，并在另一更高温度（5500C）达到峰值。••低温回火：150~250回火M（M’）保持高硬度，降低脆性及残余应力，用于工模具钢，表面淬火及渗碳淬火件过和a-Fe+e碳化物•中温回火：350-500回火屈氏体（T’）硬度下降，韧性、弹性极限和屈服强度↑，用于弹性元件保留马氏体针形F+细粒状Fe3C•高温回火：500-650回火索氏体（S’）强度、硬度、塑性、韧性、良好综合机械性能，优于正火得到的组织。中碳钢、重要零件采用。多边形F+粒状Fe3C•淬火+高温回火→调质处理•