第六章

金屬熱處理

概述金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。鋼的熱處理工藝方法很多，常用的有普通熱處理（退火、正火、淬火、回火）及表面熱處理（表面淬火、化學(xué)熱處理）等。任何一種熱處理工藝過程，都由下列三個(gè)階段組成。

把工件的加熱、保溫和冷卻過程繪制在溫度-時(shí)間坐標(biāo)圖上，就可以得到如圖6-1所示的熱處理工藝曲線。改變其加熱溫度和冷卻方式，可以獲得不同的熱處理工藝。第一節(jié)鋼的熱處理工藝

常用的熱處理方法有退火、正火、淬火和回火。一、退火將金屬或合金加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝稱為退火。退火的目的是為了降低硬度，便于切削加工；細(xì)化晶粒，改善組織，提高力學(xué)性能；消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少淬火變形和裂紋；提高鋼的塑性和韌性，便于成形加工。退火通常安排在冷加工或最終熱處理前進(jìn)行，作為預(yù)先處理工序。退火可分為完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。（1）完全退火。是指將鋼加熱到Ac3以上30℃～50℃，保溫一定時(shí)間，然后隨爐緩冷的熱處理工藝。完全退火主要用于亞共析鋼的鑄件、焊接件、鍛件和軋件等。（2）球化退火。是指將鋼加熱到Ac1以上20℃～30℃，保溫一定時(shí)間，隨爐緩慢冷卻的熱處理工藝。球化退火主要用于高碳工具鋼、模具鋼、軸承鋼。（3）去應(yīng)力退火。是將工件加熱到500℃～600℃，經(jīng)保溫一定時(shí)間爐冷至300℃左右后空冷至室溫，又稱低溫退火。二、正火正火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時(shí)間，然后空冷的一種熱處理工藝。正火與退火相比，由于冷速較快，其強(qiáng)度和硬度比退火高，而塑性和韌性稍有降低。生產(chǎn)中主要應(yīng)用于改善低碳鋼和某些低合金鋼的切削加工性能；消除鑄鋼件內(nèi)部粗大的晶粒，提高其力學(xué)性能；對要求不太高的普通構(gòu)件，正火可作為最終熱處理。三、淬火將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后進(jìn)行快速冷卻的過程叫做淬火。淬火的目的是提高鋼的硬度和耐磨性或獲得良好的綜合機(jī)械性能。它是熱處理強(qiáng)化中最重要的工序。（1）淬火加熱溫度和保溫時(shí)間的選擇。淬火的加熱溫度主要取決于化學(xué)成份，不同鋼種的淬火溫度可在熱處理手冊中查到。（2）淬火介質(zhì)的選擇常用的淬火冷卻介質(zhì)是水、鹽或堿的水溶液和各種礦物油、植物油。鹽水或水溶液冷卻速度快，一般用于形狀簡單的碳鋼件；油的冷卻速度較慢，一般用于形狀復(fù)雜的合金鋼件。四、

回火將淬火鋼加熱到某一溫度保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理方法稱為回火?；鼗饻囟炔煌蓪⒒鼗鸱譃榈蜏鼗鼗?、中溫回火、高溫回火。

常用回火方法及其應(yīng)用1）低溫回火，150～250℃，高的硬度、耐磨性，刃具、量具、冷沖模、滾動(dòng)軸承等，HRC58～64。2）中溫回火，350～450℃，高的彈性、韌性，彈簧及熱鍛模具等，HRC35～50。3）高溫回火，500～650℃，良好的綜合力學(xué)性能，連桿、螺栓、齒輪及軸等，HRC20～30第二節(jié)

常用熱處理設(shè)備一、加熱設(shè)備箱式電阻爐。箱式電阻爐類型很多。圖6-2所示為中溫箱式電阻爐結(jié)構(gòu)示意圖，爐子型號為RX60-9。井式電阻爐。中低溫井式電阻爐的結(jié)構(gòu)如圖6-3所示，爐子型號用字母加數(shù)字表示，如RJ36-6。（3）鹽浴爐。鹽浴爐分外熱式和內(nèi)熱式兩種。內(nèi)熱式鹽浴爐又叫電極式鹽浴爐，如圖

6-4所示。圖6-4鹽浴爐第三節(jié)

熱處理常見缺陷1.氧化和脫碳

：工件加熱時(shí)，鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象稱為氧化。2.過燒和過熱

：過熱是指加熱溫度過高或在高溫下保溫時(shí)間過長，引起奧氏體晶粒粗化。過燒是指加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現(xiàn)氧化或熔化，導(dǎo)致晶界弱化。3.變形和開裂：由