退火--淬火--回火 退火---淬火---回火 一．退火的種類 1． 完全退火和等溫退火 完全退火又稱重結(jié)晶退火,一般簡稱為退火,這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄,鍛件及熱軋型材,有時也用于焊接結(jié)構(gòu).一般常作為一些不重工件的最終熱處理,或作為某些工件的預先熱處理. 2． 球化退火 球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具,量具,模具所用的鋼種）.其主要目的在于降低硬度,改善切削加工性,并為以后淬火作好準備. 3． 去應(yīng)力退火 去應(yīng)力退火又稱低溫退火（或高溫回火）,這種退火主要用來消除鑄件,鍛件,焊接件,熱軋件,冷拉件等的殘余應(yīng)力.如果這些應(yīng)力不予消除,將會引起鋼件在一定時間以后,或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋. 二．淬火時,最常用的冷卻介質(zhì)是鹽水,水和油.鹽水淬火的工件,容易得到高的硬度和光潔的表面,不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點,但卻易使工件變形嚴重,甚至發(fā)生開裂.而用油作淬火介質(zhì)只適用于過冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火. 三．鋼回火的目的 1． 降低脆性,消除或減少內(nèi)應(yīng)力,鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性,如不及時回火往往會使鋼件發(fā)生變形甚至開裂. 2． 獲得工件所要求的機械性能,工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大,為了滿足各種工件的不同性能的要求,可以通過適當回火的配合來調(diào)整硬度,減小脆性,得到所需要的韌性,塑性. 3． 穩(wěn)定工件尺寸 4． 對于退火難以軟化的某些合金鋼,在淬火（或正火）后常采用高溫回火,使鋼中碳化物適當聚集,將硬度降低,以利切削加工. 加熱缺陷及控制 一、過熱現(xiàn)象 我們知道熱處理過程中加熱過熱最易導致奧氏體晶粒的粗大,使零件的機械性能下降. 1.一般過熱：加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長,引起奧氏體晶粒粗化稱為過熱.粗大的奧氏體晶粒會導致鋼的強韌性降低,脆性轉(zhuǎn)變溫度升高,增加淬火時的變形開裂傾向.而導致過熱的原因是爐溫儀表失控或混料（常為不懂工藝發(fā)生的）.過熱組織可經(jīng)退火、正火或多次高溫回火后,在正常情況下重新奧氏化使晶粒細化. 2.斷口遺傳：有過熱組織的鋼材,重新加熱淬火后,雖能使奧氏體晶粒細化,但有時仍出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口.產(chǎn)生斷口遺傳的理論爭議較多,一般認為曾因加熱溫度過高而使MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶接口,而冷卻時這些夾雜物又會沿晶接口析出,受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂. 3.粗大組織的遺傳：有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時,以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度,甚至再低一些,其奧氏體晶粒仍然是粗大的,這種現(xiàn)象稱為組織遺傳性.要消除粗大組織的遺傳性,可采用中間退火或多次高溫回火處理. 二、過燒現(xiàn)象 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,導致晶界弱化,稱為過燒.鋼過燒后性能嚴重惡化,淬火時形成龜裂.過燒組織無法恢復,只能報廢.因此在工作中要避免過燒的發(fā)生. 三、脫碳和氧化 鋼在加熱時,表層的碳與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng),降低了表層碳濃度稱為脫碳,脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強度及耐磨性降低,而且表面形成殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋. 加熱時,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.高溫（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化,具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點. 為了防止氧化和減少脫碳的措施有：工件表面涂料,用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護氣氛加熱（如凈化后的惰性氣體、控制爐內(nèi)碳勢）、火焰燃燒爐（使爐氣呈還原性） 四、氫脆現(xiàn)象 高強度鋼在富氫氣氛中加熱時出現(xiàn)塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為氫脆.出現(xiàn)氫脆的工件通過除氫處理（如回火、時效等）也能消除氫脆,采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆. 幾種常見的熱處理概念 幾種常見熱處理概念 1． 正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點AC3或ACM以上的適當溫度保持一定時間后在空氣中冷卻,得到珠光體類組織的熱處理工藝. 2． 退火annealing：將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20―40度,保溫一段時間后,隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝 3． 固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶解到固溶體中,然后快速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝 4． 時效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后,在室溫放置或稍高于室溫保持時,其性能隨時間而變化的現(xiàn)象. 5． 固溶處理：使合金中各種相充分溶解,強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能,消除應(yīng)力與軟化,以便繼續(xù)加工成型 6． 時效處理：在強化相析出的溫度加熱并保溫,使強化相沉淀析出,得以硬化,提高強度 7． 淬火：將鋼奧氏體化后以適當?shù)睦鋮s速度冷卻,使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝 8． 回火：將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點AC1以下的適當溫度保持一定時間,隨后用符合要求的方法冷卻,以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝 9． 鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程.習慣上碳氮共滲又稱為氰化,目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較為廣泛.中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度,耐磨性和疲勞強度.低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主,其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性. 10． 調(diào)質(zhì)處理quenching and tempering：一般習慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理.調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件,特別是那些在交變負荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等.調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織,它的機械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu).它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān),一般在HB200―350之間. 11． 釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝 回火的種類及應(yīng)用 根據(jù)工件性能要求的不同,按其回火溫度的不同,可將回火分為以下幾種： （一）低溫回火（150－250度） 低溫回火所得組織為回火馬氏體.其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下,降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性,以免使用時崩裂或過早損壞.它主要用于各種高碳的切削刃具,量具,冷沖模具,滾動軸承以及滲碳件等,回火后硬度一般為HRC58－64. （二）中溫回火（350－500度） 中溫回火所得組織為回火屈氏體.其目的是獲得高的屈服強度,彈性極限和較高的韌性.因此,它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理,回火后硬度一般為HRC35－50. （三）高溫回火（500－650度） 高溫回火所得組織為回火索氏體.習慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理,其目的是獲得強度,硬度和塑性,韌性都較好的綜合機械性能.因此,廣泛用于汽車,拖拉機,機床等的重要結(jié)構(gòu)零件,如連桿,螺栓,齒輪及軸類.回火后硬度一般為HB200－330. 鋼的氮化及碳氮共滲 鋼的氮化（氣體氮化） 概念：氮化是向鋼的表面層滲入氮原子的過程,其目的是提高表面硬度和耐磨性,以及提高疲勞強度和抗腐蝕性. 它是利用氨氣在加熱時分解出活性氮原子,被鋼吸收后在其表面形成氮化層,同時向心部擴散. 氮化通常利用專門設(shè)備或井式滲碳爐來進行.適用于各種高速傳動精密齒輪、機床主軸（如鏜桿、磨床主軸）,高速柴油機曲軸、閥門等. 氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－除應(yīng)力－粗磨－氮化－精磨或研磨. 由于氮化層薄,并且較脆,因此要求有較高強度的心部組織,所以要先進行調(diào)質(zhì)熱處理,獲得回火索氏體,提高心部機械性能和氮化層質(zhì)量. 鋼在氮化后,不再需要進行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850）及耐磨性. 氮化處理溫度低,變形很小,它與滲碳、感應(yīng)表面淬火相比,變形小得多. 鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程,習慣上碳氮共滲又稱作氰化.目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較是廣.中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度,耐磨性和疲勞強度,低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主,其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性.