金属材料及热处理知识，热处理的分类和热处理工艺流程

一、退火和正火

机械零件的一般加工工艺顺序：

功能：消除前一道工序造成的一些组织缺陷和内应力，提高材料的切割性能，为后续加工和热处理（淬火回火）做好组织准备

1.退火 :将钢加热到适当的温度，保持一定的时间，然后慢慢冷却（通常随炉冷却）。

常用的退火方法：完全退火 ，球化退火，应力退火

退火目的：降低硬度，提高塑性，有利于切割冷变形加工，细化晶粒，组织均匀，为后续热处理做好准备，消除残余内应力，防止工件变形开裂

2.正火:将钢加热到Ac3或Ａccm以上30～50℃，适当的保温时间后，在空气中冷却。

亚分析钢：正火的目的是细化晶粒，组织均匀，提高机械性能。

机械性能要求低：正火可作为较终热处理。

低碳结构钢：调整硬度，提高切削性能。

正火的目的是消除网状渗碳体，有利于球化退火，为淬火做好组织准备。

1-完全退火 2-球化退火 3-应力退火 4-正火

二、淬火与回火

1.淬火:将钢加热至Ac3或Ac1 保温后快速冷却上述适当温度(冷却速度大于)v获得马氏体或下贝氏体组织的热处理过程。

目的：获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度和耐磨性。

(1)淬火加热温度选择

亚分析钢： Ac3以上30～50℃

过分析钢 ： Ac1以上30～50℃

(2)淬火冷却介质的选择

淬火的冷却速度必须大于钢种的临界冷却速度。

冷却时避免钢变形开裂。

冷却介质对钢的理想淬火和冷却速度应缓慢―快―慢” 。

(3)常用的淬火方法

单液淬火法、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火

(4)钢的淬透性和淬硬性

淬火-在规定火和冷却过程中获得马氏体组织深度的能力。

这取决于钢的临界冷却速度。临界冷却速度越低，钢的淬透性越好。钢的临界冷却速度主要取决于其化学成分。

在理想的淬火条件下，钢获得马氏体后的较高硬度

这取决于碳含量。低碳钢淬火较高硬度低，淬火性差；高碳钢淬火较高硬度高，淬火性好。

(5)钢淬火缺陷

氧化和脱碳；过热和过热；变形和开裂；硬度不足

2.回火:将淬火后的钢重新加热至Ac在1点以下的温度下，保温一段时间，然后冷却到室温。

目的：降低淬火钢的脆性和内应力，防止变形或开裂。调整和稳定淬火钢的结晶组织，以确保工件不再改变形状和尺寸。获得不同所需的机械性能。

(1)回火时组织变化

随着加热温度的升高，钢的强度和硬度降低，塑性和韧性提高。回火钢的性能仅与加热温度有关，而与冷却速度无关。

(2)回火的分类和应用

低温回火；中温回火；高温回火； ； 调质-生产中淬火与高温回火相结合的热处理工艺。

三、表面淬火

表面淬火-只淬火工件表面的热处理工艺。

原理：钢表面奥氏体化通过快速加热，在热量完全传递到零件中心之前立即冷却淬火。

适用：中碳钢、中碳合金钢。

方法：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面淬火。

1.火焰加热表面淬火

用氧乙炔(或其它可燃气体)火焰快速加热零件表面，然后快速冷却。

特点：加热温度和淬火层深度不易控制，加热不均匀，淬火质量不稳定。适用于无特殊设备的单件或小批量生产。

2.感应加热表面淬火

利用工件产生的热效应，局部加热工件表面，并进行快速冷却淬火工艺。

特点：

(1)加热速度快。

(2)淬火质量好。

(3)硬化层深度易于控制，易于机械化和自动化，适用于大规模生产。

四、化学热处理

化学热处理-将工件放置在一定温度的活性介质中进行保温，使一个或多个元素渗透到其表面，以改变其化学成分、组织和性能。

它不仅改变了钢的组织，而且改变了表层的化学成分，从而更有效地改变了零件表面的性能。

渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。

1.化学热处理的过程

2.钢渗碳:将钢件放入渗碳介质中加热保温，使碳原子渗入工件表面。

目的：提高钢件表面的碳含量。

碳化后处理：淬火和低温回火。

工艺路线：

锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火 低温回火

分类:固体渗碳、盐浴渗碳、气体渗碳

气体渗碳-将工件放入气体渗碳剂中进行渗碳。

低碳钢渗碳后冷渗碳层显微组织由表面向中心：过分析组织、共析组织、亚分析组织（过渡层），中心仍为原亚分析组织。

3.钢的渗氮 ：化学热处理工艺在一定温度下渗入工件表面。

目的：提高零件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度。

与渗碳相比，渗氮具有以下特点：

渗氮层具有高硬度和耐磨性；渗氮层具有无渗碳层的耐腐蚀性；渗氮低于渗碳温度，工件变形小

工艺路线：

(2)渗氮法

气体渗氮：工件在气体介质中渗氮。将工件放入封闭炉中，加热至5000~600℃，通入氨气（NH3)氨分解活性氮原子。

离子渗氮 : 在大气压以下的渗氮气氛中，利用工件（阴极）与阳极之间的光放电进行渗氮工艺。

4.碳氮共渗 :在一定温度下，碳氮原子同时渗入工件表面的奥氏体，化学热处理工艺以渗碳为主。