常用材料及零件热处理

1.普通热处理方法特点和应用

名称	操作	特点	应用
完全退火（焖火）	将工件加热到Ac3（相变温度）以上30-50℃，并在此温度保温，缓冷	加热得到均一奥氏体组织后，再缓冷转变为珠光体型的组织	主要用于亚共析组织的各种碳钢和合金钢的铸件、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构
去应力退火（焖火）	将工件以缓慢的速度加热至500-650℃，经适当保温，随炉缓冷至300-200℃以下出炉	由于退火温度＜A1，因此钢在去应力退火过程中并无组织变化，内应力主要是保温后缓冷过程中消除的	用于消除铸件、锻件、焊接件、热轧件、冷拉件以及切削、冷冲压过程中所产生的内应力对于严格要求减少变形的重要零件在淬火后常增加去应力退火
正火	将工件加热到Ac3或Acm（相变温度）以上30-50℃，保温一定时间，然后以稍大于退火的速度冷却，如空冷、风冷、喷雾等。得到片层间距较小的珠光体组织。	与退火相比，正火后的组织虽然同样是珠光体，但组织细弥散度大，因此有较高的机械性能。	正火的目的与退火相似 1.用于含碳量低于0.25％低碳钢，利于切削加工； 2.对某些大型重型钢件以及形状复杂、截面有急剧变化的钢件应用正火处理来代替淬火处理，以免发生严重变形或开裂； 3.含碳量在0.25-0.5％的中碳钢，可用正火代替退火。
淬火	将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后快速冷却。	淬火是为了获得高硬度的马氏体组织，但有时对某些高合金钢，如不锈钢、耐磨钢淬火时，则是为了获得单一均应的奥氏体组织，以分别提高其耐蚀性和耐磨性。	淬火的目的： 1.提高硬度和耐磨性； 2.淬火加中或高温回火以获得良好的综合力学性能；
回火	将淬火后的工件重新加热到Ac1以下某一温度，保温一段时间，然后取出以一定方式冷却。	钢淬火后的组织是马氏体和部分残余奥氏体，处于亚稳定状态，回火是使其趋于稳定状态的处理。随着回火温度升高，硬度、强度下降，朔性、韧性提高。	目的： 1.降低脆性，消除内应力，减少工件的变形和开裂； 2.调整硬度，提高朔性和韧性，获得工件所要求的机械性能； 3.稳定工件尺寸。
低温回火	回火温度为150-250℃	回火后获得回火马氏体组织，但内应力消除不彻底，故应适当延长保温时间	目的是降低内应力和脆性，而保持钢在淬火后的高硬度和高耐磨性。主要用于各种工具、模具、滚动轴承和渗碳、表面淬火的零件等。
中温回火	回火温度为350-450℃ 氧气过滤器	回火后获得屈氏体组织，在这一温度范围内回火，必须快冷，以避免第二类回火脆性。	目的在于保持一定韧性的条件下提高韧性和屈服强度，故主要用于各种弹簧、锻模、冲击工具及某些要求高强度的零件如导杆等。
高温回火（调质）	回火温度为500-680℃	回火后获得索氏体组织。淬火+高温回火称为调质处理，可获得强度、朔性、韧性都较好的综合力学性能。工艺较复杂。在提高朔性、韧性同时，强度、硬度有所降低。	广泛用于各种较为重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮和轴等。还可作为某些精密零件如丝杠等的预先热处理，以减小最终热处理变形，并为获得较好的最终性能提供组织基础。
回火脆性	1.回火温度为250-400℃ 2.某些合金钢在450-575℃，缓冷	1.第一类回火脆性 2..第二类回火脆性	尽量避免

3.表面热处理方法特点和应用

表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和朔性（即表面火），或同时表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表层硬度更高的处理方法。

名称	操作	特点	应用
火焰表面淬火	用气体燃烧的火焰喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或用乳化液进行冷却	淬透层深度2-6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹。方法简便，但易过热，淬火效果不稳定。	适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，如大型轴类、大模数齿轮等。最适用于含碳量0.35-0.5％的碳素钢。
感应加热表面淬火	将工件放入感应器中，使工件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度后，立即喷水冷却，使工件表层淬火，从而获得非常细小的针状马氏体组织。根据电流频率不同，可分为： 1.高频淬火:100-1000kHz; 合成氨催化剂2.中频淬火:1-10kHz; 3.工频淬火:50Hz; 内德滋	1.表层硬度比普通淬火高2-3HRC，且脆性较低； 2.疲劳强度、冲击韧性一般提高20-30％； 3.变形小； 4.淬火层深度易于控制； 5.淬火时不易氧化和脱碳； 6.水幕除尘可采用较便宜的低淬透性钢； 7.高频淬火1-2mm 中频淬火3-5mm 工频淬火10-15mm 缺点：处理复杂零件比渗碳困难	常用中碳钢(0.4-0.5%C)和中碳合金结构钢。也可用高碳工具钢和低合金工具钢，以及铸铁。一般零件淬透层深度为半径的1/10左右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。
渗碳	将工件放入渗碳介质中，在900-950℃加热，保温，使钢材表层增碳的过程。渗碳后，必须淬火，使表面得到马氏体，才能实现渗碳的目的。渗碳分固体渗碳、气体渗碳和液体渗碳。对于渗碳零件中不允许高硬度部位，可采用镀铜的方法来防止渗碳或者采用多留加工余量的方法。	1.零件经渗碳及淬火后，表面硬度可达HRC58-65,心部硬度随材质不同而变化，在HRC20-45之间变动。 2.渗碳层深度可达4-10mm，且受冲击时不易剥落 3.具有较高的抗弯曲疲劳性能； 4.表面耐磨性和心部抗冲击性能比中碳钢表面淬火的零件高。 5.表面淬火困难。	渗碳的目的是提高钢表层的硬度和耐磨性而心部仍保持韧性和高朔性。通常采用含碳量为0.15-0.25％的低碳钢或低合金钢。渗碳层深度随零件的具体尺寸及工作要求而定，太薄易引起表面疲劳剥落，太厚则受不起冲击，一般0.5-2.5mm。渗碳层表面硬度应不低于HRC56.
渗氮（简介）	向工件表面渗入氮原子形成氮化层的过程	1.不需淬火便具有高硬度及高耐磨性； 2.显著提高钢的疲劳强度； 3.处理温度低，变形极小； 4.具有较高的抗腐蚀性。	提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度及抗蚀能力。
	污水池覆盖

5.金属的氧化处理

名称	含义	特点	应用
氧化（发蓝或发黑）	使钢铁零件表面生成一层很薄的黑氧化膜的过程	氧化模主要由磁性氧化铁组成。	提高零件表面抗蚀能力，并得到美丽外观。

6.钢的淬透性

不同的钢种，接受淬火的能力不同，淬透层深度愈大，表明该钢种的淬透性愈好。淬透性大的钢，其力学性能沿截面分布均匀；而淬透性小的钢心部力学性能低。但全部淬透的工件，通常表面残留拉应力，对工件承受疲劳不利，工件热处理中也易变形开裂。未淬透工件表面可残留压应力，反而有一定好处。

淬透层深度是指由淬火表面马氏体---50％马氏体+50％珠光体层的深度。

碳钢的淬透性低。在设计大尺寸零件时，用碳钢正火比用碳钢调质更经济，而效果相似。

直径较大并具有几个台阶的台阶轴，需经调质处理时，考虑到淬透性影响，应先粗车成形，然后调质。如果以棒料先调质，再车外圆，由于直径大，表面淬透层浅，阶梯轴尺寸较小的部分调质后的组织在粗车时可能被车去，起不到调质作用。

7.几种典型零件热处理示例

机床齿轮等零件常用材料及热处理

电磁屏蔽导电胶

序号	工作条件	材料及热处理要求	备注
1	低速、轻载或中载	45、40Gr、40MB 调质 HB220-250
2	低速、重载、无冲击	40Gr 淬火、中温回火，HRC40-45
3	中速、中载，无猛烈冲击	40Gr、40MnB、42MnVB调质或正火，感应加热表面淬火，低温回火，时效，HRC50-55
4	中速、中载或低速、重载	45 高频淬火，350-370℃回火，HRC40-45
5	中速、重载	40Gr、40MnB、40MnVB淬火，中温回火，HRC45-50
6	高速、轻载或中载，有冲击的小齿轮	15、20、20Cr、20MnVB渗碳、淬火，低温回火，HRC56-62
7	高速、中载，无猛烈冲击	40Gr、40MnB、40MnVB高频淬火，HRC50-55
8	高速、中载、有冲击、外形复杂的重要齿轮	20Gr、20Mn2B、20MnVB 渗碳、淬火，低温回火或渗碳后高频淬火，HRC56-62 18CrMnTi、20CrMnTi(锻造-正火-加工齿形-局部镀铜-渗碳淬火、低温回火-磨齿-喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm，齿面硬度HRC58-60，心部硬度HRC25-35
9	高速、重载、有冲击、模数＜5	20Gr、20Mn2B渗碳，淬火，低温回火HRC56-62
10	高速、重载、模数＞6，要求高强度、高耐磨性	18CrMnTi、20SiMnVB渗碳、淬火、低温回火，HRC56-62
11	18CrMnTi、20CrMnTi 重要材料介绍	18CrMnTi、20CrMnTi这2种材料淬透性高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切削加工性良好，低温冲击韧性也较好。
12	一般齿轮最常用材料45、40Cr的热处理方法选择：（1）45 调质HB200-250,用于圆周速度小于1m/s，中等压力；表面高频淬火，HRC52-58,用于高速，高硬度，变形小的齿轮。（2）40Cr调质HB220-250,用于圆周速度小于2m/s，中等压力；淬火、回火，HRC40-50用于中速、重载、小冲击；表面高频淬火，HRC52-58,用于高速，中载，高硬度，变形小的齿轮。 40Cr较45淬透形好，淬火变形小，综合机械性能优于45，但价格略高。
13	不太重要或低速中载蜗杆一般轴	45 调质 HB220-250
14	车床主轴 45 A交变弯曲、扭转应力，有冲击； B内外锥面，有摩擦； C花键滑动及磕碰 D滚动轴承中速、中载	A整体调质HB200-230 B内外锥面局部淬火HRC45-50 C花键部分高频淬火HRC48-53
15	高负荷、高滑动速度涡轮	铸造锡青铜ZCuSn10Pb1(ZQSn10-1)
16	较高负荷、中等滑动速度涡轮	铸造锡青铜ZCuSn5Pb5Zn5 (ZQSn5-5-5)、（ZQSn6-6-3）

本文发布于:2024-09-24 09:25:13，感谢您对本站的认可！

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