熱處理：是指將鋼在固態(tài)下加熱、保溫和冷卻，以改變鋼的組織結(jié)構(gòu)，獲得所需要性能的一種工藝。

為簡明表示熱處理的基本工藝過程，通常用溫度—時間坐標(biāo)繪出熱處理工藝曲線！

為簡明表示熱處理的基本工藝過程，通常用溫度—時間坐標(biāo)繪出熱處理工藝曲線！

熱處理分類：

熱處理原理：描述熱處理時鋼中組織轉(zhuǎn)變的規(guī)律稱熱處理原理。

熱處理工藝：根據(jù)熱處理原理制定的溫度、時間、介質(zhì)等參數(shù)稱熱處理工藝。

20CrMnTi鋼不同熱處理工藝的顯微組織

如上圖：20CrMnTi鋼不同熱處理工藝的顯微組織，(a)940淬火+220回火（板條M回+A'少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板條M+條狀F+A’少）(e)940淬火+780淬火+220回火（板條M回+條狀F+A'少）(f)780淬火+220回火（板條M回+塊狀F）

鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變

加熱是熱處理的第一道工序。加熱分兩種：一種是在A1以下加熱，不發(fā)生相變；另一種是在臨界點以上加熱，目的是獲得均勻的奧氏體組織，稱奧氏體化。

(一) 奧氏體的形成過程奧氏體化也是形核和長大的過程，分為四步。

以共析鋼為例說明：

共析鋼奧氏體的形成過程奧氏體化也是形核和長大的過程

共析鋼加熱到Ac1 以上時， P → A

共析鋼A化過程 ：形核 、長大、 Fe3 C 完全溶解、C 的均勻化。

共析碳鋼的奧氏體的形成過程

(1) 奧氏體晶核形成：首先在?與Fe3C相界形核。

共析鋼加熱到Ac1 以上時， P → A

(2) 奧氏體晶核長大：?晶核通過碳原子的擴(kuò)散向?和Fe3C方向長大。

(3) 殘余Fe3C溶解: 鐵素體的成分、結(jié)構(gòu)更接近于奧氏體，因而先消失。殘余的Fe3C隨保溫時間延長繼續(xù)溶解直至消失。

(4) 奧氏體成分均勻化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通過長時間保溫使奧氏體成分趨于均勻。

亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同。但由于先共析? 或二次Fe3C的存在，要獲得全部奧氏體組織，必須相應(yīng)加熱到Ac3或Accm以上。

亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同

亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程與共析鋼基本相同

奧氏體晶粒長大及其控制

1. 晶粒大小的表示方法通常分為8級，1級最粗，8級最細(xì)。

2. 奧氏體晶粒度的概念：奧氏體化剛結(jié)束時的晶粒度稱起始晶粒度,此時晶粒細(xì)小均勻。隨加熱溫度升高或保溫時間延長，奧氏體晶粒將進(jìn)一步長大，這也是一個自發(fā)的過程。奧氏體晶粒長大過程與再結(jié)晶晶粒長大過程相同。在給定溫度下奧氏體的晶粒度稱實際晶粒度。加熱時奧氏體晶粒的長大傾向稱本質(zhì)晶粒度。

晶粒大小的表示方法：通常分為8級，1級最粗，8級最細(xì)。

通常分為8級，1級最粗，8級最細(xì)

通常分為8級，1級最粗，8級最細(xì)

3、奧氏體晶粒大小的控制

⑴加熱溫度和保溫時間: 加熱溫度高、保溫時間長, ? 晶粒粗大。

⑵加熱速度: 加熱速度越快,過熱度越大, 形核率越高, 晶粒越細(xì)。

Nb、Ti對奧氏體晶粒的影響

⑶鋼的化學(xué)成分

阻礙奧氏體晶粒長大的元素:Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。

析出顆粒對黃銅晶界的釘扎

鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變方式有等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變兩種：

兩種冷卻方式示意圖1——等溫冷卻，2——連續(xù)冷卻

1、共析鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線(C曲線)

過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變圖是表示奧氏體急速冷卻到臨界點A1 以下在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線.又稱C曲線、S 曲線或TTT曲線。

在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線.又稱C曲線、S 曲線或TTT曲線

在各不同溫度下的保溫過程中轉(zhuǎn)變量與轉(zhuǎn)變時間的關(guān)系曲線.又稱C曲線、S 曲線或TTT曲線。

A1-Ms 間及轉(zhuǎn)變開始線以左的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)。

轉(zhuǎn)變終了線以右及Mf以下為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)。兩線之間及Ms與Mf之間為轉(zhuǎn)變區(qū)

C 曲線的分析

⑴ 轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標(biāo)之間的距離為孕育期。孕育期越小，過冷奧氏體穩(wěn)定性越小，孕育期最小處稱C 曲線的“鼻尖”。碳鋼鼻尖處的溫度為550℃。在鼻尖以上, 溫度較高，相變驅(qū)動力小.，在鼻尖以下，溫度較低，擴(kuò)散困難。從而使奧氏體穩(wěn)定性增加。

2、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖又稱CCT(
Continuous-Cooling-Transformationdiagram)曲線，是通過測定不同冷速下過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變量獲得的。

共析鋼的CCT曲線

3、共析鋼的CCT曲線共析鋼的CCT曲線沒有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，在珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)之下多了一條轉(zhuǎn)變中止線。當(dāng)連續(xù)冷卻曲線碰到轉(zhuǎn)變中止線時，珠光體轉(zhuǎn)變中止，余下的奧氏體一直保持到Ms以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

共析鋼的CCT圖

圖中的Vk 為CCT曲線的臨界冷卻速度，即獲得全部馬氏體組織時的最小冷卻速度，Vk’ 為TTT曲線的臨界冷卻速度.Vk’ ? 1.5 Vk 。

4、過共析鋼CCT曲線也無貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū), 但比共析鋼CCT曲線多一條A→Fe3C轉(zhuǎn)變開始線。由于Fe3C的析出, 奧氏體中含碳量下降, 因而Ms 線右端升高。

亞共析鋼CCT 曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，A→F開始線

5、亞共析鋼CCT 曲線有貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，還多A→F開始線，F(xiàn)析出使A含碳量升高, 因而Ms 線右端下降。

二、珠光體轉(zhuǎn)變

1、珠光體的組織形態(tài)過冷奧氏體在 A1到 550℃間將轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織，它是鐵素體與滲碳體片層相間的機(jī)械混合物，根據(jù)片層厚薄不同,又細(xì)分為珠光體、索氏體和屈氏體。

⑴ 珠光體：形成溫度為A1-650℃，片層較厚，500倍光鏡下可辨，用符號P表示。

光鏡下形貌

電鏡下形貌

⑵ 索氏體

形成溫度為650-600℃，片層較薄，800-1000倍光鏡下可辨，用符號S 表示。

索氏體800-1000倍光鏡

⑶屈氏體

形成溫度為600-550℃，片層極薄，電鏡下可辨，用符號T 表示。

屈氏體800-1000倍光鏡

1、珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別，只是形態(tài)上的粗細(xì)之分，因此其界限也是相對的。

2、珠光體的力學(xué)性能

片間距越小，鋼的強(qiáng)度、硬度越高，塑性和韌性略有改善。

3 、珠光體轉(zhuǎn)變過程

珠光體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。珠光體轉(zhuǎn)變是擴(kuò)散型轉(zhuǎn)變。

珠光體、索氏體、屈氏體三種組織無本質(zhì)區(qū)別

三、馬氏體轉(zhuǎn)變

當(dāng)奧氏體過冷到Ms以下將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體類型組織。馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化鋼的重要途徑之一。馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)碳在?-Fe中的過飽和固溶體，用M表示。

馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中

1、馬氏體轉(zhuǎn)變時，奧氏體中的碳全部保留到馬氏體中；

2、馬氏體具有體心正方晶格（a=b≠c），軸比c/a 稱馬氏體的正方度；

3、C% 越高，正方度越大，正方畸變越嚴(yán)重。當(dāng)＜0.25%C時，c/a=1，此時馬氏體為體心立方晶格。

馬氏體具有體心正方晶格（a=b≠c）

馬氏體為體心立方晶

4、馬氏體的組織形態(tài)：

馬氏體的形態(tài)分板條和針狀兩類。C%<0.25%時，板條馬氏體在光鏡下板條馬氏體為一束束的細(xì)條組織。板條內(nèi)的亞結(jié)構(gòu)主要是高密度的位錯，又稱位錯馬氏體。

馬氏體的形態(tài)針狀

馬氏體的形態(tài)板條

5、C%>1.0%C時 針狀馬氏體立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀。顯微組織為針狀。在電鏡下，亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體。

C%>1.0%C時 針狀馬氏體立體形態(tài)為雙凸透鏡形的片狀

顯微組織為針狀

亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶，又稱孿晶馬氏體

6、馬氏體的性能高硬度是馬氏體性能的主要特點。馬氏體的硬度主要取決于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。

當(dāng)含碳量大于0.6%時，其硬度趨于平緩。合金元素對馬氏體硬度的影響不大。

馬氏體強(qiáng)化的主要原因是過飽和碳引起的固溶強(qiáng)化。此外，馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織細(xì)化也有強(qiáng)化作用。馬氏體的塑性和韌性主要取決于其亞結(jié)構(gòu)的形式：針狀馬氏體脆性大，板條馬氏體具有較好的塑性和韌性。

7、 馬氏體轉(zhuǎn)變的主要特點

馬氏體轉(zhuǎn)變也是形核和長大的過程。其主要特點是：

⑴ 無擴(kuò)散性

鐵和碳原子都不擴(kuò)散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同。

鐵和碳原子都不擴(kuò)散，因而馬氏體的含碳量與奧氏體的含碳量相同

(2) 在一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的

馬氏體轉(zhuǎn)變開始的溫度稱上馬氏體點，用Ms 表示；

馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度稱下馬氏體點，用Mf 表示；

只要溫度達(dá)到Ms以下即發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變；

在Ms以下，隨溫度下降,轉(zhuǎn)變量增加，冷卻中斷,轉(zhuǎn)變停止。

(3) 轉(zhuǎn)變不完全

即使冷卻到Mf 點，也不可能獲得100%的馬氏體，總有部分奧氏體未能轉(zhuǎn)變而殘留下來，稱殘余奧氏體，用A’ 或?’ 表示。

轉(zhuǎn)變不完全

貝氏體轉(zhuǎn)變

1、貝氏體的組織形態(tài)過冷奧氏體在550℃-230℃ (Ms)間將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類型組織，貝氏體用符號B表示。根據(jù)其組織形態(tài)不同，貝氏體又分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下).；

上貝氏體

下貝氏體

⑴ 上貝氏體

形成溫度為550-350℃。在光鏡下呈羽毛狀.，在電鏡下為不連續(xù)棒狀的滲碳體分布于自奧氏體晶界向晶內(nèi)平行生長的鐵素體條之間。

⑵下貝氏體

形成溫度為350℃-Ms，在光鏡下呈竹葉狀，在電鏡下為細(xì)片狀碳化物分布于鐵素體針內(nèi)。

2、貝氏體的力學(xué)性能

上貝氏體強(qiáng)度與塑性都較低，無實用價值。下貝氏體除了強(qiáng)度、硬度較高外，塑性、韌性也較好，即具有良好的綜合力學(xué)性能，是生產(chǎn)上常用的強(qiáng)化組織之一。

貝氏體組織的透射電鏡形貌

貝氏體組織的透射電鏡形貌

鋼在回火時的組織轉(zhuǎn)變

1、馬氏體的分解?100℃回火時，鋼的組織無變化。100-200℃加熱時，馬氏體將發(fā)生分解,從馬氏體中析出?-碳化物(?-FeXC)，

透射電鏡下的回火馬氏體形貌

使馬氏體過飽和度降低。析出的碳化物以細(xì)片狀分布在馬氏體基體上，這種組織稱回火馬氏體，用M回表。

2、殘余奧氏體轉(zhuǎn)變

200-300℃時, 由于馬氏體分解，奧氏體所受的壓力下降, Ms 上升，A’ 分解為?-碳化物和飽合鐵素體，即M回。

3、碳化物的轉(zhuǎn)變

發(fā)生于250-400℃，此時，?-碳化物溶解于F中，并從鐵素體中析出Fe3C。M回轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒３竹R氏體形態(tài)的鐵素體基體上分布著細(xì)粒狀Fe3C組織，稱回火屈氏體，用T回表示。

回火屈氏體，用T回表示

4、碳化物的聚集長大和鐵素體的再結(jié)晶(400 ℃以上)400℃以上, Fe3C開始聚集長大。450℃ 以上鐵素體發(fā)生多邊形化，由針片狀變?yōu)槎噙呅?這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀Fe3C的組織稱回火索氏體，用S回表示。

回火索氏體

鋼的退火與正火

（一）退火與正火

機(jī)械零件的一般加工工藝為：毛坯（鑄、鍛）→預(yù)備熱處理→機(jī)加工→最終熱處理。退火與正火主要用于預(yù)備熱處理，只有當(dāng)工件性能要求不高時才作為最終熱處理。

1、退火

將鋼加熱至適當(dāng)溫度保溫，然后緩慢冷卻 (爐冷) 的熱處理工藝叫做退火。

退火目的：

⑴調(diào)整硬度，便于切削加工。適合加工的硬度為170-250HB。

⑵ 消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工中變形。

⑶ 細(xì)化晶粒，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。

退火工藝：

退火的種類很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、擴(kuò)散退火、去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火。

⑴ 完全退火

將工件加熱到Ac3+30--50℃保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼。

將工件加熱到Ac3+30--50℃保溫后緩冷的退火工藝，主要用于亞共析鋼

⑵ 等溫退火

亞共析鋼加熱到Ac3+30~50℃, 共析、過共析鋼加熱到Ac1+30~50℃，保溫后快冷到Ar1以下的某一溫度下停留，待相變完成后出爐空冷。等溫退火可縮短工件在爐內(nèi)停留時間，更適合于孕育期長的合金鋼。

等溫退火

⑶ 球化退火

球化退火是將鋼中滲碳體球狀化的退火工藝。

它是將工件加熱到Ac1+ 30-50℃ 保溫后緩冷，或者加熱后冷卻到略低于 Ar1 的溫度下保溫，使珠光體中的滲碳體球化后出爐空冷。主要用于共析、過共析鋼。

球化退火

球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱球狀珠光體, 用P球表示。

對于有網(wǎng)狀二次滲碳體的過共析鋼，球化退火前應(yīng)先進(jìn)行正火，以消除網(wǎng)狀。

球化退火的組織為鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織

（4）擴(kuò)散退火（均勻化退火）

工件或鑄件在凝固過程中不可避免的要產(chǎn)生枝晶偏析等化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象，為達(dá)到化學(xué)成分的均勻化，必須對其進(jìn)行擴(kuò)散退火。

特點：加熱溫度高(一般在Ac3或Acm以上150~300℃)，保溫時間長(10h以上)。

加熱溫度高(一般在Ac3或Acm以上150~300℃)，保溫時間長(10h以上)

（5）去應(yīng)力退火

用來消除因變形加工及鑄造、焊接過程中引起的殘余內(nèi)應(yīng)力，以提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂。

特點：工件隨爐緩慢加熱至500--600 ℃，經(jīng)一段時間保溫后隨爐緩慢冷卻至300--200 ℃以下出爐。

隨爐緩慢加熱至500--600 ℃，經(jīng)一段時間保溫后隨爐緩慢冷卻至300--200 ℃以下出爐

（6）再結(jié)晶退火

冷變形后的金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，保持適當(dāng)?shù)臅r間，使變形晶粒重新轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒。

目的：消除加工硬化、提高塑性、改善切削加工及成形性能。

特點：加熱溫度通常比理論再結(jié)晶溫度高100~150 ℃，通常在去應(yīng)力退火溫度之上。

2. 正火

正火是將亞共析鋼加熱到Ac3+30~ 50℃，共析鋼加熱到Ac1+30~50℃，過共析鋼加熱到Accm+30~ 50℃保溫后空冷的工藝。正火比退火冷卻速度大。

正火比退火冷卻速度大

正火的目的：

⑴ 對于低、中碳鋼(≤0.6C%)，目的與退火的相同。

⑵ 對于過共析鋼，用于消除網(wǎng)狀二次滲碳體，為球化退火作組織準(zhǔn)備。

⑶ 普通件最終熱處理，要改善切削性能，低碳鋼用正火，中碳鋼用退火或正火,高碳鋼用球化退火。

3、淬火

淬火是將鋼加熱到Ac1或Ac3以上，保溫后以大于Vk速度冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝.淬火是應(yīng)用最廣的熱處理工藝之一。淬火目的是為獲得馬氏體組織，提高鋼的性能.。

1. 淬火加熱溫度

如常用：

亞共析鋼：淬火溫度為Ac3+30-50℃。

共析鋼：淬火溫度為Ac1+30-50℃；淬火組織為M+A’。

亞共析鋼淬火溫度為Ac3+30-50℃

過共析鋼：

淬火溫度: Ac1+30-50℃，溫度高于Accm，則奧氏體晶粒粗大、含碳量高,淬火后馬氏體晶粒粗大、A’量增多。使鋼硬度、耐磨性下降，脆性、變形開裂傾向增加。淬火組織: M+Fe3C顆粒+A’。(預(yù)備組織為P球)

T12鋼（含1.2%C）正常淬火組織

2. 淬火冷卻介質(zhì)

常用淬火介質(zhì)是水和油，水的冷卻能力強(qiáng)，但低溫卻能力太大，只使用于形狀簡單的碳鋼件。

理想淬火曲線示意圖

油在低溫區(qū)冷卻能力較理想，但高溫區(qū)冷卻能力太小，使用于合金鋼和小尺寸的碳鋼件。熔鹽作為淬火介質(zhì)稱鹽浴，冷卻能力在水和油之間，用于形狀復(fù)雜件的分級淬火和等溫淬火。

3. 淬火方法

采用不同的淬火方法可彌補(bǔ)介質(zhì)的不足。

1、單液淬火法加熱工件在一種介質(zhì)中連續(xù)冷卻到室溫的淬火方法。操作簡單，易實現(xiàn)自動化。

各種淬火方法示意圖

2、雙液淬火法

工件先在一種冷卻能力強(qiáng)的介質(zhì)中冷，卻躲過鼻尖后，再在另一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的方法。如水淬油冷，油淬空冷.優(yōu)點是冷卻理想，缺點是不易掌握。用于形狀復(fù)雜的碳鋼件及大型合金鋼件。

3、分級淬火法

在Ms附近的鹽浴或堿浴中淬火，待內(nèi)外溫度均勻后再取出緩冷。可減少內(nèi)應(yīng)力，用于小尺寸工件。

4、等溫淬火法

將工件在稍高于 Ms 的鹽浴或堿浴中保溫足夠長時間，從而獲得下貝氏體組織的淬火方法。

經(jīng)等溫淬火零件具有良好的綜合力學(xué)性能，淬火應(yīng)力小. 適用于形狀復(fù)雜及要求較高的小型件。

鋼的淬透性

淬透性是鋼的主要熱處理性能。是選材和制訂熱處理工藝的重要依據(jù)之一。

淬透性的概念：

1、淬透性是指鋼在淬火時獲得淬硬層深度的能力。其大小是用規(guī)定條件下淬硬層深度來表示。

2、淬硬層深度是指由工件表面到半馬氏體區(qū)(50%M + 50%P)的深度。淬硬性是指鋼淬火后所能達(dá)到的最高硬度，即硬化能力。

淬透性的表示方法：

淬透性的表示方法

淬透性曲線表示

⑵ 用臨界淬透直徑表示

臨界淬透直徑是指圓形鋼棒在介質(zhì)中冷卻，中心被淬成半馬氏體的最大直徑，用D0表示。D0與介質(zhì)有關(guān)，如45鋼D0水=16mm，D0油=8mm。只有冷卻條件相同時，才能進(jìn)行不同材料淬透性比較，如45鋼D0油=8mm，40Cr D0油=20mm。

用臨界淬透表示

回火

回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。

回火的目的：

減少或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 防止變形或開裂。獲得所需要的力學(xué)性能。淬火鋼一般硬度高，脆性大，回火可調(diào)整硬度、韌性。

未經(jīng)淬火的鋼回火無意義。鋼經(jīng)淬火后應(yīng)立即進(jìn)行回火。

根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類：

根據(jù)鋼的回火溫度范圍，可將回火分為三類

淬火加高溫回火的熱處理稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱調(diào)質(zhì)。

回火脆性：

淬火鋼的韌性并不總是隨溫度升高而提高。在某些溫度范圍內(nèi)回火時，會出現(xiàn)沖擊韌性下降的現(xiàn)象，稱回火脆性。

回火脆性

第一類回火脆性又稱不可逆回火脆性。是指淬火鋼在250-350℃回火時出現(xiàn)的脆性。這種回火脆性是不可逆的，只要在此溫度范圍內(nèi)回火就會出現(xiàn)脆性，目前尚無有效消除辦法?；鼗饡r應(yīng)避開這一溫度范圍。

逆回火脆性

第二類回火脆性又稱可逆回火脆性。是指淬火鋼在500-650℃范圍內(nèi)回火后緩冷時出現(xiàn)的脆性.防止辦法：

⑴ 回火后快冷。

⑵ 加入合金元素W (約1%)、 Mo(約0.5%)。該法更適用于大截面的零部件。

鋼的表面熱處理

（一）鋼的表面淬火

表面淬火是指在不改變鋼的化學(xué)成分及心部組織情況下，利用快速加熱將表層奧氏體化后進(jìn)行淬火以強(qiáng)化零件表面的熱處理方法。

表面淬火常用加熱方法感應(yīng)加熱: 利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法

表面淬火常用加熱方法感應(yīng)加熱: 利用交變電流在工件表面感應(yīng)巨大渦流，使工件表面迅速加熱的方法。

1、感應(yīng)加熱分為：

① 高頻感應(yīng)加熱頻率為250-300KHz，淬硬層深度0.5-2mm；

② 中頻感應(yīng)加熱頻率為2500-8000Hz，淬硬層深度2-10mm；

③ 工頻感應(yīng)加熱頻率為50Hz,淬硬層深度10-15 mm。

2、火焰加熱: 利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低，但質(zhì)量不易控制。

火焰加熱表面淬火示意圖

3、激光熱處理: 利用高能量密度的激光對工件表面進(jìn)行加熱的方法。效率高，質(zhì)量好。

激光表面熱處理

（二）鋼的化學(xué)熱處理

化學(xué)熱處理是將工件置于特定介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學(xué)成分和組織,進(jìn)而改變其性能的熱處理工藝。

化學(xué)熱處理的基本過程：

1、介質(zhì)(滲劑)的分解: 分解的同時釋放出活性原子。

2、工件表面的吸收: 活性原子向固溶體溶解或與鋼中某些元素形成化合物。

3、原子向內(nèi)部擴(kuò)散。

氮化擴(kuò)散層

4、鋼的滲碳

鋼的滲碳是指向鋼的表面滲入碳原子的過程。

滲碳目的：

提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，同時保持心部良好的韌性。

⑴ 滲碳方法：分為固體滲碳法，液體滲碳法，氣體滲碳法

將工件放入密封爐內(nèi)，在高溫滲碳?xì)夥罩袧B碳。滲劑為氣體 (煤氣、液化氣等)或有機(jī)液體(煤油、甲醇等)。優(yōu)點: 質(zhì)量好, 效率高；

（2）滲碳緩冷后組織：

表層為P+網(wǎng)狀Fe3CⅡ; 心部為F+P; 中間為過渡區(qū)。

（3）滲碳后的熱處理

淬火+低溫回火, 回火溫度為160-180℃。淬火方法有：直接淬火法滲碳后預(yù)冷到略高于Ar1溫度直接淬火。

一次淬火法：即滲碳緩冷后重新加熱淬火。

二次淬火法：即滲碳緩冷后第一次加熱為心部Ac3+30-50℃，細(xì)化心部；第二次加熱為Ac1+30-50℃，細(xì)化表層。

直接淬火 —— 晶粒粗大，殘余A多，耐磨性低，變形大。

一次淬火 —— 加熱溫度Ac3以上（心部性能↑ ）或 Ac1以上（表 面性能↑）

二次淬火 —— Ac3以上（心部性能↑）+ Ac1以上（表面性能↑）

低溫回火 150～200℃。

滲碳后的熱處理

常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30-50℃淬火+低溫回火。此時組織為：表層：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)心部：M回+F（淬透時）

滲碳淬火后的表層組織

5、 鋼的滲氮

氮化是指向鋼的表面滲入氮原子的過程。

氮化用鋼：

為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。常用鋼號為38CrMoAl。氮化溫度為500-570℃氮化層厚度不超過0.6-0.7mm。

常用氮化方法：

（1）氣體氮化法與離子氮化法。

（2）氣體氮化法與氣體滲碳法類似，滲劑為氨。

氮化的特點及應(yīng)用：

（1）氮化件表面硬度高（HV1000-2000），耐磨性高。

（2）疲勞強(qiáng)度高。由于表面存在壓應(yīng)力。

（3）工件變形小。原因是氮化溫度低，氮化后不需進(jìn)行熱處理。

（4）耐蝕性好。因為表層形成的氮化物化學(xué)穩(wěn)定性高。

氮化的缺點：工藝復(fù)雜，成本高，氮化層薄。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。

6、鋼的碳氮共滲

同時向鋼的表面滲入碳和氮原子的化學(xué)熱處理工藝，俗稱氰化。

中溫(700--800℃)，碳氮共滲和低溫(500--600℃)，氣體碳氮共滲的應(yīng)用較為廣泛。共滲件常選用低碳或中碳鋼。

滲層組織：細(xì)片(針)回火馬氏體加少量粒狀碳氮化合物和殘余奧氏體。