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热处理工艺

热处理工艺

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1.退火

操作方法:将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度(可以查阅有关资料)后,一般随炉温缓慢冷却。

目的:1.降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。

应用要点:1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料;2.一般在毛坯状态进行退火

2.正火

操作方法:将钢件加热到Ac3Accm 以上30~50度,保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。

目的:1.降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。

应用要点:正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件,也可作为超后热处理。对于一般中、高合金钢,空冷可导致完全或局部淬火,因此不能作为超后热处理工序。

3.淬火

操作方法:将钢件加热到相变温度Ac3Ac1以上,保温一段时间,然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。

目的:淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织,有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时,则是为了得到单一均匀的奥氏体组织,以提高耐磨性和耐蚀性。

应用要点:1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢;2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力,但同时会造成很大的内应力,降低钢的塑性和冲击韧度,故要进行回火以得到较好的综合力学性能。

4.回火

操作方法:将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度,经保温后,于空气或油、热水、水中冷却。

目的:1.降低或消除淬火后的内应力,减少工件的变形和开裂;2.调整硬度,提高塑性和韧性,获得工作所要求的力学性能;3.稳定工件尺寸。

应用要点:1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火;在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火;以保持高的冲击韧度和塑性为主,又有足够的强度时用高温回火;2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火,因为这时会产生一次回火脆性。

5.调质

操作方法:淬火后高温回火称调质,即将钢件加热到比淬火时高10~20度的温度,保温后进行淬火,然后在400~720度的温度下进行回火。

目的:1.改善切削加工性能,提高加工表面光洁程度;2.减小淬火时的变形和开裂;3.获得良好的综合力学性能。

应用要点:1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢;2. 不仅可以作为各种较为重要结构的超后热处理,而且还可以作为某些紧密零件,如丝杠等的预先热处理,以减小变形。

6.时效

操作方法:将钢件加热到80~200度,保温5~20小时或更长时间,然后随炉取出在空气中冷却。

目的:1. 稳定钢件淬火后的组织,减小存放或使用期间的变形;2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力,稳定形状和尺寸。

应用要点:1. 适用于经淬火后的各钢种;2.常用于要求形状不再发生变化的紧密工件,如紧密丝杠、测量工具、床身机箱等。

7.冷处理

操作方法:将淬火后的钢件,在低温介质(如干冰、液氮)中冷却到-60~-80度或更低,温度均匀一致后取出均温到室温。

目的:1.使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏体,从而提高钢件的硬度、强度、耐磨性和疲劳极限;2 稳定钢的组织 ,以稳定钢件的形状和尺寸。

应用要点:1.钢件淬火后应立即进行冷处理,然后再经低温回火 ,以消除低温冷却时的内应力;2.冷处理主要适用于合金钢制的紧密刀具、量具和紧密零件。

8.火焰加热表面淬火

操作方法:用氧-乙炔混合气体燃烧的火焰,喷射到钢件表面上,快速加热,当达到淬火温度后立即喷水冷却。

目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心部仍保持韧性状态。

应用要点:1.多用于中碳钢制件,一般淬透层深度为26mm2.适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。

9.感应加热表面淬火

操作方法:将钢件放入感应器中,使钢件表层产生感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度,然后喷水冷却。

目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心部保持韧性状态。

应用要点:1.多用于中碳钢和中堂合金结构钢制件;2 由于肌肤效应,高频感应淬火淬透层一般为12mm,中频淬火一般为35mm,高频淬火一般大于10mm

10.渗碳

操作方法:将钢件放入渗碳介质中,加热至900950度并保温,使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。

目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心部仍然保持韧性状态。

应用要点:1.用于含碳量为015%~025%的低碳钢和低合金钢制件,一般渗碳层深度为0525mm2.渗碳后必须进行淬火,使表面得到马氏体,才能实现渗碳的目的。

11.氮化

操作方法:利用在5..~600度时氨气分解出来的活性氮原子,使钢件表面被氮饱和,形成氮化层。

目的:提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。

应用要点:多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢,以及碳钢和铸铁,一般氮化层深度为002508mm

12.氮碳共渗

操作方法:向钢件表面同时渗碳和渗氮。

目的:提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。

应用要点:1.多用于低碳钢、低合金结构钢以及工具钢制件,一般氮化层深0023mm2.氮化后还要淬火和低温回火。

 

实例一: 几种常用钢的热处理方案

Q345: 该钢为建筑、桥梁等用钢,屈服强度345MPa左右,一般采用正火处理,碳量0.12-0.2%左右。

20Cr 碳含量0.2%左右,可以用作建筑用钢,正火即可;也可以作渗碳钢使用,渗碳淬火。

GCr15: 轴承钢,碳含量1% 左右,淬火温度一般860C,180C左右低温回火。

60Si2Mn 弹簧钢,碳含量0.6%左右,淬火温度860C,中温回火(450C左右)。

0Cr18Ni9Ti:奥氏体不锈钢,碳含量低于0.06%,一般采用1050C左右固溶处理(即加热水冷),提高抗蚀能力。

 

实例二: 45#、42CrMo20CrMo如何达到45HRC硬度要求

45#钢和42CrMo都可以直接淬火+回火来满足45HRC硬度要求;

20CrMo 经渗碳淬火+回火处理也能满足45HRC硬度要求。

40CrMo.45#做齿轮通常情况下正火[或调质]加表面淬火.20CrMo 则用渗碳淬火.而不仅仅只是满足硬度要求.该类零件要求具备一定的接触疲劳强度.

 

实例三: GCr15钢的热处理工艺参数

GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用超广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等,切削性能一般,焊接性能差,对形成白点敏感性能大,有回火脆性。

化学成分/元素含量(%

C0.95-1.05 Mn0.20-0.40 Si0.15-0.35 S<=0.020 P:<=0.027 Cr:1.30-1.65

其热处理制度为:钢棒退火,钢丝退火或830-840度油淬。

热处理工艺参数:

1.普通退火:790-810度加热,炉冷至650度后,空冷——HB170-207

2.等温退火:790-810度加热,710-720度等温,空冷——HB207-229

3. 火:900-920度加热,空冷——HB270-390

4.高温回火:650-700度加热,空冷——HB229-285

5. 火:860度加热,油淬——HRC62-66

6.低温回火:150-170度回火,空冷——HRC61-66

7.碳氮共渗:820-830度共渗1.5-3小时,油淬,-60度至-70度深冷处理 +150度至+160回火,空冷——HRC≈67

 


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