金属材料与热处理必备知识点（金属材料及热处理知识）

金属材料与热处理必备知识点（金属材料及热处理知识）力学性能要求不高的普通结构零件：正火可作为最终热处理。亚共析钢：正火目的是细化晶粒，均匀组织，提高机械性能。常用退火方法：完全退火 ，球化退火，去应力退火 退火目的：降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工，细化晶粒，均匀组织，为后续热处理作好组织上的准备，消除残余内应力，防止工件的变形与开裂 2．正火：将钢加热到Ａc3或Ａccm以上30～50℃，保温适当的时间后，在空气中冷却的工艺方法。

一、退火与正火

机械零件一般的加工工艺顺序：

作用：消除前一工序所造成的某些组织缺陷及内应力，可以改善材料的切削性能，为随后的切削加工及热处理（淬火—回火）做好组织准备

1．退火 ：将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。

常用退火方法：完全退火 ，球化退火，去应力退火

退火目的：降低硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工，细化晶粒，均匀组织，为后续热处理作好组织上的准备，消除残余内应力，防止工件的变形与开裂

2．正火：将钢加热到Ａc3或Ａccm以上30～50℃，保温适当的时间后，在空气中冷却的工艺方法。

亚共析钢：正火目的是细化晶粒，均匀组织，提高机械性能。

力学性能要求不高的普通结构零件：正火可作为最终热处理。

低、中碳结构钢：调整硬度，改善切削加工性能。

高碳过共析钢：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—去应力退火 4—正火

二、淬火与回火

1．淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1 以上的适当温度，经保温后快速冷却（冷却速度大于v临），以获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。

目的：获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度和耐磨性。

（1）淬火加热温度的选择

亚共析钢： Ac3以上30～50℃

过共析钢 ： 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该钢种的临界冷却速度。

冷却中要避免引起钢件的变形和开裂。

冷却介质对钢的理想淬火冷却速度应是“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）钢的淬透性与淬硬性

淬透性——规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织深度的能力。

取决于钢的临界冷却速度，临界冷却速度越低，则钢的淬透性越好。钢的临界冷却速度又主要取决于其化学成份。

淬硬性——钢在理想的淬火条件下，获得马氏体后所能达到的最高硬度

取决于含碳量的高低。低碳钢淬火的最高硬度低，淬硬性差；高碳钢淬火的最高硬度高，则淬硬性好。

（5）钢的淬火缺陷

氧化与脱碳；过热和过烧；变形与开裂；硬度不足； 软点

2．回火：将淬火后的钢重新加热到Ac1点以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。

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保证工件不再发生形状和尺寸的改变。 获得不同需要的机械性能。

（1）回火时的组织转变

钢（45钢）的回火组织 随着加热温度的升高，钢的强度、硬度下降，而塑性、韧性提高。 回火钢的性能只与加热温度有关，而与冷却速度无关。

（2）回火的分类及应用

低温回火；中温回火；高温回火 ； 调质——生产中淬火及高温回火相结合的热处理工艺。

三、表面淬火

表面淬火——仅对工件表层进行淬火的热处理工艺。

原理：通过快速加热，使钢的表层奥氏体化，在热量尚未充分传到零件中心时就立即予以冷却淬火。

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、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

应用氧－乙炔（或其他可燃气体）火焰对零件表面进行快速加热并随之快速冷却的工艺。

特点：加热温度及淬硬层深度不易控制，易产生过热和加热不均匀，淬火质量不稳定。不需要特殊设备，适用于单件或小批量生产。

2．感应加热表面淬火

利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面受到局部加热，并进行快速冷却的淬火工艺。

特点：

（1）加热速度快。

（2）淬火质量好。

（3）淬硬层深度易于控制，易实现机械化和自动化，适用于大批量生产。

四、化学热处理

化学热处理——将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。

不仅改变了钢的组织，而且表面层的化学成分也发生了变化，因而能更有效地改变零件表层的性能。

根据渗入元素分：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等。

1．化学热处理的过程

2．钢的渗碳：将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。

目的：提高钢件表层的含碳量。

渗碳后处理：淬火及低温回火。

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——将工件置于气体渗碳剂中进行渗碳的工艺。

低碳钢渗碳后缓冷的渗碳层显微组织由表面向中心：过共析组织、共析组织、亚共析组织（过渡层），中心仍为原来的亚共析组织。

3．钢的渗氮 ：在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。

目的：提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度。

（1）渗氮与渗碳相比具有以下特点：

渗氮层具有很高的硬度和耐磨性；渗氮层具有渗碳层所没有的耐蚀性；渗氮比渗碳温度低，工件变形小

渗氮工件的工艺路线：

（2）渗氮方法

气体渗氮：工件在气体介质中进行渗氮。它将工件放入密闭的炉内，加热到500～600℃，通入氨气（NH3），氨气分解出活性氮原子。

离子渗氮 ： 在低于一个大气压的渗氮气氛中，利用工件（阴极）和阳极之间产生的辉光放电现象进行渗氮的工艺。

4．碳氮共渗 ：在一定温度下，将碳、氮原子同时渗入工件表层奥氏体中，并以渗碳为主的化学热处理工艺。

来源：我爱CAD