熱處理講義

1、1熱處理培訓教材一、鋼鐵的組成和分類1鋼鐵的組成：鐵和碳是組成鋼鐵材料的兩個最基本的元素，其中鐵元素是主要成分。2根據碳在鋼鐵中的含量分類：含碳量小于等于2.11%的鋼鐵材料稱為鋼，含碳量大于2.11%的鋼鐵材料稱為鑄鐵。3按鋼材的用途、化學成分和質量的不同，可將鋼分為許多類：⑴按用途分類按用途分類按鋼材的用途可分為三大類：結構鋼，工具鋼，特殊性能鋼。結構鋼：①用作各種機器零件的鋼。它包括滲碳鋼（如20CrMnTi）、調質鋼（如45和4

2、0Cr）、彈簧鋼（如65Mn）及滾動軸承鋼(如Gr15)。②用作工程結構的鋼。它包括碳素結構鋼（如Q235A，舊牌號為A3）和低合金高強度鋼（如Q345，舊牌號為16Mn）。工具鋼：用來制造各種工具的鋼。它分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼。特殊性能鋼：具有特殊物理化學性能的鋼。它分為不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。⑵按化學成分分類按化學成分分類按鋼材的化學成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼：按鋼的含碳量可分為低碳鋼（含碳量≤0.25%），

3、如20號鋼，表示平均含碳量為0.20%的鋼；中碳鋼（0.30～0.55%C），如45號鋼，表示平均含碳量為0.45%的鋼和高碳鋼（≥0.60%C），如T12，表示平均含碳量為1.20%的鋼等。合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；中合金鋼（合金元素總含量=5～10%）；高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。⑶按質量分類按質量分類按鋼材中有害雜質磷、硫的含量可分為普通鋼（磷、硫含量均≤0.050%）；優(yōu)質鋼（磷、硫

4、含量均≤0.040%）；高級優(yōu)質鋼（磷含量≤0.035%，硫含量≤0.035%）。鋼的命名，常常將用途、成分和質量結合起來。如將鋼稱為優(yōu)質碳素結構鋼（如20和45）、碳素工具鋼（如T12）、高級優(yōu)質碳素工具鋼（如T12A）、合金結構鋼（如40Cr和20CrMnTi）、合金工具鋼（如9SiCr和高速鋼W18Cr4V）等。另外，對應變形鋼，還有鑄鋼，如我公司常用的一般工程用碳素鑄鋼ZG310570（舊牌號ZG45），合金鑄鋼ZG40Cr和Z

5、G35CrMo等。二、鐵滲碳體相圖Fe和Fe3C是組成FeFe3C相圖的兩個基本組元。1，基本概念鐵素體鐵素體：以F表示。組成：碳溶于αFe中的間隙固溶體。鐵素體是鐵碳合金基本相之一。性能：具有良好的塑性和韌性。奧氏體奧氏體：以A表示。組成：碳溶于γFe中的間隙固溶體。奧氏體是鐵碳合金基本相之一。性能：硬度較低而塑性較高，易于鍛壓成型。滲碳體滲碳體：以Fe3C表示。組成：具有復雜結構的間隙化合物。滲碳體是鐵碳合金基本相之一。性能：硬度很

6、高，而塑性和韌性幾乎為零，脆性極大。珠光體珠光體：以P表示。組成：鐵素體(F)滲碳體(Fe3C)。性能：介于鐵素體和滲碳體之間。高溫萊氏體高溫萊氏體：以Ld表示。組成：奧氏體(A)滲碳體(Fe3C)。低溫萊氏體低溫萊氏體：以Ld’表示。組成：珠光體(P)滲碳體(Fe3C)。貝氏體貝氏體：以B表示。組成：含碳過飽和的鐵素體(F)滲碳體(Fe3C)。性能：具有較高的強3CD線：液相線，液態(tài)金屬開始結晶出滲碳體AE線：固相線，奧氏體的結晶終了

7、線ECF線：固相線，液態(tài)金屬開始結晶出高溫萊氏體的轉變線（稱為共晶線）GS線：奧氏體轉變?yōu)殍F素體的開始線，又稱A3線，線上的點為A3點GP線：奧氏體轉變?yōu)殍F素體的終了線ES線：碳在奧氏體中溶解度線，又稱Acm線，線上的點為Acm點PQ線：碳在鐵素體中溶解度線PSK線：奧氏體開始析出珠光體的轉變線（稱為共析線），又稱A1線，線上的點為A1點三、鋼的熱處理1熱處理的定義和分類鋼的熱處理是指將鋼在固態(tài)下施以不同的加熱、保溫和冷卻，以改變其組織

8、，從而獲得所需性能的一種工藝。根據加熱和冷卻方法的不同，熱處理方法大致可分為普通熱處理和表面熱處理。普通熱處理又可分為退火、正火、淬火和回火。表面熱處理又可分為表面淬火（包括感應加熱淬火和火焰加熱淬火）和化學熱處理（包括滲碳、氮化、碳氮共滲等）。2鋼在加熱時的組織轉變3鋼在冷卻時的組織轉變4鋼的退火和正火㈠退火或正火的目的：⑴降低鋼件硬度，以利于隨后的切削加工。⑵消除殘余應力，以穩(wěn)定鋼件尺寸并防止其變形和開裂。⑶細化晶粒，改善組織，以提

9、高鋼的機械性能。⑷最終熱處理（淬火、回火）作好組織上的準備。㈡退火完全退火：將鋼加熱到臨界點Ac3以上，保溫一定時間，隨爐緩慢冷卻到600℃以下，再出爐在空氣中冷卻。它主要用于鑄鋼件和鍛鋼件，退火時間較長。等溫退火：將鋼加熱到臨界點Ac3以上，保溫一定時間，再以較快速度冷卻到臨界點Ar1以下，等溫一定時間，然后出爐在空氣中冷卻。它可縮短退火時間，代替完全退火；還可作為滲碳鋼零件淬火前的預先熱處理，以消除滲碳件的表面網狀碳化物，防止出現磨

10、削裂紋。去應力退火：又稱低溫退火，將工件緩慢加熱到臨界溫度Ac1以下，保溫一定時間(3minmm)，然后隨爐緩慢冷卻（≤100℃h）至200℃再出爐冷卻。它主要用于消除焊接件、冷沖壓件和機加工件中的殘余應力，防止工件的變形和開裂。㈢正火正火就是將鋼加熱到臨界點（Ac3、Acm）以上，保溫一定時間(1minmm)，然后在空氣中冷卻。正火主要用與以下幾個方面：1作為普通結構零件的最終熱處理。2改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性（提高硬度）。