鋼的普通熱處理有哪些方式？
鋼的普通熱處理有哪些方式？
普通熱處理主要包括退火、正火、淬火和回火，一般也稱為熱處理的“四把火”。普
通熱處理是*基本、*重要、應(yīng)用*為廣泛的熱處理方式。通常用來改變零件整體的組織
和性能。
一、退火
退火是將組織偏離平衡狀態(tài)的鋼加熱到工藝預(yù)定的某一溫度，經(jīng)保溫后緩慢冷卻下來(一般為隨爐冷卻或埋入石灰中)，以獲得接近平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。
根據(jù)鋼的成分和退火的目的、要求的不同，退火又可分為完全退火、等溫退火、球化退火、再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火等。各種退火的加熱溫度范圍和工藝曲線如圖6.1 所示。
1. 完全退火
將鋼件或毛坯加熱到 Ac3以上20℃～30℃，保溫一段時間，使鋼中組織完全轉(zhuǎn)變成奧氏體后，緩慢冷卻(一般為隨爐冷卻)到500℃～600℃以下出爐，在空氣中冷卻下來。所謂“完全”是指加熱時獲得完全的奧氏體組織。
2. 等溫退火
將鋼件或毛坯加熱至 Ac3(或Ac1)以上20℃～30℃，保溫一定時間后，較快地冷卻至過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線“鼻尖”溫度附近并保溫(珠光體轉(zhuǎn)變區(qū))，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w后，再緩慢冷卻下來，這種熱處理方式為等溫退火。
等溫退火的目的與完全退火相同，但是等溫退火時的轉(zhuǎn)變?nèi)菀卓刂?，能獲得均勻的預(yù)期組織，對于大型制件及合金鋼制件較適宜，可大大縮短退火周期。
3. 球化退火
球化退火是將鋼件或毛坯加熱到略高于 Ac1 的溫度，經(jīng)長時間保溫，使鋼中二次滲碳體自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀(或稱球狀)滲碳體，然后以緩慢的速度冷卻到室溫的工藝方法。
1) 球化退火的目的
降低硬度，均勻組織，改善切削加工性能，為淬火作準(zhǔn)備。
2) 球化退火的適用范圍
球化退火主要適用于碳素工具鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼和合金工具鋼等共析鋼和過共析鋼(含碳量大于0.77%)。
4. 擴(kuò)散退火
為減少鋼錠、鑄件的化學(xué)成分和組織的不均勻性，將其加熱到略低于固相線溫度(鋼的熔點(diǎn)以下100℃～200℃)，長時間保溫并緩冷，使鋼錠等化學(xué)成分和組織均勻化。由于擴(kuò)散退火加熱溫度高，因此退火后晶粒粗大，可用完全退火或正火細(xì)化晶粒。
5. 去應(yīng)力退火、再結(jié)晶退火
去應(yīng)力退火又稱低溫退火。它是將鋼加熱到400℃～500℃(Ac1溫度以下)，保溫一段時間，然后緩慢冷卻到室溫的工藝方法。其目的是為了消除鑄件、鍛件和焊接件以及冷變形等加工中所造成的內(nèi)應(yīng)力。因去應(yīng)力退火溫度低、不改變工件原來的組織，故應(yīng)用廣泛。
再結(jié)晶退火主要用于消除冷變形加工(如無冷軋、冷拉、冷沖)產(chǎn)生的畸變組織，消除加工硬化而進(jìn)行的低溫退火。加熱溫度為再結(jié)晶溫度(使變形晶粒再次結(jié)晶為無變形晶粒的溫度)以上150℃～250℃。再結(jié)晶退火可使冷變形后被拉長的晶粒重新形核長大為均勻的等軸晶，從而消除加工硬化效果。
二、正火
正火是將鋼加熱到 Ac3(亞共析鋼)和Ac cm(過共析鋼)以上30℃～50℃，經(jīng)過保溫一段時間后，在空氣中或在強(qiáng)制流動的空氣中冷卻到室溫的工藝方法。正火的目的為以下三點(diǎn)。
1. 作為*終熱處理
對強(qiáng)度要求不高的零件，正火可以作為*終熱處理。正火可以細(xì)化晶粒，使組織均勻化，減少亞共析鋼中鐵素體含量，使珠光體含量增多并細(xì)化，從而提高鋼的強(qiáng)度、硬度和韌性。
2. 作為預(yù)先熱處理
截面較大的結(jié)構(gòu)鋼件，在淬火或調(diào)質(zhì)處理(淬火加高溫回火)前常進(jìn)行正火，可以消除魏氏組織和帶狀組織，并獲得細(xì)小而均勻的組織。對于含碳量大于0.77%的碳鋼和合金工具鋼中存在的網(wǎng)狀滲碳體，正火可減少二次滲碳體量，并使其不形成連續(xù)網(wǎng)狀，為球化退火作組織準(zhǔn)備。
3. 改善切削加工性能
正火可改善低碳鋼(含碳量低于0.25%)的切削加工性能。含碳量低于0.25%的碳鋼，
退火后硬度過低，切削加工時容易“粘刀”，表面粗糙度很差，通過正火使硬度提高至
140HB～190HB，接近于*佳切削加工硬度，從而改善切削加工性能。
正火比退火冷卻速度快，因而正火組織比退火組織細(xì)，強(qiáng)度和硬度也比退火組織高。當(dāng)碳鋼的含碳量小于0.6%時。正火后組織為鐵素體+索氏體，當(dāng)含碳量大于0.6%時，正火后組織為索氏體。由于正火的生產(chǎn)周期短，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)效率較高，因此成本較低，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。
三、淬火
淬火是指將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫后以大于臨界冷卻速度的冷速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。因此，淬火的目的就是為了獲得馬氏體，并與適當(dāng)?shù)幕鼗鸸に囅嗯浜?，以提高鋼的力學(xué)性能。淬火、回火是鋼的*重要的強(qiáng)化方法，也是應(yīng)用*廣的熱處理工藝之一。作為各種機(jī)器零件、工具及模具的*終熱處理，淬火是賦予零件*終性能的關(guān)鍵工序。
1. 淬火工藝
1) 淬火溫度
亞共析鋼淬火加熱溫度為 c3 A 以上30℃～50℃；共析、過共析鋼淬火加熱溫度為Ac1以上30℃～50℃。
2) 淬火加熱保溫時間
加熱保溫時間的影響因素比較多，它與加熱爐的類型、鋼種、工件尺寸大小等有關(guān)，一般根據(jù)熱處理手冊中的經(jīng)驗(yàn)公式確定。
3) 淬火冷卻方式
冷卻是淬火的關(guān)鍵，冷卻的好壞直接決定了鋼淬火后的組織和性能。冷卻介質(zhì)應(yīng)保證：工件得到馬氏體，同時變形小，不開裂。理想的淬火曲線為650℃以上緩冷，以降低熱應(yīng)力。650℃～400℃快速冷卻，保證全部奧氏體不分解。400℃以下緩冷，減少馬氏體轉(zhuǎn)變時的相變應(yīng)力。
目前工廠中常用的淬火冷卻介質(zhì)，主要是水、油。
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