3.4 回火与时效处理（课件）-高一《金属加工基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

《金属加工基础》 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第三单元 钢的热处理 模块四 回火与时效处理 知识目标 了解回火的概念和目的。 能力目标 熟悉回火时的组织转变过程。 情感目标 理解常用回火方法及其应用和时效处理。 三维目标 导入情景 01 思考：你知道回火的处理工艺吗？如何进行处理？ 新知学习 02 一、回火的概念和目的 回火是将工件淬硬后加热到 Ac₁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。 淬火钢的组织主要由马氏体和少量残留奥氏体组成(有时还有未溶碳化物),其中的马氏体和残留奥氏体都是不稳定组织，它们有自发地向稳定组织转变的趋势，如马氏体中过饱和的碳原子要析出、残留奥氏体要分解等。 新知学习 02 一、回火的概念和目的 回火的目的就是促进这种转变，因为回火过程是一个由非平衡组织向平衡组织转变的过程，这个过程是依靠原子的迁移和扩散进行的。所以，回火温度越高，则原子扩散速度越快；反之，则原子扩散速度越慢。另外，淬火钢件内部存在很大的内应力，其脆性大，韧性低， 一般不能直接使用，如不及时消除内应 力，将会引起钢件变形，甚至开裂。 回火是安排在淬火之后进行的工序，通常也是钢件进行热处理的最后一道工序。回火的主要目的是消除或减小钢件的内应力，稳定钢件的内部组 织，调整钢的性能以获得较好的强度和韧性的配合。 新知学习 02 二、回火时的组织转变过程 一般来说，随着回火温度的升高，淬火组织将发生一系列的变化。 回火时的组织转变过程一般分为马氏体分解、残留奥氏体分解、碳化物析出，以及碳化物聚集长大与铁素体的再结晶四个阶段。 新知学习 02 二、回火时的组织转变过程 阶段 回火温度/℃ 转变阶段名称 转变结果 第一阶段 ≤200 马氏体分解 马氏体转变为回火马氏体组织 第二阶段 200~300 残留奥氏体分解 残留奥氏体转变为回火马氏体组织 第三阶段 250～400 碳化物析出 马氏体转变为回火托氏体组织 第四阶段 >400 碳化物聚集长大与铁素体的再结晶 马氏体转变为回火索氏体组织 淬火组织在回火时发生组织转变的四个阶段 新知学习 02 二、回火时的组织转变过程 淬火钢经过回火后，马氏体中碳的质量分数逐渐降低，残留奥氏体量逐渐减少，残留内 应力逐渐减小。 随着回火温度的升高，淬火钢的强度与硬度降低，而塑性与韧性提高。 新知学习 02 二、回火时的组织转变过程 40钢回火后其力学性能与温度的关系 新知学习 02 三、回火方法及其应用 根据淬火钢在回火时加热温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 工件回火结束后， 一般在空气中冷却。对于部分性能要求较高的工件，在保证其不变形 和不开裂的前提下，可采用油冷或水冷。 新知学习 02 三、回火方法及其应用 1.低温回火 低温回火的温度范围在250℃以下。淬火钢经过低温回火后获得的组织是回火马氏体(M'), 回火马氏体是过饱和度较低的马氏体和极细微碳化物的混合组织，它保持了淬火组 织的高硬度和耐磨性，降低了钢的淬火应力，减小了钢的脆性。淬火钢经过低温回火后，其 硬度一般为58～64HRC。 低温回火主要用于由碳素工具钢、合金工具钢制造的刃具、量具、 冷作模具、滚动轴承及渗碳件、表面淬火件等。 新知学习 02 三、回火方法及其应用 2. 中温回火 中温回火的温度范围是250～450℃。淬火钢经中温回火后获得的组织为回火托氏体 (T'), 回火托氏体是铁素体基体内分布着细小粒状(或片状)碳化物的混合组织。淬火钢 经中温回火后降低了淬火应力，可以使钢获得较高的弹性极限和屈服强度，并具有一定的塑 性和韧性，钢的硬度一般为35～50HRC。 中温回火主要用于处理钢制弹性元件，如各种卷 簧、板簧、弹簧钢丝等；有些受小能量多次冲击载荷作用的结构件，为了提高强度，增加其 抗小能量多次冲击的能力，也采用中温回火进行处理。 新知学习 02 三、回火方法及其应用 3. 高温回火 高温回火的温度范围在500℃以上。淬火钢经高温回火后获得的组织为回火索氏体 (S'), 回火索氏体是铁素体基体上分布着粒状碳化物的组织。 淬火钢经高温回火后，钢的 淬火应力完全消除，其强度较高，塑性和韧性提高，具有良好的综合力学性能，钢的硬度一般为200～350HBW。 新知学习 02 三、回火方法及其应用 钢件淬火加高温回火的复合热处理工艺又称为调质处理，它主要用于处理重要的 轴类、连杆、螺栓、齿轮等工件。钢件经过调质处理后不仅具有较高的强度和硬度，而且其 塑性和韧性也明显比经正火处理后高，因此， 一些重要的钢制零件一般采用调质处理，而不 采用正火处理。 调质处理一般作为最终热处理工序，钢经过调质处理后的硬度不高，便于切削加工，并 能得到较好的表面质量，故调质处理也