专题四 淬火回火与时效处理（教案）-四川省职教高考《金属加工基础》（机工版）专题复习讲练测

专题四. 淬火，回火与时效处理（教案）《金属加工基础》机工版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解淬火、回火和时效处理的基本概念，掌握它们在机械加工中的实际应用及目的。 2.熟悉这些热处理工艺的具体操作步骤和所需设备，能够在实践中正确实施这些工艺。 3.理解淬火、回火和时效处理如何改变材料的微观结构，并通过实际例子认识这些变化对材料性能的影响。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 重点一 淬火的目的 淬火的主要目的是使钢铁材料获得马氏体(或贝氏体)组织，提高钢铁材料的硬度和强度，并与回火工艺合理配合，获得需要的使用性能。 2.淬火加热温度 钢的淬火加热温度一般可由铁碳合金相图确定，如图3-7所示，不同钢种的淬火加热温度也不同。为了防止奥氏体晶粒粗化，淬火温度不宜选得过高，一般仅比临界点(Ac，或Ac;)高30~50℃。共析钢的加热温度可参照亚共析钢或过共析钢的加热温度范围来选择。 重点二 淬火冷却介质 淬火冷却时所用的物质称为淬火冷却介质。不同的火冷却介质具有不同的冷却特性。淬火时，为了保证获得马氏体或贝氏体组织，需要选用合理的火冷却介质或冷却速度，以保证钢件在淬火过程中不产生过大的内应力、变形及开裂。常用的淬火冷却介质有水、油、水溶液(如盐水等)、熔盐、熔融金属、空气等。 重点三 淬火方法 选择淬火方法时，需要根据钢材的化学成分及对组织、性能和钢件尺寸精度的要求，在保证预期技术要求的前提下，应尽量选择简便、经济的淬火方法。目前，常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火。常用淬火方法的冷却曲线如图 3-9所示。 (1）单液淬火 单液淬火是将已奥氏体化的钢件在一种淬火冷却介质中冷却的方法。 （2）双液淬火 双液淬火是将工件加热至奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质，在组织即将发生马氏体转变时立即转人冷却能力弱的介质中进行冷却的方法。例如，首先将钢件在水中冷却一段时间，然后在油中冷却的方法就是典型的双液淬火方法。 （3）马氏体分级淬火 马氏体分级淬火是指将工件加热至奥氏体化后浸入温度稍高于或稍低于M。点的盐浴或碱浴中，保持适当时间，在工件整体达到淬火冷却介质温度后取出空冷，以获得马氏体组织的火方法。马氏体分级淬火能够减小工件中的热应力，并缓和相变过程中产生的组织应力，减少淬火变形。马氏体分级淬火适用于尺寸较小、形状复杂的由高碳钢或合金钢制作的工具模具。 （4）贝氏体等温淬火 贝氏体等温淬火是将工件加热至奥氏体化后快冷到贝氏体转变温度区间等温保持，使奥氏体转变为贝氏体的淬火方法。贝氏体等温淬火的特点是工件在淬火后，其淬火应力与变形较小，工件具有较高的韧性、塑性、硬度和耐磨性。 5.回火的概念和目的 回火是将工件淬硬后加热到 Ac，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。 6.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(表 3-2)。 7.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。 (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。 （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。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。 （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。 8.时效处理 时效处理是指合金工件经固溶处理(固溶处理是将工件加热至适当温度并保温，使过剩相充分溶解，然后快速冷却以获得过饱和固溶体的热处理工艺)，或者在铸造、冷塑形变(或锻造)、焊接及机械加工之后，将其在