高溫回火
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-12
高溫回火的實例教程
金屬材料熱處理方式
金屬材料熱處理過程
中碳合金鋼的調質處理一般是切削成形后，為使之獲得所要求的綜合性能而進行的熱處理，通常包括淬火和高溫回火，也稱為調質處理，調質處理一般安排在粗加工之后,精加工之前。
淬火處理：在一般淬火時，工件淬火使之獲得完全馬氏體組織，與材料的淬透性及尺寸有關，42CrMo 材料淬透性甚好，且零件薄更容易淬透。
回火處理：調質處理中的回火，目的是調整工件淬火后的顯微組織，獲得所需要的綜合性能，如降低其硬度和強度，借以提高其韌性和塑性；同時也消除因淬火而產生的內應力。回火一般在高溫下進行，但須避開產生回火脆性的溫度范圍。回火保溫后，也應使之快速冷卻通過產生回火脆性的溫度區，必要時可采用油冷或水冷的方式。回火溫度和時間的選擇，以達到所要求的性能為準。高溫回火熱處理溫度簡圖見圖1。
圖1 高溫回火熱處理溫度示意圖
金屬材料熱處理變形問題
某零件100(圖2)為細長形零件，零件技術要求：材料為42CrMo；熱處理為淬透，淬火＋高溫回火，表面和核心硬度 33 ～38HRC。
圖2 某零件尺寸圖
零件屬于細長薄零件，熱處理前零件平面狀態見圖3，高溫回火會導致零件變形，具體如圖4 所示，在厚度、寬度方向均會發生扭彎，板料嚴重變形成麻花狀。
圖3 某零件熱處理前示意圖
圖4 某零件熱處理后示意圖
若零件扭曲嚴重，校平后零件的平面度與直線度與熱處理前相差過大，難以恢復熱處理前零件平面狀態，只有通過在加工熱處理工序前增加更多余量的方式來加工，以滿足圖紙尺寸公差要求，嚴重影響生產效率。因此，可在熱處理工序中進行人為干預控制零件外形狀態，以減小零件高溫過程中變形。
為防止零件變形，可通過在零件上增加壓塊或者用螺紋緊固來壓緊零件，減小變形。
展開 退火和回火的區別
退火與回火的區別在于：（簡單地說，退火就是不要硬度，回火還保留一定硬度）。
回火：
高溫回火所得組織為回火索氏體。回火一般不單獨使用，在零件淬火處理后進行回火，主要目的是消除淬火應力，得到要求的組織，回火根據回火溫度的不同分為低溫、中溫和高溫回火。分別得到回火馬氏體、屈氏體和索氏體。
其中淬火后進行高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為HB200－330。
退火：
退火過程中發生得是珠光體轉變，退火的主要目的是使金屬內部組織達到或接近平衡狀態，為后續加工和最終熱處理做準備。去應力退火是為了消除由于塑性形變加工、焊接等而造成的以及鑄件內存在的殘余應力而進行的退火工藝。鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的工件內部存在內應力，如不及時消除，將使工件在加工和使用過程中發生變形，影響工件精度。
采用去應力退火消除加工過程中產生的內應力十分重要。去應力退火的加熱溫度低于相變溫度，因此，在整個熱處理過程中不發生組織轉變。內應力主要是通過工件在保溫和緩冷過程中自然消除的。
為了使工件內應力消除得更徹底，在加熱時應控制加熱溫度。一般是低溫進爐，然后以100℃/h左右得加熱速度加熱到規定溫度。焊接件得加熱溫度應略高于600℃。保溫時間視情況而定，通常為2～4h。鑄件去應力退火的保溫時間取上限，冷卻速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出爐空冷。
展開 3、高溫回火：500-650℃ ，S回，具有良好的綜合力學性能。用于制作齒輪、曲軸等。
為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。
化學熱處理
通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。它可以控制工件的各種性能 ，如耐磨、耐腐蝕、磁性能等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態，以利于進行各種冷、熱加工。例如白口鑄鐵經過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經過熱處理方可使用。
退火和回火的區別
退火與回火的區別在于：（簡單地說，退火就是不要硬度，回火還保留一定硬度）。
回火：
高溫回火所得組織為回火索氏體。回火一般不單獨使用，在零件淬火處理后進行回火，主要目的是消除淬火應力，得到要求的組織，回火根據回火溫度的不同分為低溫、中溫和高溫回火。分別得到回火馬氏體、屈氏體和索氏體。其中淬火后進行高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機，機床等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。
展開 回火要求：用途不同的工件應在不同溫度下回火，以滿足使用中的要求。
① 刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大，內應力減小，韌性稍有提高。
② 彈簧在350～500℃下中溫回火，可獲得較高的彈性和必要的韌性。
③ 中碳結構鋼制作的零件通常在500～600℃進行高溫回火，以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。
鋼在300℃左右回火時，常使其脆性增大，這種現象稱為第一類回火脆性。一般不應在這個溫度區間回火。某些中碳合金結構鋼在高溫回火后，如果緩慢冷至室溫，也易于變脆。這種現象稱為第二類回火脆性。在鋼中加入鉬，或回火時在油或水中冷卻，都可以防止第二類回火脆性。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來的回火溫度，便可以消除這種脆性。
在生產中，常根據對工件性能的要求。按加熱溫度的不同，把回火分為低溫回火，中溫回火，和高溫回火。淬火和隨后的高溫回火相結合的熱處理工藝稱為調質，即在具有高度強度的同時，又有好的塑性韌性。
1）低溫回火：150-250℃ ，M回，減少內應力和脆性，提高塑韌性，有較高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滾動軸承等。
2）中溫回火：350-500℃ ，T回，具有較高的彈性，有一定的塑性和硬度。用于制作彈簧、鍛模等。
3）高溫回火：500-650℃ ，S回，具有良好的綜合力學性能。用于制作齒輪、曲軸等。
三、正火
1. 什么是正火?
正火是一種改善鋼材韌性的熱處理。將鋼構件加熱到Ac3溫度以上30?50℃后，保溫一段時間出爐空冷。
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高溫回火的最新內容
熱作模具鋼的最終熱處理一般采用淬火加高溫回火，使基體獲得回火屈氏體或回火索氏體組織，以保證鋼材具有較高的韌度。
固溶處理的目的在于得到細小的板條馬氏體，以提高鋼的強韌性；固溶淬火后的馬氏體硬度較高，為降低鋼的硬度，需進行高溫回火，而高溫回火工藝的選擇，既要使馬氏體充分分解，又要避免NiAl相的脫溶析出。鋼材的最終性能是通過時效處理得到的，為了使析出硬化鋼在時效過程中脫溶NiAl相而強化，必須在NiAl相溶溫度范圍內進行時效處理。
由于滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較薄（一般不超過0.6~0.7mm），滲氮工序應盡量靠后安排，為減小滲氮時的變形，在切削后一般需進行消除應力的高溫回火。
END
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文章來源：機械設計資源分享
根據工件的組織和性能要求，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火等幾種。
耐磨性高；脆性、 內應力降低
工具鋼、
滾動軸承 、滲碳件等
中溫回火
250～500
T回
35～50
較高的彈性極限和屈服極限，有一定的塑性和韌性
彈簧鋼、
熱作模具
高溫回火
熱沖壓模具工作部件材料需滿足如下要求：
（1） 高的高溫屈服強度和回火穩定性：熱沖壓成形模具工作表面需要長時間與高溫鋼板接觸，當800℃左右的鋼板放入模具型腔時，型腔表面急劇升溫，表層產生壓應力和壓應變，這需要熱沖壓模具鋼具備較好的高溫屈服強度和回火穩定性；
（
對于高合金工具鋼（$如高鉻鋼）模具，經過調質后，淬火時將發生不同程度的收縮，所以如將調質中的高溫回火改為退火處理，淬火后可獲得較好的效果。
合金結構鋼采用預先調質處理能得到較高的硬度，且可減小淬火時的比體積變化，有利于減小淬火變形與開裂。采用低溫退火消除模具的冷加工應力較調質處理簡單，周期較短，氧化少，且不同材料可采用相同的工藝處理。
3）回火索氏體：淬火馬氏體經高溫回火后的產物。其特征是：索氏體基體上布有細小顆粒狀碳化物，在光鏡下能分辨清楚。這種組織又稱調質組織，它具有良好的強度和韌性的配合。鐵素體上的細顆粒狀碳化物越是細小，則其硬度和強度稍高，韌性則稍差些；反之，硬度及強度較低，而韌性則高些。
8.
圖6 3擋主動齒輪未摩擦損傷處的金相組織
Fig.6 Metallographic structure of 3rd driving gear without friction damage
從3擋主動齒輪的斷齒齒根摩擦損傷部位取樣檢查顯微組織，如圖7所示，可看到斷裂輪齒齒根的摩擦損傷處不僅有高溫回火燒傷組織，還有少量的淬火馬氏體組織。回火燒傷區較深，且產生了組織變形。
增加韌性，降低硬度
高碳鋼制的工具、量具、刃具，用低溫回火；
彈簧中用中溫(350~500)℃回火
調質
淬火后再進行高溫回火稱為“調質”
可以完全消除內應力，并獲得較高的綜合力學性能
用于重要的軸、齒輪以及絲桿等零件
