鋼熱處理的案例
正方形、矩形高速鋼車刀條的熱處理工藝
隨著現(xiàn)代制造技術的發(fā)展，高速鋼刀具在切削加工中被廣泛使用，本文簡明扼要地介紹了正方形和矩形高速鋼車刀條的熱處理工藝，希望對給位金粉有幫助：
1．正方形高速鋼車刀條的熱處理工藝：
某正方形高速鋼車刀條的熱處理技術要求：淬火晶粒度為8.5～10級，硬度≥64HRC（對于高性能高速鋼，硬度≥66HRC）。
其熱處理工藝如下：
（1）預熱：中溫鹽溶爐，預熱溫度為850~870℃，預熱時間為加熱時間的兩倍。
（2）加熱：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V、W2Mo9Cr4VCo8、W6Mo5Cr4V2Al鋼制車刀的淬火溫度分別為1280~1300℃、1230~1240℃、1235~1245℃、1175~1185℃、1195~1205℃。其裝爐量與加熱時間見表1。
（3）冷卻：在配方（質(zhì)量分數(shù)）為48%CaCl2＋31%BaCl2＋21%N aCl的鹽浴（以下均簡稱為中性鹽溶）中冷卻，冷卻時間同高溫加熱時間。分級溫度為480~560℃。
（4）回火：550~560℃×Ih×3次，回火鹽溶介質(zhì)是質(zhì)量分數(shù)為100%的NaNO3（以下同）。
表1 正方形高速鋼車刀條的裝爐量與加熱時間
2．矩形高速鋼車刀條的熱處理工藝
某矩形高速鋼車刀的熱處理技術要求：淬火晶粒度為9~10級，硬度≥64HRC（對于高性能高速鋼，硬度≥66HRC）。
其熱處理工藝如下：
（1）預熱：中溫鹽浴爐，預熱溫度為850~870℃，預熱時間為加熱時間的兩倍。
展開 熱擠壓模及中、小型機鍛模用鋼與熱處理
(2)預備熱處理
1)退火。熱擠壓模具中、小機鍛模的退火工藝主要在于正確地選擇退火溫度，保持充分的保溫時間，并以合適的冷卻速度冷卻。另外，為了確保良好的耐磨性，在淬火后需保留一定數(shù)量的碳化物，由于碳化物的形狀對鋼的韌性有很大影響，因此還應注意退火后的碳化物形狀。一般希望獲得圓而細小的碳化物。
2)高溫調(diào)質(zhì)。為了使鍛后毛坯的力學性能(特別是斷裂韌度)得到改善，常常采用鍛后調(diào)質(zhì)的方法進行毛坯的預處理。此種熱處理方法是將鍛后的模具毛坯加熱到高溫淬火，再經(jīng)高溫回火。
經(jīng)此處理，可使碳化物均勻分布，且形狀圓而細小，不僅改善了鋼的性能，而且還縮短了預處理周期。調(diào)質(zhì)處理的淬火加熱溫度可根據(jù)不同的鋼種而定，如3Cr3Mo3 W2V鋼為120090，同常規(guī)淬火溫度相近。高溫回火溫度一般在700一750℃之間。
3)鍛后正火。對于鍛后出現(xiàn)明顯沿晶鏈狀碳化物的模坯，須正火予以消除后再進行球化退火。因為這種鏈狀碳化物直接退火是難以消除的。
4)淬、回火對于常用熱擠壓模具鋼及中、小機鍛模用鋼，選擇淬火溫度時，主要考慮的是奧氏體晶粒尺寸的大小和沖擊韌度的高低，其次還要考慮模具的工作條件、結(jié)構(gòu)形狀、失效形式對性能的要求。
對于悴火保溫時間的選擇，主要考慮要能完成組織轉(zhuǎn)變，使碳及合金元素充分固溶，以保證獲得高的回火抗力及熱硬性。淬火保溫時間系數(shù)一般鹽浴爐取0.5一1 min/mm，尺寸愈小系數(shù)愈大。
熱擠壓模具鋼及中、小機鍛模用鋼屬于高合金鋼，淬透性較好，淬火冷卻可采用油冷，也可采用空冷。對要求變形小的模具還可采用等溫淬火或分級淬火。
回火工藝的正確與否，對模具的失效形式有很重要的作用。
展開 鋼的熱處理集錦。
鋼的熱處理就是通過加熱、保溫和冷卻的方法改變鋼的組織結(jié)構(gòu)以獲得工件所要求性能的一種熱加工技術。鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律為制定正確的熱處理工藝提了理論依據(jù)，為使鋼獲得限定的性能要求，其熱處理工藝參數(shù)的確定必須使具體工件滿足鋼的組織轉(zhuǎn)變規(guī)律性。
根據(jù)加熱、冷卻方式及獲得的組織和性能的不同，鋼的熱處理工藝可分為普通熱處理（退火、正火、淬火和回火）、表面熱處理（表面淬火和化學熱處理）及形變熱處理等。
退火
退火指金屬材料加熱至臨界點Ac1以上或以下溫度，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結(jié)晶退火，去應力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應力，提高組織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準備等。
應用要點：1.適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應狀態(tài)不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態(tài)進行退火
（一）完全退火
完全退火是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上20～30℃，經(jīng)完全奧氏體化后進行緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。它主要用于亞共析鋼（wc＝0.3～0.6％），其目的是細化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應力、降低硬度和改善鋼的切削加工性。低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態(tài)緩冷退火時，有網(wǎng)狀二次滲碳體析出，使鋼的強度、塑性和沖擊韌性顯著降低。完全退火需要的時間很長，尤其是過冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼更是如此。如果將奧氏體化后的鋼較快地冷至稍低于Ar1溫度等溫，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，再空冷至室溫，則可大大縮短退火時間，這種退火方法叫做等溫退火。
展開 鋼的表面化學熱處理集錦
鋼的表面化學熱處理將金屬工件放入含有某種活性原子的化學介質(zhì)中，通過加熱使介質(zhì)中的原子擴散滲入工件一定深度的表層，改變其化學成分和組織并獲得與心部不同性能的熱處理工藝叫做化學熱處理。和表面淬火不同，化學熱處理后的工件表面不僅有組織的變化，而且也有化學成分的變化。可以說，鋼的化學熱處理即是改變鋼的表層化學成分和性能的一種熱處理工藝。
化
學熱處理后的鋼件表面可以獲得比表面淬火所具有的更高的硬度、耐磨性和疲勞強度；
心部在具有良好的塑性和韌性的同時，還可獲得較高的強度。
通過適當?shù)幕瘜W熱處理還可使鋼件表層具有減摩、耐腐蝕等特殊性能。
滲層的組織類型有固溶體、化合物。
（一）化學熱處理種類
化學熱處理種類很多，根據(jù)滲入元素的不同，可分為滲碳、滲氮（氮化）、碳、氮共滲、多元共滲、滲硼、滲金屬（如鋁）等等。
化學熱處理方法：
氣體法：應用最廣
液體法：熔融液體，熱浸鋅
固體法：粉末、膏劑，滲硼
等離子法：低真空中輝光放電產(chǎn)生的離子轟擊表面
化學熱處理三個基本過程：
①介質(zhì)的分解：形成活性原子；
②表面吸收和溶解：形成固溶體或化合物；
③原子擴散：形成一定的擴散層。
（二）鋼的滲碳
將低碳鋼件放入滲碳介質(zhì)中，在900～950℃加熱保溫，使活性碳原子滲入鋼件表面并獲得高碳滲層的工藝方法叫做滲碳。齒輪、凸輪、活塞、軸類等許多重要的機器零件經(jīng)過滲碳及隨后的淬火并低溫回火后，可以獲
得很高的表面硬度、耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度。而心部仍保持低碳，具有良好的塑性和韌性。因此，滲碳可使同一材料制作的機器零件兼有高碳鋼
和低碳鋼的性能。從而使這些零件既能承受磨損和較高的表面接觸應力，同時又能承受彎曲應力及沖擊負荷的作用。
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熱處理消除Q235鋼焊接殘余應力的研究 附Q235鋼真實應力應變曲線研究下載
焊后熱處理是一種消除焊接殘余應力常用的方法。
工程上主要采用退火處理，退火溫度越高、保溫時間越長，消除焊接殘余應力的效果就越好。但是溫度過高，使工件表面氧化比較嚴重，組織可能發(fā)生轉(zhuǎn)變，影響工件的使用性能，存在弊端。
蠕變應力松弛理論為熱處理消除焊接殘余應力提供了另一條思路，工件在較低溫度時會發(fā)生蠕變，材料內(nèi)部的殘余應力會因應力松弛而得到釋放，只要保溫時間足夠長，理論上殘余應力可完全消除。在低溫消除焊接殘余應力時，材料的組織和性能變化甚微，幾乎不影響材料的使用性能，而且低溫處理材料表面的氧化和脫碳也比較小。這就可以在材料的力學性能和組織基本不變的情況下達到降低材料焊接殘余應力的目的，大大提高材料的使用壽命和性能，在工程上具有重要的意義。接下來在不同加熱溫度和保溫時間對試件進行退火處理，通過測定試件焊接殘余應力的降低程度，研究在熱處理消除焊接殘余應力過程中加熱溫度和保溫時間的等效性問題。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)：熱處理對Q235鋼焊接殘余應力降低效果明顯，且在熱處理降低焊接殘余應力過程中，溫度和時間存在著一個等效性，即加熱溫度低可以長時間保溫，加熱溫度高可以縮短保溫時間，它們在降低焊接殘余應力的效果上是很接近的。
下載地址：Q235鋼真實應力應變曲線研究
展開 鋼的熱處理工藝PPT
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微合金化處理被廣泛應用于熱成形鋼中
近年來，熱成形鋼在汽車白車身中的應用逐年增加，為進一步改善該鋼的強塑性，微合金化處理被廣泛應用于熱成形鋼中。
Nb元素對熱成形鋼的組織性能調(diào)控作用顯著，可以有效細化原始奧氏體晶粒，形成的納米第二相會釘扎位錯，同時提高材料的強度與塑性。
LIANGJ等研究了Nb微合金化對商用38MnB5鋼組織性能的影響，發(fā)現(xiàn)添加Nb后，尺寸為20~50 nm的(Nb,Ti)c均勻分布在基體上，原始奧氏體和馬氏體塊尺寸分別減小至15.9 um和0.55 um，抗拉強度維持在1.9 GPa的同時，總伸長率達到9.14%。
LINL等研究了不同Nb含量對22MnB5鋼的影響，發(fā)現(xiàn)隨著Nb質(zhì)量分數(shù)的增加 (0->0.027%-0.049%) ，原始奧氏體晶粒度與馬氏體板條寬度均更加細小;當Nb質(zhì)量分數(shù)為0.049%時，細化效果最為顯著，原始奧氏體晶粒度與馬氏體板條寬度僅為傳統(tǒng)熱成形鋼的1/3左右。V微合金化也可實現(xiàn)強塑性的提升，但V是低溫析出元素，大多數(shù)固溶在基體中。
采用Nb-V復合添加的方式，利用微合金元素之間的協(xié)同作用更有利于析出碳氮化物，能進一步提升熱成形鋼綜合性能。圖1所示為3種試驗鋼顯微組織圖像，相較于無微合金元素的30MnB5 鋼30MnB5Nb鋼的原始奧氏體晶粒尺寸變得細小，Nb-V復合微合金化對原始奧氏體晶粒度的細化效果最為顯著。
LIU B等研究了不同Nb、V含量配比對試驗鋼顯微組織的影響，發(fā)現(xiàn)Nb元素的添加會提高殘余奧氏體的含量，而V對殘余奧氏體的影響較小，利用0.035%Nb+0.025%V (質(zhì)量分數(shù)) 微合金化后的試驗鋼平均晶粒尺寸最小，僅為1.6um左右。此外，中信金屬股份有限公司與中國汽車工程研究院合作開發(fā)的0.04%Nb+0.04%V熱成形鋼已成功實現(xiàn)工業(yè)化試制并裝車應用。
展開 重復熱處理及防護層對CrNiMoV鋼鍛件組織性能的影響
CrNiMoV鋼屬于低合金高強鋼，具有優(yōu)良的室溫強韌性、高溫強度、淬透性、焊接性以及抗疲勞性能和抗應力腐蝕性能，多用于制造民用燃機盤軸件、航天發(fā)動機殼體、飛機起落架、壓力容器等。隨著高推動比、高性能民用發(fā)動機的高速發(fā)展，對現(xiàn)代化裝備提出了更高的要求。
鋼鍛件在熱加工過程中容易形成氧化皮和脫碳層，對于碳鋼和低合金鋼在800℃以上會形成“高溫鱗皮”狀的氧化皮，以往此類鍛件按經(jīng)驗設計余量均不小于5mm。本論文從工程應用的角度，通過在鍛件表面噴涂防護層，減小高溫下保溫過程的氧化程度，提高鍛件表面質(zhì)量并減小單邊設計余量，通過重復熱處理調(diào)整鍛件的力學性能，實現(xiàn)了此類鍛件的提質(zhì)增效降本。
試驗材料和方法
試驗用材料為某鋼廠φ250mm的鋼棒，化學成分如表1所示。按照制坯→模鍛→熱處理→粗加工的工藝路線生產(chǎn)盤鍛件，粗加工后在鍛件上切取試環(huán)進行力學性能測試，用于重復熱處理的鍛件實物如圖1所示，在半件鍛件全表面噴涂某T系列防護涂層，涂層厚度0.1～0.3mm，并在鍛件上劃線區(qū)分噴涂區(qū)域和未噴涂區(qū)域。
表1 試驗件用鋼的化學成分(%)
圖1 重復熱處理前鍛件實物
將噴涂后的鍛件按照標準熱處理制度進行重復熱處理，重復熱處理制度與標準熱處理制度相同：920℃保溫240min出爐空冷，860℃保溫140min出爐水冷，650℃保溫300min出爐空冷，重復熱處理后的鍛件實物見圖2。
展開 筆記117：鋼的力學性能及熱處理工藝經(jīng)驗公式
今天分享鋼的力學性能及熱處理工藝經(jīng)驗公式73個，供大家參考學習！
筆記119：Cr12MoV鋼的熱處理
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高壓熱處理對35CrMo鋼組織與硬度的影響
高壓熱處理對35CrMo鋼組織與硬度的影響[J]. 金屬熱處理,2022,47(06):119-122.
筆記92：45鋼的熱處理及表面改性
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筆記112：熱處理工藝對51CrV4鋼組織及性能的影響
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金屬所《Acta Materialia》：新型熱處理工藝！制備高強韌低溫工程用鋼
圖7 低溫斷裂特征及韌化機制：（a, b）新型實驗鋼韌性沖擊斷口形貌，（c）常規(guī)熱處理實驗鋼脆性沖擊斷口形貌；（d,e, h, i）新型實驗鋼的TRIP效應增韌；（f, g）常規(guī)熱處理實驗鋼穿晶脆性斷裂特征。
本研究提出的新型熱處理工藝路線，具有較寬的工業(yè)生產(chǎn)窗口，有利于提升厚大截面馬氏體時效鋼力學性能均勻性，可作為高性能大型低溫工程鍛件的潛在研制方案。
*感謝論文作者團隊對本文的大力支持。
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展開 模具鋼材熱處理知識│模具鋼的退火與正火有區(qū)別嗎？
模具鋼材熱處理知識│模具鋼的退火與正火有區(qū)別嗎？
對于模具所選定的鋼種而言，模具鋼的退火與正火是有區(qū)別的。退火是將模具鋼加熱至臨界點Ac1以上或以下溫度，保溫以后隨爐溫緩慢冷以獲得近于平衡狀態(tài)組織的熱處理工藝。其主要目的是均勻模具鋼的化學成分及組織，細化晶粒，調(diào)整硬度，消除內(nèi)應力和加工硬化，改善鋼的成形及切削加工性能，并為淬火做好組織準備。
模具鋼的退火種類有完全退火、擴散退火、等溫退火、不完全退火、球化退火、再結(jié)晶退火和去應力退火。
模具鋼的退火種類及應用
退火種類 工藝 應用
在臨界溫度(Ac1或 Ac3)以上
完全退火 加熱至Ac3+30~50℃,保溫后隨爐冷卻至600℃以下出爐空冷 主要應用于亞共析鋼[ω(C)=0.30%~0.60%]，其目的是細化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應力、降低硬度和改善切削加工性能。低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火
擴散退火 加熱至Ac3或Accm+150~300℃,保溫后隨爐冷卻至600℃以下出爐空冷 主要應用于鋼錠、鑄件或鍛件，其目的是消除鋼錠、鑄件在凝固過程中產(chǎn)生的枝晶偏析及區(qū)域偏析，使成分和組織均勻化
等溫退火 加熱至Ac3+30~50℃,保溫后迅速冷卻至Ar1以下溫度等溫，保溫后隨爐冷卻 主要應用于亞共析鋼[ω(C)=0.30%~0.60%]，其主要目的是細化晶粒、均勻組織、消除內(nèi)應力、降低硬度和改善切削加工性能。低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。等溫退火可縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本
不完全退火 加熱至Ac1至Ac3或Ac1至Accm之間,保溫后隨爐冷卻至600℃以下出爐空冷 對亞共析鋼，若鍛造工藝正常，原始組織分布合適，可用不完全退火代替完全退火。
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