鋼的熱處理工藝的案例
正方形、矩形高速鋼車刀條的熱處理工藝
隨著現代制造技術的發展，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（質量分數）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，回火鹽溶介質是質量分數為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 筆記117：鋼的力學性能及熱處理工藝經驗公式
今天分享鋼的力學性能及熱處理工藝經驗公式73個，供大家參考學習！
鋼的熱處理工藝PPT
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筆記112：熱處理工藝對51CrV4鋼組織及性能的影響
筆記112：熱處理工藝對51CrV4鋼組織及性能的影響
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，具有較寬的工業生產窗口，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 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構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變規律為制定正確的熱處理工藝提了理論依據，為使鋼獲得限定的性能要求，其熱處理工藝參數的確定必須使具體工件滿足鋼的組織轉變規律性。
根據加熱、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.適用于合金結構鋼、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不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態進行退火
（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以上奧氏體狀態緩冷退火時，有網狀二次滲碳體析出，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，使奧氏體轉變為珠光體，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 鍛造工藝和熱處理工藝對TC4-DT合金鍛件組織性能影響
本文主要對TC4-DT 鈦合金鍛造工藝、熱處理工藝、微觀組織和力學性能之間的關系進行了研究，利用光學金相組織觀察、力學性能測試等研究手段，總結出不同鍛造工藝和熱處理工藝對該合金的組織和性能的影響規律。
TC4-DT 作為適應現代材料科學發展的一種損傷容限合金，必須具備良好的綜合力學性能。鈦合金的性能和其組織形態關系密切，鈦合金的組織形態往往是由冶煉與后續的鍛造工藝和熱處理工藝決定的。鈦合金的熱處理強化的基本原理，既與鋁合金相似，屬于淬火時效強化類型，又與鋼的熱處理相似，也有馬氏體相變。
TC4-DT 合金的力學性能主要由冶煉過程、鍛造過程和熱處理過程決定。通過不同的鍛造和熱處理工藝可以獲得不同顯微組織的TC4-DT 合金，以獲得最優的強度、塑性、斷裂韌性，以滿足不同的使用要求。因此，探討TC4-DT 鈦合金的鍛造與熱處理工藝與顯微組織、力學性能之間的關系有著重要的意義。
TC4-DT 鍛造原材料
TC4-DT 原材料化學成分
鍛造用原材料(棒料)為西部超導提供的直徑d為300mm 的720℃退火態的車光棒，采用金相法測得該批TC4-DT 原材料的β 相變點為(970±5)℃。原材料化學成分見表1。
表1 TC4-DT 原材料化學成分(wt%)
TC4-DT 原材料超聲波探傷
由表2 可知，鍛造用TC4-DT 原材料超聲波探傷結果未見超標單顯，但雜波水平超標，φ1.2mm 平底孔半聲程雜波水平為-2dB ～+2dB，判定為組織不均勻造成的散射混響引起輕微的雜波水平超標。
表2 TC4-DT 原材料超聲波探傷標準
注：中心指示間距≤25.4mm；指示長度≤12.7mm。
TC4-DT 鍛件自由鍛工藝研究
鍛造工序后的鍛件尺寸要求見圖1，鍛造成形工步采用α+β 常規兩相區鍛造。
展開 熱擠壓模及中、小型機鍛模用鋼與熱處理
適于制作小截面熱擠、高速鍛模及輥鍛模具。
3) 4Cr3Mo2W4VTiNb (GR)鋼:該鋼是在鎢鑰系熱作模具鋼中加人少量妮，而獲得高回火穩定性和高的熱強性。其耐熱疲勞性、熱穩定性、耐磨性及高溫強度明顯高于3Cr2W8V鋼。該鋼經1160一1200℃油淬，630一600℃回火2次，每次lh的處理，其硬度可達50一55HRC，抗拉強度可達188OMPa，沖擊韌度為17J/cm2。該鋼的淬透性、冷熱加工性均好，適于制造熱徽、精鍛、高速鍛等熱鍛模具。
4)基體鋼基體鋼中有多個鋼種可以兼作冷作模具用鋼和熱作模具用鋼，如6W8Cr4VTi (LM1 ), 6Cr5Mo3W2VSiTi (LM2)和6Cr4Mo3Ni2WV (CG-2)等，其中5Cr4Mo3SiMnVAI (012A1)鋼較多地用于熱擠壓模具，如軸承熱擠壓沖頭、傳動桿熱徽模等，其使用壽命比傳統熱作模具鋼3Cr2W8V有較大幅度的提高。
3.熱擠壓模具及中、小型機鍛模的材料選用
選擇熱擠壓模具加工材料時，主要應根據被擠壓金屬的種類及其擠壓溫度來決定，其次也應考慮到擠壓比、擠壓速度和潤滑條件等因素，以提高模具的使用壽命。表3一所示為熱擠壓模具加工材料的選用情況。中、小型機鍛模具的選材主要考慮鍛壓材料種類和生產批量，其次也要考慮模具尺寸、變形速度和潤滑條件對模具壽命的影響。
4.熱擠壓模及中、小機鍛模的熱處理
這類模具的制造工藝路線一般為:下料*鍛造、預先熱處理*機械加工成形，淬、回火、精加工。
下面分析各熱加工工序的工藝特點。
(1)鍛造工藝熱擠壓模及中、小機鍛模用鋼多為高合金鋼，所以模坯需經良好的鍛造，尤其是含鋁的熱作模具鋼，要注意鍛造加熱溫度和保溫時間的控制，以避免嚴重脫碳導致模具早期失效。
展開 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，組織可能發生轉變，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生蠕變，材料內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。
結果發現：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中，通過加熱使介質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。
通過適當的化學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生的離子轟擊表面
化學熱處理三個基本過程：
①介質的分解：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。
展開 熱處理工藝
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備；3.消除冷、熱加工所產生的內應力。
應用要點：1.適用于合金結構鋼、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不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態進行退火 。
2.正火
操作方法：將鋼件加熱到Ac3或Accm 以上30~50度，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能；2.細化晶粒，改善力學性能，為下一步工序做準備；3.消除冷、熱加工所產生的內應力。
應用要點：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預先熱處理工序。對于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結構鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對于一般中、高合金鋼，空冷可導致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。
3.淬火
操作方法：將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。
目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時對某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。
應用要點：1.一般用于含碳量大于百分之零點三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發揮鋼的強度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內應力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進行回火以得到較好的綜合力學性能。
4.回火
操作方法：將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。
目的：1.降低或消除淬火后的內應力，減少工件的變形和開裂；2.調整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學性能；3.穩定工件尺寸。
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發動機曲軸熱處理工藝開發
根據上述數據分析：42CrMoH相對于42CrMoA具有極高的淬透性，相同的熱處理參數條件下，獲得的組織同為回火索氏體，卻得到較高的抗拉強度、屈服強度和硬度，淬透層深度通過距表面4mm、8mm、12mm處各檢查一點的HB硬度值都超過了上限330HB的要求值，相對的伸長率、收縮率和沖擊值富余量不高，可以看出整支42CrMoH曲軸已完全淬透，也可反映曲軸選擇42CrMoH為原材料的必要性。
通過專用樣板檢測變形量達到2.1mm左右，分析原因是裝爐方式不合理及熱處理工裝形狀不符合要求導致熱處理變形較大。
批量生產熱處理工藝制定及試制
熱處理工藝制定
42CrMoH曲軸生產工藝流程為下料→加熱→模鍛→切邊、熱校正→檢查→拋丸→打磨→探傷、打磨→檢查→熱處理→硬度檢查→性能檢測→拋丸→探傷、打磨→檢查→打標記→冷校正→去應力回火→拋丸→防銹、包裝。由于曲軸尺寸復雜截面變化較大，為去除鍛造產生的各種殘余應力，優化鍛后組織、細化晶粒度，調質前先進行正火預備熱處理。為最大限度地提高單爐熱處理數量并滿足淬火冷卻效果而又達到最小變形量，綜合考慮，采用曲軸分層平放于專用料筐內的方式，層間保持水平且不可相互搭疊，見圖3。
表6 首件試驗數據
淬火冷卻采用天車懸掛料筐快速入油，油溫加熱并保持在40～80℃范圍內，并結合循環攪拌系統以盡快穿過蒸汽膜階段進入快速冷卻，保證冷卻效果均勻，回火后為避免出現第二類回火脆性而降低韌性值，采用水冷快速通過。
42CrMoH屬于亞共析鋼，臨界溫度Ac3為800℃，亞共析鋼的淬火加熱溫度為Ac3+(30～70）℃。考慮到實際裝爐量，確定正火工藝為880±10℃×(180～240）min，空冷；淬火工藝為850±10℃×(180～240）min，油冷；回火工藝為(560～600）±10℃×(210～270）min，水冷。
展開 熱處理新工藝新設備
第一節真空熱處理
1968年前后，美國海斯公司和日本真空研究所研制出了真空淬火劑，制成油冷和水冷式真空爐，解決了真空熱處理后油中或水中淬火的問題。因此，真空熱處理的范圍就擴大了。由原來只用于稀有金屬、磁性材料、半導體材料的退火，白硬鋼淬火和有色金屬和合金鋼焊接外，擴大到用于工具鋼、不銹鋼、時效硬化鋼以及碳鋼、合金鋼的熱處理和化學熱處理。
真空熱處理無污染，無氧化脫碳，變形小，為鹽浴加熱變形量的1／5—1／10。這主要是由于加熱均勻、升溫緩慢所致。加工余量可以減小，由于在真空中加熱，零件中存在，的有害雜質、氣體等均可除去，提高了性能和使用壽命。如AISl430不銹鋼螺栓，真空加熱比氫氣保護下加熱強度提高25％。模具的壽命可提高40％。真空滲碳溫度可達1000~C以上，擴散期只需一般氣體滲碳的1／5，所以整個滲碳時間町以顯著縮短，滲層均勻，有效層厚。對形狀復雜、小孔多的工件滲碳效果更為顯著。
近年來，真空熱處理技術在許多工業國家均有迅速的發展，現有的真空熱處理爐多為周期作業爐，形狀有立式、臥式、臺車式數種。多屑冷壁爐，真空度為o．0133Pa(1Xlo 4mmHg)，現在較為先進的有連續作業三室真空爐，裝爐量可達388kg，生產率可達200kg／h。但國外的一些學者對真空熱處理提出不同的看法，他們認為真空熱處理在經濟上是不合算的。因為真窄熱處理原來是處理鈦合金等高溫活潑金屬而采用的。處理普通金屬模具，加熱溫度一般不超過1050℃，熱輻射很小，加熱效率低(因真空中沒有熱的傳導)。因此目前有采用抽真空o．0133Pa后，爐內再充人純氮進行加熱。此外，也可以排除因為高溫加熱零件的鉻和鋁升華。
一、真空熱處理的一般概念
1．真空及其度量
真空不是沒有一點空氣，而是在一個空間內，氣體的大氣壓力低于一個大氣壓的狀態。可廣義地理解為氣體極為稀薄的空間。
展開 金屬材料力學性能和熱處理工藝
熱處理分類：
普通熱處理（四火：退火、正火、淬火、回火）
表面熱處理 （表面淬火、化學熱處理）
其他熱處理（真空熱處理、形變熱處理等 ）
共析鋼在加熱時的組織轉變
珠光體向奧氏體轉變過程四步：
（1）奧氏體形核；
（2）奧氏體長大；
（3）剩余Fe3C溶解；
（4）奧氏體均勻化。
鋼在冷卻時的組織轉變
奧氏體的冷卻轉變：奧氏體在臨界點A1以上是穩定相，冷卻至A1以下就成了不穩定相，要發生組織轉變。
重要性：決定了鋼熱處理后的組織和性能。同一種鋼，加熱溫度和保溫時間相同，冷卻方法不同，熱處理后的性能截然不同。
展開 熱處理工藝對模具變形有怎樣的影響？
以上僅是從熱處理方面分析了模具變形的各個因素，這只能作為解決問題的參考。
