第6章钢的热处理工艺 教学提示:钢的热处理是提高机械产品质量,充分发挥现有材料的潜力的重要工艺方 法,是钢的热处理理论在生产实践中的具体应用。运用钢的热处理基本原理,结合C曲线 分析过冷奧氏体转变产物的组织和性能是掌握钢在热处理过程中工芑一组织一性能变化规 律的前提。根据零件的使用条件和性能要求,结合零件的加工工艺过程,采用合理的热处 理手段,是提高零件力学性能、提高零件使用寿命的必要条件 教学要求:本章要求学生在掌握钢的热处理原理的基础上,熟悉常用热处理工艺(退火 正火、淬火、回火、表面淬火和化学热处理)的目的及其应用范围;明确热处理在机械零件 加工制造过程中的地位和作用,并能合理地制定典型零件(齿轮、轴)的加工工艺路线。掌 握淬透性的概念以及淬透性曲线在选材中的实际应用 钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理 时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺种类很多,根据加热、冷却方式及获 得组织和性能的不同,钢的热处理工艺可分为:普通热处理(退火、正火、淬火和回火)、 表面热处理(表面淬火和化学热处理等)及特殊热处理(形变热处理、磁场热处理等)。根据热 处理在零件生产工艺流程中的位置和作用,热处理又可分为预备热处理和最终热处理。 61钢的普通热处理 普通热处理主要包括退火、正火、淬火和回火,一般也称为热处理的“四把火”。普 通热处理是最基本、最重要、应用最为广泛的热处理方式。通常用来改变零件整体的组织 和性能 6.1.1退火 退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到工艺预定的某一温度,经保温后缓慢冷却下来 (一般为随炉冷却或埋入石灰中),以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 根据钢的成分和退火的目的、要求的不同,退火又可分为完全退火、等温退火、球化 退火、再结晶退火、去应力退火等。各种退火的加热温度范围和工艺曲线如图6.1所示 1.完全退火 将钢件或毛坯加热到A3以上20℃~30℃,保温一段时间,使钢中组织完全转变成奥 氏体后,缓慢冷却(一般为随炉冷却)到500℃~600℃以下出炉,在空气中冷却下来。所谓 “完全”是指加热时获得完全的奥氏体组织 1)完全退火的目的 改善热加工造成的粗大、不均匀的组织;中碳以上碳钢和合金钢降低硬度从而改善其
第 6 章 钢的热处理工艺 教学提示：钢的热处理是提高机械产品质量，充分发挥现有材料的潜力的重要工艺方 法，是钢的热处理理论在生产实践中的具体应用。运用钢的热处理基本原理，结合 C 曲线， 分析过冷奥氏体转变产物的组织和性能是掌握钢在热处理过程中工艺—组织—性能变化规 律的前提。根据零件的使用条件和性能要求，结合零件的加工工艺过程，采用合理的热处 理手段，是提高零件力学性能、提高零件使用寿命的必要条件。 教学要求：本章要求学生在掌握钢的热处理原理的基础上，熟悉常用热处理工艺(退火、 正火、淬火、回火、表面淬火和化学热处理)的目的及其应用范围；明确热处理在机械零件 加工制造过程中的地位和作用，并能合理地制定典型零件(齿轮、轴)的加工工艺路线。掌 握淬透性的概念以及淬透性曲线在选材中的实际应用。 钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理 时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺种类很多，根据加热、冷却方式及获 得组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为：普通热处理(退火、正火、淬火和回火)、 表面热处理(表面淬火和化学热处理等)及特殊热处理(形变热处理、磁场热处理等)。根据热 处理在零件生产工艺流程中的位置和作用，热处理又可分为预备热处理和最终热处理。 6.1 钢的普通热处理 普通热处理主要包括退火、正火、淬火和回火，一般也称为热处理的“四把火”。普 通热处理是最基本、最重要、应用最为广泛的热处理方式。通常用来改变零件整体的组织 和性能。 6.1.1 退火 退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到工艺预定的某一温度，经保温后缓慢冷却下来 (一般为随炉冷却或埋入石灰中)，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 根据钢的成分和退火的目的、要求的不同，退火又可分为完全退火、等温退火、球化 退火、再结晶退火、去应力退火等。各种退火的加热温度范围和工艺曲线如图 6.1 所示。 1. 完全退火 将钢件或毛坯加热到 Ac3 以上 20℃～30℃，保温一段时间，使钢中组织完全转变成奥 氏体后，缓慢冷却(一般为随炉冷却)到 500℃～600℃以下出炉，在空气中冷却下来。所谓 “完全”是指加热时获得完全的奥氏体组织。 1) 完全退火的目的 改善热加工造成的粗大、不均匀的组织；中碳以上碳钢和合金钢降低硬度从而改善其
第6章钡的热处理工艺 109 切削加工性能(一般情况下,工件硬度在170HB~230HB之间时易于切削加工,高于或低 于这个硬度范围时,都会使切削困难):消除铸件、锻件及焊接件的内应力。 m0圈多 扩散退火 完全退火 扩散退火 球化退火 完全退火 去应力退 球化退火 去应力退火 00.20.40.60.81.01.21.4 时间 (a)加热温度范围 b)工艺曲线 6.1各种退火和正火工艺示意图 2)适用范围 完全退火主要适用于含碳量为0.25%~0.77%的亚共析成分的碳钢、合金钢和工程铸 件、锻件和热轧型材。过共析钢不宜采用完全退火,因为过共析钢加热至Acm以上缓慢冷 却时,二次渗碳体会以网状沿奥氏体晶界析出,使钢的强度、塑性和冲击韧性显著下降。 2.等温退火 将钢件或毛坯加热至As(或A1)以上20℃~30℃,保温一定时间后,较快地冷却至过 冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区,使奥氏体转变为珠光体 后,再缓慢冷却下来,这种热处理方式为等温退火 等温退火的目的与完全退火相同,但是等温退火时的转变容易控制,能获得均匀的预 期组织,对于大型制件及合金钢制件较适宜,可大大缩短退火周期。 3.球化退火 球化退火是将钢件或毛坯加热到略高于Aa1的温度,经长时间保温,使钢中二次渗碳 体自发转变为颗粒状(或称球状)渗碳体,然后以缓慢的速度冷却到室温的工艺方法 1)球化退火的目的 降低硬度,均匀组织,改善切削加工性能,为淬火作准备 2)球化退火的适用范围 球化退火主要适用于碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和 过共析钢(含碳量大于0.77%)。 4.扩散退火 为减少钢锭、铸件的化学成分和组织的不均匀性,将其加热到略低于固相线温度(钢的 熔点以下100℃~200℃),长时间保温并缓冷,使钢锭等化学成分和组织均匀化。由于扩散 退火加热温度高,因此退火后晶粒粗大,可用完全退火或正火细化晶粒
第 6 章 钢的热处理工艺 ·109· ·109· 切削加工性能(一般情况下，工件硬度在 170HB～230HB 之间时易于切削加工，高于或低 于这个硬度范围时，都会使切削困难)；消除铸件、锻件及焊接件的内应力。 图 6.1 各种退火和正火工艺示意图 2) 适用范围 完全退火主要适用于含碳量为 0.25%～0.77%的亚共析成分的碳钢、合金钢和工程铸 件、锻件和热轧型材。过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢加热至 Accm以上缓慢冷 却时，二次渗碳体会以网状沿奥氏体晶界析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著下降。 2. 等温退火 将钢件或毛坯加热至 Ac3(或 Ac1)以上 20℃～30℃，保温一定时间后，较快地冷却至过 冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使奥氏体转变为珠光体 后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为等温退火。 等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转变容易控制，能获得均匀的预 期组织，对于大型制件及合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。 3. 球化退火 球化退火是将钢件或毛坯加热到略高于 Ac1 的温度，经长时间保温，使钢中二次渗碳 体自发转变为颗粒状(或称球状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的工艺方法。 1) 球化退火的目的 降低硬度，均匀组织，改善切削加工性能，为淬火作准备。 2) 球化退火的适用范围 球化退火主要适用于碳素工具钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢和合金工具钢等共析钢和 过共析钢(含碳量大于 0.77%)。 4. 扩散退火 为减少钢锭、铸件的化学成分和组织的不均匀性，将其加热到略低于固相线温度(钢的 熔点以下 100℃～200℃)，长时间保温并缓冷，使钢锭等化学成分和组织均匀化。由于扩散 退火加热温度高，因此退火后晶粒粗大，可用完全退火或正火细化晶粒
金属学与热处理 5.去应力退火、再结晶退火 去应力退火又称低温退火。它是将钢加热到400℃~500℃(A1温度以下),保温一段时 间,然后缓慢冷却到室温的工艺方法。其目的是为了消除铸件、锻件和焊接件以及冷变 形等加工中所造成的内应力。因去应力退火温度低、不改变工件原来的组织,故应用广泛 再结晶退火主要用于消除冷变形加工(如无冷轧、冷拉、冷冲)产生的畸变组织,消除 加工硬化而进行的低温退火。加热温度为再结晶温度(使变形晶粒再次结晶为无变形晶粒的 温度)以上150℃~250℃。再结晶退火可使冷变形后被拉长的晶粒重新形核长大为均匀的等 轴晶,从而消除加工硬化效果 612正火 正火是将钢加热到A3(亚共析钢)和Acm(过共析钢)以上30℃~50℃,经过保温一段时 间后,在空气中或在强制流动的空气中冷却到室温的工艺方法。正火的目的为以下三点 1.作为最终热处理 对强度要求不高的零件,正火可以作为最终热处理。正火可以细化晶粒,使组织均匀 化,减少亚共析钢中铁素体含量,使珠光体含量增多并细化,从而提高钢的强度、硬度和 韧性。 2.作为预先热处理 截面较大的结构钢件,在淬火或调质处理(淬火加高温回火)前常进行正火,可以消除 魏氏组织和带状组织,并获得细小而均匀的组织。对于含碳量大于0.77%的碳钢和合金工 具钢中存在的网状渗碳体,正火可减少二次渗碳体量,并使其不形成连续网状,为球化退 火作组织准备。 3.改善切削加工性能 正火可改善低碳钢(含碳量低于0.25%)的切削加工性能。含碳量低于0.25%的碳钢, 退火后硬度过低,切削加工时容易“粘刀”,表面粗糙度很差,通过正火使硬度提高至 140HB~190HB,接近于最佳切削加工硬度,从而改善切削加工性能。 正火比退火冷却速度快,因而正火组织比退火组织细,强度和硬度也比退火组织高。 当碳钢的含碳量小于0.6%时。正火后组织为铁素体+索氏体,当含碳量大于0.6%时,正火 后组织为索氏体。由于正火的生产周期短,设备利用率高,生产效率较高,因此成本较低, 在生产中应用广泛。正火工艺示意图如图61所示。 6.1.3淬火 淬火是指将钢加热到临界温度以上,保温后以大于临界冷却速度的冷速冷却,使奥氏 体转变为马氏体的热处理工艺。因此,淬火的目的就是为了获得马氏体,并与适当的回火 工艺相配合,以提高钢的力学性能。淬火、回火是钢的最重要的强化方法,也是应用最广 的热处理工艺之一。作为各种机器零件、工具及模具的最终热处理,淬火是赋予零件最终 性能的关键工序 110
·110· 金属学与热处理 ·110· 5. 去应力退火、再结晶退火 去应力退火又称低温退火。它是将钢加热到 400℃～500℃(Ac1 温度以下)，保温一段时 间，然后缓慢冷却到室温的工艺方法。其目的是为了消除铸件、锻件和焊接件以及冷变 形等加工中所造成的内应力。因去应力退火温度低、不改变工件原来的组织，故应用广泛。 再结晶退火主要用于消除冷变形加工(如无冷轧、冷拉、冷冲)产生的畸变组织，消除 加工硬化而进行的低温退火。加热温度为再结晶温度(使变形晶粒再次结晶为无变形晶粒的 温度)以上 150℃～250℃。再结晶退火可使冷变形后被拉长的晶粒重新形核长大为均匀的等 轴晶，从而消除加工硬化效果。 6.1.2 正火 正火是将钢加热到 Ac3(亚共析钢)和 Ac cm(过共析钢)以上 30℃～50℃，经过保温一段时 间后，在空气中或在强制流动的空气中冷却到室温的工艺方法。正火的目的为以下三点。 1. 作为最终热处理 对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。正火可以细化晶粒，使组织均匀 化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和 韧性。 2. 作为预先热处理 截面较大的结构钢件，在淬火或调质处理(淬火加高温回火)前常进行正火，可以消除 魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。对于含碳量大于 0.77%的碳钢和合金工 具钢中存在的网状渗碳体，正火可减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退 火作组织准备。 3. 改善切削加工性能 正火可改善低碳钢(含碳量低于 0.25%)的切削加工性能。含碳量低于 0.25%的碳钢， 退火后硬度过低，切削加工时容易“粘刀”，表面粗糙度很差，通过正火使硬度提高至 140HB～190HB，接近于最佳切削加工硬度，从而改善切削加工性能。 正火比退火冷却速度快，因而正火组织比退火组织细，强度和硬度也比退火组织高。 当碳钢的含碳量小于 0.6%时。正火后组织为铁素体+索氏体，当含碳量大于 0.6%时，正火 后组织为索氏体。由于正火的生产周期短，设备利用率高，生产效率较高，因此成本较低， 在生产中应用广泛。正火工艺示意图如图 6.1 所示。 6.1.3 淬火 淬火是指将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的冷速冷却，使奥氏 体转变为马氏体的热处理工艺。因此，淬火的目的就是为了获得马氏体，并与适当的回火 工艺相配合，以提高钢的力学性能。淬火、回火是钢的最重要的强化方法，也是应用最广 的热处理工艺之一。作为各种机器零件、工具及模具的最终热处理，淬火是赋予零件最终 性能的关键工序
第6章钡的热处理工艺 ·111 1.淬火工艺 1)淬火温度 亚共析钢淬火加热温度为A3以上30℃~50℃;共析、过共析钢淬火加热温度为A 以上30℃~50℃。钢的淬火温度范围如图62所示。 奥氏体 7 珠光体+铁素体陈光体一次渗碳悃 00.20.40.60.81.0121.41.61.82.0 图62钢的淬火温度范围 亚共析碳钢在上述淬火温度加热,是为了获得晶粒细小的奥氏体,淬火后可获得细小 的马氏体组织。若加热温度过高,则引起奥氏体晶粒粗化,淬火后得到的马氏体组织也粗 大,从而使钢的性能严重脆化。若加热温度过低,如在A1~A3之间,则加热时组织为奥氏 体+铁素体;淬火后,奥氏体转变为马氏体,而铁素体被保留下来,此时的淬火组织为马氏 体+铁素体(+残余奥氏体),这样就造成了淬火硬度的不足 共析钢和过共析钢在淬火加热之前已经球化退火了,故加热到A1以上30℃~50℃不 完全奥氏体化后,其组织为奥氏体和部分未溶的细粒状渗碳体颗粒。淬火后,奧氏体转变 为马氏体,未溶滲碳体颗粒被保留下来。由于滲碳体硬度高,因此它不但不会降低淬火钢 的硬度,而且还可以提高它的耐磨性:若加热温度过高,甚至在Aam以上,则渗碳体溶入 奥氏体中的数量增大,奧氏体的含碳量增加,这不仅使未溶渗碳体颗粒减少,而且使M 点下降,淬火后残余奥氏体量增多,降低钢的硬度与耐磨性。同时,加热温度过高,会引 起奥氏体晶粒粗大,使淬火后的组织为粗大的片状马氏体,使显微裂纹增多,钢的脆性大 为增加。粗大的片状马氏体,还使淬火内应力增加,极易引起工件的淬火变形和开裂。因 此加热温度过高是不适宜的。 过共析钢的正常淬火组织为隐晶(即细小片状)马氏体的基体上均匀分布着细小颗粒状 渗碳体以及少量残余奥氏体,这种组织具有较高的强度和耐磨性,同时又具有一定的韧性, 符合高碳工具钢零件的使用要求。 2)淬火加热保温时间 加热保温时间的影响因素比较多,它与加热炉的类型、钢种、工件尺寸大小等有关, 般根据热处理手册中的经验公式确定。 3)淬火冷却方式 冷却是淬火的关键,冷却的好坏直接决定了钢淬火后的组织和性能。冷却介质应保证 工件得到马氏体,同时变形小,不开裂。理想的淬火曲线为650℃以上缓冷,以降低热应
第 6 章 钢的热处理工艺 ·111· ·111· 1. 淬火工艺 1) 淬火温度 亚共析钢淬火加热温度为 Ac3 以上 30℃～50℃；共析、过共析钢淬火加热温度为 Ac1 以上 30℃～50℃。钢的淬火温度范围如图 6.2 所示。 图 6.2 钢的淬火温度范围 亚共析碳钢在上述淬火温度加热，是为了获得晶粒细小的奥氏体，淬火后可获得细小 的马氏体组织。若加热温度过高，则引起奥氏体晶粒粗化，淬火后得到的马氏体组织也粗 大，从而使钢的性能严重脆化。若加热温度过低，如在 Ac1~Ac3 之间，则加热时组织为奥氏 体+铁素体；淬火后，奥氏体转变为马氏体，而铁素体被保留下来，此时的淬火组织为马氏 体+铁素体(+残余奥氏体)，这样就造成了淬火硬度的不足。 共析钢和过共析钢在淬火加热之前已经球化退火了，故加热到 Ac1 以上 30℃～50℃不 完全奥氏体化后，其组织为奥氏体和部分未溶的细粒状渗碳体颗粒。淬火后，奥氏体转变 为马氏体，未溶渗碳体颗粒被保留下来。由于渗碳体硬度高，因此它不但不会降低淬火钢 的硬度，而且还可以提高它的耐磨性；若加热温度过高，甚至在 Accm以上，则渗碳体溶入 奥氏体中的数量增大，奥氏体的含碳量增加，这不仅使未溶渗碳体颗粒减少，而且使 Ms 点下降，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢的硬度与耐磨性。同时，加热温度过高，会引 起奥氏体晶粒粗大，使淬火后的组织为粗大的片状马氏体，使显微裂纹增多，钢的脆性大 为增加。粗大的片状马氏体，还使淬火内应力增加，极易引起工件的淬火变形和开裂。因 此加热温度过高是不适宜的。 过共析钢的正常淬火组织为隐晶(即细小片状)马氏体的基体上均匀分布着细小颗粒状 渗碳体以及少量残余奥氏体，这种组织具有较高的强度和耐磨性，同时又具有一定的韧性， 符合高碳工具钢零件的使用要求。 2) 淬火加热保温时间 加热保温时间的影响因素比较多，它与加热炉的类型、钢种、工件尺寸大小等有关， 一般根据热处理手册中的经验公式确定。 3) 淬火冷却方式 冷却是淬火的关键，冷却的好坏直接决定了钢淬火后的组织和性能。冷却介质应保证： 工件得到马氏体，同时变形小，不开裂。理想的淬火曲线为 650℃以上缓冷，以降低热应
12 金属学与热处理 力。650℃~400℃快速冷却,保证全部奥氏体不分解。400℃以下缓冷,减少马氏体转变时 的相变应力。图6.3所示为钢的理想淬火冷却曲线 时间/s 图63钢的理想淬火冷却曲线 目前工厂中常用的淬火冷却介质,主要是水、油 水:水在650℃~550℃高温区冷却能力较强,在300℃~200℃低温区冷却能力也强。 淬火零件易变形开裂,因而适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。此外,水温对 水的冷却特性影响很大,水温升高,水在高温区的冷却能力显著下降,而低温区的冷却能 力仍然很强。因此淬火时水温不应超过30℃,通过加强水循环和工件的搅动可以提高工件 在高温区的冷却速度。 在水中加入盐、碱,其冷却能力比清水更强。例如浓度为10%NaCl或10%NaOH的水 溶液可使高温区(650℃~550℃)的冷却能力显著提高,10%NaCⅠ水溶液较纯水的冷却能力 提高10倍以上,而10%NaOH的水溶液的冷却能力更高。但这两种水基淬火介质在低温区 (300℃~200℃)的冷却速度亦很快。因此适用于低碳钢和中碳钢的淬火 油:油也是一种常用的淬火介质。目前工业上主要采用矿物油,如锭子油、机油等。 油的主要优点是在300℃~200℃低温区的冷却速度比水小得多,从而可大大降低淬火工件 的相变应力,减小工件变形和开裂倾向。油在650℃~550℃高温区间冷却能力低是其主要 缺点。但是对于过冷奥氏体比较稳定的合金钢,油是合适的淬火介质。与水相反,提高油 温可以降低黏度,增加流动性,故可提高高温区间的冷却能力。但是油温过高,容易着火, 般应控制在60℃~80℃。油适用于形状复杂的合金钢工件的淬火以及小截面、形状复杂 的碳钢工件的淬火 为减少工件的变形,熔融状态的盐也常用作淬火介质,称作盐浴。其特点是沸点高, 冷却能力介于水、油之间,常用于等温淬火和分级淬火,处理形状复杂、尺寸小、变形要 求严格的工件等。常用碱浴、盐浴的成分、熔点及使用温度见表6-1。 表6-1常用碱浴、盐浴的成分、熔点及使用温度 熔点/℃ 使用温度/C 80%KOH+20%NaOH+6%H2O外加) 140~250 150~500 硝盐 55%KNO+45%NaNO3 230~550 中性盐 30%KCl+20%NaCl+50%BaCI 580~800
·112· 金属学与热处理 ·112· 力。650℃～400℃快速冷却，保证全部奥氏体不分解。400℃以下缓冷，减少马氏体转变时 的相变应力。图 6.3 所示为钢的理想淬火冷却曲线。 图 6.3 钢的理想淬火冷却曲线 目前工厂中常用的淬火冷却介质，主要是水、油。 水：水在 650℃～550℃高温区冷却能力较强，在 300℃～200℃低温区冷却能力也强。 淬火零件易变形开裂，因而适用于形状简单、截面较大的碳钢零件的淬火。此外，水温对 水的冷却特性影响很大，水温升高，水在高温区的冷却能力显著下降，而低温区的冷却能 力仍然很强。因此淬火时水温不应超过 30℃，通过加强水循环和工件的搅动可以提高工件 在高温区的冷却速度。 在水中加入盐、碱，其冷却能力比清水更强。例如浓度为 10%NaCl 或 10%NaOH 的水 溶液可使高温区(650℃～550℃)的冷却能力显著提高，10%NaCl 水溶液较纯水的冷却能力 提高 10 倍以上，而 10%NaOH 的水溶液的冷却能力更高。但这两种水基淬火介质在低温区 (300℃～200℃)的冷却速度亦很快。因此适用于低碳钢和中碳钢的淬火。 油：油也是一种常用的淬火介质。目前工业上主要采用矿物油，如锭子油、机油等。 油的主要优点是在 300℃～200℃低温区的冷却速度比水小得多，从而可大大降低淬火工件 的相变应力，减小工件变形和开裂倾向。油在 650℃～550℃高温区间冷却能力低是其主要 缺点。但是对于过冷奥氏体比较稳定的合金钢，油是合适的淬火介质。与水相反，提高油 温可以降低黏度，增加流动性，故可提高高温区间的冷却能力。但是油温过高，容易着火， 一般应控制在 60℃～80℃。油适用于形状复杂的合金钢工件的淬火以及小截面、形状复杂 的碳钢工件的淬火。 为减少工件的变形，熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。其特点是沸点高， 冷却能力介于水、油之间，常用于等温淬火和分级淬火，处理形状复杂、尺寸小、变形要 求严格的工件等。常用碱浴、盐浴的成分、熔点及使用温度见表 6-1。 表 6-1 常用碱浴、盐浴的成分、熔点及使用温度 熔 盐 成 分 熔点/℃ 使用温度/℃ 碱浴 80%KOH+20%NaOH+6%H2O(外加) 130 140～250 硝盐 55%KNO3+45%NaNO2 137 150～500 硝盐 55%KNO3+45%NaNO3 218 230～550 中性盐 30%KCl+20%NaCl+50%BaCl2 560 580～800
第6章钡的热处理工艺 113· 2.淬火方法 淬火方法的选择,主要以获得马氏体和减少内应力、减少工件的变形和开裂为依据。 常用的淬火方法有:单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火。图64所示为不同 淬火方法示意图 图64不同淬火方法示意图 l一单介质淬火1一双介质淬火3一分级淬火4一等温淬火 1)单介质淬火 工件在一种介质中冷却,如水淬、油淬。优点是操作简单,易于实现机械化,应用广 泛。缺点是在水中淬火应力大,工件容易变形开裂;在油中淬火,冷却速度小,淬透直径 小,大型工件不易淬透。 2)双介质淬火 工件先在较强冷却能力介质中冷却到300℃左右,再在一种冷却能力较弱的介质中冷 却,如:先水淬后油淬,可有效减少马氏体转变的内应力,减小工件变形开裂的倾向,可 用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻,转 换过早容易淬不硬,转换过迟又容易淬裂。为了克服这一缺点,发展了分级淬火法。 3)分级淬火 工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火,盐浴或碱浴的温度在M点附近,工件在这一温度停 留2min~5min,然后取出空冷,这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的,是为了使工 件内外温度较为均匀,同时进行马氏体转变,可以大大减小淬火应力,防止变形开裂。分 级温度以前都定在略高于M点,工件内外温度均匀以后进入马氏体区。现在改进为在略 低于M点的温度分级。实践表明,在M点以下分级的效果更好。例如,高碳钢模具在 l60℃的碱浴中分级淬火,既能淬硬,变形又小,所以应用很广泛。 4)等温淬火 工件在等温盐浴中淬火,盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于M),工件等温停留较长 时间,直到贝氏体转变结束,取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢,目的是为了获得下 贝氏体,以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。低碳钢一般不采用等温淬火。 3.钢的淬透性 1)淬透性的基本概念 淬透性是钢的固有属性,它是选材和制定热处理工艺的重要依据之一。 淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小用钢在一定条件下淬火所获得的淬
第 6 章 钢的热处理工艺 ·113· ·113· 2. 淬火方法 淬火方法的选择，主要以获得马氏体和减少内应力、减少工件的变形和开裂为依据。 常用的淬火方法有：单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火。图 6.4 所示为不同 淬火方法示意图。 图 6.4 不同淬火方法示意图 1—单介质淬火 1—双介质淬火 3—分级淬火 4—等温淬火 1) 单介质淬火 工件在一种介质中冷却，如水淬、油淬。优点是操作简单，易于实现机械化，应用广 泛。缺点是在水中淬火应力大，工件容易变形开裂；在油中淬火，冷却速度小，淬透直径 小，大型工件不易淬透。 2) 双介质淬火 工件先在较强冷却能力介质中冷却到 300℃左右，再在一种冷却能力较弱的介质中冷 却，如：先水淬后油淬，可有效减少马氏体转变的内应力，减小工件变形开裂的倾向，可 用于形状复杂、截面不均匀的工件淬火。双液淬火的缺点是难以掌握双液转换的时刻，转 换过早容易淬不硬，转换过迟又容易淬裂。为了克服这一缺点，发展了分级淬火法。 3) 分级淬火 工件在低温盐浴或碱浴炉中淬火，盐浴或碱浴的温度在 Ms点附近，工件在这一温度停 留 2min～5min，然后取出空冷，这种冷却方式叫分级淬火。分级冷却的目的，是为了使工 件内外温度较为均匀，同时进行马氏体转变，可以大大减小淬火应力，防止变形开裂。分 级温度以前都定在略高于 Ms 点，工件内外温度均匀以后进入马氏体区。现在改进为在略 低于 Ms 点的温度分级。实践表明，在 Ms 点以下分级的效果更好。例如，高碳钢模具在 160℃的碱浴中分级淬火，既能淬硬，变形又小，所以应用很广泛。 4) 等温淬火 工件在等温盐浴中淬火，盐浴温度在贝氏体区的下部(稍高于 Ms)，工件等温停留较长 时间，直到贝氏体转变结束，取出空冷。等温淬火用于中碳以上的钢，目的是为了获得下 贝氏体，以提高强度、硬度、韧性和耐磨性。低碳钢一般不采用等温淬火。 3. 钢的淬透性 1) 淬透性的基本概念 淬透性是钢的固有属性，它是选材和制定热处理工艺的重要依据之一。 淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小用钢在一定条件下淬火所获得的淬
114 金属学与热处理 透层深度来表示。同样形状和尺寸的工件,用不同的钢材制造,在相同的条件下淬火,淬 透层较深的钢,其淬透性较好 淬透层的深度规定为由工件表面至半马氏体区的深度。半马氏体区的组织是由50%马 氏体和50%分解产物组成的。这样规定是因为半马氏体区的硬度变化显著,同时组织变化 明显,并且在酸蚀的断面上有明显的分界线,很容易测试 淬透性主要取决于钢的临界冷却速度,取决于过冷奥氏体的稳定性。 应当注意,钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念,后者是指钢淬火后形成的马氏体 组织所能达到的硬度,它主要取决于马氏体中的含碳量。 2)淬透性的测量方法 目前测定钢淬透性最常用的方法是末端淬火法,简称端淬法。此法通常用于测定优质 碳素结构钢、合金结构钢的淬透性,也可用于测定弹簧钢、轴承钢和工具钢的淬透性。我 国GB/226—1988《钢的淬透性末端淬火试验方法》规定的试样形状、尺寸及试验原理如 图65所示。试验时将φ25×10mm的标准试样加热至奥氏体状态后迅速取出置于试验装置 上,对末端喷水冷却,试样上距末端越远的部分,冷却速度越小,因此硬度值越低。试样冷 却完毕后,沿其轴线方向相对的两侧各磨去02mm~0.5mm,在此平面上从试样末端开始, 每隔1.5mm测一点硬度,绘出硬度与至末端距离的关系曲线,称为端淬曲线。由于同一种 钢号的化学成分允许在一定范围内波动,因而相关手册中给出的不是一条曲线,而是一条 带,称之为淬透性带,如图66所示。 根据钢的淬透性曲线,钢的淬透性值通常用JRC表示。其中J表示末端淬透性,d 表示至末端的距离,HRC表示在该处测得的硬度值。例如淬透性值J,即表示在淬透性 带上距末端5mm处的硬度值为40HRC,J35即表示距末端10m~15mm处的硬度 值为35HRC。 另外,在生产中也常用“临界直径”来表示钢的淬透性。它是指圆柱形试样在某种淬 火介质中淬火时,心部刚好为半马氏体组织的最大圆柱形直径,用D0表示。显然,在相同 的冷却条件下,D0越大,则钢的淬透性也越大。表6-2列出了几种常用钢在水和油中淬火 时的临界淬透直径。 在700℃时的冷却速度/CS 4216.5105.94.53.6 33610527.513.67.5503.93.2 036912151821242730333639 距末端距离/mm 图6.5端淬试验示意图 图66W=45%钢的淬透性带 114
·114· 金属学与热处理 ·114· 透层深度来表示。同样形状和尺寸的工件，用不同的钢材制造，在相同的条件下淬火，淬 透层较深的钢，其淬透性较好。 淬透层的深度规定为由工件表面至半马氏体区的深度。半马氏体区的组织是由 50%马 氏体和 50%分解产物组成的。这样规定是因为半马氏体区的硬度变化显著，同时组织变化 明显，并且在酸蚀的断面上有明显的分界线，很容易测试。 淬透性主要取决于钢的临界冷却速度，取决于过冷奥氏体的稳定性。 应当注意，钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念，后者是指钢淬火后形成的马氏体 组织所能达到的硬度，它主要取决于马氏体中的含碳量。 2) 淬透性的测量方法 目前测定钢淬透性最常用的方法是末端淬火法，简称端淬法。此法通常用于测定优质 碳素结构钢、合金结构钢的淬透性，也可用于测定弹簧钢、轴承钢和工具钢的淬透性。我 国 GB/T 226—1988《钢的淬透性末端淬火试验方法》规定的试样形状、尺寸及试验原理如 图 6.5 所示。试验时将φ 25×100mm 的标准试样加热至奥氏体状态后迅速取出置于试验装置 上，对末端喷水冷却，试样上距末端越远的部分，冷却速度越小，因此硬度值越低。试样冷 却完毕后，沿其轴线方向相对的两侧各磨去 0.2mm～0.5mm，在此平面上从试样末端开始， 每隔 1.5mm 测一点硬度，绘出硬度与至末端距离的关系曲线，称为端淬曲线。由于同一种 钢号的化学成分允许在一定范围内波动，因而相关手册中给出的不是一条曲线，而是一条 带，称之为淬透性带，如图 6.6 所示。 根据钢的淬透性曲线，钢的淬透性值通常用 HRC J d 表示。其中 J 表示末端淬透性，d 表示至末端的距离，HRC 表示在该处测得的硬度值。例如淬透性值 40 5 J ，即表示在淬透性 带上距末端 5mm 处的硬度值为 40HRC， 35 10 15 J ∼ 即表示距末端 10mm～15mm 处的硬度 值为 35HRC。 另外，在生产中也常用“临界直径”来表示钢的淬透性。它是指圆柱形试样在某种淬 火介质中淬火时，心部刚好为半马氏体组织的最大圆柱形直径，用 D0表示。显然，在相同 的冷却条件下，D0 越大，则钢的淬透性也越大。表 6-2 列出了几种常用钢在水和油中淬火 时的临界淬透直径。 图 6.5 端淬试验示意图 图 6.6 wc=45%钢的淬透性带
第6章钡的热处理工艺 115· 表6-2几种常用钢在水和油中淬火时的临界淬透直径 D油/mm 心部组织 10~18 0%M 9~15 18~38 20~36 12~24 50%M I cRmNtI 32~50 0%M T8~T12 15~18 95%M 3)淬透性的实际意义 钢的淬透性在生产中有重要的实际意义,工件在整体淬火条件下,从表面至中心是否 淬透,对其机械性能有重要影响。在拉伸、压缩、弯曲或剪切应力的作用下,工件尺寸较 大的零件,例如齿轮类、轴类零件,希望整个截面都能被淬透,从而保证零件在整个截面 上的机械性能均匀一致,此时应选用淬透性较高的钢种制造。如果钢的淬透性低,工件整 个截面不能被全部淬透,则从表面到心部的组织不一样,力学性能也不相同。此时,心部 的机械性能,特别是冲击韧性很低。另外,对于形状复杂、要求淬火变形小的工件(如精密 模具、量具等),如果选用淬透性较高的钢,则可以在较缓和的介质中淬火,减小淬火应力 因而工件变形较小。但是并非任何工件都要求选用淬透性高的钢,在某些情况下反而希望 钢的淬透性低些。例如承受弯曲或扭转载荷的轴类零件,其外层承受应力最大,轴心部分 应力较小,因此选用淬透性较小的钢,淬透工件半径的1/3~1/2即可。表面淬火用钢也应 采用低淬透性钢,淬火时只是表层得到马氏体。焊接用钢也希望淬透性小,目的是为了避 免焊缝及热影响区在焊后冷却过程中淬火得到马氏体,从而防止焊接构件的变形和开裂。 般情况下,淬透性好的钢要比淬透性差的钢的价格高 4)影响淬透性的因素 ①含碳量:在碳钢中,共析钢的临界冷速最小,淬透性最好;亚共析钢随含碳量增加, 临界冷速减小,淬透性提髙:过共析钢随含碳量増加,临界冷速増加,淬透性降低 ②合金元素:除钴以外,其余合金元素溶于奥氏体后,降低临界冷却速度,使过冷奥 氏体的转变曲线右移,提高钢的淬透性,因此合金钢的淬透性往往比碳钢要好。 ③奥氏体化温度:提高钢材的奥氏体化温度,将使奥氏体成分均匀、晶粒长大,因而 可减少珠光体的形核率,降低钢的临界冷却速度,增加其淬透性。但奥氏体晶粒长大,生 成的马氏体也会比较粗大,会降低钢材常温下的力学性能 ④钢中未溶第二相:钢加热奥氏体化时,未溶入奥氏体中的碳化物、氮化物及其他非 金属夹杂物,会成为奥氏体分解的非自发形核核心,使临界冷却速度增大,降低淬透性。 淬透性好的钢材经调质处理后,整个截面都是回火索氏体,力学性能均匀,强度高, 韧性好;而淬透性差的钢表层为回火索氏体,心部为片状索氏体+铁素体,心部强韧性差 因此,钢材的淬透性是影响工件选材和热处理强化效果的重要因素。图67为淬透性不同 的钢调质后力学性能的比较
第 6 章 钢的热处理工艺 ·115· ·115· 表 6-2 几种常用钢在水和油中淬火时的临界淬透直径 钢 号 D0水/mm D0油/mm 心部组织 45 10～18 6～8 50%M 60 20～25 9～15 50%M 40Mn 18～38 10～18 50%M 40Cr 20～36 12～24 50%M 18CrMnTi 32～50 12～20 50%M T8~T12 15～18 5～7 95%M 3) 淬透性的实际意义 钢的淬透性在生产中有重要的实际意义，工件在整体淬火条件下，从表面至中心是否 淬透，对其机械性能有重要影响。在拉伸、压缩、弯曲或剪切应力的作用下，工件尺寸较 大的零件，例如齿轮类、轴类零件，希望整个截面都能被淬透，从而保证零件在整个截面 上的机械性能均匀一致，此时应选用淬透性较高的钢种制造。如果钢的淬透性低，工件整 个截面不能被全部淬透，则从表面到心部的组织不一样，力学性能也不相同。此时，心部 的机械性能，特别是冲击韧性很低。另外，对于形状复杂、要求淬火变形小的工件(如精密 模具、量具等)，如果选用淬透性较高的钢，则可以在较缓和的介质中淬火，减小淬火应力， 因而工件变形较小。但是并非任何工件都要求选用淬透性高的钢，在某些情况下反而希望 钢的淬透性低些。例如承受弯曲或扭转载荷的轴类零件，其外层承受应力最大，轴心部分 应力较小，因此选用淬透性较小的钢，淬透工件半径的 1/3～1/2 即可。表面淬火用钢也应 采用低淬透性钢，淬火时只是表层得到马氏体。焊接用钢也希望淬透性小，目的是为了避 免焊缝及热影响区在焊后冷却过程中淬火得到马氏体，从而防止焊接构件的变形和开裂。 一般情况下，淬透性好的钢要比淬透性差的钢的价格高。 4) 影响淬透性的因素 ① 含碳量：在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好；亚共析钢随含碳量增加， 临界冷速减小，淬透性提高；过共析钢随含碳量增加，临界冷速增加，淬透性降低。 ② 合金元素：除钴以外，其余合金元素溶于奥氏体后，降低临界冷却速度，使过冷奥 氏体的转变曲线右移，提高钢的淬透性，因此合金钢的淬透性往往比碳钢要好。 ③ 奥氏体化温度：提高钢材的奥氏体化温度，将使奥氏体成分均匀、晶粒长大，因而 可减少珠光体的形核率，降低钢的临界冷却速度，增加其淬透性。但奥氏体晶粒长大，生 成的马氏体也会比较粗大，会降低钢材常温下的力学性能。 ④ 钢中未溶第二相：钢加热奥氏体化时，未溶入奥氏体中的碳化物、氮化物及其他非 金属夹杂物，会成为奥氏体分解的非自发形核核心，使临界冷却速度增大，降低淬透性。 淬透性好的钢材经调质处理后，整个截面都是回火索氏体，力学性能均匀，强度高， 韧性好；而淬透性差的钢表层为回火索氏体，心部为片状索氏体+铁素体，心部强韧性差。 因此，钢材的淬透性是影响工件选材和热处理强化效果的重要因素。图 6.7 为淬透性不同 的钢调质后力学性能的比较
金属学与热处理 HB HB (a)完全淬透(b)淬透层较厚(c)淬透层较薄 图67淬透性不同的钢调质后力学性能的比较 614回火 将淬火后的零件加热到低于Aa1的某一温度并保温,然后冷却到室温的热处理工艺称 为回火。回火是紧接淬火的一道热处理工艺,大多数淬火钢都要进行回火。 回火的目的是为了稳定工件组织和尺寸,减小或消除淬火应力,提高钢的塑性和韧性, 获得工件所需的力学性能,以满足不同工件的性能要求。 钢在淬火后,得到的马氏体和残余奥氏体组织是不稳定的,存在着自发向稳定组织转 变的倾向。回火加热可加速这种自发转变过程。根据转变发生的过程和形成的组织,回火 可分为四个阶段 第一阶段(200℃以下):马氏体分解。 第二阶段(200℃~300℃):残余奥氏体分解。 第三阶段(250℃~400℃):碳化物的转变 第四阶段(400℃以上):渗碳体的聚集长大与α相的再结晶。 制定钢的回火工艺时,应根据钢的化学成分、工件的性能要求以及工件淬火后的组织 和硬度来正确选择回火温度、保温时间、回火后的冷却方式等,以保证工件回火后能获得 所需要性能。决定工件回火后的组织和性能最重要的因素是回火温度。生产中根据工件所 要求的力学性能、所用的回火温度的高低,可将回火分为低温、中温和高温回火。 1.低温回火 低温回火温度范围一般为150℃~250℃,得到回火马氏体组织。低温回火钢大部分是 淬火高碳钢和淬火高合金钢。经低温回火后得到隐晶马氏体加细粒状碳化物组织,即回火 马氏体。亚共析钢低温回火后组织为回火马氏体(回火M):过共析钢低温回火后组织为回 火马氏体+碳化物+残余奥氏体。低温回火的目的是在保持高硬度(58HRC~64HRC)、强度 和耐磨性的情况下,适当提高淬火钢的韧性,同时显著降低钢的淬火应力和脆性。在生产 中低温回火大量应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件、表面淬火工件等 精密量具、轴承、丝杠等零件为了减少在最后加工工序中形成的附加应力,增加尺寸 稳定性,可增加一次在120℃~250℃,保温时间长达几十小时的低温回火,有时称为人工 时效或稳定化处理
·116· 金属学与热处理 ·116· 图 6.7 淬透性不同的钢调质后力学性能的比较 6.1.4 回火 将淬火后的零件加热到低于 Ac1 的某一温度并保温，然后冷却到室温的热处理工艺称 为回火。回火是紧接淬火的一道热处理工艺，大多数淬火钢都要进行回火。 回火的目的是为了稳定工件组织和尺寸，减小或消除淬火应力，提高钢的塑性和韧性， 获得工件所需的力学性能，以满足不同工件的性能要求。 钢在淬火后，得到的马氏体和残余奥氏体组织是不稳定的，存在着自发向稳定组织转 变的倾向。回火加热可加速这种自发转变过程。根据转变发生的过程和形成的组织，回火 可分为四个阶段。 第一阶段(200℃以下)：马氏体分解。 第二阶段(200℃～300℃)：残余奥氏体分解。 第三阶段(250℃～400℃)：碳化物的转变。 第四阶段(400℃以上)：渗碳体的聚集长大与α 相的再结晶。 制定钢的回火工艺时，应根据钢的化学成分、工件的性能要求以及工件淬火后的组织 和硬度来正确选择回火温度、保温时间、回火后的冷却方式等，以保证工件回火后能获得 所需要性能。决定工件回火后的组织和性能最重要的因素是回火温度。生产中根据工件所 要求的力学性能、所用的回火温度的高低，可将回火分为低温、中温和高温回火。 1. 低温回火 低温回火温度范围一般为 150℃～250℃，得到回火马氏体组织。低温回火钢大部分是 淬火高碳钢和淬火高合金钢。经低温回火后得到隐晶马氏体加细粒状碳化物组织，即回火 马氏体。亚共析钢低温回火后组织为回火马氏体(回火 M)；过共析钢低温回火后组织为回 火马氏体+碳化物+残余奥氏体。低温回火的目的是在保持高硬度(58HRC～64HRC)、强度 和耐磨性的情况下，适当提高淬火钢的韧性，同时显著降低钢的淬火应力和脆性。在生产 中低温回火大量应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件、表面淬火工件等。 精密量具、轴承、丝杠等零件为了减少在最后加工工序中形成的附加应力，增加尺寸 稳定性，可增加一次在 120℃～250℃，保温时间长达几十小时的低温回火，有时称为人工 时效或稳定化处理
第6章钡的热处理工艺 117· 2.中温回火 中温回火温度一般在350℃~500℃之间,回火组织是在铁素体基体上大量弥散分布着 细粒状渗碳体,即回火屈氏体组织。回火屈氏体组织中的铁素体还保留着马氏体的形态。 中温回火后工件的内应力基本消除,具有高的弹性极限和屈服极限、较高的强度和硬度 (35℃~45HRC)、良好的塑性和韧性。中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具 3.高温回火 高温回火温度为500℃~650℃,通常将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称 为调质处理。高温回火的组织为回火索氏体,即细粒状渗碳体和铁素体。回火索氏体中的 铁素体为发生再结晶的多边形铁素体。高温回火后钢具有强度、塑性和韧性都较好的综合 力学性能,硬度为25HRC~35HRC,广泛应用于中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种受 力比较复杂的重要结构零件,如发动机曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车半轴、机床齿轮及主 轴等。也可作为某些精密工件如量具、模具等的预先热处理。 除上述三种回火方法之外,某些不能通过退火来软化的高合金钢,可以在600℃~680℃ 进行软化回火。 钢在不同温度下回火后硬度随回火温度的变化,以及钢的力学性能与回火温度的关系 如图68、图69所示 1200500 =0.2%6」 (MPa) 淬火300400500600退火 回火温度/C 回火温度rC 图68钢的硬度随回火温度的变化 图6940钢力学性能与回火温度的关系图 火脆性 钢在回火时会产生回火脆性现象,即在250℃~400℃和450℃~650℃两个温度区间回 火后,钢的冲击韧性明显下降(见图6.10)。这种脆化现象称为回火脆性。根据脆化现象产 生的机理和温度区间,回火脆性可分为两类: 1)第一类回火脆性(低温回火脆性) 钢在250℃~350℃范围内回火时出现的脆性称为低温回火脆性。因为这种回火脆性产 生后无法消除,所以也称它为不可逆回火脆性。回火后的冷却速度对这种脆性没有影响。 低温回火脆性产生的原因是由于回火马氏体中分解出稳定的细片状化合物而引起的。为了 防止低温回火脆性,通常的办法是避免在脆化温度范围内回火,有时为了保证要求的力学
第 6 章 钢的热处理工艺 ·117· ·117· 2. 中温回火 中温回火温度一般在 350℃～500℃之间，回火组织是在铁素体基体上大量弥散分布着 细粒状渗碳体，即回火屈氏体组织。回火屈氏体组织中的铁素体还保留着马氏体的形态。 中温回火后工件的内应力基本消除，具有高的弹性极限和屈服极限、较高的强度和硬度 (35℃～45HRC)、良好的塑性和韧性。中温回火主要用于各种弹簧零件及热锻模具。 3. 高温回火 高温回火温度为 500℃～650℃，通常将淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称 为调质处理。高温回火的组织为回火索氏体，即细粒状渗碳体和铁素体。回火索氏体中的 铁素体为发生再结晶的多边形铁素体。高温回火后钢具有强度、塑性和韧性都较好的综合 力学性能，硬度为 25HRC～35HRC，广泛应用于中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种受 力比较复杂的重要结构零件，如发动机曲轴、连杆、连杆螺栓、汽车半轴、机床齿轮及主 轴等。也可作为某些精密工件如量具、模具等的预先热处理。 除上述三种回火方法之外，某些不能通过退火来软化的高合金钢，可以在 600℃～680℃ 进行软化回火。 钢在不同温度下回火后硬度随回火温度的变化，以及钢的力学性能与回火温度的关系 如图 6.8、图 6.9 所示。 图 6.8 钢的硬度随回火温度的变化 图 6.9 40 钢力学性能与回火温度的关系图 4. 回火脆性 钢在回火时会产生回火脆性现象，即在 250℃～400℃和 450℃～650℃两个温度区间回 火后，钢的冲击韧性明显下降(见图 6.10)。这种脆化现象称为回火脆性。根据脆化现象产 生的机理和温度区间，回火脆性可分为两类： 1) 第一类回火脆性(低温回火脆性) 钢在 250℃～350℃范围内回火时出现的脆性称为低温回火脆性。因为这种回火脆性产 生后无法消除，所以也称它为不可逆回火脆性。回火后的冷却速度对这种脆性没有影响。 低温回火脆性产生的原因是由于回火马氏体中分解出稳定的细片状化合物而引起的。为了 防止低温回火脆性，通常的办法是避免在脆化温度范围内回火，有时为了保证要求的力学