1、 1 1 1 绪论绪论 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度， 并在此温度 中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一 般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或 改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内 在质量。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材 料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最 广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是 金属热处理的主要内容。另
2、外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理 改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中， 热处理的作用逐渐为人 们所认识。早在公元前 770前 222 年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的 性能会因温度和加压变形的影响而变化。 白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重 要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得 到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有 马氏体存在，说明是经过淬火的。 1863 年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金 相组织，证明了钢在加热和
3、冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急 冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国 人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同 时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过 程中金属的氧化和脱碳等。 二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工 艺得到更大发展。一个显著的进展是 19011925 年，在工业生产中应用转筒炉 进行气体渗碳；30 年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又 研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60 年代， 2 热处理
4、技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束 技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 在长期的生产实践和科学实践中,人们对金属内部组织状态变化规律的认识 不断深入。特别是从 60 年代以来，透射电镜和电子衍射技术的应用，各种测试 技术的不断完善，在研究马氏体形态、亚结构及其与力学性能的关系，获得不同 形态亚结构的马氏体的条件，第二相的形态、大小、数量及分布对力学性能影响 等方面，都取得了很大的发展。建立在这些基础上的淬火新工艺也层出不穷，其 中亚共析钢的亚温淬火就是其中之一。 亚共析钢在 1C A 3C A之间的温度加热淬火称为亚温淬火。 意即比正常淬火
5、 温度低的温度下淬火，其目的是提高冲击韧性值，降低冷脆转变温度及回火脆性 倾向。 有人研究了 35CrMnSi 钢不同淬火状态的冲击韧性及硬度与回火温度的关 系，可知经 930淬火+650回火+800亚温淬火的韧性，随着回火温度的升高 而单调提高，没有回火脆性。 有人研究了直接应用亚温淬火时，淬火温度对 45、40Cr 和 60 2 Si钢力学 性能的影响， 发现在 1c A和 3c A之间的淬火温度对力学性能的影响有一极大值。 在 3c A以下 510处淬火时,硬度、强度都达到了最大值，且略高于普通正常淬火。 第一重型机械集团冶金研究所的刘时雨等人所做的理论分析与实验结果 表明，20MnMo
6、、12Cr1MoV 钢（亚共析钢）在略低于 3c A的温度奥氏体化淬火，可 提高钢的韧性，降低脆性转变温度，并可消除回火脆性。亚温淬火加热温度应接 近于 3c A，以避免出现过多的铁素体而影响钢的强度。同时生产实践的结果表明 大型低碳合金钢锻件经过亚温淬火热处理后，与正常调质、正常回火热处理工艺 相比，在满足工件强度的条件下，不仅可以获得更细化的晶粒组织，节省能源， 为性价比极佳的一种热处理方法。 1.1 1.1 4545 钢性能应用及传统热处理方式钢性能应用及传统热处理方式 一 45 钢性能应用 45钢用以制造蒸汽透平机、压缩机、泵的运动零件；还可代替渗碳钢制 3 造齿轮、轴 、活塞销等零件(零件需经高频或火焰表面淬火)；并可用作铸 件。 45钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中 碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至 HRC4246。所以如果需要表面 硬度，又希望发挥45钢优越的机械性能，常将45钢表面渗碳淬火，这样 就能得到需要的表面硬度。 1. 45钢淬火后没有回火之前，硬度大于 HRC55（最高可达 HRC62）为合格
