正火退火淬火回火的冷却方式

时间：2022-11-01 百科知识版权反馈

【摘要】：SRJ49箱式电阻炉为周期作业式电炉，可用于化学分析、物理测定和一般小型钢件热处理加热。炉壳用薄钢板经折边焊接制成。钢的热处理就是通过加热、保温和冷却改变其内部组织，从而获得所要求的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作方法。一般热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。②将同一加热温度的45钢和T12钢试样，分别放入860℃和750℃加热，保温15～20min后，分头进行水、油冷或空冷的热处理操作。

一、实验目的

①熟悉碳钢的几种基本热处理（退火、正火、淬火及回火）操作方法。

②了解含碳量、加热温度、冷却速度、回火温度等主要因素对碳钢热处理后性能（硬度）的影响。

二、实验设备

SRJ⁃4⁃9箱式电阻炉为周期作业式电炉，可用于化学分析、物理测定和一般小型钢件热处理加热。其额定功率为4k W，额定电压为220V，额定温度为1000℃，炉膛尺寸（l×b×h）为325mm×200mm×125mm，其外观如图7．1所示。炉壳用薄钢板经折边焊接制成。炉膛由一高铝耐火材料制成的箱形整体炉衬构成。加热元件OCr25A15铁铬铝合金丝绕成螺旋形后穿于炉衬上、下、左、右的丝槽中。丝槽与炉膛连通，使加热元件直接向炉膛辐射热量。这种敞开炉衬能有效地加快炉膛升温速度，提高温度控制精度。电炉的炉衬与炉壳之间砌筑是用硅酸铝纤维毡和硅藻、土砖等作保温层。电炉门通过手摇重锤开启。测温用的热电偶通过开偶孔插入，并由固定座固定。

图7．1 SRJ⁃4⁃9箱式电阻炉

三、实验原理

钢的热处理就是通过加热、保温和冷却改变其内部组织，从而获得所要求的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作方法。一般热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。

热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的3个基本工艺因素，正确选择它们的规范，是热处理成功的基本保证。

1．加热温度

（1）退火加热温度

对亚共析钢是Ac3＋（30～50℃）（完全退火）；共析钢和过共析钢是Ac1＋（30～50℃）（球化退火）。

（2）正火加热温度

对亚共析钢是Ac3＋（30～50℃）；过共析钢是Accm＋（30～50℃），即加热至奥氏体单相区。退火和正火的加热温度范围如图7．2所示。

（3）淬火加热温度

对亚共析钢是Ac3＋（30～50℃）；过共析钢是Accm＋（30～50℃），如图7．3所示。

图7．2 退火、正火加热温度

图7．3 淬火加热温度

（4）钢淬火后要回火

回火温度决定最终所要求的组织和性能（工厂中常根据硬度的要求）。按加热温度，回火分为低温回火、中温回火、高温回火3类。

①低温回火：是在150～250℃进行回火，所得组织为回火马氏体，硬度约为60HRC。

②中温回火：是在350～500℃进行回火，所得组织为回火屈氏体，硬度为35～45HRC。

③高温回火：是在500～650℃进行回火，所得组织为回火索素体，硬度为25～35HRC。

高于650℃的回火得到回火珠光体，可以改变高碳钢的切削性能。

2．保温时间

为了使工件各部温度均匀化，完成组织转变，并使炭化物完全溶解和奥氏体成分均匀一致，必须在淬火加热温度下保温一定时间。通常将工件升温和保温所需时间计算在一起，并统称为加热时间。

热处理加热时间必须考虑许多因素，如工件的尺寸和形状、使用的加热设备及装炉量、装炉温度、钢的成分和原始组织、热处理的要求和目的等，具体时间可参考有关手册中的数据。

在实际工作中，多根据经验估算加热时间。一般规定，在空气介质中，升到规定温度后的保温时间，碳钢按工件厚度每毫米需1～1．5min估算；合金钢按每毫米2min估算。在盐熔炉中，保温时间可缩短1～2倍。

3．冷却方法

热处理的冷却方法必须适当，才能获得所要求的组织和性能。退火一般采用随炉冷却。正火（或常化）所采用空气冷却，大件常进行吹风冷却。

淬火的冷却方法非常重要。一方面冷却速度要大于临界冷却速度，以保证得到马氏体组织；另一方面冷却速度应尽量缓慢，以减少内应力，避免变形和开裂。为了调和上述矛盾，可采用特殊冷却方法，使加热工件在奥氏体最不稳定的温度范围内（650～550℃）快冷，超过临界冷却速度，而在马氏体转变温度（300～100℃）以下慢冷。淬火时的理想冷却曲线如图7．4所示。常用淬火方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等，如图7．5所示。

图7．4 淬火时的理想冷却曲线

图7．5 常用淬火方法

1—单液淬火；2—双液淬火；3—分级淬火；4—等温淬火

四、实验步骤

①全班分成两组，每组一套试样（45钢试样8块，T12钢试样8块）。炉冷试样可由试验室事先处理好。

②将同一加热温度的45钢和T12钢试样，分别放入860℃和750℃加热（炉温预先由实验室升好），保温15～20min后，分头进行水、油冷或空冷的热处理操作。

③从两种加热温度的水冷试样中各取出3块45钢和T12钢试样，分别放入200℃，400℃，600℃的炉内进行回火，回火保温时间为30min。

④淬火时，试样用钳子夹好，出炉、入水迅速，并不断在水中或在油中搅动，以保证热处理质量。取、放试样时，炉子要先断电。

⑤热处理后的试样用砂纸磨去两端面氧化皮，然后测定硬度（HRC或HRB）。每个试样测3点，取平均值，并将数据填入表内。

⑥每位同学必须抄下全班试验数据，以便独立进行分析。

五、注意事项

①当电炉在第一次使用或长期停用后再次使用时，必须进行一次烘炉干燥，烘炉时间为：室温～200℃时为2h，200～600℃时为1h，使用时炉温不得超过最高温度，以免烧毁电热元件，并禁止向炉膛内灌注各种液体和溶解的金属。