【情境导入】
请讨论：如图5-1所示，为什么含碳量相同的钢经过不同热处理的性能不同?常见的热处理方法又有哪些?
图5-1 钢管
【讲一讲】
在铸造、压力加工和焊接成形过程中，不可避免地存在组织缺陷。对金属材料进行热处理主要源于提高其综合力学性能，符合材料在设计和制备过程中所遵循的“成分—组织—性能”的原则。
一、钢的热处理
钢的热处理是将钢在固态下加热到一定温度，然后经保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
二、热处理的常用方法
根据加热和冷却的方法不同，把热处理分为普通热处理和表面热处理。常用的普通热处理方法有退火、正火、淬火和回火，表面热处理有表面淬火和化学热处理。
三、热处理的工艺曲线
热处理的方法虽然很多，但热处理工艺一般是由加热、保温和冷却3个阶段组成，如图5-2所示。
图5-2 热处理工艺曲线
四、钢铁材料的一般热处理
钢铁材料的一般热处理类型、过程和目的见表5-1。
表5-1 常见热处理工艺
续表
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【拓
展阅读】
常见材料的热处理有：
1.45(S45C)常见热处理
基本资料：45号钢为优质碳素结构钢(也称为油钢)，硬度不高易切削加工。
调质处理(淬火+高温回火)
淬火：淬火温度(840±10)℃，水冷(55～58HRC，极限62HRC)。
回火：回火温度(600±10)℃，出炉空冷(20～30HRC)。
硬度：20～30HRC。
用途：模具中常用来做45号钢管模板、梢子、导柱等，但须热处理。
调质处理后零件具有良好的综合力学性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨，可用调质加表面淬火提高零件表面硬度。
2.T10(SK4)常见热处理
基本资料：T10碳素工具钢，强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性低，淬透性不高且淬火变形大，晶粒细，在淬火加热时不易过热，仍能保持细晶粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以耐磨性高，用于制造具有锋利刀口和少许韧性的工具。
(1)淬火+低温回火
淬火：淬火温度(780±10)℃，保温50min左右(视工件薄厚而定)或淬透。先淬入20～40℃的水或5%盐水，冷至250～300℃，转入20～40℃油中冷却至温热，得到硬度62～65HRC。
回火：加热温度160～180℃，保温1.5～2h，回火后硬度60～62HRC。(www.xing528.com)
用途：适用于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。
(2)调质处理(淬火+高温回火)
淬火：淬火温度780～800℃，油冷至温热。
回火：回火温度640～680℃，炉冷或空冷，回火后硬度183～207HBS。
T10钢一般不进行调质处理。
3.9CrWMn(SKS3)常见热处理
基本资料：9CrWMn钢是由油淬硬化的低合金冷作模具钢(俗称油钢)。该钢具有一定的淬透性和耐磨性，淬火变形较小，碳化物分布均匀且颗粒细小。该钢的塑性、韧性较好，耐磨性比CrWMn钢低。
优点：硬度、强度较高；耐磨性较高；淬透性较高；机械性能好(尺寸稳定，变形小)。
缺点：韧性、塑性较差；有较明显的回火脆性现象；对过热较敏感；耐腐蚀性能较差。
淬火+低温回火
退火(预先热处理)：加热至750～800℃，≤30℃/h控温冷却至550℃出炉空冷(停留1～3h)。作用是改善或消除应力，防止工件变形、开裂，为最终热处理做准备。
淬火：先预热至550～650℃，再加热至800～850℃，保温，油冷至室温，硬度64～66HRC，组织为高碳片状马氏体。
回火：加热至150～200℃，保温2h，炉冷，硬度61～65HRC。
用途：常用于制造截面尺寸不大而形状较复杂的冷冲模，耐磨的定位销等。
4.4Cr5MoSiV1(SKD61)常见热处理
基本资料：4Cr5MoSiV1是一种空冷硬化热作模具钢，具有良好的高温强度和韧性以及抗高温疲劳性能，能承受温度聚变，适宜在高温下长期工作，还具有优良的加工性和抛光性能。该钢是一种含硅、铬、钼和钒的中合金热作模具钢，经淬火、回火处理后得到组织细、晶粒适中的马氏体，组织中基体分布细小的碳化物，具有良好的综合力学性能，而且淬透性能好。
淬火+回水
淬火：
第一阶段预热500～550℃；
第二阶段预热750～800℃；
吹风冷却或高压气体冷却等，100～150℃入回火炉。
回火：
预热：300～350℃；
回火加热：550～680℃；
空气冷却到室温，回火3次。淬火温度1 020～1 050℃，硬度56～58HRC，热处理变形小。
硬度：56～58HRC(表面可渗氮氮化处理，使加工出来的产品具有更好的耐磨性。)
用途：比较适合制作尺寸大和形状复杂的模具，如热作铰刀、切槽刀、剪刀等。
【议一议】
活动一：分组记忆常见热处理方法。
活动二：讨论分析3CrMoAl的热处理过程。
【做一做】
简答题
1.对比分析钢的渗碳和渗氮对金属材料性能的影响。
2.列举两种金属材料回火处理步骤。
3.普通热处理的常用方法有哪些?热处理的目的是什么?。
【评一评】
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