热处理知识(8)

回火脆性 

     淬火钢回火时,随着回火温度的升高,通常其强度,硬度降低，而塑性，韧性提
高。但在某些温度范围内回火时，钢的冲击韧性不仅没有提高，反而显着降低，这
种脆化现象称为回火脆性。 因此，一般不在 250－350度进行回火，这就是因为淬
火钢在这个温度范围内回火时要发生回火脆性。这种回火脆性称为低温回火脆性或
第一类回火脆性。 产生低温回火脆性的原因，目前还不十分清楚。一般认为是由于
碳化物以断续的薄片状沿马氏体片或马氏体条的界面析出所造成的。这种硬而脆的
薄片碳化物与马氏体间的结合较弱，降低了马氏体晶界处的强度，因而使冲击韧性
反而下降。
          
将钢加热到临界点（AC3、ACcm）以上，进行完全奥氏仜化，然后在空气中冷却，这
种热处理工艺，称为正火。

（一）正火工艺
正火的加热温度正化学成份AC3以上50-100℃；过共析钢的加热温度ACcm以上30-
50℃。保温时间主要取决于工件有效厚度和加热炉的型式，如在箱式炉中加热时，
可以每毫米有效厚度保温一分钟计算。保温后的冷却，一般可在空气中冷却，但一
些大型工件或在气温较高的夏天，有时也采用吹风或喷雾冷却。

（二）正火后组织与性能
正火实质上是退火的一个特例。两者不同之处，主要在于冷却速度较快，过冷度较
快，因而发生了伪共析转变，使组织中珠光量增多，且珠光柋的片层间距变小。应
该指出，某些高合金钢空冷后，能获得贝氏体或马氏体组织，这是由于高合金钢的
过冷奥氏体非常稳定，C曲线。

由于正火后的组织上的特点，故正火后的强度、硬度、韧性都比退火后的高，且塑
性也并不降低。

正火的应用
正火与退火相比，钢的机械性能高，提价简便，生产周期短，能耗少，故在可能条
件下，应优先考虑采用正火处理。目前的应用如下：
1.作为普通结构零件的最终热处理
2.改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性
3.作为中碳结构钢制作的较重要零件的预先热处理。
4.消除过共析钢中风状二次渗碳体，为球化退火作好组织准备
5.对一些大型的或形状较复杂的零件，淬火可能有开裂的危险进，正火也往往代替
淬火、回火处理，而作为这类零件的最终热处理。 很靠右。此时己不能称其为正
火，而称为空淬有关。为了增加低碳钢的硬度，可适当提高正火温度。
钢的化学热处理-氧氮共渗

当钢在渗氮的同时通入一些含氧的介质，即可实现其氧氮共渗处理。处理以后的工
件兼有蒸汽处理我渗氮处理的共同优点。
1． 氧氮共渗的特点：氧氮共渗后渗层可分三个区，表面氧化膜，次表层氧化区和
渗氮nitriding。表面氧化膜与次表层氧化区厚度相近，一般为2-4μm.氧氮共渗后形
成多孔Fe3O4层具有良好的减摩擦性能、散热性能及抗粘着性能。
2． 氧氮共渗介质：氧氮共渗时一般用得较多的是不同浓度的氨水。氮原子向内扩
散形成渗氮层，水分解形成氧原子向内扩散形成氧化层并在工件表面形成黑色氧化
膜。
3． 氧氮共渗的主要用途： 氧氮共渗主要用于高速钢刀具的表面处理。共渗时的温
度一般为540-590℃，时间通常为1-2小时。氨水浓度以25%-30%为宜。排气升温时通
氨量应大些，以利于迅速排空炉内空气。共渗期间通氨量应适中，降温及扩散时应
减少氨的滴入量。热处理炉可采用有1Cr18Ni9Ti不锈钢制成炉罐的井式氮化炉代
用。炉罐应保护密封性（最好采用真空水冷橡胶密封）。炉顶应有一台密封循环风
扇。炉内保持300-1000Pa的正压.
钢的热处理--软氮化

为了缩短氮化周期，并使氮化工艺不受钢种的限制，在近一、二十年间在原氮化工
艺基础上发展了软氮化和离子氮化两种新氮化工艺
软氮化实质上是以渗氮为主的低温碳氮共渗，钢的氮原子渗及的同时，还有少量的
碳原子渗入，其处理结果与前述一般气体氮相比，渗层硬度较低，脆性较小，故称
为软氮化。

1.软氮化方法，软氮化方法分为气体软氮化和液体软氮化两大类。目前国内生产中
应用最广泛的是气体软氮化。<,br>气体软氮化是在含有活性碳、氮原子的气
氛中进行低温碳、氮共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，它们在软
氮化温度下发生热分解反应，产生活性碳、氮原子。
活性碳、氮原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的碳
氮共渗层。

气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高。氮化时间常为2-3
小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
2.软氮化层组织和软氮化特点：钢经软氮化后，表面最外层可获得几微米至几十微
米的白层，它是由ε相、γ`相和含氮的渗碳体Fe3（C，N）所组成，次层为0。3-0。4
毫米的扩散层，它主要是由γ`相和ε相组成。

软氮化具有以下特点：
(1)处理温度低，时间短，工件变形小。
(2)不受钢种限制，碳钢、低合金钢、工模具钢、不锈钢、铸铁及铁基粉未冶金材料
均可进行软氮化处理。工件经软氮化后的表面硬度与氮化工艺及材料有关。
3.能显着地提高工件的疲劳极限、耐磨性和耐腐蚀性。在干摩擦条件下还具有抗擦
伤和抗咬合等性能。

4.由于软氮化层不存在脆性ξ相，故氮化层硬而具有一定的韧性，不容易剥落。
因此，目前生产中软氮化巳广泛应用于模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气
缸套等耐磨工件的处理。
应注意的是，气体软氮化目前存在问题是表层中铁氮化合物层厚度较薄（0.01-
0.02mm），且氮化层硬度梯度较陡，故不宜在重载条件下工作。另外，在氮化过程
中，炉中会产生HCN这种有毒气体，因此生产中要注意设备的密封，以免炉气漏出污
染环境。