机械制造技术道客(道客集市——形变热处理)

形变热处理是在对金属材料施行形变强化的时候再施加相变强化，也就是把压力加工和热处理相结合，使材料性能在二者共同作用下得到综合提高的工艺方法。这种方法不但能获得一般加工方法达不到的高强度和高韧性的良好结合，而且还可以大大简化零件的生产工艺过程，因而受到冶金、机械、航天部门的高度重视。已有的形变热处理方法很多，简述于下：

1.低温形变热处理：

1.1低温形变淬火：原理是，钢在奥氏体化后急冷至等温转变区域（500℃-600℃），施行60%-90%的形变后淬火。用于高强度零件，如飞机起落架、火箭蒙皮、高速钢刀具、模具、炮弹壳、穿甲弹壳、版黄等。可以保持材料韧性，提高强度和耐磨性。可使高强度钢的强度从1800MPa提高到2500MPa以上。

1.2低温形变等温淬火：原理是，钢在奥氏体稳定化后急冷至最大转变孕育区（500℃-600℃），施行形变后再在贝氏体区等温淬火。用于热作模具。能在保持高韧性的前提下，提高强度至2300-2400MPa。

1.3等温形变淬火：原理是，在等温淬火的奥氏体-珠光体或奥氏体-贝氏体转变过程中形变。用于等温淬火的小零件，如小轴、小模数齿轮、垫片、弹簧、链节等。可以显著提高强度和珠光体转变产物的冲击韧性。

1.4连续冷却形变热处理：原理是，在奥氏体连续冷却转变过程中施行形变。用于小型精密耐磨、抗疲劳件。可实现强度与韧性的良好配合。

1.5诱发马氏体的低温形变热处理：原理是，对奥氏体钢施行室温或更低温度的形变（一般为轧制），然后时效处理。用于18-8型不锈钢、PH15-7Mo过度型不锈钢及TRIP钢。可在保证韧性前提下提高强度。

1.6珠光体低温形变：用于制造钢琴丝和钢缆丝，原理是，钢丝经奥氏体化后，在铅浴或盐浴中等温淬火得到细珠光体组织（索氏体），再施行＞80%形变量的拔丝。拔丝后使索氏体组织再度细化、晶粒畸变，显著提高冷硬化强度。

1.7马氏体（回火马氏体、贝氏体）形变时效：用于低碳钢，原理是，对钢件在回火马氏体或贝氏体状态下施行室温形变，最后200℃回火。可使屈服强度提高3倍、冷脆温度下降。

1.8预形变热处理：原理是，钢件室温形变强化，中间软化退火，然后快速加热淬火、回火。适用于形状复杂、切削量大的高强度钢件。可以提高韧性，省去预备热处理。

1.9晶粒多边化强化：原理是，钢材于室温或高于室温下施行小变形量（0.5%-10%）的形变，在再结晶温度下加热，使晶粒呈稳定的多变化形状。用于锅炉紧固件，汽轮或燃气轮机零件。可提高高温持久强度可蠕变抗力。

2高温形变热处理

2.1高温形变淬火（此即常见的锻造余热淬火）：原理是，精确控制终锻和终轧温度，利用锻轧余热直接淬火，回火。用于加工量不大的碳钢和合金钢零件，如连杆、曲轴、叶片、弹簧、履带链轨节、农机具及枪炮零件。可提高强度10%-30%，改善韧性、疲劳强度、回火脆性、低温脆性和缺口敏感性。

2.2高温形变正火（此即常见的锻造余热正火）：原理是，适当降低终锻、终轧温度，然后空冷、或强制空冷、或等温空冷。适用于改善以微量元素如V、Nb、Ti等强化的建筑用结构钢（如牌号Q字头的低合金高强度结构钢）的塑性以及碳钢、合金结构钢锻件的预备热处理。可以提高韧性，降低脆性转变温度，提高疲劳抗力。

2.3高温形变等温淬火：原理是，利用锻、轧后的余热施行珠光体或贝氏体区域的等温淬火。用于含碳0.4%（wt）的钢缆绳和高碳钢丝及小型紧固件。可明显改善强度及韧性。

2.4亚温形变淬火：原理是，在Ac3和Ac1之间施行形变立即淬火。用于在严寒地区工作的结构件及冷冻设备零件。可明显改善合金结构钢件脆性，降低冷脆转变温度。

2.5利用形变强化遗传性的热处理：原理是，用高温或低温形变使毛坯强化，然后施行中间软化退火，以便于切削加工，加工后淬火，低温回火，可再现形变强化效果。适用于形状复杂、切削量大的高强度零件。可提高强度韧性，省去毛坯预备热处理（正火、退火）工序。

2.6表面高温形变淬火：原理是，用高频或盐浴使工件表面加热至Ac1或Ac3以上，施行滚压后立即淬火。用于高速传动轴、轴承套圈等圆柱形或环形零件，履带板和机械铲等磨损零件。可显著提高疲劳强度和耐磨性。

2.7复合形变热处理：原理是，把高温形变淬火和低温形变淬火复合，或将高温形变淬火与马氏体形变时效复合。用于Mn13、一些难以仅凭热处理强化的工具钢和冷作模具钢等。可显提高强度、韧性、疲劳强度和耐磨性等力学性能。

3形变化学热处理

3.1利用锻造余热进行渗碳淬火或碳氮共渗：原理是，零件在奥氏体化温度以上模锻成型，随即在炉中进行渗碳或碳氮共渗，淬火、回火。用于中等以下模数精锻齿轮，精锻小件。可得到节能、提高渗速、硬度及耐磨性的效果。

3.2锻热淬火渗氮：钢件锻热淬火后，在高温回火时渗氮或氮碳共渗（软氮化）。用于模具、刀具等要求耐磨的零件。可以增加速渗氮或加快氮碳共渗过程，提高耐磨性。

3.3低温形变淬火渗硫：原理是，钢件低温形变淬火后，在回火时与低温电解渗硫结合。用于高强度摩擦偶件，如凿岩机活塞，牙轮等。零件心部强度高，表面同时得到减摩层。

3.4渗碳件表面形变淬火：原理是，高频加热渗碳件表面，然后施行滚压淬火，也可在高频加热渗碳后直接施行滚压淬火。用于齿轮等渗碳零件。可使表面获得极高的耐磨性。

3.5渗碳件表面形变时效：原理是，渗碳、碳氮共渗、渗氮、零件渗后在常温下施行表面喷丸或滚压，随后低温回火，使表面产生形变时效作用。用于航空发动机齿轮，内燃机缸套等耐磨和疲劳性能要求极高的零件。可显著提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳抗力。

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