钢的热处理原理和工艺-北科考研
热处理原理与工艺
热处理原理与工艺热处理是一种通过加热和冷却来改变材料性能的工艺。
它可以使金属材料获得所需的力学性能、物理性能和化学性能，从而满足不同工程要求。
热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等，不同的工艺可以实现不同的效果。
下面将详细介绍热处理的原理和工艺。
首先，我们来介绍退火工艺。
退火是将金属材料加热到一定温度，保持一定时间后，再以适当速度冷却到室温。
退火的目的是消除材料内部的应力，改善塑性和韧性，降低硬度。
这种工艺适用于大多数金属材料，尤其是碳钢和合金钢。
其次，正火工艺是将金属材料加热到临界温度以上，保持一定时间后，再冷却到室温。
正火可以提高金属的硬度和强度，同时保持一定的韧性。
这种工艺适用于低碳钢、合金钢和工具钢等材料。
淬火是将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却到室温。
淬火可以使金属材料获得高硬度和高强度，但同时会降低其韧性。
这种工艺适用于合金钢、高速钢和不锈钢等材料。
最后，回火是将经过淬火处理的金属材料加热到一定温度，然后保持一定时间后冷却。
回火可以降低金属的脆性，提高韧性和塑性。
这种工艺适用于经过淬火处理的合金钢和工具钢等材料。
在进行热处理工艺时，需要注意控制加热温度、保温时间和冷却速度，以确保获得所需的材料性能。
同时，还需要考虑材料的化学成分、组织结构和形状等因素，综合运用各种热处理工艺，以达到最佳的效果。
总之，热处理是一种重要的金属材料加工工艺，通过改变材料的组织结构和性能，可以满足不同工程要求。
各种热处理工艺都有其特定的原理和适用范围，只有深入理解这些原理，才能正确地选择和应用热处理工艺，从而获得优质的金属材料。
钢热处理原理
b)合金元素的影响 b)合金元素的影响 影响碳在A ① 影响碳在A中的扩散速度 碳化物形成元素( Cr、Mo、 Ti等 大大减小了碳在A 碳化物形成元素(如Cr、Mo、W、V、Ti等)大大减小了碳在A中的扩 散速度，故显著减慢了A的形成速度。 散速度，故显著减慢了A的形成速度。 非碳化物形成元素( Co、Ni等 能增加碳在A中的扩散速度，因而， 非碳化物形成元素(如Co、Ni等)能增加碳在A中的扩散速度，因而， 加快了A的形成速度。 加快了A的形成速度。 Si、A1、Mn等元素对碳在 中的扩散速度影响不大，故对A 等元素对碳在A 而Si、A1、Mn等元素对碳在A中的扩散速度影响不大，故对A形成 速度无明显影响。 速度无明显影响。 ② 改变钢的临界温度 改变了A转变时的过热度，从而改变了A 的自由能差， 改变了A转变时的过热度，从而改变了A与P的自由能差，因此改变 的形成速度。 了A的形成速度。 Ni、Mn、Cu等降低 等降低A 相对增大过热度，将增大A 如Ni、Mn、Cu等降低A1点，相对增大过热度，将增大A的形成速 度。 相对地降低过热度，将减慢A Cr、Mo、 Si等提高 等提高A Cr、Mo、W、V、Si等提高A1点，相对地降低过热度，将减慢A的 形成速度。 形成速度。
2011-5-20 9
(3) 剩余渗碳体溶解 长大与碳的扩散和相界面碳浓度差有关。 长大与碳的扩散和相界面碳浓度差有关。由 远小于A 于F与A界面的浓度差 (Cγ-α一Cα-γ)远小于A与Cm 界面的浓度差(C 因此，F→A转变远 界面的浓度差(CFe3C一Cγ-c)，因此，F→A转变远 比Fe3C溶解速度快。F总是首先消失。随后剩余 溶解速度快。 总是首先消失。 通过扩散，不断溶人A Fe3C通过扩散，不断溶人A中，使A碳浓度逐渐 趋于共析成分。 趋于共析成分。 一旦渗碳体全部溶解，这一阶段便告结束。 一旦渗碳体全部溶解，这一阶段便告结束
钢的热处理原理
钢的热处理原理钢是一种重要的金属材料，广泛应用于工业生产和日常生活中。
钢的性能可以通过热处理来改善，热处理是利用加热和冷却的方式，改变钢的组织结构和性能。
热处理原理是钢材加热至一定温度，然后保温一段时间，最后进行冷却。
下面将详细介绍钢的热处理原理及其影响。
首先，钢的热处理原理包括加热、保温和冷却三个过程。
加热是将钢材加热至一定温度，通常高于其临界温度，使其组织发生相变。
保温是在一定温度下保持一段时间，使组织结构得以稳定。
冷却是以一定速度使钢材迅速冷却至室温，使其组织结构得以固定。
这三个过程相互联系，共同影响着钢材的性能。
其次，热处理原理对钢材的性能有着重要影响。
加热可以改变钢材的组织结构，使其晶粒长大，晶界清晰，提高了塑性和韧性。
保温可以使钢材内部的相变得以充分进行，进一步改善了钢材的组织结构。
冷却的速度和方式也会对钢材的性能产生影响，快速冷却可以得到马氏体组织，提高了钢的硬度。
另外，热处理原理还受到材料成分、加热温度、保温时间和冷却速度等因素的影响。
不同的钢材成分会影响相变温度和组织结构，加热温度和保温时间的选择也会直接影响到钢材的性能。
冷却速度的选择则会影响到钢材的硬度和韧性，不同的冷却方式也会得到不同的组织结构。
总之，钢的热处理原理是通过加热、保温和冷却三个过程，改变钢材的组织结构和性能。
热处理原理对钢材的性能有着重要影响，同时受到材料成分、加热温度、保温时间和冷却速度等因素的综合影响。
因此，在实际生产中，需要根据具体的要求和条件，合理选择热处理工艺参数，以达到最佳的效果。
通过对钢的热处理原理的了解，我们可以更好地掌握钢的性能调控方法，为工业生产提供更好的材料支持。
同时，也可以更好地利用钢材的性能，满足不同领域的需求。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
钢的热处理原理及工艺
6.67 0.89 14.8 0.41 0.02
表明： 相界面向α一侧推移速度比向Fe3C一侧的推移速度快14.8倍。 通常情况下，片状珠光体的α片厚度比Fe3C片厚度大7倍。 所以奥氏体等温形成时，总是α先消失，剩余Fe3C。
3)残余Fe3C溶解
未溶解，这些Fe3C称为残余Fe3C。
也是一个点阵重构和碳的扩散过程。
（1）过冷奥氏体缓慢冷却，分解的过冷度很小，得到 近于平衡的珠光体组织。 （2）冷却速度较快时，可把过冷奥氏体过冷到较低温 度，碳原子尚可扩散，铁原子不能扩散，得到贝氏体组织。 （3）更快速的冷却，奥氏体迅速过冷到不能进行扩散 分解，得到马氏体组织。
Figure 8. TTT Diagram and microstructures obtained by different types of cooling rates
dC
A 长大
∆Cr↔k
dx
∆Cr↔α
2）奥氏体晶格改组
一般认为： ①平衡加热过热度很小时，通过Fe原子子扩散完成晶格改组。
②当加热过热度很大时，晶格改组通过Fe原子切变完成。
2）奥氏体晶核的长大速度
奥氏体晶核向铁素体和渗碳体两侧推移速度是不同的。
780℃时，
v v Fe 3C
C Fe 3C C
α→γ结束后，还有相当数量的Fe3C尚
残余Fe3C溶解
4）奥氏体均匀化
在原来Fe3C部位，C%较高，而原来α部位C% 较低，必须经过适当保温后，奥氏体中的C%才能均 匀。
A 均匀化
共析碳钢A形成过程示意图
1.奥氏体晶核的形成 2.奥氏体晶核的长大 3.残余渗碳体的溶解 4.奥氏体成分的均匀化
第9-10章钢的热处理原理及工艺
组织形态图 返回
a
图5.19 上贝氏体与下贝氏体的光学金相组织
b
(a)上贝氏体（1000×）；(b)下贝氏体(500 ×)
a 图5.20 上贝氏体与下贝氏体的电子显组织
b
(a)上贝氏体（5000×）；(b)下贝氏体(10000 ×)
掌握影响C曲线的因素 返回
表面热处理、化学热处理、形变热处理等。
1、奥氏体的形成过程
返回
一、钢的临界温度
在缓慢加热和冷却 时，其固态转变 的临界温度是由 相图决定。
二、加热时组织转 变
A
AC3 A3
E ACcm
是从室温组织转变 为A组织的过程，
Ar3
故也称为奥氏体
化（A化）。
（详述）
P
Acm Arcm
A化一般包括四个连
续转变过程： F
3、残余Cm的不断溶入A，直至Cm全部消失； 4、A中含碳量逐渐均匀化。 二、亚共析钢、过共析钢的A化：
以及先共析F或二次Cm继续向A转变或溶解的过程，只有 加热温度超过A3或Acm后，才能全部转变或溶入A。
3、A晶粒大小及其影响因素 返回
一、奥氏体晶粒度（了解） A形成所需的时间较短，A成分均匀化所需的时间 二、较要影发长响生。A变A晶形化粒成，长后需大，要的在区因继素别续三加种热有过关程A晶中粒A晶度粒的大概小念：
热处理是一种与铸、锻、焊等加工过程密切相关的工艺，为了 能够消除或改善上述过程中出现的某些组织结构缺陷需要进 行一定的热处理。
热处理的目的：改善工件的使用性能及工艺性能，并能充分挖 掘材料的潜力，从而提高工件的寿命和力学性能，为缩小工 件尺寸、减轻重量提供可能性。
钢的热处理原理与方法论文
钢的热处理原理与方法论文摘要：热处理是指通过加热和冷却来改变金属材料的组织和性能。
钢的热处理是钢加工过程中重要的一步，可以显著改善钢材的强度、韧性和耐磨性等性能，提高其使用寿命和使用范围。
本文将介绍钢的热处理原理与方法，包括淬火、回火、正火等常用的热处理方法，以及热处理的影响因素和应用范围。
一、热处理原理钢的热处理是基于钢材的相变规律和组织变化规律来进行的。
钢材在加热过程中，会出现固溶、析出和相变等现象，从而改变钢材的组织和性能。
通过合理的加热和冷却过程，可以使钢材达到理想的组织状态，进而实现理想的力学性能。
钢材的相变规律是钢材热处理的基础。
一般来说，钢材的相变包括固溶相变和析出相变。
固溶相变是指固溶体中的一种化学成分在加热过程中溶解或析出的现象，如奥氏体相变和铁素体相变等。
析出相变是指固溶体中的化学成分在冷却过程中析出或析出的现象，如马氏体相变等。
钢材的组织变化规律是钢材热处理的另一个重要方面。
钢材的组织包括组织类型和组织形态两个方面。
组织类型是指钢材中各种物相的分布和比例，如奥氏体、铁素体、珠光体等；组织形态是指物相在钢材中的形状和大小，如粗大晶粒、细小晶粒等。
通过控制钢材的加热和冷却过程，可以控制钢材的组织类型和组织形态，从而实现理想的力学性能。
二、热处理方法1.淬火淬火是指将高温钢材迅速冷却到室温以下，使其产生马氏体相变。
马氏体具有高硬度和脆性的特点，可以显著提高钢材的硬度和强度，但降低了韧性。
因此，淬火一般需要进行回火处理来改善钢材的韧性。
2.回火回火是指将淬火后的钢材加热到较低温度并保温一段时间，然后冷却到室温。
回火可以消除淬火时产生的内应力和组织不均匀性，通过分解马氏体改善钢材的韧性，同时适当降低硬度和强度。
3.正火正火是指将低碳钢材加热到临界温度以上，保温一段时间，然后冷却至室温。
正火可以使铁素体相变为奥氏体，改善钢材的塑性和韧性，适用于需要保持一定塑性和耐久性的工件。
三、热处理的影响因素钢材的热处理效果和性能会受到多种因素的影响。
钢的热处理(原理及四把火)学习资料
钢的热处理(原理及四把火)钢的热处理钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等；3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（ A）的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。
（F比Fe 3 C先消失）3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。
（二）奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
钢的热处理原理
钢的热处理原理
钢的热处理是通过改变钢材的组织和性能来达到所需的机械性能和使用性能的目的。
钢的热处理原理主要涉及钢材的加热、保温、冷却等过程。
首先，钢材需要被加热到一定的温度。
加热过程中，钢材的晶粒会逐渐长大，同时在晶界上也会出现一些微小的结构变化。
这个温度是根据钢材材质和所需性能来确定的。
接下来，钢材需要保温一段时间。
保温时间通常是根据钢材的厚度和加热温度来确定的。
保温时间越长，晶粒长大得越好，但过长的保温时间可能会导致晶粒长大过大，从而影响钢材的性能。
最后，钢材需要快速冷却。
冷却速度的选择取决于钢材的成分和所需性能。
快速冷却可以产生较细的晶粒，从而提高钢材的强度和韧性。
常用的冷却方式包括水冷、油冷和空冷等。
钢的热处理原理基于钢材的金相组织变化规律。
通过调整钢材的加热、保温和冷却过程，可以改变钢材的晶粒尺寸、相对总面积和晶粒形态等结构特征，从而改变钢材的性能。
不同的热处理方法可以使钢材具有不同的组织和性能，例如，调质可以提高钢材的强度和韧性，而退火可以改善钢材的加工性能和韧性。
热处理原理与工艺
热处理原理与工艺
热处理是通过对金属材料进行加热、保温和冷却，以改变其组织结构和性能的工艺。
它可以使金属材料获得所需的力学性能和物理性能。
热处理的主要原理是通过改变材料的晶粒结构，调整晶界及相的分布，从而改善金属材料的力学性能和物理性能。
具体来说，热处理主要包括退火、正火、淬火、回火等工艺。
退火是将金属材料加热到一定温度保温一段时间后，慢慢冷却到室温。
退火可以去除金属材料的内应力，改善塑性，提高延展性和强韧性。
退火还可以促进晶界的移动和重排，使得晶粒尺寸变大，晶界变得清晰平整。
正火是将金属材料加热到适当温度保温一段时间后，通过自然冷却或受控冷却的方式冷却到室温。
正火可以提高金属材料的硬度和强度，同时也会降低材料的延展性。
淬火是将热处理金属材料迅速冷却至室温，通常使用水、油等介质进行冷却。
淬火可以使金属材料产生马氏体组织，提高硬度和强度，但会降低塑性和韧性。
回火是在淬火后，将金属材料加热到适当温度保温一段时间后，通过自然冷却或受控冷却的方式冷却到室温。
回火可以消除淬火产生的内应力，并提高金属材料的韧性和塑性。
在热处理过程中，需要控制加热温度、保温时间和冷却速度，
以确保金属材料达到所需的组织结构和性能。
此外，不同的金属材料和工件形状也需要采用不同的热处理工艺。
通过合理的热处理工艺，可以使金属材料在使用过程中具有良好的性能和耐久性。
钢的热处理原理和工艺
钢的热处理原理和工艺1. 引言热处理是指通过加热和冷却等一系列控制过程，对金属材料进行组织和性能的变化，达到改善材料性能的目的。
钢的热处理是一种常见的金属热处理方法，具有广泛的应用领域。
本文将介绍钢的热处理原理和常用的热处理工艺。
2. 钢的热处理原理钢的热处理是指通过加热和冷却等工艺手段，改变钢的组织结构和性能。
钢的热处理原理基于钢的相变规律和材料的热力学性质。
2.1 钢的相变规律钢在加热过程中会发生相变，包括固相组织的相变和奥氏体的相变。
固相组织的相变主要包括铁素体相变和铁碳体相变。
奥氏体的相变主要包括奥氏体的析出和奥氏体的变质。
•铁素体相变：在约720℃以下，将奥氏体加热到过共饱和温度800℃以上，冷却后会发生铁素体相变，即奥氏体转变为铁素体。
•铁碳体相变：在约720℃以下，将铁素体加热到过共饱和温度800℃以上，冷却后会发生铁碳体相变，即铁素体转变为奥氏体。
•奥氏体析出：在约720℃以上，奥氏体中的碳溶解度增加，冷却过程中会发生奥氏体析出。
•奥氏体变质：在较低温度下，奥氏体中的碳溶解度减小，会发生奥氏体的变质。
2.2 热力学性质钢材的热力学性质主要包括材料的固相平衡线和相似线。
固相平衡线是指材料在一定条件下的相变温度和温度范围，影响钢材在热处理过程中的相组织变化。
相似线是指材料在加热和冷却过程中的相变特征线，对控制材料的相变过程具有重要意义。
3. 常用的热处理工艺钢的热处理包括多种工艺，常用的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火等。
3.1 退火退火是指将钢材加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却的过程。
退火的目的是消除应力，改善钢材的塑性和韧性。
退火方式包括全退火、球化退火、等温退火等。
3.2 正火正火是指将钢材加热到显微组织转变温度区间的一个温度段，保温一段时间后冷却到室温。
正火的目的是调整钢材的组织和硬度，提高钢材的抗拉强度和硬度。
3.3 淬火淬火是指将钢材加热到显微组织转变温度区间的一个温度段，保温一段时间后迅速冷却，使钢材的组织转变为奥氏体。
钢的热处理原理及工艺
钢的热处理原理及工艺钢热处理是指通过加热和冷却工艺来改变钢的组织结构和性能的方法。
钢的热处理可以使钢的硬度、强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性等性能得到提高，从而满足不同工程需求。
下面将详细介绍钢的热处理原理及工艺。
1. 钢的热处理原理钢的热处理是基于钢的相变规律和固溶体的形成原理进行的。
钢的相变主要包括相变温度、相变点和相变组织的变化。
根据钢材的成分和热处理工艺的不同，钢的相变主要包括铁素体转变为奥氏体、奥氏体转变为马氏体、回火和淬火等。
2. 钢的热处理工艺（1）退火：退火是将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温的热处理方法。
退火可以消除钢内部的应力，恢复钢材的塑性和韧性，并改善钢的加工性能。
常见的退火工艺有全退火、球化退火和正火等。
（2）淬火：淬火是将钢加热到一定温度，然后迅速冷却的热处理方法。
淬火可以使钢的组织变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。
淬火的冷却介质可以选择水、油或空气等。
（3）回火：回火是将淬火后的钢再加热到一定温度，然后冷却的热处理方法。
回火可以消除淬火的残余应力，减轻和改变马氏体的形成，从而提高钢的韧性和耐脆性。
常见的回火温度通常在300-700之间。
（4）正火：正火是将钢加热到一定温度，然后在空气中冷却的热处理方法。
正火可以消除钢的残余应力，改善钢的韧性和塑性，并提高钢的强度。
正火的温度通常在700-900之间。
（5）调质：调质是将已经淬火或正火的钢加热到低于共析线或乳状奥氏体线的温度，然后冷却的热处理方法。
调质可以使钢的硬度和强度得到进一步提高，并保持一定的韧性和塑性。
（6）固溶处理：固溶处理是将含有合金元素的钢材加热到一定温度，使合金元素溶解在钢基体中，然后快速冷却的热处理方法。
固溶处理可以提高钢的硬度和强度，并改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。
总之，钢的热处理通过控制钢材的加热和冷却过程，使钢的组织结构得到改善，从而达到提高钢的性能的目的。
钢的热处理工艺选择应根据钢材的组成、要求和使用条件等因素进行合理的确定。
钢的热处理原理
钢的热处理原理钢是一种重要的金属材料，广泛应用于机械制造、建筑工程、汽车制造等领域。
而钢的性能很大程度上取决于其热处理过程。
热处理是通过加热和冷却来改变钢的组织结构和性能的工艺过程。
下面将介绍钢的热处理原理。
首先，钢的热处理包括退火、正火、淬火和回火四个基本工艺。
退火是将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温，目的是消除残余应力和改善加工硬化组织。
正火是将钢加热到一定温度，然后在空气中冷却，以提高钢的硬度和强度。
淬火是将钢加热到临界温度以上，然后迅速冷却到介质中，以获得马氏体组织，提高钢的硬度。
回火是在淬火后，将钢加热到较低的温度，然后冷却，以降低硬度和提高韧性。
其次，钢的热处理原理是基于固溶、析出和相变的原理。
在加热过程中，钢中的合金元素和碳元素会溶解在钢基体中，形成固溶体。
在冷却过程中，这些元素会析出，形成新的组织结构。
同时，钢的相变也会发生，如奥氏体转变为马氏体，从而改变钢的硬度和强度。
另外，钢的热处理过程中需要控制加热温度、保温时间和冷却速度。
加热温度应该根据钢的成分和要求的性能来确定，一般应该高于临界温度。
保温时间则是保证合金元素和碳元素充分溶解和扩散的时间。
冷却速度则决定了钢的组织结构和性能，快速冷却可以得到马氏体组织，从而提高硬度。
最后，钢的热处理还需要考虑材料的预处理和后处理。
预处理包括去除表面氧化层、清洁和退火，以保证热处理的效果。
后处理则包括除去淬火和回火产生的残余应力、调质和表面处理，以提高钢的综合性能。
综上所述，钢的热处理原理是基于固溶、析出和相变的原理，通过控制加热温度、保温时间和冷却速度来改变钢的组织结构和性能。
热处理是钢材加工中不可或缺的一部分，对于提高钢的硬度、强度和韧性起着至关重要的作用。
因此，在实际生产中，需要根据具体要求合理选择热处理工艺，以确保钢材具有优良的性能。
钢的热处理工艺及原理
塑性
在外力的作用下，材料发生不能恢复的变形称为塑性变形， 产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。塑性大小用伸长 率δ和断面收缩率ψ来表塑性是指金属材料在外力作用下 产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指 试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ 表示。断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来 截面积之比，用y表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。 良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保 证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。
热处理工艺及原理
▪ 任何机械零件或工具，在使用过程中，往 往要受到各种形式外力的作用。如起重机 上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油 机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉 力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴 类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。这 就要求金属材料必须具有一种承受机械荷 而不超过许可变形或不破坏的能力。这种 能力就是材料的力学性能。。
3.剩余渗碳体溶解 在奥氏体形成
过程中 ,铁素体比 渗碳体先消失,因此 奥氏体形成之后,还 残存未溶渗碳体。 这局部未溶的剩余 渗碳体将随着时间 的延长,继续不断地 溶入奥氏体, 直至全部消失。
4.奥氏体均匀化 渗碳体完全溶解后
奥氏体中碳的浓度分布
并不均匀 ,原先是渗碳体 地方碳浓度高,原先铁 素体的地方碳浓度低。
弹性和刚性
弹性和刚性
在图中，当加载应力不超过σe，卸载后试样能恢复原状，即不产生 永久变形，材料的这种性能称为弹性。σe为不产生永久变形的最大 应力，称为弹性极限。
图中oe是直线，表示应力与应变成正比，此阶段服从虎克定律， oe的斜率为试样材料的弹性模量E，即
E=σ/ε 弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E越大， 则使其产生一定弹性变形的应力也愈大。因此，工程上把它叫做材料 的刚度。刚度表征材料弹性变形抗力的大小。弹性模量E主要决定于 材料的本身，是金属材料最稳定的性能之一，合金化、热处理、冷热 加工对它的影响很小。在室温下，钢的弹性模量E大都在190～220GPa 之间。弹性模量随温度的升高而逐渐降低。
热处理原理和工艺
高硬度和高耐磨性。
中温回火
温度：350 —500 °C ；得到的组织： T回；具有一定的韧性和高的弹性
极限及屈服极限 高温回火
温度： 500-650°C；组织： S回；具有适当的强度和足够的塑性和韧性。
淬火后高温回火称调质处理。
体化。铁碳合金相图是确定钢加热转变的重要理论依据。
2、奥氏体化过程
共析钢加热到 727 °C（ A1) 以上，珠光体转变成奥氏体，经历了奥
氏体形核、长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。如 下图所示：
奥氏体 形核
转变步骤
奥氏体
核长大
残余渗碳
体溶解
奥氏体成 分均匀化
奥氏体晶粒长大及其控制
650 °C---600°C ：珠光体层片较细， S （索氏体） 600 ° C--560 °C： 珠光体层片极细， T (托氏体 )
珠光体
索氏体
托氏体
2、 马氏体转变
（1）转变温度： Ms（230 °C）－ Mf （2）产物：马氏体 （3）马氏体：碳在 a--Fe 中形成的过饱和铁
素体，具有体心正方结构。
速度冷却，使奥氏体转变为马氏体或下贝氏体的热处理工艺。
回火：将淬火后的钢加热至 Ac1以下的某一温度后进行冷却的热处理工艺。
退火与正火
退火 ：采用炉冷，冷却速度很低
分类：
完全退火 球化退火
等温退火
扩散退火（均匀化退火） 去应力退火（低温退火） 再结晶退火
正火（采用空冷，冷却速度较快）
主要应用 低碳钢：调整硬度（适当增加硬度），利于切削；
A1
700
钢的热处理原理和工艺
目的是消除和减小内应力、稳定组织、调整性能， 获得较好的强度和韧性。
因为，淬火钢的组织主要由马氏体和少量残余奥 氏体组成(有时还有未溶碳化物)，存在很大内应力，
如不及时消除，将会引起工件的变形、甚至开裂。 淬火组织很不稳定，有向稳定组织转变的趋势，而且 组织脆性大，韧性低，一般不能直接使用。
24
a）形成温度范围
350℃ ~ Ms
b）组织——下贝氏体（B下）
形态呈黑色针叶状
C）性能
硬度可达45 ~ 55HRC 具有较高的强度及
下贝氏体组织 630 ×
良好的塑性和韧性。
采用等温淬火方法可获得B下，是各种复杂模具、 量具、刀具热处理后的一种理想组织。
25
2）马氏体型转变区（Ms ~ Mf）
屈氏体组织 8000 ×
综合力学性能优于索氏体。
规律：形成温度↓；片层间距↓ ；硬度↑。
21
2）贝氏体型转变区（550℃ ~Ms ）
——中温等温转变
形成上贝氏体组织。 组织组成：
铁素体+渗碳体
组织特征：
铁素体 ——长成板条状大致平行分布
渗碳体 ——呈粒状或短杆状分布在铁素体板条之间。
22
a）形成温度范围
——低温连续转变
①定义 碳在α -Fe中的过饱和固溶体 ——称为马氏体（用M表示）
②分类 根据碳含量不同分为： 低碳马氏体—— < 0.20%C 高碳马氏体—— > 0.25%C
c
b a
a = b≠c
— 呈 一束一束相互平行的 细条状板条。
性能特点： 硬度可达 HRC 45~50 ， 具有较高的强度 及良好的韧性。
第六章钢的热处理原理与工艺
六章钢的热处理原理与工艺七章钢的热处理原理与工艺第一节概述第二节钢在加热时的组织转变第三节钢在冷却时的组织转变第四节珠光体转变第五节马氏体转变第六节贝氏体转变第七节热处理工艺第八节钢的表面热处理简介七章钢的热处理原理与工艺第一节概述把钢在固态下通过加热、保温和冷却，改变其内部组织结构，以获得所需性能的工艺过程。
1、热处理热处理视频2.1、改善材料的工艺性能，为以后工序做准备；2、热处理的主要目的2.2、改善材料的使用性能。
3、为什么热处理后钢的性能会发生变化？具有固态相变的金属，经过热处理以后，可以使钢内部的相及其组织结构等发生改变，从而可以改变钢的性能。
具有固态相变是实现热处理的必要条件！！！七章钢的热处理原理与工艺第一节概述金属有哪些相变？如何实现钢的相变：相变的条件是什么？机理与特征怎样？热处理原理主要解决热处理工艺主要解决4、热处理工艺过程及其参数T，t，u。
主要通过加热，保温，冷却等：4.1、工艺过程：4.2、工艺参数O CTt u七章钢的热处理原理与工艺5、金属固态相变的特点第一节概述5.1.金属在固态下发生的转变：①.晶体结构的变化；②.化学成分的变化③.固溶体有序化程度的变化5.2.固态相变基础相同结构和成分，性能均一并以界面相互分开的组成部分（固溶体、化合物两种）。
①.相：相的状态发生变化的过程均称为相变。
例如：液相→固相；液相→气相。
②.相变：③固态相变：当温度或压力改变时，一种相→另一种相：七章钢的热处理原理与工艺第一节概述④.固态相变的基本过程（规律）：形核过程：晶核长大过程：⑤.固态相变的驱动力：新相与母相的自由能差。
6、固体相变的特点（与液态相变相比）①、相变驱动力形式相同：6.1、相同点：②、相变过程相同：6.2、不同点：①.相变阻力大；有应变能、扩散速度也慢；②.新旧两相界面上的原子排列容易保持一定的匹配；③.新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位相关系：七章钢的热处理原理与工艺第一节概述6、固体相变的特点（与液态相变相比）6.2、不同点：6.1、相同点：④.新相习惯于在母相的一定晶面上形成；⑤.母相晶体缺陷对相变具有促进作用；⑥.易于出现过渡相。
钢材热处理的四种工艺：淬火、回火、正火、退火，以及目的
钢材热处理的四种工艺：淬火、回火、正火、退火，以及目的热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，因工艺的不同而分为淬火、回火、正火、退火等。
1.什么是淬火？钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的：1）提高金属成材或零件的机械性能。
例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。
2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。
如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。
2. 什么是回火？回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终处理。
淬火与回火的主要目的是：1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。
2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。
3）稳定工件尺寸。
通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。
4）改善某些合金钢的切削性能。
3.什么是正火？正火是一种改善钢材韧性的热处理。
将钢构件加热到Ac3温度以上30〜50℃后，保温一段时间出炉空冷。
主要特点是冷却速度快于退火而低于淬火，正火时可在稍快的冷却中使钢材的结晶晶粒细化，不但可得到满意的强度，而且可以明显提高韧性(AKV值），降低构件的开裂倾向。
一些低合金热轧钢板、低合金钢锻件与铸造件经正火处理后，材料的综合力学性能可以大大改善，而且也改善了切削性能。
金属材料学-第二章 热处理原理
第二章钢的热处理原理和工艺第一节概述随着现代化工农业以及科学技术的飞跃发展，人们对钢材性能的要求也愈来愈高。
为了满足这一点，一般可以采取两种方法：1、研制新钢种；2、对钢进行热处理。
何谓热处理？是指把钢加热到预定的温度，在此温度下保持一定的时间，钢的热处理是通过加热、保温和冷却的方法，来改变钢内部组织结构，从而改善其性能的一种工艺。
钢的热处理工艺通常分为退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理以及形变热处理等。
不同的热处理工艺由于加热和冷却的方式方法不同，具有不同的组织和性能变化，因而达到的目的也不同。
为随后的机械加工或进一步热处理作好组织准备的热处理，称为预备热处理；直接赋予工件所需要的使用性能的热处理，称为最终热处理。
热处理在冶金生产或机械制造生产中均占有重要的地位。
如特钢厂热轧后的合金钢型材要进行热处理；汽车制造中70-80%的零件要进行热处理。
为了保证冶金和机械产品质量，热处理工序往往是最关键的工序。
第二节钢的加热转变（奥氏体形成）根据Fe-Fe3C状态图（图2-2）可知，当把钢缓慢加热到共析温度以上时，珠光体将向奥氏体转变。
钢在热处理时，通常第一道工序就是把钢加热，使之形成奥氏体组织。
加热时钢中奥氏体的转变过程与条件，对最终形成的奥氏体晶粒尺寸、形态、转变完善程度等有重要影响，而所有这些又都必然影响到热处理后钢的最终组织和性能。
本章讨论奥氏体形成的机理、动力学以及影响奥氏体转变的各种因素。
1、奥氏体形成的热力学根据热力学一般原理，系统发生的变化都是由于新旧状态的能量高低不同而引起的。
一切自发过程的进行方向，总是从自由能高的状态向自由能低的状态过渡。
这也同样是钢中发生的各种转变所必需的热力学条件。
图2-2 Fe-Fe3C状态图钢中奥氏体和珠光体的自由能都随温度而变化，如图2-3所示。
随温度的升高，奥氏体与珠光体的自由能都降低，但二者的变化率不同，奥氏体的自由能随温度变化得更明显些。
因此，这两条曲线在某一点必然相交。
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化学热处理
形变热处理
3.特殊热处理磁场热处理
激光热处理
1
一
1.加热的目的和临界温度
（1）加热的目的：
获得均匀的奥氏体组织或者部分奥氏体组织
（2）临界温度
平衡时A1A3Acm
加热时（速度越快线越高）Ac1Ac3Accm
冷却时（速度越快线越低）Ar1Ar3Arrm
（c、r法语的加热和冷却）
P
①A1-鼻尖（550）：γ→P（α+Fe3C）S P325倒数第八行有具体说明（高温转变或扩散性转变）T
P、S、T本质无区别，只是片层间距不同。
②550-Ms（230℃）中温转变或半扩散型转变
γ→B；B：碳过饱和的铁素体和碳化物的机械混合物。
B上→550-350℃
形状不同
B下→350℃-Ms（230℃）
（2）改变C曲线的形状（碳化物形成元素，铬钨钒钛溶入奥氏体）
（3）奥氏体化温度和保温时间的影响：
随温度和时间的增大碳化物越均匀，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒越大，C曲线右移。
三
T曲线的测定
T曲线与TTT曲线的区别
（1）临界冷却速度Vv：奥氏体全部转变为马氏体的最小冷却速度；
（2）连续冷却没有贝氏体转变（共析钢）。
3.在合金钢中，出现了各种各样的合金钢，一种钢号同属于不同钢种的情况很多，容易造成混乱，把握这些钢种所需求的性能和热处理方法，找到其碳含量和合金元素的需求的原因能够更好的帮助理解。
4.合金钢中，各个钢号的名称中数字所代表的元素含量大多数通用，但有些特殊的含量要特殊记忆。
5.合金钢中由于合金元素的加入，改变了钢中转变温度和转变点，不能继续按照普通铁碳相图的数据认定钢的种类，如：3Cr2W8V（过共析钢，C：0.3-0.4%）。
Al形成AlN，细小的颗粒分布在晶界上，阻碍生长。等。
1
冷却方式：连续冷却、等温处理
过冷奥氏体：奥氏体处于临界温度以下，热力学不稳定状态。
一
1.共析钢过冷奥氏体等温转变的热力学曲线
2.TTT曲线（C曲线）
3.C曲线分析（温度为共析钢使得转变温度）
（1）孕育期共析钢550℃（鼻尖）最不稳定
（2）分为三个转变区
2.奥氏体的形成（钢的奥氏体化）
以共析钢为例，钢的奥氏体化过程如下图所示，分为四步：形核、长大、残余Fe3C溶解、奥氏体均匀化。
二
1、一般情况
（1）随温度的升高，转变速度上升；
（2）四个阶段中，奥氏体化均匀速率最慢，因为碳含量趋于均匀，浓度梯度变小。
2.合金元素的影响P320、第三段
相同碳含量的合金钢和碳钢，合金钢奥氏体化的加热温度更高，保温时间更长。
③Ms（230）-Mf（-50）非扩散型转变或低温转变
γ→M：马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体
4.亚、过共析钢的C曲线
*
1.含碳量
亚共析钢：随C的上升，C曲线右移，稳定性增加。
过共析钢：随C的上升，C曲线左移，稳定性下降。
由两者的规律可知，共析钢的过冷奥氏体最稳定。
2.合金元素
（1）除钴外，溶入γ中（必须溶入，碳化物不行）的元素使C曲线右移。
1
A1→550℃
Γ0.77（fcc）P（α0.0218+Fe3C0.09）（bcc+正交）
一
1.形态：
（1）片状
A1-650℃片层间距>0.3μmP
650-600℃片层间距0.1-0.3μmS
600-550℃<0.1μmT
片层间距下降，强度硬度升高，塑性更好。
（2）粒状珠光体
粒状珠光体的总体强度硬度比片状低，塑性好。
切削加工性能好，热处理（淬火）性能好。
二
1.分片形成机理
2.分枝形成机理
三
条件：1.奥氏体化温度低，得到成分不均匀的奥氏体或残留Fe3C颗粒的奥氏体
2.γ慢冷却A1以下较小的过冷
1-5
1.冷却速度大于临界冷却速度
2.M和γ的成分一致
3.铁原子和碳原子不扩散
一
C<0.2% c/a=1立方马氏体
C>0.2% c/a>1正方马氏体
2.马氏体强化的机理
①主要是固溶强化
②亚结构强化
③时效强化
3.片状马氏体的性能：高强、硬度，塑性韧性差。
板条状马氏体的性能：高强、硬度，良好的塑性韧性。
四
1.以切变的方式进行
2.转变特点
①铁碳原子不扩散，非扩散型转变
②M的成分与原γ的相同
③γ转变为M是在连续冷却下形成的
④通常M转变进行不完全，有残余γ存在
c/a:马氏体的正方度
二
1.片状（针状）马氏体（高碳马氏体、孪晶马氏体）
光镜：针状（片状）
电镜：片中存在大量细小的孪晶
2.板条状马氏体（低碳马氏体、位错马氏体）
光镜：平行的条状马氏体成束分布
电镜：条内存在大量的位错
3.P335两种马氏体的形成条件
三
高强度、高硬度
1.影响强度和硬度的因素
主要因素是含碳量，随碳含量的增加，强度硬度越高，合金元素的影响很小。
（3）本质晶粒度：描述奥氏体长大倾向的强弱。（按次可将钢分为本质细晶粒钢和本质粗晶粒钢）
3.成分对晶粒长大的影响P323
（1）碳随C的增加晶粒长大增加条件：溶入奥氏体的C
*（2）合金元素
除了锰磷之外，一般合金元素阻碍奥氏体晶粒长大，如钛、钒、铌、锆等。
原因：形成碳化物，稳定且颗粒小，奥氏体化温度不溶，起钉轧作用。
1
1-1
一
1.热处理：按照一定的规程，通过加热、保温和冷却的方法，来改变钢内部组织结构，从而改变其性能的一种工艺。用热处理曲线表示。
2.目的：改变工件的组织结构，得到。
（2）工艺：加热速度、保温时间、冷却速度和介质。
二
退火
淬火
1.普通热处理回火
正火
表面淬火
寄语：
1.热处理中不断出现各种各样的组织，马氏体、奥氏体、珠光体、铁素体、渗碳体以及各种碳化物，如果仅仅记住这些组织的名称，则理解不到其组织间的关系和其本质，只有了解其演变过程才能更好地了解其本质，所有这些组织也都是由各不相同的基本组织构成，在学习中要切记从基本组织和本质入手。
2.由于教学的原因，给出的工艺参数并不都是具体的，具体情况要具体分析，抓住要找到的核心问题，即组织变化的所需要的参数。
⑤M与γ的比容不一样，转变时产生组织内应力
三、奥氏体的晶粒大小及影响因素
1.晶粒大小表示方法
（1）晶粒的平均直径、平均体积、单位面积上的晶粒数
（2）采用标准图比较
分为8级，数字越大，晶粒越细。
∗2.三个重要的晶粒度概念
（1）起始晶粒度：珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的晶粒度（研究用）
（2）实际晶粒度：在具体的或实际的加热条件下得到的奥氏体晶粒度。