热处理课件0绪论
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热处理PPT课件
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
由Fe—Fe3C状态图可知，钢加热至稍高于727°C(PSK线或A1线) 时，将发生珠光体向奥氏体的转变。这种转变过程伴随着铁原子和碳原 子的扩散，所以其转变过程属于一种扩散型的转变。
以共析钢为例，分析奥氏体形成的过程。其基本过程可描述为四个步 骤
9
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
10
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
二、钢在冷却时的组织转变
钢经加热获得奥氏体组织后，如在不同的冷却条件 下冷却，最后可使钢获得不同的力学性能。例如用45 钢制造的直径为15mm的轴，经840°C加热后，若在 空气中冷却，其表面硬度小于HBS209；若在油中冷 却，其表面硬度可达HRC45左右；若在水中冷却， 其表面硬度可达HRC65左右。为了解这些差别的原 因，必须了解奥氏体在冷却过程中的组织变化规律。
16
第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
过冷到550℃~350℃之间的转变组织为上贝氏
体半扩散型（Ｂ上），Fe不扩散，羽毛状碳化物分
布在F间，韧性差，过冷到350℃~MS之间的转变组
织为下贝氏体（Ｂ下） ，C原子有一定的扩散能力，
针状碳化物分布在F内，韧性高，综合机械性能好。
③低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到 Ms230℃~Mf-50℃之间的转变产物,马氏体（M） 组织。是含碳过饱和的α —固溶体。由于马氏体中 溶入过多的碳使晶格严重扭曲，从而增加了变形抗 力，所以马氏体具有很高的硬度。含碳量越高其硬 度越大。马氏体是单相亚稳定的组织。
热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组 成的。因此，热处理工艺过程可用“温度—时间” 为坐标的曲线图表示，此曲线称为热处理工艺曲线。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
由Fe—Fe3C状态图可知，钢加热至稍高于727°C(PSK线或A1线) 时，将发生珠光体向奥氏体的转变。这种转变过程伴随着铁原子和碳原 子的扩散，所以其转变过程属于一种扩散型的转变。
以共析钢为例，分析奥氏体形成的过程。其基本过程可描述为四个步 骤
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
二、钢在冷却时的组织转变
钢经加热获得奥氏体组织后，如在不同的冷却条件 下冷却，最后可使钢获得不同的力学性能。例如用45 钢制造的直径为15mm的轴，经840°C加热后，若在 空气中冷却，其表面硬度小于HBS209；若在油中冷 却，其表面硬度可达HRC45左右；若在水中冷却， 其表面硬度可达HRC65左右。为了解这些差别的原 因，必须了解奥氏体在冷却过程中的组织变化规律。
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第一节 钢在加热和冷却时的组织转变
过冷到550℃~350℃之间的转变组织为上贝氏
体半扩散型（Ｂ上），Fe不扩散，羽毛状碳化物分
布在F间，韧性差，过冷到350℃~MS之间的转变组
织为下贝氏体（Ｂ下） ，C原子有一定的扩散能力，
针状碳化物分布在F内，韧性高，综合机械性能好。
③低温转变产物 共析钢奥氏体过冷到 Ms230℃~Mf-50℃之间的转变产物,马氏体（M） 组织。是含碳过饱和的α —固溶体。由于马氏体中 溶入过多的碳使晶格严重扭曲，从而增加了变形抗 力，所以马氏体具有很高的硬度。含碳量越高其硬 度越大。马氏体是单相亚稳定的组织。
热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组 成的。因此，热处理工艺过程可用“温度—时间” 为坐标的曲线图表示，此曲线称为热处理工艺曲线。
热处理概述PPT资料优秀版
α+L α
L
L+β
α+ β
钢的han 通蘸）
回火
表面淬火 表面热处理
感应淬火 火焰淬火
化学热处理
渗碳 渗氮 碳氮共渗
加 是机械零件加工工艺过程中的重要工序 冷 使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能
强化金属材料，充分发挥材料的潜力 强化金属材料，充分发挥材料的潜力
却
为什么要进行热处理?
时间
为什么要进行热处理?
热处理是改变材料性能的一种加工工艺
热处理的作用
热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
强化金属材料，充分发挥材料的潜力 热处理:通过对钢件加热、保温和冷却来改善其内部组织结构，以获得所需要性能的一种加工工艺。
为什么要进行热处理? 强化金属材料，充分发挥材料的潜力 热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷 热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
这些产品都需要进行热处理 是机械零件加工工艺过程中的重要工序 热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
是机械零件加工工艺过程中的重要工序 为什么要进行热处理?
为什么要进行热处理? 强化金属材料，充分发挥材料的潜力 这些产品都需要进行热处理 热处理是改变材料性能的一种加工工艺
使工件使表面具工有抗磨件损、表耐腐蚀面等特殊具物理有化学性抗能 磨损、耐腐蚀等特殊物理化 学性能
热处理的条件
有固态相变 加热时溶解度显著变化的合金
γ
α+γ
L
L+γ
L+β
γ+β α+ β
这些产品都需 要进行热处理
钢的热处理
热处理:通过对钢件加热、保温和冷却来改善其内部
热处理 绪论
第二节常用退火工艺方法
一、扩散退火:
定义：将金属铸锭、铸件、锻件或锻坯在略低于固相线的温度下长期加热，保温后缓慢冷至室温的热处理工艺。
扩散退火称均匀化退火。
目的：以消除或减少化学成分偏析及显微组织(枝晶)的不均匀性，达到均匀化目的。
应用：多用于优质合金钢，偏析现象较为严重的合金以及碳钢。
加热温度、保温时间的确定
金属在加热时的氧化和脱碳
氧化：钢的表面金属与加热介质中的氧、氧化性气体、氧化性杂质相互作用形成金属氧化物层的过程
脱碳：工件在加热过程中表层的碳与介质中的脱碳气体（O2、H2、CO2、H2O）相互作用而烧损的现象
内氧化：在工件内部沿晶界形成氧化物相或脱碳区的现象
生铁肿胀：铸件在氧化性介质中加热时，沿表层下晶界及石墨夹杂迅速发生氧化，从而导致体积增大的现象
真空加热
1.加热速度缓慢(截面温差小、应力、变形小充入惰性气体强制循环；预热升温)
2.氧化作用被抑制
3.表面净化
4.脱气作用
5.蒸发现象
三、影响加热因素及确定热处理加热规范的一般原则
加热的基本工艺参数
加热的温度（T）加热速度（V）加热的时间（τ）
1、加热温度
基本依据：材料相变的临界点
综合考虑因素(1.热处理工艺目的2.零件尺寸3.零件加工过程)
铝合金的扩散退火温度:400-500℃
二、完全退火
定义:将钢件或钢材加热到Ac3点以上20~30℃,使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺
目的:细化晶粒,降低硬度,改善切削性能,消除内应力。
适用范围:含碳0.30-0.60%的亚共析钢（中碳钢）。
保温时间的确定
对结构钢、弹簧钢、热作模具钢等的完全退火退火加热速度取100～200℃/h，保温时间如下式：τ=8.5+Q/4
一、扩散退火:
定义：将金属铸锭、铸件、锻件或锻坯在略低于固相线的温度下长期加热，保温后缓慢冷至室温的热处理工艺。
扩散退火称均匀化退火。
目的：以消除或减少化学成分偏析及显微组织(枝晶)的不均匀性，达到均匀化目的。
应用：多用于优质合金钢，偏析现象较为严重的合金以及碳钢。
加热温度、保温时间的确定
金属在加热时的氧化和脱碳
氧化：钢的表面金属与加热介质中的氧、氧化性气体、氧化性杂质相互作用形成金属氧化物层的过程
脱碳：工件在加热过程中表层的碳与介质中的脱碳气体（O2、H2、CO2、H2O）相互作用而烧损的现象
内氧化：在工件内部沿晶界形成氧化物相或脱碳区的现象
生铁肿胀：铸件在氧化性介质中加热时，沿表层下晶界及石墨夹杂迅速发生氧化，从而导致体积增大的现象
真空加热
1.加热速度缓慢(截面温差小、应力、变形小充入惰性气体强制循环；预热升温)
2.氧化作用被抑制
3.表面净化
4.脱气作用
5.蒸发现象
三、影响加热因素及确定热处理加热规范的一般原则
加热的基本工艺参数
加热的温度（T）加热速度（V）加热的时间（τ）
1、加热温度
基本依据：材料相变的临界点
综合考虑因素(1.热处理工艺目的2.零件尺寸3.零件加工过程)
铝合金的扩散退火温度:400-500℃
二、完全退火
定义:将钢件或钢材加热到Ac3点以上20~30℃,使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺
目的:细化晶粒,降低硬度,改善切削性能,消除内应力。
适用范围:含碳0.30-0.60%的亚共析钢（中碳钢）。
保温时间的确定
对结构钢、弹簧钢、热作模具钢等的完全退火退火加热速度取100～200℃/h，保温时间如下式：τ=8.5+Q/4
热处理讲义优秀课件
1. 完全退火
将亚共析钢加热至Ac3以上20~30℃，保温足够 时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而获得接近平 衡状态的组织，这种热处理工艺称为完全退火。
完全退火的目的为：
(1) 消除铸、锻件中存在的魏氏组织或带状组 织，细化晶粒和均匀组织；
(2) 消除铸、锻件中存在的内应力，降低硬度， 便于切削加工。
10%氯性钠水溶液(18℃)
1100
300
矿质机油
100
20
油水乳状液
70
200
常用的淬火冷却方法有以下几种：
① 单液淬火
将奥氏体化后的高温工件迅速投入到一种淬 火冷却介质中，连续冷却到室温，这种淬火冷却 方式称为单液淬火。
② 双液淬火
将奥氏体化后的高温工件迅速投入水中急冷， 防止工件发生珠光体和贝氏体转变，待工件表面 温度接近Ms点时，立即从水中取出，投入油中冷 却，在油冷过程中发生马氏体转变，这种淬火冷 却方式称为双液淬火。
软化退火温度通常为650~720℃，保温后出炉 空冷。
6. 再结晶退火 再结晶退火是将冷加工后的钢材加热至T再~Ac1之间，
通常为650~700℃，使变形晶粒恢复成等轴状晶粒，从 而消除加工硬化的热处理工艺。 7. 去氢退火
图7-6 防止白点的热处理工艺曲线 (a) 碳钢及低合金钢；(b) 中合金钢
④ 等温淬火
(3) 降低硬度，提高塑性，以便于切削 加工；
(4) 改善高碳钢中碳化物的形态和分布， 为淬火作好组织准备。
图7-2 退火与正火的 加热温度范围示意图
图7-3 普通退火(Ⅰ)与等温退火(Ⅱ)示意图
普通退火是将钢件加热到临界温度(Ac1或Ac3)以上 奥氏体化后连续冷却至室温。
等温退火是将钢件加热到临界温度(Ac1或Ac3)以上 奥氏体化后，迅速移入另一温度低于Ar1的炉中等温停 留，待转变完成后，出炉空冷至室温。
热处理(PPT)
表面热处理
电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理
2.2钢的热处理基础知识
物质由液态转变为固态的 过程称为凝固。
物质由液态转变为晶态的 过程称为结晶。
物质由一个相转变为另一 个相的过程称为相变。因 而结晶过程是相变过程。
3、晶核的长大方式 晶核的长大方式有两种，即均匀
长大和树枝状长大。
均匀长 大
树枝状长大
2.2.1金属的结晶
在正温度梯度下，晶体生长以平面状态向前推进。
正温度梯度
2.2.1金属的结晶
实际金属结晶主要以树枝状长大. 这是由于存在负温度梯度，且晶核
棱角处的散热条件好，生长快，先 形成一次轴，一次轴又会产生二次 轴…，树枝间最后被填充。
Fe
Fe3C Fe2C
FeC
C
C%(at%) →
2.2.2铁碳合金相图
铁碳合金的组元和相 ⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
⑴ 铁素体：
铁素体
碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或 表示。
碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。
都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在 727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。
固态相变的晶界形核
2.2.1金属的结晶
合金的结晶 合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析. 相图是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程
的简明图解。又称状态图或平衡图。
2.2.2铁碳合金相图
铁碳合金相图 是研究铁碳
合金最基本的工 具，是研究碳钢 和铸铁的成分、 温度、组织及性 能之间关系的理 论基础,是制定热 加工、热处理、 冶炼和铸造等工 艺依据.
培训资料-热处理课件
通过控制材料的性能，提高材料的使用寿命。
热处理的工艺流程
1
加热
2
将材料加热到一定温度，超过材料的临界温
度。
3
冷却
4
控制材料的冷却速度，使材料的结构得到改 变。
预处理
对材料进行清洗、去氧化、消除应力等处理。
保温
在一定时间内保持材料在高温状态下。
热处理的常见方法
1 退火
将材料加热到一定温度，然后进行缓慢冷却。
3 淬火
将材料加热到一定温度，然后迅速冷却。
2 正火
将材料加热到一定温度，保持一段时间，然后进 行淬火。
4 回火
将淬火后的材料加热到一定温度，然后进行缓慢 冷却。
热处理的应用领域
机械制造
汽车发动机、飞机发动机、船用螺旋桨、钢轨等。
建筑材料
钢筋、钢板、钢管等。
热处理的优点和局限性
优点
• 提高材料性能 • 改善材料表面质量 • 延长材料使用寿命
热处理课件
热处理是一种材料加工方法，通过控制材料的加热和冷却过程，改变材料的 性质和结构，从而达到预期的材料性能。本课件将讲解关于热处理的概述、 目的、工艺流程、常见方法、应用领域、优点和局限性，以及热处理技术未 来的发展趋势。
热处理概述
材料与热处理
材料的性能与其微观结构有关。热处理可以通过改变材 料内部晶体或原子的状态，来实现材料性能的改变。
分类
热处理分为两类：常规热处理和特殊热处理。常规热处 理包括退火、正火、淬火和回火。特殊热处理根据不同 的材料和要求，采用不同的处理方法。
热处理的目的
改变结构
通过改变材料的晶体结构，调整材料的性能。
调整性能
通过热处理调整材料的硬度、韧性、强度等性能。
热处理的工艺流程
1
加热
2
将材料加热到一定温度，超过材料的临界温
度。
3
冷却
4
控制材料的冷却速度，使材料的结构得到改 变。
预处理
对材料进行清洗、去氧化、消除应力等处理。
保温
在一定时间内保持材料在高温状态下。
热处理的常见方法
1 退火
将材料加热到一定温度，然后进行缓慢冷却。
3 淬火
将材料加热到一定温度，然后迅速冷却。
2 正火
将材料加热到一定温度，保持一段时间，然后进 行淬火。
4 回火
将淬火后的材料加热到一定温度，然后进行缓慢 冷却。
热处理的应用领域
机械制造
汽车发动机、飞机发动机、船用螺旋桨、钢轨等。
建筑材料
钢筋、钢板、钢管等。
热处理的优点和局限性
优点
• 提高材料性能 • 改善材料表面质量 • 延长材料使用寿命
热处理课件
热处理是一种材料加工方法，通过控制材料的加热和冷却过程，改变材料的 性质和结构，从而达到预期的材料性能。本课件将讲解关于热处理的概述、 目的、工艺流程、常见方法、应用领域、优点和局限性，以及热处理技术未 来的发展趋势。
热处理概述
材料与热处理
材料的性能与其微观结构有关。热处理可以通过改变材 料内部晶体或原子的状态，来实现材料性能的改变。
分类
热处理分为两类：常规热处理和特殊热处理。常规热处 理包括退火、正火、淬火和回火。特殊热处理根据不同 的材料和要求，采用不同的处理方法。
热处理的目的
改变结构
通过改变材料的晶体结构，调整材料的性能。
调整性能
通过热处理调整材料的硬度、韧性、强度等性能。
热处理课件
是改变工件表层的化学成分、 渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳 组织和性能 共渗、渗金属、多元共渗等
第一节 热处理概述
热处理工艺表示法：任何热处理工艺一般都可归纳为由加热、 保温和冷却三个阶段组成的工艺过程。热处理工艺可用“温度-时间”坐标图表示，即热处理工艺曲线。
第二节 钢的加热转变
钢的固态临界点：钢在固态下进行加热、保温和冷却时将发生组 织转变，转变临界点根据Fe-Fe3C相图确定。 平衡状态下：当钢在缓慢加热或冷却时，其固态下的临界点分别 用Fe-Fe3C相图中的平衡线A1(PSK线)、A3(GS线)、Acm(ES线)表示 实际加热和冷却时：发生组织转变的临界点都要偏离平衡临界 点，并且加热和冷却速度越快，其偏离的程度越大。 实际加热时 临界点分别用Ac1、Ac3、Accm表示 实际冷却时 临界点分别用Ar1、Ar3、 Arcm表示
第二节 钢的加热转变
加热缺陷的防止办法 （1）真空加热 工件在真空中加热是防止氧化脱碳的最有效措施， 是热处理工艺的发展方向，在发达国家应用普遍，问题是，真空加 热用的设备投资大，工艺成本较高。 （2）可控气氛加热 工件加热过程中向炉内充入一定保护性气氛， 保证钢在不脱碳，不增碳，不氧化的气氛下加热。实践证明它是行 之有效与可靠的方法，也是发达国家应用十分普遍的工艺，是现代 热处理的发展方向之一。但需要一套制取可控气氛的发生装臵，由 于成本较高，原材料来源不广泛限制了它的应用。 （3）盐浴加热 工件臵于一熔化了的中性盐液中加热，盐液进行充 分脱氧，保证工件加热过程中少氧化，甚至无氧化。问题主要是粘 在工件上的盐难以清洗洁净，清洗不干净会导致储存及应用过程易 于长锈。此外操作过程中盐液遇水易炸，不小心易使人体灼伤，要 十分注意安全。
第三节 钢的冷却转变
热处理课件
能源与环保领域
热处理技术在能源领域的应用包括太阳能、核能、地热能等，同时 也可用于废热回收和环保领域。
制造业领域
热处理技术在制造业领域的应用包括钢铁、有色金属、陶瓷等材料的 加工和处理，可以提高材料的使用性能和产品质量。
THANKS
感谢您的观看
热处理工艺
包括加热、保温、冷却等过程，其中加热速度、保温时间和 冷却速度是关键工艺参数。
02
热处理工艺技术
退火工艺
01
02
03
定义
退火是一种将金属加热到 一定温度，保温一段时间 ，然后以适宜的速度冷却 的一种工艺。
目的
降低金属的硬度、提高塑 性，以利于切削加工；细 化金属晶粒，改善组织， 提高金属的韧性。
使金属内部组织发生沉淀变化，提高金属的强度 和硬度。
方法
自然时效和人工时效。
回火处理工艺
定义
回火是一种将金属加热到一定温 度，保温一段时间，然后以适宜 的速度冷却的一种工艺。它是淬
火的后续工艺。
目的
稳定组织，降低金属的脆性，提高 金属的韧性。
方法
低温回火、中温回火、高温回火等 。
03
热处理应用
钢铁材料的热处理
热处理课件
目录
CONTENTS
• 热处理概述 • 热处理工艺技术 • 热处理应用 • 热处理安全与环保 • 热处理研究与发展趋势
01
热处理概述
定义与分类
热处理定义
热处理是将金属材料通过加热、 保温、冷却等不同工艺处理，改 变其内部组织结构，从而达到改 善其使用性能的过程。
热处理分类
根据加热温度、冷却速度和加热 方式等不同，热处理可分为多种 类型，如退火、正火、淬火、回 火等。
热处理技术在能源领域的应用包括太阳能、核能、地热能等，同时 也可用于废热回收和环保领域。
制造业领域
热处理技术在制造业领域的应用包括钢铁、有色金属、陶瓷等材料的 加工和处理，可以提高材料的使用性能和产品质量。
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热处理工艺
包括加热、保温、冷却等过程，其中加热速度、保温时间和 冷却速度是关键工艺参数。
02
热处理工艺技术
退火工艺
01
02
03
定义
退火是一种将金属加热到 一定温度，保温一段时间 ，然后以适宜的速度冷却 的一种工艺。
目的
降低金属的硬度、提高塑 性，以利于切削加工；细 化金属晶粒，改善组织， 提高金属的韧性。
使金属内部组织发生沉淀变化，提高金属的强度 和硬度。
方法
自然时效和人工时效。
回火处理工艺
定义
回火是一种将金属加热到一定温 度，保温一段时间，然后以适宜 的速度冷却的一种工艺。它是淬
火的后续工艺。
目的
稳定组织，降低金属的脆性，提高 金属的韧性。
方法
低温回火、中温回火、高温回火等 。
03
热处理应用
钢铁材料的热处理
热处理课件
目录
CONTENTS
• 热处理概述 • 热处理工艺技术 • 热处理应用 • 热处理安全与环保 • 热处理研究与发展趋势
01
热处理概述
定义与分类
热处理定义
热处理是将金属材料通过加热、 保温、冷却等不同工艺处理，改 变其内部组织结构，从而达到改 善其使用性能的过程。
热处理分类
根据加热温度、冷却速度和加热 方式等不同，热处理可分为多种 类型，如退火、正火、淬火、回 火等。
金属工艺学-0绪论-1钢铁材料及热处理
金属工艺学 —绪论 绪论
河北理工大学 机械工程学院
绪论
• 金属工艺学 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容： 主要研究内容：
– – – – 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 工艺方法的综合比较等.
布氏硬度
HBS或HBW 或
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA 、 、
12
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
Ak v
13
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能 1.5 疲劳强度
材料在多次交变载荷作用下而不引起断裂 的最大应力。 的最大应力。疲劳破坏是机械零件失效的主要 原因之一。 原因之一。
碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 含碳量<2.11%，硅、锰、硫、磷等杂质.
1.1 碳及杂质对碳钢的影响 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 碳 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降； 强度、硬度、弹性提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 硅 --- 强度、硬度、弹性提高，塑性、韧性下降； 下降， 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 冷脆； 提高， 磷 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降，冷脆； 强度、硬度提高 对性能影响不大。 提高， 锰 --- 强度、硬度提高，对性能影响不大。
河北理工大学 机械工程学院
绪论
• 金属工艺学 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容： 主要研究内容：
– – – – 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 常用金属材料性能对加工工艺的影响； 工艺方法的综合比较等.
布氏硬度
HBS或HBW 或
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA 、 、
12
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
Ak v
13
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能 1.5 疲劳强度
材料在多次交变载荷作用下而不引起断裂 的最大应力。 的最大应力。疲劳破坏是机械零件失效的主要 原因之一。 原因之一。
碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 碳钢主要是由铁和碳两种元素组成的合金； 含碳量<2.11%，硅、锰、硫、磷等杂质.
1.1 碳及杂质对碳钢的影响 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 碳 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降； 强度、硬度、弹性提高 塑性、韧性下降 提高， 下降； 硅 --- 强度、硬度、弹性提高，塑性、韧性下降； 下降， 强度、硬度提高 塑性、韧性下降 冷脆； 提高， 磷 --- 强度、硬度提高，塑性、韧性下降，冷脆； 强度、硬度提高 对性能影响不大。 提高， 锰 --- 强度、硬度提高，对性能影响不大。
《钢的热处理》课件 0-绪论
2020/9/25
公元前770至 前222年，中
国
• 发现铜铁的性能 会因温度和加压 变形的影响而变 化；发现白口铸 铁的柔化处理就 是制造农具的重 要工艺
公元前六世纪， 中国
• 河北省易县燕下 都出土的两把剑 和一把戟，其显 微组织中都有马 氏体存在，说明 是经过淬火的
陕西理工学院（Shaanxi University of Technology）
陕西理工学院（Shaanxi University of Technology）
绪 论
1863年，法 国
2020/9/25
• 奥斯蒙德确立的 铁的同素异构理 论，以及英国人 奥斯汀最早制定 的铁碳相图，为 现代热处理工艺 初步奠定了理论 基础
1850～ 1880年
• 对于应用各种气 体（诸如氢气、 煤气、一氧化碳 等）进行保护加 热曾有一系列专 利
绪 论
三国时期，中 国
• 蜀人蒲元曾在今陕 西斜谷为诸葛亮打
制3000把刀，相传 是派人到成都取水
淬火的
2020/9/25
西汉(公元前 206～公元24)
时期，中国
• 中山靖王墓中的宝 剑，心部含碳量为 0.15～0.4%，而表 面含碳量却达0.6% 以上，说明已应用 了渗碳工艺
1863年，英国
• 金相学家和地质学 家展示了钢铁在显 微镜下的六种不同 的金相组织，证明 了钢在加热和冷却 时，内部会发生组 织改变，钢中高温 时的相在急冷时转 变为一种较硬的相
绪
论 热处理
•将金属材料放在一定的介质内加 热、保温、冷却，通过改变材料
表面或内部的金相组织结构,来控 制其性能的一种金属热加工工艺
2020/9/25
陕西理工学院（Shaanxi University of Technology）
热处理(PPT)
莱氏体
科技开发研究中心
2.2.2铁碳合金相图
PSK：共析线
S ⇄FP+ Fe3C
共析转变的产物是 与Fe3C的 机械混合物，称作珠光体，用P 表示。 珠光体的组织特点是两相呈片层 相间分布,性能介于两相之间。 PSK线又称A1线 。
分辨。室温组织为P2铁碳合金相图
㈢ 亚共析钢的结晶过程
0.09~0.53%C亚共析钢冷却时发生包晶 反应. 以0.45%C的钢为例 合金在4点以前通过匀晶—包晶—匀晶 反应全部转变为。到4点，由 中析出
A H J
Ⅲ
B
。到5点, 成分沿GS线变到S点， 发生
科技开发研究中心
2.2.2铁碳合金相图
⑶ 其它相线
GS,GP— ⇄ 固溶体 转变线, GS又称A3 线。
HN,JN—δ⇄ 固溶体转
变线， ES—碳在 -Fe中的固溶 线。又称Ac m线。 PQ—碳在-Fe中的固溶
线。
科技开发研究中心
2.2.2铁碳合金相图
SEI
热处理
科技开发研究中心
钢的热处理
改善钢的性能，主要有两条途径：
一是合金化 二是热处理
1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改 变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺.
为简明表示热处理的基本
工艺过程，通常用
温度—时间坐标绘出 热处理工艺曲线。
科技开发研究中心
2.2.3钢的加热转变
科技开发研究中心
2.2.3钢的加热转变
影响奥氏体晶粒长大的因素
⑴加热温度和保温时间: 加热温度高、保温时间长, 晶粒粗大. ⑵加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
热处理概述精品PPT课件
热处理概述
视频《钢丝的水冷与空冷实验》
小实验
将一根直径为1m m左右的弹簧丝剪成 两段，放在酒精灯上 同时加热到赤红色， 然后分别放入水中和 空气中，冷却后用手 进行弯折，对比观察 两根钢丝性能的差异 。（小实验 见视频）
实验现象：放在 水中冷却的钢丝硬而 脆，很容易折断；而 放在空气中冷却的钢 丝较软且有较好的塑 性，可以卷成圆圈而 不断裂。
四、热处理的分类
根据加热和冷却的规范以及钢 的组织、性能变化的特点，热 处理可以分为三大类。
热处理
普通 热处理
表面 热处理
其他 热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 电接触表面淬火理
碳氮共渗
渗硼 可控气氛热处理
真空热处理
复合热处理
形变热处理 气相沉积
由这个实验可以 看出，虽然钢的成分 相同，加热温度也相 同，但采用不同的冷 却方法，却得到了不 用的力学性能，这主 要是因为在不同的冷 却速度情况下，钢的 内部组织发生了不同 的变化。(引出热处理
的概念）
一、热处理的概念
热处理是将固态金属或合金采用适当的方式 进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构 与性能的工艺。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个阶段 ，温度和时间是决定热处理工艺的主要因素，通 常用温度-时间曲线来表示热处理工艺过程。
页码数
温度
保温
热 加
临界温度
冷 却
热处理工艺曲线
时间 热处理
二、热处理的目的
热处理的目的： 通过改变金属材 料的内部组织来 获得所需要的性 能。
三、热处理的应用范围
整个制造业
视频《钢丝的水冷与空冷实验》
小实验
将一根直径为1m m左右的弹簧丝剪成 两段，放在酒精灯上 同时加热到赤红色， 然后分别放入水中和 空气中，冷却后用手 进行弯折，对比观察 两根钢丝性能的差异 。（小实验 见视频）
实验现象：放在 水中冷却的钢丝硬而 脆，很容易折断；而 放在空气中冷却的钢 丝较软且有较好的塑 性，可以卷成圆圈而 不断裂。
四、热处理的分类
根据加热和冷却的规范以及钢 的组织、性能变化的特点，热 处理可以分为三大类。
热处理
普通 热处理
表面 热处理
其他 热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 电接触表面淬火理
碳氮共渗
渗硼 可控气氛热处理
真空热处理
复合热处理
形变热处理 气相沉积
由这个实验可以 看出，虽然钢的成分 相同，加热温度也相 同，但采用不同的冷 却方法，却得到了不 用的力学性能，这主 要是因为在不同的冷 却速度情况下，钢的 内部组织发生了不同 的变化。(引出热处理
的概念）
一、热处理的概念
热处理是将固态金属或合金采用适当的方式 进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构 与性能的工艺。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个阶段 ，温度和时间是决定热处理工艺的主要因素，通 常用温度-时间曲线来表示热处理工艺过程。
页码数
温度
保温
热 加
临界温度
冷 却
热处理工艺曲线
时间 热处理
二、热处理的目的
热处理的目的： 通过改变金属材 料的内部组织来 获得所需要的性 能。
三、热处理的应用范围
整个制造业
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《金属材料及热处理》 金属材料及热处理》
材料科学与工程学院
任课教师：张建军
绪论
材料的含义
广义的材料包 括人类思想意 识之外的所有 物质。 物质
绪论
★ 是人类生产、生活的物质基础 是人类生产、 ★人类社会文明程度的重要标志之一 人类社会文明程度的重要标志之一
材 料 的 重 要 性
★当代社会经济的先导，是科技进步的 当代社会经济的先导， 当代社会经济的先导 关键
学习目的 掌握有关金属材料学科的基本概 念、基本原理和基本方法 为合理地选材和制订零件的热加 工工艺规程奠定坚实的基础。 工工艺规程奠定坚实的基础。
熟悉常用术语和基本概念
学 习 要 求
牢固建立材料的性能决定于材料 的组织、 的组织、结构这一概念 掌握金属材料主要热加工工艺原 并能制定常规热处理工艺。 理, 并能制定常规热处理工艺。
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
力学性能 物理性能 化学性能
强度、硬度、塑性、 韧性、蠕变和疲劳 熔点、密度以及电、 磁、光和热 耐腐蚀和抗老化
指在服役条件下，能 保证安全可靠工作所 必备的性能。
性 能
使 指材料的 用 可加工性 。 性 能
铸造
液→固；流动性
工 艺 性 能
塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
材料中原子之间的键合特点
材 料 的 分 类
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
复合材料是由两 种或两种以上材 料组成的， 料组成的，其性 能是它的组成材 料所不具备的。 料所不具备的。 复合材料可能具 有非同寻常的刚 强度、 度、强度、高温 性能和耐蚀性。 性能和耐蚀性。
组织结构
性能
热加工工艺
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
金属和非金属元素间的 化合物。 化合物。具有很高的强 度和硬度，较低的导电、 度和硬度，较低的导电、 导热性，延性、 导热性，延性、成型性 及耐冲击性都很差。 及耐冲击性都很差。极 好的耐高温和耐腐蚀特 性,还有一些独特的光 电学。 学、电学。
材料中原子之间的键合特点
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
铸造 塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
液→固；流动性 锻、拉、挤、轧、弯 ； 延展性 ；变形抗力、变 形开裂倾向 可焊性 热诱发组织转变； 经压制、烧结成固体 切削加工
性能特点和用途
材 料 的 分 类
结构材料
强调利用材料的力 学性能来满足工程 结构上的需要 强调材料具有光、 强调材料具有光、 电、磁、热等特殊 的物理性能
材 料 的 分 类
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
非金属原子共有电子而 构成大分子材料称为高 分子材料。 分子材料。每个大分子 由许多结构相同的单元 相互连接而成， 相互连接而成，因此高 分子材料又称为聚合物。 分子材料又称为聚合物。 它具有较高的强度、良 它具有较高的强度、 好的塑性、 好的塑性、较强的耐腐 蚀性、 蚀性、绝缘性和低密度 等优良性能。 等优良性能。
材料的结构、组织与性能含义
结构
构成材料的基本质点(离子、 构成材料的基本质点(离子、原 子或分子等) 子或分子等)是如何结合与排列 材料的构成方式。 它表明材料的构成方式 的，它表明材料的构成方式。
组织
指借助于显微镜所观察到的材 指借助于显微镜所观察到的材 料微观组成与形貌-----通常称为 料微观组成与形貌---通常称为 显微组织。 显微组织
考 核
作业10％＋实验10％＋期末80 作业10％＋实验10％＋期末80 ％ 10％＋实验10％＋期末
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锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
热处理
金属热处理是机械工业重要的制造技术之一， 尤其是航空制造技术方面，它对航空产品的性 能、质量和寿命起着举足轻重的作用。为了适 用航空产品减轻重量、提高使用性能的要求， 绝大多数航空金属零件都要进行热处理，以获 得高的比强度和良好的综合性能。
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
铸造 塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
液→固；流动性 锻、拉、挤、轧、弯 ； 延展性 ；变形抗力、变 形开裂倾向
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
铸造 塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
液→固；流动性 锻、拉、挤、轧、弯 ； 延展性 ；变形抗力、变 形开裂倾向 可焊性
功能材料
材料中原子之间的键合特点
材 料 的 分 类
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 金属是具有正的 金属是具有正的 电阻温度系数的 电阻温度系数的 物质, 通常具有 物质, 良好的导电性、 良好的导电性、 导热性、延展性、 导热性、延展性、 高的密度和高的 光泽
材料中原子之间的键合特点
材 料 的 分 类
材料科学与工程学院
任课教师：张建军
绪论
材料的含义
广义的材料包 括人类思想意 识之外的所有 物质。 物质
绪论
★ 是人类生产、生活的物质基础 是人类生产、 ★人类社会文明程度的重要标志之一 人类社会文明程度的重要标志之一
材 料 的 重 要 性
★当代社会经济的先导，是科技进步的 当代社会经济的先导， 当代社会经济的先导 关键
学习目的 掌握有关金属材料学科的基本概 念、基本原理和基本方法 为合理地选材和制订零件的热加 工工艺规程奠定坚实的基础。 工工艺规程奠定坚实的基础。
熟悉常用术语和基本概念
学 习 要 求
牢固建立材料的性能决定于材料 的组织、 的组织、结构这一概念 掌握金属材料主要热加工工艺原 并能制定常规热处理工艺。 理, 并能制定常规热处理工艺。
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
力学性能 物理性能 化学性能
强度、硬度、塑性、 韧性、蠕变和疲劳 熔点、密度以及电、 磁、光和热 耐腐蚀和抗老化
指在服役条件下，能 保证安全可靠工作所 必备的性能。
性 能
使 指材料的 用 可加工性 。 性 能
铸造
液→固；流动性
工 艺 性 能
塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
材料中原子之间的键合特点
材 料 的 分 类
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
复合材料是由两 种或两种以上材 料组成的， 料组成的，其性 能是它的组成材 料所不具备的。 料所不具备的。 复合材料可能具 有非同寻常的刚 强度、 度、强度、高温 性能和耐蚀性。 性能和耐蚀性。
组织结构
性能
热加工工艺
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
金属和非金属元素间的 化合物。 化合物。具有很高的强 度和硬度，较低的导电、 度和硬度，较低的导电、 导热性，延性、 导热性，延性、成型性 及耐冲击性都很差。 及耐冲击性都很差。极 好的耐高温和耐腐蚀特 性,还有一些独特的光 电学。 学、电学。
材料中原子之间的键合特点
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
铸造 塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
液→固；流动性 锻、拉、挤、轧、弯 ； 延展性 ；变形抗力、变 形开裂倾向 可焊性 热诱发组织转变； 经压制、烧结成固体 切削加工
性能特点和用途
材 料 的 分 类
结构材料
强调利用材料的力 学性能来满足工程 结构上的需要 强调材料具有光、 强调材料具有光、 电、磁、热等特殊 的物理性能
材 料 的 分 类
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
非金属原子共有电子而 构成大分子材料称为高 分子材料。 分子材料。每个大分子 由许多结构相同的单元 相互连接而成， 相互连接而成，因此高 分子材料又称为聚合物。 分子材料又称为聚合物。 它具有较高的强度、良 它具有较高的强度、 好的塑性、 好的塑性、较强的耐腐 蚀性、 蚀性、绝缘性和低密度 等优良性能。 等优良性能。
材料的结构、组织与性能含义
结构
构成材料的基本质点(离子、 构成材料的基本质点(离子、原 子或分子等) 子或分子等)是如何结合与排列 材料的构成方式。 它表明材料的构成方式 的，它表明材料的构成方式。
组织
指借助于显微镜所观察到的材 指借助于显微镜所观察到的材 料微观组成与形貌-----通常称为 料微观组成与形貌---通常称为 显微组织。 显微组织
考 核
作业10％＋实验10％＋期末80 作业10％＋实验10％＋期末80 ％ 10％＋实验10％＋期末
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锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
组织结构
性能
热加工工艺
铸 造
锻 造
焊 接
热 处 理
热处理
金属热处理是机械工业重要的制造技术之一， 尤其是航空制造技术方面，它对航空产品的性 能、质量和寿命起着举足轻重的作用。为了适 用航空产品减轻重量、提高使用性能的要求， 绝大多数航空金属零件都要进行热处理，以获 得高的比强度和良好的综合性能。
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
铸造 塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
液→固；流动性 锻、拉、挤、轧、弯 ； 延展性 ；变形抗力、变 形开裂倾向
性 能
使 用 性 能 工 艺 性 能
铸造 塑性加工 焊接 热处理 粉末冶金 机械加工
液→固；流动性 锻、拉、挤、轧、弯 ； 延展性 ；变形抗力、变 形开裂倾向 可焊性
功能材料
材料中原子之间的键合特点
材 料 的 分 类
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料 金属是具有正的 金属是具有正的 电阻温度系数的 电阻温度系数的 物质, 通常具有 物质, 良好的导电性、 良好的导电性、 导热性、延展性、 导热性、延展性、 高的密度和高的 光泽
材料中原子之间的键合特点
材 料 的 分 类