改变基体组织热处理的理论及工艺
金属材料和热处理基本概念及基础知识-热处理工艺
淬透性一般可用淬火临界直径、截面硬度分布曲 线和端淬硬度分布曲线等表示。由于钢中化学成分的 波动，表示钢淬透性硬度曲线有一个波动范围，被称 为淬透性带。 钢材的淬透性与淬硬性是两个完全不同的概念。 淬火硬度高的不一定淬透性好，而硬度低的钢材也可 能具有高的淬透性。 一般机械制造行业大多以心部获得50％ 马氏体为 淬火临界直径标准，对于重要机加及军工行业则以心 部获得90 ％马氏体作为临界直径标准，以保证零件整 个截面都获得较高力学性能。
2.加热与保温时间
五、钢的回火与回火工艺
将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温后冷 却到室温的热处理工艺称回火。
1、回火的目的
• ⑴ 降低淬火钢的脆性，消除或减少淬火钢的内应力。 • ⑵ 提高钢的塑性和韧性，获得所要求的性能。
• ⑶ 稳定工件尺寸，降低硬度，便于切削加工。
第四节 钢的表面淬火
将钢加热到临界点以上（某些退火也可在临界点以下） 保温一定时间，随炉缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的 热处理工艺。主要用于铸、锻、焊件毛坯的热处理。
• 1、退火的目的 • 1）降低钢件硬度，便于切削加工。 • 2）消除工件内应力，稳定尺寸。
• 3）细化晶粒，改善组织，提高钢的机械性能。 • 4）为最终热处理做好组织准备。
一、钢的渗碳 渗碳是将钢件加热到奥氏体状态下，于富碳介质 中长时间加热，使碳原子渗入表层，增加钢件表层的 含碳量，然后通过淬火获得高硬度的马氏体组织，达 到提高强度、耐磨性及疲劳强度的目的。 渗碳一般用含碳0.1～0.25%的低碳钢。 渗碳—淬火+低温回火
1、渗碳方法
⑴ 气体渗碳（煤油、苯、甲醇+丙酮） 渗碳介质的分解—吸收—扩散三个基本过程。 主要应控制好加热温度（930 º C）和保温时间。 温度越高，渗速越大，扩散层越厚，但晶粒越大，使 钢变脆。保温时间取决于渗层厚度，但时间越长，扩 散速度减慢。钢件渗碳几小时到几十小时，可得到 0.5~2mm的渗碳层深度。 ⑵ 固体渗碳 ⑶ 液体渗碳
热处理
任何一种热处理的工艺过程，都包括下列三个步骤
1.加热。加热是以一定速度把工件加热到规 定的温度范围；这个温度范围根据不同的 金属材料、不同的热处理要求而定； 2.保温。保温是在要求的加热温度下把工件 保温，使工件表面及内部温度一致； 3.冷却。冷却是以某种速度把工件冷却下来， 这个冷却速度根据不同的金属材料、不同 的热处理要求而定。
5.表面热处理 有些零件使用时希望它的心部保持一定 的强度和韧性，又要求表面层具有耐磨性、 抗腐蚀性、抗疲劳性。这些性能可通过表 面热处理来得到。表面热处理按处理工艺 特点可分为表面淬火和表面化学热处理两 大类。
（1）表面淬火 表面淬火是将零件表面层迅速加热到淬 火温度，然后快速冷却下来的热处理工艺。 由于通过快速加热，使零件表面层快速达 到淬火温度，在热量来不及传到心部时， 就立即冷却，实现了局部淬火。通常零件 在表面淬火前均进行正火或调质处理，表 面淬火后应进行低温回火。这样，不仅可 以保证其表面的高硬度和高耐磨性，而且 可以保证心部的强度和韧性。 根据加热方法，表面淬火可分为火焰加 热表面淬火和感应加热表面淬火
（1）低温回火 将淬火工件加热到150~250 ℃的回火。 低温回火可以部分消除淬火造成的内应力， 适当地降低工件的脆性，提高工件的韧性， 同时使工件仍保持很高的硬度。工具、量 具、滚动轴承多采用低温回火。
（2）中温回火 将淬火工件加热到300~450 ℃的回火。 淬火工件经中温回火后，可消除大部分内 应力，获得一定的弹性和韧性，具有中等 硬度。中温回火一般用于热锻模、弹簧等。
（3）高温回火 将淬火工件加热到500~650 ℃的回火。 高温回火可以完全消除内应力，使零件具 有高强度和高韧性等综合机械性能。淬火 后再经高温回火，这一相结合的工艺，也 成为调制处理。一般要求具有较高综合机 械性能的重要结构零件，都要进行调制处 理。调制处理广泛应用于中碳优质结构钢 和中碳合金结构钢的重要零件，如车床主 轴、齿轮、连杆、曲轴等。用于调制处理 的钢成为调制钢。
热处理工艺基本知识
9.2.5 钢的淬透性
1. 淬透性的概念
淬透层深度
当试样尺寸较大时, 从表面向内冷却速度逐渐减小, 当冷却速度低 于Vc, 就不能得到全部马氏体, 随着深度的加深, 马氏体的数量愈 来愈少, 到达一定的深度后, 冷却速度低于Vc’, 根本不能发生马 氏体相变。所以大尺寸试样想全部得到马氏体是不可能的, 随着 马氏体数量的减少, 对应的硬度也不断下降, 通常把淬火钢从表面 到马氏体组织占50％处的距离成为淬透层深度。实际淬透层的深 度除了与材料本身有关外, 还与试样的大小、冷却方式有密切的 关系。
9.2.2 淬火冷却介质
理想的淬火冷却速度 为保证得到多 的马氏体, 冷却速度应该大于临界冷 却速度Vc；为防止零件变形、开裂, 冷却应慢一些。所以理想的冷却速 度如图, 开始冷却慢一些, 在快要发 生组织转变时快冷, 以躲开鼻子尖, 随后又慢冷让马氏体转变慢慢的进
常行用。 淬火介质
盐水、碱水 10－15％的NaCl水溶液是最强的冷却介质。 清水 直接冷却和沸腾的蒸汽冷却, 冷却能力也很强。 碱浴、硝盐浴 熔融的氢氧化钠、硝酸盐、亚硝酸盐导热能力很强, 在
3. 却分,级躲淬开火鼻子淬温入度15,0估－计26温0℃度硝低盐于浴中躲过了鼻尖, 停留一 5段00时℃间时让立表即面转和入心油部中温, 放度慢均冷匀却, 热应力松弛。取出空冷。 速度继续冷却到室温。
4. 等温淬火 直接淬入硝盐浴中保温, 发生贝氏体转变。 5. 局部淬火 局部加热法或局部冷却法 6. 冷处理 冷却到室温以下的过程称为“冷处理”。
第九章 钢的热处理工艺
钢的退火和正火 钢的淬火和回火 其它热处理
9.1 钢的退火与正火
9.1.1 退火操作及其应用
退火: 将组织偏离平 衡状态的钢加热到适 当的温度，保温一定 时间，然后缓慢冷却 (例如随炉冷却)，以 获得接近平衡状态组 织的热处理工艺叫做 “退火”。
热处理基本知识及工艺原理
将淬火后的金属材料加热到适当温度，保温一定时间后冷 却至室温。回火可以消除淬火产生的内应力，提高金属材 料的韧性和塑性。
02
热处理工艺原理
加热与冷却
加热
热处理过程中，将金属材料加热至所 需温度，以实现所需的相变和组织转 变。加热方式包括电热、燃气热、微 波加热等。
冷却
热处理过程中，金属材料在加热后需 进行冷却，以控制相变和组织转变的 过程。根据冷却速度的不同，可分为 缓慢冷却和快速冷却。
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热处理的分类
1. 退火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却至 室温。退火可以提高金属材料的塑性和韧性，消除内应力 。
3. 淬火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后快速冷却至 室温。淬火可以提高金属材料的硬度和耐磨性，但可能导 致内应力增大。
2. 正火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后在空气中自 然冷却。正火可以提高金属材料的强度和韧性，细化组织 结构。
离子注入技术
将具有特定能量的离子注 入材料表面，改变其物理 和化学性质，提高耐磨、 耐腐蚀等性能。
提高热处理效率与节能减排
高效加热方式
采用电磁感应、微波加热 等高效加热方式，缩短加 热时间，提高热处理效率。
余热回收利用
对热处理过程中的余热进 行回收和再利用，减少能 源浪费，降低碳排放。
环保材料与工艺
热处理基本知识及工艺艺原理 • 常见热处理工艺 • 热处理的应用 • 热处理的发展趋势与挑战
01
热处理基本概念
热处理的定义
热处理：通过加热、保温和冷却等工 艺手段，改变金属材料的内部组织结 构，以达到改善其性能、满足使用要 求的一种工艺方法。
球墨铸铁的热处理分析及解决方法
球墨铸铁的热处理分析及解决方法除了可锻铸铁球墨铸铁退火将渗碳体分解为团絮状石墨外，铸铁的热处理目的在于两方面：一是改变基体组织，改善铸铁性能，二是消除铸件应力。
值得注意的是：铸件的热处理不能改变铸件原来的石墨形态及分布，即原来是片状或球状的石墨热处理后仍为片状或球状，同时它的尺寸不会变化，分布状况不会变化。
一、球墨铸铁时效铸造过程中铸铁件由表及里冷却速度不一样，形成铸造内应力，若不消除，在切削加工及使用过程中它会使零件变形甚至开裂。
为释放应力常采用人工时效及自然时效两种办法。
将铸件加热到大约500~560℃保温一定时间，接着随炉冷取出铸件空冷，这种时效为人工时效；自然时效是将铸铁件存放在室外6~18个月，让应力自然释放，这种时效可将应力部分释放，但因用的时间长，效率低，已不太采用。
二、改善铸铁件整体性能为目的热处理为改善铸铁件整体性能常有消除白口退火，提高韧性的球墨铸铁退火，提高球墨铸铁强度的正火、淬火等。
(1).提高球墨铸铁强度的正火球墨铸铁正火的目的是将基体组织转换为细的珠光体组织。
工艺过程是将基体为铁素体及珠光体的球墨铸铁件重新加热到850-900℃温度，原铁素体及珠光体转换为奥氏体，并有部分球状石墨溶解于奥氏体，经保温后空冷奥氏体转变为细珠光体，因此铸件的强度提高。
(2).提高韧性的球墨铸铁退火球墨铸铁在铸造过程中此普通灰口铸铁的白口倾向大，内应力也较大，铸铁件很难得到纯粹的铁素体或珠光体基体，为提高铸铁件的延性或韧性，常将铸铁件重新加热到900-950℃并保温足够时间进行高温退火，再炉冷到600℃出炉变冷。
过程中基体中的渗碳体分解出石墨，自奥氏体中析出石墨，这些石墨集聚于原球状石墨周围，基体全转换为铁素体。
若铸态组织由(铁素体＋珠光体)基体，以及球状石墨组成，为提高韧性，只需将珠光体中渗碳体分解转换为铁素体及球状石墨，为此将铸铁件重新加热到700-760℃的共析温度上下经保温后炉冷至600℃出炉变冷。
热处理基本知识及工艺原理
2
钢的热处理工艺
1 渗碳
目的：提高表面硬度（62-68HRC），耐磨性，而使心部仍保持一定 的强度和良好的塑性 和韧性。 分类：气体渗碳、液体渗碳及固体渗碳 气体渗碳原理：在高温（900~950℃）气体介质中的渗碳
碳原子的分解
基本组元： Fe、C
基本相：
铁素体 C在体心立方α－Fe (α或 F ) 中的间隙固溶体；
0.0218%(727℃)
强硬度低； 塑韧性好； 与工业纯铁相同
奥氏体 (γ或 A )
渗碳体 (Fe3C)
C在面心立方γ－Fe 中的间隙固溶体
强硬度较低；
塑性较好, 变形抗力较低, 易于锻压成形; 顺磁性。
Fe与C形成的金属化 强度低；硬度高；
金 含碳量为2.11%—6.69%的铁碳合金。
白口铸铁
共晶白口铸铁： 含碳量为4.3% ； 亚共晶白口铸铁：含碳量在2.11%—4.3%之间； 过共晶白口铸铁：含碳量在4.3%—6.69%之间；
1
金属学与热处理原理
二 热处理基本原理
1 热处理基本概念与知识 定义：在一定介质中，通过加热、保温、冷却以使金属的组织发生转变
650-400℃，快，避免C曲线 400℃以下，慢，减轻相变应力
T
A1
MS 水 理想 油
t
2
钢的热处理工艺
5．淬透性与淬硬性 淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于 VK（上临界 冷却速度） 淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%， C%↑→淬硬性↑
2
钢的热处理工艺
淬透层深度：由工件表面→半马氏体点(50%M)的深度。
热处理知识介绍
球化退火应用
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳 素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经 轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体 与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切 削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开 裂。
球化退火应用
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中 的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体 上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切 削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易 长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对 于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等） 的亚共析钢有时也可采用球化退火。
热处理分类——回火
钢的回火是将淬火钢加热至A1以下的某一温 度，保温一段时间，然后冷却到室温的一种热 处理工艺。
消除钢淬火时产生的亚稳定组织。
二、退火热处理
退火热处理是将金属或合金加热到适当的温度， 保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体； 共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火 组织是接近平衡状态的组织。
Fe＋H2O→FeO＋H2 FeC＋CO2→Fe＋2CO 还原： FeO＋H2→Fe＋H2O
FeO＋CO→Fe＋CO2
对策
所以我们必须做到： 1.减少盘圆料自身带的FeO（盘圆料的酸洗可 以减少FeO）； 2.降低炉内的CO、H2在适当的比值和线材来 减少O2、H2O脱碳性气体（加氮气降低炉内 CO、H2的体积百分比），加瓦斯,丙烯可以分 解成甲烷与炉内的H2O、O2反应成CO作为保 护气氛。
CH3OH
CO+2H2
中性气体
氮气在高温加热时和钢铁不发生任何作用，即 不氧化。不脱碳、也无还原和增碳作用，故为 中性气体。
氧化案例
热处理工艺
(3)低温退火
概念：
它是将钢加热到Ac1以下，保温后缓冷。由于加热温度低于临界温度，因而钢未 发生组织转变。
• 去应力退火
结晶退火。再结晶退火的加热温度应为钢的再结晶温度以上150～250℃，即650～
750℃，保温后空冷。再结晶退火时，通过“再结晶”可获得均匀而细小的等轴晶
粒，从而降低硬度，恢复塑性，以便继续进行上述的冷变形。
二、正火（normalizing）
•正火：加热AC3（亚共析钢）或ACcm（共析、过共析钢）以上
• 为什么有的钢淬火会变硬，有的钢淬火会变软？
• C曲线---冷却地图
冷却的速度与金相组织的关系图。
铁碳平衡图
C-曲线
相图分区图
热处理的工艺方法
退火和正火
一、退火
是将工件加热到一定温度(根据退火类型而定)保温一定时间，然后缓 慢冷却(炉冷或坑冷)下来，获得接近平衡组织的一种热处理工艺方法。
二、退火的目的
①降低钢件硬度，便于切削加工； ②消除残余应力，防止变形和开裂； ③消除缺陷，改善组织，细化晶粒，提高钢的机械性能； ④消除前一道工序(铸造、锻造、冷加工等)所产生的内应力，为下 道工序最终热处理(淬火回火)做好组织准备； ⑤消除冷作硬化，提高塑性以利于继续冷加工； ⑥改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的成分或组织不均匀，以 提高其工艺性能和使用性能。
•正火目的 1.取代部分完全退火。
正火是在炉外冷却，占用设备时间短，生产率高，故应尽量用正火取代退火(如低碳钢和 含碳较低的中碳钢)。必须看到，含碳较高的钢，正火后硬度过高，使切削加工性变差， 且正火难以消除内应力，因此，中碳合金钢、高碳钢及复杂件仍以退火为宜。
公共基础知识热处理工艺基础知识概述
《热处理工艺基础知识概述》一、引言热处理工艺作为材料加工领域中的一项关键技术，在提高材料性能、延长使用寿命、改善加工工艺等方面发挥着至关重要的作用。
从古代的简单金属加工到现代的高科技材料处理，热处理工艺经历了漫长的发展历程。
本文将对热处理工艺的基础知识进行全面综合的概述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面，旨在为读者提供一个系统而深入的了解。
二、基本概念1. 定义热处理是指将材料加热到一定温度，保温一段时间，然后以适当的速度冷却，以改变材料的组织结构和性能的工艺过程。
通过热处理，可以改善材料的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等性能，满足不同工程应用的要求。
2. 分类热处理工艺主要分为普通热处理和表面热处理两大类。
普通热处理包括退火、正火、淬火和回火；表面热处理包括表面淬火和化学热处理。
（1）退火：将材料加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。
退火的目的是降低材料的硬度，改善切削加工性能，消除残余应力，稳定尺寸等。
（2）正火：将材料加热到临界温度以上，保温一段时间，然后在空气中冷却。
正火的目的与退火相似，但冷却速度较快，得到的组织比退火的更细，强度和硬度也较高。
（3）淬火：将材料加热到临界温度以上，保温一段时间，然后快速冷却。
淬火的目的是提高材料的硬度和强度，但淬火后材料的脆性增加，需要进行回火处理。
（4）回火：将淬火后的材料加热到适当温度，保温一段时间，然后冷却。
回火的目的是降低材料的脆性，提高韧性和塑性，稳定组织和尺寸。
（5）表面淬火：通过快速加热材料表面，使其达到淬火温度，然后迅速冷却，使表面获得高硬度，而心部仍保持较好的韧性。
（6）化学热处理：将材料置于一定的化学介质中加热，使介质中的某些元素渗入材料表面，改变材料的化学成分和组织结构，从而提高材料的表面性能。
三、核心理论1. 相变理论热处理过程中，材料的组织结构会发生相变。
相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程。
奥贝球铁件组织、性能与热处理方法
奥贝球铁件组织、性能与热处理方法简介近两年计量理化室陆续接到材料牌号为A-B QT900-7（奥贝球铁）的铸铁件在安装过程或售后出现质量问题的情况反馈，要求理化室进行失效分析，如：左下支架—第二前减震器。
分析过程中我们发现相关部门及配套生产厂对该牌号铸铁了解甚少，实际送来检验的失效件都是普通球铁（铁素体球铁），没有一例是奥贝球铁。
下面我将对奥贝球铁材料的组织、性能及热处理方法做一简单介绍。
一、奥贝球铁：奥贝球铁是铸造业技术发展的趋势，因其综合机械性能远超现有同类材料，大幅度地降低材料消耗，提高产品质量和寿命，同时价格与同类钢件相比低很多，所以欧美等发达国家已在汽车关键零部件、机械矿山、火车零部件等领域广泛应用。
我们遇到的A-B QT900-7牌号，只是奥贝球铁的一种。
“A-B”是奥氏体和贝氏体组织的简称，表明该球铁的基体组织为奥氏体+贝氏体，以示与其它球铁的区别；“QT 900-7”表明该牌号的球铁抗拉强度要达到900N/mm2以上，延伸率达到7%以上。
我厂常用的铁素铁球铁抗拉强度在450 N/mm2左右，延伸率在10%-15%。
由此可见，奥贝球铁材料具有较高的抗拉强度，较好的综合力学性能。
二、奥贝球铁的热处理工艺：球墨铸铁的一个优点就是可以像钢一样利用各种热处理方法改善金属基体组织，达到提高机械性能的目的。
奥贝球铁就是在铸造得到球墨铸铁后，又对球墨铸铁进行了等温淬火热处理后得到的。
等淬热处理使球墨铸铁的基体组织由铁素铁+珠光体转变成奥氏体+贝氏体，从而提高了机械性能。
奥贝球铁的热处理工艺一般是：在900℃左右保温一段时间，使基体组织奥氏体化，然后再在300℃左右温度等温一段时间（一般在硝盐炉中进行等淬），然后空冷完成的。
不同牌号的奥贝球铁等淬温度不同。
三、奥贝球铁件的质量检验：目前对奥贝球铁件的质量检验，我们依据的是集团公司标准Q/CAYJS-25-1998《奥氏体-贝氏体球墨铸铁铸件技术条件》。
热处理工艺对铸铁材料组织和性能的影响
热处理工艺对铸铁材料组织和性能的影响热处理是通过一系列的加热和冷却过程来调整和改善金属材料的组织和性能的工艺。
对于铸铁材料来说，热处理具有重要的意义。
本文将就热处理工艺对铸铁材料组织和性能的影响进行详细探讨。
首先，热处理对铸铁材料的组织有显著的影响。
铸铁是由铁、碳和其他合金元素组成的合金材料，其组织主要由铁素体和渗碳体组成。
热处理过程中的加热和冷却过程可以改变铸铁的组织结构，从而影响其性能。
常见的热处理方法包括退火、正火和淬火。
退火是将铸铁材料加热到一定温度后，缓慢冷却至室温的过程。
通过退火可以改善铸铁的塑性、韧性和可加工性。
退火过程中，石墨形态由薄片状转变为球状，从而减小了石墨的尖锐度，提高了铸铁材料的韧性。
此外，退火还可以减少残留应力，提高铸铁材料的抗变形能力。
正火是将铸铁材料加热到一定温度后，保持一段时间，然后缓慢冷却至室温的过程。
正火能够使铸铁材料的组织均匀化，提高硬度和强度。
正火过程中，石墨片段逐渐变大，最终形成长条状结构。
这种结构有利于提高铸铁的强度，但会降低其韧性。
因此，正火适用于对硬度和强度要求较高，而韧性要求相对较低的铸铁材料。
淬火是将铸铁材料加热到一定温度后迅速冷却至室温的过程。
淬火能够使铸铁材料产生马氏体结构，从而提高材料的硬度和强度。
但同时也降低了铸铁的韧性。
淬火温度和冷却速度的控制是影响铸铁材料性能的关键。
过高的温度和过快的冷却速度会导致淬火裂纹，降低材料的可靠性。
除了影响组织结构外，热处理还会对铸铁材料的性能产生直接影响。
常见的性能包括硬度、强度、韧性和耐磨性等。
通过选择适当的热处理工艺，可以使铸铁材料达到不同的性能要求。
例如，退火可以提高铸铁材料的韧性和可加工性，适用于需要较高韧性的应用。
正火可以提高铸铁材料的硬度和强度，适用于需要较高硬度和强度的应用。
淬火可以使铸铁材料达到最高的硬度和强度，适用于需要高耐磨性的应用。
总的来说，热处理工艺对铸铁材料的组织和性能具有显著影响。
金属学与热处理第十一章铸铁习题与思考题
金属学与热处理第十一章铸铁习题与思考题(一)填空题1．碳在铸铁中的存在形式有和2．影响铸铁石墨化最主要的因素是和3．根据石墨形态，铸铁可分为、、和4根据生产方法的不同，可锻铸铁可分为和5球墨铸铁是用一定成分的铁水经和后获得的石墨呈的铸铁。
6HT350是的一个牌号，其中350是指为7KTH300－06是的一个牌号，其中300是指为；06是指为8．QT1200—01是的一个牌号，其中1200是指为；01是指为9普通灰口铸铁按基体的不同可分为、、其中以的强度和耐磨性最好。
10．可锻铸铁按基体的不同可分为和11球墨铸铁按铸态下基体的不同可分为、和12．球墨铸铁经等温淬火其组织为13铸铁（除白口铸铁外）与钢相比较，其成分上的特点是和高，其组织上的特点是14球墨铸铁的强度、塑性和韧性较普通灰口铸铁为高，这是因为15生产变质铸铁常选用和作为变质剂。
16．生产球墨铸铁常选用和作为球化剂。
17生产可锻铸铁的方法是18灰口铸铁铸件薄壁处（由于冷却速度快）出现组织，造成困难，采用克服之。
19铸铁具有优良的性、性、性和性。
20普通灰口铸铁软化退火时，铸铁基体中的全部或部分石墨化，因而软化退火也叫做退火。
21．球墨铸铁等温淬火的目的，是提高它以及和22铸铁件正火的目的是提高和，并为表面淬火做好组织准备。
23灰口铸铁经正火处理，所获得的组织为24球墨铸铁的淬透性比较好，一般件采用淬，形状简单硬度要求较高时采用淬。
25．普通灰口铸铁软化退火的主要目的是和（二)判断题1．可锻铸铁在高温状态下可以进行锻造加工2．铸铁可以经过热处理来改变基体组织和石墨形态3．可以通过热处理的方法获得球墨铸铁4．共析反应时形成共析石墨(石墨化)不易进行5．利用热处理方法来提高普通灰口铸铁的机械性能其效果较显著6．可以通过热处理方法提高球墨铸铁的机械性能其效果较显著7．灰口铸铁的抗拉强度、韧性和塑性均较钢低得多，这是由于石墨存在，不仅割裂了基体的连续性，而且在尖角处造成应力集中的结果8．碳全部以渗碳体形式存在的铸铁是白口铸铁9．由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢10．含石墨的铸铁具有低的缺口敏感性11．含石墨的铸铁切削加工性比钢差，所以切削薄壁、快冷的铸铁零件毛坯时容易崩刃。
q420热处理工艺
Q420热处理工艺一、概述Q420是一种低合金高强度结构钢，具有优良的力学性能和焊接性能。
通过合理的热处理工艺，可以进一步改善Q420钢的组织结构，提高其机械性能和耐腐蚀性能，以满足不同领域的工程应用需求。
本文将对Q420热处理工艺进行详细介绍，包括热处理的重要性、工艺种类、工艺参数和质量控制等方面。
二、热处理的重要性热处理是钢铁材料制备过程中的重要环节，通过控制加热、保温和冷却等工艺条件，实现对材料内部组织结构的改变，从而改善其机械性能和物理性能。
对于Q420钢而言，热处理能够细化基体组织，提高钢的强度、韧性和耐腐蚀性等关键性能指标。
因此，合理选择和制定热处理工艺对于Q420钢的应用和发展具有重要意义。
三、Q420热处理工艺种类1.退火处理：退火处理的目的是消除钢在轧制或锻造过程中产生的应力，改善组织结构，提高塑性和韧性。
常用的退火工艺有等温退火和普通退火等。
2.淬火处理：淬火处理是将钢加热至临界温度以上，保温一定时间后快速冷却，以获得马氏体或贝氏体组织的工艺方法。
淬火可以提高钢的硬度和强度，但对塑性和韧性有一定影响。
3.回火处理：回火处理的目的是调整淬火钢的组织和性能，消除淬火应力，提高韧性和塑性。
根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。
4.表面处理：表面处理是指通过化学、物理或热处理方法对Q420钢的表面进行强化或改性，以提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能等。
常见的表面处理方法有喷丸强化、渗碳、渗氮等。
四、Q420热处理工艺参数1.加热温度：加热温度是热处理工艺中的重要参数之一。
对于Q420钢，不同的热处理工艺需要不同的加热温度。
加热温度的选择应根据具体的热处理工艺和所需的组织性能要求而定。
如果加热温度过低，可能无法达到预期的组织转变；如果加热温度过高，则可能导致奥氏体晶粒粗大，降低钢的性能。
2.保温时间：保温时间的确定与加热温度、钢材的成分和截面尺寸等因素有关。
在达到要求的加热温度后，需要保持一定的时间以完成组织转变。
热处理压淬工艺
热处理压淬工艺热处理压淬工艺是一种常用的金属材料加工技术，它能够通过控制材料的组织和性能来提高其强度、硬度、耐磨性等特性。
下面将详细介绍热处理压淬工艺的相关内容。
一、热处理压淬工艺的基本原理热处理压淬工艺是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却，使其经历固溶、相变和析出等过程，从而改变其组织和性能。
其中，固溶是指将材料中的合金元素溶解在基体中，相变是指合金元素在固溶过程中发生化学反应，形成新的晶体结构，析出则是指固溶后合金元素从基体中析出形成新的相。
二、热处理压淬工艺的步骤1. 加热：将待处理的金属材料放入加热炉中进行加热。
根据不同材料和要求，加热温度也会有所不同。
2. 保温：经过一定时间后，让材料保持在高温下进行均匀加热。
此时，合金元素开始溶解在基体中。
3. 冷却：将材料迅速放入冷却介质中进行冷却。
常用的冷却介质有水、油、盐水等。
通过快速冷却，使合金元素无法从基体中析出，从而形成新的晶体结构。
4. 淬火：经过冷却后，材料表面会形成一层硬化层，而内部仍然处于高温状态。
此时需要进行淬火处理，即将材料再次加热到一定温度，并迅速冷却。
这样可以使整个材料都达到同样的硬度和强度。
5. 回火：淬火后的材料可能会出现脆性和变形等问题，需要进行回火处理。
回火是指将材料加热至较低温度下保持一段时间，以减轻淬火带来的脆性和变形。
三、热处理压淬工艺的应用热处理压淬工艺广泛应用于制造行业中的各种金属制品，如汽车零部件、机械零件、航空航天部件等。
通过控制不同的加热温度和冷却介质等参数可以获得不同的材料性能，从而满足不同的使用要求。
总之，热处理压淬工艺是一种重要的金属材料加工技术，它可以改变材料的组织和性能，提高其强度、硬度、耐磨性等特性。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的加热温度和冷却介质，并结合其他加工工艺进行综合应用。
热处理基本原理
Al－Mg固溶体的应力－应变曲线
固溶强化的实质：晶体结构中的弹性交互作用、 电 交互作用和化学交互作用。其中最主要的是：溶质 原子与位错的弹性交互作用阻碍了位错的运动。
不同溶质原子在位错周围的分布状态
Cotrell气团模型：溶质原子与位错弹性交互作用的结果， 使溶质原子趋于聚集在位错的周围，以减小点阵畸变， 降低体系的能量。（它对位错有“钉扎”作用）
塑性材料的强度 通常以σb表示
大部分金属材料属于塑性材料，其塑性变形是靠位
错的运动而发生的，因此，任何阻止位错运动的因素都
可以成为提高金属材料强度的途径。
固溶强化：
当合金由单相固溶体构成时，随溶质原子含量的增 加，其塑性变形抗力大大提高，表现为强度和硬度上升， 塑性和韧性值下降。
σb
δ
δ
Cu－Ni固溶体的机械 性能与成分的关系
的第二相； 2）也可通过共晶化合物进行热压力加工获得； 3）还可通过共析反应获得； 4）另外还可通过粉末冶金方法获得。
第二相在基体中的形态及分布： 以钢中Fe3C的形态与分布为例： a：过共析钢中， Fe3C呈连续网状分布在α晶界上。 塑性、强度下降。 b：珠光体中， Fe3C与铁素体呈平行间隔分布。 塑性、强度较高。（要求珠光体细小，片层间距小） c： 共析钢或过共析钢经球化退火后，Fe3C呈颗粒 状分布在α晶界上。 强度下降，塑性上升，便于加工。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火 质量的影响。三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。这说明中 国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意 了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)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。但当时作为个人 “手 艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
HT200热处理工艺
H T200热处理工艺(共5页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-H T200热处理工艺1.HT的三种不同组织：F+P ; P ; F .生产上常采用“变质处理”→往铁水中加入少量的“变质剂”。
（硅铁或硅钙合金），造成人工晶核，改变铁水的结晶条件，获得细片状的石墨和较细的珠光体基体，称为“变质铸铁”或“孕育铸铁”。
2.热处理工艺：1〉.消除应力退火（或称人工时效）消除铸造后存在于铸件内部的残余应力。
常需进行消除应力退火：（残余应力可能引起铸件翘曲和裂纹）一般为500-550℃。
加热温度越高，应力消除越快。
温度越高会发生石墨化和珠光体化，降低性能。
保温时间一般按5 min/mm 计算。
后以 30-50 ℃、min速度随炉冷到150-200℃出炉，空冷。
为消除或减小铸件的内应力，对于不进行其他热处理的铸件可进行自然时效或人工时效:自然时效：在常温下放置6-12个月以上。
如大型床身的时效一般都采用这种方法。
但生产效率低。
消除内应力也很有限。
一般都采用人工时效（消除应力退火）。
2>.灰口铸铁软化退火和正火工艺。
铸件表面由于冷却较快而形成一层很薄的白口层硬度高难以加工，常用热处理工艺为：T/℃t/时间图一，灰口铸铁消除应力退火工艺软化退火通常采用900-950℃。
退火保温时间为2-3h.然后炉冷。
缓慢炉冷过程中，A 分解为F+石墨，而变为P+石墨。
所以正火后的组织为P+石墨。
3>.灰口铸铁的淬火与回火：灰口铸铁很少采用淬火与回火。
常用等温淬火代替淬火与回火，等温淬火得到更高的力学性能。
铸铁的组织为石墨分布在基体上，热处理不能改变石墨的形状，要提高强度只能通过热处理强化基体的方法来达到。
实际上淬火与回火常用于提高耐磨性和及疲劳极限。
注意：1， 铸件应尽量的缓慢加热或者采用预热的方法来保证铸件中各部分温度的均匀T/℃t/时间图二，灰口铸铁的退火及正火的工艺规范1，尽量使铸件在热处理时各部分均匀的冷却下来，减少开裂和变形。
热处理加热方式有哪些？
热处理加热方式有哪些？什么是热处理？常用的热处理 ... 有哪些热处理：金属材料在固态下，通过加热、保温、冷却的手段，改变金属材料内部的组织状态，从而获得所需性能的一种热加工工艺。
常用的 ... 有：1、退火：有完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火、均匀化退火、去氢退火、扩散退火等等。
2、正火3、淬火：有单介质淬火、双介质淬火、分级淬火、等温淬火、局部淬火等等。
4、回火：有低温回火、中温回火、高温回火、稳定化回火、附加回火等等5、化学热处理：有渗碳、渗氮、离子氮化、碳氮共渗、渗金属等等6、表面热处理：有火焰加热、中频加热、高频加热、超音频加热、激光热处理等等常用的热处理 ... 有哪几种?各有什么特点？1.退火操作 ... :将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度(可以查阅有关资料)后，一般随炉温缓慢冷却。
目的:1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料;2.一般在毛坯状态进行退火。
2.正火操作 ... :将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
目的:1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点:正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
3.淬火操作 ... :将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
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基 体组 织的强度 和耐磨性得到 了增 强 ， 铸件的各种性 能（ 耐磨性、 硬度 等） 得到 了提 高 ， 因此 ， 改 变基体组 织热处理 是铸
铁 热 处 理 主 要 方 法之 一 。
氏体 ，为介稳定 的过饱和渗碳体和 — Ｆ ｅ 的混合物。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — ０ ９
作者简介 ： 王 群（ １ ９ ８ ３ 一） ， 女， 安徽怀远人 ， 工程师 ， 工学学士 ， 研究方 向为起重行业的机械设计 。
《 装备制造技术） ２ ０ １ ３ 年第 １ 期
被冷却到更低的温度下转变为马氏体。 许多因素都会 影响奥氏体连续冷却转变曲线 ，如奥 氏体化温度、 化 学成分、 加热速度。 因此 ， 实际铸铁的连续冷却转变 曲 线与 图 ５ 有 比较大的出入。 图６ 是一种球墨连续冷却
铸铁奥 氏体化后 ，如果冷却 的温度低 于 ５ ５ ０℃ 育期。孕育期 的长短取决于过冷奥氏体在该温度下 而高 于 ２ ２ ０℃时 ， 原子不能充分扩散 ， 就会转变为贝 的稳定性 ，它与该温度下过冷奥 氏体 与形成新相之
间的能量差和碳原子的扩散能力有关。如图 ２ 所示 ， 过冷度越大 ， 自由能差越 大 ， 转变驱动力 在接 近 ５ ５ ０ 所形成的贝氏体称为上贝氏体 ，在靠 温度越低 ， 近２ ２ ０℃所形成的贝氏体称为下贝氏体。 上贝氏体由 越大 ；但 同时 ，温度的降低又使原子的扩散能力降 碳化物和 一 Ｆ ｅ 相组成 ， 在金相显微镜下呈羽毛状 ； 下 低 。因此过冷奥 氏体在某一特定温度下转变 的孕育 期 最短 。 贝氏体由分散 的微细碳化物和过饱和 一 Ｆ ｅ 组成。
１ 改变基体组 织热处理理论
１ ． １ 过 冷奥 氏体 的转变 及 其产物
过冷奥氏体等温转变动力学 曲线是表示不 同温 度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的 曲线 。由 于通常不需要 了解某时刻转变量的多少 ，而 比较 注 铸铁奥氏体化后 ， 如果继续冷却 ， 温度低于 Ａ 。 温 因此 ， 常常将这种曲线绘 度时 ， 奥氏体就会发生转变。这种转变不是单一的 ， 重转变的开始和结束时间， 简称 Ｃ曲线 ， 如图 １ 所示。 而是具有多种可能性 ， 可能是马氏体转变 、 珠光体转 制成温度一 时间曲线 ， 变等 ，而具体 的转变方式与各种不同转变所要求 的
各种性 能（ 耐磨性 、 硬度等 ） ， 为铸铁工艺提供更加可 低 ， 原子无法扩散 ， 就会转变为马氏体 ， 马 氏体成分 靠 的技术支持 ，现对改变基体组织热处理的理论和 与原来ｆ ｝ ０ 奥氏体成分相同。在马氏体转变的原子都不发生扩散 ， 是碳在 ０ ｃ — Ｆ ｅ中的过饱 和 固溶体。 １ ． ２ 过冷奥氏体等温转变动力学曲线
续冷却转变 ，但是 由于连续冷却时奥氏体转变的孕
育期与等温转变有所不同 ，上述分析在数值上存在 着一定 的偏差。因此 ， 在分析过冷奥 氏体连续冷却时
比较多 的是采 用过冷 奥 氏体 的连续 冷却转 变 曲线 （ Ｃ Ｃ Ｔ曲线 ） 。图 ５ 是共析成分奥氏体连续冷却转 变
图 ２ 过 冷 奥 氏体 的转 变 与 温度 的 关 系
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． １ ， ２ ０ １ ３
改变基体 组织热处理 的理论及 工艺
王 群， 陈志坚 ， 房应荣
（ 科美 （ 杭州 ） 机械有限公司 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ５ ３ ）
曲线 ， 为便于对 比， 图中还 画出了 Ｃ曲线 。与其 Ｃ曲 线相 比， 连续冷却时转变开始时间和开始温度降低 。
对 于铸铁 ， 其奥 氏体成分一般是过共析的 ， 其Ｃ 曲线上多 出一条表示先共析渗碳体 （ 或石墨 ） 析 出的
曲线 ， 如图 ３ 所示 。奥氏体的成分偏离共析点越远 ， 这 条先共 析相析 出线 距离珠 光体转 变开 始线也 越 远 。铁成分不 同， 其过冷奥 氏体转变 的 Ｃ曲线不 同。
根据不同成分铸铁过冷奥氏体转变的 Ｃ曲线 ，可以 容易地预测该成分铸铁不同温度下奥氏体等温转变
的产物 ， 从而制订合理的等温转变热处理工艺。
Ｃ Ｉ ｌ Ｉ ３ ％
州 Ｉ 埘
图 ５ 共析奥氏体 连续冷却 转变曲线
图中 Ｃ Ｃ ‘ 线为转变中止线 ， 表示冷却曲线与此线 相交时转变并未完成 ， 但奥氏体分解停止 ， 剩余部分
４ ８ ｌ ５ ３ ０Ｉ ２ ４ ８ Ｉ ５ ３ ０ｌ ２４ｊ ｓ ａｉ ｒ ｎ ｂ
甜 洲
变温度 的降低 ， 其转 变产物依次为珠光体 、 索氏体 ，
极 细 珠 光体 。
图 １ 共 析成 分 奥 氏体 的 Ｃ 曲 线
Ｃ曲线的左边一条线表示转变开始时间 ， 称为孕
关键词 ： 改 变基 体 组 织 ； 热 处理 ； 工 艺
中图分 类号 ： － ｒ ． Ｇ６ １ ４
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ６ ６ － ０ ３
为增强基体组织 的强度和耐磨性 ，提高铸件 的
铸铁奥氏体化后 ，如果冷却的温度再进一步降
动力学条件有关 ，而且还与各种转变生成相在不 同 温度下的 自由能有关 。
以铁碳合 金为例 ，其发生珠光体转变的温度在 ５ ５ ０ ｏ Ｃ 以上至 Ａ 。 温度左右。在这种温度条件下原子 得到充分扩散 。通常珠光体 内的渗碳 体和铁素体 的
分布方式呈片状相间 ，其片层厚度与珠光体转变温 度呈正相关。转变温度越高 ， 所形成的珠光体分散度 越小 ， 片层厚度越大 ， 反之则 片层厚度越小。随着转