钢铁基本知识热处理
2、金属材料与热处理---钢铁热处理
A1以下的某温度保温适当
时间后，置于空气或水中 冷却的工艺。
螺杆表面的 淬火裂纹
1、回火的目的 ⑴减少或消除淬火内应力,
防止变形或开裂。
⑵获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回 火可调整硬度、韧性。
⑶稳定尺寸。淬火M和A’都是非平衡组织，有自发向平衡组
织转变的倾向。回火可使M与A’转变为平衡或接近平衡的组 织，防止使用时变形。
● <0.6%C时，组织为F+S；
● 0.6%C时，组织为S 。
正火温度
正火 实质上是完全退火 的变相形式，只不过 把退火炉内缓冷改为 空冷而言。 正火表示方法为Z。
正火温度
2、正火的目的
⑴ 对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同。 ⑵ 对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作 组织准备。 ⑶ 普通件最终热处理。
下保温，使珠光体中的渗
碳体球化后出炉空冷。
主要用于共析、过共析钢。
球化退火的组织为铁素体基体上 分布着颗粒状渗碳体的组织，称 球状珠光体, 用P球表示。
对于有网状二次渗碳体的过共析 钢，球化退火前应先进行正火，
以消除网状.
球状珠光体
⑷ 去应力退火 将工件缓慢加热（100～150 ℃/小 时）到500~600℃ ，经过一段保温 后，随炉缓慢冷却到300~200 ℃以 下，再出炉空冷。 主要目的：1．消除内应力、稳定 尺寸、减少加工和使用过程中的变
实际加热或冷却时存在着过冷 或过热现象，因此将钢加热 时的实际转变温度分别用
Ac1、Ac3、Accm表示;冷却
时的实际转变温度分别用 Ar1、Ar3、Arcm表示。
常用钢材热处理参数
常用钢材热处理参数常见的钢材热处理参数包括淬火、回火、退火、正火等。
下面将详细介绍它们的温度范围、保温时间以及应用领域。
1. 淬火（quenching）淬火是指将加热至临界温度以上的钢材迅速冷却至室温或低温的热处理过程。
淬火的目的是增加钢材的硬度和强度。
常见的淬火温度范围为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
钢材的选用因素包括成分、形状和尺寸、要求的性能等。
应用领域包括汽车零部件、工具、刀具等。
2. 回火（tempering）回火是指将淬火后的钢材加热至一个较低的温度范围并持续保温一段时间的热处理过程。
回火使得钢材硬度和强度降低，但同时也提高了其韧性和可塑性。
回火一般在淬火后立即进行。
温度范围通常为150℃到700℃，保温时间则根据要求的性能来确定。
应用领域包括航空航天、机械零部件、轴承等。
3. 退火（annealing）退火是指将钢材加热至足够高的温度并持续保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理过程。
退火的目的是消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
退火温度和保温时间的选择依赖于钢材的成分和形状，一般在600℃到800℃之间。
应用领域涉及到钢材的精密加工，如汽车制造、船舶等。
4. 正火（normalizing）正火是指将加热至临界温度以上的钢材空气冷却至室温的热处理过程。
正火可以消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
正火温度范围一般为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
应用领域包括汽车零部件、轴承、机械零件等。
此外，还有其他钢材热处理方法如奥氏体化退火、球化退火等针对不同的钢材类型和应用需求的热处理方法。
具体的热处理参数应根据材料的成分、形状和要求的性能来确定，并结合实际生产条件进行调整。
因此，在进行钢材热处理时，需要进行一系列的试验和分析，以确定最佳的处理参数。
热处理知识
球化退火球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
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。
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。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。
普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。
等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。
等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。
和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
要知道 AC1线是什么，就一定要弄懂铁碳合金状态图。
见图。
因为A1线和A3线是铁碳合金状态图中的特性线。
AC1线和AC3线是略比A1线和A3线上移的类似特性线。
铁碳合金状态图表示铁碳合金在不同成分和温度下的组织、性能以及它们之间相互关系的图形。
钢铁材料的热处理介绍
(1)高温回火
将淬火后的钢件加热到500～650ºC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等
使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力
5．调质
将淬火后的钢件进行高温(500～600ºC)回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的
7．化学热处理
将钢件放到含有某些活性原子(如碳、氮、铬等)的化学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能
化
学
热
处
理
(1)钢渗的碳
将碳原子渗入钢件表层
常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等
使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性
细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件
(2)球化退火
将钢件加热到临界温度以上20～30ºC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷
降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢
①改善组织结构和切削加工性能
②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理
③消除内应力
3．淬火
将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却
①使钢件获得较高的硬度和耐磨性
②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等
热处理对于钢铁材料性能的影响
热处理对于钢铁材料性能的影响热处理是一项重要的工艺，用于改变钢铁材料的性能。
通过控制材料的加热、保温和冷却过程，可以显著改善钢铁材料的力学性能、组织结构和耐腐蚀能力。
本文将深入探讨热处理对于钢铁材料性能的影响。
一、冷处理冷处理是热处理的一种重要方式，其主要目的是通过快速冷却来提高钢铁材料的硬度和强度。
当钢铁材料经过热处理后，快速冷却可以产生细小的晶粒，从而提高材料的硬度。
此外，冷处理还可以减少材料的残余应力，提高材料的耐磨性和疲劳寿命。
二、淬火处理淬火是一种将钢铁材料加热至适宜温度后迅速冷却的热处理方法。
淬火可以使钢铁材料的晶格结构发生变化，从而显著提高材料的硬度和强度。
通过控制淬火工艺参数，如冷却速率、冷却介质等，可以获得不同的硬度和强度。
然而，过快的冷却速率可能导致材料内部产生应力过大，从而引起开裂和变形。
三、回火处理回火是一种将冷处理的材料重新加热至适宜温度后保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理方法。
回火可以减轻材料的内部应力，增加其韧性和塑性，降低脆性。
通过合理控制回火温度和时间，可以在硬度和韧性之间取得平衡，使材料具有较好的综合性能。
四、渗碳处理渗碳是一种将含碳气体或液体浸渍到钢铁材料表面，并进行高温处理的方法。
渗碳可以在材料表面形成高碳含量的渗层，从而提高材料的硬度和耐磨性。
此外，渗碳还可以改善材料的耐蚀性能和疲劳寿命。
常用的渗碳方法包括气体渗碳、液体渗碳和离子渗碳等。
五、固溶处理固溶处理是一种通过加热钢铁材料至固溶温度后快速冷却的热处理方法。
固溶处理可以使材料内部的溶质（如碳、氮等）扩散均匀，从而改善材料的强度和塑性。
此外，固溶处理还可以提高钢铁材料的冷加工性能，增加其可塑性。
综上所述，热处理对于钢铁材料性能具有显著的影响。
通过冷处理、淬火处理、回火处理、渗碳处理和固溶处理等方法，可以改善钢铁材料的硬度、强度、耐磨性、耐蚀性和韧性等性能。
因此，在钢铁制造和应用过程中，合理运用热处理技术可以有效提高钢铁材料的综合性能，满足不同工程和应用的需求。
钢铁热处理工艺简介
过共析钢：Ac1—Accm ,不完全淬火，使淬火组织中保
留一定数量细小，弥散的C化物颗粒，以提高耐磨性 （通过控制C化物数量，控制A的C浓度及合金浓度； 从而控制马氏体成分，组织和性能）
碳素工具钢 ： t=Ac1+„30-70‟℃, 合金钢，高合金
钢的表面热处理
二、火焰加热表面淬火，
（0.8—6mm）深的淬火硬化层。 气体燃料与在氧气或空气中燃烧（2000℃以 上），当乙炔和氧气1：1时，火焰温度最高， 可达3000℃，氧炔焰。 优点：设备简单，使用方便成本低等。 缺点：不易控制加热温度，易过热，且淬火质 量不易均一。
钢的化学热处理
钢件臵于一定温度的化学活性介质中，使一种或几种元素的原子渗入 钢件表面，改变钢件表层化学成份，获得预期的组织和性能。可利用C素 钢，低合金钢代替高合金钢，降低成本。
钢的淬火
（三）淬火冷却： 冷却是淬火的关键工序，关系到淬火
质量的好坏。 → 快冷：碳钢—水冷 合金钢—油冷
目的：防止过冷A在Ms点以上发生任何分解。 600—400℃温度分解快，只要在此期间快冷，其它温度不需 要，Ms点以下反而希望冷却慢些，以防止变形开裂。 → 冷却介质的选择原则 快冷并非越快冷越好，在保证淬硬的前提下，尽量选择 缓和的介质，以减小淬火变形和开裂。 对冷却介质的要求是：要求的淬火硬度和深度、淬火变形不 超过公差范围，不出现淬火组织缺陷，不开裂
一、钢的渗C
用于齿轮、活塞、销轴等工件，需承受弯、扭，交变载荷， 冲击载荷，很大接触应用和磨损的情况 低C钢件，渗C性介质(CO→[C]+CO2（放热）、（CH4→[C]+H2 （吸）、（固体渗C剂），加热至单相奥氏体区（930℃左 右），保温足够长时间，使表面层C浓度提高，。 C钢件都是C＝0.1—0.25%的低C钢（C素钢、低合金钢），而表 面C＝0.8—1.1%，合适渗C层厚度。渗C后工件进行淬火+低温 回火
钢的热处理
热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结
构，从而获得所需性能的一种工艺过程。
保温 温度 临界温度 冷 加 热 却 时间
热处理工艺曲线示意图
钢的热处理－热处理的基本概念
二、热处理的基本要素和作用
热处理的三大要素
①加热（ Heating） 目的是获得均匀细小的奥氏体组织。
种类： 扩散退火、再结晶退火、去应力退火。
第二类退火：
目的和作用： 以改变组织和性能为目的，获得以珠光体为主的组织，并使钢中的珠光体、 铁素体和碳化物等组织形态及分布达到要求。 种类： 完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火。
钢的热处理－钢的退火与正火
完全退火（Complete Annealing）
热处理的作用
改善钢（工件）的力学性能或工艺性能，充分发挥钢的性能潜力， 提高工件
质量，延长工件寿命。
重要结论：
材料是否能够通过热处理而改善其性能，关键条件是材料在加热和冷却过程 中是否发生组织和结构的变化。
钢的热处理-热处理的基本概念
三、热处理的类型
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
时间 / s
马氏体转变时产生的组织应力。
温度 / C
Ms
理想淬火介质的冷却曲线
钢的热处理－钢的淬火与回火
常用淬火介质：
①水 特点：经济，冷却能力较强，但在Ms点附近冷速过快。 适用范围：碳钢。 盐水：盐或碱的水溶液，高温冷却能力比水强，适用于碳钢。 ②油
特点：低温区（Ms点附近）冷速缓慢，可有效降低变形和开裂倾向，
两个方面的问题：
冷却速度大，容易获得马氏体。 冷却速度大，内应力大，工件变形和开裂的倾向大。
钢铁材料的一般热处理
回火
低温回火
回火 类别
中温回火
高温回火
调质
人工时效 时效 处理
自然时效
①获得所需的力学性能。在通常情况
将淬火后的钢件加热到临界温度以 下，保温一段时间，然后 在空气 或油中冷却 回火是紧接着淬火以后进行的，也 是热处理的最后一道工序
下，零件淬火后的强度和硬度有很大提 高，但塑性和韧性却有明显降低， 而零 件的实际工作条件要求有良好的强度和 韧性。选择适当的回火温度进行回火 后，可以获得所需的力学性能 ②稳定组织，稳定尺寸
钢铁材料的一般热处理
名称
热处理过程
热处理目的
退火
完全退火
退火 类别
球化退火
①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切
削加工及冷变形加工
将钢件加热到一定温度，保温一定 ②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的
时间，然后缓慢冷却到室温
性能及为以后的热处理作准备
③消除钢中的内应力。防止零件加工后
变形及开裂 将钢件加热到临界温度(不同钢材
等 将钢件放在感应器中，感应器在一源自定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电 流，使钢件表面迅 速加热(2一
表面感应淬 火
lOmin)到淬火温度，这时立即将水 喷射到钢件表面。 经表面感应淬火的零件，表面硬而
耐磨，而心部保持着较好的强度和 韧性。
表面感应淬火适用于中碳钢和中等
含碳量的合金钢件
随炉冷却)
变形 去应力退火适用于各种铸件、锻
件、焊接件和冷挤压件等
正火
将钢件加热到临界温度以上40～60 ºC，保温一定时间，然后在空气中 冷却
①改善组织结构和切削加工性能 ②对机械性能要求不高的零件，常用正 火作为最终热处理 ③消除内应力
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。
热处理知识问答100问
热处理知识问答100问（钢铁）热处理知识问答目录第一章热处理原理 (4)1. 什么是热处理 (4)2. 热处理的目的是什么 (4)3. 热处理的条件是什么 (4)4. 热处理的工艺过程是什么 (4)5. 主要参数有哪些 (4)6. 按处理阶段及目的可分为哪几种 (4)7. 按热处理工艺参数可分为哪几种 (4)8. 什么是退火 (5)9. 退火的目的是什么 (5)10. 退火工艺的种类有哪些 (5)11. 什么是均匀化退火 (5)12. 什么是完全退火 (6)13. 什么是不完全退火 (6)14. 什么是等温退火 (6)15. 什么是球化退火 (6)16. 什么是再结晶退火 (7)17. 什么是去应力退火 (7)18. 什么是回火 (8)19. 回火的目的是什么 (8)20. 回火的种类有哪些 (8)21. 低温回火得到的组织及目的是什么 (8)22. 中温回火得到的组织及目的是什么 (8)23. 高温回火得到的组织及目的是什么 (9)24. 什么是正火 (9)25. 正火的目的是什么 (9)26. 什么是淬火 (9)27. 淬火的目的是什么 (10)28. 加热及保温时间如何确定 (10)29. 怎样控制冷却速度 (10)第二章缺陷及影响 (11)30. 淬火裂纹的影响因素有哪些 (11)31. 钢件的冶金质量对淬火裂纹有何影响 (11)32. 钢的含碳量和合金元素对钢的淬裂倾向有何影响 (11)33. 原始组织对淬裂性有何影响 (11)34. 为何会发生重复淬火开裂现象 (12)35. 零件尺寸和结构对淬裂性有何影响 (12)36. 工艺因素对淬火裂纹有何影响 (12)37. 加热不当可引起哪些裂纹 (13)38. 升温速度过快为何会引起裂纹 (13)39. 表面增碳或脱碳为何会引起裂纹 (13)40. 过热或过烧为何会引起裂纹 (13)41. 在含氢气氛中加热为何会引起裂纹 (13)42. 淬火加热温度和热处理应力有何关系 (14)43. 晶粒大小同淬火加热温度有何关系 (14)44. 冷却为何会引起裂纹 (14)45. 加热过程有哪些缺陷 (14)46. 什么是过热现象 (14)47. 什么是一般过热 (14)48. 产生断口遗传的原因是什么 (14)49. 什么是粗大组织的遗传现象 (15)50. 什么是过烧现象 (15)51. 什么是脱碳和氧化 (15)52. 防止氧化和减少脱碳的措施有哪些 (15)53. 热处理应力对材料性能有何影响 (15)54. 为何会产生热处理应力 (16)55. 热应力与组织应力综合作用会导致什么结果 (16)第三章质量异常及处理 (17)56. 热处理线有哪三种基本工艺流程 (17)57. 表面质量缺陷产生的原因及如何控制 (17)58. 钢管弯曲产生的原因及如何避免 (17)59. 水淬设备常见故障有哪些 (18)60. 如何解决水淬上料装置热金属检测器故障 (18)61. 斯维顿杠杆故障产生的原因是什么 (18)62. 移动门故障产生的原因是什么 (18)63. 淬火旋转装置故障产生的原因是什么 (18)64. 压紧装置故障产生的原因是什么 (19)65. 钢管到位装置故障产生的原因是什么 (19)66. 出料翻板故障产生的原因是什么 (19)67. 外喷水挡块接行开关故障产生的原因是什么 (19)68. 步进梁装置故障产生的原因是什么 (19)69. 出口翻板故障产生的原因是什么 (19)70. 什么原因会导致液压站故障 (20)71. 什么原因会导致干油泵故障 (20)72. 变频器故障的后果是什么 (20)73. 什么原因会导致水处理故障 (20)74. 高压水除鳞有何故障 (20)75. 热处理炉常见的故障有哪些 (20)76. 如何解决烧嘴熄灭 (20)77. 如何解决烧嘴无法点燃 (20)78. 如何处理电流、煤气、空气流量不足现象 (20)79. 怎样解决烧嘴熄灭后无法复位现象 (21)80. 液压泵自动关闭后怎样解决 (21)81. 控温时的注意哪些事项 (21)82. 热风放散阀有什么作用 (22)83. 淬火炉空气预热器的作用是什么 (22)84. 生产过程中如何控制炉温 (22)85. 焖炉时怎样进行炉温控制 (23)86. 控温时要注意那些方面 (23)87. 升温速度为何不能过快 (24)88. 降温方法有哪几种 (24)89. 水淬斯惠顿停在半空不动的原因是什么及解决方法 (24)90. 水淬时管子卡在淬火轮与移动门之间后怎样解决 (25)91. 多根管子翻到淬火炉入炉辊道前的原因是什么 (25)92. 如何解决钢管进炉后歩进梁不动作 (25)93. 回火炉入炉前会发生哪些异常 (26)94. 混钢有哪些预防措施 (26)第四章热处理岗位质量职责 (27)95. 为何要设备巡检 (27)96. 水淬设备都检查哪些项目 (27)97. 热处理炉都检查哪些项目 (27)98. 怎样做到质量控制 (27)99. 料流控制的原则是什么 (28)100.热处理工有哪些具体职责 (28)第一章热处理原理 (4)1. 什么是热处理 (4)2. 热处理的目的是什么 (4)3. 热处理的条件是什么 (4)4. 热处理的工艺过程是什么 (4)5. 主要参数有哪些 (4)6. 按处理阶段及目的可分为哪几种 (4)7. 按热处理工艺参数可分为哪几种 (4)8. 什么是退火 (5)9. 退火的目的是什么 (5)10. 退火工艺的种类有哪些 (5)11. 什么是均匀化退火 (5)12. 什么是完全退火 (6)13. 什么是不完全退火 (6)14. 什么是等温退火 (6)15. 什么是球化退火 (6)16. 什么是再结晶退火 (7)17. 什么是去应力退火 (7)18. 什么是回火 (8)19. 回火的目的是什么 (8)20. 回火的种类有哪些 (8)21. 低温回火得到的组织及目的是什么 (8)22. 中温回火得到的组织及目的是什么 (8)23. 高温回火得到的组织及目的是什么 (9)24. 什么是正火 (9)25. 正火的目的是什么 (9)26. 什么是淬火 (9)27. 淬火的目的是什么 (10)28. 加热及保温时间如何确定 (10)29. 怎样控制冷却速度 (10)第二章缺陷及影响 (11)30. 淬火裂纹的影响因素有哪些 (11)31. 钢件的冶金质量对淬火裂纹有何影响 (11)32. 钢的含碳量和合金元素对钢的淬裂倾向有何影响 (11)33. 原始组织对淬裂性有何影响 (11)34. 为何会发生重复淬火开裂现象 (12)35. 零件尺寸和结构对淬裂性有何影响 (12)36. 工艺因素对淬火裂纹有何影响 (12)37. 加热不当可引起哪些裂纹 (13)38. 升温速度过快为何会引起裂纹 (13)39. 表面增碳或脱碳为何会引起裂纹 (13)40. 过热或过烧为何会引起裂纹 (13)41. 在含氢气氛中加热为何会引起裂纹 (13)42. 淬火加热温度和热处理应力有何关系 (14)43. 晶粒大小同淬火加热温度有何关系 (14)44. 冷却为何会引起裂纹 (14)45. 加热过程有哪些缺陷 (14)46. 什么是过热现象 (14)47. 什么是一般过热 (14)48. 产生断口遗传的原因是什么 (14)49. 什么是粗大组织的遗传现象 (15)50. 什么是过烧现象 (15)51. 什么是脱碳和氧化 (15)52. 防止氧化和减少脱碳的措施有哪些 (15)53. 热处理应力对材料性能有何影响 (15)54. 为何会产生热处理应力 (16)55. 热应力与组织应力综合作用会导致什么结果 (16)第三章质量异常及处理 (17)56. 热处理线有哪三种基本工艺流程 (17)57. 表面质量缺陷产生的原因及如何控制 (17)58. 钢管弯曲产生的原因及如何避免 (17)59. 水淬设备常见故障有哪些 (18)60. 如何解决水淬上料装置热金属检测器故障 (18)61. 斯维顿杠杆故障产生的原因是什么 (18)62. 移动门故障产生的原因是什么 (18)63. 淬火旋转装置故障产生的原因是什么 (18)64. 压紧装置故障产生的原因是什么 (19)65. 钢管到位装置故障产生的原因是什么 (19)66. 出料翻板故障产生的原因是什么 (19)67. 外喷水挡块接行开关故障产生的原因是什么 (19)68. 步进梁装置故障产生的原因是什么 (19)69. 出口翻板故障产生的原因是什么 (19)70. 什么原因会导致液压站故障 (20)71. 什么原因会导致干油泵故障 (20)72. 变频器故障的后果是什么 (20)73. 什么原因会导致水处理故障 (20)74. 高压水除鳞有何故障 (20)75. 热处理炉常见的故障有哪些 (20)76. 如何解决烧嘴熄灭 (20)77. 如何解决烧嘴无法点燃 (20)78. 如何处理电流、煤气、空气流量不足现象 (20)79. 怎样解决烧嘴熄灭后无法复位现象 (21)80. 液压泵自动关闭后怎样解决 (21)81. 控温时的注意哪些事项 (21)82. 热风放散阀有什么作用 (22)83. 淬火炉空气预热器的作用是什么 (22)84. 生产过程中如何控制炉温 (22)85. 焖炉时怎样进行炉温控制 (23)86. 控温时要注意那些方面 (23)87. 升温速度为何不能过快 (24)88. 降温方法有哪几种 (24)89. 水淬斯惠顿停在半空不动的原因是什么及解决方法 (24)90. 水淬时管子卡在淬火轮与移动门之间后怎样解决 (25)91. 多根管子翻到淬火炉入炉辊道前的原因是什么 (25)92. 如何解决钢管进炉后歩进梁不动作 (25)93. 回火炉入炉前会发生哪些异常 (26)94. 混钢有哪些预防措施 (26)第四章热处理岗位质量职责 (27)95. 为何要设备巡检 (27)96. 水淬设备都检查哪些项目 (27)97. 热处理炉都检查哪些项目 (27)98. 怎样做到质量控制 (27)99. 料流控制的原则是什么 (28)100.热处理工有哪些具体职责 (28)第一章热处理原理1. 什么是热处理将固态金属或合金采取适当方式进行加热，保温一定的时间，以一定的冷却速度冷却以改变其组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。
钢的热处理基本知识
2.正火
正火是将钢材或钢件加热到临界温度以上，保 温后空冷的热处理工艺。亚共析钢的正火加热 温度为Ac3＋30℃～50℃；而过共析钢的正火 加热温度则为Accm＋30℃～50℃。 正火的目的与退火相似，由于在空气中冷却， 冷却速度稍大，正火冷却速度较大，得到的珠 光体组织很细，因而强度和硬度也较高。 与退火相比，正火生产周期短、生产率高，所 以应尽量用正火替代退火。在生产中，低碳钢 常采用正火来提高切削性能，对一些不重要的 中碳钢零件可将正火作为最终热处理。
钢的热处理基本知识
新材料研究所 谷国华 2013年7月24日
定义
钢的热处理是将固态金属或合金在一定介质中 加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得 所需性能的工艺方法。 为使工件满足使用条件下的性能要求的热处理 称为最终热处理，如淬火＋回火等工序； 为了消除前道工序造成的某些缺陷，或为随后 的切削加工和最终热处理作好组织准备的热处 理，称为预先热处理，如退火、正火工序。
3.1淬火温度的确定
淬火温度即钢的奥氏体化温度，是淬火的主要 工艺参数之一。选择淬火温度的原则是获得均 匀细小的奥氏体组织。 亚共析钢的淬火温度一般为Ac3以上30℃～50℃， 淬火后获得均匀细小的马氏体组织。 如果温度过高，会因为奥氏体晶粒粗大而得 到粗大的马氏体组织，使钢的机械性能恶化， 特别是使塑性和韧性降低； 如果淬火温度低于Ac3，淬火组织中会保留 未溶铁素体，使钢的强度硬度下降。
3.淬火
淬火是将工件加热到一定温度，保温后，在水 或油中快速冷却。 将亚共析钢加热到Ac3以上，共析钢与过共析 钢加热到Ac1以上（低于Accm）的温度，保温 后以大于Vk的速度快速冷却，使奥氏体转变为 马氏体的热处理工艺叫淬火。 马氏体强化是钢的主要强化手段，因此淬火的 目的就是为了获得马氏体，提高钢的机械性能。 淬火是钢的最重要的热处理工艺，也是热处理 中应用最广的工艺之一。 淬火的目的是提高钢的硬度和耐磨性。
热处理基础知识
热处理基础知识热处理基础知识热处理的原理热处理就是通过将⼯件放于⼀定的⽓氛中进⾏适当的加热、保温及冷却，以改变⼯件的性能的过程。
热处理术语整体热处理：把⾦属或⼯件进⾏穿透加热的热处理⼯艺。
本车间使⽤的热处理⼯艺均为整体热处理，包括：渗碳、淬（回）⽕、调质、正⽕、渗碳直接淬⽕等。
局部热处理：仅对⼯件的某个部件或⼏个部位进⾏热处理的⼯艺，常⽤的有⾼频淬⽕、激光表⾯处理等。
化学热处理：把⾦属材料或⼯件放在适当的活性介质中加热、保持，使⼀种或⼏种化学元素渗⼊其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理⼯艺，渗碳是其中的⼀种。
可控⽓氛热处理：为达到⽆氧化、⽆脱碳、按要求增碳的⽬的，在成分可以控制的炉⽓中进⾏加热和冷却的热处理⼯艺。
本车间⽤的UBE渗碳⾃动⽣产线就是可控⽓氛热处理的⼀种。
真空热处理：在⼀定的真空度的加热炉中，可实现⼯件⽆氧化的热处理⼯艺。
热处理术语滴注式⽓氛：把含碳有机液体（⼀般⽤甲醇）定量滴⼊加热到⼀定温度（700℃以上）、密封良好的炉内，在炉内裂解形成的⽓氛。
甲醇裂解⽓可以⽤作渗碳载⽓、添加丙酮、异丙醇、煤油等可提⾼碳势，作为渗碳⽓氛。
淬⽕冷却介质：⼯件冷却淬⽕时使⽤的介质。
常⽤的有⽔，盐、碱、有机聚合物⽔溶液。
油、熔盐、流态床、空⽓、氢⽓、氮⽓和惰性⽓体等。
淬透性：以在规定条件下淬⽕所能达到的硬度分布表征的材料特性。
淬硬性：以钢在理想条件下所能达到的最⾼硬度表征的材料特性。
端淬试验：将标准端淬试样（φ25x100mm）奥⽒体化后，在专⽤的试验机上对其下端平⾯喷⽔冷却，然后沿试样圆柱表⾯轴向磨平带上测出硬度和⽔冷端距离的关系曲线。
此曲线被称为端淬曲线。
该试验⽅法被称做端淬试验，通过端淬试验可以⼤致确定⾦属材料的淬透性。
热处理术语奥⽒体化：将钢铁加热到Ac3或Ac1以上，使原始组织全部或部分转变为奥⽒体的⼯艺等温转变：钢和铸铁奥⽒体化后，冷却到Ar1或Ar3以下温度保持时的过冷奥⽒体发⽣的转变。
钢铁材料及热处理
热处理在钢铁材料中的应用
提高钢铁材料的机械性能
通过热处理可以改变钢铁材料的内部 组织结构，从而提高其强度、硬度和 韧性等机械性能。
提高钢铁材料的耐磨性
通过热处理可以细化钢铁材料的晶粒， 从而提高其硬度和耐磨性。
提高钢铁材料的耐腐蚀性
通过热处理可以改变钢铁材料的表面 结构和化学成分，从而提高其耐腐蚀 性。
钢铁材料在未来的应用前景与挑战
高端装备制造领域
随着高端装备制造业的发展，对 钢铁材料的性能要求越来越高， 需要钢铁材料具备更高的强度、
韧性、耐腐蚀等性能。
新能源领域
新能源产业的发展对钢铁材料提 出了新的要求，如风电设备、核 电设备等需要钢铁材料具备更高
的耐高温、耐辐射等性能。
环保领域
随着环保意识的提高，钢铁材料 在环保领域的应用逐渐增多，如 环保设备、污水处理设备等，需 要钢铁材料具备更高的耐腐蚀、
钢铁材料及热处理
contents
目录
• 钢铁材料简介 • 钢铁材料的热处理技术 • 钢铁材料的性能优化 • 钢铁材料的发展趋势与挑战
01
钢铁材料简介
钢铁材料的定义与分类
定义
钢铁材料是指以铁元素为主要成 分，经过冶炼、加工和热处理后 得到的金属材料。
分类
钢铁材料可以分为生铁、铸铁、 钢和铁合金等。
热处理过程中，金属材料内部的原子或分子的运动速度会随着温度的升高而加快 ，当温度降低时，原子或分子的运动速度会减缓。通过控制加热和冷却速度，可 以控制原子或分子的运动速度和排列方式，从而改变材料的内部组织结构。
热处理的主要工艺方法
退火
将金属材料加热到适当温度后保温一段时间，然后缓慢冷 却至室温。退火可以消除金属材料的内应力、降低硬度并 提高塑性。
简述钢的普通热处理
钢的普通热处理方法：
1.正火：将钢加热到适当温度，保温一段时间后取出在空气中
冷却。
正火的主要应用范围有：用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理；用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理；用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织；用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能；用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向；用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
2.淬火：将钢加热至高温后快速冷却，使其硬化。
淬火的主要
目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性。
3.回火：将淬火后的钢加热到一定温度并保温一段时间，然后
冷却。
回火的主要目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。
4.退火：将钢加热至适当温度并保温一段时间后缓慢冷却。
退
火的主要目的是调整硬度以方便切削加工，消除内应力，稳定尺寸，防止加工中变形。
退火还能细化晶粒，改善组织。
5.表面热处理：包括表面淬火和火焰加热表面淬火等。
表面热
处理的主要目的是提高材料表面的硬度和耐磨性。
6.化学热处理：包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
化学热处理的
主要目的是改变材料表面的化学成分，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
热处理基础知识
二、热处理技术要求的表示方法
• 1、热处理工艺方法的表示 （1）国家标准JB/T 6609-1993的规定
热处理工艺方法 名称 退火 正火 调质 淬火 字母 Th Z T C
热处理技术要求表示举例
汉字表示 退火 正火 调质220~250HBS 淬火42~47HRC 感应淬火48~53HRC 火焰淬火42~47HRC 渗碳层深0.8~1.2mm 淬火硬度58~63HRC 代号表示 Th Z T235 C42 G48 H42 S0.8-C58
200~230 220~250 250~280 280~300 35~40 42~47 45~50 48~53 58~63 60~65 ≥ 450 ≥ 500 ≥ 850 ≥ 900
一、热处理技术要求的表示方法
3、表面硬度的表示
表一:常用硬度对照表
硬度
HRC 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 HV 211 226 255 289 329 377 436 509 599 713 856 1037 HB 211 225 251 283 323 370 424 488 -
•
加热温度是热处理工艺的重要工艺参数 之一，选择和控制加热温度 ，是保证热处 理质量的主要问题。加热温度随被处理的 金属材料和热处理的目的不同而异，但一 般都是加热到相变温度以上，以获得高温 组织。另外转变需要一定的时间，因此当 金属工件表面达到要求的加热温度时，还 须在此温度保持一定时间，使内外温度一 致，使显微组织转变完全，这段时间称为 保温时间。采用高能密度加热和表面热处 理时，加热速度极快，一般就没有保温时 间，而化学热处理的保温时间往往较长。 冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的 步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要 是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最 慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速 度更快。但还因钢种不同而有不同的要求， 例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度 进行淬硬。
钢铁生产中的热处理技术
钢铁生产中的热处理技术随着科技的不断发展，钢铁生产中的热处理技术也在不断创新和改善。
热处理技术是钢铁生产中不可或缺的一环，它不仅可以改变钢材的物理性能，增强其力学性能，提高其使用寿命，而且还可以改善其表面的外观和耐腐蚀性能。
本文将从热处理技术的概念、分类、特点以及在钢铁生产中的应用等方面进行详细探讨。
一、热处理技术的概念与分类热处理技术是指利用多种热处理工艺，将钢材加热至一定温度，经过一定的时间和冷却方式，使其改变物理和化学性质的一种改性工艺。
其目的是通过改变钢材的组织结构、形态和化学成分，从而达到增强钢材力学性能的目的。
按照处理温度和处理方法不同，热处理技术可以分为多种类型，常见的有淬火、回火、正火、退火、等温淬火等。
淬火是指将钢材加热到淬火温度后，迅速放入水中、油中或其他水溶液中，使钢材从高温快速冷却，达到显著硬化的效果。
回火是指将淬火的钢材加热至回火温度，保温一定时间后再冷却，以调整硬度、提高延展性和韧性。
正火和退火是调整钢材组织结构和硬度的重要方法，等温淬火则是在淬火的同时控制形态，以获得时效性良好的高强度钢。
二、热处理技术的特点和作用热处理技术对钢铁材料的力学性能、物理性能、化学性能等多个方面都有重要的影响。
具体地说，热处理技术的特点和作用主要体现在以下几个方面：1. 硬化作用：淬火是最常见的硬化方法，它可以使钢材冷却速度迅速增加，从而促使钢材中产生大量的马氏体，提高硬度和强度。
2. 调整组织形态和性质：热处理技术可以改变钢材的组织形态、晶粒尺寸和相对比例等，从而调整钢材的物理和化学性质。
例如，正火和退火可以改变钢材中的渗碳体分布和纯铁晶粒尺寸，从而提高钢材的韧性和可加工性。
3. 提高耐磨性和耐腐蚀性：热处理技术还可以改善钢材的表面性质，如提高其硬度和耐磨性，降低其腐蚀速度。
例如，表面淬火可以使钢材表面硬度增加2倍以上，大大提高其耐磨性和耐腐蚀性。
4. 时效性调整：等温淬火等热处理方法可以调整钢材的时效性，从而获得时效性良好的特殊钢材。
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钢铁基本知识
纯铁是很软的金属，既不能制刀枪，也不能铸铁锅、犁锄。
但当纯铁中含有一定量的碳后，就变成我们在各方面使用的钢铁了。
纯铁中含碳在0.02%以上就变成硬度较低的能拔铁丝、轧制薄白铁板等用的低碳钢。
铁中含碳量0.25%至0.6%的范围内的钢叫中碳钢，其硬度中等，可轧成建筑钢材，钢板、铁钉等制品。
铁中含碳量0.6%至2.0%时就成为硬度很高的、可制刀枪、模具等的高碳钢了。
低、中、高碳钢合在一起就叫“碳素钢”。
如果铁中碳含量超过2.0%就变成又硬又脆的可铸铁锅、暖气片、犁等的生铁了。
一般生铁含碳量为3.5%—5.5%。
所以纯铁、钢和生铁的区别主要就在于铁中的含碳量的不同。
在铁与钢的生产中，首先是把铁矿石在炼铁高炉中用碳还原成铁的同时铁中也吸收了4.5%—5.5%的碳，然后再把生铁装入炼钢炉中把碳和其他杂质用氧气氧化去除降低到所需要的含量，即炼成各种含碳量的碳素钢。
据《世界金属导报》报告的“国际钢协”统计2002年上半年（1至6月）累计我国钢产量为8480万吨，居世界首位；同期世界的十大产钢国排列顺序为：第2名日本5230万吨，第3美国4440万吨，第4俄罗斯2840万吨（独联体为4840万吨），第5德国2240万吨（欧盟15国总计8040万吨），第6韩国2230万吨，第7乌克兰1650万吨，第8巴西1410万吨，第9印度1400万吨，第10意大利1340万吨；英国607万吨，居第17位。
随着科学技术的发展，碳素钢在强度、硬度、韧性、弹性、抗腐蚀性等各方面都不能满足现代化工农业和国防上的需要了。
冶金工作者们研究发现在钢中加入一些其他元素可改善碳素钢的性能，使碳钢获得更优异的和特殊的性能，扩充其用途和使用范围，从而研制出各种合金钢。
在普通碳素钢的基础上，只要加入小于5%的总含量的硅、锰、铁、钛、铌、硼、稀土等合金元素就可炼出强度高于同等含碳量的普通碳素钢30—40%的低合金高强度钢，一吨钢可顶1.3—1.4%吨普通碳素钢用。
若在含碳1%的碳素钢中加入6—15%铬，能炼出各种高级滚珠钢和滚动轴承钢。
钢中加入13—19%铬就成为有磁性不锈钢，如在这种钢中再加入9%镍就变成无磁性不锈钢了；所以不能用有无磁来鉴别是否是不锈钢，因生活上用的大部分不锈钢是有磁的，可被磁铁吸起来。
含碳低于0.06%的钢中加入8—27%铬和4.5—6.5%铝的钢称为电热合金，拔成丝缠成电炉，最高的可加热到1200℃。
中碳钢中加1%锰炼成的钢制弹簧，弹性特别好。
高碳钢中加2%锰和少量钼可炼成硬度特别高可做刀枪、模具和破碎机颚板寿命特别长。
钢中加9—18%钨和少量钒就成为高速钢。
低碳钢中加少量钼和铬成为高温下耐热并不起皮的钢。
低碳钢中加2.5—4%的硅可炼成导磁性能非常好，可轧制制造电机，变压器的硅钢片。
而低碳钢中加12%铝和25%镍炼出的就是永磁合金，可制永久性强磁铁。
在高碳钢中加入适量硅可生产出石墨钢，既耐磨又有润滑作用，可制造在使用过程中不宜使用润滑油，而又需要耐磨的机械零件和轴承等部件。
钢中加入稀土金属能提高钢的韧性；而生铁中加入稀土金属和镁则可变成和钢一样强度高，又有韧性的球墨铸铁。
硼则是非晶合金和高科技钕铁硼合金中不可缺少的非金属元素。
铁和钢中加入各种金属和非金属元素后可使其性能变幻无穷，用途多样。
在钢铁中加入各种金属和非金属元素，能创造出多种多样的高科技新金属材料供工农业、国防、科学技术、生活上等各个领域中应用。
在铁钢中加入各种金属和非金属元素，能创造出各种不同性能，多种用途的各种高科技材料。
但这些金属和非金属在炼钢时大部都不能或不宜以纯金属和非金属元素单体状态直接加入钢液中。
如钨、钼、铌等金属熔点太高，比炼钢温度高一倍以上，炼钢温度为1600℃左右，而钨熔点高达3380℃，钼熔点为2600℃，铌熔点为2500℃，所以在钢液中难熔化，另外这些金属比重又太高，液态钢比重约7克/毫升，而钨比重高达19.3克/毫升，钒、钛比重低，钛比重4.5克/毫升，钒6.1克/毫升；熔点又高，钒为1860℃、钛为1690℃，又易氧化，在
钢液面上被氧化烧掉很多，损失太大，又不易控制含量，并且单体金属制取工艺复杂，生产成本高，价格昂贵等等。
因此都不适合以纯金属和非金属单体状态在炼钢时直接加入钢液中。
为此冶金工作者们研究制出了这些元素和铁的合金，就叫做“铁合金”。
这些元素和铁的合金熔点和钢接近，比重和钢差不多，又不易氧化，其生产工艺又比生产该纯金属和非金属简单，生产成本比纯的单体金属和非金属低的多，价格低，特别适合于炼钢和生产各种高科技材料中使用。
因此铁合金成为炼钢和新材料工业中的重要材料。
铁合金的品种是根据钢铁和新金属材料工业的发展需要而发展和开发的，目前的铁合金品种有二元的和多元的铁合金数十种，其中用量最大的二元铁合金有：硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、钒铁、钛铁、硼铁、磷铁、铝铁等，三元以上的有：锰硅（铁）、硅钙（铁）、硅铬（铁）、硅铝（铁）、硅钡（铁）、稀土硅铁、稀土硅镁铁等。
铁合金有两大用途：用途之一是做脱氧剂；炼钢和生产各种新金属材料时要用氧气氧化除去钢和金属液中的杂质的同时钢和金属液中也吸收了氧，这就大大降低了钢和金属材料的性能，因此需要添加一些与氧结合力比较强，且其氧化物又能顺利的从钢和金属材料液中排除，从而使钢和金属材料液中的氧含量降低的元素，这个过程叫钢和金属材料的脱氧，而用于脱氧的铁合金叫脱氧剂。
常用的脱氧剂有硅铁、锰铁、铝铁、硅钙（铁）、硅锰（铁）、硅钡（铁）、硅铝（铁）等。
用途之二是做合金剂，在碳素钢中加入各种铁合金调整其化学成份，可生产出各种合金钢和新金属材料。