第六章钢的热处理1
第六章 热处理简答题
第六章钢的热处理1、什么是钢的热处理？钢的热处理的特点和目的是什么？答：钢的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,以获得所需的组织结构和性能的工艺。
钢的热处理的特点是在固态下，通过加热、保温和冷却，来改变零件或毛坯的内部组织,而不改变其形状和尺寸的热加工工艺.钢的热处理的目的是改善零件或毛坯的使用性能及工艺性能.2、从相图上看，怎样的合金才能通过热处理强化?答：通过热处理能强化的材料必须是加热和冷却过程中组织结构能够发生变化的材料，通常是指:（1)有固态相变的材料;(2）经受冷加工使组织结构处于热力学不稳定状态的材料；(3）表面能被活性介质的原子渗入.从而改变表面化学成分的材料.3、什么是退火？其目的是什么？答：退火是将金属或合金加热到适当温度,保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
其目的可概括为“四化”,即软化(降低硬度适应切削加工和冷冲压要求）；均匀化(消除偏析使成分和组织均匀化)；稳定化（消除内应力、稳定组织保证零件的形状和尺寸）；细化（细化晶粒、提高力学性能）。
4、亚共析钢热处理时,快速加热可显著提高屈服强度和冲击韧性，为什么？答:快速加热可获得较大的过热度，使奥氏体形核率增加,得到细小的奥氏体晶粒，冷却后的组织晶粒也细小。
细晶粒组织可显著提高钢的屈服强度和韧性。
5、热轧空冷的45钢在正常加热超过临界点A c3后再冷却下来,组织为什么能细化？答:热轧空冷的45钢室温组织为F+P，碳化物弥散度较大,重新加热超过临界点A c3后,奥氏体形核率大,起始晶粒细小，冷却后的组织可获得细化。
7、确定下列钢件的退火方法，并指出退火的目的及退火后的组织。
（1）经冷轧后的15钢钢板,要求降低硬度；(2）ZG35的铸造齿轮；（3)改善T12钢的切削加工性能; (4）锻造过热的60钢坯.答:（1)再结晶退火,消除加工硬化及内应力，退火组织为P+F.（2)去应力退火，消除铸造内应力，组织为P+F。
第6章 钢的热处理
ACcm AC1 过共析钢的加热过程： P Fe C A F度的概念 晶粒度：表示晶粒大小的尺度。
钢进行加热时，当珠光体刚刚全部转变为奥氏体时，在一般情 况下，奥氏体晶粒是比较细小而均匀的，此时的晶粒大小称为奥氏 体的起始晶粒度。
冷却临界点：
Ar1、Ar3、Arcm
§2 钢在加热时的转变
1、奥氏体的形成(PA)
钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。以 共析钢的奥氏体形成过程为例。
⑴奥氏体形核与晶核长大
奥氏体的晶核优先在铁素体与渗碳体的界面上形成。
奥氏体晶核形成以后，依靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不 断向奥氏体转变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。 ⑵ 残留渗碳体的溶解 铁素体全部消失以后，仍有部分剩余渗 碳体未溶解，随着时间的延长，这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏 体中去，直至全部消失。 ⑶ 奥氏体均匀化 渗碳体全部溶解完毕时，奥氏体的成分是不 均匀的，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散才能获得均匀化的 奥氏体。
淬火冷却介质的选择
盐水、水、油、碱浴、硝盐浴等
5、钢的淬透性和淬硬性
1）钢的淬透性定义
2）钢的淬透性实验
3）影响钢的淬透性的因素
第6章 钢的热处理
§6 钢的回火
1、回火的概念：
将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度，保 温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺 。
2、回火的目的：
降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，消 除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性 能。
（P）。
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
2 ） 在 650 ～ 600℃ 形 成 片 间 距 较 小 的 珠 光 体 (0.2~0.4m) ，在光学显微镜 800~1500×能分辨 出其为铁素体薄层和碳化物（渗碳体）薄层交 替重叠的复相组织称为细珠光体或索氏体，用 字母 S 表示（以英国冶金学家 H•C•Sorby 的名字 命名）。
第6章 钢的热处理
保温
普通热处理
退火、正火、淬火、回火。
表面淬火
表面热处理
时间
化学热处理
预备热处理、最终热处理 毛坯成型 → 预备热处理 → 机械加工（粗加工）→ 最终热处理 → 精加工
5 状态图中三条重要线及加热和冷却速度对线的位置的影响
A3 A1 0 0.77 2.11 4.3 6.69
硬度650HB，塑性和韧性差
原因：碳过饱和程度大，晶格畸变大，
淬火内应力大，存在显微裂纹，
容易导致脆性断裂的出现，微 细孪晶存在破坏了滑移系使脆 性增大，塑性和韧性差。
孪晶M
M的硬度主要取决于含碳量
M 转变是在 Ms ～ Mf 进行。
残余A量随含碳量的增多而增多，即C↑ → A残↑
（三）影响C曲线的因素
1 碳的影响
亚共析钢和过共析钢C曲线上部
多出一条先共析相析出线。
A过转变前，亚共析钢析出F，过共析钢析出Fe3C 剩下的Ａ过达到共析成分，再发生Ｐ类型转变。
共析钢C曲线最靠右，所以：共析钢A过最稳定。
亚共析钢随含碳量↑， C曲线向右移， A过稳定性↑。
过共析钢随含碳量↑， C曲线向左移， A过稳定性↓。
A+F F+P
A + Fe3CⅡ P+ Fe3CⅡ
2 冷却介质的选择
保证有足够的冷却速度V冷＞Vk；
V冷↑→ 热应力和组织应力↑ 650 ℃～ 400℃： V冷要快
650℃ 550℃ 400℃
vk
常用淬火介质：水、盐水、矿物油
水：在650℃～400℃冷速很大，对A稳定性较小的碳钢非常有利。 但300 ℃～200 ℃冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 盐水：由于NaCl晶体在工件表面析出和爆破，破坏包围在工件表面的 蒸 汽膜，使冷速加快，而且可以破坏加热产生的氧化皮，使其 剥落。盐水淬火容易得到高硬度和光洁表面。但300 ℃～200 ℃ 冷速仍很大，组织应力大，易变形和开裂。 适用于形状简单、硬度要求高、表面要求光洁、变形要求不严格 的碳钢零件，如：螺钉、销钉、垫圈等。 矿物油：冷却能力弱：650℃～550℃，18℃水的冷却强度为1， 则50℃
第六章钢热处理分析
第六章钢的热处理、名词解释1热处理： _______________________________________________________________ 2等温转变： _____________________________________________________________ 3连续冷却转变： _________________________________________________________ 4马氏体： _______________________________________________________________ 5退火： _________________________________________________________________ 6正火： _________________________________________________________________ 7淬火： _________________________________________________________________ 8回火： _________________________________________________________________ 9表面热处理： ___________________________________________________________ 10渗碳：________________________________________________________________二、填空题1、整体热处理分为________ 、____________ 、 _________ 、和___________ 等。
2、根据加热方法的不同，表面淬火方法主要有____________________ 表面淬火、_________________ 表面淬火、______________ 表面淬火、 _______ 表面淬火等。
第六章 钢的热处理
层片间距与性能关系:片间距越小,相界面
越多,塑性变形抗力越大,强度和硬度越高；同时, 渗碳体片越薄,越容易与铁素体一起变形而不断, 塑性和韧性也变好。
P转变过程：形核和长大过程。扩散型转变。
A晶界形成渗碳体晶核→晶核长大→晶核两侧A含 碳量下降，促进F形核→交替形核并长大，形成P。
思考题：按层片间距不同P分哪三种？层片间距变化对性能有何 影响？P转变是扩散型相变吗？
剥落。 高于800℃加热,氧化性介质易与合金元素沿晶界形成氧化物,即发生内氧化, 晶界合金元素减少将使晶界性能恶化。
脱碳:加热和保温时，炉气中O2、CO2、H2O、H2等与钢表层固溶碳发 生氧化反应,使钢表面碳浓度降低现象。
工艺对脱碳影响:温度越高脱碳速度越快,加热时间越长脱碳层深度越大。 脱碳对性能影响:降低表面硬度、耐磨性和疲劳强度等。
共析钢珠光体/高温转变：P91
转变温度范围:A1-550℃ 转变组织:粗片状珠光体(习惯称珠光体)、细片状珠光体(索氏体S)和极细片状珠 光体(托氏体或屈氏体T)。 形成温度范围:P在A1-650℃,500倍OM下可辨；S在650-600℃,800-1000倍OM 可辨；T在600-550℃，电镜下可辨。
本质细晶粒钢中常存在Ti、V等强碳化物形成元素。
影响A晶粒大小因素： 加热温度越高,A长大速度越快，A晶粒越粗大。 保温时间越长，A晶粒越粗大。 加热速度越快，A晶粒越细小，快速热处理A晶粒
尺寸均较细小。
思考题:1.什么是本质晶粒度？2.什么是本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢？
加热易产生的缺陷： 氧化:高温下氧化性介质(O2/CO2/H2O等)与钢发生氧化反应形成金属氧化 物现象。 高于560℃加热,氧化膜由Fe2O3、Fe3O4、FeO三层氧化物组成,氧化膜疏松易
第六章 钢的热处理
第一节 概述
热处理的概念
热处理是将固态金属 或合金在一定介质中加 或合金在一定介质中加 保温和冷却， 热、保温和冷却，以改 变材料整体或表面组织， 变材料整体或表面组织， 从而获得所需性能的工 艺。 热处理工序 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削） 预备热处理 为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步 为随后的加工 热处理作准备的热处理。 热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理 最终热处理 赋予工件所要求的使用性能的热处理. 赋予工件所要求的使用性能的热处理
残余Fe3C溶解
4. 奥氏体成分均匀化
延长保温时间， 延长保温时间，让碳原子 充分扩散， 充分扩散，才能使奥氏体 的含碳量处处均匀。 的含碳量处处均匀。
A 均匀化
第二节 钢在加热时的转变 共析钢奥氏体化过程
第二节 钢在加热时的转变
（二）亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 亚共析钢和过共析钢与共析钢的区别是有先共析 其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 相。其奥氏体的形成过程是先完成珠光体向奥氏体的 转变，然后再进行先共析相的溶解 这个P→A 先共析相的溶解。 P→A的转变 转变，然后再进行先共析相的溶解。这个P→A的转变 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 过程同共析钢相同，也是经过前面的四个阶段。 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到AC1以上温 对于亚共析钢，平衡组织F+P，当加热到A 亚共析钢 F+P 度时，P→A， 的升温过程中，先共析的F 度时，P→A，在AC1～AC3的升温过程中，先共析的F逐 渐溶入A 渐溶入A， 对于过共析钢，平衡组织是Fe +P，当加热到A 对于过共析钢，平衡组织是Fe3CⅡ+P，当加热到AC1 共析钢 以上时，P→A， 的升温过程中， 以上时，P→A，在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 逐步溶入奥氏体中。
金属工艺第5-7章答案
作业第六章钢的热处理一、名词解释1、钢的热处理—是采用适当的方式对金属材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。
2、等温冷却转变—工件奥氏体化后，冷却到临界点以下的某一温度区间等温保持时，过冷奥氏体发生的相变。
3、连续冷却转变—工件奥氏体化后，以不同冷速连续冷却时过冷奥氏体发生的相变。
4、马氏体—碳或合金元素在α—Fe中的过饱和固溶体。
5、退火—将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
6、正火—工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。
7、淬火—工件加热奥氏体化后，以适当方式冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。
8、回火—工件淬硬后，加热到Ac1以下的某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
9、表面热处理—为了改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。
10、真空热处理—在低于一个大气压（10-1～10-3Pa）的环境中加热的热处理工艺。
11、渗碳—为了提高工件表面碳的质量分数，并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺。
12、渗氮—在一定温度下，与一定介质中，使氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。
二、填空题1、整体热处理分为退火、正火、淬火和回火等。
2、表面淬火的方法有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液表面淬火等。
3、化学热处理包括渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗硼等。
4、热处理工艺过程由加热、保温和冷却三个阶段组成。
5、共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有： P(珠光体) 、 S(索氏体) 和 T(托氏体) 。
6、贝氏体分上贝氏体和下贝氏体两种。
7、淬火方法有：单液淬火、双液淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火等。
8、常用的退火方法有：完全退火、球化退火和去应力退火等。
9、常用的冷却介质有油、水、空气等。
10、常见的淬火缺陷有过热与过烧、氧化与脱碳、硬度不足与软点、变形与开裂等11、感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为高频感应加热、中频感应加热和工频感应加热三种。
第六章 钢的热处理
第六章钢的热处理一、解释下列名词1、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体2、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体3、临界冷却速度4、退火、正火、淬火、回火、冷处理、时效5、调质处理6、淬透性、淬硬性7、回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体8、第一类回火脆性、第二类回火脆性10、表面淬火、化学热处理二、填空题1、钢的热处理是通过钢在固态下、和的操作来改变其，从而获得所需性能的一种工艺。
2、钢在加热时P→A 的转变过程伴随着铁原子的，因而是属于型相变。
3、钢加热时的各临界温度分别用、和表示；冷却时的各临界温度分别用、和表示。
4、加热时，奥氏体的形成速度主要受到、、和的影响。
5、在钢的奥氏体化过程中，钢的含碳量越高，奥氏体化的速度越，钢中含有合金元素时，奥氏体化的温度要一些，时间要一些。
6、一般结构钢的A晶粒度分为级, 级最粗，级最细。
按930℃加热保温 3～8h 后，晶粒度在级的钢称为本质粗晶粒钢，级的钢称为本质细晶粒钢。
7、珠光体、索氏体、屈氏体均属层片状的和的机械混合物，其差别仅在于。
8、对于成分相同的钢，粒状珠光体的硬度、强度比片状珠光体，但塑性、韧性较。
9、影响C曲线的因素主要是和。
10、根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属转变，贝氏体转变属转变，马氏体转变属转变。
11、马氏体的组织形态主要有两种基本类型，一种为马氏体，是由含碳量的母相奥氏体形成，其亚结构是；另一种为马氏体，是由含碳量的母相奥氏体形成，其亚结构是。
12、上贝氏体的渗碳体分布在，而下贝氏体的渗碳体较细小，且分布在，所以就强韧性而言，B下比B上。
13、钢的 C 曲线图实际上是图，也称图，而CCT曲线则为。
14、过冷奥氏体转变成马氏体，仅仅是的改变，而没有改变，所以马氏体是碳在α-Fe 中的。
15、其他条件相同时，A中的C% 愈高，A→M的Ms温度愈，A 量也愈。
16、马氏体晶格的正方度( c/a )表示了，c/a的值随而增大。
钢的热处理
奥氏体化也是形核和长大
的过程，分为四步。现以
共析钢为例说明：
钢坯加热
第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向
和Fe3C方向长大。
第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于 奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继 续溶解直至消失。
第四步 奥氏体成分均匀 共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
化：Fe3C溶解后，其所
℃
温 度
，
在部位碳含量仍很高，
通过长时间保温使奥氏
体成分趋于均匀。
2 钢在冷却时的转变
冷却是热处理更重要的工序。 一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥
氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。随过冷度不 同，过冷奥氏体将发生珠光体转变、贝氏体转变和 马氏体转变三种类型转变。 现以共析钢为例说明：
能的主要特点。
马氏体的硬度主要 取决于其含碳量。
含碳量增加，其硬 度增加。
C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。
合金元素对马氏体硬度的影响不大。
3 过冷奥氏体转变产物（共析钢）
转变 转变 形成温 转变 类型 产物 度， ℃ 机制
显微组织特征
获得 HRC 工艺
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。
要改善切削性能， 低碳钢用正火，中 碳钢用退火或正火, 高碳钢用球化退火.
合适切削加工硬度
热处理与硬度关系
5 钢的淬火
淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速 度冷却，使奥氏体转变 为马氏体的热处理工艺.
工程材料-第六章_钢的热处理ppt课件
预备热处理：为随后的加工或热处理作准备
热处理工艺
最终热处理：赋予工件所需的力学性能
举例：
零件的典型加工工艺路线：
毛坯
（锻件）
预备热处理
（退火、正火）
机加工
（车削）
最终热处理
（淬火、回火）
精加工
（磨削）
第六章 钢的热处理－§6.1 热处理的基本概念
四、钢的临界转变温度（Critical Temperature of Steels）
A长大
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
3.残余渗碳体的溶解
Fe3C的溶解落后于F→A转变，残留 Fe3C将继续溶入A中。
分析：
在奥氏体的形成过程中，F比Fe3C先 消失，因此奥氏体形成之后，还残留未 溶的Fe3C。这些残余Fe3C将随着时间的 延长，继续不断地溶入奥氏体，直至全 部消失。
A成分的均匀化
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
以共析钢为例：
奥氏体的形成是一个形核和长大的固态相变过程，是铁素体(F)向奥 氏体(A)的晶格改组，渗碳体(Fe3C)溶入奥氏体中，以及碳(C)在奥氏 体中扩散的过程。
共析钢奥氏体化的四个基本过程：
①奥氏体的形核 ②奥氏体的长大 ③残余渗碳体的溶解 ④奥氏体成分的均匀化
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
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。
温度
保温
临界温度
加
冷
热
却
时间
热处理工艺曲线示意图
第六章 钢的热处理－§6.1 热处理的基本概念
工程材料 第六章 钢的热处理
情况； (3)钢的奥氏体化的
目的； 2.钢在加热或冷却时 的相变温度；
(1)平衡临界点； (2)相变有迟滞现象；
二、奥氏体晶粒的 长大
1.奥氏体晶粒的大小 对冷却转变后钢的组 织和性能的影响； 2.本质粗晶粒钢和本 质细晶粒钢； 3.本质晶粒度的意义
图6-2为这些相变临界点在Fe-Fe3C相图上 的位置示意图。
2019/10/23
第六章 钢的热处理
11
第一节 钢在加 热时的转变
一、奥氏体的形成
1.奥氏体化； (1)奥氏体化的概念； (2)奥氏体化有两种
情况； (3)钢的奥氏体化的
目的； 2.钢在加热或冷却时 的相变温度；
(1)平衡临界点； (2)相变有迟滞现象；
引言
第一节 钢在加 热时的转变 第二节 钢在冷却 时的转变 第三节钢的退火 和正火 第四节 钢的淬 火与回火 第五节热处理与 零件的设计和加 工工艺过程的关 系 第六节 钢的表面 热处理
第六章 钢的热处理
工程材料CAI
引言
1.钢的热处理概念：钢的热处理指将钢在固态 下加热、保温与冷却，改变其组织，从而获得 所需性能的一种工艺 。
2019/10/23
第六章 钢的热处理
7
第一节 钢在加 热时的转变
一、奥氏体的形成
1.奥氏体化； (1)奥氏体化的概念； (2)奥氏体化有两种
情况； (3)钢的奥氏体化的
目的； 2.钢在加热或冷却时 的相变温度；
(1)平衡临界点； (2)相变有迟滞现象；
二、奥氏体晶粒的 长大
1.奥氏体晶粒的大小 对冷却转变后钢的组 织和性能的影响； 2.本质粗晶粒钢和本 质细晶粒钢； 3.本质晶粒度的意义
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⑶合金元素：
阻碍奥氏体晶粒长
大的元素：Ti、V、
奥氏体晶粒尺寸/μm
Nb、Ta、Zr、W、
Mo、Cr、Al等碳化
物和氮化物形成元
素。
Nb/%
Nb、Ti对奥氏体晶粒的影响
促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、
N。
⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。
奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降
第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其
所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使
奥氏体成分趋于均匀。
共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
温 度 ，
℃
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢基本 相同。但由于先共析 或二 次Fe3C的存在，要获得全 部奥氏体组织，必须相应
加热到Ac3或Accm以上。
模具、滚动轴承100%需经过
热处理。
总之，重要零件都需适当热处
理后才能使用。
2、热处理特点: 热处理区别于 其他加工工艺如铸造、压力 加工等的特点是只通过改变 工件的组织来改变性能，而 不改变其形状。
铸造
3、热处理适用范围：只 适用于固态下发生相
变的材料，不发生固
态相变的材料不能用
轧制
热处理强化。
奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以
共析钢为例说明：
第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向 和Fe3C方向长大。
第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于 奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继 续溶解直至消失。
可辨，用符号P表示。
光镜下形貌
电镜下形貌
⑵ 索氏体
电镜形貌
形成温度为650-600℃，
片层较薄，800-1000倍
光镜下可辨，用符号S
光镜形貌
表示。
⑶ 托氏体
形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，
用符号T 表示。
电镜形貌
光镜形貌
珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形 态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。
过冷奥氏体在550℃-
230℃ (Ms)间将转变为贝
氏体类型组织，贝氏体用 符号B表示。
上贝氏体
根据其组织形态不同，贝 氏体又分为上贝氏体(B上) 和下贝氏体(B下)。
下贝氏体
⑴ 上贝氏体
形成温度为550-350℃。
在光镜下呈羽毛状。
在电镜下为不连续棒 状的渗碳体分布于自 奥氏体晶界向晶内平 行生长的铁素体条之 间。
电镜下
光镜下
电镜下
⑶ 马氏体的形态主要取 决于其含碳量
马氏体形态与含碳量的关系
C%小于0.2%时，组织 几乎全部是板条马氏 体。
C%大于1.0%C时几乎
全部是针状马氏体。
C%在0.2~1.0%之间为
板条与针状的混合组
织。
0.2%C
0.45%C
1..2%C
先形成的马氏体片横贯整个奥氏体晶粒，但不能穿过
晶界和孪晶界。后形成的马氏体片不能穿过先形成的 马氏体片，所以越是后形成的马氏体片越细小。 原始奥氏体晶粒细，转 变后的马氏体片也细。 当最大马氏体片细到光 镜下无法分辨时，该马 氏体称隐晶马氏体。
45钢正常淬火组织
Ac1、Ac3、Accm、Ar1、Ar3、Arcm
共析钢的奥氏体化过程
珠光体：索氏体，屈氏体， 贝氏体：上贝氏体，下贝氏体
一束束的细条组织。
电镜下
每束内条与条之间尺寸
SEM
大致相同并呈平行排列，
一个奥氏体晶粒内可形
成几个取向不同的马氏
体束。
TEM
在电镜下，板条内的亚
结构主要是高密度的位
错，=1012/cm2，又称
位错马氏体。
⑵ 针状马氏体
立体形态为双凸透镜形的 片状。显微组织为针状。 在电镜下，亚结构主要是 孪晶，又称孪晶马氏体。
宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条
间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成B上 。
上贝氏体转变过程
当转变温度较低（350- 230℃) 时，铁素体在晶界或晶
内某些晶面上长成针状，由于碳原子扩散能力低，其
迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁素体的一定晶
面上以断续碳化物小片的形式析出，形成下贝氏体。
马氏体：条状马氏体，针状马氏体
3、马氏体的性能
高硬度是马氏体组织
性能的主要特点。
马氏体的硬度主要取 决于其含碳量。 含碳量增加，其硬度 增加。
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
C%
当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。 合金元素对马氏体硬度的影响不大。
马氏体强化的主要原因是过饱和碳引起的固溶强化。 此外，马氏体转变产生的组织细化也有强化作用。 马氏体的塑性和韧性主要取决于其亚结构的形式。针 状马氏体脆性大，板条马氏体具有较好的塑性和韧性。
片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有
改善。
2、珠光体转变过程
珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先 在奥氏体晶界上形成，在长大过程中，其两侧奥氏体 的含碳量下降，
促进了铁素体形
核，两者相间形
核并长大，形成
一个珠光体团。
珠光体转变是扩散型转变。
㈡ 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形态及性能
现以共析钢为例说明：
㈠ 珠光体转变 1、珠光体的组织形态及性能 过冷奥氏体在 A1到 550℃间将转变 为珠光体类型组织，它是铁素体与 渗碳体片层相间的机械混合物， 根据片层厚薄 不同，又细分 为珠光体、索 氏体和托氏体。
珠光体
托氏体
索氏体
⑴ 珠光体：
形成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下
5、预备热处理与最终热处理
预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲 压、切削）或进一步热处理作准备的热 处理。
最终热处理—赋予工件所要求的使用性
能的热处理。
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。
6、临界温度与实际转变温度
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
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌 下贝氏体
2、贝氏体转变过程
贝氏体转变也是形核和 长大的过程。
发生贝氏体转变时，首 先在奥氏体中的贫碳区 形成铁素体晶核，其含 碳量介于奥氏体与平衡 铁素体之间，为过饱和 铁素体。
当转变温度较高（550-350℃) 时，条片状铁素体从 奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变
4、热处理分类
热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律称 热处理原理。 热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、 介质等参数称热处理工艺。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少） (e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）
P
S T
A1~650
650~600 600~550
粗片状，F、Fe3C相间分布
细片状，F、Fe3C相间分布
极细片状，F、Fe3C相间分布火
正火
贝 氏 体
马 氏 体
B上
B下 M针 M*板条
550~350
350~MS MS~Mf MS~Mf
羽毛状，短棒状Fe3C分布于 半扩 过饱和F条之间 散型 竹叶状，细片状Fe C分布于 过饱和F针上 针状 板条状
二、奥氏体晶粒长大及其影响因素
1、奥氏体晶粒长大
奥氏体化刚结束时的晶粒度称起始晶粒度，
此时晶粒细小均匀。
随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶 粒将进一步长大，这也是一个自发的过程。 奥氏体晶粒长大过程与再结晶晶粒长大过程 相同。
在给定温度下奥氏体的晶粒 度称实际晶粒度。 加热时奥氏体晶粒的长大倾 向称本质晶粒度。 通常将钢加热到940 10℃
马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c） 轴比c/a 称马氏体的正方度。 C% 越高，正方度越大，正方畸变越严重。 当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格。
2、马氏体的形态
马氏体的形态分板条和
针状两类。
⑴ 板条马氏体
立体形态为细长的扁棒
状
光镜下
在光镜下板条马氏体为
马氏体的透射电镜形貌
板条马氏体 针状马氏体
4、马氏体转变的特点
马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点是：
⑴无扩散性
铁和碳原子都 不扩散，因而
马氏体的含碳
量与奥氏体的
含碳量相同。
⑵共格切变性
由于没有扩散，晶格 的转变是以切变的机 制进行的。 切变还使切变部分的 形状和体积发生变化， 引起相邻奥氏体随之
第六章
钢的热处理
改善钢零件性能的重要途径。
课堂练习
画出铁碳相图，并标注各相区的组织
组成物。
第一节
概述
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