第五章 钢的热处理
金相知识-钢的热处理基础
钢的热传递基本方式
热传递 方式
定义
传导传热
热量由零件（包括于其接 触的零件）的一处传到另 一处，物体的质点没有移动。 Nhomakorabea对流传热
流体中不同部分的质点发 生了相对位移、或混合， 或流体质点与固体表面
辐射传热
由物体表面直接向外界 发射可见的和不可见的 射线，在空间传递热量
高温回火 ( 》500℃） 称调质，获得回火索氏体组织，强 韧性恰当配合，广泛用于各种结构零件。
Fe Fe3C
零件淬火后产生的应力分类 热应力 零件在加热和冷却中不同部位温度有差异，
热胀冷缩不一致导致的应力；通常表面为压应力； 心部为拉应力。只占总应力的5－10％。 组织应力 零件冷却时不同部位组织转变不一样， 引起的内应力。一般表面为拉应力，心部为压应力。
第五节 钢的热处理基础
5.1 钢的热传递 1. 基本方式 传导 对流 辐射 2. 传热一般规则 a. 先决条件存在温差. b. 通常三种传热方式同时存在 工件通过辐射和对流从加热炉中获得热量，又
以传导方式传给心部。
c. 工件的传热方式取决于加热温度和加热设备 ＞600 ºc时，辐射传热过程最强烈，试验以辐
铁碳相图中，共有五种不同形态的渗碳体，请根据
形成温度的高低依次写出。
在Fe-Fe3C相图，五种形态渗碳体以温度从高到低
为：
Fe3C I
(A＋Fe3C)共晶
Fe3C II
(F ＋Fe3C)共
5.2 钢在加热时的转变 奥氏体形核＋长大过程；取决于加热温度、原始
组织和化学成分。 用晶粒度评定加热质量。
5.3 钢在冷却时的转变
过冷奥氏体的等温转变曲线 称为C-曲线，或 TTT图。
钢的热处理
3.残余渗碳体溶解
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。 这部分未溶的残余渗 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。 必须继续保温,通过碳 的扩散,使奥氏体成分 均匀化。
共析钢奥氏体化过程
二、奥氏体晶粒大小及其控制
• 奥氏体的晶粒大小对钢随后的冷却转变及转变产 物的组织和性能都有重要影响。
• 粗大的奥氏体晶粒往往导致热处理后钢的强度与 韧性降低，并容易导致工件的变形和开裂，工程 上往往希望得到细小而成分均匀的奥氏体晶粒， 因此应在热处理加热时控制奥氏体的晶粒大小。
• 5.热处理分类 • 根据加热、冷却方式及钢组织性能变
化特点不同，将热处理工艺分类如下：
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
表面淬火—感应加热、火焰加热、
热处理
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
热处理的三要素： 加热温度 保温时间 冷却方式
式中: n表示放大100倍时，1平方英寸（6.45cm2） 上的晶粒数。n越大，晶粒越细，晶粒度等级越 高。
2.实际晶粒度和本质晶粒度
✓ 某一具体热处理或热加工条件下的奥氏体 的晶粒度叫实际晶粒度，它决定钢的性 能。
• 钢在加热时奥氏体晶粒长大的倾向用本质 晶粒度来表示。
• 钢加热到930℃±10℃、保温8小时、冷却 后测得的晶粒度叫本质晶粒度。如果测得 的晶粒细小，则该钢称为本质细晶粒钢， 反之叫本质粗晶粒钢。
钢的热处理
钢的热处理热处理是将固态金属或合金采用适当的方式加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
热处理工艺它能提高零件的使用性能，充分发挥钢材的潜力，延长零件的使用寿命，此外，热处理还可改善工件的工艺性能﹑提高加工质量﹑减小刀具磨损。
钢的热处理方法可分为：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。
热处理方法虽然很多，但任何一种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在温度一时间坐标系中的曲线图表示，如下图所示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
退火与正火一、退火将钢加热到适当温度，保持一定时间，然後缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。
退火的主要目的是：（1）降低钢的硬度，提高塑性，以利於切削加工及冷变形加工。
（2）细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以後的热处理作准备。
（3）消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。
常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
（1）完全退火完全退火是将钢加热到完全奥氏体化（AC3以上30～50℃），随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法。
在完全退火加热过程中，钢的组织全部转变为奥氏体，在冷却过程中，奥氏体变为细小而均匀的平衡组织（铁素体+珠光体），从而达到降低钢的硬度、细化晶粒、充分消除内应力的目的。
完全退火主要用於中碳钢及低、中碳合金结构钢的铸件、锻件、热轧型材等，有时也用於焊接结构件，过共析钢不宜采用完全退火，因过共析钢完全退火需加热到AC CM以上，在缓慢冷却时，钢中将析出网状渗碳体，使钢的力学性能变坏。
（2）球化退火是将钢加热到AC1以上20～30℃，保温一定时间，以不大於50℃/H的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。
球化退火适用於共析钢及过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢在锻造加工後进行球化退火，一方面有利於切削加工，同时为最後的淬火处理作好组织准备。
第5章 模具钢料的热处理-模具表面处理技术
第二节模具表面处理工艺概述模具是现代工业之母。
随着社会经济的发展，特别是汽车、家电工业、航空航天、食品医疗等产业的迅猛发展，对模具工业提出了更高的要求。
如何提高模具的质量、使用寿命和降低生产成本，成为各模具厂及注塑厂当前迫切需要解决的问题。
模具在工作中除了要求基体具有足够高的强度和韧性的合理配合外，其表面性能对模具的工作性能和使用寿命至关重要。
这些表面性能指：耐磨损性能、耐腐蚀性能、摩擦系数、疲劳性能等。
这些性能的改善，单纯依赖基体材料的改进和提高是非常有限的，也是不经济的，而通过表面处理技术，往往可以收到事半功倍的效果；模具的表面处理技术，是通过表面涂覆、表面改性或复合处理技术，改变模具表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需表面性能的系统工程。
从表面处理的方式上，又可分为：化学方法、物理方法、物理化学方法和机械方法。
在模具制造中应用较多的主要是渗氮、渗碳和硬化膜沉积。
◆提高模具的表面的硬度、耐磨性、摩擦性、脱模性、隔热性、耐腐蚀性；◆提高表面的高温抗氧化性；◆提高型腔表面抗擦伤能力、脱模能力、抗咬合等特殊性能；减少冷却液的使用；◆提高模具质量，数倍、几十倍地提高模具使用寿命。
减少停机时间；◆大幅度降低生产成本与采购成本，提高生产效率和充分发挥模具材料的潜能。
◆减少润滑剂的使用；◆涂层磨损后，还退掉涂层后，再抛光模具表面，可重新涂层。
在模具上使用的表面技术方法多达几十种，从表面处理的方式上，主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD化学气相淀积、PVD物理气相沉积、PACVD离子加强化学气相沉积、CVA铝化化学气相沉积、激光表面强化法、离子注入法、等离子喷涂法等等。
下面综述模具表面处理中常用的表面处理技术：一、物理表面处理法：表面淬火是表面热处理中最常用方法，是强化材料表面的重要手段，分高频加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光表面淬火。
第五章 钢的热处理7.8节
二、钢的渗碳 是指向钢的表面渗入碳原子的过程。 是指向钢的表面渗入碳原子的过程。 1、渗碳目的 、 提高工件表面硬度、 提高工件表面硬度、 耐磨性及疲劳强度， 耐磨性及疲劳强度， 同时保持心部良好 的韧性。 的韧性。 2、渗碳用钢 、 为含0.1-0.25%C的低碳钢。碳高则心部韧性降低。 的低碳钢。碳高则心部韧性降低。 为含 的低碳钢
与表面淬火相比， 与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组 织，还改变其化学成分。 还改变其化学成分。 化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。 化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。 根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮 根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、 渗碳 化、多元共渗、渗其他元素等。 多元共渗、渗其他元素等
火 感 应 器 传 动 轴 连 续 淬
感应加热表面淬火齿轮的截面图
② 中频感应加热 频 率 为 25008000Hz， 淬硬层 ， 深度2-10mm。 。 深度
各种感应器 中频感应加热表面淬火的机车凸轮轴
③ 工频感应加热 频率为50Hz,淬硬 淬硬 频率为 层深度10-15 mm 层深度
感应穿透加热
气体渗碳 法示意图
⑵ 固体渗碳法
将工件埋入渗剂中， 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳 渗剂为木炭。 渗剂为木炭。 优点：操作简单； 优点：操作简单； 缺点：渗速慢，劳动条件差。 缺点：渗速慢，劳动条件差。
⑶ 真空渗碳法
将工件放入真空渗碳炉中， 将工件放入真空渗碳炉中，抽真空后 通入渗碳气体加热渗碳。 通入渗碳气体加热渗碳。 优点: 表面质量好, 渗碳速度快。 优点 表面质量好 渗碳速度快。
轴 的 感 应 加 热 表 面 淬 火
机床导轨
钢的热处理(含答案)
第五章钢的热处理〔含答案〕一、填空题〔在空白处填上正确的内容〕1、将钢加热到，保温肯定时间，随后在中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案：Ac 或Ac 以上50℃、空气3 cm2、钢的热处理是通过钢在固态下、和的操作来转变其内部，从而获得所需性能的一种工艺。
答案：加热、保温、冷却、组织3、钢淬火时获得淬硬层深度的力量叫，钢淬火时获得淬硬层硬度的力量叫。
答案：淬透性、淬硬性4、将后的钢加热到以下某一温度，保温肯定时间，然后冷却到室温，这种热处理方法叫回火。
答案：淬火、Ac15、钢在肯定条件下淬火时形成的力量称为钢的淬透性。
淬透层深度通常以工件到的距离来表示。
淬透层越深，表示钢的越好。
答案：马氏体〔M〕、外表、半马氏体区、淬透性6、热处理之所以能使钢的性能发生变化，其根本缘由是由于铁具有转变，从而使钢在加热和冷却过程中，其内部发生变化的结果。
答案：同素异构、组织7、将钢加热到，保温肯定时间，随后在中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案：Ac 或Ac 以上30℃～50℃、空气3 cm8、钢的渗碳是将零件置于介质中加热和保温，使活性渗入钢的外表，以提高钢的外表的化学热处理工艺。
答案：渗碳、碳原子、碳含量9、共析钢加热到Ac 以上时，珠光体开头向转变，通常产生于铁素体和1渗碳体的。
答案：奥氏体〔A〕、奥氏体晶核、相界面处10、将工件放在肯定的活性介质中，使某些元素渗入工件外表，以转变化学成分和，从而改善外表性能的热处理工艺叫化学热处理。
答案：加热和保温、组织11、退火是将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温肯定时间，然后冷却，以获得接近组织的热处理工艺。
答案：缓慢〔随炉〕、平衡状态12、将钢加热到温度，保温肯定时间，然后冷却到室温，这一热处理工艺叫退火。
答案：适当、缓慢〔随炉〕13、V 是获得的最小冷却速度，影响临界冷却速度的主要因素是。
临答案：全部马氏体〔全部M〕、钢的化学成分14、钢的热处理是将钢在肯定介质中、和，使它的整体或外表发生变化，从而获得所需性能的一种工艺。
钢的化学热处理三个基本过程
钢的化学热处理三个基本过程
钢的化学热处理包括三个基本过程：分解、吸收和扩散。
分解是指渗剂中生成能渗入钢表面的活性原子的化学反应，通常包括分解反应、置换反应和还原反应。
化学反应速度除取决于反应物的本性外，还与温度、压力、浓度、催化剂有关。
一般增加浓度和升高温度，能增加反应速度。
添加催化剂可以使反应速度剧增。
吸收是指一切固体都能或多或少地把周围介质中的分子、原子或离子吸附到自己的表面上来。
粗糙的表面比平滑的表面吸附作用强，晶界比晶内吸附作用强。
扩散是指活性原子从工件表层向内部的扩散，这是化学热处理过程中的重要环节。
扩散速度与温度和浓度梯度有关，通常温度越高，扩散越快。
以上三个过程是相互联系、相互影响的，必须同时进行，以保证化学热处理的顺利进行。
1/ 1。
第五章 钢的热处理-3.4.5.6节
淬硬性是指钢淬火
后所能达到的最高
硬度，即硬化能力.
M量和硬度随 深度的变化
四、淬透性的测定及其表示方法
1、淬透性的测定常用末端淬火法
不同冷却条件下的转变产物
细A 温 度
均匀A
A1
退火 正火 (空冷)
等温退火 (炉冷)
？ 淬火 (油冷)淬火？ 分级淬火等温淬火
MS
P Mf
(水冷)
P P
？
⑴调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为
170-250HB。
⑵ 消除内应力，防止加工中变形。
⑶ 为最终热处理作组织准备。
2、退火工艺
退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、 球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。 ⑴ 完全退火 将工件加热到 Ac3+30~50℃保 温后缓冷的退 火工艺，主要 用于亚共析钢 .
却到略低于 Ar1 的温
度下保温，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。
球状珠光体
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.
二、正火
正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热 到Ac1+30~50℃，过共析钢 加热到Accm+30~ 50℃保温 后空冷的工艺。 正火比退火冷却速度大。 1、正火后的组织： ● <0.6%C时，组织为F+S； ● 0.6%C时，组织为S 。
生马氏体转变的方法。
如水淬油冷，油淬空冷.
第五章 钢的热处理
一、名词解释1.过冷：结晶只有在理论结晶温度以下才能发生，这种现象称为过冷。
2.枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内不均匀的现象叫做枝晶偏析。
3.二次相：由已有固相析出的新固相称为二次相或次生相。
4.铁素体：碳在α—Fe中的固溶体称为铁素体。
5.奥氏体：碳在γ—Fe中的固溶体称为奥氏体。
6.莱氏体：转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体。
7.珠光体：转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体。
8.变质处理：又称为孕育处理，是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质从而细化晶粒的方法。
9.共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程。
10.包晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相包着一定成分的固相，发生反应后生成另一一定成分新固相的反应。
二、填空题1、金属的结晶过程由晶核形成和晶核长大两个基本过程组成。
2、金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有控制过冷度、变质处理和振动、搅拌3、当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的枝晶轴含有较多的高熔点组元。
4、在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到奥氏体相区。
5、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度低强度低。
三、选择题1.铸造条件下，冷却速度越大，则（A.过冷度越大，晶粒越小）2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（B.越低）3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪种铸锭晶粒细？（A.金属模铸造 B.低温铸造A.铸成薄片A.浇注时振动）4.同素异构体转变伴随着体积的变化，其主要原因是（致密度发生变化）5.实际金属结晶时，可通过控制形核N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（A.增大N/G值）6.二元合金在发生共晶转变时，各相组成是（D.三相共存）7.二元合金在发生共析转变时，各相的（B.质量固定，成分发生变化）10.产生枝晶偏析的原因是由于（D.液、固相线间距大，冷却速度也大）11.二元合金中，铸造性能最好的是（B.共晶合金）14.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（D.变质处理）四、判断题1。
钢的热 处理
发生马氏体型转变. 形成马氏体组织. 如图５ －６ 所示. 发生马氏体 转变时. 过冷度极大. 转变温度低.
上一页 下一页 返回
第二节 钢在冷却时的组织转变
• 只有γ － Ｆｅ向α － Ｆｅ 晶格改组. 碳原子来不及进行扩散而被保留 在α － Ｆｅ晶格中. 所以马氏体是碳在α － Ｆｅ中的过饱和固溶体. 用符号Ｍ 表示. 它具有高的强度、硬度与耐磨性. 是钢热处理强化的 主要应用手段.
上一页 下一页 返回
第三节 钢的热处理工艺
• 去应力退火工艺: 将钢件随炉缓慢加热(１００ ~ １５０℃ / ｈ) 至５ ００℃ ~ ６５０℃. 保温一段时间后. 随炉缓慢冷却(５０ ~１００℃ / ｈ) 至２００℃ ~３００℃以下出炉. 从以上工艺可以看出.由于加热 温度低于Ａｃ１ . 所以在去应力退火中钢的组织并无变化.
上一页 下一页 返回
项目七 钢的化学热处理
• 7.1 渗碳 • 7.2 渗氮 • 7.3 碳氮共渗 • 本篇小结
7.1 渗碳
• 将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表 层的工艺称为渗碳。其目的是通过渗碳及随后的淬火和低温回 火，使工件表面具有高的硬度、耐磨性和良好的抗疲劳性能， 而心部具有较高的强度和良好的韧性。渗碳广泛用于在磨损情 况下工作并承受冲击载荷、交变载荷的工件，如汽车、拖拉机 的传动齿轮，内燃机的活塞销等。
第五章 钢的热处理
• 第一节 钢在加热时的组织转变 • 第二节 钢在冷却时的组织转变 • 第三节 钢的热处理工艺 • 第四节 钢的表面热处理 • 第五节 其他热处理工艺简介 • 第六节 热处理零件的结构工艺性
碳钢的热处理
精选
一、珠光体型转变——高温转变（A1~550℃） 1、转变过程及特点 过冷奥氏体在A1~550℃温度范围内，将 分解为珠光体类组织。
精选
当奥氏体被过冷至A1以下温度时，在奥氏体晶界 处（含碳量高）优先产生渗碳体的核心，然后依靠奥 氏体不断供应碳原子（随着冷却，奥氏体溶解碳的能 力下降，碳从奥氏体内向晶界扩散），渗碳体沿一定 方向逐渐长大，而随着渗碳体的长大，又使其周围的 奥氏体碳浓度下降，这就促使贫碳的奥氏体局部区域 转变成铁素体（即渗碳体两侧出现铁素体晶核），在 渗碳体长大的同时，铁素体也不断长大，而随着铁素 体的长大，必然将多余的碳排挤出去，这就有利于形 成新的渗碳体晶核。最终形成了相互交替的层片状渗 碳体和铁素体——珠光体。
为了减少残余奥氏体的含量，可将淬火零件 继续冷却到零下几十度——冷处理，使残余奥氏 体转变为马氏体。
精选
残余奥氏体
精选
d、奥氏体转变为马氏体，体积增大 奥氏体比容 < 珠光体比容 < 马氏体比容 比容：单位重量的体积值 这个特点，使马氏体内部存在较大的 内应力，易导致零件淬火变形、开裂。
精选
第三节 过冷奥氏体转变曲线图
精选
第一节 钢在加热时的组织转变
一、奥氏体的形成
大多数热处理工艺的加热温度都高于钢 的临界点（A1 或 A3），使钢具有奥氏体组 织，然后以一定的冷却速度冷却，以获得所 需的组织和性能。
精选
铁碳合金缓慢加热时奥氏体的形成可以 从Fe-Fe3C相图中反映出来，珠光体向奥氏体 的转变属于扩散型相变。以共析钢为例，珠 光体组织在A1（727℃）以下，组织保持不变 （α相中碳的溶解度及Fe3C的形状稍有变化）； 当加热到A1点以上时，珠光体全部转 变为奥 氏体。
钢的整体热处理
(1)作为普通结构零件的最终热处理。因为正火可消除铸造、 锻造中产生的过热缺陷，细化组织，提高力学性能，能满足普 通结构零件的使用性能的要求。
(2)改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性能。正火后组织为 细珠光体，其硬度提高，从而改善切削加工中的“黍占刀”现 象，并使工件表面粗糙度值也提高。
上一页 下一页 返回
5.1 钢的退火
变成球状(颗粒状)的渗碳体。这种在铁素体基体上均匀分布着 球状渗碳体的组织，称为球状珠光体，如图5 -2所示。对于存 在有严重网状二次渗碳体的钢，可在球化退火前先进行一次正 火处理，将渗碳体网破碎。
4.均匀化退火（扩散退火） 将铸锭、铸件或锻坯加热到Ae3 + (150℃~200 ℃)以上，
上一页 下一页 返回
项目七 钢的化学热处理
7.1 渗碳 7.2 渗氮 7.3 碳氮共渗 本篇小结
7.1 渗碳
将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳原子渗入钢的表 层的工艺称为渗碳。其目的是通过渗碳及随后的淬火和低温回 火，使工件表面具有高的硬度、耐磨性和良好的抗疲劳性能， 而心部具有较高的强度和良好的韧性。渗碳广泛用于在磨损情 况下工作并承受冲击载荷、交变载荷的工件，如汽车、拖拉机 的传动齿轮，内燃机的活塞销等。
下一页 返回
7.1 渗碳
7.1.1渗碳处理的原理与形式
1.渗碳方法 根据所用渗碳介质的工作状态，渗碳方法一般分为气体渗碳、固
体渗碳、真空渗透和盐浴渗碳等。常用的是气体渗碳和固体渗碳， 尤其是气体渗碳法。 (1)气体渗碳。气体渗碳法是将工件放入密封的渗碳炉内，加热到 900 ℃~950 ℃，然后向炉内滴入煤油、苯、甲醇等有机液体， 或直接通入煤气、石油液化气等气体，通过化学反应产生活性碳 原子，使钢件表面渗碳，如图7-1所示。渗碳使低碳(碳质量分数 为0.15%-0. 30%)钢件表面获得高浓度的碳。气体渗碳法的优 点是生产效率高，渗层质量好，劳动强度低，便于直接淬火。
钢的热处理
上一页
下一页
回主页
返 回
（四） 渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶
细粒状渗碳体
>450℃ 聚集长大
粒状渗碳体
500~600℃ 再结晶
回火索氏体 多边形铁素体
板条状或片状铁素体
性能：具有良好的综合机械性能。
上一页
下一页
回主页
返 回
三、回火种类及应用 低温回火
中温回火
高温回火
上一页 下一页 回主页 返 回
频率范围 高频感应加热 200~300kHz 中频感应加热 工频感应加热 1~10kHz 50Hz 淬硬层深度
应 用
举 例
0.5~2mm 2~8mm
在摩擦条件下工作的零件， 如小齿轮、小轴 承受扭矩、压力载荷的零件 ， 如曲轴、大齿轮、等
10~15mm 承受扭矩、压力载荷的大 型零件 ，如冷轧辊等
上一页
（三）高温回火（500~650 ℃）
组织： 回火索氏体。 性能：具有强度、硬度、塑性和韧性都较好的综合力 学性能。回火后硬度一般为200～330HBS。 应用：用于汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构 零件，如连杆、齿轮、轴类、高强度螺栓等。
上一页
下一页
回主页
返 回
650℃回火2小时 组织：回火索氏体 硬度：187HBS
特点：钢内外温度基本一致，过冷奥氏体在缓冷
条件下转变成马氏体，从而减小变形。 应用：形状中等复杂的高碳钢和尺寸较大的合金 钢工件。
上一页
下一页
回主页
返 回
4. 贝氏体等温淬火 性能：贝氏体的硬度略低于马氏体，但综合力学 性能较好。
应用：一般弹簧、螺栓、小齿轮、轴、丝锥等的
热处理。
上一页
Chap5 钢的热处理
㈠ 过冷奥氏体的等温转变图
过冷奥氏体的等温转 变图是表示奥氏体急 速冷却到临界点A1 以 下在各不同温度下的 保温过程中转变量与 转变时间的关系曲线. 又称C 曲线、S 曲线 或TTT曲线。
(Time-Temperature-Transformation diagram)
1、C曲线的建立 以共析钢为例：
3、影响C 曲线的因素 ⑴ 成分的影响
① 含碳量的影响：共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲 线最靠右。Ms 与Mf 点随含碳量增加而下降。
与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部各 多一条先共析相的析出线。
② 合金元素的影响 除Co 外, 凡溶入奥
氏体的合金元素都 使C 曲线右移。 CrMoWVTi 右移
W18Cr4V钢热处理工艺曲线
温度/℃
预备热处理
最终热处理
时间
6、临界温度与实际转变 温度
铁碳相图中PSK、GS、ES
线分别用A1、A3、Acm表示.
实际加热或冷却时存在着
过热或过冷现象，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。 由于加热冷却速度直接影响转变温度，加热冷却速度 越快，滞后越严重。因此一般手册中的数据是以3050℃/h 的速度加热或冷却时测得的.
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.
托氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体： 形成温度为A1-650℃，
片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
热处理
Al、Ti、Zr、V、W、Mo、Cr、Si、Ni、Cu 强 弱
③ ④
原始组织 新工艺
2．影响奥氏体晶粒大小的因素
（1）加热温度和保温时间 加热温度增加,加热时间延长，奥氏体晶粒会自发地长大。
（2）钢的成分 奥氏体中碳含量的增加，晶粒的长大倾向也增加； 锰和磷促进奥氏体晶粒长大 碳以未溶碳化物的形式存在时，则有阻碍晶粒长大的作用。 钢中能形成稳定碳化物、氧化物或氮化物的元素，有利于获得 细晶粒
两种奥氏体晶粒长大倾向的示意图
钢在加热时的转变
三、奥氏体晶粒的长大及控制
奥氏体晶粒度的概念
①
起始晶粒度
实际晶粒度 本质晶粒度
本质粗晶粒钢
本质细晶粒钢
②
③
1～4
5～8
钢在加热时的转变
影响奥氏体晶粒度的因素
（控制奥氏体晶粒大小的措施）
① ②
TA、tA 成分
C：两方面的影响 Me：除Mn、P，均阻碍A长大
1．珠光体型转变
温度：A1-550℃ 转变过程：
钢在冷却时的转变
一、过冷奥氏体等温转变（共析钢）
珠光体转变（高温转变）
温度范围：A1 ～550（Ar1 ～550℃） 转变特征：扩散型转变 转变过程： （A
珠光体转变
P）
贫碳区
富碳区
钢在冷却时的转变
珠光体转变（高温转变）
转变产物：P（片层状 F 和 Fe3C 的机械混合物）
1 概述
定义：钢的热处理(heat
treatment)是指将钢在固 态下采用适当的方式进行 加热(heating)、保温和冷 却(cooling)，通过改变钢 的内部组织结构而获得所 需性能的工艺方法。 三个阶段：钢的热处理工 艺都包括加热、保温和冷 却。 热处理工艺曲线： 温度— —时间曲线
第五章钢的热处理
第五章钢的热处理一、名词解释1.过冷：结晶只有在理论结晶温度以下才能发生，这种现象称为过冷。
2.枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内不均匀的现象叫做枝晶偏析。
3.二次相：由已有固相析出的新固相称为二次相或次生相。
4.铁素体：碳在α—Fe中的固溶体称为铁素体。
5.奥氏体：碳在γ—Fe中的固溶体称为奥氏体。
6.莱氏体：转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体。
7.珠光体：转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体。
8.变质处理：又称为孕育处理，是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质从而细化晶粒的方法。
9.共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程。
10.包晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相包着一定成分的固相，发生反应后生成另一一定成分新固相的反应。
二、填空题1、金属的结晶过程由晶核形成和晶核长大两个基本过程组成。
2、金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有控制过冷度、变质处理和振动、搅拌3、当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的枝晶轴含有较多的高熔点组元。
4、在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到奥氏体相区。
5、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度低强度低。
三、选择题1.铸造条件下，冷却速度越大，则（A.过冷度越大，晶粒越小）2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（B.越低）3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪种铸锭晶粒细？（A.金属模铸造B.低温铸造A.铸成薄片A.浇注时振动）4.同素异构体转变伴随着体积的变化，其主要原因是（致密度发生变化）5.实际金属结晶时，可通过控制形核N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（A.增大N/G值）6.二元合金在发生共晶转变时，各相组成是（D.三相共存）7.二元合金在发生共析转变时，各相的（B.质量固定，成分发生变化）10.产生枝晶偏析的原因是由于（D.液、固相线间距大，冷却速度也大）11.二元合金中，铸造性能最好的是（B.共晶合金）14.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（D.变质处理）四、判断题1。
钢的热处理
第五章钢的热处理热处理——固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。
•特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸•目的：改善材料的使用、工艺性能•基本过程：加热→保温→冷却•分类：1、普通热处理——退火、正火、淬火、回火2、表面热处理——表面淬火、化学热处理第一节钢在加热时的组织转变实际加热和冷却时的相变点：平衡时—— A1 A3 Acm加热时—— Ac1 Ac3 Accm冷却时—— Ar1 Ar3 Arcm一、奥氏体的形成加热工序的目的：得到奥氏体F + Fe3C → A结构体心复杂面心含碳量 0.0218 6.69 0.77共析钢奥氏体形成过程：1、形核（在 F / Fe3C相界面上形核）2、晶核长大（F→ A晶格重构，Fe3C溶解，C→ A中扩散）3、残余Fe3C溶解4、奥氏体均匀化保温工序的目的：得到成分均匀的奥氏体，消除内应力，促进扩散对亚共析钢： P + F → A + F → A对过共析钢： P + Fe3CⅡ→ A + Fe3CⅡ→ A二、奥氏体晶粒长大及其影响因素1、奥氏体晶粒度•晶粒度——晶粒大小的尺度。
•本质粗晶粒钢——长大倾向较大（Al脱氧）•本质粗晶粒钢——长大倾向较小(Mn,Si脱氧)2、影响奥氏体晶粒长大的因素（1）加热温度↑，保温时间↑→ A晶粒长大快（2）加热速度↑→ A晶粒细（3）加入合金元素→ A晶粒细（4）原始组织细→ A晶粒细第二节钢在冷却时的组织转变冷却方式：等温冷却和连续冷却。
45钢加热后，随冷却速度的增加，强度、硬度增加，但塑性、韧性降低。
冷却是热处理的关键，故必须研究奥氏体冷却过程的变化规律。
一、过冷奥氏体等温转变1、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线或TTT线）的建立•过冷奥氏体：在A1以下，未发生转变的不稳定奥氏体。
•孕育期——表示过冷A 的稳定程度•四个区域——奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、转变产物区、转变区•三种转变类型：高温转变（A1~550℃）：A → P中温转变（550~230℃）：A → B低温转变（230℃以下）：A → M2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能(1)珠光体转变•珠光体组成：F 和 Fe3C 的机械混合物•形成特点：在固态下形核、长大是扩散型相变•形态：A1~650℃：珠光体 P 20HRc 片状650~600℃：索氏体 S（细P）…600~550℃：托氏体 T（极细P又称屈氏体）40HRc 球状—— Fe3C 呈球状•珠光体性能珠光体片越细→ HB↑，σb↑且δ↑，αk↑C%相同时，球状 P 比片状 P 相界面少→HB↓，σb↓，δ↑,αk↑(2)贝氏体转变•贝氏体组成：过饱和F 和碳化物的机械混合物•形成特点：在固态下形核、长大是半扩散型相变•形态：550~350℃：上贝氏体（B上）羽毛状组织塑性差40-45HRc 350℃~ Ms：下贝氏体（B下）针片状组织综合性能好45-50HRc过冷奥氏体在Ms点以下，A→M属连续冷却转变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章钢的热处理
选择题
1. 钢的淬透性主要取决于 __c_____ 。
A．碳含量 B．冷却介质 C．钢的临界冷却速度
2.除Co外，所有溶入奥氏体的合金元素都使C曲线右移，使钢的淬透性（ b ）。
A．降低 B．提高 C．不变 D．出现极大值
3.完全退火主要适用于（ a ）。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．白口铸铁
4.过共析钢正火的目的是（ c ）。
A．调整硬度，便于切削加工 B．细化晶粒，为最终热处理作组织准备
C．消除网状二次渗碳体 D．消除残余内应力，防止发生变形和开裂
5. 马氏体的硬度主要取决于（ c ）。
A．过冷奥氏体的冷却速度 B．过冷奥氏体的转变温度
C．马氏体的含碳量 D．马氏体的亚结构
6.奥氏体向珠光体的转变是（ a ）。
A．扩散型转变 B．非扩散型转变 C．半扩散型转变
7. 过共析钢在球化退火前需进行（d）。
A．调质 B．去应力退火 C．再结晶退火 D．正火
8. 淬硬性好的钢 ____b___ 。
A．具有高的合金元素含量 B．具有高的碳含量 C．具有低的碳含量
9.钢的渗碳温度范围是（c）。
A．600～650℃ B． 800～850℃ C．900～950℃ D．1000～1050℃
10. 钢的回火处理是在 ___c____ 。
A ．退火后进行 B．正火后进行 C．淬火后进行
11.T12钢正常淬火组织是（d）。
A．马氏体+残余奥氏体 B．马氏体+颗粒状碳化物
C．马氏体+铁素体 D．马氏体+残余奥氏体+颗粒状碳化物
12.制造手锯条应采用（ c ）。
A．45钢调质 B．65Mn 淬火+中温回火
C．T12钢淬火+低温回火 D．9SiCr淬火+低温回火
是非题
1.本质细晶粒钢是指在任何加热条件下晶粒均不发生粗化的钢。
（ x ）。
2.为了提高硬度，便于切削加工，低碳钢和低碳合金钢在锻造后应采用正火处理。
（√）。
3.处于临界点A1温度以下的奥氏体称为过冷奥氏体。
（√）。
4.表面淬火既能改变钢的表面组织，也能改善心部的组织和性能。
（ x ）。
5.不论碳含量高低，马氏体都是硬而脆的。
（ x ）。
隐藏答案
选择题
1.C
2.B
3.A
4.C
5.C
6.A
7.D
8.B
9.C 10.C 11.D 12.C
是非题
1.×
2.√
3.√
4.×
5.×
第一章材料的性能
选择题
1.在设计拖拉机缸盖螺钉时应选用的强度指标是（ a ）。
A．σb B．σs C．σ0.2 D．σp
2.有一碳钢支架刚性不足，解决的办法是（c）。
A.通过热处理强化
B.选用合金钢
C.增加横截面积
D.在冷加工状态下使用
3.材料的使用温度（ a ）。
A.应在其韧脆转变温度以上
B. 应在其韧脆转变温度以下
C.应与其韧脆转变温度相等
D. 与其韧脆转变温度无关
4.在作疲劳试验时，试样承受的载荷为 ___c___ 。
A．静载荷 B．冲击载荷 C．交变载荷
5.洛氏硬度 C 标尺使用的压头是 __b___ 。
A．淬硬钢球 B．金刚石圆锥体 C．硬质合金球
是非题
1.所有金属材料均有明显的屈服现象。
（ x ）
2.碳的质量分数越高，焊接性能越差。
（ v ）
3.钢的铸造性能比铸铁好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（ x ）
4.材料的强度高，其硬度就高，所以刚度大。
（ x ）
隐藏答案
选择题
1.A
2.C
3.A
4.C
5.B
是非题
1.×
2.√
3.×
4.×
第四章金属的塑性变形与再结晶
选择题
1.体心立方晶格金属与面心立方晶格金属在塑性上的差别主要是由于两者的（）。
A．滑移面数不同 B．每个滑移面上的滑移方向数不同
C．滑移系数不同 D．滑移面和滑移方向的指数不同
2.金属多晶体的晶粒越细，则其（ a ）。
A．强度越高，塑性越好 B．强度越高，塑性越差
C．强度越低，塑性越好 D．强度越低，塑性越差
3.随冷塑性变形量增加，金属的（ d ）。
A．强度下降，塑性提高 B．强度和塑性都下降
C．强度和塑性都提高 D．强度提高，塑性下降
4.铝的熔点是660.4℃，它的最低再结晶温度为（b）。
A．-8.8℃ B．100.4℃ C．264.2℃ D．373.4℃
5.变形金属再结晶后 _______ 。
A．形成等轴晶，强度增大 B．形成柱状晶，塑性下降
C．形成柱状晶，强度升高 D．形成等轴晶，塑性升高
是非题
1.由于再结晶过程是一个形核和长大的过程，因而是相变过程。
（ x ）
2.因为bcc晶格和fcc晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变形能力完全相同。
（ x ）
3.孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。
（）
4.再结晶后金属的强度硬度下降，塑性、韧性提高。
（√）
5.滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。
（）
隐藏答案
选择题
1.B
2.A
3.D
4.B
5.D
是非题
1.×
2.×
3.×
4.√
5.√
第八章有色金属及其合金
选择题
1．ZSnSb4Cu4是（ d ）。
A．铸造铝合金 B．铸造黄铜 C．铸造青铜 D. 滑动轴承合金
2.LF5的（ b ）。
A．铸造性能好 B．耐蚀性能好
C．热处理强化效果好 D. 强度高
3.对于可热处理强化的铝合金，其热处理方法为（ d ）。
A．淬火 + 低温回火 B．正火
C．水韧处理 D. 固溶处理 + 时效
是非题
1.所有铝合金都可以通过热处理进行强化。
（ x ）
2.所有钛合金都不能通过热处理进行强化。
（ x ）
3.ZPbSb16Sn16Cu2是在软基体上分布硬质点的滑动轴承合金。
（√）
隐藏答案
选择题
1.D
2.B
3.D
是非题
1.×
2. ×
3.√
第七章铸铁
选择题
1．铸铁如果第一、第二阶段石墨化都完全进行，其组织为（a）。
A． F＋G B． F＋P＋G C． P＋G D.Le＋P＋G
2.现有HT250、KTH350-10、QT600-3三种铸铁，请按用途选材。
①制造机床床身选用 ___ht250_____
②制造汽车前后轮壳选用 ___kth350-10_____
③制造柴油机曲轴选用 ________
3.为提高灰铸铁的表面耐磨性，应进行（ b ）。
A．整体淬火处理 B．表面淬火处理 C．变质处理 D.球化处理
4.用灰铸铁铸造磨床床身时，在薄壁处出现白口组织，造成切削加工困难。
解决的办法是（c）。
A．改用球墨铸铁 B．进行正火处理
C．进行消除白口组织退火 D．进行消除内应力退火
5.铸造机床床身、机器底座应选用（ c ）。
A．白口铸铁 B．麻口铸铁 C．灰铸铁 D.铸钢
是非题
1.可锻铸铁可在高温下进行锻造加工。
（ x ）
2.热处理可以改变铸铁的基体组织和石墨形态。
（ x ）
3.球墨铸铁可通过热处理来提高其综合力学性能。
（√）
4.采用整体淬火的热处理方法，可显著提高灰铸铁的力学性能。
（ x ）
5.灰铸铁的减振性能比碳钢好。
（√）
隐藏答案
选择题
1.A
2. HT250、KTH350-10、QT600-3
3. B
4.C
5.C
是非题
1.×
2. ×
3.√
4. ×
5. √。