2015.04.07 05 钢的热处理
钢的热处理——精选推荐
第2章钢的热处理为了提高钢的某些机械性能指标，保证机器零件和工具的工作可靠性及其使用寿命，为了对钢件顺利地进行机械加工，在生产实践中，通常要对钢进行热处理。
对于用普通钢材、其他金属材料制造的零件，往往要求其表面有耐腐蚀性、耐疲劳性，耐磨性，或者具有光亮、美观性；或者具有绝缘性、良好的导电性等。
为了满足这些预定的性能要求，可采用金属表面处理工艺。
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。
热处理工艺方法较多，但其过程都是由加热、保温、冷却三个阶段组成的。
热处理工艺曲线示意图如图2-1所示。
热处理是机械零件及工具制造过程中的重要工序。
它可改善工件的组织和性能，充分发挥材料潜力，从而提高工件使用寿命。
就目前机械工业生产状况而言，各类机床中要经过热处理的工件约占总质量的60%～70%；汽车、拖拉机中占70%～80%；轴承、各种工模具等几乎都需要热处理。
因此，热处理在机械制造工业中占有十分重要的地位。
根据热处理的目的、加热和冷却方法的不同，热处理大致分类见表2-1。
热处理整体热处理退火正火淬火回火调质稳定化处理固溶热处理固溶热处理和时效处理表面热处理表面淬火和回火物理气相沉积化学气相沉积等离子化学气相沉积化学热处理渗碳碳氮共渗渗氮氮碳共渗渗其他非金属渗金属多元共渗溶渗表2-1 热处理的分类２.1 钢在加热时的组织转变大多数零件的热处理都是先加热到临界点以上某一温度区间，使其全部或部分得到均匀的奥氏体组织，然后采用适当的冷却方法，获得所需要的组织结构。
金属或合金在加热或冷却过程中，发生相变的温度称为相变点或临界点。
在Fe－Fe3C状态图中，A1、A3、A cm是不同成分的钢在平衡条件下的临界点。
Fe－Fe3C状态图中的临界点是在极其缓慢的加热或冷却条件下测得的，而实际生产中的加热和冷却并不是极其缓慢的，所以实际发生组织转变的温度与Fe－Fe3C状态图所示的理论临界点A1、A3、A cm之间有一定的偏离，如图2-2所示。
钢的热处理
钢的热处理
钢是最常见的金属材料，由于其优越的物理性能和加工性能，钢广泛应用于各行各业，因而需要进行热处理来提高其性能。
热处理是一种处理方法，它将钢通过加热、冷却、调质等物理方法，在获得所需性能的同时，改变钢的组织结构。
热处理的方法有很多，其中包括正火处理和退火处理等。
正火处理是指在高温下，将钢的组织结构变得更加紧密，使其力学性能和强度提高。
正火处理通常可以用于提高钢的强度、耐腐蚀性和耐磨损性能。
退火处理指将加热后的钢放置在一定的温度，然后慢慢冷却，直至钢内部的组织结构发生变化，使其柔韧性和可塑性提高。
退火处理可以用于提高钢的塑性和韧性，以及防止它易于疲劳断裂。
此外，调质处理也是一种常见的热处理方法，它可以改变钢内部的组织结构，从而改变钢的物理性能和化学成分。
以上就是热处理的基本内容，不同的热处理方法可以满足不同的需求，根据钢材的需求和性能，采取适当的热处理技术来改善钢材的性能，是提高钢材质量的重要手段。
为了使钢材的热处理质量更好，应严格控制热处理过程的参数，选择合适的热处理工艺，并加以监控，以确保热处理的质量。
钢的热处理是一项技术活动，也是一个复杂的系统工程，未来，热处理技术将会有更大的发展，同时，热处理技术也将会面临更大的挑战，以满足不断变化的市场需求。
钢材热处理的四种方法
钢材热处理的四种方法钢材热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺，改变钢材的组织和性能，以达到一定的技术要求。
在工程实践中，钢材热处理是非常重要的一环，可以有效提高钢材的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能。
下面将介绍钢材热处理的四种常见方法。
首先，淬火是一种常见的钢材热处理方法。
淬火是指将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却到室温或低温，使其组织发生相变，从而获得高硬度和高强度。
淬火是通过快速冷却来固溶过饱和的碳元素，形成马氏体组织，从而提高钢材的硬度。
淬火后的钢材具有较高的表面硬度和内部强度，适用于制作刀具、弹簧等工件。
其次，回火是钢材热处理的另一种重要方法。
回火是指将淬火后的钢材加热至较低的温度，保温一定时间后再冷却，目的是消除淬火产生的残余应力和改善硬度。
回火可以使钢材获得适当的硬度和韧性，提高其耐磨性和抗断裂性能，适用于制作各种机械零件和工具。
另外，正火是一种钢材热处理方法，也称为退火。
正火是将钢材加热至适当温度，保温一定时间后缓慢冷却，目的是使钢材内部组织发生均匀的晶粒再结晶和析出碳化物，从而获得较好的韧性和塑性。
正火后的钢材具有较低的硬度和较高的韧性，适用于制作焊接零件和需要较高韧性的零件。
最后，固溶处理是一种钢材热处理方法，主要用于不锈钢和高温合金等特殊钢材。
固溶处理是将钢材加热至固溶温度，然后保温一定时间后迅速冷却，目的是溶解钢材中的合金元素和固溶相，从而提高钢材的塑性和加工性能。
固溶处理后的钢材具有较好的塑性和韧性，适用于制作航空发动机零件和化工设备等高温高压工件。
综上所述，钢材热处理的四种方法分别是淬火、回火、正火和固溶处理。
每种方法都有其适用的钢材和工件类型，通过合理选择和控制热处理工艺参数，可以使钢材获得理想的组织和性能，满足不同工程要求。
在实际生产中，需要根据具体情况选择合适的热处理方法，以确保钢材具有良好的性能和可靠的使用寿命。
钢的主要热处理方法
火,等温淬火等.
一般在250-400°C和450-600°C会出现二个低冲击区.低温区
Hh
把预先经淬火或正火的钢,重新加热到相变点以下温 度,并以适当的温度冷却,以提高其塑性和韧度的工艺
过程.
获得稳定的金相组织;降低或消除淬火应力;降低强 (硬)度,提高塑性,韧性有利于切削加工.
的脆性不能靠重新回火来消除,被称为:不可逆回火脆性.因 此,一般应避免在此温度区回火. 高温回火脆性在回火后缓慢冷却时发生,可用重新回火快速冷
形变热处理
消除铸件的内应力,稳定其形状尺寸.对于特殊钢及特 殊性能合金或有色合金可用以提高强度等.含碳量越
高,效果越显著.
在温室下完成的是自然时效;用加热来加速完成的是人工时 效.
提高一般淬火钢的耐磨性及疲劳寿命,稳定精密零件 的 尺寸,形状,能缩短工艺周期,降低工艺成本(减少
残余奥氏体组织).
保持工件的心部韧性和使表面具有较好的耐磨性;可 提高冲击韧性和疲劳强度等使用性能.它只改变工件
表层组织,不改变表面化学成分.
S,D,Td等是以表面强化为主,提高表面强度,耐磨性和 疲劳强度,心部能保持原有的强度和韧性.
氰化同时也可以提高表面的热硬性和耐蚀性能.渗金属如铬, 铝,硅等主要是改善表面的物理,化学性质,如抗氧化,耐酸蚀 等;渗铬,硅还能增加耐磨性.它能改变表面的成分和组织,基
渗层性质与化分相同的钢类似.网状碳化物,并为淬 火作好组织准备.也能改善切削性能(对于低碳钢).
与退火的区别是冷却速度大.正火后的组织是细珠光体和少量 铁素体或单一的珠光体,硬度也较高.
1).按加热温度分:完全淬火,不完全淬火等;
2).按加热速度分:普通加热淬火,快速加热淬火等;
是从某一适当的温度施行快速冷却的工艺操作.一般 使工件具备一定的显微组织,以保证某一截面部位在 3).按加热介质差异分:有空气中的氧化加热淬火,可控气氛保
钢的热处理工艺技术
钢的热处理工艺技术钢的热处理工艺技术是一种通过改变钢材的组织结构和性能来达到预期目标的方法。
不同的热处理工艺可以改善钢材的硬度、韧性、强度、耐磨性等性能，从而满足不同用途的要求。
以下是一些常见的钢的热处理工艺技术。
1. 退火：退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温。
退火能改善钢材的塑性和韧性，减少内部应力，使其易于加工和变形。
2. 淬火：淬火是将钢材加热到临界温度以上，然后迅速冷却到室温。
淬火能提高钢材的硬度和强度，但会降低其韧性。
常见的淬火方法包括水淬、油淬和气体淬火等。
3. 回火：回火是将已经淬火的钢材重新加热到一定温度，然后通过不同的冷却速率进行冷却。
回火能减少淬火时产生的脆性，提高钢材的韧性和抗疲劳性能。
4. 正火：正火是将钢材加热到过冷状态下的温度，然后冷却到室温。
正火能改善钢材的强度和韧性，减少内部应力。
5. 淬火和回火：淬火和回火是一种常用的复合热处理工艺。
先将钢材淬火，然后进行回火，能够在保持一定硬度的同时提高韧性。
6. 软化退火：软化退火是用于消除冷加工或焊接后的钢材内部应力和硬度的一种热处理方法。
通过加热到一定温度，然后进行适当速率的冷却，使钢材恢复到一定的韧性和塑性。
7. 预应力退火：预应力退火是一种用于提高钢材的强度和韧性的热处理方法。
通过在加热阶段施加机械应力，然后进行退火处理，能够在保持较高强度的同时提高韧性和耐疲劳性能。
以上是一些常见的钢的热处理工艺技术，每种方法在实践中都有其适用范围和特定工艺参数。
合理选择和控制热处理工艺，能够使钢材达到所需的性能要求，并满足具体工程应用的需要。
钢的热处理工艺技术是钢材加工和制造过程中非常重要的环节，它能够改善钢材的性能，增加其应用价值。
随着现代工业的发展，钢材的应用领域越来越广泛，对于不同类型的钢材，需要采用适当的热处理工艺来实现所需的性能要求。
首先，退火是最常见的钢材热处理工艺之一。
退火过程中钢材被加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温。
钢的常用热处理方法及应用
7.中速、重载 齿
8.高速、轻载或高速、中载，有冲源自的小齿 轮轮9.高速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴箱 齿轮
10.高速、中载、有冲击、外形复杂的重要 齿轮，如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性 较高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层 均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切 削加工性良好，低温冲击韧性也较好)
表面硬度要求高、变形小的齿 轮。 (2)20Cr：渗碳、淬火、低温 回火56~62HRC，用于高速、
40Cr、40MnB、(40MnVB)：高频淬火，50~55HRC
压力中等、并有冲击的齿轮。 (3)40Cr：调质，
220~250HB，用于圆周速度
20Cr、20MnVB：渗碳，淬火，低温回火或渗碳后高频淬火， 不大，中等单位压力的齿轮；
低速，精度要求不高，稍有冲击，疲劳载荷可
轴
忽略的主轴；或在滚动轴承中工作，轻载，υ ＜1m/s的次要花键轴
类 6.在滚动或滑动轴承中工作，轻或中等载荷转 45：正火或调质，228~255HB；轴颈或装配部位表面淬 速稍高pυ≤150N·m/(cm2·s)，精度要求较高， 火，45~50HRC 冲击，疲劳载荷不大
14.载荷不高的大齿轮，如大型龙门刨齿轮 15.低速、载荷不大、精密传动齿轮 齿 16.精密传动、有一定耐磨性的大齿轮 轮 17.要求抗腐蚀性的计量泵齿轮 18.要求高耐磨性的鼓风机齿轮
19.要求耐磨、保持间隙精度的25L油泵齿轮
20.拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速 箱齿轮 ( m ＝ 6~8)
0.02~3.0mm，硬度高，在共渗层为0.02~0.04mm时 切削性能和使用寿命适用于要求硬度高、耐磨的中、小型及薄片的零件和
具有66~70HRC
刀具等
钢的热处理工艺
钢的热处理工艺钢的热处理工艺，是指通过加热、保温和冷却等工艺步骤，改变钢材的结构和性能。
热处理工艺可以使钢材具有更高的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，提高其使用性能。
常见的钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
退火是钢材的一种常见热处理工艺。
通过加热钢材至适当温度后，进行保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除钢材的内应力，改善钢材的塑性和韧性，减少脆性，同时提高钢的延展性和可加工性。
正火是指将钢材加热至高于临界温度后，进行保温一段时间，然后将钢材风冷或水冷至室温。
正火可以提高钢材的强度和硬度，改善其耐磨性能。
正火过程中的冷却速度较缓慢，使得钢材晶粒长大，同时降低了内应力。
淬火是将加热至临界温度的钢材迅速冷却，使其组织转变为马氏体。
马氏体是一种具有高强度和硬度的组织。
淬火工艺中的冷却速度非常快，可以制造出高强度的硬质钢。
回火是将淬火后的钢材加热至一定温度，并保持一定时间后，再进行冷却。
回火工艺可以降低淬火后钢材的脆性，提高其韧性，增加塑性和抗热应力能力。
回火也可用于调整钢材的硬度和强度。
除了上述常见的热处理工艺外，还有调质、表面硬化、固溶处理等多种热处理方法可用于钢材加工。
总之，钢的热处理工艺通过改变钢材的结构和性能，使其具备更好的力学性能和耐磨性能。
热处理工艺的选择需要根据钢材的成分、用途和要求来确定，以确保最佳的性能结果。
钢材在现代工业中被广泛应用，其性能可以通过热处理工艺得到显著提升。
这些热处理工艺能够改变钢材的组织结构，并调整其力学性能和物理性能。
一种常见的钢材热处理工艺是退火。
退火是将钢材加热至高温，然后经过保温一段时间，最后缓慢冷却至室温。
退火过程中，钢材的晶粒会得到细化，内应力被消除，从而提高了材料的塑性和韧性。
退火也可以减少脆性，并改善加工性能和可塑性。
另一种常见的热处理工艺是正火。
正火是将钢材加热至高于临界温度，然后经过保温一段时间，最后通过风冷或水冷来快速冷却。
正火可以增加钢材的强度和硬度，改善其耐磨性能。
钢的常见热处理
钢的常见热处理钢材是一种重要的金属材料，具有高强度、耐磨、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于汽车、航空航天、建筑、机械制造等领域。
为了进一步改善钢材的性能，常常需要进行热处理。
热处理是通过加热钢材至一定温度，再进行适当冷却，以改变钢材的组织结构、晶粒尺寸、硬度等性能。
下面将介绍几种常见的钢的热处理方法。
第一种常见的热处理方法是退火处理。
退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却，目的是消除应力，改善钢材的可加工性和韧性。
退火过程中，钢材的晶粒会长大，原本的组织结构也会发生变化。
退火分为多种类型，包括全退火、球化退火和正火等。
全退火是将钢材加热到高温区，经长时间保温后冷却，可显著降低硬度，使钢材具备良好的可加工性。
球化退火则是在适当温度下进行保温和冷却，使钢材的组织变得均匀、细小，提高韧性和塑性。
第二种常见的热处理方法是淬火处理。
淬火是将钢材加热到临界温度以上，短暂保持时间，然后迅速冷却，以产生马氏体组织。
淬火能够增加钢材的硬度和强度，但也容易导致钢材产生内应力和变形。
淬火过程中冷却速度的控制非常重要，过快或过慢的冷却速度都会导致处理效果不佳。
此外，淬火后的钢材通常还需要进行回火处理，以提高韧性和抗脆性。
第三种常见的热处理方法是正火处理。
正火是将钢材加热到一定温度区域，然后保温一段时间，并采用适当速度冷却。
正火常用于中碳钢和中低合金钢等材料的处理。
正火能够使钢材逐渐恢复强度和韧性，其处理效果介于退火和淬火之间。
第四种常见的热处理方法是淬火和回火处理。
这种处理方法通常用于高碳钢和合金钢等材料，能够在提高硬度和强度的同时，保持一定的韧性和塑性。
具体操作上，先进行淬火，使钢材产生马氏体组织，再通过回火处理，使马氏体转变为不同组织结构，提高钢材的韧性。
除了上述常见的热处理方法，还有许多其他的热处理方法，如表面处理、氮化处理、硬化处理等，它们可以根据不同的需求来选择和应用。
无论采用何种热处理方法，都需要严格控制温度和冷却速度，并注意处理后的质量检测，以确保钢材的性能达到要求。
05钢的热处理-《工程材料》机械专业
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。
W18Cr4V钢热处理工艺曲线
预备热处理
最终热处理
时间
5.1 概述——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 在着过冷或过热现象。
上贝氏体
下贝氏体
贝氏体组织的透射电镜形貌
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变
强 化 钢 的 重 要
马氏体组织
途径之一； 非 扩 散 型 转 变 。
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变——马氏体的形态
针状马氏体： 在光镜下，针状、竹叶状、凸透镜状； 在电镜下，亚结构主要是孪晶； 高碳针状马氏体又称孪晶马氏体。
光镜下
电镜下
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
时间
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ①共析钢C曲线
温度 (℃ )
800
A1
稳定的奥氏体区
产 物 区
A1～550℃ 高温转变区；P转变区。 550～230℃ 中温转变区； 贝氏体(B)转变区。
700 600 500
400 300 200 100 0
过 A 冷 + 奥 A向产物转 产 氏 变终止线 物 体 区 A向产物 区 Ms 转变开始线
钢材的热处理有以下几个方法
钢材的热处理有以下几个方法※均质退火处理简称均质化处理（Homogenization），系利用在高温进行长时间加热，使内部的化学成分充分扩散，因此又称为『扩散退火』。
加热温度会因钢材种类有所差异，大钢锭通常在1200℃至1300℃之间进行均质化处理，高碳钢在1100℃至1200℃之间，而一般锻造或轧延之钢材则在1000℃至1200℃间进行此项热处理。
※完全退火处理完全退火处理系将亚共析钢加热至Ac3温度以上30~50℃、过共析钢加热至Ac1温度以上50℃左右的温度范围，在该温度保持足够时间，使成为沃斯田体单相组织（亚共析钢）或沃斯田体加上雪明碳体混合组织后，在进行炉冷使钢材软化，以得到钢材最佳之延展性及微细晶粒组织。
※球化退火处理球化退火主要的目的，是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状，使改善钢材之切削性能及加工塑性，特别是高碳的工具钢更是需要此种退火处理。
常见的球化退火处理包括：（1）在钢材A1温度的上方、下方反复加热、冷却数次，使A1变态所析出的雪明碳铁，继续附着成长在上述球化的碳化物上；（2）加热至钢材A3或Acm温度上方，始碳化物完全固溶于沃斯田体后急冷，再依上述方法进行球化处理。
使碳化物球化，尚可增加钢材的淬火后韧性、防止淬裂，亦可改善钢材的淬火回火后机械性质、提高钢材的使用寿命。
※软化退火处理软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600℃至650℃范围内（A1温度下方），维持一段时间之后空冷，其主要目的在于使以加工硬化的工件再度软化、回复原先之韧性，以便能再进一步加工。
此种热处理方法常在冷加工过程反复实施，故又称之为制程退火。
大部分金属在冷加工后，材料强度、硬度会随着加工量渐增而变大，也因此导致材料延性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时，须先经软化退火热处理才能继续加工。
※弛力退火处理弛力退火热处理主要的目的，在于清除因锻造、铸造、机械加工或焊接所产生的残留应力，这种残存应力常导致工件强度降低、经久变形，并对材料韧性、延展性有不良影响，因此弛力退火热处理对于尺寸经度要求严格的工件、有安全顾虑的机械构件事非常重要的。
钢材热处理的方法
钢材热处理的方法钢材热处理是一种通过加热和冷却来改变钢材的物理、化学性质和组织结构的工艺。
热处理可以改善钢材的力学性能、延展性、耐磨性、耐蚀性等特性，从而使其适用于不同的工业应用。
下面将介绍几种常见的钢材热处理方法。
1. 退火退火是最常见的钢材热处理方法之一。
通过持续加热钢材至一定温度，然后缓慢冷却，以使钢材组织转变至较软弱，具有良好塑性的状态。
退火可以消除内部应力，改变钢材的组织结构，提高钢材的韧性和延展性，降低硬度和强度。
2. 淬火淬火是通过迅速冷却高温加热的钢材以改变其组织结构和性能。
淬火能够使钢材急剧冷却，使组织转变至马氏体，从而提高硬度和强度。
然而，淬火也会产生内部应力和变形，导致钢材易于开裂。
因此，淬火通常需要在适当的温度和冷却介质下进行，以控制冷却速率并避免过度冷却和裂纹的产生。
3. 回火回火是一种通过将已经淬火的钢材加热至适当温度再冷却的热处理方法。
回火的目的是降低钢材的脆性，改善韧性和延展性，并减少内部应力。
回火的温度和时间取决于所需的性能要求和钢材的化学成分。
相对于淬火，回火过程中的冷却速率较慢，可以降低钢材的硬度，但降低的程度较淬火要小。
4. 规格化规格化是一种通过将钢材加热至适当温度，使其均匀显微组织转变为铁素体的热处理方法。
规格化能够消除组织和化学成分上的不均匀性，提高钢材的韧性和强度，减少杂质和夹杂物的影响。
规格化过程中的冷却速度较慢，通常在空气中进行。
5. 均质化处理均质化处理是一种改善钢材内部组织均匀性和分布的热处理方法。
该方法通常用于高碳钢、合金钢和高合金钢等。
均质化处理包括两个步骤：首先是加热至高温，使材料达到均一的固溶组织状态；然后迅速冷却，以固定均质组织。
这种处理方法能够提高钢材的强度、韧性和延展性。
除了上述常见的钢材热处理方法外，还有一些特殊的热处理方法，比如表面强化处理、预应力处理、奥氏体化等，这些方法适用于特定的钢材和应用场景。
总结起来，钢材热处理是一种重要的工艺方法，通过不同的处理方法可以改变钢材的性能和组织结构，使其能够满足不同领域的需求。
项目五 钢的热处理
一、过冷奥氏体等温转变曲线
奥氏体在临界点A1以上是稳定的，不会发生转变。当奥氏体冷却到临界点以下， 处于不稳定状态，必定要发生转变。但并不是一冷却到临界点温度以下立即发生转变， 这种在临界温度以下存在的奥氏体叫做过冷奥氏体。
将经奥氏体化后的钢冷却到相变点以下的温度区间内等温保持时，过冷奥氏体所 发生的转变称为等温转变。
金属材料与热处理
项目五 钢的热处理
项目导入
热处理是提高机械产品质量，充分发挥材料潜力的重要工艺方法， 是钢热处理原理在生产实践中的具体应用。钢的热处理是通过将钢在 固态下加热、保温和冷却来改变其内部组织，从而获得所需的组织结 构与性能的一种工艺方法。根据使用条件和性能的要求，结合热加工 工艺过程，采用合理的热处理手段，是提高零件力学性能、使用寿命 的必要条件。
四、奥氏体的晶粒度及其影响因素
3.奥氏体晶粒度对钢在室温下组织和性能的影响 奥氏体晶粒细小时，冷却后产物组织的晶粒也细。其强度与塑性、韧性都较 高，冷脆转变温度也较低;反之粗大的奥氏体晶粒，冷却转变后仍获得粗晶粒组织， 使钢的力学性能较低，甚至在淬火时产生变形。因此，钢在加热时，为了获得细小 而均匀的奥氏体晶粒，必须严格控制加热温度和保温时间。
目录
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CONTENT
01 认识钢的热处理 02 认识“C”曲线 03 钢的退火和正火 04 钢的淬火和回火 05 钢的表面淬火 06 钢的化学热处理 07 零件的热处理分析
任务一
认识钢的热处理
热处理可以强化材料，充分发挥钢材的潜力， 提高或改善工件的使用性能和加工工艺性，是 提高加工质量，延长工件和刀具使用寿命、节 约材料、降低成本的重要手段。
四、奥氏体的晶粒度及其影响因素
4.影响奥氏体晶粒度大小的因素 （1）加热温度和保温时间 加热温度越高、保温时间越长，形核率越大，长 大速度越大，奥氏体晶界迁移速度越大，其晶粒越粗大。因此，必须严格控制加热 温度，当加热温度一定时，随保温时间的延长，晶粒不断长大，但长大的速度越来 越慢，不会无限长大下去，所以延长保温时间的影响要比提高加热温度小得多。 （2）加热速度 当加热温度一定时，加热速度快，奥氏体实际形成温度高， 形核率增高，由于时间短奥氏体晶粒来不及长大，可获得细小的起始晶粒度。此外 加热速度越快，则加热时间越短，晶粒越来不及长大。所以，快速短时加热是细化 晶粒的重要手段之一。
钢的热处理
3、回火脆性
淬火钢出现冲击韧度显著下降的现象称为“回火脆性” 淬火钢出现冲击韧度显著下降的现象称为“回火脆性”。 回火脆性可分为： 回火脆性可分为：
（1）低温回火脆性
在250～350℃回火时出现的脆性称为低温回火脆性。一般 250～350℃回火时出现的脆性称为低温回火脆性。 不在此温度范围内进行回火。 不在此温度范围内进行回火。
（5）再结晶退火
在再结晶温度以上的退火， 在再结晶温度以上的退火， 不发生同素异构转变。 不发生同素异构转变。目 的是消除加工硬化， 的是消除加工硬化，细化 晶粒。 晶粒。
（6）均匀化退火
将工件加热到1100℃左右，保温10～ 将工件加热到1100℃左右，保温10～ 1100℃左右 10 15h，随炉缓冷到350℃ 再出炉空冷。 350℃， 15h，随炉缓冷到350℃，再出炉空冷。 高温下长期保温的目的是使原子充分扩 散，消除晶内偏析。 消除晶内偏析。
（3）高温回火
淬火钢件在500～650℃回火称为高温回火。 淬火钢件在500～650℃回火称为高温回火。 500 回火称为高温回火
高温回火后组织为回火索氏体，具有强度、硬度、 高温回火后组织为回火索氏体，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200HBW 330HBW。 200HBW～ 综合力学性能。回火后硬度一般为200HBW～330HBW。
碳的质量分数在0.4%～0.5%的优质碳素结构钢是最适宜于 碳的质量分数在0.4%～0.5%的优质碳素结构钢是最适宜于 0.4% 表面淬火。这是由于中碳钢经过预先热处理（正火或调质） 表面淬火。这是由于中碳钢经过预先热处理（正火或调质） 以后再进行表面淬火处理， 以后再进行表面淬火处理，即可以保持心部原有良好的综合 力学性能，又可使表面具有高硬度和耐磨性。 力学性能，又可使表面具有高硬度和耐磨性。
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钢的热处理名词解释
钢是最常用的金属材料之一，它是用铁和其他合金材料制成的。
钢的热处理是一种常见的金属材料处理方法，它可以改变金属材料的性能和结构。
因此，热处理是许多领域的生产所必需的过程。
具体而言，钢的热处理通常指对钢进行加热、保温和冷却处理，以便改善其物理和机械性能，或用于制造特定结构的钢结构。
可以说，热处理是钢特性和性能形成的基础，也是生产行业发展的一个重要关键点。
此外，钢的热处理可以分为淬火、回火、正火和温处理等几种，其中淬火是最常用的一种，淬火是指将钢放入特定温度的水或油中，使钢中的碳原子以溶解的形式分散，以改善钢的抗弯强度和韧性，增加钢的硬度和韧性。
此外，回火是一种常见的热处理方法，通常用于减轻钢的抗弯强度，提高其韧性和延展性，以便更好地抵抗重复疲劳。
回火处理钢时，应该注意，可以利用不同的温度控制，以使其内部构型在一定的温度下发生改变。
此外，正火是钢的热处理的另一种方法，它的作用是使钢变得更加柔韧，以增加其韧性和伸长性。
正火也可以用于改变钢的组织结构，以改善其物理和机械性能。
最后，温处理是钢的热处理的另一种方法，它的作用是改变钢的
组织结构，从而改善其物理和机械性能。
通过温处理，可以调节钢的硬度、韧性和组织，以达到一定的性能需求。
总之，钢的热处理是改变金属材料性能的重要过程，可以改善钢的物理和机械性能，以及改变钢的组织结构，从而提高工艺性能。
钢的热处理通常可以分为淬火、回火、正火和温处理，它们都在众多领域发挥重要作用，为社会和工业发展做出了巨大贡献。
什么是钢的热处理 钢的热处理方式有哪些
(4)回火。将淬火钢重新加热到临界点AC1 以下的某一温度, 保温一定时间, 然后在空 气或油中冷却到室温的热处理工艺, 称为回 火。 回火的目的是稳定组织、稳定零件在使用中 的性能和尺寸; 消除内应力; 提高塑性和韧 性。
根据加热温度的不同, 回火可分为高温回火 (400℃以上)、中温回火(250～400 ℃)和 低温回火(150～250 ℃)。 对于重要的焊接结构经常采用高温回火来消 除结构中的残余焊接应力。 钢经淬火加高温回火的热处理工艺称为调质 处理, 调质处理后可得到强度、塑性、韧性 都较好的综合力学性能。
(2)退火。将钢加热到适当温度, 保持一定时 间, 然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火。 退火的目的是细化晶粒, 使组织均匀化, 降 低硬度, 提高塑性和消除内应力。
(3)正火。将钢加热到临界点AC3 或ACcm 以上30～50 ℃, 保温一定时间后, 在静止 的空气中冷却的热处理工艺称为正火。 正火能细化晶粒, 提高钢的冲击韧度和综合 力学性能。
钢的热处理方式有以下几种:
(1)淬火。将钢加热到临界点AC3 或AC1 以上某一温度, 保温一定时间, 使钢的组织 全部转变为奥氏体, 然后以适当速度冷却(在 水、油中冷却)获得马氏体或下贝氏体组织 的热处理工艺称为淬火。 淬火的目的是大大提高钢材的硬度。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
理论上, 任何材料都可以进行淬火处理, 但 实际上, 如低碳钢为了进行淬火, 其冷却速 度需达到2 000 ℃/s, 目前生产中尚无这样 的制冷剂可以达到如此高的冷却速度, 所以 通常认为低碳钢不能进行淬火处理。
什么是钢的热处理钢的热处理方式有哪些什么是钢的热处理钢的热处理方式有哪些钢在固定下采用适当方式进行加热保温并以一定的冷却速度冷却到室温改变钢的组织从而改变其性能的一种工艺方法称为钢的热处理
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5.1 钢在加热时的转变
三、奥氏体的形成过程
晶体结构的改变：bcc → fcc
Fe、C原子的扩散
共析钢的奥氏体形成过程 ： 奥氏体的形核 奥氏体晶核的长大 残余渗碳体的溶解 奥氏体成分的均匀化
三、过冷奥氏体连续转变曲线
CCT曲线：
Continuous Cooling Transformation
线：转变开始线、转变终了线
转变终止线KK’，Vc和Vc’
区：奥氏体区、过冷奥氏体区、
珠光体区、马氏体区 连续转变过程中没有贝氏体区
不同冷却速度情况下的组织分析！
24
5.2.2 珠光体转变
一、珠光体的组织形态和晶体学 1. 概念：过冷奥氏体在550℃～A1区间发生的扩散型相变
40~50HRC
Ms
50~60HRC A→下B 孕育期：过冷奥氏体等温转变开始所经历的时间，反映了 下B
200 100 0 -100 0
Mf
过冷奥氏体的稳定性
A→M M+A'
马氏体
60~65HRC
M
1
10
10
2
10
3
10
4
5 10 时
20
5.2.1 钢在冷却过程中的转变概述
为什么较高温度和较低温度下过冷奥氏体都比较
28
5.2.2 珠光体转变
二、珠光体的机械性能
片间距越小，珠光体弲硬度高，塑韧性好—类似于细晶强化
S 130 46.4 / S S 436.5 98.1 / S
含碳量增加，强硬度先增后减，塑韧怯显著下降，韧脆转变点升高 含碳量相同情况下，粒状珠光体的强硬度低于片状珠光体，塑性较 好，疲劳抗力高，韧脆转变温度低 与马氏体和贝氏体相比较，强硬度最低，塑韧性最好
称为珠光体转变，产物称为珠光体。 名称由来：具有这种组织的试样经抛光腐蚀后，由于间距 为微米级，略为凸起的渗碳体好像是一个衍射光栅，在普 通光照射下产生珠母般的光泽，故称为珠光体。
2. 组织形态：
一般情况下是由片层相间的铁素体和渗碳体构成的片 状珠光体组织
片间距：相邻两片渗碳体中 心之间的距离 F 渗碳体
第五章 钢的热处理
普通热处理
常见热处理工艺
退火 正火 淬火（Zhan 通蘸） 回火 表面淬火
表面热处理 化学热处理
3
第五章 钢的热处理
实际生产中的临界点
4
第五章 钢的热处理
5
第五章 钢的热处理
6
第五章 钢的热处理
5.1 钢在加热时的转变
5.2 钢在冷却时的转变
5.3 钢在回火时的转变 5.4 钢的退火和正火 5.5 钢的淬火 5.6 钢的回火
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5.1 钢在加热时的转变
亚共析钢的A化：P→A 后，先共析 F溶解
过共析钢的A化： P→A 后， Fe3CⅡ 溶解
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5.1 钢在加热时的转变
四、影响奥氏体形成速度的因素
奥氏体形成速度与加热温度、加热速度、钢的成分 以及原始组织等有关。
加热温度越高，奥氏体形成速度越快 加热速度越快，奥氏体形成速度越快 含碳量增加，利于奥氏体加速形成 合金元素显著影响奥氏体的形成速度
31
5.2.2 珠光体转变
五、珠光体的长大方式
不同时期提出的珠光体长大机理： ﮗ通过横向重复形核和长大，随后以纵向长大方式完成。
ﮗ只以纵向长大方式进行，横向扩展以分岔的方式进行
间距更小的薄渗碳体片由原来 的粗渗碳体片经分岔生长出来 ﮗ侧向交替形核机理、分岔机理同时存在，纵向长大应
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5.1 钢在冷却时的转变
过冷奥氏体：在临界点以下存在的不稳定的且将要发生转变的奥
氏体，称为过冷奥氏体。
冷却方式：等温冷却方式和连续冷却方式。
T
转变产物组织性能均匀，研究领域 应用广 转变产物为粗细不匀甚至类型不同 的混合组织，实际生产中广泛采用
t
17
5.2 钢在冷却过程中的转变
5.2.1 钢在冷却过程中的转变概述 5.2.2 珠光体转变 5.2.3 马氏体转变 5.2.4 贝氏体转变
9
5.1 钢在加热时的转变
2. 马氏体向奥氏体的转变
奥氏体的形核——马氏体板条束间或原奥氏体晶界； 奥氏体转变的遗传现象——马氏体钢加热后得到的奥 氏体晶粒就是前一次奥氏体化时所得到的晶粒；
过热钢形成的粗大晶粒无法通过 再次加热奥氏体化转变消除！ 遗传的阻断——破坏第二次转变中新、母相间严格的 晶体学关系；
Mf Ms A3 A1
Acm A 800 A奥氏体晶粒度A ：奥氏体晶粒越细小，珠光体转变越快 A A+Fe C
800 700
T/℃
T/℃ 700
1
600 P+F 奥氏体的成分 A→P 500
A→F
A+F
A1
A→P
e3CⅡ A→F
3
Ⅱ
P
600 500
A→P
P+Fe3CⅡ
A→B
C：共析钢成分的 C曲线最靠右，随着含碳量的增加或减 B A→B 400 B B A→B 400 300 少，C曲线都将左移，与其它合金元素相比较， C含量的 300 M 200 影响是最小的 200 M
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5.2.2 珠光体转变
片间距随转变温度的降低而减少 注意事项
片间距的大小对珠光体的机械性能具有决定性影响
根据片间距的不同，珠光体可分为珠光体、索氏体、托氏体
转变温度（℃） 珠光体（P） 索氏体（S） 720～680 680～600
片间距（nm） 250～1900 80～250
硬度（ HRC ） 5～25 25～35
奥氏体在具体加热条件下所获得奥氏体晶粒的大小
本质晶粒度
930±10℃，保温8h
本质粗晶粒钢（Mn，Si）
倾向性 特定条件 特定条件下钢的奥氏体晶粒长大的倾向性，并不代表具体的晶粒大小
本质细晶粒钢（Al）
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§5.1
钢在加热时的转变
2. 影响奥氏体晶粒长大的因素 温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒长大越明 显
稳定，而在中间某温度最不稳定，最易发生反应呢？
过冷奥氏体转变需要考虑两方面的因素
相变驱动力过冷度：温度高，驱动力小 温度低，驱动力大； 原子的扩散能力：温度高，扩散能力强 温度低，扩散能力弱； 所以在较高温度和较低温度下，过冷奥氏体都比较稳定不易发生转
变，而在中间适当温度下，一定的驱动力和扩散能力相配合，从而 最易发生转变。
第五章 钢的热处理
第五章 钢的热处理
热处理：通过对钢件加热、保温和冷却的操作方法，
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。
保温
T
随炉冷却 加热 空冷 油冷
t
1
弹簧热处理过程
（１）钢筋绕成弹簧状； （２）加热钢筋至红热，急剧冷却； （３）将（２）钢筋再次加热（温度相对低）冷却。
为什么弹簧状钢筋加热到红热急冷后变得又硬又脆？ 为什么再次加热和冷却后变得刚柔相济，成为真正的弹 簧？
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5.2.1 钢在冷却过程中
T A1
C曲线：形状似C
TTT曲线：
高温转变：
转变终了线
Time，Temperature、Transformation
A1 ~ 550℃ 过冷A →珠光体 ( M )
中温转变：
转变开始线
550℃ ~ MS 过冷A →贝氏体 ( M )
s
s
M+A'
۩ 亚共析钢，随 C%的增加，先共析铁素体所要求的碳浓度加大， 0 0 Mf Mf 孕育期加长，使 C 曲线右移 -100 -100 4 5 2 3 4 2 3 4 5 2 3 0 1 10 10 10 10 10 10 10 10 0 1 10 10 10 10 10 时间/s 时间/s ۩ 过共析钢，随C%的增加有利于先共析渗碳体的析出，孕育期 时间/s 变短，C曲线右移 ۩ 共析钢的孕育期最长
5.7 钢的表面淬火
5.8 钢的化学热处理
7
5.1 钢在加热时的转变
一、奥氏体的性能及形成条件
1. 奥氏体的性能
奥氏体是C在γ铁中的间隙固溶体，面心立方结构，最 大溶碳量2.11% 高塑性、低屈服强度——相变过程容易产生塑性变形 比容在钢的组织中最小，密度最大——相变中容易产 生体积变化（M→A 4.234%）
2. 奥氏体的形成条件
平衡条件下：A1线以上 快速加热条件下：实际转变温度高于平衡条件
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5.1 钢在加热时的转变
二、奥氏体的形成机理 1. 珠光体类组织向奥氏体的转变
珠光体类组织为各种片层状的铁素铁和渗碳体的混合 组织； 奥氏体的形核——铁素体/渗碳体界面； 奥氏体的长大——受C原子的扩散过程控制（体扩散、 界面扩散）； 残留碳化物的溶解——F完全转变后会有渗碳体剩余； 奥氏体成分的均匀化——原渗碳体部位富碳，原铁素 体部位贫碳，通过扩散完成成分的均匀化。
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5.2.1 钢在冷却过程中的转变概述
2. 奥氏体状态的影响 晶粒细小降低过冷奥氏体的稳定性，C曲线左移； 成分不均匀降低稳定性。 3. 应力和塑性变形的影响 拉应力降低过冷奥氏体的稳定性，压应力提高过冷奥 氏体的稳定性； 适当的塑性变形降低过冷奥氏体的稳定性
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5.2.1 钢在冷却过程中的转变概述
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5.2.1 钢在冷却过程中的转变概述
二、影响过冷奥氏体等温转变的因素
过冷奥氏体等温转变速度反映过冷奥氏体的稳定性，过冷奥氏体越 稳定，孕育期越长，转变速度越慢，C曲线越往右移。