钢的热处理(机械制造基础)
《机械制造基础》课程标准(2019高职高专机电类专业)
《机械制造基础》课程标准（2019高职高专机电类专业）1.前言1.1课程性质《机械制造基础》是一门综合性技术的基础理论课。
通过本课程的学习，使学生了解工程常用材料的性能、用途，冷热加工和热处理基本知识；具有机械零件几何精度和相互配合的知识；掌握金属切削原理和机械加工工艺的基本知识；了解机械加工的方法和常用机床的基本知识。
1.2设计思路本课程的教学设计以培养机械制造加工应用能力和基本素质为主线，采用理论教学、试验教学、金工实习相互结合的教学方式，以通过重组、整合、优化的“五模块”知识体系进行理论和实践教学，使整个课程教学和人才培养方案最终落到实处。
结合生产实际和学生特点和机械制造基础实训的基本条件，将教学内容整合为五大模块，通过理论教学与实践教学将对学生的“知识、能力和素质”培养目标结合在一起，增强教学内容的针对性、适用性和实用性。
以任务为驱动组织教学资源，确定教学内容，组织教学，以项目为导向，每一个项目又分为若干个又针对性的学习任务，以追求时效性为目的的组织课堂教学，开展课外教学，选择教学方法，注重学生“学”和“做”的过程，围绕教学目标达到课程教学目的，培养学生机械制造生产应用的基本能力。
2.课程目标2.1总体目标本课程通过学习工程材料相关理论与性能改善方法、毛坯制造技术与加工要求、金属切削的基本理论、机械零件的加工方法、工艺装备及制造工艺等知识，培养学生能根据零件的使用性能进行合理选材及合理安排热处理进行加工的工程能力及培养学生合理选择零件加工方法、熟练应用机床、夹具及工艺文件等方面的能力。
2.2具体目标2.2.1知识目标1.能利用常用工程材料的性能、应用范围的知识分析机械制造中常用材料的选用原则与方法。
2.熟悉各种主要加工方法的基本工艺理论和工艺特点，具有选择毛坯、零件加工方法的基本知识和能力。
3.能根据毛坯及零件的结构工艺性，分析常用机械零件的加工方法，它们的极限与配合的组成与特点。
4.了解各种常用加工方法所用设备的工作原理和适用范围。
《钢的热处理》PPT课件
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组 织，与此同时，在晶界其他部位又可能 产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断 交替生核长大，直到各种不同取向的P晶 团（群）彼此相遇，A全部转变为P。 由此可见，P的形成，包含两个不 同的过程： 通过C的扩散而使成分产生改变，即 由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100
机械制造基础课程—课题三钢的热处理
二、奥氏体化过程
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一 种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在 临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组 织，称奥氏体化。
现以共析钢为例说明奥氏体的形成过程
1.奥氏体的形成的基本过程 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。
把加热到奥氏体状 态的钢，快速冷却 到低于A1的某一温度， 临界温度 并等温停留一段时 间，使奥氏体发生 转变，然后再冷却 到室温。
把加热到奥氏 体状态的钢， 以不同的冷却 速度连续冷却 到室温。
连续冷却
等温冷却
时间
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
珠光体(P)转变 铁素体和渗碳体片层相间的机械混合物
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。
贫碳区
富碳区
珠光体转变
⑴ 珠光体：
形成温度为A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可
时间
650℃ 过冷A 600℃ 过冷A 550℃
过冷A
A
A→S
A1～550℃；高 温转变区；扩散 型转变；P 转变 区。 550～Ms (230℃)；中温 转变区；半扩 散型转变；贝 氏体( B ) 转变 区。 Ms～ Mf (50℃)；低温 转变区；非 扩散型转变； 马氏体 ( M ) 转变区.
产
600
200
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 马氏体的碳浓度 Wc 100
机械制造基础-简答题答案
第一部分工程材料四、简答题1．什么是工程材料?按其组成主要分为哪些种类?答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。
按其组成主要分为：金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料。
2．什么是金属的热处理?有哪些常用的热处理工艺?答：金属热处理就是通过加热、保温和冷却来改变金属整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的工艺方法.金属热处理工艺可分为普通热处理（主要是指退火、正火、淬火和回火等工艺）、表面热处理（包括表面淬火和化学热处理)和特殊热处理（包括形变热处理和真空热处理等）。
3．钢退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：钢退火的主要目的是：①细化晶粒，均匀组织，提高机械性能；②降低硬度，改善切削加工性;③消除残余内应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④提高塑性、韧性，便于塑性加工⑤为最终热处理做好组织准备。
常用的退火方法有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、扩散退火、再结晶退火。
4．钢正火的主要目的是什么？正火与退火的主要区别是什么？如何选用正火与退火？答：钢正火的主要目的是①细化晶粒，改善组织，提高力学性能；②调整硬度，便于进行切削加工（↑HB)；③消除残余内应力,避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④为球化退火做好组织准备。
正火与退火的主要区别是冷却速度不同。
正火与退火的选用：①不同的退火方法有不同的应用范围和目的，可根据零件的具体要求选用;②正火可用于所有成分的钢，主要用于细化珠光体组织．其室温组织硬度比退火略高，比球化退火更高；③一般来说低碳钢多采用正火来代替退火。
为了降低硬度，便于加工，高碳钢应采用退火处理.5．淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？答：淬火是将钢奥氏体化后快速冷却获得马氏体组织的热处理工艺。
淬火的目的主要是为了获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。
它是强化钢材最重要的热处理方法。
常用的淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火.6。
淬火后，为什么一般都要及时进行回火？回火后钢的力学性能为什么主要是决定于回火温度而不是冷却速度？答:淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火以消除淬火时产生的残余内应力，提高材料的塑性和韧性，稳定组织和工件尺寸。
钢的热处理工艺
二、回火的分类和应用
根据回火温度和对淬火钢力学性能的要求，一般 将回火分为三类 ：
定义：是将钢加热到略低于固相线的温度，长时间 保温（10~20 h），以消除成分偏析的热处理工 艺。
加热温度；略低于固相线温度。 亚共析钢：T＝Ac3 + (150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+(150℃～300℃) 目的：为了消除晶内偏析，使成分均匀化 实质：使合金元素的原子充分扩散。 适用于：合金钢铸件和铸锭。 后续处理：保温10～20小时退火后晶粒较粗大，一
热处理分类
普通热处理：退火、正火、 淬火与回火
表面热处理：表面淬火 化学热处理
形变热处理：控制轧制
§10-1 钢的退火与正火
一、钢的退火
钢的退火：将（组织偏离平衡状态的）钢加热到Ac1 以上或以下温度，保温一定的时间，然后缓慢冷却 （一般为炉冷至550℃后空冷），以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。
4、 淬火冷却介质
理想冷却速度： 1）在Ac1～650℃之
间慢冷，以↓热应力 2）在650℃～400 ℃
之间快冷，以避开“鼻 尖；防发生非M相变 3）在400 ℃以下慢冷 ，以↓组织应力。
图5 理想冷却速度
常用淬火介质介绍
1．自来水（30℃以下）
冷却特性：在650-400 ℃冷却能力较小、在Ms附近点 冷速极快，淬硬能力较强。
淬透性与淬透层 深度关系：
机械制造基础第三版电子课件模块三钢的热处理
2．共析钢的过冷奥氏体等温转变产物 （1）珠光体型转变
在 A1 ～ 550 ℃温度范围内，过冷奥氏体等温分解为铁素体和渗碳体的片层状 混合物——珠光体，即奥氏体向珠光体转变。
将奥氏体化的钢迅速冷却到 A1 以下某一温度保温，使奥氏体在此温度发生组 织转变，称为等温转变，如图3-5中的曲线2所示。连续冷却转变是将奥氏体化的 钢从高温冷却到室温，使奥氏体在连续冷却条件下发生组织转变，如图 3-5中的 曲线1所示。
1．共析钢过冷奥氏体等温转变图
过冷奥氏体等温转变图是用试验方法建立的， 由于其形状类似英文字母“C”，故又称为 C曲线。
一、任务实施 （一）任务引入
制造T12 钢（wC=1.2%）手用丝锥，成品要求硬度达到60HRC 以上，加工工
艺路线为：轧制→球化退火→机械加工→热处理（二）→机械加工。试写出热处 理（二）工序的具体内容及其作用。
（二）分析及解决问题 热处理（二）为淬火加低温回火。 1．淬火 （1）工艺 将钢加热到760 ～ 780 ℃（Ac1 以上30 ～ 50 ℃），保温一定时间，然后先 在水中冷却至接近Ms 点的温度，再放入油中冷却。
马氏体的硬度主要取决于马氏体中的碳含量。马氏体的碳含量越高，其硬度 也越高，但当钢中碳含量大于0.6% 时，淬火钢的硬度增加很慢，如图3-9 所示 为碳含量与淬火硬度的关系。
课题 二 钢的退火与正火 任务 丝锥的预先热处理
任务说明 ◎ 确定丝锥的预先热处理工艺，并说明其作用。 技能点 ◎ 退火与正火的合理选用。 知识点 ◎ 各种退火的工艺特点及合理选用。 ◎ 正火的工艺特点及合理选用。
机械制造基础名词解释简答题分析题
名词解释1. 互换性：互换性是指在同一规格的一批零件或部件中任取一件，装配时，不需经过任何选择、修配或调整，就能装配在整机商，并能满足使用性能要求的特性。
2. 轮廓算术平均偏差Ra ：在一个取样长度内纵坐标值Z （x ）绝对值的算数平均值，用Ra 表示，即Ra=dx x Z lr lr |)(|10⎰或近似为=Z n n i |11∑=i | 3. 强度：强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
4. 硬度：金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力称为硬度。
5. 同素异晶转变：随温度的改变，固态金属的晶格也随之改变的现象称为同素异晶转变。
6. 钢的热处理：钢的热处理是将钢在固态下，通过加热、保温和冷却，以获得预期组织和性能的工艺。
7. 奥氏体：碳融入γ—Fe 中形成的固溶体称为奥氏体。
8. 合金钢：合金钢是为了改善钢的某些性能，在碳元素的基础上加入某些合金元素所炼成的钢。
9. 锻造：将液态金属浇注到铸型中，待其冷却凝固，以获得一定的形状、尺寸和性能的毛坯或零件的成形方法，称为铸造。
10. 冷变强化：在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标（弹性极限、比例极限、屈服点和强度极限）和硬度都有所提高，但塑性和韧性有所下降，这种现象称为冷变形强化或加工硬化。
11. 金属的可锻性：金属的可锻性是材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。
12. 焊接性：金属材料的焊接性是指在限定的施工条件下，焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。
13. 刀具耐用度：刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具耐用度。
14. 前角：在正交平面中测量的前面与基面间的夹角。
15. 主偏角：在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。
16.工艺过程：生产过程中，直接改变原材料（或毛坯）的形状、尺寸或性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。
机械制造基础第2章答案
第二章思考题与习题及答案2-1何谓热处理？其目的是什么？它有哪些基本类型？答：钢的热处理是钢在固体范围内，通过加热、保温和冷却来改变钢的内部组织结构，从而改善钢的性能的一种工艺。
热处理的目的是改善钢的工艺性能和使用性能。
热处理的基本类型包括：普通热处理（包括退火、正火、淬火、回火）与表面热处理（包括表面淬火与化学热处理）。
2-2 退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：退火的主要目的是：细化晶粒，改善钢的力学性能；降低硬度，提高塑性，以便进一步切削加工；去除或改善前一道工序造成的组织缺陷或内应力，防止工件的变形和开裂。
常用的退火方法有：完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火、去应力退火等。
2-3 根据下表，归纳比较共析碳钢过冷奥氏体冷却转变中几种产物的特点？2-4 临界冷却速度的意义是什么？它与C曲线的位置有什么关系？对淬火有什么实际意义？答：奥氏体全部过冷到M s以下转变为马氏体的最小冷却速度，称为临界冷却速度。
临界冷却速度与C曲线相切。
对淬火而言，冷却速度要大于临界冷却速度，才能获得马氏体组织，否则，只能获得非马氏体组织。
2-5 正火与退火的主要区别是什么？如何选用？答：正火比退火的冷却速度要快些，得到的组织细一些，可获得索氏体组织，力学性能高于退火。
选用时主要应根据含碳量、使用性能以及经济性等来考虑。
正火可用于普通结构零件的最终热处理及重要零件的预备热处理。
过共析钢在球化退火前用正火来消除组织中的网状渗碳体。
正火也可用于改善低碳钢的切削加工性。
一般认为，金属材料的硬度在160~230HBW 范围内，切削加工性能较好，而低碳钢退火状态的硬度普遍低于160HBW，切削时易“粘刀”，零件的表面质量也较差，经正火后，可适当提高其硬度，改善切削加工性。
2-6 淬火的主要目的是什么？常用的淬火方法有哪些？答：淬火是使钢强化的最重要的方法，其主要目的是为了获得马氏体组织，提高钢的力学性能。
生产上常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。
《机械制造基础》
北京电大开放教育入学水平测试辅导材料本科“机械设计及其自动化”综合《机械制造基础》部分一、复习参考书目书名：机械制造基础主编：崔虹雯出版社：中央电大出版社二、重点掌握的内容一、金属材料的基本知识【主要内容】1．金属材料的力学性能(1)强度(屈服强度、抗拉强度、塑性)(2)硬度(3)冲击韧性(4)疲劳强度和蠕变强度2．铁碳合金相圈(1)铁碳合金的基本组织(2)含碳量对铁碳含金组织与性能的影响(3)合金相图的应用【考核内容】1.金属材料的力学性能2.铁碳合金相图【考核要求】1.了解材料的力学性能和各状态的组织结构。
2.掌握金属的强度、硬度、韧性，并能够判断出金属的机械性能的优劣。
3．掌握铁碳合金相图。
二、钢的热处理【主要内容】1．钢的普通热处理工艺(1)钢的退火和正火(2)钢的淬火和回火2．钢的表面热处理工艺(1)钢的表面淬火(2)火焰加热表面淬火(3)钢的化学热处理【考核内容】1．钢的普通热处理工艺2．钢的表面热处理工艺【考核要求】1．了解热处理的目的。
2．理解热处理的四个基本环节。
3．理解钢的热处理工艺。
三、常用工程材料及选用【主要内容】1．碳钢(1)碳钢的分类(2)碳钢的牌号、性能和用途2．合金钢(1)合金元素在钢中的作用(2)低合金高强度结构钢和合金结构钢(3)合金弹簧钢(4)滚动轴承钢(5)合金工具钢3．铸铁(1)概述(2)灰铸铁(3)球墨铸铁(4)蠕墨铸铁(5)可锻造铸铁4．有色金属及合金(1)铝及其铝合金(2)铜及其铜合金(3)滑动轴承合金5．非金属材料【考核内容】1．碳钢2．合金钢3．铸铁【考核要求】1．了解碳钢的分类、牌号、性能和用途。
2．掌握各种材料的性能。
3．熟练掌握碳钢的牌号、性能和用途．并能根据加工条件和成品的要求来确定毛坯的材料。
四、金属材料的热加工及机械零件毛坯的选择【主要内容】1．铸造(1)砂型铸造(2)合金的铸造性能(3)铸造工艺设计(4)铸件的结构工艺性(B)特种铸造工艺2．锻造(1)金属的塑性变形(2)锻造工艺(3)自由锻造(4)模锻(j)冲压(6)锻造的结构工艺性3．焊接(1)焊接的实质及其焊接方法分类(2)焊条电弧焊(3)其他焊接方法(4)常用金属材料的焊接(5)焊接结构工艺性(6)常见的焊接缺陷及原因4．机械零件毛坯的选择(1)机械零件毛坯的类型及其制造方法的比较(2)选择毛坯类型及其制造方法的原则(3)常用机械零件毛坯的类型及其制造方法【考核内容】1．铸造2．锻压3．焊接4．机械零件毛坯的选择【考核要求】1．了解铸造，锻造，焊接的目的。
机械制造基础论文(热处理方面)
《机械制造基础》课程论文论文名称热处理工艺学生姓名学号系、年级专业授课教师职称2010年12月6日热处理工艺【摘要】金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的. 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
【关键词】热处理退火正火淬火回火温度【前言】在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识.热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
一般通过陶瓷换热器来实现。
加热是热处理的重要工序之一。
金属热处理的加热方法很多,最早是采用木炭和煤作为热源,进而应用液体和气体燃料.电的应用使加热易于控制,且无环境污染。
利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。
金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。
因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。
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。
机械制造基础
绘制出拉伸曲线。
强度和塑性
拉伸曲线特性
Oe阶段——弹性变形 es阶段——弹性＋塑
性变形 s点——屈服点，出现
“屈服”现象
bk阶段——出现“缩 颈”
载荷 F ( )
4F
d
2 0
s e
O
F (e) F (s)
F (b) F (k )
b k
l
l l
伸长量 l( )
金属材料的物理、化学及工艺 性能
工艺性能
是金属材料物理、化学性能和力学性能 在加工过程中的综合反映，是指是否易 于进行冷、热加工的性能。
按工艺方法的不同，可分为铸造性、可 锻性、焊接性和切削加工性等。
小结
本章重点是金属材料的力学性能 力学性能方面 各种性能（强度、塑性、硬度、韧性、
疲劳强度）的名称、定义、符号、单位 拉伸曲线、硬度测试方法、疲劳曲线
强度
判据
抗拉强度 金属材料在拉断前所能承 受的最大应力，以 b 表示。
b
Fb A0
(MPa)
拉断前最大载荷 试样原始截面积
机械零件或构件，通常不允许发生塑性变形，以屈 服点作为判据。脆性材料，断裂前基本不发生塑性 变形，以抗拉强度作为判据。
塑性
定义：金属材料产生塑性变形而不被破坏
的能力，以伸长率 或收缩率 表示： 试样拉
合金——两种或两种以上的金属元素，或金
属与非金属元素熔合在一起，构成具有金属特 性的物质，称为合金。 如铁和碳组成的铁碳合金有碳素钢、铸铁等； 铜和锌组成的合金有黄铜等。
同情况），在规定的载荷下，垂直地压 入被测金属表面；
（2）卸载后依据压入深度h，由刻度盘上
的指针直接指示出HR值。
(机械制造行业)机械制造基础习题解答
第一部分金属材料与热处理（非机类专业用）1．（1）理化性能：根据材料使用中工作条件不同，对材料的理化性能要求不同。
如飞机上的一些零部件，需要密度小的材料，如铝合金制造，在腐蚀介质中工作的零件要选用耐腐蚀性好的材料制造。
（2）机械性能：根据材料在使用过程中受力情况不同，选用不同机械性能指标的材料。
（3）工艺性能：根据材料使用中加工方法不同，选用不同的工艺性能的材料。
如机床床身应选用铸造性能好的灰铸铁等。
2．σb—强度极限σs—屈服极限8％—延伸率4％—断面收缩率a k—冲击韧性A k—冲击功HB—布氏硬度HRC—洛氏硬度HV—维氏硬度3．有一定的关系。
硬度可以表示金属材料在一个小体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形和破坏的能力。
而抗拉强度亦是指材料在拉力作用下抵抗变形和破坏的能力。
4．5用铁制造：铁锅。
用有色金属制造：铝锅、铝盆、铜制自来水龙头等。
6．车床中钢制零件：主轴、各传动轴、高速齿轮等。
铁制零件：床身、齿轮箱、尾架等。
7．塑性变形是一种永久性变形，外力去除后变形并不消失，而弹性变形在外力去除后变形消失，物体恢复原状。
8．同素异晶转变——固态金属在不同的温度下具有不同的晶格类型的现象。
例如纯铁在912℃以下具有体心立方晶格，在912℃～1300℃之间具有面心立方晶格。
9．金属在结晶过程当中，晶粒的粗细与晶核数目的多少及晶核长大的速度有关。
10．固溶体：溶质原子融入溶剂晶格而保持溶剂晶格类型的金属晶体称之为固溶体。
化合物：指两个或两个以上的组元按一定的原子比相互化合而成的新物质。
机械混合物：组成合金的组元在互配的情况下既不溶解也不化合，而是按一定的重量比例，以混合的方式存在着，形成各组元晶体的机械混合物。
具有固溶体结构的金属材料其强度和硬度比纯金属高，而具有化合物结构的金属材料通常硬度很高，而且脆性大，具有机械混合物机构的金属材料不仅决定各组成的性能，还与各数量大小，形状及分布情况有关，通常它比单一固溶体强度、硬度高，塑性、韧性差。
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第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
感应加热表面淬火
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
火焰加热表面淬火
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 二.化学热处理 一)定义:将零件置于一定的化学介质中 , 通过 加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗 入工件表层,以改变钢表层的化学成分和组织 的热处理工艺。 二) 化学热处理的种类: 渗碳; 渗氮; 碳氮共渗; 渗硼; 渗铝; 渗硫; 渗硅; 渗铬等。
温 度
A1
常 用 的 淬 火 方 法
时间
Ms
单液淬火
双液淬火
分级淬火
等温淬火
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 四.钢的回火 一)定义: 把淬火后的零件重新加温到A1线以 下某个温度,保温一段时间,然后冷却到室温。 二)目的: 消除淬火应力,降低脆性;稳定工件尺 寸;调整淬火零件的力学性能。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 一、热处理的定义 将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和 冷却以获得所需组织与性能的工艺。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 二、热处理的目的 （1）提高钢的力学性能 （2）改善钢的工艺性能 三、热处理的分类
普 通 热处理 退火;正火; 淬火;回火; 表面淬火 感应加 热淬火
淬火 + 高温回火 = 调质处理
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
4.2.3 钢的表面热处理工艺
工艺的核心:使零件具有“表硬里韧” 的力学性能。 表面淬火 化学热处理
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
一.表面淬火
一) 定义:是一种不改变钢表层化学成 分,但改变表层组织的局部热 处理工艺。 二) 工艺特征:通过快速加热使钢的表 层奥氏体化,然后急冷,使表层 形成马氏体组织,而心部仍保 持不变。
3、设备：箱式电炉
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 一.钢的退火 一)定义: 把零件加温到临界温度以上 30～50℃,保温一段时间,然后 随炉冷却。 二)目的: 消除应力;降低硬度;细化晶 粒;均匀成分;为最终热处理 作好组织准备。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 二.钢的正火 一)定义: 把零件加温到临界温度以上 30～50℃,保温一段时间,然后 在空气中冷却。 二)目的: 消除应力;调整硬度;细化晶 粒;均匀成分;为最终热处理 作好组织准备。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
三.钢的淬火
一)定义: 把零件加温到临界温度以上 30 ～ 50℃,保温一段时间,然 后快速冷却 ( 水冷 )。 二)目的: 为了获得马氏体组织,提高钢 的硬度和耐磨性。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
工艺参数
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
热处理
表 面 热处理
火焰加 热淬火
化 学 热处理 渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 4.2.1钢在加热时的组织转变 一、转变温度
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 二、奥氏体的形成
4.2.2 钢在冷却时的组织转变 一、共析钢过冷奥氏体的等温冷却转变
T --- time T --- temperature T --- transformation
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 1.钢的渗碳
1)定义: 向钢的表面渗入碳原子的过程。
2)目的: 获得具有表硬里韧性能的零件。 3)用钢: 低碳钢和低碳合金钢。
4)方法: 固体、气体、液体渗碳。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
泥封
渗碳箱
盖
试棒
零件 渗碳剂
固体渗碳法示意图
第4章 钢的热处理
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 温 度 Ps
A1
A+P Pf
℃
炉冷
K 空冷
Ms Mf
水冷
Vk
油冷
Vk1 时间( lg τ )
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 4.2.3 钢的常规热处理工艺
毛坯生产
工
预备热处理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
机械加
机械精加工
最终热处理
预备热处理 : 退火 ; 正火 最终热处理 : 淬火 ; 回火
4.2钢的热处理基础知识
气体渗碳法示意图
第4章 钢的热处理
4.3 减速器零部件热处理工艺方法的选定过程 4.3.1 减速器轴的加工和热处理步骤 1、材料：45钢 2、热处理步骤： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加 工或精加工→ 最终检验
其中，采用正火处理的目的是细化晶粒，调整硬度，为后期加工 做准备；调质的其目的是为了获得良好的综合机械性能。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
温度 (℃) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 0 1 10 102 103 104 时间(s) Mf Ms 稳定的奥氏体区 A1 产 物 区 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。 550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
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4.2钢的热处理基础知识 三)表面淬火用钢: 选用中碳或中碳低合金钢。40、45、 40Cr、40MnB等。 四)表面淬火加工的方法: 感应加热( 高、中、工频 )、火焰加热、 电接触加热法等。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
五)工艺要求: * 表面淬火前,必须对零件进行正火或调质处 理,以保证零件有良好的基体。 * 表面淬火后,必须对零件进行低温回火处理, 以降低淬火应力和脆性。
第4章 钢的热处理
4.1减速器主要零件热处理工艺方法选定说明 一、设计目的 以轴类和齿轮类零件的热处理工艺为例，讲述 典型零件的热处理工艺制定方法。 二、设计条件 给出减速器主轴及齿轮的性能要求，进行其热处 理工艺的制定。 三、设计内容及要求 （1）根据减速器主轴的性能要求，确定热处理工 艺方法。 （2）根据减速器齿轮的性能要求，确定热处理工 艺方法。
过 冷 奥 氏 体 区
A
+ 产 物 A向产 物转变开始线 A向产物 转变终止线 区
230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
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4.2钢的热处理基础知识
温度 (℃) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 -100 0 1 10 102 103 104 时间(s) Mf Ms 稳定的奥氏体区 A1 产 物 区 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。 550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
过 冷 奥 氏 体 区
A
+ 产 物 A向产 物转变开始线 A向产物 转变终止线 区
230～ - 50℃; 低温转 变区; 非扩散型转变; 马氏体 ( M ) 转变区。
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识
二、 共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT 曲线）
C --- continuous C --- cooling T --- transformation
第4章 钢的热处理
4.2钢的热处理基础知识 工艺参数
名 称 低温回火 中温回火 温度(℃) 150～250 350～500 组 织 用途 耐磨件 弹簧等
M回=α0.3%C+ε T回=F针+Fe3C粒
高温回火
高温软化
500～650
650～A1
S回=F多+Fe3C球
P回=F多+Fe3C粒
调质件
高合金钢
3、设备：箱式电炉
第4章 钢的热处理
4.3 减速器零部件热处理工艺方法的选定过程 4.3.2 减速器齿轮的加工和热处理步骤 1、材料：40Cr或45钢 2、热处理步骤： 下料→锻造→热处理I（预备热处理）→ 粗加 工→热处理Ⅱ（最终热处理）→ 精加工→ 最 终检验。
其中，热处理I为正火处理，其目的是细化晶粒，调整硬度，为后 期加工做准备。热处理Ⅱ为调质+表面淬火+低温回火，其目的是使齿轮 心部具有较好的综合机械性能，齿面具有高硬度和高耐磨性。