热处理总论
热处理基本原理
热处理基本原理
热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，以改变材料的组织结构和性能的一种工艺。
热处理的基本原理包括以下几个方面：
1. 相变：热处理过程中，材料经历了固态的相变过程，包括固相的等温升高、相变和冷却过程。
通过控制相变过程中的温度和时间，可以改变材料的晶体结构和性能。
2. 晶体再排列：热处理可以促使材料中的晶体重新排列，从而改善材料的力学性能和耐磨性等。
例如，通过均匀加热材料并进行恒温保温，可以促进晶体之间的位错移动与重新排列，进而消除残余应力和提高材料的延展性。
3. 理化反应：热处理过程中，材料中的某些元素或化合物可能会发生化学反应，从而导致材料的组织和性能的改变。
例如，通过加热含碳钢至适当温度下进行退火处理，碳原子就会与铁原子结合，形成较稳定的铁碳化合物，从而提高材料的硬度和强度。
4. 应力释放：材料在制造和加工过程中可能会受到各种应力的影响，如残余应力、冷却应力等。
热处理可以使这些应力得到释放，从而减少材料的变形和开裂倾向。
总之，热处理利用加热和冷却过程，通过改变材料的晶体结构和组织状态，以及引发相变和化学反应等宏观与微观的变化，最终实现改善材料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性和综合性能的目标。
热处理原理和工艺
上贝氏体
下贝氏体
11
过冷奥氏体连续冷却转变曲线（CCT曲线）
700 A1
600
温PS K Pf
（3）影响淬透性的 因素：化学成分， 奥氏体化条件
（4）选材与淬透性
15
回火（与淬火配合）
目的：
a、降低脆性，减少或消除内应力防止工件变形和开裂。 b、 获得所需的力学性能。 c、 稳定工件的尺寸。 d、 获得马氏体。
回火的类型
低温回火：
温度：150—200°C ；得到的组织：M回；内应力和脆性降低，保持了
一：钢铁材料热处理原理
1、铁碳合金相图是钢加热转变的理论依据： 热处理的加热，多数情况下是先把钢加热至高温，使其组织转变为
奥氏体。钢的加热过程就是奥氏体的形成过程，这种组织转变称为奥氏 体化。铁碳合金相图是确定钢加热转变的重要理论依据。
1
2、奥氏体化过程
共析钢加热到727°C（A1)以上，珠光体转变成奥氏体，经历了奥 氏体形核、长大、残余渗碳体的溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。如 下图所示：
CCT
P P+M+A'
300 Ms
200 A→A1 VK' VK
TTT M+A'
100
23 4 56
1 10 10 10 10 10 10
时间（s）
1、CCT曲线及分析
2、CCT曲线与C曲线的比较
a、位置关系 b、转化的成分 c、得到的组织
3、过冷奥氏体转变曲线的应用
热处理 绪论
一、扩散退火:
定义：将金属铸锭、铸件、锻件或锻坯在略低于固相线的温度下长期加热，保温后缓慢冷至室温的热处理工艺。
扩散退火称均匀化退火。
目的：以消除或减少化学成分偏析及显微组织(枝晶)的不均匀性，达到均匀化目的。
应用：多用于优质合金钢，偏析现象较为严重的合金以及碳钢。
加热温度、保温时间的确定
金属在加热时的氧化和脱碳
氧化：钢的表面金属与加热介质中的氧、氧化性气体、氧化性杂质相互作用形成金属氧化物层的过程
脱碳：工件在加热过程中表层的碳与介质中的脱碳气体（O2、H2、CO2、H2O）相互作用而烧损的现象
内氧化：在工件内部沿晶界形成氧化物相或脱碳区的现象
生铁肿胀：铸件在氧化性介质中加热时，沿表层下晶界及石墨夹杂迅速发生氧化，从而导致体积增大的现象
真空加热
1.加热速度缓慢(截面温差小、应力、变形小充入惰性气体强制循环；预热升温)
2.氧化作用被抑制
3.表面净化
4.脱气作用
5.蒸发现象
三、影响加热因素及确定热处理加热规范的一般原则
加热的基本工艺参数
加热的温度（T）加热速度（V）加热的时间（τ）
1、加热温度
基本依据：材料相变的临界点
综合考虑因素(1.热处理工艺目的2.零件尺寸3.零件加工过程)
铝合金的扩散退火温度:400-500℃
二、完全退火
定义:将钢件或钢材加热到Ac3点以上20~30℃,使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺
目的:细化晶粒,降低硬度,改善切削性能,消除内应力。
适用范围:含碳0.30-0.60%的亚共析钢（中碳钢）。
保温时间的确定
对结构钢、弹簧钢、热作模具钢等的完全退火退火加热速度取100～200℃/h，保温时间如下式：τ=8.5+Q/4
热处理讲义优秀课件
1. 完全退火
将亚共析钢加热至Ac3以上20~30℃，保温足够 时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而获得接近平 衡状态的组织，这种热处理工艺称为完全退火。
完全退火的目的为：
(1) 消除铸、锻件中存在的魏氏组织或带状组 织，细化晶粒和均匀组织；
(2) 消除铸、锻件中存在的内应力，降低硬度， 便于切削加工。
10%氯性钠水溶液(18℃)
1100
300
矿质机油
100
20
油水乳状液
70
200
常用的淬火冷却方法有以下几种：
① 单液淬火
将奥氏体化后的高温工件迅速投入到一种淬 火冷却介质中，连续冷却到室温，这种淬火冷却 方式称为单液淬火。
② 双液淬火
将奥氏体化后的高温工件迅速投入水中急冷， 防止工件发生珠光体和贝氏体转变，待工件表面 温度接近Ms点时，立即从水中取出，投入油中冷 却，在油冷过程中发生马氏体转变，这种淬火冷 却方式称为双液淬火。
软化退火温度通常为650~720℃，保温后出炉 空冷。
6. 再结晶退火 再结晶退火是将冷加工后的钢材加热至T再~Ac1之间，
通常为650~700℃，使变形晶粒恢复成等轴状晶粒，从 而消除加工硬化的热处理工艺。 7. 去氢退火
图7-6 防止白点的热处理工艺曲线 (a) 碳钢及低合金钢；(b) 中合金钢
④ 等温淬火
(3) 降低硬度，提高塑性，以便于切削 加工；
(4) 改善高碳钢中碳化物的形态和分布， 为淬火作好组织准备。
图7-2 退火与正火的 加热温度范围示意图
图7-3 普通退火(Ⅰ)与等温退火(Ⅱ)示意图
普通退火是将钢件加热到临界温度(Ac1或Ac3)以上 奥氏体化后连续冷却至室温。
等温退火是将钢件加热到临界温度(Ac1或Ac3)以上 奥氏体化后，迅速移入另一温度低于Ar1的炉中等温停 留，待转变完成后，出炉空冷至室温。
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。
钢的热处理总结标准
钢的热处理总结标准钢是一种重要的金属材料，广泛应用于各个领域。
为了改善钢材的性能和使用寿命，钢材经常需要进行热处理。
热处理可以改变钢的组织结构和性能，使其具备所需的力学性能、耐腐蚀性和使用寿命。
本文将对钢的热处理进行总结，并介绍一些相关的标准。
热处理是通过加热和冷却钢材来改变其组织和性能的过程。
根据不同的目的，热处理可以分为多种类型，如退火、正火、淬火和回火等。
下面将对这些常用的热处理方法进行介绍。
退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却的热处理方法。
退火可以使钢材的组织结构变得均匀，减少内应力，改善钢的加工性能和硬度。
退火温度和冷却速度对最终的组织和性能有重要影响，因此在热处理过程中需要按照一定的标准进行控制。
正火是将钢材加热到适当温度，然后以适当速度冷却的热处理方法。
正火可以使钢材的组织结构变得均匀，提高钢的硬度和强度。
正火温度和冷却速度也对最终的组织和性能有重要影响，因此需要严格控制。
淬火是将钢材加热到淬火温度，然后迅速冷却的热处理方法。
淬火可以使钢材的组织结构变得致密并产生马氏体组织，提高钢的硬度和强度。
淬火温度和冷却速度对最终的组织和性能有重要影响，需要按照标准进行控制。
回火是在淬火后将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却的热处理方法。
回火可以消除淬火时产生的内应力，调整钢材的硬度和韧性。
回火温度和冷却速度对最终的组织和性能也有重要影响，需要按照标准进行控制。
在热处理过程中，需要注意以下几个方面。
首先，应根据钢的成分和要求选择合适的热处理方法和工艺参数。
其次，需要控制好加热和冷却过程中的温度和时间。
温度过高或时间过长都会导致钢的性能发生偏离，影响最终的热处理效果。
此外，还要控制好冷却介质的选择和冷却速度，以确保钢的组织结构和性能达到要求。
在钢的热处理过程中，需要遵循一些相关的标准。
国际上常用的标准有ASTM（美国材料与试验协会）和ISO（国际标准化组织）等。
这些标准通常包括对热处理方法、工艺参数、温度控制、冷却介质和冷却速度等方面的规定。
热处理概述(一)
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理课程热来自理概述主讲教师：张恩耀 西安航空职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
热处理概述
热处理的概念
热处理是指在固态下，将钢加热到一定的温度、保温一定 的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理一般不改变工件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。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。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
热处理工艺曲线 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
热职处业理 教是育指材在料固成态型下与，控将制钢技加术热专到业一教定学的资温源度库、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理工一艺般一不般改包变括工加件热形、状保和温整、体冷的却化三学个成过分程，，而有是时通只过有改加变热工和件冷内却部两的个显过微程组。织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的 热 使处用理性是 能指 。在固态下，将钢加热到一定的温度、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理是一指般在不固改态变下工，件将形钢状加和热整到体一的定化的学温成度分、，保而温是一通定过的改时变间工，件然内后部按的照显一微定组的织方，式或冷改却变到工室件温 表的面一的种化热学加成工分工，艺赋。予或改善工件的 职使业用教 性育能材。料成型与控制技术专业教学资源库 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。 热处理是工指艺在一固般态包下括，加将热钢、加保热温到、一冷定却的三温个度过、程保，温有一时定只的有时加间热，和然冷后却按两照个一过定程的。方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理是一指般在不固改态变下工，件将形钢状加和热整到体一的定化的学温成度分、，保而温是一通定过的改时变间工，件然内后部按的照显一微定组的织方，式或冷改却变到工室件温 表的面一的种化热学加成工分工，艺赋。予或改善工件的 热使处用理 性工能艺。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。 热处理工一艺般一不般改包变括工加件热形、状保和温整、体冷的却化三学个成过分程，，而有是时通只过有改加变热工和件冷内却部两的个显过微程组。织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的 职使业用教 性育能材。料成型与控制技术专业教学资源库 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。 热处理工是艺指一在般固包态括下加，热将、钢保加温热、到冷一却定三的个温过度程、，保有温时一只定有的加时热间和，冷然却后两按个照过一程定。的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热职处业理 教是育指材在料固成态型下与，控将制钢技加术热专到业一教定学的资温源度库、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理是指在固态下，将钢加热到一定的温度、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理是指在固态下，将钢加热到一定的温度、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理一是般指不在改固变态工下件，形将状钢和加整热体到的一化定学的成温分度，、而保是温通一过定改的变时工间件，内然部后的按显照微一组定织的，方或式改冷变却工到件室表 温面的的一化种学热成加分工，工赋艺予。或改善工件的 使热用处性 理能工。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。 热职处业理 教一育般材不料改成变型工与件控形制状技和术整专体业的教化学学资成源分库，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 使热用处性 理能是。指在固态下，将钢加热到一定的温度、保温一定的时间，然后按照一定的方式冷却到室温的一种热加工工艺。 热处理是工指艺在一固般态包下括，加将热钢、加保热温到、一冷定却的三温个度过、程保，温有一时定只的有时加间热，和然冷后却按两照个一过定程的。方式冷却到室温的一种热加工工艺。 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
热处理基本知识及工艺原理
热处理基本知识及工艺原理1. 热处理的基础热处理听起来很高大上，其实说白了就是给金属“洗澡”，不过这澡可不是一般的洗澡，它是通过加热和冷却，让金属变得更结实、更耐用。
就像人要适当运动一样，金属也需要“锻炼”才能有更好的表现。
大家常常听到的“热处理”这两个字，实际上是金属加工中的一个重要环节，尤其是在制造一些需要承受高强度和高温的零件时，它的重要性就显得尤为突出。
1.1 热处理的类型热处理可分为几种主要的类型，比如淬火、回火、退火、正火等等。
这些名字听起来有点像高深的武功秘籍，但其实它们各有各的妙处。
淬火就像是给金属来个猛击，迅速让它从热状态转为冷状态，达到硬化的效果；而回火则是帮金属放松一下，避免太过刚强造成的脆弱。
退火则是金属的“慢养”，通过长时间的加热和缓慢冷却，让金属的内部结构得到调整。
正火呢，就像是在金属身上做个深层按摩，让它恢复到最佳状态。
1.2 热处理的原理那热处理的原理又是什么呢？其实也不复杂。
热处理过程中，金属的内部原子结构会发生变化，就像是大海中的波涛汹涌，时而平静，时而激烈。
加热的时候，原子就像聚会的朋友，欢快地跳动；冷却时，它们就得迅速找到自己的位置，有时候甚至会出现“打架”的情况，这就影响了金属的强度和韧性。
2. 热处理的工艺2.1 工艺步骤热处理的工艺流程一般包括加热、保温和冷却三个步骤。
先是加热，像开车一样，把温度开到理想值，这个过程要慢慢来，别着急；接着就是保温，保持一段时间，让金属的“细胞”好好“吸收养分”；最后是冷却，冷却的方法可以是水、油，甚至空气，各种各样的方式让金属在不同的环境中“转身”。
这整个流程下来，金属的性能就提升了好几个档次。
2.2 影响因素当然，热处理的效果也受很多因素影响，比如温度、时间、冷却速度等。
就好比炒菜，如果温度掌握不好，时间控制不当，最终的味道可就大相径庭了。
为了得到理想的效果，工艺参数的选择可得仔细斟酌。
3. 热处理的应用热处理在我们生活中无处不在，特别是在汽车、航空、机械等行业，都是大显身手的地方。
金属学与热处理总结5则范文
金属学与热处理总结5则范文第一篇：金属学与热处理总结名词解释：退火：将钢加热到临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
正火：将钢加热到Ac3（或Acm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。
淬火：将钢加热到临界点Ac3或Ac1以上一定温度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。
回火：将淬火钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却到室温的工艺过程。
表面淬火：将工件快速加热到淬火温度，然后快速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。
渗碳：将低碳钢件放入渗碳介质中，在900-950加热保温，使活性原子渗入钢件表面并获得高渗碳体的工艺方法。
渗氮：向钢件表面渗入氮元素，形成富氮硬化层的化学热处理。
淬透性：钢材淬火时获得马氏体能力的特征。
淬硬性：钢材淬火时淬成马氏体可能得到的最高硬度。
回火稳定性：淬火钢对回火时发生软化过程的抵抗能力。
回火脆性：钢在一定温度范围内回火时，其冲击韧度显著下降，这种脆化现象叫做钢的回火脆性热应力：工件在加热（或冷却）时，由于不同部位的温度差异，导致热胀（或冷缩）的不一致所引起的应力称为热应力。
组织应力：由于工件不同部位组织转变不同时性而引起的内应力。
过冷奥氏体：在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。
退火的目的：均匀钢的化学成分及组织；细化晶粒；调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，为淬火做好组织准备。
正火的目的：改善钢的切削加工性能；消除热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火；提高普通结构零件的力学性能。
淬火目的：提高工具、渗碳零件和其它高强度耐磨机器零件等的硬度、强度和耐磨性；回火目的：减少或消除淬火应力，保持相变的组织转变，提高钢的塑形和韧性，获得硬度强度塑形和韧性的适当结合1.试述奥氏体钢的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法制定合适的加热规范，包括控制加热温度和保温时间；碳含量控制在一定范围内，并在钢中加入一定阻碍奥氏体晶粒长大的合金元素；考虑原始组织的影响2.珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？珠光体：片状珠光体，片间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状珠光体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。
总结热处理知识点
总结热处理知识点退火是指将金属材料加热至一定温度，然后保温一段时间，最后缓慢冷却到室温的一种热处理方法。
通过退火可以消除材料内部应力，改善塑性和韧性，提高材料的加工性能。
金属材料的退火过程包括加热阶段、保温阶段和冷却阶段，这些阶段的温度和时间控制都会影响到最终的退火效果。
正火是指将金属材料加热至一定温度，然后冷却到室温的一种热处理方法。
正火与退火相似，但正火的加热温度和保温时间要比退火高，冷却速度也要比退火快，这样才能得到更细小的马氏体结构，从而提高材料的硬度和强度。
淬火是指将金属材料加热至一定温度，然后迅速冷却到室温的一种热处理方法。
淬火可以使材料产生马氏体，从而提高其硬度和强度，但也会导致材料变脆。
因此在淬火后还需要进行回火处理，以提高材料的韧性。
回火是指将淬火后的金属材料重新加热到一定温度，然后保温一段时间，最后冷却到室温的一种热处理方法。
回火可以消除淬火后的内部应力，降低材料的硬度，提高其韧性。
固溶处理是指将固溶体加热到一定温度，然后保温一段时间，最后迅速冷却的热处理方法。
固溶处理可以使合金中的固溶体中的固溶体和析出物达到热平衡，在这个温度下，合金的强度和硬度会下降，但塑性和韧性会提高。
时效处理是指将合金经过固溶处理后，再进行一段时间的自然或人工时效，使析出相达到稳定状态的热处理方法。
时效处理可以显著提高合金的强度和硬度。
总的来说，热处理是通过控制材料的组织和性能，来改善材料的力学性能、物理性能和化学性能的方法。
热处理可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，改善其抗疲劳性、塑性和韧性，降低材料的脆性。
不同的热处理方法适用于不同的材料和要求，因此在实际生产过程中需要根据具体需求进行选择和控制。
热处理工艺的控制对材料的性能有着重大的影响。
首先是控制加热温度和保温时间，这直接影响到材料的组织和性能。
加热温度过高或保温时间过长会导致晶粒长大和过热，从而影响到材料的机械性能。
其次是要控制冷却速度，冷却速度过快会产生应力集中和变形，影响材料的性能。
钢的热处理总结
钢的热处理总结第一篇：钢的热处理总结1、热处理定义：把固态金属材料通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。
目的及意义：金属材料改变性能的方法，改变使用性能和工艺性能，充分利用材料的潜能，控制产品质量，节省资源和材料，缩短生产周期、降低成本2、固态相变定义：成分、温度、压力等因素改变时，固态物质内部发生的组织结构变化。
研究意义：控制过程→获得预期的组织→得到预期性能。
三种基本变化：成分；结构；有序度主要特点：相变阻力大，相界面结构关系，存在一定的位向关系和惯习面，非均匀、缺陷处形核，新相有特定形状`，原子迁移率低驱动力：新/旧两相自由能差,晶体缺陷能阻力：1，界面能界面能产生原因：界面有一定厚度和体积；原子错排；结合键受破坏→能量高三种界面类型：完全共格：界面原子完全匹配，除孪晶外，少见。
半共格：界面能与位错密度、错配度有关，借助弹性畸变保持界面的匹配。
非共格：界面能最大2，应变能产生原因：新/旧相比容不同（比容差应变能）。
界面错配→新/旧相硬匹配（共格应变能）⇒共格界面应变能最大，非共格最小⇒比容差应变能与新相几何形状有关，球形应变能最大，针状居中，片状最小3、奥氏体性能⇓力学性能：塑性好、强度低。
⇓物理性能：顺磁性。
比容小。
热膨胀系数大。
导热性能差。
⇓化学性能:抗腐蚀；耐热。
形成条件：（1）Ac1、Ac3、Accm以上，有一定的过热度。
（2），过热度大，容易形成（3），实际相变温度与加热速度有关，不是固定值，加热速度越快，Ac1、Ac3、Accm越高。
奥氏体形成（1）形核⇓球化体：优先在晶界的F/碳化物界面上形成，其次在晶内的F/碳化物界面上形成⇓片状P：优先在P团的界面上形成，其次在F/碳化物界面上形成⇓相界形核原因⌝碳浓度起伏，如 F中高浓度区有利于向A转变⌝结构起伏→晶体结构改组容易⌝能量起伏→杂质、晶体缺陷多→形核→降低界面能、应变能（2）长大⇓球化体：A包围碳化物，使碳化物与F分开，A形成F/A和C/A 两个界面，双向推进长大。
金属材料与热处理总结
金属材料与热处理总结金属材料是工程领域中最常用的材料之一，其性能和用途很大程度上取决于其热处理过程。
热处理是通过控制金属材料的温度、时间和冷却速率来改变其内部结构和性能的工艺。
本文将对金属材料的热处理方法和效果进行总结，以期为工程实践提供参考。
首先，我们来谈谈金属材料的热处理方法。
常见的热处理方法包括退火、正火、淬火和回火。
退火是将金属材料加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温，以消除内部应力和改善塑性。
正火是将金属材料加热至适当温度，然后在空气中冷却，以提高硬度和强度。
淬火是将金属材料加热至临界温度，然后迅速冷却至室温，以获得高硬度和强度。
回火是将淬火后的金属材料重新加热至适当温度，然后进行缓慢冷却，以降低硬度和提高韧性。
其次，我们来探讨金属材料热处理的效果。
热处理可以显著改变金属材料的组织结构和性能。
通过退火，金属材料的晶粒得以细化，内部应力得以消除，从而提高其塑性和韧性。
通过正火，金属材料的碳化物颗粒得以析出，晶粒得以再结晶，从而提高其硬度和强度。
通过淬火，金属材料的组织得以马氏体化，从而获得极高的硬度和强度。
通过回火，金属材料的马氏体得以转变，内部应力得以释放，从而平衡硬度和韧性。
最后，我们需要注意的是金属材料的热处理过程中需要严格控制温度、时间和冷却速率。
温度过高或时间过长会导致晶粒长大，从而降低金属材料的性能；冷却速率过快会导致金属材料产生裂纹或变形。
因此，在实际工程中，需要根据金属材料的具体成分和要求，合理选择热处理方法和工艺参数，以获得最佳的性能和效果。
总之，金属材料的热处理是工程领域中不可或缺的工艺之一，通过合理的热处理方法和工艺参数，可以显著改善金属材料的性能和用途。
因此，在工程实践中，我们需要深入理解金属材料的热处理原理和方法，灵活运用于实际生产中，以满足不同工程需求。
热处理基础知识最后总结
热处理基础知识一、热处理钢的热处理是根据钢在固态下组织转变的规律，通过不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织结构，达到改善钢材性能的一种热加工工艺。
二、热处理的作用正确的热处理工艺不仅仅可以改善钢材的工艺性能和使用性能，还可以消除钢材经铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷，细化颗粒，消除偏析，降低内应力，使组织和性能更加均匀。
三、钢的临界温度由Fe－Fe3C相图可知，共析钢在加热和冷却过程中经过PSK线（A1）时，发生珠光体（P）与奥氏体（A）之间的转变；亚共析钢经过GS线（A3）时，发生铁素体（F）与奥氏体（A)之间的相互转变；过共析钢经过ES线（Acm）时，发生渗碳体（Fe3C）与奥氏体（A）之间的相互转变。
A1、A3、Acm称为碳素钢加热和冷却过程中组织转变的临界温度。
四、钢在加热时的组织转变为了使钢在热处理后获得所需要的组织和性能，大多数热处理工艺都必须先将钢加热到临界温度以上，获得奥氏体组织，然后在以适当的方式（或速度）冷却，以获得所要的组织和性能。
通常把钢加热获得奥氏体的转变过程称为奥氏体化过程。
五、奥氏体的形成过程（一）共析钢的奥氏体形成过程共析钢在室温的平衡组织是单一的珠光体，珠光体是铁素体和渗碳体的两相混合物。
若共析钢的原始组织为片状的珠光体，当加热至Ac1以上温度保温，将全部转变为奥氏体。
奥氏体的形成过程包括碳的扩散重新分布和铁原子扩散使铁素体向奥氏体的晶格重组。
(1)共析钢由珠光体到奥氏体的转变包括四个阶段：奥氏体形核、奥氏体长大、剩余渗碳体溶解和奥氏体均匀化。
（2）奥氏体晶核通常优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
这是因为在相界面上碳浓度分布不均匀，位错密度较高、原子排列不规则，处于能量较高的状态，所以容易达到奥氏体形核时所需要的密度起伏、结构起伏和能量起伏（二）亚（过）共析钢的奥氏体形成过程亚（过）共析钢中，除了珠光体外，还有先共析铁素体（或渗碳体），当加热到AC1温度时，珠光体先转变为奥氏体，然后随着加热温度的升高，先共析铁素体（或渗碳体）逐渐向奥氏体转变，当温度超过AC3（或ACCM），并保温足够的时间。
热处理基础理论知识
4.1板条状马氏体
所以我们在钢件滲碳时,当表面碳含量增加达到过共析成分,并经保温扩散,使滲层碳浓度达到共析点成分0.85%C,从而在冷却过程中得到稳定的过冷奥氏体,避开了珠光体转变区,我们淬火的温度的选择也必须在Ms线以下。
影响奥氏体等温转变图的因素
5.1合金元素的影响
一般的说，除Co之外，常用合金元素都增加过冷奥氏体的稳定性，推迟转变和降低转变速度，使等温转变曲线向右移，延长过冷奥氏体转变开始和终了时间。但是，应该指出，合金元素只有固溶于奥氏体中时才能起上述作用。否则，由于存在未溶解的碳化物或夹杂物，他们将其非均质晶核的作用，促使过冷奥氏体转变，导致C曲线向左移按照合金元素对过冷奥氏体等温转变影响的性质不同，可分为两大类：
下图是45＃钢在冷却时的转变，我们用等温转变图（TTT图）来说明：
从图中看，把钢迅速冷却到临界点以下各种不同温度，并保温，过冷奥氏体要经历一段时间后才开始转变，这段时间叫孕育期，过冷到“鼻子”以上Ar1以下温度区的奥氏体将转变为珠光体，这样的转变叫珠光体转变，在Ms线以下，过冷奥氏体发生马氏体转变，这个温度区叫马氏体转变区。此外，钢的马氏体开始转变温度（Ms线），随钢的含碳量升高而降低。并且，共析钢的过冷奥氏体是最稳定，在它的等温转变图上，转变曲线离温度轴最远，亚共析钢和过共析钢其过冷奥氏体的稳定性较低，造成等温转变曲线向左方偏移。
热处理基础理论知识
一.热处理基本原理
热处理概述PPT资料优秀版
α+L α
L
L+β
α+ β
钢的han 通蘸）
回火
表面淬火 表面热处理
感应淬火 火焰淬火
化学热处理
渗碳 渗氮 碳氮共渗
加 是机械零件加工工艺过程中的重要工序 冷 使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能
强化金属材料，充分发挥材料的潜力 强化金属材料，充分发挥材料的潜力
却
为什么要进行热处理?
时间
为什么要进行热处理?
热处理是改变材料性能的一种加工工艺
热处理的作用
热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
强化金属材料，充分发挥材料的潜力 热处理:通过对钢件加热、保温和冷却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。
为什么要进行热处理? 强化金属材料，充分发挥材料的潜力 热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷 热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
这些产品都需要进行热处理 是机械零件加工工艺过程中的重要工序 热处理可以消除热加工工艺过程中的缺陷
是机械零件加工工艺过程中的重要工序 为什么要进行热处理?
为什么要进行热处理? 强化金属材料，充分发挥材料的潜力 这些产品都需要进行热处理 热处理是改变材料性能的一种加工工艺
使工件使表面具工有抗磨件损、表耐腐蚀面等特殊具物理有化学性抗能 磨损、耐腐蚀等特殊物理化 学性能
热处理的条件
有固态相变 加热时溶解度显著变化的合金
γ
α+γ
L
L+γ
L+β
γ+β α+ β
这些产品都需 要进行热处理
钢的热处理
热处理:通过对钢件加热、保温和冷却来改善其内部
第08章 热处理原理
E. 固态相变时的总能量变化
∆G=V∆GV + σS + Vε + V∆GD
在一定过冷度(过热度)下，第一项为负数，是转 变的驱动力；第二项是增加的界面能，第三项是 增加的体积应变能，都是转变的阻力；第四相为 晶体缺陷消失释放的能量，在数值上为负数。
3）新相形成过程 ）
A. 形核位置
在形核过程中，为了增加形核的动力，往往 首先在母相的晶体缺陷较集中的位置，如母 相中原晶界、相界、位错集中的地方，这些 位置的能量较高，这时可利用的能量(动力)除 体积自由能外，还可以利用缺陷的能量。
2. 奥氏体的形成过程
α (bcc) + Fe3C (rhombic) → γ (fcc) 0.0218% 6.69% 0.77% 以共析钢(Wc＝0.77%)为例，原始组织为层片珠光体。
2.1 奥氏体的形核
珠光体被加热到AC1以上某一温度时，由于相界面处碳浓度和原子排列混乱， 易于产生浓度和结构起伏，通常在铁素体/渗碳体相界面处形成奥氏体晶核。 快速加热过热度较大时，珠光体团边界、铁素体亚晶边界也可形核。
4.2 奥氏体晶粒大小对热处理后材 料性能的影响
奥氏体的晶粒细小，热处理后材料强度越高， 塑性越好，冲击韧性越高。 奥氏体化温度过高，保温时间过长，奥氏体的 晶粒将充分长大，显著降低钢的冲击韧性。 奥氏体晶粒粗大，淬火变形和开裂倾向增大。 晶粒大小不匀时，还将严重影响钢的结构强度， 引起应力集中，易于产生脆性断裂。
3. 影响奥氏体转变的因素
加热温度 加热温度提高，原子活动能力增强， 转变驱动力增大，奥氏体化的进程加快。 加热速度 加热速度越快，奥氏体开始转变和转 变终了温度提高，过热度增大，孕育期缩短，奥 氏体化的时间缩短，但相应均匀化程度较差。 含碳量 随碳量的增加，渗碳体与铁素体的界面 数量也多，转变速度加快。但过共析钢中，二次 渗碳体的溶解要求更高的温度，碳量的增加达到 均匀化时间也会增加。
3热处理基本理论
碳钢的AC1温度指碳钢在某具体加热规范时的 相变温度,它是平衡状态下共析转变温度A1变 化来的,因为相变的滞后效应导致的.它的意义 在于随加热速度的改变,相应的奥氏体化温度 也要改变,通常要高于727度,加热速度越快,增 加的温度就越高. 钢在冷却时A1就变成了Ar1,会低于727度的.
钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体 钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体 以共析钢的奥氏体形成过程为例。 化。以共析钢的奥氏体形成过程为例。
一、等温转变
( ) 800 700 600 500 400 稳定的奥氏体区 过 冷 奥 氏 体 区 A 区 + A A 产 物 区 550 Ms(230 ); 区. 氏体 区 Ms Mf(-50 ); 区. 氏体 区 A1 A1 550 ; 区. 体 区
300 Ms 200 100 0 Mf -100 0 1 10
热处理基本理论
中级班
钢在加热时的组织转变
Ac1:钢加热时，开始形成奥氏体的温度； Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体均转变为 奥氏体的温度； Ar1：钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解 为铁素体和珠光体的温度； Acm：过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳 体或碳化物共存的最高温度，即过共析钢的 上临界点。
正火 正火是将钢材或钢件加热到Ac3（或Acm） 以上30~50℃，保温适当的时间后在静止的 空气中冷却的热处理工艺。正火由于冷却速 度比退火快，所以得到的组织是非平衡组织。
正火的作用 １）对于普通结构钢中的低碳钢、低碳合金钢工件， 正火的目的是消除铸造和焊接过程引起的过热缺陷 ，细化晶粒、提高硬度、改善切削加工性。 ２）对力学性能要求不高或尺寸较大的结构件，常 用正火作为最终热处理，以提高其强度、硬度。 ３）对中碳结构钢工件，正火可消除成形工艺过程 中产生的缺陷，保证合适的切削加工硬度，为后续 热处理做好组织准备。 ４）消除过共析钢网状二次渗碳体，为球化退火做 组织准备。
钢的热处理研究论文
钢的热处理研究论文钢的热处理：是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结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；2、表面热处理：包括表面淬火、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等；3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（A）的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则Wc＝0.0218％（体心立方晶格F）Wc＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T上升到Ac1后Wc＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。
珠光体向奥氏体转变示意图a)形核b)长大c)剩余渗碳体溶解d)奥氏体均匀化（二）奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
分为00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1～10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。
影响A晶粒粗大因素1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。
因此，合理选择加热和保温时间。
以保证获得细小均匀的奥氏体组织。
（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。
热处理技术总结
热处理技术总结引言热处理技术是指在一定温度下对金属材料进行加热、保持一段时间，然后通过相应的冷却方式进行处理的工艺。
这种工艺能够改变金属材料的组织结构和性能，使其获得理想的力学性能和机械性能。
本文就热处理技术的常见方法和应用进行总结。
常见热处理技术1. 退火退火是热处理中最常见的一种方法，它通过加热金属材料到一定温度，然后缓慢冷却，以改变其组织结构和性能。
退火可以分为完全退火和球化退火两种。
•完全退火：将金属材料加热到足够高的温度，使其内部的晶粒长大并排列有序。
然后，在适当的速度下冷却，使得晶粒的结构更加稳定。
•球化退火：球化退火是对低碳钢和铜及其合金进行的一种特殊退火处理。
通过将材料加热到介于临界温度和奥氏体转变温度之间的温度区域，然后迅速冷却，在冷却过程中生成细小球状晶粒。
2. 淬火淬火是通过急冷方式使金属材料迅速冷却，从而获得高硬度和高强度的方法。
淬火过程中，材料在加热至临界温度以上的高温时，晶粒发生变形。
随着冷却的进行，晶粒迅速生长并形成介于奥氏体和马氏体之间的组织结构。
淬火过程通常包括加热、保持、冷却三个步骤，其中冷却速度是关键。
常见的淬火介质包括水、油和气体。
3. 回火回火是在淬火处理后，将材料加热到较低温度，然后缓慢冷却的过程。
回火的目的是降低材料的硬度和脆性，提高其韧性。
通过回火处理，可以有效减轻淬火过程中的内部应力和组织结构的变化。
回火可以分为低温回火、中温回火和高温回火。
不同回火温度可以获得不同硬度和韧性的材料。
热处理技术的应用1. 钢铁制造热处理技术在钢铁制造中起着重要作用。
通过对钢材的热处理，可以改变其组织结构和性能，提高其硬度、强度和韧性。
例如，通过淬火处理，可以制造出高强度和高硬度的工具钢，用于制造刀具和模具。
2. 航空航天工业航空航天工业对材料的性能要求非常高，因此热处理技术在该领域得到广泛应用。
通过对航空航天材料进行热处理，可以提高其强度、韧性和耐腐蚀性。
例如，通过特殊的热处理工艺，可以获得高温合金，用于制造航空发动机的叶片和涡轮盘。
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率
51
52
(1)
度
度
量
53
(2)
度
量
Stuhlman: 金 金 M s( )= )=
M s(
54
(3)
率
量
55
(4)
56
/phase-trans/abstracts/chang2.html 57
/default.aspx?ID=CheckArticle&NM=17
25
CCT diagram for an O1 tool steel
( 0.95% C, 0.25% Si, 1.2% Mn, 0.48% Cr, 0.13% V, 0.55% W)
/forge/heattreat.html
26
CCT diagram for an D2 tool steel
17
18
19
20
21
22
23
24
The CCT diagram for the core (0.22% C) of DIN 20MoCr5 steel
(From H.J. Eckstein (Ed.), Technologie der Wa rmebehandlung von Stahl, 2nd ed., VEB Deutscher Verlag fu r Grundstoffindustrie, Lei140 金
200 150 kg/mm2 100 50 0
拉 度
176
SKH51
70 60 50 HRC 40 30 20 10 0
度
>
63
67
< 25
6061
35 30 kg/mm 2 25 20 15 10 5 0 13
金 拉 度
32
度(HRC25) 略
HB255
理
3
見
4
金
5
狀
6
A1
Fundamental of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach 2nd ed. (2004) William D. Callister, Jr.
12
金
粒
k=
金 金
13
金
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating
14
CCT
連
冷
CCT 連
冷
15
16
CCT diagram for a 0.4% C, 1.5% Mn, 0.5% Mo steel
/steelmatter/default.htm
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating 28
TTT
- 度-
IT
金
理
1.22
29
(0.5%C) TTT
(1.13%C) TTT
30
The procedure for determining isothermal cooling (IT) diagrams. Line 1: Temperature versus time. Line 2: Elongation versus time. S represents the start and F the finish of austenite decomposition, respectively.
58
Jominy
http://www.youtube.c om/watch?v=qW0aUb TWtVM
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating
59
金
60
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating
61
AISI3140 Ni-Cr
CCT
Jominy
( 1.55% C, 12.0% Cr, 0.8% Mo, 0.9% V)
.au/data_sheets/tool_steel/d2.html
27
CHT 連
Continuous heating transformation diagram for AISI 4140 steel. The phase being formed is austenite.
T
S
來
48
Zener:
S(min) σ ρ ∆H Te T Te – T 粒 來
來 Fe3C 度
來 度 度 冷度
49
α'
http://www.delftoutlook.tudelft.nl/info/index b71b.html?hoofdstuk=Article&ArtID=4244
50
/phase-trans/2002/encyclop.martensite.html
F
F
/depts/m et/met205/tttdiagram.html
Fe3C
46
來
47 /default.aspx?ID=CheckArticle&NM=17
1
率
D
T 2
D 力
來 G
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating
7
料 Callister 柳 10.31
10.32
8
料 Callister 柳 10.34
10.35
9
飯 飯 飯 飯 飯 ……
10
-
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating
11
金
度(A1)
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating
64
冷
理
∞
65
19
66
Grossmann chart relating bar diameter, hardenability of steel, and severity of quench H .
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating 67
68
6.4
69
例
粒度5 H
62
63
Grossmann
理 臨 (DI)
Determination of the critical diameter Dcrit according to Grossmann. (From G. Spur (Ed.), Handbuch der Fertigungstechnik, Band 4=2, Warmebehandeln, Carl Hanser, Munich, 1987, p. 1012.)
理
論
1
理
料 來 冷 利 理 冷 —
“Heating and cooling a solid metal or alloy in such a way as to obtain desired conditions or properties. Heating for the sole purpose of hot working is excluded from the meaning of this definition.” — ASM .
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating 31
:62 ~ :65 ~
100 90 80
4
32
TTT curve for a 1%C, 0.3%Si, 0.4%Mn steel
/steelmatter/default.htm
33
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating 44
料
粒 bcc fcc hex ortho 來 bct 羽狀 粒 狀 狀 + 狀 來 Fe3C 狀 狀 類
45
來
P
A fully annealed 1040 steel showing a ferritepearlite microstructure.
43
IT vs CCT
Isothermal transformation (upper) and CCT (lower) diagrams for AISI 4130 steel containing 0.30% C, 0.64% Mn, 1.0% Cr, and 0.24% Mo. The CCT diagrams are computed (dashed lines) and experimentally determined (solid lines).
1
0.4%C-0.90%Mn-0.37%Si 臨
70
量
CCT 量
71
72
量
73
74
40
41
TTT diagram for an 4130 low alloy steel
ASM Handbook vol. 4 Heat Treating
42
Isothermal transformation diagram for a steel with 0.39% C, 0.86% Mn, 0.72% Cr, and 0.97% Ni. The upper C-shaped curves describe transformation to pearlite; the lower C-shaped curves to bainite. Ferrite is not visible. The column on the right side of the figure indicates the hardness after completed transformation measured at room temperature. ASM Handbook vol. 4 Heat Treating