金属热处理知识PPT课件
合集下载
- 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)。
② 消除过共析钢中的二次渗碳体。 ③ 作为普通结构零件的最终热处理。
●正火的冷却速度稍快于退火，由C曲线可知，二
者的组织是不一样的。正火后的组织比退火细，如图 所示。
图3 正火与退火后组织的比较
2） 钢的淬火
淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于
Vk的速度冷却的热处理工艺。
目的：为了获得马氏体，提高钢的力学性能。
在热处理时，因工件的大小不同，形状不 同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理 过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温
度、保温时间和冷却速度。通常把加热速度、 最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件 热处理的四个要素，也称工艺参数。正确地确
定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果， 并将得到满意的性能。
新淬火状态，这一现象叫回归。
组织为细马氏体加颗粒状 当工件的冷加工在孕育期内未完成时，也可进行回归处理，而后继续加工。
渗碳体和少量残余奥氏体， ● 快冷可防止高温脆性，在钢中加入Ｗ（约1%）Ｍo（约0.
1 、黄铜分为：低温退火（消除冷加工变形防止开裂），再结晶退火（消除加工硬化、恢复塑性），软化退火（消除变形加工中的应
2 钢的组织
它的含碳量为6.69％；熔点为1227℃左右；不发生同素异晶转变；但有磁性 转变，它在230℃以下具有弱铁磁性，而在230℃以上则失去铁磁性；其硬度 很高（相当于HB800），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。
(3)奥氏体：是碳溶解在γ－Fe（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符 号A表示。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在727℃时溶 碳为ωc＝ 0.77％,1148℃时可溶碳2.11％。奥氏体是在大于727℃高温下才 能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工 时所要求的组织。奥氏体是没有磁性的。 （4） 马氏体（M）是碳溶于α-Fe（体心立方晶格）的过饱和的固溶体，是 奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等 组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。 马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥 氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
图5 马氏体
图6 马氏体加铁素体
● 对共析钢和过共析钢 Ac3 +30～50℃、过共析
● 表面淬火后的组织表层组织为回火马氏体，心部组织为回火索氏体(调质）或铁素体加索氏体（正火）。
回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。 工件变形小，工艺简单，不需回火，但硬化层薄。
淬火温度为A +30～50℃， c1 3 、铝合金的回归，经过淬火+时效后，当迅速加热到（200～250）℃、并保温很短时间（ 几秒～几分钟 ），其力学性能随即恢复到
力，恢复塑性）。
如图所示。 3Cr13、4Cr13低温回火（获得回火马氏体，具有良好的弹性和耐腐蚀性，常采用空冷）， 1Cr13、2Cr13低温回火（获得回火索氏体
，常采用油冷）。
● 高温回火（500～650℃）
● 淬透性的应用:
③ 细化晶粒，改善组织 索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。
去应力退火、再结晶退火等，如图所示。 图9 各种淬火方法示意图
退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火等，如图所示。 ● 利用快速加热将表面层奥氏体化后进行淬火，以强 化零件表面的热处理方法。 其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度值。 其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度值。 ● 测定钢的淬透性最常用的方法是末端淬火法。 这就是为什么多数结构零件要进行调质处理（淬火+高温回火）的原因。 6 不锈钢热处理的特点 4 铝合金热处理的特点 ● 测定钢的淬透性最常用的方法是末端淬火法。 2）淬火（固溶处理） ● 按规定方法测定硬度值，作出淬透性曲线； ● 高频感应加热 2 、奥氏体不锈钢分为： ④ 渗碳体的聚集长大及α相再结晶 6 不锈钢热处理的特点 (3)奥氏体：是碳溶解在γ－Fe（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符号A表示。 ● 利用钢的半马氏体区硬度与钢的含碳量关系图，和淬透性
同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。
提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和 由于α-Fe是体心立方晶格结构，它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大，可达0.
是由原始组织粗大且不均匀、冷却不均匀等原因造成的。
均匀化。 2 、奥氏体不锈钢分为：
3) 淬火介质
目的：消除成份偏析。
●去应力退火 将工件加热到 Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却
的热处理工艺称为去应力退火。
目的：消除铸、锻、焊的内应力。
温后●空正气火中是冷将却钢的加热热处到理工Ac3艺或。Accm以上30～50℃，保
●正火具有以下几方面的应用：
① 含碳量≤0.25%经正火后硬度提高，改善了切削 加工性能。
● 等温淬火
将加热工件在稍高于Ms点附近温度的盐浴或碱 浴中冷却并保温足够时间而获得下贝氏体组织的淬 火方法。其特点是工件具有良好的综合力学性能， 一般不必回火。多用于形状复杂和要求较高的小件。
5) 钢的淬透性
● 淬透性
淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。 一般规定由工件表面到半马氏体区的深度作为淬硬 层深度。
炉空冷。如图是高速钢
等温退火与普通退火的
比较
图3 高速钢等温退火与普通退火的比较
● 球化退火 将共析钢或过共析钢加热到 Ac1 +20～30℃，保温
适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。
目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球状
珠光体，为后面的淬火作组织准备。
● 扩散退火
将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷 却的热处理工艺称为扩散退火。
●为了保证得到马氏体
组织，淬火速度必须大 于临界冷却速度Vk，但 往往会引起工件变形和 开裂。
● 要想既得到马氏体又 避免变形和开裂，理想 的淬火冷却曲线如图所 示。
图8 理想的淬火冷却曲线
● 最常用的淬火介质是水和油。
● 水是经济且冷却能力
表1
较强的淬火介质。如表
所示：
● 油主要用于合金钢
或小尺寸碳钢工件的 淬火。2 钢的组织(5)珠光体是[u体[/氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙[u体[/生共析转变所形成的 [u体[/u体[/析体。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗 拉强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J. 力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好 σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J). （6）索氏体 （sorbite ）
● 熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。这 类介质只适用于形状复杂和变形要求严格的小件的分 级淬火和等温淬火。
● 近年来出现聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、 高浓度硝盐水溶液等淬火介质。
4） 淬火方法
●常用淬火方法如图所示。
● 单液淬火法
将加热的工件放入一 种淬火介质中连续冷却 至室温的操作方法，如 水淬、油淬等。
●淬火温度
选择淬火温度的原则是 获得均匀细小的奥氏体。 如图所示，一般淬火温度 在临界点以上。
图4 碳钢的淬火温度范围
组●织对为亚马共氏析体钢，，如淬图火所温示度。为Ac3+30～50℃，淬火
为●马氏亚体温加淬铁火素：体加，热如温图度所在示Ac。1～亚A温c3之淬间火，也淬是火一组种织强
韧化处理方法。
钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物。索氏体组 织属于珠光体类型的组织，但其组织比珠光体组织细。索氏体具有良好的综 合机械性能。回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。故回火索氏体比 索氏体具有更好的机械性能。这就是为什么多数结构零件要进行调质处理 （淬火+高温回火）的原因。
索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍 以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。其实质是一种珠光体，是钢 的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较 小（30～80nm），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。
3 钢的热处理基本工艺及应用
四把火：退火、正火、淬火、回火
1） 钢的退火与正火
● 退火与正火的目的
① 调整硬度以便进行切削加工 ② 消除残余应力 ③ 细化晶粒，改善组织 ④ 为最终热处理做好组织上的准备
●退火：将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理
工艺。
退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、
其中j表示末端淬透性d表示至水冷端的距离hrc为该处测得的硬度钢的淬透性还可用钢在某种冷却介质中完全淬透的最大直径即临界直径d对于截面尺寸较大和形状较复杂的重要零件以及要求机械性能均匀的零件应选用高淬透性的钢制造
金属热处理知识
热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使
金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性 能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) 的操作工艺称为热处理。
工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段， 来改变(或改善)工件内部组织结构，从而获得所需要 的性能并提高工件的使用寿命。
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。加热是热处理的重要工序之
一。
1 金属热处理工艺基本知识
●热处理过程中四个重要因素:
图7
●为了保证得到马氏体组织，淬火速度必须大于临界冷却速度Vk，但往往会引起工件变形和开裂。
其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度值。
对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50～100℃。 ● ● 亚温淬火：加热温度在Ac1～ Ac3之间，淬火组织为马氏体加铁素体，如图所示。
2 钢的组织
六种组织（相） (1)铁素体(ferrite，缩写：FN)
即α-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。 纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格（注1）的α-Fe。碳溶于α-Fe中 的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。由于α-Fe是体心立方晶格结构， 它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大，可达 0.0218％,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600℃时溶碳量约为0.0057％， 在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下： 抗拉强度 180—280MN/平方米 、延伸率 30--50％ 、硬度 HB 50—80 由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。 （2）渗碳体（cementite）——铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变 时析出的Fe3C型碳化物。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布 对钢的性能有很大的影响。同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条 件下会发生分解。
● 淬透性对钢力 学性能的影响:
钢的淬透性直接 影响其热处理后 的力学性能。
● 淬透性高的钢，
其力学性能沿截 面均匀分布
图10
● 淬透性低的钢，其截面心部的力学性能低
● 淬透性的测定及其表示方法
● 测定钢的淬透
性最常用的方法是
末端淬火法。
●将φ25×100mm 的标准试样经奥氏 体化后，对末端进 行喷水冷却。如图 所示。
曲线图可找出其淬透性的大小。
图2 各种退火及正火的加热范围
图3 箱式炉
● 完全退火
将亚共析钢加热到Ac3+30～50℃，保温后缓冷
的退火工艺称为完全退火。
目的：降低硬度，消除内应力。
● 等温退火
将亚共析钢加热到
Ac3 +30～50℃、过共析
钢加热到Ac1+30～50℃，
保温后快冷到Ar1以下
某一温度保温，然后出
从数学的观点看，热处理的质量是温度和 时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用 时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处 理，都应包括：
1 金属热处理工艺基本知识
●都应包括 四个重要因素:
(1)加热速度V； (2)最高加热温度T; (3)保温时间h; (4)冷却速度Vt.
图1 热处理规范示意图
（a）简单的热处理规范 （b)复杂的热处理规范
● 双液淬火法
图9 各种淬火方法示意图
将加热的工件放入一种冷却能力较强的介质中冷却， 然后转入另一种冷却能力较弱的介质冷却的淬火方法。 如水淬油冷或油淬空冷。双液淬火主要用于形状复杂 的高碳钢工件及大型合金钢工件。
● 分级淬火法
将加热的工件在Ms点附近的盐浴或碱浴中淬火， 然后取出缓冷的淬火方法。其特点是显著减少淬火 变形与开裂，是用于截面尺寸较小淬透性较高的钢 件。
●正火的冷却速度稍快于退火，由C曲线可知，二
者的组织是不一样的。正火后的组织比退火细，如图 所示。
图3 正火与退火后组织的比较
2） 钢的淬火
淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于
Vk的速度冷却的热处理工艺。
目的：为了获得马氏体，提高钢的力学性能。
在热处理时，因工件的大小不同，形状不 同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理 过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温
度、保温时间和冷却速度。通常把加热速度、 最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件 热处理的四个要素，也称工艺参数。正确地确
定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果， 并将得到满意的性能。
新淬火状态，这一现象叫回归。
组织为细马氏体加颗粒状 当工件的冷加工在孕育期内未完成时，也可进行回归处理，而后继续加工。
渗碳体和少量残余奥氏体， ● 快冷可防止高温脆性，在钢中加入Ｗ（约1%）Ｍo（约0.
1 、黄铜分为：低温退火（消除冷加工变形防止开裂），再结晶退火（消除加工硬化、恢复塑性），软化退火（消除变形加工中的应
2 钢的组织
它的含碳量为6.69％；熔点为1227℃左右；不发生同素异晶转变；但有磁性 转变，它在230℃以下具有弱铁磁性，而在230℃以上则失去铁磁性；其硬度 很高（相当于HB800），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。
(3)奥氏体：是碳溶解在γ－Fe（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符 号A表示。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在727℃时溶 碳为ωc＝ 0.77％,1148℃时可溶碳2.11％。奥氏体是在大于727℃高温下才 能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工 时所要求的组织。奥氏体是没有磁性的。 （4） 马氏体（M）是碳溶于α-Fe（体心立方晶格）的过饱和的固溶体，是 奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等 组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。 马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥 氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
图5 马氏体
图6 马氏体加铁素体
● 对共析钢和过共析钢 Ac3 +30～50℃、过共析
● 表面淬火后的组织表层组织为回火马氏体，心部组织为回火索氏体(调质）或铁素体加索氏体（正火）。
回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。 工件变形小，工艺简单，不需回火，但硬化层薄。
淬火温度为A +30～50℃， c1 3 、铝合金的回归，经过淬火+时效后，当迅速加热到（200～250）℃、并保温很短时间（ 几秒～几分钟 ），其力学性能随即恢复到
力，恢复塑性）。
如图所示。 3Cr13、4Cr13低温回火（获得回火马氏体，具有良好的弹性和耐腐蚀性，常采用空冷）， 1Cr13、2Cr13低温回火（获得回火索氏体
，常采用油冷）。
● 高温回火（500～650℃）
● 淬透性的应用:
③ 细化晶粒，改善组织 索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。
去应力退火、再结晶退火等，如图所示。 图9 各种淬火方法示意图
退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火等，如图所示。 ● 利用快速加热将表面层奥氏体化后进行淬火，以强 化零件表面的热处理方法。 其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度值。 其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度值。 ● 测定钢的淬透性最常用的方法是末端淬火法。 这就是为什么多数结构零件要进行调质处理（淬火+高温回火）的原因。 6 不锈钢热处理的特点 4 铝合金热处理的特点 ● 测定钢的淬透性最常用的方法是末端淬火法。 2）淬火（固溶处理） ● 按规定方法测定硬度值，作出淬透性曲线； ● 高频感应加热 2 、奥氏体不锈钢分为： ④ 渗碳体的聚集长大及α相再结晶 6 不锈钢热处理的特点 (3)奥氏体：是碳溶解在γ－Fe（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符号A表示。 ● 利用钢的半马氏体区硬度与钢的含碳量关系图，和淬透性
同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条件下会发生分解。
提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和 由于α-Fe是体心立方晶格结构，它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大，可达0.
是由原始组织粗大且不均匀、冷却不均匀等原因造成的。
均匀化。 2 、奥氏体不锈钢分为：
3) 淬火介质
目的：消除成份偏析。
●去应力退火 将工件加热到 Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却
的热处理工艺称为去应力退火。
目的：消除铸、锻、焊的内应力。
温后●空正气火中是冷将却钢的加热热处到理工Ac3艺或。Accm以上30～50℃，保
●正火具有以下几方面的应用：
① 含碳量≤0.25%经正火后硬度提高，改善了切削 加工性能。
● 等温淬火
将加热工件在稍高于Ms点附近温度的盐浴或碱 浴中冷却并保温足够时间而获得下贝氏体组织的淬 火方法。其特点是工件具有良好的综合力学性能， 一般不必回火。多用于形状复杂和要求较高的小件。
5) 钢的淬透性
● 淬透性
淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力。 一般规定由工件表面到半马氏体区的深度作为淬硬 层深度。
炉空冷。如图是高速钢
等温退火与普通退火的
比较
图3 高速钢等温退火与普通退火的比较
● 球化退火 将共析钢或过共析钢加热到 Ac1 +20～30℃，保温
适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。
目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球状
珠光体，为后面的淬火作组织准备。
● 扩散退火
将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷 却的热处理工艺称为扩散退火。
●为了保证得到马氏体
组织，淬火速度必须大 于临界冷却速度Vk，但 往往会引起工件变形和 开裂。
● 要想既得到马氏体又 避免变形和开裂，理想 的淬火冷却曲线如图所 示。
图8 理想的淬火冷却曲线
● 最常用的淬火介质是水和油。
● 水是经济且冷却能力
表1
较强的淬火介质。如表
所示：
● 油主要用于合金钢
或小尺寸碳钢工件的 淬火。2 钢的组织(5)珠光体是[u体[/氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙[u体[/生共析转变所形成的 [u体[/u体[/析体。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗 拉强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J. 力学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好 σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J). （6）索氏体 （sorbite ）
● 熔融状态的盐也常用作淬火介质，称作盐浴。这 类介质只适用于形状复杂和变形要求严格的小件的分 级淬火和等温淬火。
● 近年来出现聚乙烯醇水溶液、三乙醇铵水溶液、 高浓度硝盐水溶液等淬火介质。
4） 淬火方法
●常用淬火方法如图所示。
● 单液淬火法
将加热的工件放入一 种淬火介质中连续冷却 至室温的操作方法，如 水淬、油淬等。
●淬火温度
选择淬火温度的原则是 获得均匀细小的奥氏体。 如图所示，一般淬火温度 在临界点以上。
图4 碳钢的淬火温度范围
组●织对为亚马共氏析体钢，，如淬图火所温示度。为Ac3+30～50℃，淬火
为●马氏亚体温加淬铁火素：体加，热如温图度所在示Ac。1～亚A温c3之淬间火，也淬是火一组种织强
韧化处理方法。
钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物。索氏体组 织属于珠光体类型的组织，但其组织比珠光体组织细。索氏体具有良好的综 合机械性能。回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。故回火索氏体比 索氏体具有更好的机械性能。这就是为什么多数结构零件要进行调质处理 （淬火+高温回火）的原因。
索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍 以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。其实质是一种珠光体，是钢 的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较 小（30～80nm），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。
3 钢的热处理基本工艺及应用
四把火：退火、正火、淬火、回火
1） 钢的退火与正火
● 退火与正火的目的
① 调整硬度以便进行切削加工 ② 消除残余应力 ③ 细化晶粒，改善组织 ④ 为最终热处理做好组织上的准备
●退火：将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理
工艺。
退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、
其中j表示末端淬透性d表示至水冷端的距离hrc为该处测得的硬度钢的淬透性还可用钢在某种冷却介质中完全淬透的最大直径即临界直径d对于截面尺寸较大和形状较复杂的重要零件以及要求机械性能均匀的零件应选用高淬透性的钢制造
金属热处理知识
热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使
金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性 能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) 的操作工艺称为热处理。
工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段， 来改变(或改善)工件内部组织结构，从而获得所需要 的性能并提高工件的使用寿命。
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。加热是热处理的重要工序之
一。
1 金属热处理工艺基本知识
●热处理过程中四个重要因素:
图7
●为了保证得到马氏体组织，淬火速度必须大于临界冷却速度Vk，但往往会引起工件变形和开裂。
其中J表示末端淬透性，d表示至水冷端的距离，HRC为该处测得的硬度值。
对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50～100℃。 ● ● 亚温淬火：加热温度在Ac1～ Ac3之间，淬火组织为马氏体加铁素体，如图所示。
2 钢的组织
六种组织（相） (1)铁素体(ferrite，缩写：FN)
即α-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。 纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格（注1）的α-Fe。碳溶于α-Fe中 的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。由于α-Fe是体心立方晶格结构， 它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大，可达 0.0218％,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600℃时溶碳量约为0.0057％， 在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下： 抗拉强度 180—280MN/平方米 、延伸率 30--50％ 、硬度 HB 50—80 由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。 （2）渗碳体（cementite）——铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变 时析出的Fe3C型碳化物。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布 对钢的性能有很大的影响。同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条 件下会发生分解。
● 淬透性对钢力 学性能的影响:
钢的淬透性直接 影响其热处理后 的力学性能。
● 淬透性高的钢，
其力学性能沿截 面均匀分布
图10
● 淬透性低的钢，其截面心部的力学性能低
● 淬透性的测定及其表示方法
● 测定钢的淬透
性最常用的方法是
末端淬火法。
●将φ25×100mm 的标准试样经奥氏 体化后，对末端进 行喷水冷却。如图 所示。
曲线图可找出其淬透性的大小。
图2 各种退火及正火的加热范围
图3 箱式炉
● 完全退火
将亚共析钢加热到Ac3+30～50℃，保温后缓冷
的退火工艺称为完全退火。
目的：降低硬度，消除内应力。
● 等温退火
将亚共析钢加热到
Ac3 +30～50℃、过共析
钢加热到Ac1+30～50℃，
保温后快冷到Ar1以下
某一温度保温，然后出
从数学的观点看，热处理的质量是温度和 时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用 时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处 理，都应包括：
1 金属热处理工艺基本知识
●都应包括 四个重要因素:
(1)加热速度V； (2)最高加热温度T; (3)保温时间h; (4)冷却速度Vt.
图1 热处理规范示意图
（a）简单的热处理规范 （b)复杂的热处理规范
● 双液淬火法
图9 各种淬火方法示意图
将加热的工件放入一种冷却能力较强的介质中冷却， 然后转入另一种冷却能力较弱的介质冷却的淬火方法。 如水淬油冷或油淬空冷。双液淬火主要用于形状复杂 的高碳钢工件及大型合金钢工件。
● 分级淬火法
将加热的工件在Ms点附近的盐浴或碱浴中淬火， 然后取出缓冷的淬火方法。其特点是显著减少淬火 变形与开裂，是用于截面尺寸较小淬透性较高的钢 件。