钢的热处理工艺
钢材的热处理工艺
淬火HardeningorQuenchingcuihuǒ(行业内，淬读"zàn"音，即读“zànhuǒ〞〕钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3〔亚共析钢〕或Ac1〔过共析钢〕以上某一温度，保温一段时刻，使之全部或局部奥氏体[1]化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下〔或Ms四面等温〕进行马氏体〔或贝氏体〕转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲乏强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也能够通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特别的物理、化学性能。
淬火能使钢强化的全然缘故是相变，即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织〔或贝氏体组织〕。
钢淬火工艺最早的应用见于河北易县燕下都遗址出土的战国时代的钢制兵器。
淬火工艺最早的史料记载见于?汉书.王褒传?中的“清水焠其峰〞。
“淬火〞在专业文献上，人们写的是“淬火〞，而读起来又称“蘸火〞。
“蘸火〞已成为专业口头交流的习用词，但文献中又瞧不到它的存在。
也确实是根基讲，淬火是标准词，人们不读它，“蘸火〞是常用词，人们却不写它，这是我国文字中不多见的现象。
淬火是“蘸火〞的正词，淬火的古词为蔯火，本义是灭火，引申义是“将高温的物体急速冷却的工艺〞。
“蘸火〞是冷僻词，属于现代词，是文字改革后出现的产物，“蘸〞字本义与淬火无关。
“蘸火〞本词为“湛火〞，“湛〞字读音同“蘸〞，而其字形又与水、火有关，符合“水与火合为蔯〞之意，字义与“淬火〞相通。
“湛火〞为本词，“蘸火〞那么为假借词。
淬火将金属工件加热到某一适当温度并维持一段时刻，随即浸进淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
钢的热处理工艺方式
钢的热处理工艺方式
钢的热处理工艺方式有多种，通常根据钢材的用途和要求来选择合适的热处理工艺。
以下是几种常见的钢的热处理工艺方式：
1. 淬火（Quenching）：将高温加热后的钢材迅速冷却，使其组织转变为马氏体或贝氏体，从而增加钢材的硬度和强度。
2. 回火（Tempering）：在淬火后，将钢材重新加热至一定温度，然后冷却至室温，通过调整回火温度和时间，可以使钢材的硬度和强度适度下降，同时还能提高钢材的韧性。
3. 规定化处理（Normalizing）：将高温加热后的钢材在空气中冷却，使其组织均匀化，消除内部应力，提高钢材的韧性和延展性。
4. 淬火与回火组合（Quenching and Tempering）：首先进行淬火使钢材达到一定的硬度和强度，然后进行回火处理以提高钢材的韧性，同时保持较高的强度。
5. 固溶处理（Solution Treatment）：将钢材加热至足够高的温度后快速冷却，使固溶体内的溶质均匀溶解，从而改善钢材的塑性和加工性能。
6. 淬火回火组合与固溶处理相结合：根据具体需求，可以将淬火回火组合和固溶处理相结合，以综合提高钢材的硬度、韧性和耐蚀性等性能。
上述的热处理工艺方式只是钢材热处理中的一部分，不同钢材和具体要求还可以采用其他的热处理工艺方式，如时效处理、退火处理等。
热处理的选择和控制对于钢材的性能和质量有着重要的影响，需要根据具体情况进行调整和优化。
钢铁热处理工艺简介
过共析钢：Ac1—Accm ,不完全淬火，使淬火组织中保
留一定数量细小，弥散的C化物颗粒，以提高耐磨性 （通过控制C化物数量，控制A的C浓度及合金浓度； 从而控制马氏体成分，组织和性能）
碳素工具钢 ： t=Ac1+„30-70‟℃, 合金钢，高合金
钢的表面热处理
二、火焰加热表面淬火，
（0.8—6mm）深的淬火硬化层。 气体燃料与在氧气或空气中燃烧（2000℃以 上），当乙炔和氧气1：1时，火焰温度最高， 可达3000℃，氧炔焰。 优点：设备简单，使用方便成本低等。 缺点：不易控制加热温度，易过热，且淬火质 量不易均一。
钢的化学热处理
钢件臵于一定温度的化学活性介质中，使一种或几种元素的原子渗入 钢件表面，改变钢件表层化学成份，获得预期的组织和性能。可利用C素 钢，低合金钢代替高合金钢，降低成本。
钢的淬火
（三）淬火冷却： 冷却是淬火的关键工序，关系到淬火
质量的好坏。 → 快冷：碳钢—水冷 合金钢—油冷
目的：防止过冷A在Ms点以上发生任何分解。 600—400℃温度分解快，只要在此期间快冷，其它温度不需 要，Ms点以下反而希望冷却慢些，以防止变形开裂。 → 冷却介质的选择原则 快冷并非越快冷越好，在保证淬硬的前提下，尽量选择 缓和的介质，以减小淬火变形和开裂。 对冷却介质的要求是：要求的淬火硬度和深度、淬火变形不 超过公差范围，不出现淬火组织缺陷，不开裂
一、钢的渗C
用于齿轮、活塞、销轴等工件，需承受弯、扭，交变载荷， 冲击载荷，很大接触应用和磨损的情况 低C钢件，渗C性介质(CO→[C]+CO2（放热）、（CH4→[C]+H2 （吸）、（固体渗C剂），加热至单相奥氏体区（930℃左 右），保温足够长时间，使表面层C浓度提高，。 C钢件都是C＝0.1—0.25%的低C钢（C素钢、低合金钢），而表 面C＝0.8—1.1%，合适渗C层厚度。渗C后工件进行淬火+低温 回火
钢的热处理工艺
钢的热处理第一章钢的热处理热处理工艺包括：将钢材或钢制件加热到预定温度，在此温度下保温一定时间。
然后一定的冷却速度冷却下来，达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。
1□□钢的加热1.1□制定钢的加热制度加热温度、加热速度、保温时间。
1.1.1加热温度的选择加热温度取决于热处理的目的。
热处理分为：淬火、退火、正火、和回火等。
淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织，使钢具有高的硬度；退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织，因此其加热温度不同。
在具体制定加热温度时应按以下原则：热处理工艺种类及目的要求；被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态；钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。
对于碳钢及低合金钢的加热温度：亚共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃；过共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃；亚共析钢完全退火：A C3以上20～30℃；过共析钢不完全退火：A C3以上20～30℃；正火A C3或A CM以上30～50℃；1.1.2加热速度的选择必须根据钢的化学成分及导热性能；钢的原始状态及应力状态；钢的尺寸及形状来确定加热速度。
如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时，在加热是应特别注意。
对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。
钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同，主要有以下几点：a) 低碳钢比高碳钢热烈倾向小；b) 碳钢比合金钢变形开裂倾向小；c) 钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小；d) 小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。
1.1.3钢在加热时的缺陷a) 过热：过热就是由于加热温度过高，加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。
粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织，并往往出现魏氏组织，结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。
已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。
b) 强烈过热：加热温度过高或加热保温时间过长，使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的硫与氧在高温下溶解于奥氏体中，在冷却过程中硫或氧以化合物形态沿粗大的奥氏体晶界析出。
钢的热处理工艺教学课件
02
钢的热处理工艺原理
钢的加热过程
钢的加热过程是热处理工 艺中的重要环节，通过加 热使钢的内部组织发生变 化，以达到所需的性能要求。
加热过程中，钢的奥氏体 化过程是关键，需要控制 加热温度、时间和介质， 以确保奥氏体晶粒度的均 匀和适宜。
加热过程中还需注意防止 氧化和脱碳现象，以保持 钢材的表面质量。
02
热处理是一种重要的金属加工工 艺，广泛应用于各种金属材料， 如钢铁、铝合金、铜合金等。
热处理的重要性
提高材料的机械性能
通过热处理可以改变金属 材料的内部组织结构，提 高其硬度和强度，从而提
高材料的机械性能。
保证材料质量
热处理可以消除金属材料 在加工过程中产生的内应 力，提高其稳定性和耐久
性，保证材料质量。
钢的相变过程
钢的相变是指在热处理过程中，随着温度的变化，钢内部的组织结构发生变化的过程。
在相变过程中，奥氏体转变为铁素体和渗碳体的混合物，这个过程对钢的性能产生 重要影响。
相变过程需要精确控制温度和时间，以获得理想的组织结构和性能。了解和掌握相 变过程对于制定合理的热处理工艺具有重要意义。
03
钢的热处理工艺流程
空冷室
利用自然对流冷却原理，将钢件放置在室 内自然冷却。
流态化冷却装置
利用流态化原理，通过循环流动的冷却介 质实现快速冷却。
辅助设备
搬运设备
如起重机、输送带等，用 于在各工艺环节间移动钢 件。
装料机
用于将钢件自动装入加热 炉或冷却设备中。
测温仪和控温系统
用于监测和控制加热炉和 冷却设备的温度。
气氛控制装置
铸钢热处理工艺分类 根据加热温度和冷却方式的不同，铸钢热处理工 艺可分为退火、正火、淬火和回火等类型。
钢材热处理的四种方法
钢材热处理的四种方法
钢材热处理是钢铁制造业中的一项重要工艺，它能够改变钢材的组织结构和性能，增强钢材的强度、韧性和耐磨性。
现在，我们将介绍热处理钢材的四种方法。
1. 火焰淬火
火焰淬火是一种常见的钢材热处理方法，它通过在钢材表面加热的同时，使用水、油或空气急冷的方式来迅速冷却钢材。
这种方法可以提高钢材的硬度和韧性，适用于生产高强度、高韧性的组件。
2. 淬火加回火
淬火加回火是一种将淬火和加回火结合起来的热处理方法。
首先，在高温下进行淬火，然后在适当的温度下进行回火，可以使钢材获得较高的强度和韧性。
这种方法适用于制造高强度和高耐磨性的零件。
3. 退火
退火是一种将钢材加热至一定温度，然后缓慢冷却的热处理方法。
这种方法可以使钢材改善韧性和可塑性，较好地适用于制造需要弯曲、拉伸和冲压的钢材产品。
4. 软化处理
软化处理是一种将钢材加热至高温，然后缓慢冷却的热处理方法。
这种方法可以使钢材获得较高的可塑性和韧性，具有优良的加工和成形
性能。
总的来说，这四种方法是钢材热处理中较为基础和常见的方法。
每种方法都有其特定的优缺点和适用范围，因此在选择热处理方法时，需要结合不同的钢材类型和使用条件来进行选择。
钢的热处理工艺
表：退火和正火的热处理工艺
名称 完全 退火
等温 退火
球化 退火
热处理工艺
将亚共析碳钢加热到Ac3以上 20～30℃，保温，炉冷或随 炉缓冷到600℃以下，出炉空 冷
将奥氏体化后的钢快冷至珠光 体形成温度等温保温，使过冷 奥氏体转变为珠光体，空冷至 室温
将过共析碳钢加热到Ac1以上 20～30℃，保温2～4h，使 片状渗碳体发生不完全溶解断 开成细小的链状或点状，弥散 分布在奥氏体基体上，在随后 的缓冷过程中，或以原有的细 小的渗碳体质点为核心，或在 奥氏体中富碳区域产生新的核 心，形成均匀的颗粒状渗碳体
T
ACm或AC3 AC1 +20~30℃
AC1
t
球化退火工艺关键：
加热温度略高于Ac１的好处： 保留较多的未溶碳化物或较大
的碳浓度梯度（分布不均匀）。
加热温度过高， Fe3CⅡ慢冷时 网状析出。
① Fe3C形态控制 ←控制奥氏体化程度 ② 球的大小控制 ←控制过冷奥氏体冷却转变的温度
T12钢完全退火与球化退火后组织与性能比较
• 考虑切削加工性能 (金属最佳切削硬度范围170～250HBW) 低碳钢（w(c)<0.25%）：硬度太低，粘刀，多选用 正火，提高硬度； 中碳钢（ w(c) =0.25%～0.5％）：完全退火或正火； 中高碳钢（w(c) =0.5%～0.75％）：完全退火； 高碳钢（w(c)>0.75％） ：硬度高，难以切削，球化 退火，降低硬度； 高碳钢（w(c)> 0.9%）：正火(消除网状碳化物)＋球 化退火。 • 经济性因素 正火周期短，耗能少，操作简便，在满足切削加工 性能的条件下尽可能以正火代替退火。
定义: 把零件加温到 适当温度（通常是在 临界温度以上，有时 在临界温度以下）， 保温一定时间，然后 缓冷（炉冷、坑冷、 灰冷），以获得接近 平衡状态组织的热处 理工艺。
钢的热处理工艺
3）分级淬火 ） 概念 将奥氏体状态的工 件首先淬入略高于钢的 Ms点的盐浴或碱浴炉中 保温，当工件内外温度 均匀后，再从浴炉中取 出空冷至室温，完成马 氏体转变。
4）等温淬火 ） 将奥氏体化后的工 件在稍高于Ms温度的盐 浴或碱浴中冷却并保温 足够时间，从而获得下 贝氏体组织的淬火方法。
（5）钢的淬透性 ） 1）淬透性的概念 ） 指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力， 指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力， 钢的淬透性大小用钢在一定条件下淬火获得的淬透层深 度来表示。 度来表示。 通常采用从淬火工件表面到半马氏体区距离作为淬透层 深度。 深度。 2）影响淬透性的因素 ） 主要因素是化学成分 以外， 除Co以外，所有溶于奥氏体中的合金元素都提高淬透性。 以外 所有溶于奥氏体中的合金元素都提高淬透性。 奥氏体的均匀性、 奥氏体的均匀性、晶粒大小及是否存在第二相等因素都 会影响淬透性。 会影响淬透性。
感应加热表面淬火的分类 据电流频率的不同，可将感应加热表面淬火分为三类： 第一类 高频感应加热淬火 常用电流频率：80～1000kHz 淬硬层深度： 0.5～2.0mm 应用：适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件等。 第二类 中频感应加热淬火 常用电流频率：2500～8000Hz 淬硬层深度： 2～10mm 应用：适用于较大尺寸的轴和大中模数的齿轮等。 第三类 工频感应加热淬火 电流频率：50赫兹 淬硬层深度：可达10～15mm 应用：适用于较大直径零件的穿透加热及大直径零件如轧辊、 火车车轮等的表面淬火。
二、正火
概念 将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热 将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的热 临界温度以上 空冷 处理工艺。 处理工艺。 亚共析钢的加热温度为Ac3＋30℃～50℃ 过共析钢的加热温度为Accm＋30℃～50℃。
钢的热处理工艺
12
正火工艺较简单、经济，主要应用于以下方面：
（1）改善低碳钢的切削加工性能 碳量〈0.25 ％的低碳钢及低合金钢，退火后硬度过低，正火处理 可提高硬度，改善切削加工性能。 （2）消除中碳钢热加工缺陷 中碳结构钢铸、锻、轧及焊件，热加工后易出现魏氏组织、晶粒 粗大等过热缺陷和带状组织，正火可消除，达到细化晶粒、均匀组织、 消除内应力的目的。 （3）消除过共析钢网状碳化物
16
（１）热应力及其变化规律
工件在加热和冷却时，由于不同部位的温度差异，导致热胀冷缩的不 一致而产生的内应力称为热应力。 以圆柱 工件为例分 析热应力的 变化规律 到了冷却后期，表层温度的 降低和体积的收缩已经终止，而 心部体积继续收缩，由于心部受 到表层的牵制，应力逐渐转变为 拉应力，而表层则受到压应力。 当整个试样冷至室温时，内外温 差消失，冷却后期的应力状态被 保留下来成为残余应力。 因此，工件淬火冷至室温时， 由于热应力引起的残余应力 表层
炉冷至略低于 Ar1的温度等温处理。如此多次反复加热和冷却，最后冷 至室温，以获得球化效果最好的粒状珠光体组织。
一次球化退火 等温球化退火
往复球化退火
8
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
9
（4）扩散退火
扩散退火 又称 均匀化退火 ，是将铸锭、铸件加热至 Ac3 或 Accm 以上 150 ～ 300℃，保温 10 － 15h ，然后随炉缓慢 冷却的热处理工艺。
温度）所需要的时间，而且取决于组织转变所需要的时间。完全退火 保温时间与钢材的化学成分、工件的形状和尺寸、加热设备类型、装 炉量以及装炉方式等因素有关。 退火后的冷却速度应缓慢，以保证奥氏体在Ar1温度以下不大的 过冷条件下进行珠光体转变，避免硬度过高。碳钢＜ 200℃/h ，低合 金钢＜100℃/h，高合金钢＜50℃/h。出炉温度在600℃以下。 将奥氏体化后的钢很快降至稍低于 Ar1 温度等温，使奥氏体转变 为珠光体，在空冷至室温，称为等温退火。 等温退火适用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢等，可以显著缩 短退火时间；但不适合大截面工件和大批量炉料。
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：
钢的热处理
钢的热处理工业生产中热处理工艺分为：普通热处，即退火、正火、淬火、回火，俗称“四把火”表面热处理，包括表面淬火（感应加热淬火、火焰淬火）、化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗）。
1.退火是将钢加热到一定温度保温以后，随炉缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺。
其主要目的是降低硬度，提高塑性，细化或均匀组织成分，消除内应力。
常用的退火有去应力退火、完全退火和球化退火。
2.正火将钢加热到适当的温度，保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。
其目的是调整硬度，改善切削加工性；细化晶粒，均匀组织；消除网状碳化物，为球化退火或最终热处理作准备。
正火和退火相比，正火的冷却速度快，所得组织更细密，强度硬度较高。
3.淬火是将钢加热到一定温度保温后，快速泠却，以取得马氏体组织的热处理工艺。
淬火的目的是提高硬度、强度和耐磨性，淬火后必须配以适当回火。
淬火是在冷却液中进行冷却，理想的淬火冷却液应该保证工件在650～500℃快速冷却，而在300～200℃慢速冷却。
常见冷却方法有单液、双液、分级和等温淬火。
淬火工艺应区分两个概念：淬硬性和淬透性。
淬火的缺陷：硬度不足和软点、过热与过烧、变形和裂纹、氧化和脱碳。
4.回火是将淬火后的工件重新加热到低于727℃的温度，保温冷却的热处理工艺。
回火常是工件最终的热处理，淬火+回火是强化钢材的一个完整过程。
其目的：消除淬火应力与脆性，稳定淬火组织，并获得较高的机械性能。
按回火温度不同分：低温回火（150～250℃）、中温回火（350～500℃）、高温回火（500～650℃）。
淬火后的高温回火也称为调质，在轴类零件、齿轮应用很多，可获得优良的综合力学性能。
5.表面热处理只仅对工件表层进行淬火的工艺，以获得“表硬心韧”的力学性能。
常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种。
（一）碳素钢碳素钢也称碳钢，使用最为普遍。
它的主要成分是铁和碳，此外还有硫、磷、锰、硅。
时间 保温炉冷 空冷 水冷（油冷）淬火 退火 调质 回火正火 温度 加热各种热处理的示意图1.分类2.碳素钢的牌号表示、性能及用途（1）普通碳素结构钢牌号表示方法：由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分顺序组成。
钢的热处理工艺
工艺参数
加热温度：一般碳钢和低合金钢600-700℃；温度太高，晶粒
粗化，温度太低，再结晶不充分。
保温时间： 1-3h。
冷却速度：随炉冷至500℃，出炉空冷。
1. 退火分类与常用工艺
去应力退火
冷变形后的金属在低于再结晶温度加热，以去除由于形
变加工、锻造、焊接等所引起的应力,但仍保留冷作硬
2.3. 正火工艺
双(多)重正火：对工件进行两次或两次以上的正火。
AC3+(150-200)℃
AC3+(30-50)℃
温度/℃
Ac3
时间
工艺说明
@ 含有粗大组织或魏氏组织的锻件和铸件，如20Mn、
20CrMoV、15Cr等低合金钢铸件。
@ 第一次正火消除组大组织。
然 后 冷 至 A r1- ( 2 0 - 3 0 ) ℃ ， 并 在 此 温 度 等 温 较 长 时 间 ， 随 后 炉 冷 至
550℃后空冷的工艺。
温度/℃
AC1+(10-30)℃
.
Ac3
Ac1
Ar1-(20-30)℃ 550℃
随炉缓冷
时间
空冷
与普通球化退火相比，退火周期短，球化组织均匀，
适用于大件。
冷却速度：缓冷至500℃以下出
炉空冷, 大件、易畸变件冷至
200-300℃再出炉空冷 。
小结
01
退火得到接近平衡的组织, 是生产中常用的热处理方法,
退火种类繁多, 目的各不相同, 工艺差别较大; 大部分
退火工艺有3个基本特点, 一是加热温度在Ac1以上, 二
是慢冷, 三是得到珠光体型转变产物。
- 2 0 8 H B W ， 球 化 级 别 2 - 3 级 。 加 工 路 线 ： 备 料 - 锻 造 - 球化退火-车削
钢的热处理工艺
冈的热处理第一章钢的热处理热处理工艺包括：将钢材或钢制件加热到预定温度，在此温度下保温一定时间。
然后一定的冷却速度冷却下来，达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。
1.1□制定钢的加热制度加热温度、加热速度、保温时间。
1.1.1加热温度的选择加热温度取决于热处理的目的。
热处理分为：淬火、退火、正火、和回火等。
淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织，使钢具有高的硬度；退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织，因此其加热温度不同。
在具体制定加热温度时应按以下原则：热处理工艺种类及目的要求；被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态；钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。
对于碳钢及低合金钢的加热温度：亚共析钢淬火温度：A「q以上30〜50℃；C3过共析钢淬火温度：A C3以上30〜50℃;亚共析钢完全退火：A C3以上20〜30℃；过共析钢不完全退火：A C3以上20〜30℃；正火A C3或A CM以上30〜50℃；1.1.2加热速度的选择必须根据钢的化学成分及导热性能；钢的原始状态及应力状态；钢的尺寸及形状来确定加热速度。
如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时，在加热是应特别注意。
对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。
钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同，主要有以下几点：a）低碳钢比高碳钢热烈倾向小；b）碳钢比合金钢变形开裂倾向小；c）钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小；d）小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。
1.1.3钢在加热时的缺陷a）过热：过热就是由于加热温度过高，加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。
粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织，并往往出现魏氏组织，结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。
已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。
b）强烈过热：加热温度过高或加热保温时间过长，使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的精选范本硫与氧在高温下溶解于奥氏体中，在冷却过程中硫或氧以化合物形态沿粗大的奥氏体晶界析出。
钢材的热处理工艺
淬火Hardening or Quenchingcui huǒ(行业内，淬读"zàn"音，即读“zàn huǒ”）钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体[1]化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。
也可以通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
淬火能使钢强化的根本原因是相变，即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织（或贝氏体组织）。
钢淬火工艺最早的应用见于河北易县燕下都遗址出土的战国时代的钢制兵器。
淬火工艺最早的史料记载见于《汉书.王褒传》中的“清水焠其峰”。
“淬火”在专业文献上，人们写的是“淬火”，而读起来又称“蘸火”。
“蘸火”已成为专业口头交流的习用词，但文献中又看不到它的存在。
也就是说，淬火是标准词，人们不读它，“蘸火”是常用词，人们却不写它，这是我国文字中不多见的现象。
淬火是“蘸火”的正词，淬火的古词为蔯火，本义是灭火，引申义是“将高温的物体急速冷却的工艺”。
“蘸火”是冷僻词，属于现代词，是文字改革后出现的产物，“蘸”字本义与淬火无关。
“蘸火”本词为“湛火”，“湛”字读音同“蘸”，而其字形又与水、火有关，符合“水与火合为蔯”之意，字义与“淬火”相通。
“湛火”为本词，“蘸火”则为假借词。
淬火将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
钢的热处理基本工艺
钢的热处理基本工艺有：退火、正火、淬火和回火。
1.退火——加热到一定温度，经保温后随炉冷却。
2.正火——加热到一定温度，经保温后在空气中冷却。
3.淬火——加热到临界温度以上的某一温度，经保温后以快速冷却（即大于临界冷却速度）。
4.回火——将淬火后的工件重新加热到临界点以下的某一温度，经长时期保温后缓慢冷却。
可分为：⏹①低温回火（150～250℃）目的是消除和降低淬火钢的内应力及脆性，提高韧性，使零件具有较高的硬度（58～64HRC）。
⏹主要用于各种工、量、模具及滚动轴承等，如用T12钢制造的锯条、锉刀等，一般都采用淬火后低温回火。
⏹②中温回火（350～500℃）中温回火后工件的硬度有所降低，但可使钢获得较高的弹性极限和强度（35～45HRC）。
主要用于各种弹簧的热处理。
⏹③高温回火（500～650℃）通常将钢件淬火后加高温回火，称为调质处理。
经调质处理后的零件，既具有一定的强度、硬度，又具有一定的塑性和韧性，即综合力学性能较好（25～35HRC）。
主要用于轴、齿轮、连杆等重要结构零件。
如各类轴、齿轮、连杆等采用中碳钢制造，经淬火+高温回火后，即可达到使用性能的要求。
⏹一般随着回火温度的升高，钢的强度和硬度下降，而塑性韧性上升。
型（芯）砂——芯砂的性能要求比普通型砂的综合性能要高。
1)分型面的确定分型面是指上、下砂型的接触表面。
2)分型面确定的原则：⏹①分型面应选择在模样的最大截面处；⏹②应使铸件上的重要加工面朝下或处于垂直位置；⏹③应使铸件的全部或大部分在同一砂箱内，以减少错箱和提高铸件精度。
典型浇注系统一般包括：外浇口、直浇道、横浇道和内浇道等冒口：主要起补缩作用。
同时还兼有排气、浮渣及观察金属液体的流动情况等。
一般安放在壁厚顶部。
四、熔炼设备⏹铸铁——冲天炉；⏹铸钢——电弧炉；⏹有色金属——坩埚炉。
离心铸造是在离心力的作用下,所以组织致密,无缩孔、气孔、渣眼等缺陷，因此力学性能较好。
铸造空心旋转体铸件不需要型芯和浇注系统，铸件不需要冒口补缩，省工省料、生产率高、质量好、成本低。
- 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)。
实 验 结 论
一、 钢的热处理工艺
按表 1 进行实验分工，根据分配的实验任务，设计碳钢热处理工艺。 表 1.实验内容
材料
45#．φ15mm
T12．φ10mm
淬火前组织 淬火前硬度（HRC）
淬火温度（℃） 加热时间（min）
淬火介质 淬火后硬度（HRC）
回火温度（℃） 保温时间（min） 回火后硬度（HRC）
10．常用热处理加热炉有____________、____________和___________。
三、判断题
1．正火后钢的强度和硬度比退火后高。
(
)
2．退火是为了降低零件硬度，便于切削加工。
(
)
3．任何钢种通过淬火都能达到硬而耐磨的目的。
(
)
4．淬火后及时回火是为了消除淬火带来的脆性和内应力。
(
)
8．如图 1－1 所示各工艺曲线分别代表的热处理工艺方法是：
1）是___________ 2）是___________ 3）是___________ 4）是___________
温
加热 度
临界温度 随炉冷却
保温
1
空气冷却
2
水冷或油冷
保温
3
4
缓慢加热
时间 图 1－1 热处理工艺曲线示意图
9．钢的表面热处理有____________和_____________。
在生产工艺流程中，工件经过切削加工等成形工艺而得到最终的形状和尺寸，再进行赋 予工件所需要的使用性能的热处理称为最终热处理。
正确选择热处理工艺可以消除经过铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷，细 化晶粒、消除偏析、降低内应力，使工件组织更加均匀。
热处理工艺过程的组织转变规律包括：钢件的加热转变，理论依据是铁碳相图；钢的冷 却转变包括：珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变、回火转变，理论依据是 CCT、TTT、 以及淬透性曲线等，
4．铸铁中碳的质量分数是大于（
）
a、2.11%
b、4.3%
c、6.69%
5．你实习时所制作的手锤应进行（
）热处理。
a、淬火＋低温回火 b、淬火＋中温回火 c、淬火＋高温回火
1．制造锉刀、手工锯条的材料是（ ）。
a）45 钢
b）T12A
c）W18Cr4V
2．钻头、铣刀常用的材料是（ ）。
a）Q235
b）T12A
根据钢的组织转变规律制订的具体热处理加热温度、保温时间、冷却方式等参数就是热 处理工艺参数。
热处理工艺中的三要素就是：加热、保温和冷却。 2.热处理工艺过程和各个基本知识之间的关系是什么？ 答： 3. 工件热处理时的三要素是什么
答：相同材料的零件，因其大小、形状不同，热处理的效果就不同。 （1）.尺寸效应：钢材的力学性能随其形状、尺寸的改变而变动。通常是尺寸愈大，在 相同的冷却介质中热处理的淬透深度变浅，力学性能愈低。 （2）.质量效应：指零件的质量（重量）不同，热处理的最终结果不同，尤其在淬火工 艺中表现最明显。通常工件直径越粗，越难以淬透。工件越大，淬火越难。质量不同造成的 热处理结果差别就大。 质量效应是从工件大小的角度分析淬火效果。淬透性是从钢材的材料角度分析淬火效 果。淬透性好的工件的质量效应就小，也就是说，淬透性能改善质量效应。 （3）.形状效应：指淬火效果受零件形状的影响，棒、板、球的形状不同，它们的淬火 效果不同，此外，相同零件上的不同淬火部位的冷却方式有差异，淬火效果也不同。 工件的“尺寸、质量、形状”就是工件的三要素。 在编制热处理工艺规范时，热处理工艺三要素必须和热处理工件三要素结合起来，不能 分割，参阅各种手册中热处理 CCT、TTT 等曲线时更不能忽略热处理工件的三要素。工件的 表面和工件心部的加热、冷却中的温度差异。 4.热处理工艺人员和操作人员必备基础知识是什么？ 答：必须具备的基础知识包括： 1.铁碳相图、相图中的基本组织状态、铁碳合金的平衡转变过程、铁碳相图的应用范围； 2.连续加热时的组织转变； 3.奥氏体冷却时的组织转变以及各种组织的获得方法； 4.冷却转变曲线以及其应用； 5.淬透性曲线以及其应用； 6.合金元素对加热转变和冷却转变的影响； 7.各种冷却介质的特性以及其应用； 5.热处理操作人员应该掌握的基础知识有哪些? 答：热处理操作人员，包括热处理工艺人员应该掌握的基础知识有： 1．金属学中的基础知识：晶体结构初步知识、结晶和同素异构初步知识、相图和杠杆 定律。固体金属扩散的初步知识。比较重要的知识是铁碳（Fe-Fe3C）相图知识。 2．金属热处理原理知识： 热处理金相组织的种类：珠光体、奥氏体、索氏体、屈氏体、托氏体、贝氏体、马氏体、 魏氏体。 各种热处理金相组织的性能、组织形态、组织和工艺的关系。
c）W18Cr4V
3．机床传动用齿轮应选用的材料是（ ）。
a）40Cr 或 45
b）HT150
c）1Cr18Ni9
二、填空
1．钢的热处理就是将固态钢采用适当的方式进行
、
和
以获得所需的
结构与
的工艺方法。
2．热处理只改变金属材料的
和
，而不能改变其
和
，这是与铸造、锻造、焊接、切削加工等工艺的不同之处。
3．机械工程材料一般分为
答：热处理是钢在固态下加热到预定的温度，保持一定的时间，然后以某种冷却方式冷 却下来的一种加工工艺。其工艺过程是：加热-----保温------冷却。
热处理的目的是：改变钢的内部组织结构，从而改善工件的工艺性能、使用性能，挖掘 钢材的潜力，延长零件的使用寿命，提高产品质量。节约材料和能源。
热处理工艺分为预备热处理（又称第一热处理）和最终热处理（又称第二热处理）。 将热加工之后为随后冷拔、冲压和切削加工或为最终热处理作好组织准备的热处理称为 预备热处理。
3．按热性能塑料分为_________________、________________二种；
按用途塑料分为___________、___________、___________三种。
4．陶瓷是___________的总称，具有______________________性能。
5．组成复合材料的基体材料起_________作用；增强材料起______ ____作用。
6．按基体材料的不同，复合材料可分为_______、________、_______三大类型。
按增强材料形态的不同，复合材料分为_______、_______、______三大类型。
7．热处理是将钢在_____态下，通过________、_________、_________的方式， 使钢的____________发生变化，从而获得______________的工艺方法。
各种热处理转变曲线的读图和使用方法。尤其是冷却转变曲线 CCT 图。 3．化学热处理的基本知识：化学热处理过程中的化学反应、工艺参数对产品质量的影 响、常用气氛的组成。 4．合金结构钢、工具模具钢、轴承钢、不锈钢、铸铁、有色金属等各类钢种的基本知 识。热处理缺陷的产生原因和预防方法。对现场的整个工艺过程中对产品质量的因素能作出 事前判断。返修品的处理措施。 5．常用辅助材料的基本知识： 各类盐、淬火油、防氧化脱碳涂料、石棉等工艺材料的知识的掌握。 6．热处理常用设备： 加热设备、冷却设备、附属设备（校之、喷砂、冷处理、液氮、制氮机）、真空泵、热 工仪表、检测硬度计等的使用、性能、安全规程。耐火材料知识。筑炉知识。 7．火花鉴别知识。 8．电工学的基本知识。 9．机械识图的知识。 10．热处理质量管理体系知识。 11．安全文明生产知识。 3．淬透性与淬硬性、淬硬层深度的关系 淬硬性也叫可硬性，它是指钢在正常淬火条件下，所能达到的最高硬度。淬硬性主要与 钢中的 碳的质量分 数有关。更 确切的说它 取决于淬火 加热时固溶 于奥氏体中 的碳的质量 分 数。奥氏体中固溶的碳越多，淬火后马氏体的硬度也越高。由此可见，淬硬性与淬透性的含 义是不同的，两者无必然联系。淬硬性高的钢，其淬透性不一定高，而淬硬性低的钢，其淬 透性也不一定低。例如高碳工具钢的淬硬性高，淬透性小，而低碳合金钢的淬硬性不高，但 淬透性大。 钢的淬硬层深度，也叫淬透层深度，通常指工件表面到半马氏体区的距离。在其它条件 均相同的情况下，钢的淬透性越高，淬硬层深度就越大，因此可根据淬硬层深度大小来判定 钢的淬透性高低。但是钢的淬硬层深度除了与淬透性有关外，还与具体工件及冷却介质有关。 例如有两个材质相同而尺寸不同的工件，相同加热后，小工件得到的淬硬层深度要比大工件 的大。这种随工件尺寸增大而热处理强化效果逐渐减弱的现象称为“尺寸效应”，在设计中 必须予以注意。 4．淬透性的实际意义 淬透性是设计工件、合理选材和制定热处理工艺的重要依据之一。淬透性好的钢淬火后 在整个截面上力学性能较均匀（尤其是屈服极限和冲击韧性），因而综合力学性能高。因此 对淬透性好的钢可采用冷却速度缓慢的冷却介质，这对减少形状复杂或尺寸精度要求高的工 件的变形十分有利。 选材时应考虑钢材的淬透性。许多大截面零件和动载荷下工作的重要零件，以及承受拉 力和压力的螺栓、拉杆、锻模、弹簧等重要工件，常常要求截面的力学性能均匀，应选用淬 透性好的钢。而承受扭转或弯曲载荷的齿轮、轴类等零件，外层受力较大，心部受力较小， 不要求淬透，可选用淬透性稍低的钢种。有些工件不可选用淬透性高的钢，如焊接件，若选 用淬透性高的钢，就容易在焊缝的热影响区内出现淬火组织，造成焊接变形和裂纹。
五、时间安排 3 个单元，共 5 天。
实习报告一 工程材料及热处理
一、选择
1．钳工所用的锉刀常选用（
）来制造。
a、碳素工具钢
b、合金工具钢
c、硬质合金
2．测定铸铁的硬度一般选用（
）试验计。
a、布氏硬度
b、洛氏硬度
c、布氏硬度或洛氏硬度
3．碳的质量分数大于 0.6%的钢为（
）。
a、低碳钢
b、中碳钢
c、高碳钢
（2）画图方法如下 1）应画在 30—50 直径的圆内，在图下方注明：材料名称、含碳量、 腐蚀剂和放大倍数。并将组织组成物用细线引出标明。如下图：