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2021/1/12
材料科学与工程学院多媒体课
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第九章 金属热处理工艺
§9.1.2 钢的正火
❖ 正火概念：将钢材或钢件加热到Ac3(对于亚共析 钢)和Accm(对于过共析钢)以上30℃50℃，保温 适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的热 处理工艺。
❖ 正火组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析 钢为 S+Fe3CII
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材料科学与工程学院多媒体课
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第九章 金属热处理工艺
四、球化退火 ➢球化退火：使钢中碳化物球状化的热处理工艺 ，是不完全退火的一种。 ➢目的：使 Fe3CⅡ 及 P 中的渗碳体球状化（退 火前正火将网状渗碳体破碎），以降低硬度， 改善切削加工性能；并为以后的淬火作组织准 备。 ➢适用性：主要用于共析钢和过共析钢。
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材料科学与工程学院多媒体课
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第九章 金属热处理工艺
退火工艺总结：
加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织 P(+F 或 Fe3CII)
扩散退火 加热至略低于固相线
目的：使成分、组织均匀 再结晶退火：
加热温度 TR + 30～50℃ 目的：消除加工硬化 去应力退火:
加热温度＜ Ac1 ，一般为 500～650℃ 目的：消除冷热加工后的内应力
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材料科学与工程学院多媒体课
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第九章 金属热处理工艺
二、不完全退火
➢ 不完全退火：将钢加热至Ac1Ac3（亚共析钢）或 Ac1Accm （过共析钢）之间，经保温后缓慢冷却以
获得近于平衡组织的热处理工艺。 ➢ 目的：
降低硬度，消除内应力，改善切削加工性能。 ➢ 适用性
《金属材料热处理》课件
热裂纹
热处理过程中，材料可能出 现裂纹，需要注意控制冷却 速度和选择合适的退火工艺。
变形问题
热处理后，材料可能发生变 形，需要采取正确的工艺措 施来避免和修复变形。
残余应力
热处理后的材料可能存在残 余应力，需要进行调控和处 理，以避免影响其性能和使 用寿命。
热处理பைடு நூலகம்金属材料的影响及应用
热处理对金属组织和性能的影响
热处理可以改变金属材料的晶粒结构和性能特点，如提高强度、硬度、韧性等。
热处理的应用
热处理广泛应用于汽车制造、航空航天、钢铁冶金等领域，以提升材料的性能和使用寿命。
热处理中的安全问题
1
热处理的安全注意事项
在进行热处理时，需要注意防护措施、安全操作规程和材料的危险特性。
2
热处理中常见的安全事故
有时在热处理过程中可能发生火灾、爆炸、中毒等意外事故，要加强安全意识和 应急准备。
结语
热处理的重要性
热处理是金属材料加工过程中不可或缺的环节，对最终产品的质量和性能有重要影响。
热处理的研究和发展趋势
随着科技的进步和需求的变化，热处理技术将不断创新和发展，以满足不同行业的需求。
《金属材料热处理》PPT 课件
欢迎来到《金属材料热处理》的课件。本课程将介绍热处理的基本概念、工 艺和方法，以及对金属材料的影响和应用，同时会涉及一些安全注意事项。
热处理的基本概念和分类
热处理的定义
热处理是指通过加热、保温和冷却等手段， 对金属材料进行组织和性能改变的工艺。
热处理的分类
热处理可分为退火、淬火、回火、时效等不 同分类，每种方法都有特定的目的和效果。
热处理工艺和方法
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热处理工艺流程
金属热处理优秀课件
二、化学热处理
化学热处理是将金属和合金工件置于一定温度的活性介质 中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学 成分、组织和性能的热处理工艺。
常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属元素等。
钢的分类
按化学成分分类 可分为碳素钢和合金钢 碳素钢按含碳量多少可分为 低碳钢、中碳钢和高碳钢 合金钢按合金元素的含量又可分为 低合金钢 、中合金钢和高合金钢 合金钢按合金元素的种类可分为 锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等
常用热处理方法的工艺曲线示意图
1. 退火
退火是将金属制件加热到高于或低于这种金属 的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或埋 入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平 衡状态组织的一种热处理工艺。
退火的目的： a. 降低硬度，以利于切削加工； b. 细化晶粒，改善组织，提高机械性能；
一、cd..退消提除火高内金应属力材，料为的下塑一性道、热韧处性理，作便好于准进备行；冷
正火的效果同退火相似，只是得到的组织 更细，常用于改善材料的切削性能，也有 时用于对一些要求不高的零件作为最终热
处理。
将工件加热保温后，在水、油或 其他无机盐、有机水溶液等淬冷
介质中快速冷却。
使钢件变硬，但同时变脆。
将淬火后的钢件在高于室温而低 于650℃的某一适当温度进行长 时间的保温，再进行冷却，这种
按冶金质量分类 按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为： 普通钢（S%≤0.055%，P%≤0.045%） 优质钢（S%、P%≤0.040%） 高级优质钢（S%≤0.030%，P%≤0.035%） 按冶炼时脱氧程度，可将钢分为： 沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完 全）和半镇静钢三类。
按用途分类 按钢的用途可分为：结构钢、工具钢和特 殊性能钢
化学热处理是将金属和合金工件置于一定温度的活性介质 中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学 成分、组织和性能的热处理工艺。
常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗和渗金属元素等。
钢的分类
按化学成分分类 可分为碳素钢和合金钢 碳素钢按含碳量多少可分为 低碳钢、中碳钢和高碳钢 合金钢按合金元素的含量又可分为 低合金钢 、中合金钢和高合金钢 合金钢按合金元素的种类可分为 锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、硅锰钢等
常用热处理方法的工艺曲线示意图
1. 退火
退火是将金属制件加热到高于或低于这种金属 的临界温度，经保温一定时间，随后在炉中或埋 入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平 衡状态组织的一种热处理工艺。
退火的目的： a. 降低硬度，以利于切削加工； b. 细化晶粒，改善组织，提高机械性能；
一、cd..退消提除火高内金应属力材，料为的下塑一性道、热韧处性理，作便好于准进备行；冷
正火的效果同退火相似，只是得到的组织 更细，常用于改善材料的切削性能，也有 时用于对一些要求不高的零件作为最终热
处理。
将工件加热保温后，在水、油或 其他无机盐、有机水溶液等淬冷
介质中快速冷却。
使钢件变硬，但同时变脆。
将淬火后的钢件在高于室温而低 于650℃的某一适当温度进行长 时间的保温，再进行冷却，这种
按冶金质量分类 按钢中所含有害杂质硫、磷的多少，可分为： 普通钢（S%≤0.055%，P%≤0.045%） 优质钢（S%、P%≤0.040%） 高级优质钢（S%≤0.030%，P%≤0.035%） 按冶炼时脱氧程度，可将钢分为： 沸腾钢（脱氧不完全）、镇静钢（脱氧较完 全）和半镇静钢三类。
按用途分类 按钢的用途可分为：结构钢、工具钢和特 殊性能钢
金属材料与热处理钢的热处理解析.pptx
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
思考题
1、影响C曲线的因素主要是（ ）和（ ）。 2、共析钢的过冷奥氏体等温转变的产物有哪些？
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体连续 冷却转变 T曲线
➢ 连续冷却过程不会发 生贝氏体转变 ； ➢ 存在转变终止线KK’ ➢ 连续冷却，产物不可 能是单一均匀物质
强硬度高 低碳M 塑韧性较好，高碳M ，塑韧性差，并且存在显微裂纹。 尽可能细化奥氏体粒度，是细化马氏体晶粒提高马氏体韧性的 有效手段
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2. 马氏体转变的特点
马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散 分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 1）马氏体转变特征 ➢ 在Ms点以下，过冷奥氏体（A）→ 马氏体（M） ➢ 马氏体转变的无扩散性
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2）、中温转变
钢的过冷奥氏体在550°C--Ms的温度范围内， 发生一种半扩散型相变，称之为贝氏体转变。转 变产物贝氏体，通常用字母B表示。
过冷奥氏体（A）→ 贝氏体（B） ➢ 半扩散型转变，介于珠光体和马氏体转变之间 ；
Fe原子不扩散，切变完成晶格改组 ； C原子扩散，析出碳化物
1）高温转变
在A1～550 ℃之间，过冷奥氏体（A）→ 珠光体（P：F+Fe3C） 这种转变称为珠光体转变。 过冷奥氏体向珠光体转变，是通过形核和长大的过程来完成的；
➢ 共析钢成分易在奥氏体晶界处形核 ➢ 亚、过共析钢在先析相上形核
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
思考题
1、影响C曲线的因素主要是（ ）和（ ）。 2、共析钢的过冷奥氏体等温转变的产物有哪些？
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
二、过冷奥氏体连续 冷却转变 T曲线
➢ 连续冷却过程不会发 生贝氏体转变 ； ➢ 存在转变终止线KK’ ➢ 连续冷却，产物不可 能是单一均匀物质
强硬度高 低碳M 塑韧性较好，高碳M ，塑韧性差，并且存在显微裂纹。 尽可能细化奥氏体粒度，是细化马氏体晶粒提高马氏体韧性的 有效手段
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2. 马氏体转变的特点
马氏体转变是指钢从奥氏体状态快速冷却，来不及发生扩散 分解而产生的无扩散型的相变，转变产物称为马氏体。 1）马氏体转变特征 ➢ 在Ms点以下，过冷奥氏体（A）→ 马氏体（M） ➢ 马氏体转变的无扩散性
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学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
2）、中温转变
钢的过冷奥氏体在550°C--Ms的温度范围内， 发生一种半扩散型相变，称之为贝氏体转变。转 变产物贝氏体，通常用字母B表示。
过冷奥氏体（A）→ 贝氏体（B） ➢ 半扩散型转变，介于珠光体和马氏体转变之间 ；
Fe原子不扩散，切变完成晶格改组 ； C原子扩散，析出碳化物
1）高温转变
在A1～550 ℃之间，过冷奥氏体（A）→ 珠光体（P：F+Fe3C） 这种转变称为珠光体转变。 过冷奥氏体向珠光体转变，是通过形核和长大的过程来完成的；
➢ 共析钢成分易在奥氏体晶界处形核 ➢ 亚、过共析钢在先析相上形核
金属热处理详解.pptx
材料成形基础－HT
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§3 淬火和正火
一、 淬火 淬火是将钢件加热到 或Ac1以上某一温度，保持一定时间，然后以适当的速度冷却 获得马氏体和（或）贝氏体组织的热处理工艺。 目的：提高钢件的硬度和耐磨性，淬火＋不同回火，获得各种需要的性能，是强化 钢的主要方法。
材料成形基础－HT
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淬火介质：淬火冷却时所用的介质。 钢的种类不同，淬火介质不同，常用介质：水、油。 水便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的多。 油冷却能力较水低、成本高，但是，可以防止工件产生裂纹等缺陷，主要用于合金 钢淬火的场合。
材料成形基础－HT
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二 、回火
回 火 是 钢 件 淬 硬 后 ， 再 加 热 至 Ac1以 下 的 某 一 温 度 ， 保 温 一 定 时 间 ， 然 后 冷 却 到 室 温的热处理工艺。
材料成形基础－HT
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二、正火
正火是将钢材或钢件加热到或Accm以上30～50℃，保温适当的时间后，在静止空气 中冷却的热处理工艺。
把钢件加热到以上100～150℃的正火则称为高温正火。 与退火类似，冷却速度比退火快。钢件正火后的强度和硬度比退火稍高，但消除残 余应力不彻底。又操作简便、生产率高，所以，正火常优先采用。低碳钢件可代替退火。
刃具、量具、 冷冲模等
58～65
弹簧、钢丝绳 等
35～50
连杆、齿轮及 轴类
20～30
材料成形基础－HT
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§4 表面热处理和化学热处理
一、表面淬火 表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。 目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布，提高工件的硬度和耐磨性。 表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接触加热、激光加热等。
金属热处理工艺
一、表面淬火 表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。 目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布，提高工
件的硬度和耐磨性。 表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接触加热、
激光加热等。
二、化学热处理 化学热处理是将金属和合金工件置于一定温度的活性介质中保温，
使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能 的热处理工艺。
回火方法 加热温度 力学性能 特 应用范围
（℃）
点
硬度 （HRC）
低温回火 中温回火 高温回火
150～250 高硬度、耐磨 性
350～500 高弹性、韧性
500～650 良好的综合力 学性能
刃具、量具、 冷冲模等
弹簧、钢丝绳 等
连杆、齿轮及 轴类
58～65 35～50 20～30
表面热处理和化学热处理
金属热处理工艺
金属热处理类型：
整体处理、表面热处理和化学热处理。 整体处理包括：退火、正火、淬火和回火等；
淬火和回火
淬火是将钢件加热到 或Ac1以上某一温度，保持一定 时间，然后以适当的速度冷却获得马氏体和（或）贝 氏体组织的热处理工艺。
目的；提高钢件的硬度和耐磨性，淬火＋不同回火， 获得各种需要的性能，是强化钢的主要方法。
常用介质。
钢的种类不同，淬火介质不同，常用介质：水、油。 水便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的多。油冷却能 力较水低、成本高，但，可防止工件产生裂纹等缺陷， 合金钢多用。
回火
回火是钢件淬硬后，再加热至Ac1以下的某一 温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工 艺。
其目的是稳定组织，减少内应力，降低脆性，获 得所需性能。
件的硬度和耐磨性。 表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接触加热、
激光加热等。
二、化学热处理 化学热处理是将金属和合金工件置于一定温度的活性介质中保温，
使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能 的热处理工艺。
回火方法 加热温度 力学性能 特 应用范围
（℃）
点
硬度 （HRC）
低温回火 中温回火 高温回火
150～250 高硬度、耐磨 性
350～500 高弹性、韧性
500～650 良好的综合力 学性能
刃具、量具、 冷冲模等
弹簧、钢丝绳 等
连杆、齿轮及 轴类
58～65 35～50 20～30
表面热处理和化学热处理
金属热处理工艺
金属热处理类型：
整体处理、表面热处理和化学热处理。 整体处理包括：退火、正火、淬火和回火等；
淬火和回火
淬火是将钢件加热到 或Ac1以上某一温度，保持一定 时间，然后以适当的速度冷却获得马氏体和（或）贝 氏体组织的热处理工艺。
目的；提高钢件的硬度和耐磨性，淬火＋不同回火， 获得各种需要的性能，是强化钢的主要方法。
常用介质。
钢的种类不同，淬火介质不同，常用介质：水、油。 水便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的多。油冷却能 力较水低、成本高，但，可防止工件产生裂纹等缺陷， 合金钢多用。
回火
回火是钢件淬硬后，再加热至Ac1以下的某一 温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工 艺。
其目的是稳定组织，减少内应力，降低脆性，获 得所需性能。
14金属热处理38页PPT
§1.4 金属晶体缺陷
点缺陷
线缺陷
面缺陷
点缺陷的特点是在空间三维方 向上的尺寸都很小，约为几个
原子间距，又称零维缺陷
⑴空位 ⑵间隙原子 ⑶置换 原子，
点缺陷
§1.4 金属晶体缺陷
点缺陷
线缺陷
面缺陷
线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的 原子发生了有规律的错排现象。其特点是原子 发生错排的范围只在一维方向上很大，是一个 直径为3～5个原子间距，长数百个原子间距以
gas constant, 1.987cal/mol·K; and T is the
temperature in degrees Kelvin.
Example:
Design a heat treatment that will provide 1000 times more vacancies in copper than are normally present at room temperature. About 20000 cal/mol are required to produce a vacancy in copper. The lattice parameter of FCC copper is 0.36151nm.
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面缺陷
面缺陷
面缺陷
晶带和晶带轴
平行于或者相交于同一直线的 一组晶面组成一个晶带，而该 直线叫做晶带轴。
在多相组织中，具有不同晶 体结构的两相之间的分界面
称为相界。
Example:
Determine the number of vacancies needed for a BCC iron lattice to have a density of 7.87g/cm3. The lattice parameter of the iron is 2.866x10-8cm. The atomic mass of iron is 55.847g/mol. Avogadro’s number is 6.02x1023/mol.
点缺陷
线缺陷
面缺陷
点缺陷的特点是在空间三维方 向上的尺寸都很小，约为几个
原子间距，又称零维缺陷
⑴空位 ⑵间隙原子 ⑶置换 原子，
点缺陷
§1.4 金属晶体缺陷
点缺陷
线缺陷
面缺陷
线缺陷就是各种类型的位错。它是指晶体中的 原子发生了有规律的错排现象。其特点是原子 发生错排的范围只在一维方向上很大，是一个 直径为3～5个原子间距，长数百个原子间距以
gas constant, 1.987cal/mol·K; and T is the
temperature in degrees Kelvin.
Example:
Design a heat treatment that will provide 1000 times more vacancies in copper than are normally present at room temperature. About 20000 cal/mol are required to produce a vacancy in copper. The lattice parameter of FCC copper is 0.36151nm.
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面缺陷
面缺陷
面缺陷
晶带和晶带轴
平行于或者相交于同一直线的 一组晶面组成一个晶带，而该 直线叫做晶带轴。
在多相组织中，具有不同晶 体结构的两相之间的分界面
称为相界。
Example:
Determine the number of vacancies needed for a BCC iron lattice to have a density of 7.87g/cm3. The lattice parameter of the iron is 2.866x10-8cm. The atomic mass of iron is 55.847g/mol. Avogadro’s number is 6.02x1023/mol.
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●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。
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
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。
图5 马氏体
图6 马氏体加铁素体
● 对共析钢和过共析钢
组淬织火为温细度马为氏Ac体1+加30颗～粒50状℃， 渗碳体和少量残余奥氏体， 如图所示。
图7
●对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50～100℃。
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
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。
● 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。
● 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。
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
2.钢的热处理基本工艺及应用 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、
去应力退火、再结晶退火等，如图所示。
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
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。
● 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。
● 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。
● 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。
● 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。
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:
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
提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和 均匀化。
3) 淬火介质
●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
增补章: 金属材料与金属热处理工艺基本知识
B 金属热处理工艺基本知识
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。
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。
●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
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。
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
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。
● 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 图10 面均匀分布
● 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
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。
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 含碳量≤0.25%经正火后硬度提高，改善了切削 加工性能。
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
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。
图5 马氏体
图6 马氏体加铁素体
● 对共析钢和过共析钢
组淬织火为温细度马为氏Ac体1+加30颗～粒50状℃， 渗碳体和少量残余奥氏体， 如图所示。
图7
●对合金钢，一般淬火温度为临界点以上50～100℃。
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
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。
● 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。
● 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。
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
2.钢的热处理基本工艺及应用 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、
去应力退火、再结晶退火等，如图所示。
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
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。
● 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。
● 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。
● 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。
● 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。
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:
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
提高淬火温度有利于合金元素在奥氏体中充分溶解和 均匀化。
3) 淬火介质
●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
增补章: 金属材料与金属热处理工艺基本知识
B 金属热处理工艺基本知识
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。
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。
●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
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。
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
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。
● 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 图10 面均匀分布
● 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
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。
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：