碳钢的分类与常规热处理
实验三 碳钢的热处理
实验三碳钢的热处理一、实验目的1.了解碳素钢的基本热处理(退火、正火、淬火及回火)的工艺方法。
2.研究冷却条件与钢性能的关系。
..3.分析淬火及回火温度对钢性能的影响。
4.学会洛氏硬度计的使用。
二、实验设备和材料设备: 箱式电炉和控温仪表, 洛氏硬度计, 皮手套, 夹钳, 淬火矿物油, 水, 砂纸等。
材料: 45号钢、T12 钢样若干。
三、热处理工艺及其设计碳素钢普通热处理工艺主要有退火、正火、淬火及回火。
加热温度、保温时间和冷却速度, 是达到热处理良好效果的最重要工艺参数。
（一）设计、制定热处理工艺规范钢的热处理是通过加热、保温和冷却三个步骤来改变其内部组织, 而获得所需性能的一种热加工工艺, 它的基本过程包括: 将钢加热到选定温度, 在该温度下保持一段时间, 然后用选定的速度冷却。
由于工件的成份、形状、大小不同, 所以应该选择不同的加热温度、保温时间和冷却速度。
热处理的工艺参数主要包括: 加热温度、保温时间、冷却速度。
1. 加热温度的选择（1）退火：亚共析钢加热至Ac3+(20(C～30(C)(完全退火)；共析钢, 过共析钢加热至Acl+(20(C～30(C)(球化退火), 得到粒状渗碳体, 硬度降低, 以利切削加工。
由于退化时间较长, 本次不做退火实验。
（2）正火: 亚共析钢加热至Ac3+(30(C～50(C)；过共析钢加热至Accm+ (30(C～50(C)。
即加热到奥氏体单相区。
（3）淬火: 亚共析钢加热至Ac3+(30(C～50(C)；共析钢和过共析钢加热至Ac1+(30(C～50(C)。
（4）回火: 碳素钢淬火后需尽快回火, 按加热温度的不同, 可分为三种:低温回火: 加热温度150(C～250(C, 目的是得到回火马氏体, 降低淬火应力, 减少脆性并保持淬火碳素钢的高硬度。
用于切削工具、冷作模具、滚动轴承等。
中温回火：加热温度350(C～500(C, 目的是得到回火托氏体, 较多地降低淬火应力, 有高的韧性和弹性极限。
碳钢整体热处理的种类特点及应用
碳钢整体热处理是指将碳钢零件加热到一定温度后保持一段时间，然后在适当的冷却速度下使其具有一定的组织和性能。
整体热处理是提高碳钢零件的硬度、强度和耐磨性的重要方法之一。
下面就碳钢整体热处理的种类特点及应用进行详细介绍。
一、普通碳钢的整体热处理种类1. 调质处理：调质处理是指将碳钢零件加热到980-1050℃，保温一定时间后进行适当速度冷却的整体热处理工艺。
调质处理的主要目的是消除材料中的残余应力，提高塑性和韧性，调整碳钢的组织结构，提高其强度和硬度。
2. 热轧工艺：热轧工艺是碳钢生产中的一种整体热处理方法，它通过连续加热、轧制和冷却使碳钢的晶粒得到变细，提高了碳钢的强度和硬度。
3. 淬火处理：淬火处理是将碳钢零件加热到临界温度以上，然后迅速冷却到介质中进行的整体热处理过程。
淬火后的碳钢具有高硬度和强韧性，广泛用于制造工程钢、工具钢和机械零件等。
二、碳钢整体热处理的特点1. 温度范围广：碳钢整体热处理的温度范围较宽，可以根据不同的碳钢种类和要求进行调控，适用性广。
2. 冷却速度影响大：冷却速度对碳钢整体热处理的效果影响较大，不同冷却速度将产生不同的组织和性能。
3. 耗能较大：碳钢整体热处理需要较高的加热能量和冷却介质，耗能较大。
三、碳钢整体热处理的应用1. 制造业：碳钢整体热处理广泛应用于制造业，如汽车制造、航空航天、机械制造等领域，用于生产汽车零部件、航空发动机零件、机械轴承等。
2. 工具制造：碳钢整体热处理在工具制造中也有重要的应用，如刀具、模具、钻头、刨刀等工具的生产过程中经常需要进行整体热处理，以提高工具的硬度和耐磨性。
3. 钢铁冶炼：碳钢整体热处理是钢铁冶炼过程中的重要环节，可以提高钢材的强度和耐磨性，改善其力学性能。
碳钢整体热处理是提高碳钢零件硬度、强度和耐磨性的重要方法之一，具有广泛的应用前景。
随着工业技术的不断发展，碳钢整体热处理技术也将不断完善和创新，为碳钢制品的生产提供更加可靠的技朧支持。
钢铁材料的分类、力学性能及热处理
钢铁材料的分类、力学性能及热处理一、 分类及力学性能：1． 碳素钢：按含碳量的多少可分为低碳钢（含碳量小于0.25％）、中碳钢（含碳量在0.25％～0.5％）和高碳钢（含碳量大于0.5％）。
随着含碳量的增加，钢的机械强度提高，但使它的塑性和韧性下降。
（1） 普通碳素钢：它的化学成分不准确，因而不宜进行热处理。
普通碳素钢的牌号标记如Q235（国标），表示屈服点MPa S 235=σ。
（2） 优质碳素钢：力学性能优于普通碳素钢，采用适当的热处理方法可以获得很高的内部机械强度和表面硬度。
低碳钢塑性高，焊接性好，适用于冲压、焊接零件。
采用渗碳淬火处理可提高零件表面硬度；中碳钢具有综合性能好的特点，它的机械强度、塑性和韧性均较好，可进行调质、表面淬火处理；高碳钢具有高的机械强度和良好的韧性和弹性，常制成弹性零件。
优质碳素钢的牌号如15、35、45（国标），表示含碳量平均值各为0.15％、0.35％、0.45％。
2． 合金钢：合金钢是在优质碳素钢中加入某些合金元素而形成的。
它具有良好的力学性能和热处理性能，随着所加合金元素的不同，还可获得不同的特殊性能。
合金钢的牌号如35Mn2、40Cr （国标），表示含碳量平均值为0.35％和0.40％，而含合金元素Mn2％及Cr 小于1.5％。
3． 铸钢：铸钢的含碳量一般在0.15％～0.60％范围内，含碳量较高，塑性很差，容易产生龟裂，故不能锻造。
铸钢的强度显著高于铸铁，但铸造性则比较差，收缩率较大。
铸钢的牌号如ZG500－270，前组数字表示抗拉强度MPa B 500=σ，后组数字表示屈服点MPa S 270=σ。
4． 铸铁：铸铁是含碳量大于2％的铁碳合金。
铸铁因含碳量高，故它的抗拉强度、塑性和韧性都较差，不能锻造，焊接性能也差。
但它有较高的抗压强度，良好的减摩性和切削性能，吸振性好，价格又较低廉。
常用的铸铁有灰铸铁（如HT150，抗拉强度MPa B 150=σ）、可锻铸铁（如KT300－6，抗拉强度MPa B 300=σ，最低伸长率为6％）和球墨铸铁（如QT500－7，抗拉强度MPa B 500=σ，最低伸长率为7％）。
中碳钢或中碳合金钢最佳的热处理方式
中碳钢或中碳合金钢最佳的热处理方式中碳钢或中碳合金钢的最佳热处理方式主要取决于所需的机械性能和用途。
以下是几种常用的热处理方式：
1.淬火：淬火是将钢材加热到临界温度以上，然后迅速冷却，在水、油或其他淬火介质中冷却。
淬火可以使中碳钢的硬度大幅提高，但也会产生一些问题，如易于开裂、易于变形等。
因此，在淬火之后，需要进行进一步的热处理，如回火、正火等。
2.回火：回火是一种重要的热处理工艺，它是在淬火后进行的，通过加热到一定的温度并保持一段时间，以调整钢材的机械性能。
回火可以消除淬火引起的内应力，降低脆性，提高韧性。
3.调质处理：调质处理是淬火和回火的结合，通常在铸件或锻件完成后再进行。
调质处理可以使中碳钢的强度和韧性得到提高，并且改善其综合机械性能。
4.等温淬火：等温淬火是一种特殊的热处理方式，它通过将钢材加热到临界温度以上，然后在等温介质中缓慢冷却，以获得良好的机械性能。
等温淬火可以改善钢材的耐磨性、抗疲劳性能和抗腐蚀性能。
根据实际需求选择合适的热处理方式，以达到所需的机械性能和用途。
碳钢的分类及钢的热处理
1.碳钢的分类
（1）按钢的含碳量分
低碳钢:含碳量小于或等于0.25%的钢.
中碳钢:含碳量为0.30~0.55%的钢.
高碳钢:含碳量大于0.6%的钢.
（2）按钢的质量分
a:碳素结构钢：主要用于制造各种机械零件和工程结构件，其碳的质量分数一般都小于0.7%。
此类钢常用于制造齿轮、轴、螺母、弹簧等机械零件，也用于制作桥梁、船舶、建筑等工程构件。
b:碳素工具钢：主要用于制造各种工具，如模具、刀刃、量具等，其碳的质量分数一般都大于0.7%。
（一般范围0.65%~1.35%）
工业用钢按其化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢：是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。
合金钢：是指为了提高钢的化学性能，在碳钢基础上有意加入一定量的合金元素所获得的铁基合金。
2.钢的热处理:为了改变钢材内部的组织结构,以满足对零件的加工性能和使用性能的要求所施加的一种综合的热加工工艺过程.
热处理分类:a）整体热处理，包括退火、正火、淬火、回火等。
b）表面热处理，包括感应加热淬火、火焰加热淬火和接触加热淬火等。
c）化学热处理，包括渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗硫、渗硅、渗铝、渗铬等。
D）其他热处理，包括可控气氛热处理、真空热处理、形变热处理等。
碳钢的热处理操作、组织观察及硬度测定
淬火、回火是钢件的重要热处理工艺。所谓 淬火就是将钢件加热到Ac或Acl以上，保温后放 入放入各种不同的冷却介质中快速冷却，以获得 马氏体组织的热处理操作。 钢件，特别是高碳钢件经淬火后得到马氏体 组织时，材质硬而脆，并且工件内部存在很大的 内应力，如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂； 一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化 而失去精度，甚至开裂。因此钢件淬火后必须立 即进行回火处理。
表6—1 碳钢的临界点
类 别 钢 号 临 界 点（℃）
Ac1
Ac3或Accm
Ar1
Ar3
碳 素 结 构 钢
20 30 40 45 50 60
735 732 724 724 725 727 730 730 730 730 730
855 813 790 780 760 766 770 － 800 820 830
（5） 残余奥氏体（Ar） 当奥氏体中含碳量>0.5％时， 淬火时总有一定量的奥氏体不能转变成为马氏体，而保留 到室温，这部分奥氏体就是残余奥氏体，它不易受硝酸酒 精腐蚀剂的浸蚀，在显微镜下呈白亮色，分部在马氏体之 间，无固定形态，淬火后来经回火， Ar与马氏体很难区 分，都呈白亮色，只有马氏体回火后才能分辨出马氏体间 的残余奥氏体。 （6） 回火马氏体(Mr) 高碳马氏体经低温回火(150～ 250oC)后，马氏体分解，析出与母相共格的极细小的弥 散一碳化物。这种组织称为回火马氏体。由于有极细小的 碳化物析出使回火马氏体易受浸蚀，所以在光学显微镜观 察，回火马氏体仍保持针状马氏体形态，只是颜色比淬火 马氏体深，但极细小的碳化物分辨不清，如照片所示。在 电子显微镜下则可观察到细小的碳化物。 低碳板条状马氏体低温回火以后，马氏体中只发生碳 原子的偏聚，尚未析出碳化物。在光学和电子量微镜下观 察，低碳回火马氏体仍保持条状马氏体形态。中碳钢淬火 以后得到板条状马氏体和片状马氏体的混合组织，回火后 其中片状马氏体易受浸蚀，颜色变深。
碳钢的分类与常规热处理
这种合金的塑性好，容易锻造、压延和冲压， 并可通过固溶和时效进行强化。热处理后的 强度可提高50％－100％。
镁及镁合金
纯镁的特点
密度低、比强度高。纯镁的密度只有1749kg/m3， 仅为铁的1/4、铝的2/3。 镁的电极电位较低，抗腐蚀性能差。
2。合金元素与碳的作用：对于与碳的亲和力较弱的合金 元素，不与碳发生作用，只溶于铁素体或奥氏体中；对于 与碳的亲和力较强的合金元素，当质量分数较低时，与铁 一起形成合金渗碳体，当质量分数较高时，形成合金碳化 物。
铁及铁基合金
不锈钢
能在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀 性的钢种。
用途
主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗 腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、化工、原 子能、海洋开发、国防和一些先端科学技术领域。
非铁及其合金
铝及铝合金 铜及铜合金 钛及钛合金 镁及镁合金
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。 优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、 耐腐蚀等。
加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处 理后还具有很高的强度。
铝及铝合金
纯铝 纯铝中含有Fe、Si、Zn等元素时，会使性能下降
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碳钢及部分低合金钢热处理规范
—
C/h
650c
〜700c
/d
C/h
见表1
空冷时为正火
、^炉冷时为退火
0300c
铸件壁厚(mm)
入炉温度(C)
保温(h)
升温速度
保温
(h)
升温速度
保温时间(h)
<200
&650
无
100
2
120
4
200~500
400~500
2
70
3
100
4-10
500~800
60
14-26
>800
3
50
26以上
注：1.对机械性能要求高的铸件回火温度500-55OC
2.本工艺也适用于焊后铸钢件的回火。
300~350
3
50
4
80
10-20
>800
<200
4
30
6
50
20以上
注：1.适应的钢号见表1。
2.保温时间，件厚小于200mm源自保温4小时;件厚200〜500,在4小时基础上，保温时间每50mm,保温1小时；
件厚500〜800,在10小时基础上，保温时间每40mm,保温1小时;
件厚＞800,在20小时基础上，保温时间每30mm,保温1小时。
3.工艺要求正火+回火时，炉冷改空冷后，再回火。
铸钢件热处理规范(回火)
300~400c
^c/h^-^
600c1
<300c
铸件壁厚(mm)
入炉温度(℃)
保温(h)
升温速度(c/h)
保温时间(h)
碳钢的热处理及性能分析【最新资料】
碳钢的热处理及性能分析时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图所示）。
对亚共析钢，其加热温度为℃，若加热温度不足（低于），则＋淬火后可得到细小的它直接影响到钢淬火后的组织以保证以减使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定鼻不同的冷却介质在不同的温度范围内的实验二金相试样的制备与观察一、实验目的1.学习金相试样的制备方法。
二、实验设备、仪器及材料用品抛光机、各型号砂纸、抛光磨料、试样、浸蚀剂、吹风等。
三、实验步骤金相试样的制备包括取样、磨制、抛光、浸蚀四个步骤。
制备好的试样应能观察到真实组织、无磨痕、水迹。
1.取样取样的部位和磨面应根据检验目的选取具有代表性的部位。
例如，检验表面脱碳层的厚度应取横向截面、观察纵裂纹就要取纵向截面。
试样的截取方法很多，例如用手锯、机床截取、线切割等，但必须注意的是在取样过程中要防止试样受热或变形而引起的组织变化，破坏了其组织的真实性。
为防止受热可在截取过程中用冷却液冷却试样。
金相试样的尺寸要便于手握持和易于磨制，常用的试样尺寸为：Φ12×10或12×12×10，如果不是观察表面组织，可以倒角便于磨制。
根据需要，例如观察表面渗碳层的厚度，为防止在磨制过程中发生倒角，应采用镶嵌法，把试样镶嵌在热塑性塑料或热固性塑料中。
我们所用试样为车削好的Φ10×20的45钢试样。
2.磨制这是最关键的步骤，磨制质量的好坏直接决定了试样的好坏。
①粗磨将试样在砂轮上或用粗砂纸之成平面。
磨制时使试样受力均匀，压力不要太大。
②精磨粗磨好的试样用清水冲干后，依次用01、02、03、04号金相砂纸把磨面磨光。
磨制时应把砂纸放在玻璃板或平整的桌面上，左手按住砂纸，右手握住试样，用力均匀、平稳，沿一个方向反复进行，直到旧的磨痕被去掉，不要来回磨制。
注意：在调换更细一号砂纸时，应将试样上的磨屑和砂粒清除干净，并转动90º角，使新、旧磨痕垂直。
3.抛光抛光的目的是去除磨面上细的磨痕和变形层，以获得光滑的镜面。
碳钢的分类热处理简介
钢和铁的区别铁是一种化学元素，是地球上最常见到的一种物质。
但是在现实生活中，纯粹意义的的“铁”我们几乎是看不到的。
我们平时说的铁一般包括生铁和熟铁，严格说，它们都不是纯粹意义上的“铁”，都是以铁元素为主的合金。
钢也是以铁元素为主合金，钢与铁的主要区别是含碳量不同。
人们由铁矿中提取铁，将矿石、焦炭和石灰石（助熔剂）在高炉中冶炼，使氧化铁还原成生铁（或铸铁）。
所得生铁一般含铁90％～95％，碳3％～4.5％和少量的硅、锰、硫、磷等。
生铁是炼钢或熟铁（锻铁）的原料,含碳量在0.2％～2.1％之间的铁合金称为钢。
生铁在平炉、转炉或电炉中进一步冶炼除去碳、硅、磷等杂质，可得各种组成的钢。
钢加上其他金属元素，还可以构成不同的合金钢，如日常的不锈钢就是含有铬，镍等其他元素的合金钢。
钢材就是含碳量大于0.05%,小于0.2%的铁碳合金。
铁是大自然赏赐给人内的恩物，将开采的铁矿石放入高炉中冶炼后即得到生铁，生铁按不同冶炼工艺和用途可分为炼钢生铁和铸造生铁。
炼钢生铁是一种含碳量>2%的铁碳合金，同时也含有少量的硅，锰，硫，磷等元素，其中硅和锰是有利元素，按一定比例存在于钢铁中可以显著提高材料的强度.硬度和耐腐耐磨性，而硫和磷则有害，会分别造成钢铁的热脆性和冷脆性，降低材料性能。
把炼钢用生铁放入炼钢炉中按一定比例熔炼，将得到的钢液浇铸成型，冷却后即得到钢锭或铸坯，供轧制成各种型材，为了获得不同性能的钢材，还会在熔炼过程中加入铬.镍.钼.钨.钒等微量元素，而这些化学成分决定了钢材的不同特性。
其中“铬”可以增加钢材的耐腐蚀性，通常国际上把含铬量大于13%的钢材称为不锈钢。
镍可以增加钢材的强度和韧性,钼可以防止钢材变脆，钨可增加钢材的耐磨损性,别看钨的硬度较低，只有大约40s，但它们的抗磨损能力非常高，钒可增加钢材的抗磨损性和延展性。
生铁――含C为2.0～4.5％钢――含C为0.05～2.0％熟铁――含C小于0.05％低碳钢－含碳量小于0.25%碳素结构钢－含碳量大多在0.7%以下中碳钢－含碳量在0.25～0.6%碳素工具钢－含碳量一般在0.65～1.35%高碳钢－含碳量大于0.60%高速钢－又称锋钢，含碳量一般在0.7～1.65%,含钨 5.5～19%,600摄氏度下工作时，硬度能保持在HRC60以上。
机械工程材料及热处理问题常见知识
机械工程材料及热处理问题常见知识1、碳钢的分类？答：1)按钢的含碳量分类：低碳钢≦0.25%C中碳钢0.30-0.55%C高碳钢≥0.60%C 2) 按钢的质量分类：普通碳素钢：S、P 含量分别≦0.055%和0.045%；油质碳素钢：S、P 含量均应≦0.040%；高级油质碳素钢：S、P 含量分别≦0.030%和0.035%；3)按通途分类：碳素结构钢：主要用于制造各种工程结构和机器零件。
一般属于低碳钢和中碳钢。
碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具。
一般属于高碳钢。
2、优质碳素结构钢的表示方法？答：1)正常含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量小于0.25%的碳素结构钢，含锰量为0.35-0.65%；而对于含碳量大于0.25%的碳素结构钢，含锰量为0.5-0.8%，这类钢的平均含碳量用两位数字表示，以0.01%为单位。
如钢号20，表示平均含碳量为0.20%。
2)较高含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量为0.15-0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.7-1.0%；含碳量大于0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.9-1.2%。
这类钢的表示方法是在含碳量的两位数字后面副以汉字锰或化学符合“Mn”。
例如20Mn表示平均含碳量为0.2%，含锰量为0.7-1.0%。
3、什么是钢的热处理？答：所谓钢的热处理就是通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种加工工艺。
钢的热处理最基本类型为：1)普通热处理。
包括退火、正火、淬火和回火。
2)表面热处理。
包括表面淬火（火焰加热、感应加热（高频、中频、工频））和化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗及其他）。
4、简述正火与退火的区别？答：1）正火冷却速度比退火稍快，正火后的组织比退火细，硬度和强度有所提高。
2）正火用于亚共析钢和共析钢时，可作为预先热处理，使材料获得合适的硬度，便于切削加工；用于过共析钢时，可抑制或消除二次渗碳体的形成，以便其球体化。
实验二 碳钢的热处理
实验二碳钢的热处理一、实验目的1、了解碳钢的基本热处理（正火、淬火及回火）工艺方法；2、掌握冷却条件与钢性能的关系；3、分析正火、淬火及回火温度对钢性能的影响。
二、实验原理1、钢的退火和正火钢的退火通常是把钢加热到临界温度Ac1或Ac3以上，保温一段时间，然后缓慢地随炉冷却。
此时奥氏体在低于Ar1温度以下的高温区发生分解而得到比较接近平衡状态的组织。
一般中碳钢（如40、45钢）经退火后组织稳定，硬度较低（HB180～22）有利于下一步进行切削加工。
正火是将钢加热到Ac3或Ac m以上30～50℃保温后进行空冷。
由于冷却速度稍快，与退火组织相比，组织中的珠光体相对量较多，且片层较细密；对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善切削加工性；对高碳钢则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火做准备。
2、钢的淬火淬火是将钢加热到临界温度以上30～50℃，保温后淬人各种不同的冷却介质中快速冷却以获得淬火马氏体或下贝氏体组织。
碳钢经淬火后得到淬火马氏体、下贝氏体和少量的残余奥氏体组织。
为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。
3、钢的回火回火是将淬火后的钢加热到临界点(Ac1)以下的某一温度，保温一定时间后以适当的冷却速度冷却到室温的热处理工艺。
钢经淬火后得到的淬火马氏体组织是亚稳相，有转变为其它组织的趋势，同时淬火使工件内部产生很大的内应力，导致工件变形甚至开裂。
特别是一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，因此淬火钢必须进行回火处理。
不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同性能。
对碳钢来说，回火工艺的选择主要是考虑回火温度和保温时间这两个因素。
在实际生产中通常以图纸上所要求的硬度要求作为选择回火温度的依据，各种钢材的回火温度与硬度之间的关系曲线可从有关手册中查阅。
三、实验材料及设备1、实验材料：20钢，45钢，T12钢；2、实验设备：箱式电炉、控温仪表、洛氏硬度机、水银温度计；3、淬火介质：水，油（使用温度约20℃）。
常见金属热处理参考
一、常见热处理方法名称操作方法目的应用退火将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。
正火将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
淬火将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
回火将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。
1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。
碳钢热处理工艺
▪ 目的碳体。（因此叫做球化退火。）
▪ 适用钢种 主要适用于共析或过共析的工模具钢
碳钢热处理工艺
T10钢球化退火组织 ( 化染 ) 500
碳钢热处理工艺
4.去应力退火
▪ 概念 为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的残余
内应力而进行的退火称为去应力退火。 ▪ 退火温度 不超过Ac1，一般500～650℃。
织很细，因而强度和硬度也较高。 正火不但力学性能高，而且操作简便，生产周期短，能量耗费
少，故在可能的条件下，应优先考虑正火处理。 ▪ 应用 （1）改善低碳钢和低碳合金钢的可加工性能 （2）作为最终热处理，提高工件的力学性能 （3）作为中碳和低合金结构钢重要零件的预备热热处理 （4）消除热加工缺陷。
碳钢热处理工艺
▪ 3、退火与正火的加热速度与加热时间 ▪ 4、退火与正火零件的硬度误差范围
碳钢热处理工艺
三、钢的淬火
▪ 概念 将亚共析钢加热到Ac3以上，共析钢与过共析钢加热
到Ac1以上（低于Accm）的温度，保温后以大于临界冷却 速度Vk的速度快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处 理工艺。
▪ 目的 获得马氏体，提高钢的力学性能。
一次完全退火或正火来细化晶粒。
碳钢热处理工艺
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
处理工艺。得到的组织为：索氏体 ➢ 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℃。
碳钢热处理工艺
▪ 正火与退火的主要区别 冷却速度不同，正火冷却速度较大，得到的珠光体组
后缓慢冷却（一般随炉冷却）以获得接近平衡状 态组织的一种热处理工艺。 ▪ 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 的成形和切削加工性能， 为淬火做好组织准备。
碳钢的分类、编号和用途
1.2 碳钢的编号与用途
铸钢
牌号：
见书中附表
工 程 材 料 及 热 处 理
1.1 碳钢的分类
按钢的质量（品质）分类
普通钢
Ws≤0.05%， Wp≤0.045％
优质钢
Ws≤0.035%, Wp≤0.035
高级优质钢 Ws≤0.02%, Wp≤0.03
1.1 碳钢的分类
按钢的用途分类
普通碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸钢
1.1 碳钢的分类
按炼钢时的脱氧程度分类
✓沸腾钢，是脱氧不彻底的钢，代号F ✓镇静钢，是脱氧彻底的钢，代号Z； ✓半镇静钢，是脱氧程度介于沸腾钢和 镇静钢之间的钢，代号为b； ✓特殊镇静钢，是进行特殊脱氧的钢， 代号为TZ。
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
用途：这类钢的含碳量较低，一般在
0.06~0.38%范围内，具有较好的塑性、 韧性和焊接性能，主要保证力学性能。 通常采用热轧后空冷，一般无需再进行 热处理即可直接使用。
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
脱氧程度符号中：
✓“F”表示脱氧不完全的沸腾钢，“b” 为半镇静钢 ✓不标注“F”或“b”表示脱氧较完全 的镇静钢。
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
例： Q235-AF，表示屈服强度为
235MPa的A级沸腾钢。 Q235-C表示屈 服强度为235MPa的C级镇静钢。
在各类工程中广泛使用（约占钢 总产量的70%以上）
1.2 碳钢Leabharlann 编号与用途普通碳素结构钢用途
螺钉、铆钉
钢板、钢筋
1.2 碳钢的编号与用途
普通碳素结构钢
牌号：Q＋数字-等级符号＋脱氧程度
热处理讲稿-钢的常规热处理
3. 回火工艺选择和计算
a. 回火温度选择原则 在生产中按照回火硬度来选择回火温度，各种钢的
回火温度与硬度的关系曲线可从手册中查到，淬火温 度高的、工件尺寸小的，通常采用回火温度范围的上 限温度，反之则选下限温度。
b. 回火时间的选择原则 保证工件透烧和组织转变充分，内应力得到消除。
回火时间th可用下式定量计算： 回火温度保持时间 th ＝
﹣11Cr+ 100V + 60Mo + 60W + 60Si + 700P+3 (硫效应）
Ms (℃) ＝
39﹣423C﹣30.4Mn﹣17.7Ni﹣12.1Cr﹣7.5Mo﹣3 .7W
五、 回火工艺
定义 回火是将淬硬后的工件加热到Ac1以下的某一温度，保温
一段时间后，再冷却到室温的热处理工艺。
级淬火 e 贝氏体等温淬
火
4. 马氏体分级淬火
a . 图中c、d曲线。工件在盐浴或碱浴的分级温 度（接近Ms点）中保持一定时间，再出炉空冷。
b. 由于在靠近Ms点温度停留，使工件截面均匀 冷却后再空冷，使相变应力和热应力大大降低，有 效地减少变形和开裂的倾向。
5. 贝氏体等温淬火 a. 在260-400℃等温，获得下贝氏体组织的淬火，
二、退火工艺
定义 退火是将工件加热到适当温度，保温一段时间后再进行缓慢冷却的热处理
工艺。 类型
完全退火— 亚共析钢铸、轧、锻和焊接件， Ac3+30~70℃ 球化退火— 适应共析和过共析钢 ，Ac1+20~30℃ 去应力退火— 消除内应力，﹤Ac3 再结晶退火— 亦形变过程中的中间退火，再结晶温度以上150 ~200℃。 均匀化退火— 亦扩散退火，熔点以下100~200℃ （ 还有不完全退火、等温退火、预防白点退火等） 目的 ① 降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 ② 减少或消除铸、锻、焊等引起的诸如偏析和晶粒粗大等组织缺陷，为尔 后的热处理作组织准备。 ③ 降低或消除工件的内应力，防止变形和开裂。
简述钢的普通热处理
钢的普通热处理方法：
1.正火：将钢加热到适当温度，保温一段时间后取出在空气中
冷却。
正火的主要应用范围有：用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理；用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理；用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织；用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能；用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向；用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
2.淬火：将钢加热至高温后快速冷却，使其硬化。
淬火的主要
目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性。
3.回火：将淬火后的钢加热到一定温度并保温一段时间，然后
冷却。
回火的主要目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。
4.退火：将钢加热至适当温度并保温一段时间后缓慢冷却。
退
火的主要目的是调整硬度以方便切削加工，消除内应力，稳定尺寸，防止加工中变形。
退火还能细化晶粒，改善组织。
5.表面热处理：包括表面淬火和火焰加热表面淬火等。
表面热
处理的主要目的是提高材料表面的硬度和耐磨性。
6.化学热处理：包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
化学热处理的
主要目的是改变材料表面的化学成分，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
碳钢的分类
碳钢的分类碳钢一、碳钢的概念：碳钢是含碳量小于2.11%的铁碳合金，并含有少量的硅、锰、硫、磷等元素。
二、钢和铁的区别：主要以含碳量来区分。
含碳量大于2.11%的铁碳合金称为铁，小于2.11%的铁碳合金称为钢。
成分的不同，决定了结构不同，性能的不同。
日常生活中所说的生铁就是课本上所说的铁，日常生活中所说的熟铁就是课本中所说的钢。
（性能不同）三、钢中常存元素对钢性能的影响：1.有益元素：Si —有很强的固溶强化作用,能脱氧。
Mn —固溶强化，提高钢的强度和硬度、脱氧、去硫。
2.有害元素:P—有很强的固溶强化作用,低温韧性差 ( 冷脆 )。
S —能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( 热裂或热脆 )。
（S 和Fe生成低熔点的共晶体）（一）锰的影响脱氧剂。
有益元素，碳钢中不超过0.8%，（1）固溶强化；（2）形成MnS，消除硫的有害影响。
（二）硅的影响脱氧剂，硅增大钢液的流动性。
可使热轧钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降。
钢的面缩率和冲击韧性下降不明显。
但是，当硅含量超过0.8~1.0%时，则引起断面缩率下降，特别是冲击韧性显著降低。
（三）硫的影响一般来说，硫是有害元素，它主要来自生铁原料、炼钢时加入的矿石和燃料燃烧产物中的二氧化硫。
硫在铁中的溶解度很小。
室温时，硫以硫化物夹杂的形式存在于固态钢中。
硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂，即产生所谓热脆。
硫通过形成硫化物夹杂而对钢的力学性能发生影响。
增加钢中的含硫量，使硫化物夹杂的含量增高，钢的范性和韧性将降低，同时，钢材力学性能的方向性增大，钢的热加工性能也变坏。
硫对钢力学性能的影响，不仅和钢的含硫量有关，而且还和所形成的硫化物夹杂的大小、形状和分布，并与基体的组织有关。
硫能提高钢材的切削加工性，这是硫的有益作用。
在易削钢中，含硫0.08~0.2%，同时含0.50~1.20%Mn。
在大多数情况下，由于硫的有害影响，同时也考虑到硫的偏析倾向很大，所以，一般对钢的含硫量限制甚严。
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铁及铁基合金
合金钢
在碳钢中加入一种或多种合金元素，形成的 钢称之为合金钢。
合金钢分类
按所含合金元素的多少分：低合金钢（总质量分 数低于5％）、中合金钢（总质量分数5％－10 ％）、高合金钢（总质量分数高于10％）。
3。按用途分：碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等
碳钢的牌号与用途
普通碳素结构钢：Q195、 Q215、 Q235、 Q255、 Q275等。 数字表示最低屈服强度。
Q195、 Q215、 Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等。 Q255、 Q275可轧制成型钢、钢板等。
完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火
正火
将钢件加热到AC3和Acm以上30－50度，保持 适当时间后，在空气中冷却，得到珠光体类组
织的热处理工艺。
碳钢的常规热处理
淬火 回火
将钢件加热到奥氏体化后，快速冷却，使组织 转变为马氏体的热处理工艺。所得的马氏体的 形态与钢的成分、原始奥氏体晶粒的大小以及 形成条件有密切关系。奥氏体晶粒越小，马氏 体越细。
按主要合金元素种类分：铬钢、铬镍钢、锰钢、 硅锰钢等。
按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢。
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。合金元素与铁的作用：合金元素加入钢中，首先溶于 铁形成固溶体，超过溶解度极限时与碳形成化合物。合 金元素溶与铁，形成合金铁素体或合金奥氏体。合金元 素溶于铁素体会使钢的室温强度提高，这种作用称为固 溶强化。
铸铁
用途
碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金称之 为铸铁，通常还含有较多的Si、Mn、S、P 等元素。
铸铁时工程上最常用的金属材料，广泛应用在机械 制造、冶金、矿上、石油化工。交通等领域。例如， 铸铁在农业机械中占40－60％，在汽车拖拉机中占 50－70％，在机床制造中占60－90％。铸铁的生产 设备和工艺简单，价格便宜。
铁及铁基合金
铸铁性能特点
石墨的形态对铸铁的力学性能影响较大。 灰口铸铁的抗拉前强度和塑性较低，这 是因为石墨对基体的严重割裂所造成的。 石墨相当于钢基体中的裂纹和空洞，它 减小基体的抗拉强度，并引起应力集中。 石墨量越多，铸铁的抗拉强度越低。
铁及铁基合金
石墨的存在对铸铁的特殊作用
1。铸铁的切削加工性能优异； 2。铸铁的铸造性能良好； 3。铸铁具有耐磨性； 4。铸铁具有良好的减振性； 5。铸铁对缺口不敏感；对铸铁的作用。
铸钢：铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量 分数（以万分数表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。 用途 主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性
的零件，如齿轮、联轴器等。
碳钢的常规热处理
退火
将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后 缓慢冷却（随炉冷却），以获得接近于平衡 状态组织的热处理工艺。
铁及铁基合金
铁碳合金中碳的存在形式
间隙固溶与铁 化合态的渗碳体 游离态的石墨
亚稳态，在一定条件下分解 为铁和石墨
稳定态，可以从铸铁溶液中 析出，也可以从奥氏体中析出
铁及铁基合金
铸铁的种类 根据石墨化程度的不同，铸铁的类型和组织也不同。
灰口铸铁 白口铸铁
各种铸铁的力学性能 见表3－4，P43
麻口铸铁
合金元素的作用
4。加入合金元素Mo、Cu等：提高钢在பைடு நூலகம்氧化性酸中的 耐腐蚀能力。
5。加入合金元素Ti、Nb等：能优先同C形成稳定的碳化 物，使Cr保留在基体中，避免晶界贫Cr，提高钢的耐腐 蚀性。
6。加入合金元素Mn、N等：部分替代Ni以获得奥氏体 组织，并能提高铬不锈钢在有机酸中的耐腐蚀性。
铁及铁基合金
非铁及其合金
铝及铝合金 铜及铜合金 钛及钛合金 镁及镁合金
铝及铝合金
铝及铝合金的特点
密度低、比强度高。纯铝的密度只有2700kg/m3， 仅为铁的1/4。 优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、 耐腐蚀等。
加工性能好。铸造性能好、易于塑性变形，经热处 理后还具有很高的强度。
铝及铝合金
纯铝 纯铝中含有Fe、Si、Zn等元素时，会使性能下降
碳钢的分类
1。按碳的质量百分数分：低碳钢（C：≤0.25％） 中碳钢（C：0.25％≤ C ≤ 0.6％） 高碳钢（C：＞0.6％）
含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低
2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％)
铁及铁基合金
合金元素的作用
1。耐腐蚀性要求越高，碳的质量分数应越低；
2。加入主要的合金元素Cr。Cr能提高基体的电极电位 。在氧化性介质中极易钝化，形成致密的氧化膜，提高 耐腐蚀性 3。加入合金元素Ni。可获得单项的奥氏体组织，显著 提高耐腐蚀性并改善钢的塑性，通过热处理还可以改善 钢的强度。
铁及铁基合金
用途
优质碳素结构钢：钢号以碳的平均质量万分数表示。 如20＃、45＃等。 20＃表示含C：0.20%（万分之20）。 用途 主要用于制造各种机器零件
碳钢的牌号与用途
碳素工具钢：钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。 如T9、T12等。 T9表示含C：0.9%（千分之9）。
用途 主要用于制造各种刀具、量具、模具等
名称
高纯铝
工业高纯铝
纯度
用途
99.93%-99.99% 科学研究、制作电 器
98.85%-99.9% 铝箔、铝合金原料
工业纯铝
98.0%-99.0% 电线、电缆、配置 合金
2。合金元素与碳的作用：对于与碳的亲和力较弱的合金 元素，不与碳发生作用，只溶于铁素体或奥氏体中；对于 与碳的亲和力较强的合金元素，当质量分数较低时，与铁 一起形成合金渗碳体，当质量分数较高时，形成合金碳化 物。
铁及铁基合金
不锈钢
能在大气和一般腐蚀性介质中具有很高耐蚀 性的钢种。
用途
主要用来制造在各种腐蚀性介质中工作并具有较高抗 腐蚀能力的零件或结构件。广泛用于石油、化工、原 子能、海洋开发、国防和一些先端科学技术领域。