钢的热处理59588PPT课件
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第三章--钢的热处理PPT课件
• 如果加热温度过高，或者保温时间过长，将会促使奥氏体晶粒粗化。奥氏 体晶粒粗化后，热处理后钢的晶粒就粗大，会降低钢的力学性能。
04.03.2021
6
电厂金属材料
三、 晶粒度的评定
• 晶粒的大小，或叫晶粒的粗细，是用晶粒度来表示的。
1．起始晶粒度：指钢加热至奥氏体的过程中，当铁素体向奥氏体转变刚刚完了是所形成 的晶粒度，既当奥氏体成核长大时 ，奥氏体晶粒的边界刚刚相碰时的晶粒的大小。
04.03.2021
8
电厂金属材料
• 钢的本质晶粒度是由钢的成分和冶炼条件决定的。含有钛、钒、钨等合金元 素的钢，大多属于本质细晶粒钢。冶炼时采用铝脱氧的钢也为本质细晶粒钢， 而只用硅、锰脱氧的钢则为本质粗晶粒钢。
•这是因为钛、钒、钨及铝等合金元素在钢中能形成金属化合物，这些化合物微粒分 布在奥氏体晶界上能机械地阻止奥氏体晶粒的长大。但是，当温度升得较高时，这些 化合物微粒会发生聚集甚至溶入奥氏体，这样也失去了机械阻碍的作用，晶粒便会迅 速长大。
二、奥氏体化过程
珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。由于珠光体是铁素体和渗碳体的 机械混合物，铁素体与渗碳体的晶包类型不同，含碳量差别很大，转变为奥氏 体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。
奥氏体化大致可分为四个过程，如图3－2所示。
04.03.2021
4
电厂金属材料
1．奥氏体形核
• 奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。由于界面上的碳浓度处于中间 值，原子排列也不规则，原子由于偏离平衡位置处于畸变状态而具有较高的能量。同时位 错和空间密度较高 铁素体和渗碳体的交接处在浓度结构和能量上为奥氏体形核提供了有利 条件。
• 钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。
04.03.2021
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电厂金属材料
三、 晶粒度的评定
• 晶粒的大小，或叫晶粒的粗细，是用晶粒度来表示的。
1．起始晶粒度：指钢加热至奥氏体的过程中，当铁素体向奥氏体转变刚刚完了是所形成 的晶粒度，既当奥氏体成核长大时 ，奥氏体晶粒的边界刚刚相碰时的晶粒的大小。
04.03.2021
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电厂金属材料
• 钢的本质晶粒度是由钢的成分和冶炼条件决定的。含有钛、钒、钨等合金元 素的钢，大多属于本质细晶粒钢。冶炼时采用铝脱氧的钢也为本质细晶粒钢， 而只用硅、锰脱氧的钢则为本质粗晶粒钢。
•这是因为钛、钒、钨及铝等合金元素在钢中能形成金属化合物，这些化合物微粒分 布在奥氏体晶界上能机械地阻止奥氏体晶粒的长大。但是，当温度升得较高时，这些 化合物微粒会发生聚集甚至溶入奥氏体，这样也失去了机械阻碍的作用，晶粒便会迅 速长大。
二、奥氏体化过程
珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。由于珠光体是铁素体和渗碳体的 机械混合物，铁素体与渗碳体的晶包类型不同，含碳量差别很大，转变为奥氏 体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。
奥氏体化大致可分为四个过程，如图3－2所示。
04.03.2021
4
电厂金属材料
1．奥氏体形核
• 奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。由于界面上的碳浓度处于中间 值，原子排列也不规则，原子由于偏离平衡位置处于畸变状态而具有较高的能量。同时位 错和空间密度较高 铁素体和渗碳体的交接处在浓度结构和能量上为奥氏体形核提供了有利 条件。
• 钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。
《钢的热处理》PPT课件
231形成当a过冷到a1线以下时a产生了变化在晶界处产生了fe3c晶核长大使侧a的含量下降当fe3c长大时使到原有的a的c含量达到f时fe3c两侧形成的晶核当f长大时cmax0006向周围的a排出多原子增加了两侧a的c含量促进了fe3c片的形成如此反复24形成f与fe3c层片相间的混合组织与此同时在晶界其他部位又可能产生新的晶核fe3c小片并不断交替生核长大直到各种不同取向的p晶团群彼此相遇a全部转变为p
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组 织，与此同时，在晶界其他部位又可能 产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断 交替生核长大，直到各种不同取向的P晶 团（群）彼此相遇，A全部转变为P。 由此可见，P的形成，包含两个不 同的过程： 通过C的扩散而使成分产生改变，即 由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组 织，与此同时，在晶界其他部位又可能 产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断 交替生核长大，直到各种不同取向的P晶 团（群）彼此相遇，A全部转变为P。 由此可见，P的形成，包含两个不 同的过程： 通过C的扩散而使成分产生改变，即 由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100
钢的热处理PPT课件
晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加热 温度范围。 2.保温时间
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保 温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不 会无限制地长大下去。
.
13
§2 钢在加热和冷却时的转变
影响奥氏体晶粒长大的因素
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体 的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产 中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
连续冷却
等温冷却
时间
.
16
1、过冷奥氏 体的等温转变
共析钢的 等温转变图
§2 钢在加热和冷却时的转变
.
17
§2 钢在加热和冷却时的转变
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
热处理的分类 整体 热处理
热处理
表面 热处理
退火;正火; 淬火;回火;
表面淬火
感应淬火 火焰淬火
化学 热处理
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
.
3
§3-1 钢的热处理概述
箱 式 电 阻 炉
.
4
§3-1 钢的热处理概述
台 车 式 电 阻 炉
.
5
§3-1 钢的热处理概述
连 续ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式 热 处 理 炉
.
6
钢的临界点：
.
20
§2 钢在加热和冷却时的转变
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保 温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不 会无限制地长大下去。
.
13
§2 钢在加热和冷却时的转变
影响奥氏体晶粒长大的因素
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体 的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产 中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
连续冷却
等温冷却
时间
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1、过冷奥氏 体的等温转变
共析钢的 等温转变图
§2 钢在加热和冷却时的转变
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§2 钢在加热和冷却时的转变
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
热处理的分类 整体 热处理
热处理
表面 热处理
退火;正火; 淬火;回火;
表面淬火
感应淬火 火焰淬火
化学 热处理
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
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§3-1 钢的热处理概述
箱 式 电 阻 炉
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§3-1 钢的热处理概述
台 车 式 电 阻 炉
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5
§3-1 钢的热处理概述
连 续ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式 热 处 理 炉
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6
钢的临界点：
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20
§2 钢在加热和冷却时的转变
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
第四章-钢的热处理ppt课件(全)
3.碳化物的转变（250~450℃） 250℃以上回火时， ε碳化物将逐渐转变为稳定的渗碳体组织，到450℃时全 部转变为高度弥散分布的渗碳体。α固溶体中的含碳量已 降到平衡含量而成为铁素体，但其形态仍为针状。由针 状铁素体和高度弥散分布的渗碳体组成的组织——回火 托氏体。
4.渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶（450~700℃） 450℃以上，在渗碳体球化、长大的同时，铁素体在 500~600℃开始再结晶，铁素体由板条状或针状转变为 多边形晶粒。这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状 渗碳体的组织——回火索氏体 。
（2）加热速度 加热速度越快，转变温度越高， 转变时间越短，转变速度越快。
（3）钢的原始组织 原始组织越细，晶核的形 成速度就越快，形成速度较快。
（二）奥氏体晶粒长大及其影响因素
1.奥氏体晶粒度 两种表示方法：用晶粒的平均尺寸 表示；另一种是用晶粒度N来表示。
2.奥氏体晶粒的长大
奥氏体起始晶粒，奥氏体起始晶粒度，实际晶粒，实际晶 粒 度，本质晶粒度，本质粗晶粒钢，本质细晶粒钢
②下贝氏体 在350℃~Ms温度范围内形成的，由含 碳过饱和的针片状铁素体和铁素体片内弥散分布的碳化 物组成。
下贝氏体组织具有 较高的强度、硬度，同 时具有良好的塑性和韧 性。常用等温淬火的方 法获得。
（3）低温转变（马氏体型转变） 在Ms线以下，过冷 奥氏体将转变成马氏体组织，在过冷奥氏体的连续冷 却转变中介绍。
理想的淬火冷却曲线
生产中常用的淬火冷却介质 （1）水及水溶液
（2）油 机械油、变压器油、柴油、植物油等
（二）淬火方法
1.单介质淬火 将奥氏体 化的工件投入一种淬火冷却介 质中，一直冷却到室温的淬火 方法。
一般碳钢在水或水溶液中 淬火，合金钢在油中淬火等均 属单液淬火。
4.渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶（450~700℃） 450℃以上，在渗碳体球化、长大的同时，铁素体在 500~600℃开始再结晶，铁素体由板条状或针状转变为 多边形晶粒。这种在多边形铁素体基体上分布着颗粒状 渗碳体的组织——回火索氏体 。
（2）加热速度 加热速度越快，转变温度越高， 转变时间越短，转变速度越快。
（3）钢的原始组织 原始组织越细，晶核的形 成速度就越快，形成速度较快。
（二）奥氏体晶粒长大及其影响因素
1.奥氏体晶粒度 两种表示方法：用晶粒的平均尺寸 表示；另一种是用晶粒度N来表示。
2.奥氏体晶粒的长大
奥氏体起始晶粒，奥氏体起始晶粒度，实际晶粒，实际晶 粒 度，本质晶粒度，本质粗晶粒钢，本质细晶粒钢
②下贝氏体 在350℃~Ms温度范围内形成的，由含 碳过饱和的针片状铁素体和铁素体片内弥散分布的碳化 物组成。
下贝氏体组织具有 较高的强度、硬度，同 时具有良好的塑性和韧 性。常用等温淬火的方 法获得。
（3）低温转变（马氏体型转变） 在Ms线以下，过冷 奥氏体将转变成马氏体组织，在过冷奥氏体的连续冷 却转变中介绍。
理想的淬火冷却曲线
生产中常用的淬火冷却介质 （1）水及水溶液
（2）油 机械油、变压器油、柴油、植物油等
（二）淬火方法
1.单介质淬火 将奥氏体 化的工件投入一种淬火冷却介 质中，一直冷却到室温的淬火 方法。
一般碳钢在水或水溶液中 淬火，合金钢在油中淬火等均 属单液淬火。
《钢的热处理》PPT课件
度高、保温时间长, 晶粒粗大.
⑵加热速度: 加热速度越快,过热 度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
⑶合金元素：
Nb/%
Nb、Ti对奥氏体晶粒的影响
阻碍奥氏体晶粒长大的元素:
Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、
Mo、Cr、Al等碳化物和氮 化物形成元素。
析出颗粒 对黄铜晶 界的钉扎
ppt课件
16
促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。 ⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的
由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册
中的数据是以30-50℃/h 的速度加热或冷却时测得的.
ppt课件
8
第二节 钢在加热时的转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在
A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加 热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
一、奥氏体的形成过程
ppt课件
10
℃
第四步 奥氏体成分均匀 共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
化：Fe3C溶解后，其所 温 度
在部位碳含量仍很高， ，
通过长时间保温使奥氏
体成分趋于均匀。
ppt课件
11
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢基本 相同。但由于先共析 或 二次Fe3C的存在，要获得 全部奥氏体组织，必须相 应加热到Ac3或Accm以上.
常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均 匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
真空热处理炉
箱式可控气氛多用炉
ppt课件
17
第三节 钢在冷却时的转变
冷却是热处理更重要的工序。 一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程
⑵加热速度: 加热速度越快,过热 度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
⑶合金元素：
Nb/%
Nb、Ti对奥氏体晶粒的影响
阻碍奥氏体晶粒长大的元素:
Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、
Mo、Cr、Al等碳化物和氮 化物形成元素。
析出颗粒 对黄铜晶 界的钉扎
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16
促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。 ⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的
由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册
中的数据是以30-50℃/h 的速度加热或冷却时测得的.
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8
第二节 钢在加热时的转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在
A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加 热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
一、奥氏体的形成过程
ppt课件
10
℃
第四步 奥氏体成分均匀 共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
化：Fe3C溶解后，其所 温 度
在部位碳含量仍很高， ，
通过长时间保温使奥氏
体成分趋于均匀。
ppt课件
11
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢基本 相同。但由于先共析 或 二次Fe3C的存在，要获得 全部奥氏体组织，必须相 应加热到Ac3或Accm以上.
常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均 匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
真空热处理炉
箱式可控气氛多用炉
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17
第三节 钢在冷却时的转变
冷却是热处理更重要的工序。 一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程
《钢的热处理》PPT课件
一、钢的奥氏体化
钢加热到Ac1，点以上时会发生珠光体向奥氏体的转变，加 热到Ac3和Accm点以上时，便全部转变为奥氏体，热处理加热的 主要目的就是为了得到奥氏体，因此这种加热到相变点以上获得 奥氏体组织的过程称为钢的奥氏体化。
1.奥氏体的形成
精选ppt
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5
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
钢的热处理的目的在于消除毛坯(如铸件、锻件等)中缺陷， 改善其工艺性能，为后续工序作好组织准备;更重要的是热处理能 显著提高钢的力学性能，从而充分发挥钢材的潜力，提高工件的 使用性能和使用寿命。因此，热处理在机械制造工业中占有十分 重要的地位。
根据加热和冷却方法不同，常用的热处理大致分类如下。 (1)整体热处理对工件进行整体穿透加热。常用的方法有:退 火、正火、淬火、回火等。
二、奥氏体晶粒的长大及其影响因素
精选ppt
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9
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
奥氏体形成后继续加热或保温，在伴随着残余渗碳体的溶解
和奥氏体的均匀化同时，奥氏体的晶粒将发生长大。其结果使钢
件冷却后的机械性能降低，特别是冲击韧性变坏;奥氏体晶粒粗大
也是淬火变形和开裂的重要原因。所以，为了获得细晶粒的奥氏
7
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
较低，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散，才能得到成分均
匀的奥氏体。如图3-3为钢的奥氏体化过程。
由上可知，热处理的保温，不仅是为了将工件热透，而且也
是为了获得均匀的奥氏体组织，以便冷却后能得到良好的组织和
性能。
亚共析钢和过共析钢加热到Ac1点以上时，珠光体转变成奥 氏体，得到的组织为奥氏体和先析的铁素体或渗碳体，称为不完
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钢加热到Ac1，点以上时会发生珠光体向奥氏体的转变，加 热到Ac3和Accm点以上时，便全部转变为奥氏体，热处理加热的 主要目的就是为了得到奥氏体，因此这种加热到相变点以上获得 奥氏体组织的过程称为钢的奥氏体化。
1.奥氏体的形成
精选ppt
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5
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
钢的热处理的目的在于消除毛坯(如铸件、锻件等)中缺陷， 改善其工艺性能，为后续工序作好组织准备;更重要的是热处理能 显著提高钢的力学性能，从而充分发挥钢材的潜力，提高工件的 使用性能和使用寿命。因此，热处理在机械制造工业中占有十分 重要的地位。
根据加热和冷却方法不同，常用的热处理大致分类如下。 (1)整体热处理对工件进行整体穿透加热。常用的方法有:退 火、正火、淬火、回火等。
二、奥氏体晶粒的长大及其影响因素
精选ppt
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9
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
奥氏体形成后继续加热或保温，在伴随着残余渗碳体的溶解
和奥氏体的均匀化同时，奥氏体的晶粒将发生长大。其结果使钢
件冷却后的机械性能降低，特别是冲击韧性变坏;奥氏体晶粒粗大
也是淬火变形和开裂的重要原因。所以，为了获得细晶粒的奥氏
7
§ 3.1 钢在加热时的组织转变
较低，只有延长保温时间，通过碳原子的扩散，才能得到成分均
匀的奥氏体。如图3-3为钢的奥氏体化过程。
由上可知，热处理的保温，不仅是为了将工件热透，而且也
是为了获得均匀的奥氏体组织，以便冷却后能得到良好的组织和
性能。
亚共析钢和过共析钢加热到Ac1点以上时，珠光体转变成奥 氏体，得到的组织为奥氏体和先析的铁素体或渗碳体，称为不完
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钢的热处理 PPT课件
组织：球化珠光体（球粒状渗碳体 +铁素体）。
球 化 退 火
目的：消除应力，使钢的渗碳体球状化， 以降低硬度，改善切削加工性，并为以后 的热处理工序作好组织准备。 应用：主要用于共析碳钢、过共析碳钢 和合金工具钢。
加热温度：再结晶温度以上（一般为650 ～700℃
再 结 晶 退 火
目的：消除加工硬化，恢复塑性。
热处理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
整体热处理：退火、正火、淬火、回火 感应加热 表面淬火 火焰加热 电接触加热 激光加热 表面热处理 渗碳 渗氮 化学热处理 碳氮共渗 渗金属等
热处理工艺曲线
热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，其工艺过程用温度-时间坐标系中的 曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
应用：主要用于经冷塑性加工，如冷轧、 冷冲、冷拔而发生加工硬化的钢件。
去 应 力 退 火
加热温度：Ac1以下某一温度（一般为 500～650℃）
目的：消除由于塑性变形、焊接、切 削加工、铸造等形成的残余应力。
工艺方法：将工件加热到高温（1050～ 1150℃），并长时间保温，然后缓慢冷却 的退火工艺。
第 3章
一、概述
钢的热处理
二、钢在加热时的组织 三、钢在冷却时的组织 四、钢的退火与正火 五、钢的淬火 六、钢的回火
七、钢的表面热处理
八、热处理工艺的应用
概述
热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温 和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 热处理的目的
（1）提高钢的力学性能；
（2）改善钢的工艺性能。 热处理的理论依据：铁碳合金相图
温 度 加热 保 温 冷却
0
热处理工艺曲线
时间
一、钢在加热时的组织转变
球 化 退 火
目的：消除应力，使钢的渗碳体球状化， 以降低硬度，改善切削加工性，并为以后 的热处理工序作好组织准备。 应用：主要用于共析碳钢、过共析碳钢 和合金工具钢。
加热温度：再结晶温度以上（一般为650 ～700℃
再 结 晶 退 火
目的：消除加工硬化，恢复塑性。
热处理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
整体热处理：退火、正火、淬火、回火 感应加热 表面淬火 火焰加热 电接触加热 激光加热 表面热处理 渗碳 渗氮 化学热处理 碳氮共渗 渗金属等
热处理工艺曲线
热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，其工艺过程用温度-时间坐标系中的 曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
应用：主要用于经冷塑性加工，如冷轧、 冷冲、冷拔而发生加工硬化的钢件。
去 应 力 退 火
加热温度：Ac1以下某一温度（一般为 500～650℃）
目的：消除由于塑性变形、焊接、切 削加工、铸造等形成的残余应力。
工艺方法：将工件加热到高温（1050～ 1150℃），并长时间保温，然后缓慢冷却 的退火工艺。
第 3章
一、概述
钢的热处理
二、钢在加热时的组织 三、钢在冷却时的组织 四、钢的退火与正火 五、钢的淬火 六、钢的回火
七、钢的表面热处理
八、热处理工艺的应用
概述
热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温 和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 热处理的目的
（1）提高钢的力学性能；
（2）改善钢的工艺性能。 热处理的理论依据：铁碳合金相图
温 度 加热 保 温 冷却
0
热处理工艺曲线
时间
一、钢在加热时的组织转变
钢的热处理及工艺课件(PPT44张)
1、奥氏体的形成过程
一、钢的临界温度 在缓慢加热和冷却 时，其固态转变 的临界温度是由 相图决定。 二、加热时组织转 变 是从室温组织转变 为A组织的过程， 故也称为奥氏体 化（A化）。 P （详述） A化一般包括四个连 续转变过程： F
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E
A AC3 A3 Ar3 Acm Arcm
ACcm
S
Ar1
(Hull–Mehl mechanism for pearlite initiation)
Formation of a binodule. Note that the formation of a in γ 2 (b) can catalyze the formation of u in both γ 1 and γ 2 (c). Light micrograph of a series of uninodules (A) and binodules (B) in a partially transformed eutectoid steel. Note that pearlite initiation is almost exclusively at the grain boundaries. In addition, complete coverage of the boundaries has led to site saturation. The approximate positions of the grain boundaries are delineated by the heavy lines. (Computer enhanced image, from an original in Mehl )
钢在冷却时的组织转变返回
钢经加热获得A组织，其最终性能是由随后的冷却所得到的组织来决定，因 此控制A在冷却时的转变过程是获得所需性能的关键。深入研究A在冷却时的 转变规律则需掌握A冷却方式、过冷A等温转变曲线、过冷A连续冷却转变曲 线等内容。(补充等温转变曲线的建立）
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热处理工艺
最终热处理：赋予工件所需的力学性能
举例：
零件的典型加工工艺路线：
毛坯
（锻件）
预备热处理
（退火、正火）
机加工
（车削）
最终热处理
（淬火、回火）
精加工
（磨削）
钢的热处理－热处理的基本概念
四、钢的临界转变温度（Critical Temperature of Steels）
钢的临界转变温度是钢在热 处理时制定加热、保温、冷 却工艺的重要依据，由铁碳 合金相图确定。
改善钢铁材料性能的途径：
合金化（Alloying） 通过在钢中加入合金元素，调整钢的化学成分，从而获得优良的 性能。 热处理（Heat Treatment） 将金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和 结构，从而获得优良的性能。
钢的热处理－热处理的基本概念 第一节 热处理的基本概念 一、热处理的定义
30C～50C
Ac3 加
保温
随 炉冷却 600C 空
热
冷
温度
时间
适用范围：亚共析成分的钢。
钢的热处理－钢的退火与正火
等温退火（Isothermal Annealing）
工艺规范：
加热温度：对亚共析成分的钢，Ac3 + 30C～50C； 对过共析成分的钢，Ac1 + 30C～50C。
温度
30C～50C 保温
改善钢（工件）的力学性能或工艺性能，充分发挥钢的性能潜力， 提高工件 质量，延长工件寿命。
重要结论：
材料是否能够通过热处理而改善其性能，关键条件是材料在加热和冷却过程 中是否发生组织和结构的变化。
钢的热处理-热处理的基本概念
三、热处理的类型
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
热处理工艺
普通热处理
重要结论：钢的实际临
界转变温度总是滞后于理论 临界转变温度,即加热时需 要过热，冷却时需要过冷。
G
A3
温 Ar3
Ac3
度
P
S
Q
E
Accm
Acm
Arcm Ac1 A1 Ar1
wC（%）
Fe－Fe3C相图的共析转变部分
钢的热处理－钢在加热时的转变
第二节 钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ加热时的转变
两种加热方式：
第①种加热方式发生在临界温
(整体热处理)
表面热处理
退火 正火 淬火 回火
感应加热表面淬火 表面淬火 火焰加热表面淬火
电接触加热表面淬火
渗碳 化学热处理 渗氮（氮化）
碳氮共渗
控制气氛热处理 其他热处理 真空热处理
形变热处理
钢的热处理－热处理的基本概念
2.按热处理在工件生产过程中的位置和作用不同分类
预备热处理：为随后的加工或热处理作准备
③冷却（Cooling） 目的是使奥氏体转变为不同的组织。
热处理后的组织
加热、保温后的奥氏体在随后的冷却过程中，根据冷却速度的不同将转变成 不同的组织。不同的组织具有不同的性能。
钢的热处理－热处理的基本概念
热处理的特点
热处理不改变工件的形状，仅改变钢的内部组织和结构，从而改变钢的性能。
热处理的作用
度Ac1以上，一定有组织转变，是
一种相变过程。 第②种加热方式发生在临界温
度Ac1以下，不一定有组织转变。
加热的目的：
本节介绍第①种加热过程，目
温度
加 热加
热
保温 保温
Ac1
冷 冷
却
却 ②①
时间
加热钢的两种方式
相变（Phase Transformation）：
的是使钢从室温组织（如珠光体） 材料中的一种相在一定条件下转变
热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结 构，从而获得所需性能的一种工艺过程。
温度
保温
临界温度
冷 加
热
却
时间
热处理工艺曲线示意图
钢的热处理－热处理的基本概念
二、热处理的基本要素和作用
热处理的三大要素
①加热（ Heating） 目的是获得均匀细小的奥氏体组织。
②保温（Holding） 目的是保证工件烧透，并防止脱碳和氧化等。
钢的热处理
Heat Treatment of Steels
主要内容：
热处理的基本概念 钢在加热时的转变 钢在冷却时的转变 钢的退火与正火 钢的淬火与回火 钢的表面热处理
热处理原理 热处理工艺
钢铁材料是工程材料中最重要的材料之一，在机械制造业中的比例 达到90%左右，在汽车制造业中的比例达到70%，在其他制造业中也 是最重要的材料之一。
转变为奥氏体，即获得均匀
为另一种相的过程。
细小的奥氏体组织。该过程又称为钢的奥氏体化（Austenitizing）。
钢的热处理－钢的退火与正火
第四节 钢的退火与正火
一、退火（Annealing）
1.退火的定义
通常是随炉冷却
退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温后缓慢冷却下来以获得近于平 衡状态组织的热处理工艺。
Ac3或Ac1
等温
加
热 A→P转变温度区
临界温度
空 冷
特点：
大大缩短工件在 炉内的时间。
时间
适用范围： 亚共析钢、（尤其是）合金钢。
钢的热处理－钢的退火与正火
球化退火（Spheriodizing Annealing）
工艺规范： 加热温度：Ac1附近。 目的： 使钢中的渗碳体或碳化物球状化，以获得粒（球）状珠光体。 适用范围： 共析成分和过共析成分的钢。
2.退火的目的
①调整硬度以便切削加工
适于机加工的硬度：HB170～230。
②消除残余内应力
防止工件淬火时变形或开裂。
③细化晶粒，改善组织
④为最终热处理（淬火和回火）作组织准备
获得粒（球）状珠光体。
钢的热处理－钢的退火与正火
3.退火的种类
第一类退火：
目的和作用： 不以组织转变为目的，使钢的不平衡状态过渡到平衡状态。 种类： 扩散退火、再结晶退火、去应力退火。
第二类退火：
目的和作用： 以改变组织和性能为目的，获得以珠光体为主的组织，并使钢中的珠光体、 铁素体和碳化物等组织形态及分布达到要求。 种类： 完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火。
钢的热处理－钢的退火与正火
完全退火（Complete Annealing）
工艺规范： 加热温度：Ac3 + 30C～50C。
扩散退火（Diffusing Annealing）
又称为均匀化退火（Homogenizing Annealing）。 工艺规范： 加热温度：略低于相图上的固相线。 目的： 消除偏析。
钢的热处理－钢的退火与正火
二、正火（Normalizing）
1.正火的定义
正火是将钢加热至Ac3或Accm+ 30C～50C，保温后空冷以获得近于平衡状态组 织的热处理工艺。 与退火相比，正火冷却速度快，得到较细的P，强度和硬度也较高。
最终热处理：赋予工件所需的力学性能
举例：
零件的典型加工工艺路线：
毛坯
（锻件）
预备热处理
（退火、正火）
机加工
（车削）
最终热处理
（淬火、回火）
精加工
（磨削）
钢的热处理－热处理的基本概念
四、钢的临界转变温度（Critical Temperature of Steels）
钢的临界转变温度是钢在热 处理时制定加热、保温、冷 却工艺的重要依据，由铁碳 合金相图确定。
改善钢铁材料性能的途径：
合金化（Alloying） 通过在钢中加入合金元素，调整钢的化学成分，从而获得优良的 性能。 热处理（Heat Treatment） 将金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和 结构，从而获得优良的性能。
钢的热处理－热处理的基本概念 第一节 热处理的基本概念 一、热处理的定义
30C～50C
Ac3 加
保温
随 炉冷却 600C 空
热
冷
温度
时间
适用范围：亚共析成分的钢。
钢的热处理－钢的退火与正火
等温退火（Isothermal Annealing）
工艺规范：
加热温度：对亚共析成分的钢，Ac3 + 30C～50C； 对过共析成分的钢，Ac1 + 30C～50C。
温度
30C～50C 保温
改善钢（工件）的力学性能或工艺性能，充分发挥钢的性能潜力， 提高工件 质量，延长工件寿命。
重要结论：
材料是否能够通过热处理而改善其性能，关键条件是材料在加热和冷却过程 中是否发生组织和结构的变化。
钢的热处理-热处理的基本概念
三、热处理的类型
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
热处理工艺
普通热处理
重要结论：钢的实际临
界转变温度总是滞后于理论 临界转变温度,即加热时需 要过热，冷却时需要过冷。
G
A3
温 Ar3
Ac3
度
P
S
Q
E
Accm
Acm
Arcm Ac1 A1 Ar1
wC（%）
Fe－Fe3C相图的共析转变部分
钢的热处理－钢在加热时的转变
第二节 钢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ加热时的转变
两种加热方式：
第①种加热方式发生在临界温
(整体热处理)
表面热处理
退火 正火 淬火 回火
感应加热表面淬火 表面淬火 火焰加热表面淬火
电接触加热表面淬火
渗碳 化学热处理 渗氮（氮化）
碳氮共渗
控制气氛热处理 其他热处理 真空热处理
形变热处理
钢的热处理－热处理的基本概念
2.按热处理在工件生产过程中的位置和作用不同分类
预备热处理：为随后的加工或热处理作准备
③冷却（Cooling） 目的是使奥氏体转变为不同的组织。
热处理后的组织
加热、保温后的奥氏体在随后的冷却过程中，根据冷却速度的不同将转变成 不同的组织。不同的组织具有不同的性能。
钢的热处理－热处理的基本概念
热处理的特点
热处理不改变工件的形状，仅改变钢的内部组织和结构，从而改变钢的性能。
热处理的作用
度Ac1以上，一定有组织转变，是
一种相变过程。 第②种加热方式发生在临界温
度Ac1以下，不一定有组织转变。
加热的目的：
本节介绍第①种加热过程，目
温度
加 热加
热
保温 保温
Ac1
冷 冷
却
却 ②①
时间
加热钢的两种方式
相变（Phase Transformation）：
的是使钢从室温组织（如珠光体） 材料中的一种相在一定条件下转变
热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结 构，从而获得所需性能的一种工艺过程。
温度
保温
临界温度
冷 加
热
却
时间
热处理工艺曲线示意图
钢的热处理－热处理的基本概念
二、热处理的基本要素和作用
热处理的三大要素
①加热（ Heating） 目的是获得均匀细小的奥氏体组织。
②保温（Holding） 目的是保证工件烧透，并防止脱碳和氧化等。
钢的热处理
Heat Treatment of Steels
主要内容：
热处理的基本概念 钢在加热时的转变 钢在冷却时的转变 钢的退火与正火 钢的淬火与回火 钢的表面热处理
热处理原理 热处理工艺
钢铁材料是工程材料中最重要的材料之一，在机械制造业中的比例 达到90%左右，在汽车制造业中的比例达到70%，在其他制造业中也 是最重要的材料之一。
转变为奥氏体，即获得均匀
为另一种相的过程。
细小的奥氏体组织。该过程又称为钢的奥氏体化（Austenitizing）。
钢的热处理－钢的退火与正火
第四节 钢的退火与正火
一、退火（Annealing）
1.退火的定义
通常是随炉冷却
退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温后缓慢冷却下来以获得近于平 衡状态组织的热处理工艺。
Ac3或Ac1
等温
加
热 A→P转变温度区
临界温度
空 冷
特点：
大大缩短工件在 炉内的时间。
时间
适用范围： 亚共析钢、（尤其是）合金钢。
钢的热处理－钢的退火与正火
球化退火（Spheriodizing Annealing）
工艺规范： 加热温度：Ac1附近。 目的： 使钢中的渗碳体或碳化物球状化，以获得粒（球）状珠光体。 适用范围： 共析成分和过共析成分的钢。
2.退火的目的
①调整硬度以便切削加工
适于机加工的硬度：HB170～230。
②消除残余内应力
防止工件淬火时变形或开裂。
③细化晶粒，改善组织
④为最终热处理（淬火和回火）作组织准备
获得粒（球）状珠光体。
钢的热处理－钢的退火与正火
3.退火的种类
第一类退火：
目的和作用： 不以组织转变为目的，使钢的不平衡状态过渡到平衡状态。 种类： 扩散退火、再结晶退火、去应力退火。
第二类退火：
目的和作用： 以改变组织和性能为目的，获得以珠光体为主的组织，并使钢中的珠光体、 铁素体和碳化物等组织形态及分布达到要求。 种类： 完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火。
钢的热处理－钢的退火与正火
完全退火（Complete Annealing）
工艺规范： 加热温度：Ac3 + 30C～50C。
扩散退火（Diffusing Annealing）
又称为均匀化退火（Homogenizing Annealing）。 工艺规范： 加热温度：略低于相图上的固相线。 目的： 消除偏析。
钢的热处理－钢的退火与正火
二、正火（Normalizing）
1.正火的定义
正火是将钢加热至Ac3或Accm+ 30C～50C，保温后空冷以获得近于平衡状态组 织的热处理工艺。 与退火相比，正火冷却速度快，得到较细的P，强度和硬度也较高。