机械工程材料钢的热处理
常用钢材热处理参数
常用钢材热处理参数常见的钢材热处理参数包括淬火、回火、退火、正火等。
下面将详细介绍它们的温度范围、保温时间以及应用领域。
1. 淬火（quenching）淬火是指将加热至临界温度以上的钢材迅速冷却至室温或低温的热处理过程。
淬火的目的是增加钢材的硬度和强度。
常见的淬火温度范围为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
钢材的选用因素包括成分、形状和尺寸、要求的性能等。
应用领域包括汽车零部件、工具、刀具等。
2. 回火（tempering）回火是指将淬火后的钢材加热至一个较低的温度范围并持续保温一段时间的热处理过程。
回火使得钢材硬度和强度降低，但同时也提高了其韧性和可塑性。
回火一般在淬火后立即进行。
温度范围通常为150℃到700℃，保温时间则根据要求的性能来确定。
应用领域包括航空航天、机械零部件、轴承等。
3. 退火（annealing）退火是指将钢材加热至足够高的温度并持续保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理过程。
退火的目的是消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
退火温度和保温时间的选择依赖于钢材的成分和形状，一般在600℃到800℃之间。
应用领域涉及到钢材的精密加工，如汽车制造、船舶等。
4. 正火（normalizing）正火是指将加热至临界温度以上的钢材空气冷却至室温的热处理过程。
正火可以消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
正火温度范围一般为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
应用领域包括汽车零部件、轴承、机械零件等。
此外，还有其他钢材热处理方法如奥氏体化退火、球化退火等针对不同的钢材类型和应用需求的热处理方法。
具体的热处理参数应根据材料的成分、形状和要求的性能来确定，并结合实际生产条件进行调整。
因此，在进行钢材热处理时，需要进行一系列的试验和分析，以确定最佳的处理参数。
45钢的热处理
45钢的热处理45钢是一种常用的工程材料，它具有优异的机械性能和耐磨性，在工业领域得到广泛应用。
热处理是一种常见的钢材加工工艺，通过改变钢材的组织结构和性能，来满足不同的使用要求。
本文将探讨45钢的热处理过程及其对钢材性能的影响。
热处理是利用加热和冷却过程来改变钢材的组织结构和性能的过程。
45钢的热处理通常包括退火、正火和淬火三个主要过程。
首先是退火过程。
退火是将45钢加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温的过程。
通过退火，可以消除钢材内部的应力，提高钢材的塑性和韧性。
此外，退火还可以改善45钢的加工性能，降低加工难度。
接下来是正火过程。
正火是将退火后的45钢加热至适当温度，然后迅速冷却至室温的过程。
正火可以使钢材的硬度得到适度提高，提高钢材的强度和硬度，同时保持一定的韧性。
正火过程中的冷却速度相对较慢，能够使钢材的组织结构得到均匀细小化，提高钢材的综合性能。
最后是淬火过程。
淬火是将已经正火过的45钢迅速冷却至室温以下的过程。
淬火能够使钢材的硬度大幅提高，但也会降低钢材的韧性。
淬火的冷却速度非常快，可以使钢材的组织结构变得致密，形成硬质组织，提高钢材的耐磨性和抗变形能力。
通过以上三个热处理过程，45钢的性能可以得到显著改善。
退火可以提高钢材的塑性和韧性，使其更易于加工和成形。
正火可以提高钢材的强度和硬度，同时保持一定的韧性。
淬火可以使钢材的硬度大幅提高，提高钢材的耐磨性和抗变形能力。
除了上述三个主要的热处理过程，还有一些其他的辅助热处理工艺可以应用于45钢。
其中包括回火、表面改性等。
回火是将淬火后的钢材加热至适当温度，然后缓慢冷却的过程。
回火可以降低淬火后钢材的脆性，提高钢材的韧性。
表面改性是通过在45钢表面形成一层硬质化合物或涂层，提高钢材的耐磨性和抗腐蚀性能。
热处理是改善45钢性能的有效方法。
通过退火、正火和淬火等热处理过程，可以使45钢达到理想的硬度、强度和韧性的平衡，满足不同工程应用的要求。
机械工程材料-3章 钢的热处理
珠光体型转变，在A1～550℃等温； 贝氏体型转变，在550℃～Ms等温； 马氏体型转变，冷却至MS以下。
共析钢等温冷却转变曲线
随着过冷度的增大，奥氏体转 变温度降低，生成的珠光体片层间 距变小。依据片层间距的大小，将 其分别称为珠光体、索氏体、屈氏 体。珠光体片越细，HB↑，Rm↑。
珠光体 符 号：P 等温温度： A1 ~ 650℃ 层片间距：>0.4μm
①钢加热温度由冷却前希望得到的组 织决定。如果希望得到单相奥氏体组织， 需要在Ac3和Accm以上温度加热，过共析钢 如果不希望二次渗碳体全部溶解到奥氏体 中，需要在Ac1和Accm之间温度加热。 ②加热温度越高，保温时间越长，奥 氏体成分均匀，但晶粒越粗大。 ③加热速度越快，相变的过热度增大， 奥氏体实际形成温度越高，生成的奥氏体 晶粒度愈小。 ④生成的奥氏体晶粒大小也与钢的化 学成分和原始组织有关，有的钢晶粒长大 倾向小。
表 面 热处理 化学热处理
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属等
3.1 钢的热处理原理
3.1.1 钢在加热时的组织转变
1 钢的组织转变温度
对不同成分和组织的钢，在 进行加热或冷却时，如果加热或 冷却速度非常缓慢，钢的组织变 化规律和铁碳相图一致。
经过PSK线（A1）时，发生 A P 转变 经过GS线（A3）时，发生 A F 转变 经过ES线（Acm）时，发生 A A+Fe3CⅡ
则A1、A3、Acm被称为碳钢固 态平衡组织转变临界温度。
铁碳相图
由于实际加热或冷却不可能非常 缓慢，加热时相变需要具有一定的过 热度，冷却时相变需要具有一定的过 冷度，组织转变才能进行。 习惯上，将碳钢加热时的相变温 度分别标记为Ac1、Ac3、Accm，其冷却 时的相变温度分别标记为Ar1、Ar3、 Arcm。 例如：对亚共析钢，当加热到 Ac1时发生P→A，加热到Ac3时才全部 转变为A；对共析钢当加热到Ac1时发 生P→A；对过共析钢加热到Ac1时发 生P→A，加热到Accm以上时渗碳体才 全部转变为A。
钢的热处理
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。
保温 温度 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。
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）
热处理的作用
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
时间 / s
马氏体转变时产生的组织应力。
温度 / C
Ms
理想淬火介质的冷却曲线
钢的热处理－钢的淬火与回火
常用淬火介质：
①水 特点：经济，冷却能力较强，但在Ms点附近冷速过快。 适用范围：碳钢。 盐水：盐或碱的水溶液，高温冷却能力比水强，适用于碳钢。 ②油
特点：低温区（Ms点附近）冷速缓慢，可有效降低变形和开裂倾向，
两个方面的问题：
冷却速度大，容易获得马氏体。 冷却速度大，内应力大，工件变形和开裂的倾向大。
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指通过加热、保温和冷却等一系列工艺，改变钢材的组织和性能，以达到一定的技术要求。
在工程实践中，钢材热处理是非常重要的一环，可以有效提高钢材的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能。
下面将介绍钢材热处理的四种常见方法。
首先，淬火是一种常见的钢材热处理方法。
淬火是指将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却到室温或低温，使其组织发生相变，从而获得高硬度和高强度。
淬火是通过快速冷却来固溶过饱和的碳元素，形成马氏体组织，从而提高钢材的硬度。
淬火后的钢材具有较高的表面硬度和内部强度，适用于制作刀具、弹簧等工件。
其次，回火是钢材热处理的另一种重要方法。
回火是指将淬火后的钢材加热至较低的温度，保温一定时间后再冷却，目的是消除淬火产生的残余应力和改善硬度。
回火可以使钢材获得适当的硬度和韧性，提高其耐磨性和抗断裂性能，适用于制作各种机械零件和工具。
另外，正火是一种钢材热处理方法，也称为退火。
正火是将钢材加热至适当温度，保温一定时间后缓慢冷却，目的是使钢材内部组织发生均匀的晶粒再结晶和析出碳化物，从而获得较好的韧性和塑性。
正火后的钢材具有较低的硬度和较高的韧性，适用于制作焊接零件和需要较高韧性的零件。
最后，固溶处理是一种钢材热处理方法，主要用于不锈钢和高温合金等特殊钢材。
固溶处理是将钢材加热至固溶温度，然后保温一定时间后迅速冷却，目的是溶解钢材中的合金元素和固溶相，从而提高钢材的塑性和加工性能。
固溶处理后的钢材具有较好的塑性和韧性，适用于制作航空发动机零件和化工设备等高温高压工件。
综上所述，钢材热处理的四种方法分别是淬火、回火、正火和固溶处理。
每种方法都有其适用的钢材和工件类型，通过合理选择和控制热处理工艺参数，可以使钢材获得理想的组织和性能，满足不同工程要求。
在实际生产中，需要根据具体情况选择合适的热处理方法，以确保钢材具有良好的性能和可靠的使用寿命。
机械工程材料钢的热处理实验报告
实验报告院系：课程名称: 日期:班级: 组号：学号：实验室：专业：姓名：教师签名：实验名称：钢的热处理实验成绩评定：实验仪器材料:箱式电炉若干，洛氏硬度计一台，45钢、T12钢试样若干(直径1.5CM)、淬火水槽-个. 实验目的要求：1.初步掌握普通热处理的基本工艺方法2、掌握成分(含碳量)、工艺（加温温度)对钢组织和性能的影响。
实验原理：热处理是将钢加热到一定温度、经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。
普通热处理分为退火、正火，淬火和回火。
钢加热到一定温度保温后缓慢冷却(通常随炉冷却)至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。
奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到共析铁素体（或渗碳体）加珠光体。
过冷奥氏体快冷(大于临界冷速)叫淬火，得到马氏体组织。
淬火钢再加热到A1以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。
随冷却速度赠加，钢的硬度升高。
通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是A c3+30~50℃，过失析钢的球化退火及淬火加热温度是A c1 +30~50℃，过共析钢的正火温度是A cⅢ+30~50℃，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。
表格 1 碳钢普通热处理的加热温度、冷却方式、组织性能及应用范围表格 2 实验参数设计实验步骤：根据实验对45钢进行正淬火和回火热处理，并测定硬度，分析工艺对钢性能的影响。
结果分析:1.热处理条件加热温度、冷却速度、回温度等)对实验和性能的影响。
答：不同的条件下的材料组织和性能也会有所不同。
工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告
工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告工程材料综合实验处理报告单位：过程装备与控制工程10-1班实验者: 侯鹏飞学号10042107胡兴文学号10042108李东升学号10042110【实验名称】工程材料综合实验【实验目的】运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，并提高分析问题和解决问题的能力。
通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的仪器和设备：1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；3、了解碳钢的热处理操作；4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；5、观察热处理后钢的组织及其变化；6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。
【实验材料及设备】1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10）【实验内容】三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。
1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。
做实验前完成。
样品加热温度保温时间冷却方式20# 880℃25min 空冷45# 淬火880℃高温回火600℃淬火25min高温回火25min水冷T10 900℃30min 水冷2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。
样品20# 45# T10 硬度HRB50 HRC20 HR633、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。
4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。
样品成分组织性能20# 马氏体F+P冲压性与焊接性良好45# 马氏体F+P经热处理后可获得良好的综合机械性能T10 马氏体+奥氏体P+Fe3C II硬度高，韧性适中【实验步骤】1、观察平衡组织并测硬度：（1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）；（2）观察并拍摄显微组织；（3）测试硬度。
c60e钢热处理调质工艺
C60E钢是一种高强度低合金结构钢，通常适用于制造承受高应力及要求良好焊接性能的工程结构件，如机械零件、车辆零件等。
C60E钢的热处理调质工艺是一种重要的热处理方法，通过该工艺可以提高钢的力学性能，满足不同的工程应用需求。
C60E钢的热处理调质工艺大致步骤如下：
1. 加热：将C60E钢工件加热到适当的温度，通常在850°C到950°C之间，温度视具体要求及工件尺寸而定。
加热时要保证整个工件温度均匀，避免过热和脱碳。
2. 保温：在设定温度下保持一段时间，以确保整个工件内部温度均匀，并使奥氏体相充分形成。
保温时间依据工件厚度而定，通常为几分钟到几小时。
3. 冷却：在热处理炉中缓慢冷却（通常是水冷或油冷），也可在空气中自然冷却。
缓慢冷却可以避免产生大的热应力和避免变形。
调质处理的关键参数包括加热温度、保温时间和冷却速度。
这些参数将影响工件的硬度、强度、韧性等力学性能。
完成调质处理后，C60E钢的力学性能将得到显著提升，硬度一般可以达到340HB至420HB，抗拉强度在600MPa以上，具有良好的综合机械性能。
机械工程材料案例分析钢的热处理案例分析
机械工程材料钢的热处理案例分析姓名：学号：专业：年级：学院：指导教师：青海民族大学2020年12 月27 日摘要钢的热处理:是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是:只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
对45钢的热处理时45钢淬火处理后最高可以达到HRC55，当然要求热处理工艺和材质成分要对。
但要达到HRC55的硬度，45钢就只能进行低温回火，得到的回火马氏体较粗大，材料硬而脆，使用意义不在，所以一般45钢淬火后的硬度控制在HRC50左右。
如果没有耐磨性的要求，更常用的是调质处理。
目录第一章绪论1.1中国钢铁产业的现状，1.2碳钢的应用、优点及缺点...1.3钢的热处理工艺1.4本论文研究内容第二章普通热处理工艺对45钢组织和硬度的影响2.1普通热处理工艺对45钢组织的影响2.2普通热处理工艺对45钢硬度的影响第三章结论参考文献.第一章绪论1.1中国钢铁产业的现状中国1949年全国产钢只有16万吨，新中国成立，我国钢铁工业进入-一个崭新的历史时期。
1996年钢产量超过1亿吨，2005年的钢产量达到了创纪录的3.5亿吨，2007年我国生产粗钢近4.9亿吨，总体星较快增长态势。
60多年来中国的产钢量增长1000多倍，成为世界钢铁发展史上的大奇迹。
当前钢铁生产的发展得益于钢铁科技发展为钢铁行业的清洁生产奠定了良好的基础，使钢铁生产不断降低消耗与成本，不断优化钢铁材料的性能，成为各行业协调发展，优化环境的重要支撑条件。
钢铁科技的自身优化与完善，还有赖于信息、环境、装备、加工等学科技术进步的推动。
可以肯定，今后直到2020年的10~15年内，钢铁工业作为国民经济重要基础产业与支柱产业的地位不会改变。
目前，我国钢铁产业的生产力布局相对比较分散，产业布局方式既不适应铁矿资源结构的变化，也有悖于市场选择和环保优先的原则。
25钢热处理
25钢热处理25钢是一种常用的工程结构钢，常用于制造机械零件和构件。
为了提高25钢的力学性能和使用寿命，通常需要对其进行热处理。
本文将介绍25钢的热处理工艺及其对材料性能的影响。
热处理是通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能。
对于25钢来说，常用的热处理方法有退火、正火和淬火。
退火是将25钢加热到临界温度以上，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除25钢中的应力和组织缺陷，提高其塑性和韧性。
在退火过程中，25钢的晶粒会长大，晶界清晰，从而提高了材料的强度和韧性。
正火是将25钢加热到临界温度以上，然后快速冷却至适当温度。
正火可以使25钢获得较高的强度和硬度。
正火后的25钢具有细小的晶粒和均匀的组织，能够提高其耐磨性和抗疲劳性能。
淬火是将25钢加热到临界温度以上，然后迅速冷却至室温。
淬火可以使25钢获得高硬度和高强度，但也会导致材料脆性增加。
为了降低脆性，淬火后的25钢通常需要进行回火处理。
回火是将淬火后的25钢加热至较低的温度，然后缓慢冷却。
回火可以降低25钢的硬度，提高韧性和可塑性。
热处理不仅可以改善25钢的力学性能，还可以改变其组织结构，从而影响其耐腐蚀性能和磁性能。
例如，通过适当的热处理工艺，可以提高25钢的耐腐蚀性和耐磨性，延长其使用寿命。
在进行25钢的热处理时，需要控制好加热温度、保温时间和冷却速率。
加热温度过高或保温时间过长会导致晶粒长大和过度回火，从而降低材料的强度和硬度。
冷却速率过快或不均匀会导致应力集中和组织不均匀，影响材料的力学性能和稳定性。
25钢的化学成分和初始组织也会对热处理效果产生影响。
不同的化学成分和初始组织会导致不同的相变和组织演变过程，从而影响25钢的热处理效果。
因此，在进行25钢热处理前，需要对其化学成分和初始组织进行分析和评估，选择合适的热处理工艺参数。
25钢的热处理是提高其力学性能和使用寿命的重要工艺。
通过合理的热处理工艺，可以改善25钢的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性和磁性能。
机械工程材料 第五章 钢的热处理.答案
30s
650 550
2s
40s
2s 5s
10s
2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为
孕育期。
孕育期越小，过冷
奥氏体稳定性越小.
孕育期最小处称C
曲线的“鼻尖”。
碳钢鼻尖处的温度
为550℃。
在鼻尖以上, 温度较 高，相变驱动力小.
在鼻尖以下，温度
较低，扩散困难。
从而使奥氏体稳定
为板条与针状的混合
组织。
0.2%C 0.45%C 1..2%C
3、马氏体的性能 高硬度是马氏体性 能的主要特点。 马氏体的硬度主要 取决于其含碳量。 含碳量增加，其硬
C%
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
度增加。
当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。
合金元素对马氏体硬度的影响不大。
℃
温 度 ，
共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
体成分趋于均匀。
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.
二、奥氏体晶粒长大及其影响因素
1、奥氏体晶粒长大 奥氏体化刚结束时的 晶粒度称起始晶粒度, 此时晶粒细小均匀。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少） (e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）
60钢的热处理工艺
60钢的热处理工艺60钢是一种常用的工程材料，广泛应用于汽车制造、机械制造等领域。
为了提高60钢的力学性能和使用寿命，需要进行热处理。
本文将介绍60钢的热处理工艺及其影响。
一、热处理的目的60钢的热处理主要目的是通过控制材料的组织结构和性能，提高材料的强度、韧性和耐磨性，同时减少材料的内部应力，提高材料的使用寿命。
二、热处理过程1. 固溶处理固溶处理是60钢热处理的第一步，其目的是将材料中的合金元素均匀溶解在基体中，提高材料的硬度和强度。
固溶处理一般在800-900摄氏度进行，时间一般为1-2小时。
2. 空冷或快速冷却在固溶处理后，需要对60钢进行冷却，以使合金元素重新固溶在基体中，形成均匀的组织结构。
冷却速度的选择是根据材料的要求和使用条件来确定的。
一般情况下，采用空冷或快速冷却的方式，以获得较高的硬度和强度。
3. 回火处理回火处理是60钢热处理的最后一步，其目的是通过加热和保温来消除材料内部的残余应力，并提高材料的韧性。
回火温度和时间的选择根据材料的要求和使用条件来确定。
一般情况下，回火温度在300-600摄氏度之间，时间一般为1-2小时。
三、热处理对60钢性能的影响1. 强度和硬度的提高通过固溶处理和冷却，60钢的强度和硬度得到显著提高。
固溶处理可以将合金元素溶解在基体中，形成固溶体溶液，从而提高材料的强度和硬度。
冷却过程中的快速冷却可以使合金元素重新固溶在基体中，形成细小的晶粒，进一步提高材料的强度和硬度。
2. 韧性的改善通过回火处理，60钢的韧性可以得到改善。
回火处理可以消除材料内部的残余应力，减少材料的脆性，提高材料的韧性和延展性。
3. 内部应力的减小热处理过程中，通过回火处理可以有效减小60钢的内部应力。
内部应力是由于材料在加热和冷却过程中产生的温度梯度引起的。
通过回火处理，可以使材料的温度均匀化，减小内部应力，提高材料的使用寿命。
四、热处理的注意事项1. 温度和时间的控制在进行热处理时，需要严格控制温度和时间。
机械常用金属材料及热处理
机械常用金属材料及热处理1. 引言金属材料是机械工程中常用的材料之一，具有良好的机械性能和热导性能。
在机械设计和制造中，了解机械常用金属材料的特性以及正确的热处理方法是非常重要的。
本文将介绍一些常见的机械金属材料以及它们的热处理方法。
2. 钢材钢材是机械行业常用的金属材料之一，具有高强度、耐磨性和良好的可塑性。
常见的钢材类型包括碳钢、合金钢和不锈钢等。
2.1 碳钢碳钢是最常见的钢材类型之一，其主要成分为碳和铁。
碳钢具有良好的强度和韧性，广泛应用于机械零件和结构件的制造。
热处理方法包括淬火、回火、正火和退火等。
•淬火：通过快速冷却使碳钢的组织变质，提高其硬度和强度。
•回火：通过加热和冷却过程，使碳钢的硬度降低并提高其韧性。
•正火：将碳钢加热至临界温度，然后进行连续冷却，使碳钢的组织产生相应的变化。
•退火：将碳钢加热至适当温度，然后缓慢冷却，以改善碳钢的塑性和可加工性。
2.2 合金钢合金钢是一种含有其他元素（如镍、铬、钼等）的钢材，具有更高的强度、硬度和耐磨性。
热处理方法和碳钢类似，但因合金元素的添加，热处理过程可能会有所不同。
2.3 不锈钢不锈钢是一种具有耐腐蚀性的钢材，主要成分为铁、铬和镍。
不锈钢具有优良的耐腐蚀性和高温强度，广泛应用于食品加工、化工和航空航天等领域。
常见的不锈钢类型包括奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢等。
3. 铝合金铝合金是另一种常用的金属材料，具有低密度、良好的导热性和可塑性。
铝合金广泛应用于汽车、航空和建筑等领域。
铝合金的热处理方法主要包括固溶处理和时效处理。
•固溶处理：将合金加热至一定温度，使可溶固溶于固体溶液中，然后快速冷却。
•时效处理：将固溶处理后的合金加热至适当温度，然后冷却，以产生所需的强化相。
4. 铜合金铜合金是一种具有良好导电性和热导性的金属材料，广泛应用于电子、航空和化工等领域。
铜合金的热处理方法包括退火、固溶处理和时效处理等。
•退火：将铜合金加热至特定温度，然后缓慢冷却以改善材料的可塑性。
机械工程常用材料及钢的热处理(1)
应力 (σ)：单位横截面积的内力
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2
2. 硬度
材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念
硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料 的其他机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。 硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，
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人民邮电出版社
29
断口宏观鉴别法
若断口呈纤维状，无金属光泽，颜色发暗，无结晶颗粒，且断 口边缘有明显的塑性变形特征，则表明钢材具有良好的塑性和韧性， 含碳量较低。若断口齐平，呈银灰色，且具有明显的金属光泽和结 晶颗粒，则表明属脆性材料。而过共析钢或合金经淬火后，断口呈 亮灰色，具有绸缎光泽，类似于细瓷器断口特征。低碳钢不易敲断， 断口边缘有明显的塑性变形特征，有微量颗粒；中碳钢的断口边缘 的塑性变形特征没有低碳钢明显，断口颗粒较细、较多；高碳钢的 断口边缘无明显塑性变形特征，断口颗粒很细密；铸铁极易敲断， 断口无塑性变形，晶粒粗大，呈暗灰色。
主要用于大直径零件。
2021/4/8
人民邮电出版社
14
(2)感应淬火加热的特点
①加热速度极快； ②工件表层获得极细小的马氏体组织； ③工件表面质量好，变形小； ④生产效率高
2.火焰淬火
火焰淬火是利用氧-乙炔(或其他可燃气体)火焰对工件表层 加热，并快速冷却的淬火工艺。淬硬层深度一般为2～6mm。 用于单件、小批生产 。
需性能的工艺方法。
热处理工艺
加热、保温、冷却
热处理的原理 组织转变规律
热处理的实质 改变组织结构 性能
2021/4/8
人民邮电出版社
7
钢的整体热处理
工程材料习题与答案7-8
机械工程材料 第七章 钢的热处理
（二）填空题(续)
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
9． 钢的热处理工艺由 加热、保温、冷却 三个阶段所速成。 10． 利用Fe-相图确定钢完全退火的正常温度范围是A +20 ~ 30℃ ，它只适 C3 应于 亚共析 钢。 11． 球化退火的主要目的是 降低硬度，改善切削加工性，改善组织，提高 塑性 ，它主要试用于 共析钢、过共析钢的锻压件，结构钢的冷挤压件 。 12． 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上 AC3+30~50℃ ，对过共析 钢是 AC1+30-50℃ 。 13． 当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越 低 ，转变后的残余奥氏体量就越 多 。 14． 在正常淬火温度下，碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共 析钢的临界冷却速度都 慢 。 15． 钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是 奥氏体化温度越高，临界冷 却速度越慢 。 16． 淬火钢进行回火的目的是 消除内应力，获得所要求的组织与性能 ，回 火温度越高，钢的强度与硬度越 低 。 17． 钢在回火时的组织转变过程是由 马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈 氏体形成，碳化物聚集长大 等四个阶段所组成。 18． 化学热处理的基本过程包括介质 分解、吸收、扩散 等三个阶段。
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。
55钢热处理工艺
55钢热处理工艺55钢热处理工艺介绍•55钢是一种高强度、高硬度的钢材，广泛应用于工程结构和机械制造领域。
•热处理是提高钢材性能的重要工艺之一，能够改善钢材的力学性能和耐磨性。
热处理工艺的步骤1.加热：将55钢加热至适当温度，通常采用炉加热或者感应加热的方法。
2.保温：将加热后的钢材保持在一定温度下，使其达到均匀的显微组织。
3.冷却：将保温过程中的钢材迅速冷却，以形成所需的组织结构。
热处理工艺的类型•淬火：将加热后的钢材迅速冷却至室温，使其产生马氏体组织，提高硬度和强度。
•回火：将淬火后的钢材加热至适当温度，然后冷却，使其组织变得更稳定，提高韧性和耐蚀性。
热处理工艺参数的选择•加热温度：根据钢材的成分和所需性能来确定，一般在°C之间。
•保温时间：根据钢材尺寸和所需性能来确定，一般为1-2小时。
•冷却介质：根据钢材的类型和硬度要求来选择，常用的介质有水、油和气体等。
热处理后的性能改善•高硬度：经过淬火处理后，55钢的硬度显著提高，适用于需要高强度和耐磨性的场合。
•较高韧性：经过适当的回火处理，55钢的韧性得到提高，适用于需要较高韧性和耐冲击性的场合。
•良好的耐腐蚀性：经过热处理后，钢材的晶界清晰，晶粒细小，耐腐蚀性得到改善。
注意事项•热处理过程中，需严格控制加热温度和保温时间，以避免钢材发生过热或过淬。
•冷却介质的选择要根据具体情况来确定，以免引起钢材变形或开裂。
•热处理后的钢材需进行合理的贮存和管理，以保证其性能不受损害。
结论•55钢热处理是提高钢材性能的重要工艺，能够使钢材达到一定的硬度、韧性和耐腐蚀性要求。
•合理选择热处理工艺和参数，以及严格控制操作过程，能够保证钢材的质量和性能达到预期效果。
行业应用•55钢热处理工艺广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造、建筑工程等领域。
•在航空航天领域，55钢经过热处理后能够提供更高的飞行速度和载荷能力，使飞机更加安全可靠。
•在汽车制造领域，经过热处理后的55钢能够提供更好的结构强度和抗疲劳性能，提高汽车的安全性和耐久性。
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Mechanical Engineering Materials Science
主讲：田富洋
山东农业大学专业基础课程
第四章 钢的热处理
第四章 钢的热处理 ( Heat Treatment of Steel )
概述 钢在加热时的转变 钢在冷却时的转变 钢在回火时的转变
第四章 钢的热处理
B下
350~MS
散型 竹叶状，细片状Fe3C分布于 过饱和F针上
50-60
等温 淬火
马
氏
M针 MS~Mf 无扩 针状
体 M*板条 MS~Mf 散型 板条状
60-65 淬火 50 淬火
第四章 钢的热处理
四.过冷奥氏体的连续冷却转变
一) 建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转 变曲线 ---- CCT 曲线 C --- continuous C --- cooling T --- transformation
103
104 时间(s)
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : ➢A1～650℃ : P ; 15～27HRC;
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×); 27～38HRC。
热处理概述
1.热处理的定义:
温
保温
度
临界温度
热
加
冷
却
时间
第四章 钢的热处理
2.热处理的主要目的:改变钢的性能。
3.热处理的应用范围:整个制造业。 4.热处理的分类
普 通 退火;正火; 热处理 淬火;回火;
感应加 热淬火
热处理
表面淬火
表面 热处理
化学 热处理
火焰加 热淬火
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
第四章 钢的热处理
第四章 钢的热处理
温度 3.马氏体型 ( M ) 转变 ( 230～ -50℃ ) :
(℃)
800 1)定义稳:马定氏的奥体氏是体一区 种碳在α – FAe1中的
700 600 500
过冷奥氏2)马氏产+ 体过形饱A成A转和向:变固产终物溶止线体产物区。
A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变; P 转变区。
硬度 ( HRC )
抗拉强度σb ( Mpa )
60
1800
50 1400
40 1000
30
20
600
10
200
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
马氏体的碳浓度 Wc 100
第四章 钢的热处理
三、 影响 TTT 曲线形状 与位置的因素
1.奥氏体中含碳量的影响:
（1）加热温度和保温时间: 加热温度高、保
温时间长, 晶粒粗大.
（2）加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
（3）合金元素：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。
第四章 钢的热处理
第二节 钢在冷却时的组织转变
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度
(℃)
800
A1
700
600
500
400 300 200 100
0
-100 0
1
10
102
103
104 时间(s)
二) 共析碳钢 TTT 曲线的分析
温度
(℃)
800
稳定的奥氏体区
A1
700 过 600 冷
奥 500 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
第四章 钢的热处理
3.加热温度和保温时间的影响: 加热温度越高, 保温时间越长,
碳化物溶解充分, 奥氏体成分均匀, 提高了过冷奥氏体的稳定性, 从而 使 TTT曲线向右移。
第四章 钢的热处理
过冷奥氏体转变产物（共析钢）
转变 转变 形成温 转变 类型 产物 度， ℃ 机制
显微组织特征
获得 HRC 工艺
F
Fe3C
未溶Fe3C
AA
A 形核 A 残余Fe3C
残余Fe3C溶解
A 长大 A A 均匀化
第四章 钢的热处理
➢ 影响奥氏体形成的因素
1、加热温度：温度越高，奥氏体形成速度越快。 2、加热速度：速度越大，奥氏体形成时间越短。 3、钢中碳的质量分数：质量分数越多，相界面
增多，则有利于奥氏体的形成。 4、合金元素：合金元素可以改变钢的临界温度，
第四章 钢的热处理
低碳板条状马氏体组织金相图
第四章 钢的热处理
4)马氏体的组织形态: ➢针、片状 --- 高碳马氏体(＞1%C);
66HRC左右 ; δ ≈ 1%。
第四章 钢的热处理
高碳针片状马氏体组织金相图
第四章 钢的热处理
5）马氏体转变的基本特征
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马氏体转变 是，通过切变和原子的微小调整来实现γ相向α相转 变的。
第一节 钢在加热时的组织转变
转变温度 奥氏体的形成 奥氏体晶粒度及对力学性能的影响
第四章 钢的热处理
一.转变温度( transformation temperature )
第四章 钢的热处理
二、奥氏体的形成过程
奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现 以共析钢为例说明：
第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形 核。
550～230℃;中温转变
400 300
Ms体区➢➢在转A物向转一变产变个速开温度始物线度 极范 快围,即区内瞬连间续形区冷核;贝半却与氏扩完体长散(成型大B转;);转变变; 区;
200 100
➢无扩散转变( Fe、C原子2变3均0区～不; 非- 扩5扩0℃散散;型低)转,温变转;
0 Mf M与原A的成分相同,造马成氏晶体格( M畸) 变转变。区。
由于马氏体转变的无扩散性，因而马氏体的化学成 分与母相奥氏体完全相同。显然，马氏体是碳在αFe中的过饱和间隙固溶体。造成晶格的严重畸变， 成为具有一定正方度（c/a）的体心正方晶格 。
过冷奥氏体向马氏体的转变，必须在不断降温条件 下转变才能继续进行，冷却过程中断，转变立即停 止。
第四章 钢的热处理 即使冷却到Mf 点，也不可能获得100%的马氏
-100 0
➢转1 变不1完0 全性102
103
104 时间(s)
第四章 钢的热处理
第四章 钢的热处理
3)马氏体的晶体结构: 由于碳的过饱和作 用,使α – Fe晶格由面心立方变成体心 正方晶格。
第四章 钢的热处理
4)马氏体的组织形态: ➢板条状 --- 低碳马氏体(＜0.2%C );
30～50HRC ; δ = 9～17%。
影响碳的扩散速度，从而限制奥氏体的形成 速度。
第四章 钢的热处理
三. 奥氏体晶粒度及对力学性能的影响
一) 奥氏体晶粒度: 1.起始晶粒度: 珠光体刚刚转变成奥氏
体的晶粒大小。 2.实际晶粒度: 热处理后所获得的奥氏
体晶粒的大小。 3.本质晶粒度: 度量钢本身晶粒在930℃
以下,随温度升高,晶粒长 大的程度。
第四章 钢的热处理
奥氏体含碳量对残余奥氏体数量的影响
残 90
余 80
奥 氏
70
体 60
量 (%
)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
6)马氏体的性能: 主要取决于马氏体中的碳浓度。
70
2000
➢600～550℃:极细片状P---托氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 38～43HRC。
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
托氏体形貌像
光镜形貌 电镜形貌
第四章 钢的热处理
温度 2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
(℃)
800
第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩 散向 和Fe3C方向长大。
第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接 近于奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时 间延长继续溶解直至消失。
第部位四碳步含奥量氏仍体很成高分，均通匀过化长：时Fe间3C保溶温解使后奥，氏其体所成在 分趋于均匀。
共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。Ms 与Mf 点随含碳量增加而下降。
与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部 各多一条先共析相的析出线。
第四章 钢的热处理
温度 (℃)
800
700
600
500
F A
400
300 Ms 200
100 0 Mf
-100
0
1
M + A残
10
102
103
亚共析钢的TTT曲线
第四章 钢的热处理
亚共析钢随着含碳量的增加C曲线向右移动 过共析钢随着含碳量的增加C曲线向左移动
温 度
A1
亚共 析钢
过共 析钢
共析 钢
时间
第四章 钢的热处理
2.奥氏体中含合金元素的影响: 除Co、Al (＞2.5% ) 外,所有合金元
素溶入奥氏体中,会引起:
A1
向右移
Ms 向 下 移
A1
Ms 含Cr合金钢
钢在热处理时的冷却方式 过冷奥氏体的等温冷却转变 过冷奥氏体的连续冷却转变