《金属材料与热处理(第七版)》第五章钢的热处理课件
合集下载
《金属材料与热处理(第七版)》第五章钢的热处理课件
强化零件表面常用的热处理方法有表面热处理和化学 热处理两种。
一、表面热处理
钢的表面热处理是指仅对钢件表面进行热处理，以改 变表面层组织，满足使用性能要求的热处理工艺。
表面淬火是表面热处理中最常用的方法，是强化材料 表面的重要手段。
目前，表面淬火的方法很多，如火焰加热表面淬火、 感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面 淬火等。生产中最常用的方法主要是火焰加热表面淬火和 感应加热表面淬火。
(5)钢的淬火缺陷
2. 回火 回火是将淬火后的钢重新加热到Ac1点以下的某一温度，
保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
(1)回火时的组织转变
钢(45钢)的回火组织 a)回火马氏体 b)回火屈氏体 c)回火索氏体
40钢的力学性能与回火温度的关系
(2)回火的分类及应用
§5-4 钢的表面热处理与化学热处理
化学热处理的过程示意图
2. 钢的渗碳 钢的渗碳是将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使
碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。 根据渗碳介质的工作状态，渗碳方法可分为固体渗
碳、盐浴渗碳和气体渗碳三种，应用最广泛的是气体渗 碳。
气体渗碳是将工件置于气体渗碳剂中进行渗碳的工 艺。
气体渗碳示意图
一般零件渗碳后，其表面含碳量控制在0.85%~1.05%， 含碳量从表面到心部逐渐减少，心部仍保持原来的含碳量。 图示为低碳钢渗碳后缓冷的渗碳层显微组织，图中渗碳层 的组织由表面向中心依次为过共析组织、共析组织、亚共 析组织(过渡层)，中心仍为原来的亚共析组织。
钢在加热和冷却时的临界点
2. 奥氏体的形成
共析钢中奥氏体形成过程示意图 a)形核 b)长大 c)残余Fe3C溶解 d)均匀化
如果在形成奥氏体后继续升温或延长保温时间，
一、表面热处理
钢的表面热处理是指仅对钢件表面进行热处理，以改 变表面层组织，满足使用性能要求的热处理工艺。
表面淬火是表面热处理中最常用的方法，是强化材料 表面的重要手段。
目前，表面淬火的方法很多，如火焰加热表面淬火、 感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面 淬火等。生产中最常用的方法主要是火焰加热表面淬火和 感应加热表面淬火。
(5)钢的淬火缺陷
2. 回火 回火是将淬火后的钢重新加热到Ac1点以下的某一温度，
保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
(1)回火时的组织转变
钢(45钢)的回火组织 a)回火马氏体 b)回火屈氏体 c)回火索氏体
40钢的力学性能与回火温度的关系
(2)回火的分类及应用
§5-4 钢的表面热处理与化学热处理
化学热处理的过程示意图
2. 钢的渗碳 钢的渗碳是将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使
碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。 根据渗碳介质的工作状态，渗碳方法可分为固体渗
碳、盐浴渗碳和气体渗碳三种，应用最广泛的是气体渗 碳。
气体渗碳是将工件置于气体渗碳剂中进行渗碳的工 艺。
气体渗碳示意图
一般零件渗碳后，其表面含碳量控制在0.85%~1.05%， 含碳量从表面到心部逐渐减少，心部仍保持原来的含碳量。 图示为低碳钢渗碳后缓冷的渗碳层显微组织，图中渗碳层 的组织由表面向中心依次为过共析组织、共析组织、亚共 析组织(过渡层)，中心仍为原来的亚共析组织。
钢在加热和冷却时的临界点
2. 奥氏体的形成
共析钢中奥氏体形成过程示意图 a)形核 b)长大 c)残余Fe3C溶解 d)均匀化
如果在形成奥氏体后继续升温或延长保温时间，
金属学与热处理课件-09-钢的热处理ppt.ppt
——专指溶入 A 中的Me，或者说成 分均匀化的。
0.5C
T
0.9C+0.5Mn 0.9C+1.2Mn
0.9+2.8Mn
Mn%↑ ，C曲线右移
τ
0.5C+2%Cr
0.5C+4%Cr
0.5C+8%Cr
τ
Cr%↑ ，C曲线右移
非碳化物形成元素：只改变C曲线位置 Co，Al，Ni，Cu，Si
T
Si
Co,Al Co, Al 外所有合金元素
例：球化退火，要求获得粒状珠光体 → 要求A 中 C 不均匀 → 控制第三、四阶段
三 奥氏体晶粒度及影响因素
1. 奥氏体晶粒度
奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业上一般分为8级。 1 - 4 粗; 5 - 8 细，
8级以上 极细;
计算式： n = 2 N-1
N：晶粒度级别
n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数(100X)。
1 高温转变产物 ——Fe、C均扩散 亚共析钢： F+P; 共析钢： P； 过共析钢： P+Fe3C
┗ 珠光体（Pearlite）类型
化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现 ——扩散类型
2 中温转变产物
——Fe不扩散，C部分扩散 α(C过饱和的）+Fe3C的机械混合物 ┗ 贝氏体类型( B) 化学成分的变化靠扩散实现 晶格类型的转变非扩散性 ——半扩散性
** 实际中由于CCT曲线测量难，可用TTT曲线代替CCT曲线作定性 分析，判断获得M的难易程度。
** 连续冷却的VC值是等温冷却C曲线中与鼻点相切的VC的1.5倍，故 可用等温冷却C曲线中VC代替或估算.
钢的珠光体转变
1 珠光体的组织形态
金属材料与热处理教材说课PPT课件
.
19
2、案例分析 在教学中运用大量案例进行分析，通过案例教学使学生真正理解金属材料选取
和合理选择热处理工艺在机械加工制作工作中、在生产各行业的作用，知道金属材 料与热处理在具体应用时要遵循的原则和灵活性，体现了这门课的实践性。
3、课堂讨论 课堂讨论也是本课程常用的一种教学方法，为了使学生更为主动的学习，更为
考核学生学习成绩应加强平时训练与考察。 采用多级测评，平时学习与作业等占总成绩的40%；期 末考试（闭卷）占总成绩的60%。 由于平时的训练和考察加强了，因而在课程教学期间 学生能投入其中，较牢固地掌握所学知识。
.
11
1.利用多媒体教室教学
通过多媒体让学生能比较形象的观察一些图片。
五.教学保障条件
一、课程的产生及依据
主要 内容
二、课程的地位和作用 三、课程的教育目标 四、教学内容、方法及考核
五、教学保障条件
六、教学模块展示
.
1
公共基础课程
企业 调研
毕业 调研
一.培养目标及就业岗位课程知识、能力、素质的产生课程体系 及依据专专专业业业基核拓础心展课课课程程程
.
2
1.课程的地位
二.课程的地位专和业提作升课用程 ……
（4）具有对典型机械零 件进行合理选材、合理选 择毛坯种类及安排热处理 工序的能力
理论知识的实际应用
.
6
三 素质目标
（1）培养学生的沟通能力及团队协作精神。 （2）培养学生分析问题、解决问题的能力。 （3）良好的职业道德和吃苦耐劳的精神。
（4）培养学生的质量、成本、安全意识。
.
解基 于 企 业 文 化 的 综 合 素 质 分
7
1.教学内容
《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
金属材料与热处理第五章-铁-碳-合-金ppt课件
改变。
29
图5-21 铁碳合金组织、性能与成分的对应关系
30
五、铁碳相图的应用
铁碳相图从客观上反映了钢铁材料的组织随 化学成分和温度变化的规律, 因此,在工程上为选材 及制定铸造、锻造、焊接、热处理等热加工工 艺提供了重要的理论依据。
1.在选材方面的应用
31
铁碳相图揭示了合金的性能与成分之间的关系,为合理 选择材料提供了依据。 2.在制定热加工工艺方面的应用
AC线和DC线为液相线,铁碳合金在液相线温度以上处于 液态,用符号L表示。
11
表5- 1 Fe-Fe3C相图中的特性点
12
表5-2 Fe-Fe3C相图中的特性线
13
3.相图中各相区分析 Fe-Fe3C相图中各相区的相组分见表5-3。
14
表5-4 铁碳合金的分类
二、铁碳合金的分类 在Fe-Fe3C相图中,按碳的质量分数和室温平衡组织
碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体,用符号 F表示。
5
6
图5-5 渗碳体的晶体结构示意图
7
二、奥氏体
碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏 体,用符号A表示。 三、渗碳体
渗碳体的分子式为Fe3C,它是一种具有复杂 晶体结构的金属化合物,其晶体结构如图5-5所示。
8
第二节 铁 碳 相 图 Fe-Fe3C相图是指在极其缓慢的冷却条件下,
44
5.叙述铁碳合金的平衡组织、性能随碳的质量分数变化的规
律。
6.为什么铸铁适于铸造成形,而钢适于压力加工成形?
45
42
8.铁碳相图有哪几个方面的应用?
练习题 1.现有三种铁碳合金,一种合金的显微组织中珠光体量占80 %,铁素体量占20%;第二种合金的显微组织中全部为珠光体; 第三种合金的显微组织中珠光体量占95%,二次渗碳体量占5 %。问这三种合金各属于哪一类合金?其碳的质量分数各是 多少?
29
图5-21 铁碳合金组织、性能与成分的对应关系
30
五、铁碳相图的应用
铁碳相图从客观上反映了钢铁材料的组织随 化学成分和温度变化的规律, 因此,在工程上为选材 及制定铸造、锻造、焊接、热处理等热加工工 艺提供了重要的理论依据。
1.在选材方面的应用
31
铁碳相图揭示了合金的性能与成分之间的关系,为合理 选择材料提供了依据。 2.在制定热加工工艺方面的应用
AC线和DC线为液相线,铁碳合金在液相线温度以上处于 液态,用符号L表示。
11
表5- 1 Fe-Fe3C相图中的特性点
12
表5-2 Fe-Fe3C相图中的特性线
13
3.相图中各相区分析 Fe-Fe3C相图中各相区的相组分见表5-3。
14
表5-4 铁碳合金的分类
二、铁碳合金的分类 在Fe-Fe3C相图中,按碳的质量分数和室温平衡组织
碳溶于α-Fe中所形成的间隙固溶体称为铁素体,用符号 F表示。
5
6
图5-5 渗碳体的晶体结构示意图
7
二、奥氏体
碳溶于γ-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏 体,用符号A表示。 三、渗碳体
渗碳体的分子式为Fe3C,它是一种具有复杂 晶体结构的金属化合物,其晶体结构如图5-5所示。
8
第二节 铁 碳 相 图 Fe-Fe3C相图是指在极其缓慢的冷却条件下,
44
5.叙述铁碳合金的平衡组织、性能随碳的质量分数变化的规
律。
6.为什么铸铁适于铸造成形,而钢适于压力加工成形?
45
42
8.铁碳相图有哪几个方面的应用?
练习题 1.现有三种铁碳合金,一种合金的显微组织中珠光体量占80 %,铁素体量占20%;第二种合金的显微组织中全部为珠光体; 第三种合金的显微组织中珠光体量占95%,二次渗碳体量占5 %。问这三种合金各属于哪一类合金?其碳的质量分数各是 多少?
《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
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
金属材料与热处理钢的热处理解析PPT教案
铁原子 碳原子可 能位置 铁原子的 振动范 围
第24页/共117页
25
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
➢ 钢中马氏体的形态主要为板条状和针片状马氏体
板条M 每个单元呈窄而细长的板条，许多 板条总 是成群 地、相 互平行 地连在 一起
C% < 0.25 % ，板条M（位错M ） 针状M（凸透镜状） 空间形态为双凸透镜片状，相邻的 马氏体 片一般 不互相 平行， 而是呈 一定交 角分布
➢ 马氏体转变具有很大的体积效应，造成较大 的内应力
第28页/共117页
29
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
练习题
1、冷却转变停止后仍未转变的奥氏 体称为（）。
2、影响C曲线的因素主要是（ ） 和（ ）。
3、冷却时的组织转变有哪几种？
第29页/共117页
4、什么是马氏体？它有哪两种主要
单元一 钢在加热时的组织转变
第3页/共117页
4
学习情境五：钢的热处理
钢 0.0218<Wc<2.11 钢的加热时的组织转变 实质： 转变为奥氏体。
第4页/共117页
5
学习情境五：钢的热处理
A1、A3、Acm各相的临 界温度线（是在极其缓慢 加热和冷却条件下得到的）
在实际生产中，固态相变 时都有不同程度的过热度 或过冷度，为便于区别， 将加热时各相变点用Acl、 Ac3、Accm表示，冷却 时各相变点用Arl、Ar3、 Arcm表示。
第10页/共117页
11
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
§5.2 钢在冷却时的转变
不同的冷却速度是否也得到同一种的 组织呢？
第11页/共117页
第24页/共117页
25
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
➢ 钢中马氏体的形态主要为板条状和针片状马氏体
板条M 每个单元呈窄而细长的板条，许多 板条总 是成群 地、相 互平行 地连在 一起
C% < 0.25 % ，板条M（位错M ） 针状M（凸透镜状） 空间形态为双凸透镜片状，相邻的 马氏体 片一般 不互相 平行， 而是呈 一定交 角分布
➢ 马氏体转变具有很大的体积效应，造成较大 的内应力
第28页/共117页
29
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
练习题
1、冷却转变停止后仍未转变的奥氏 体称为（）。
2、影响C曲线的因素主要是（ ） 和（ ）。
3、冷却时的组织转变有哪几种？
第29页/共117页
4、什么是马氏体？它有哪两种主要
单元一 钢在加热时的组织转变
第3页/共117页
4
学习情境五：钢的热处理
钢 0.0218<Wc<2.11 钢的加热时的组织转变 实质： 转变为奥氏体。
第4页/共117页
5
学习情境五：钢的热处理
A1、A3、Acm各相的临 界温度线（是在极其缓慢 加热和冷却条件下得到的）
在实际生产中，固态相变 时都有不同程度的过热度 或过冷度，为便于区别， 将加热时各相变点用Acl、 Ac3、Accm表示，冷却 时各相变点用Arl、Ar3、 Arcm表示。
第10页/共117页
11
学习情境五：钢的热处理 5.2钢在冷却时的组织转变
§5.2 钢在冷却时的转变
不同的冷却速度是否也得到同一种的 组织呢？
第11页/共117页
5-金属材料的热处理PPT模板
5
1.2.1 钢的整体热处理
不同成分的钢件在退火时所需的加热温度和冷却方式各不相同，通常可将 退火分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀退火和去应力退火。
（a）加热温度
（b）工艺曲线示意图
6
1.2.1 钢的整体热处理
不同成分的钢件在退火时所需的加热温度和冷却方式各不相同，通常可将 退火分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀退火和去应力退火。
钢的渗碳是指向低碳钢或低合金钢工件表面渗入碳原子，以提高表层含 碳量，使钢件表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持良好韧性的表面热处理 工艺
图5-9 气体渗碳原理示意图
15
1.3 钢的表面热处理
渗氮又称氮化，是将氮原子渗入钢件表面，以提高其硬度、耐磨性、疲 劳强度和抗蚀性的一种化学热处理方法。
为提高 如38CrMoAlA，38CrNi3MoA等
碳氮共渗俗称氰化，是在一定温度条件下将碳和氮同时渗入钢件表面的 化学热处理方法。碳氮共渗既具有渗碳的淬硬深度，又能获得渗氮的高硬度， 因此能有效提高零件的硬度、耐磨性和疲劳强度。
16
（a）加热温度
（b）工艺曲线示意图
类别 完全退火 等温退火 球化退火 均匀退火 去应力退火
A1c13
处理方法
特点
应用范围
将钢件加热到 以上30～50℃， 保温一段时间后，随炉冷却或将 钢件埋入沙、石灰中，待冷却至 500℃时取出空冷
降低钢件硬度，使组 织均匀化，充分消除内 应力，为后续机械加工 做好组织准备
4
1.2.1 钢的整体热处理
钢的整体热处理是指对钢件整体进行加热，经保温后以一定方法冷却，以 改变钢件的内部组织和整体力学性能的热处理工艺方法。
退火是将钢件加热到适当的温度，经过一定时间的保温后，缓慢冷却（ 一般为随炉冷却）以使内部组织均匀化，从而获得预期力学性能的热处理工艺 。
1.2.1 钢的整体热处理
不同成分的钢件在退火时所需的加热温度和冷却方式各不相同，通常可将 退火分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀退火和去应力退火。
（a）加热温度
（b）工艺曲线示意图
6
1.2.1 钢的整体热处理
不同成分的钢件在退火时所需的加热温度和冷却方式各不相同，通常可将 退火分为完全退火、等温退火、球化退火、均匀退火和去应力退火。
钢的渗碳是指向低碳钢或低合金钢工件表面渗入碳原子，以提高表层含 碳量，使钢件表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持良好韧性的表面热处理 工艺
图5-9 气体渗碳原理示意图
15
1.3 钢的表面热处理
渗氮又称氮化，是将氮原子渗入钢件表面，以提高其硬度、耐磨性、疲 劳强度和抗蚀性的一种化学热处理方法。
为提高 如38CrMoAlA，38CrNi3MoA等
碳氮共渗俗称氰化，是在一定温度条件下将碳和氮同时渗入钢件表面的 化学热处理方法。碳氮共渗既具有渗碳的淬硬深度，又能获得渗氮的高硬度， 因此能有效提高零件的硬度、耐磨性和疲劳强度。
16
（a）加热温度
（b）工艺曲线示意图
类别 完全退火 等温退火 球化退火 均匀退火 去应力退火
A1c13
处理方法
特点
应用范围
将钢件加热到 以上30～50℃， 保温一段时间后，随炉冷却或将 钢件埋入沙、石灰中，待冷却至 500℃时取出空冷
降低钢件硬度，使组 织均匀化，充分消除内 应力，为后续机械加工 做好组织准备
4
1.2.1 钢的整体热处理
钢的整体热处理是指对钢件整体进行加热，经保温后以一定方法冷却，以 改变钢件的内部组织和整体力学性能的热处理工艺方法。
退火是将钢件加热到适当的温度，经过一定时间的保温后，缓慢冷却（ 一般为随炉冷却）以使内部组织均匀化，从而获得预期力学性能的热处理工艺 。
金属材料及热处理钢的热处理63页PPT
金属材料及热处 Nhomakorabea钢的热处理
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
- 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)。
中致密的针状氮化物(白色)
2)离子渗氮 在低于一个大气压的渗氮气氛中，利用工件(阴极)和 阳极之间产生的辉光放电现象进行渗氮的工艺称为离子 渗氮。
4. 碳氮共渗 在一定温度下，将碳、氮原子同时渗入工件表层奥
氏体中，并以渗碳为主的化学热处理工艺称为碳氮共渗。 碳氮共渗与渗碳相比，具有很多优点。它不仅加热
1. 火焰加热表面淬火 应用氧—乙炔(或其他可燃气体)火焰对零件表面进行
快速加热并随后快速冷却的工艺称为火焰加热表面淬火。 2. 感应加热表面淬火
利用感应电流通过工件所产生的热效应使工件表面受
到局部加热，并进行快速冷却的淬火工艺称为感应加热表 面淬火。
二、化学热处理
将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种 元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理 工艺称为化学热处理。 1. 化学热处理的过程 (1)分解 (2)吸收 (3)扩散
温度低，零件变形小，生产周期短，而且渗层具有较高 的硬度、耐磨性和疲劳强度。
§5-5 零件的热处理分析
一、热处理的技术条件
工件热处理后的组织、应当达到的力学性能、精度和 工艺性能等要求，统称为热处理的技术条件。热处理的技 术条件是根据零件工作特性提出的。一般零件均以硬度作 为热处理的技术条件，对渗碳零件应标注渗碳层深度，对 某些性能要求较高的零件还需标注力学性能指标或金相组 织要求。
1. 奥氏体的等温转变
等温转变曲线图
(1)珠光体型转变区———高温等温转变
(2)贝氏体型转变区———中温等温转变
(3)马氏体型转变区———低温连续转变
2. 奥氏体的连续冷却转变
用等温转变曲线分析奥氏体的连续冷却转变
§5-3 热处理的基本方法
一、退火与正火
1. 退火 退火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢
冷却(一般随炉冷却)的热处理工艺。
2. 正火 正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃，保温适当的
时间后，在空气中冷却的工艺方法。
退火和正火的加热温度范围及热处理工艺曲线 a)加热温度范围 b)热处理工艺曲线
1—完全退火 2—球化退火 3—去应力退火 4—正火
二、淬火与回火
1. 淬火 将钢件加热到Ac3或Ac1以上的适当温度，经温后快速第五章 钢的热处理
§5-1 热处理的原理与分类
热处理是对固态的金属或合金采用适当的方式进行加 热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。 热处理工艺过程可用以温度—时间为坐标的曲线图表示。
热处理工艺曲线
§5-2 钢在加热与冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
1. 钢在加热和冷却时的相变温度
冷却(冷却速度大于v临)，以获得马氏体或下贝氏体组织的热 处理工艺称为淬火。
钢的淬火温度范围
(1)淬火加热温度的选择
(2)淬火介质的选择
(3)常用的淬火方法
(4)钢的淬透性与淬硬性 淬透性是在规定条件下，钢在淬火冷却时获得
马氏体组织深度的能力。 淬硬性指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体
后所能达到的最高硬度。
3)渗氮比渗碳温度低(一般约570℃)，所以工件变形小。
(2)渗氮的方法 1)气体渗氮 工件在气体介质中进行渗氮称为气体渗氮。它是将工 件放入密闭的炉内，加热到500~600℃，通入氨气(NH3)， 利用氨气分解出活性氮原子进行渗氮的方法。
渗氮层的显微组织 a)渗氮层及维氏硬度测试压痕 b)渗氮层
钢在加热和冷却时的临界点
2. 奥氏体的形成
共析钢中奥氏体形成过程示意图 a)形核 b)长大 c)残余Fe3C溶解 d)均匀化
如果在形成奥氏体后继续升温或延长保温时间，
会使奥氏体晶粒逐渐长大。晶粒的长大是依靠较大晶 粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行的。
二、钢在冷却时的组织转变
在实际生产中，钢的热处理工艺有两种。
强化零件表面常用的热处理方法有表面热处理和化学 热处理两种。
一、表面热处理
钢的表面热处理是指仅对钢件表面进行热处理，以改 变表面层组织，满足使用性能要求的热处理工艺。
表面淬火是表面热处理中最常用的方法，是强化材料 表面的重要手段。
目前，表面淬火的方法很多，如火焰加热表面淬火、 感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面 淬火等。生产中最常用的方法主要是火焰加热表面淬火和 感应加热表面淬火。
(5)钢的淬火缺陷
2. 回火 回火是将淬火后的钢重新加热到Ac1点以下的某一温度，
保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
(1)回火时的组织转变
钢(45钢)的回火组织 a)回火马氏体 b)回火屈氏体 c)回火索氏体
40钢的力学性能与回火温度的关系
(2)回火的分类及应用
§5-4 钢的表面热处理与化学热处理
二、热处理的工序位置
1. 预备热处理 预备热处理包括退火、正火、调质处理等。退火、
正火的工序位置通常安排在毛坯生产之后、切削加工 之前，以消除毛坯的内应力，均匀组织，改善切削加 工性能，并为以后的热处理做好组织准备。对于精密 零件，为了消除切削加工的残余应力，在半精加工以 后还要安排去应力退火。调质处理工序一般安排在粗 加工之后、精加工或半精加工之前，目的是获得良好 的综合力学性能，为以后的热处理做好组织准备。调 质处理一般不安排在粗加工之前，以免表面调质层在 粗加工时大部分被切削，失去调质处理的作用，这一 点对于淬透性差的碳素钢零件尤为重要。
化学热处理的过程示意图
2. 钢的渗碳 钢的渗碳是将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使
碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。 根据渗碳介质的工作状态，渗碳方法可分为固体渗
碳、盐浴渗碳和气体渗碳三种，应用最广泛的是气体渗 碳。
气体渗碳是将工件置于气体渗碳剂中进行渗碳的工 艺。
气体渗碳示意图
一般零件渗碳后，其表面含碳量控制在0.85%~1.05%， 含碳量从表面到心部逐渐减少，心部仍保持原来的含碳量。 图示为低碳钢渗碳后缓冷的渗碳层显微组织，图中渗碳层 的组织由表面向中心依次为过共析组织、共析组织、亚共 析组织(过渡层)，中心仍为原来的亚共析组织。
低碳钢渗碳后缓冷的渗碳层显微组织
3. 钢的渗氮 在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热
处理工艺称为渗氮。 (1)渗氮的特点 1)渗氮层具有很高的硬度和耐磨性，钢件渗氮后表层
中形成稳定的金属氮化物，具有极高的硬度，所以渗氮后 不用淬火就可达到高硬度，而且具有较高的红硬性。
2)渗氮层具有渗碳层所没有的耐腐蚀性，可防止水、 蒸气、碱性溶液的腐蚀。
2)离子渗氮 在低于一个大气压的渗氮气氛中，利用工件(阴极)和 阳极之间产生的辉光放电现象进行渗氮的工艺称为离子 渗氮。
4. 碳氮共渗 在一定温度下，将碳、氮原子同时渗入工件表层奥
氏体中，并以渗碳为主的化学热处理工艺称为碳氮共渗。 碳氮共渗与渗碳相比，具有很多优点。它不仅加热
1. 火焰加热表面淬火 应用氧—乙炔(或其他可燃气体)火焰对零件表面进行
快速加热并随后快速冷却的工艺称为火焰加热表面淬火。 2. 感应加热表面淬火
利用感应电流通过工件所产生的热效应使工件表面受
到局部加热，并进行快速冷却的淬火工艺称为感应加热表 面淬火。
二、化学热处理
将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种 元素渗入其表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理 工艺称为化学热处理。 1. 化学热处理的过程 (1)分解 (2)吸收 (3)扩散
温度低，零件变形小，生产周期短，而且渗层具有较高 的硬度、耐磨性和疲劳强度。
§5-5 零件的热处理分析
一、热处理的技术条件
工件热处理后的组织、应当达到的力学性能、精度和 工艺性能等要求，统称为热处理的技术条件。热处理的技 术条件是根据零件工作特性提出的。一般零件均以硬度作 为热处理的技术条件，对渗碳零件应标注渗碳层深度，对 某些性能要求较高的零件还需标注力学性能指标或金相组 织要求。
1. 奥氏体的等温转变
等温转变曲线图
(1)珠光体型转变区———高温等温转变
(2)贝氏体型转变区———中温等温转变
(3)马氏体型转变区———低温连续转变
2. 奥氏体的连续冷却转变
用等温转变曲线分析奥氏体的连续冷却转变
§5-3 热处理的基本方法
一、退火与正火
1. 退火 退火是将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢
冷却(一般随炉冷却)的热处理工艺。
2. 正火 正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃，保温适当的
时间后，在空气中冷却的工艺方法。
退火和正火的加热温度范围及热处理工艺曲线 a)加热温度范围 b)热处理工艺曲线
1—完全退火 2—球化退火 3—去应力退火 4—正火
二、淬火与回火
1. 淬火 将钢件加热到Ac3或Ac1以上的适当温度，经温后快速第五章 钢的热处理
§5-1 热处理的原理与分类
热处理是对固态的金属或合金采用适当的方式进行加 热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。 热处理工艺过程可用以温度—时间为坐标的曲线图表示。
热处理工艺曲线
§5-2 钢在加热与冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
1. 钢在加热和冷却时的相变温度
冷却(冷却速度大于v临)，以获得马氏体或下贝氏体组织的热 处理工艺称为淬火。
钢的淬火温度范围
(1)淬火加热温度的选择
(2)淬火介质的选择
(3)常用的淬火方法
(4)钢的淬透性与淬硬性 淬透性是在规定条件下，钢在淬火冷却时获得
马氏体组织深度的能力。 淬硬性指钢在理想的淬火条件下，获得马氏体
后所能达到的最高硬度。
3)渗氮比渗碳温度低(一般约570℃)，所以工件变形小。
(2)渗氮的方法 1)气体渗氮 工件在气体介质中进行渗氮称为气体渗氮。它是将工 件放入密闭的炉内，加热到500~600℃，通入氨气(NH3)， 利用氨气分解出活性氮原子进行渗氮的方法。
渗氮层的显微组织 a)渗氮层及维氏硬度测试压痕 b)渗氮层
钢在加热和冷却时的临界点
2. 奥氏体的形成
共析钢中奥氏体形成过程示意图 a)形核 b)长大 c)残余Fe3C溶解 d)均匀化
如果在形成奥氏体后继续升温或延长保温时间，
会使奥氏体晶粒逐渐长大。晶粒的长大是依靠较大晶 粒吞并较小晶粒和晶界迁移的方式进行的。
二、钢在冷却时的组织转变
在实际生产中，钢的热处理工艺有两种。
强化零件表面常用的热处理方法有表面热处理和化学 热处理两种。
一、表面热处理
钢的表面热处理是指仅对钢件表面进行热处理，以改 变表面层组织，满足使用性能要求的热处理工艺。
表面淬火是表面热处理中最常用的方法，是强化材料 表面的重要手段。
目前，表面淬火的方法很多，如火焰加热表面淬火、 感应加热表面淬火、电接触加热表面淬火、激光加热表面 淬火等。生产中最常用的方法主要是火焰加热表面淬火和 感应加热表面淬火。
(5)钢的淬火缺陷
2. 回火 回火是将淬火后的钢重新加热到Ac1点以下的某一温度，
保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
(1)回火时的组织转变
钢(45钢)的回火组织 a)回火马氏体 b)回火屈氏体 c)回火索氏体
40钢的力学性能与回火温度的关系
(2)回火的分类及应用
§5-4 钢的表面热处理与化学热处理
二、热处理的工序位置
1. 预备热处理 预备热处理包括退火、正火、调质处理等。退火、
正火的工序位置通常安排在毛坯生产之后、切削加工 之前，以消除毛坯的内应力，均匀组织，改善切削加 工性能，并为以后的热处理做好组织准备。对于精密 零件，为了消除切削加工的残余应力，在半精加工以 后还要安排去应力退火。调质处理工序一般安排在粗 加工之后、精加工或半精加工之前，目的是获得良好 的综合力学性能，为以后的热处理做好组织准备。调 质处理一般不安排在粗加工之前，以免表面调质层在 粗加工时大部分被切削，失去调质处理的作用，这一 点对于淬透性差的碳素钢零件尤为重要。
化学热处理的过程示意图
2. 钢的渗碳 钢的渗碳是将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使
碳原子渗入工件表层的化学热处理工艺。 根据渗碳介质的工作状态，渗碳方法可分为固体渗
碳、盐浴渗碳和气体渗碳三种，应用最广泛的是气体渗 碳。
气体渗碳是将工件置于气体渗碳剂中进行渗碳的工 艺。
气体渗碳示意图
一般零件渗碳后，其表面含碳量控制在0.85%~1.05%， 含碳量从表面到心部逐渐减少，心部仍保持原来的含碳量。 图示为低碳钢渗碳后缓冷的渗碳层显微组织，图中渗碳层 的组织由表面向中心依次为过共析组织、共析组织、亚共 析组织(过渡层)，中心仍为原来的亚共析组织。
低碳钢渗碳后缓冷的渗碳层显微组织
3. 钢的渗氮 在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热
处理工艺称为渗氮。 (1)渗氮的特点 1)渗氮层具有很高的硬度和耐磨性，钢件渗氮后表层
中形成稳定的金属氮化物，具有极高的硬度，所以渗氮后 不用淬火就可达到高硬度，而且具有较高的红硬性。
2)渗氮层具有渗碳层所没有的耐腐蚀性，可防止水、 蒸气、碱性溶液的腐蚀。