金属热处理工艺手册
金属热处理实训指导书
金属热处理实训指导书一、实验名称：结晶过程的研究二、实训内容：（一）Pb(NO3)2溶液的结晶（二）印证金属结晶三、实训目的：（一）了解Pb(NO3)2溶液的结晶过程。
（二）印证金属结晶的一般情况。
四、实验器材：生物显微镜、酒精灯（或家用电炉）、烧杯、饱和Pb(NO3)2溶液、玻璃片、石棉网、玻璃棒等。
五、实验方法与步骤：1、将几乎饱和的Pb(NO3)2溶液滴在波片上（液滴不宜太小太厚）将玻璃片放在生物显微镜的样品台上，使物镜对准液体边缘，然后旋动粗调螺丝。
调节焦距，而后在转动微调螺丝，使成像清晰，并移动样品，由边缘逐步向利观察结晶。
2、由于溶液的边缘蒸发较快，故边缘处溶液首先达到饱和；结晶及由此处开始，有由于该处过饱和度甚大，产生大量核心，因而得到等轴结晶里（相当于钢锭的第一带）。
3、由于第一带向内由于过饱和度较小，产生核心数小，但其长大速度甚大，因而生长柱状晶带，且其方向垂直于液滴边缘（相当于钢锭第二带）。
4、最后溶液中心蒸发，产生方向混乱的、粗大的树枝状晶体（因这时已无足够的Pb(NO3)2充填，故不能得到完整的晶粒）。
六、实验注意事项：1、在调整显微镜过程中，不可使用物镜触及Pb(NO3)2溶液或其晶体，因此在观察溶液结晶时，应先以粗调螺丝将物镜移到接近式样表面的位置，但切勿于试样接触，然后以粗调节螺丝缓慢的将物镜上移，到呈现出像时，再用细调节螺丝调节到清晰可见时为止。
2、为了使结晶速度大些，可以将滴有溶液之玻璃片置于电炉上（或酒精灯上）加热片刻（约一分钟左右)，烘烤时间不可太久，不得将溶液烘干，或者将玻璃片加热后在滴Pb(NO3)2溶液。
3、不得随意乱动实验室内仪器、开关等4、未经允许，不得将实验室内物品或实验完毕后的试料携出室外。
5、实验室内不得喧哗、打闹，不准吸烟，应注意保持室内卫生。
6、注意节约水、电、药、材料等。
7、爱护仪器设备，应预先了解一起使用方法，然后按操作规程使用之，禁止拆卸仪器。
金属热处理通用工艺规程
金属热处理通用工艺规程1 主题内容与适应范围本规程规定了钢制零部件在加热炉中透烧后在水油、空气中淬火及在炉中加热的正火、退火与回火热处理工艺方法和要求。
但不包括感应加热、火焰加热、电解加热等热处理方法。
本规程适用于本公司钢制压力容器和零部件的淬火、正火、退火、回火热处理。
2 总则金属的热处理除符合本规程的规定外，还应遵守国家颁布的有关法令、法规、标准、本公司其它相应规程和图样及专用工艺文件的要求。
3 正火和退火热处理设备3.1.1 正火与退火所使用的加热设备必须满足下列要求：3.1.1.1 在加热设备正常装炉量情况下，有效加热区内的温度偏差应按表3-1所列的精度进行调节和控制。
表3-13.1.1.2 工件加热后在随炉冷却过程中应尽量保证各部位的冷却速度均匀一致。
3.1.2 温度测定及温度控制设备3.1.2.1正火与退火所使用的各种加热设备都应配有温度测定及温度控制装置。
加热设备中的每个加热区，都应配有跟踪处理温度与时间关系的记录装置。
3.1.2.2 热电温度测定设备的指示器经校正之后，其指示器上温度读数的误差不得超过表3-2的规定。
表3-2正火、退火件的装炉正火、退火件装炉时，必须放置在预先确定的有效加热区内，装炉量、装炉方式及堆放形式应保证工件加热和冷却均匀一致，且不得造成工件有较大变形和缺陷。
大件、形状复杂则采用低温装炉，加热到500℃左右保温一段时间后，再加热到正火、退火的温度。
不同温度或成批生产的有效厚度相差一半以上的零部件，正火时不应一起装炉。
对单件有效厚度相差可适当放宽，但必须严格控制加热时间。
装炉时工件堆放应有条理，不可杂乱堆放，钢板正火应垛装，支点距离小于1米，层距～0.15米。
与校圆结合的正火筒节应卧放，下垫半圆形支座。
直接正火的筒节应竖放，下垫高度0.2米的平支座，筒节之间应保持0.2米以上的距离。
工艺规范的选择加热温度正火与退火加热温度主要根据钢的临界点、热处理目的等因素来确定，其一般规律如下：正火：Ac3(或Acm)＋(50～70)℃完全退火：Ac3＋(30～50)℃不完全退火：Ac1＋(30～50)℃等温退火：Ac3＋(30～50)℃ (亚共析钢)Ac1＋(20～40)℃ (过共析钢和共析钢)球化退火：Ac1＋(10～20)℃,Ac1－(20～30)℃去应力退火：Ac1－(100～200)℃扩散退火：Ac3＋(150～200)℃再结晶退火：Ac1－(50～150)℃常用钢材的正火加热温度见表3-3、表3-4、表3-5。
金属热处理工艺基本知识部分
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金属热处理工艺
通过废热回收技术，将热处理过程中产生的废热转化为可 再利用的能源，提高能源利用效率。
减少废弃物产生
优化热处理工艺，减少废弃物的产生，如开发新型淬火介 质、改进盐浴槽等，减少废弃物的产生。
提高热处理效率与质量
1 2
智能化控制与在线监测
采用先进的智能化控制技术，实现热处理过程的 精确控制和实时监测，提高热处理质量和效率。
提高产品质量
优化热处理工艺
通过优化热处理工艺参数和流程，可以改善金属材料的组织和性能，提高产品的 质量和可靠性。
采用先进的设备
采用先进的热处理设备可以更好地控制热处理过程，提高产品的精度和稳定性。
新材料开发
发展新型热处理技术
研究和开发新型的热处理技术，例如真空热处理、离子注入等，可以改善金属材料的性能和加工质量 。
新型加热技术
研发新型加热技术，如激光加热、电磁感应加热 等，实现快速、均匀的加热，提高热处理效率。
3
优化冷却工艺
改进冷却工艺，如采用分级淬火、等温淬火等新 型冷却技术，提高热处理后工件的硬度和耐磨性 。
创新热处理设备与技术
新型热处理设备
01
研发新型热处理设备，如真空炉、离子渗氮炉等，实现高效、
环保的热处理。
数字孪生与虚拟仿真
02
利用数字孪生和虚拟仿真技术，对热处理过程进行模拟和优化
，减少试错成本和时间。
模块化与标准化
03
推动热处理设备的模块化和标准化，便于设备的组合和扩展，
提高生产效率。
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汽车工业
热处理工艺在汽车工业中用于制 造高强度、轻质和耐腐蚀的零部 件，如齿轮、轴类零件、刹车系 统等。
金属热处理原理及工艺实验指导书(定稿)-2005
金属热处理原理及工艺实验指导书主编：汤峰刘英中原工学院材料科学与工程教研室2004.6.6目录实验一、钢的热处理实验二、碳钢热处理后显微组织及性能实验三、钢的淬透性及组织分析实验四、钢渗碳后及渗碳淬火后的显微组织分析实验一钢的热处理一、实验目的1、了解碳钢的普通热处理（退火、正火、淬火及回火）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。
二、实验原理钢的热处理就是钢在固态下通过加热、保温和冷却，改变其内部组织，从而获得所需性能的一种操作方法。
普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。
热处理操作中，正确地选择加热温度、保温时间和冷却方式，这是热处理质量的保证。
1、加热温度（1）退火加热温度亚共析完全退火加热温度是 Ac3+(30～50)℃；共析钢和过共析钢的球化退火加热温度是 Ac1+(20～30)℃。
（2）正火加热温度亚共析钢是 Ac3+(30～50)℃；过共析钢是 Ac cm+(30～50)℃。
（3）淬火加热温度亚共析钢是 Ac3+(30～50)℃；过共析刚是 Ac1+(30～50)℃。
（4）回火温度钢淬火后要回火。
回火分为以下三类：a、低温回火（150℃～250℃）得到的组织为回火马氏体，其目的是降低淬火后的应力，减少钢的脆性。
低温回火常用于高碳钢切削刀具、量具和轴承等工件的处理。
b、中温回火（350℃～500℃）得到的组织为回火屈氏体。
目的是获得高的弹性极限，较好的韧性。
主要用于中高碳钢弹簧的热处理。
C、高温回火（500℃～650℃）得到的组织为回火索氏体。
目的是获得较高的强度、硬度和冲击韧度的综合力学性能。
通常把淬火 +高温回火称为调质处理。
主要用于中碳结构钢要求具有综合力学性能机械零件的热处理。
各种钢回火温度与硬度值之间的关系可从有关手册中查阅，也可采用以下经验公式估算回火温度。
T（℃） =200+K（60-HRC）式中 K-系数，当回火后的硬度值>30HRC时，K=11；<30HRC时，K=12。
金属热处理及表面处理工艺
一、热处理工艺简解1、退火操作方法：将钢件加热到Ac3+30~50°C或Ac1+30~50°C或Ac1以下的温度（能够查阅有关材料）后，通常随炉温缓慢冷却。
意图：1•下降硬度，进步塑性，改进切削加工与压力加工功能；2•细化晶粒，改进力学功能，为下一步工序做准备；3•消除冷、热加工所发生的内应力。
运用关键：1•适用于合金布局钢、碳素东西钢、合金东西钢、高速钢的锻件、焊接件以及供给状况不合格的原材料；2•通常在毛坯状况进行退火。
2、正火操作方法：将钢件加热到Ac3或Accm以上30~50C，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
意图：1•下降硬度，进步塑性，改进切削加工与压力加工功能；2•细化晶粒，改进力学功能，为下一步工序做准备；3•消除冷、热加工所发生的内应力。
运用关键：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。
关于功能需求不高的低碳的和中碳的碳素布局钢及低合金钢件，也可作为最终热处理。
关于通常中、高合金钢，空冷可致使彻底或部分淬火，因而不能作为最终热处理工序。
3、淬火操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时刻，然后在水、硝盐、油、或空气中疾速冷却。
意图：淬火通常是为了得到高硬度的马氏体安排，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安排，以进步耐磨性和耐蚀性。
运用关键：1•通常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，但一起会构成很大的内应力，下降钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的归纳力学功能。
4、回火操作方法：将淬火后的钢件从头加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
意图：1•下降或消除淬火后的内应力，削减工件的变形和开裂；2•调整硬度，进步塑性和耐性，取得作业所需求的力学功能；3•安稳工件尺度。
运用关键：1•坚持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在坚持必定韧度的条件下进步钢的弹性和屈从强度时用中温回火；以坚持高的冲击韧度和塑性为主，又有满足的强度时用高温回火;2•通常钢尽量防止在230~280°C、不锈钢在400~450C之间回火，因为这时会发生一次回火脆性。
金属热处理工艺
六、表面淬火
表面淬火：在不改变钢的化学成分及心部组织 的情况下，利用快速加热将表面层奥氏体化后 进行淬火，以强化零件表面的热处理的方法。
感应加热淬火零件的加工工艺路线
下料→锻造→正火→粗加工→（调质）→精加工 →感应加热淬火
→ 淬火＋回火 → 精加工（磨削）
➢例1：20CrMnTi钢汽车后桥螺旋被动齿轮加工的主 要工序有： 下料→ 锻造→正火→ 机加工 （车、钻、铣等） → 渗 碳 → 淬火+低温回火→ 清洗 → 精加工（磨削、研磨 等）。
四、淬火
淬火：将钢加热到Ac3（或Ac1）+30~50℃，保温一 定时间，然后迅速冷却获得马氏体的热处理工艺。 （1）钢的淬火工艺 亚共析钢：Ac3＋30～50℃ 完全淬火 共析钢、过共析钢：Ac1＋30～50℃ 不完全淬火
➢组织： 多边形α相＋颗粒状Fe3C→回火索氏体（S回）。 ➢目的： 较高的强度、硬度、塑性、韧性，即具有良好综 合力学性能，优于正火得到的组织。 ➢应用： 重要结构零件。如轴、螺栓、连杆、齿轮等。
➢ 淬火+高温回火→调质处理，简称调质。
回火M
回火T
回火S
淬火、回火在零件制造工艺路线中的位置 1. 淬硬件： 下料→锻造→退火（正火）→粗加工＋精加工→ 淬火＋回火（中、低温回火）→磨削
（3） 球化退火 （不完全退火）
——加热温度略高于Ac1温度（Ac1＋20～30℃）保温， 炉冷到Ar1以下等温一段时间或以非常缓慢的速度冷 却。 ➢组织：球状P（+粒状Fe3C） （4）扩散退火
TH=Ac3+ 150～250℃（ 1050～1150℃ ）
Fe3C（白色颗粒） 基体
热处理手册 第3卷 热处理设备和工辅材料 第5版
第一章：热处理设备1.1 热处理设备的分类热处理设备主要分为炉子、熔炼炉、加热炉和冷却设备等。
炉子通常用于金属材料的热处理，可以根据不同的加热方式和工艺要求进行分类。
熔炼炉主要用于金属材料的熔炼和铸造，通常采用高温电炉或火炉。
加热炉主要用于金属材料的加热处理，可以根据加热方式和加热介质的不同进行分类。
冷却设备主要用于金属材料的淬火和冷却，通常采用水、油或气体等介质进行冷却。
1.2 热处理设备的选型原则在选择热处理设备时，需要考虑材料的类型、尺寸和工艺要求等因素。
同时还需考虑设备的性能、稳定性和能耗等方面的因素。
综合考虑各方面因素后，可以选择合适的热处理设备进行热处理工艺。
第二章：热处理工辅材料2.1 热处理工辅材料的种类热处理工辅材料主要包括热处理盐、保护气体、辅助材料等。
热处理盐主要用于金属材料的盐浴热处理，可以根据工艺要求选择不同的盐浴。
保护气体主要用于金属材料的气氛控制，可以选择氮气、氢气、氩气等保护气体。
辅助材料主要包括铝、硅、碳等合金元素及其他添加剂，可以用于改变金属材料的化学成分和性能。
2.2 热处理工辅材料的特性热处理工辅材料需要具有良好的热稳定性、化学稳定性和热导性等特性。
同时还需要具备良好的融化和气化性能，以确保在热处理过程中能够对金属材料起到有效的辅助作用。
结论热处理设备和工辅材料是热处理工艺中不可或缺的重要组成部分，其选择和应用对于提高金属材料的性能和质量具有重要意义。
通过对热处理设备和工辅材料的认真选择和合理应用，可以为金属材料的热处理工艺提供可靠的保障，实现金属材料的优化处理和提升。
3.3 热处理设备的性能指标热处理设备的性能指标包括加热速度、温度控制精度、热工作区大小、能耗等。
其中加热速度是衡量炉子性能的重要指标，快速加热可以提高生产效率，减少加热时间，降低能耗成本。
温度控制精度则直接关系到热处理工艺的稳定性和成品质量，精准的温度控制可以确保热处理效果的一致性。
热工作区的大小对于同时处理多个工件或大尺寸工件具有重要的意义，大的热工作区可以提高设备的灵活性和生产效率。
金属热处理及表面处理工艺规范
北京奇朔科贸有限公司部分金属材料热处理及表面处理工艺规范第一版编写：赵贵波审核：批准：北京奇朔科贸有限公司二零一二年六月目录1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------41.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------72.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------82.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------93.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------291.0热处理的工艺分类及代号热处理的工艺分类由基础分类和附加分类组成。
金属热处理工艺流程
金属热处理工艺流程金属热处理是将金属制品加热到一定温度，进行一系列工艺处理的过程。
在热处理过程中，金属的内部结构、物理性能和机械性能会发生变化，以达到改善材料性能、提高材料硬度和耐磨性、消除内部应力等目的。
下面将以常见的金属热处理工艺流程为例，详细介绍一下金属热处理的步骤。
首先，金属加热是金属热处理过程的第一步。
金属制品会被置于加热炉中，通常采用电阻加热、球墨铸铁炉、燃气加热等方式。
加热温度根据材料的种类和所需的热处理效果来确定。
例如，淬火的加热温度较高，常为材料材质的临界温度。
接下来是金属保温。
在加热到所需温度后，金属制品需要在温度要求范围内保持一段时间，使金属内部温度均匀分布，以确保后续的工艺处理效果更好。
然后是金属冷却。
冷却速度是决定金属最终组织状态和性能的重要因素。
冷却速度太快会导致材料内外温差太大，产生过多的残余应力，甚至导致开裂；而冷却速度太慢则会降低硬度和强度。
因此，根据不同的材料和要求，选择适当的冷却方法，如自然冷却、水淬、油淬、气淬等。
在冷却之后，还需要进行金属退火处理。
退火是通过加热和保温，使金属内部晶粒形状和尺寸发生变化，从而改善材料的硬度和韧性。
退火主要有全退火、等温退火、间歇退火等不同方式。
全退火即将材料加热到高温保持一段时间后自然冷却，等温退火则是将材料加热到一定温度保持一段时间后进行缓慢冷却。
最后一个步骤是金属淬火处理。
淬火是利用材料的组织相变性质，通过迅速冷却改变材料的内部结构，以提高材料的硬度和强度。
常见的淬火处理方法有水淬、油淬和盐淬等。
淬火可根据材料的要求选择不同的淬火介质，以获得所需的硬度。
综上所述，金属热处理工艺流程包括金属加热、保温、冷却、退火和淬火等步骤。
不同的金属材料和要求将需要不同的工艺流程，以满足材料特性的需求。
通过精细的热处理，可以改善金属材料的力学性能、耐磨性和抗腐蚀性，提高产品的质量和使用寿命。
第九章金属热处理工艺
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第九章金属热处理工艺
第九章 金属热处理工艺
2、加热时间的确定 加热时间由升温时间和保温时间组成。 Ø升温时间：由零件入炉温度升至淬火温度所需的 时间，并以此作为保温时间的开始。 Ø保温时间：指零件温度均匀化并完成奥氏体化过 程所需要的时间。 加热时间通常根据经验公式估算或通过实验 确定。生产中往往要通过实验确定合理的加热及 保温时间，以保证工件质量。
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第九章金属热处理工艺
第九章 金属热处理工艺
四、球化退火 Ø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。 Ø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。 Ø适用性：主要用于共析钢和过共析钢。
理想淬火冷却曲线示意图
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第九章金属热处理工艺
第九章 金属热处理工艺
由上图可见：
只要在“鼻尖”温度附近快冷，使冷却曲线躲 过“鼻尖”，不碰上C曲线，就能得到马氏体。也 就是说，在“鼻尖”温度以上，在保证不出现珠光 体类型组织的前提下，可以尽量缓冷；在“鼻尖” 温度附近则必须快冷，以躲开“鼻尖”，保证不产 生非马氏体相变；而在 Ms 点附近又可以缓冷，以 减轻马氏体转变时的相变应力。
Ø 球化退火需要较长的保温时间来保证二次渗碳体的自发球 化。
Ø 保温后随炉冷却，在通过Ar1温度范围时，应足够缓慢， 以使奥氏体进行共析转变时，以未溶渗碳体粒子为核心形 成粒状渗碳体。
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金属热处理工艺1-3
•②目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能
•
的零件。
•③用钢: •中碳合金钢。
•④方法:气体渗氮。
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金属热处理工艺1-3
•⑤工艺:加热温度500～600℃;
•
保温时间0.3～0.5mm/20～50h。
•⑥热处理特点: 渗氮前需调质处理;
•
渗氮后不需热处理。
•⑦渗氮处理后的组织
• 表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、
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金属热处理工艺1-3
2.真空热处理
真空热处理是在0.0133Pa～1.33Pa真空度的真空介质中对 工件进行热处理的工艺。真空热处理具有无氧化、无脱碳、无 元素贫化的特点，可以实现光亮热处理，可以使零件脱脂、脱 气，避免表面污染和氢脆；同时可以实现控制加热和冷却，减 少热处理变形。提高材料性能；还具有便于自动化、柔性化和 清洁热处理等优点。近年已被广泛采用，并获得迅速发展。
金属热处理工艺1-3
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金属热处理工艺1-3
钢的表面热处理工艺 •工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”
• 的力学性能。
• 表面淬火 • 化学热处理
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表面淬火齿 金属热处理工艺1-3 轮
1.表面淬火
•①定义:是一种不改变钢表层化学成
•
分,但改变表层组织的局部热
金属等，所以在国内外具有很大的发展前途。
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缝纫机用氮化件
经氮化金的属机热处车理工曲艺轴1-3
4.激光加热表面淬火
激光束能量密度高，加热/冷却快，加工时间短； 精确可控，可以实现对复杂形状合金部件的加工处理； 无污染，安全可靠，操作简单，效率高。 •