热处理基本知识 ppt课件
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热处理工艺基本知识ppt课件
过共析钢：含碳量在0.8以上时， Ac1以上30~50℃。这时得到的马氏体
有了足够的硬度同时保持未溶解的颗粒状碳化物也可以提高材料的硬度 和耐磨性。如果加热温度过高，淬火开裂的倾向加大，淬火后残余奥氏 体量增加反而降低硬度；
合金钢：合金元素大多可以阻止奥氏体晶粒长大，为了合金元素的均匀，
加热温度和保温时间都要比碳钢可稍编辑微课提件P高PT一些。
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8
9.2.1 淬火加热温度
淬火加热温度的确定应以获得晶粒 细小、成分均匀的奥氏体为原则， 以便得到细小的马氏体组织。
亚共析钢：Ac3以上30~50℃，铁素
体可以全部溶解得到得到单一的奥 氏体，从而消除未溶铁素体而带来 的软相。也不宜过高，防止奥氏体 晶粒粗大带来马氏体粗大，并且温 度高带来的热变形也将严重。
方法：将钢较慢(100~150℃/hr)
加热到500－650℃(低于A1)， 保温后随炉慢冷(50~100℃/hr) 到200~300℃以下出炉。
目的：无相变发生，组织没有明显变化，可完全消除残余内应力。
如果材料原始有大的弹性应变能存在，可发生再结晶，组织也会有对应
的变化。
用途： 锻造冷却未全恢复塑性变形，铸件的冷却热应力，焊接构件
的热应力，拉、拔、挤压的加工硬化等都会存在残余内应，利用去应力
退火可以消除变形或其它原因产生的内应力。
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6
9.1.2 正火
将钢加热到Ac3和Accm以上30~50℃，保温得到均匀的奥氏体后，从炉 中取出自然空冷，发生珠光体型转变的热处理工艺称为“正火”。
由于冷速大于退火，得到的珠光体组织较细，材料硬度和强度均比 退火要高。合金钢在空气中冷却可能发生珠光体型、贝氏体型甚至 马氏体型相变，但正火一般是指空冷时珠光体转变的这一部分。
金属材料及热处理基础知识.ppt
硬质合金 HBW 450- 600 用于测量淬火钢
2 .洛氏硬度
以顶角为120度的金刚石圆锥体或直径1．588mm的淬火 钢球作为压头，以一定的压力使其压入材料表面，测量压痕 深度来确定其硬度，即为洛氏硬度。被测材料硬度，可直接 在硬度计刻盘读出。
洛氏硬度常用的有三种，分别以HRA、HRB、HRC来表示。 洛氏硬度符号、试验条件和应用表
下贝氏体：无方向性的针状铁素体上弥散分布着细小颗粒的 渗碳体
7、魏氏组织
魏氏组织是在比较大的过冷度下形成的。奥氏体过冷到这 一温度区内，便会形成魏氏组织。魏氏组织铁索体是以切变机 理形成的其生长往往都是由晶界网状铁索体分枝，许多铁赢体 片平行地向晶粒内部长大。铁素体片之间的奥氏体随后变成珠 光体。魏氏组织会降低钢的塑性和韧性，尤其是冲击韧性。
3．维氏硬度 测定维氏硬度的原理基本上和布氏硬度相同，区别在于压头
采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体，压痕是四方锥形。 维氏硬度值用HV表示。
压痕面
4. 里氏硬度
原理：当材料被一个冲击体撞击时，较硬材料使冲击体产生 的反弹速度大于较软者。
5. 硬度与强度值的对应关系 由于硬度值综合反映了材料在局部范围内对塑性变形等 的抵抗能力，故它与强度值也有一定关系。 工程上：
冷却速度对晶粒大小的影响
快速冷却，形核点多，晶粒细小 冷却速度慢，均匀长大，晶粒粗大
1.2.2 铁碳合金的基本组织 铁 碳含量>2%--弱而脆
铁碳合金
铁素体—碳熔于α铁或δ铁中的固溶体 F
钢 奥氏体—碳熔于γ铁中的固溶体 A 强而韧 碳含量 0.02%-2%
渗碳体—铁碳金属化合物含碳6.67% Fe3C
许用应力 o
n
安全系数
2 .洛氏硬度
以顶角为120度的金刚石圆锥体或直径1．588mm的淬火 钢球作为压头，以一定的压力使其压入材料表面，测量压痕 深度来确定其硬度，即为洛氏硬度。被测材料硬度，可直接 在硬度计刻盘读出。
洛氏硬度常用的有三种，分别以HRA、HRB、HRC来表示。 洛氏硬度符号、试验条件和应用表
下贝氏体：无方向性的针状铁素体上弥散分布着细小颗粒的 渗碳体
7、魏氏组织
魏氏组织是在比较大的过冷度下形成的。奥氏体过冷到这 一温度区内，便会形成魏氏组织。魏氏组织铁索体是以切变机 理形成的其生长往往都是由晶界网状铁索体分枝，许多铁赢体 片平行地向晶粒内部长大。铁素体片之间的奥氏体随后变成珠 光体。魏氏组织会降低钢的塑性和韧性，尤其是冲击韧性。
3．维氏硬度 测定维氏硬度的原理基本上和布氏硬度相同，区别在于压头
采用锥面夹角为136度的金刚石正四棱锥体，压痕是四方锥形。 维氏硬度值用HV表示。
压痕面
4. 里氏硬度
原理：当材料被一个冲击体撞击时，较硬材料使冲击体产生 的反弹速度大于较软者。
5. 硬度与强度值的对应关系 由于硬度值综合反映了材料在局部范围内对塑性变形等 的抵抗能力，故它与强度值也有一定关系。 工程上：
冷却速度对晶粒大小的影响
快速冷却，形核点多，晶粒细小 冷却速度慢，均匀长大，晶粒粗大
1.2.2 铁碳合金的基本组织 铁 碳含量>2%--弱而脆
铁碳合金
铁素体—碳熔于α铁或δ铁中的固溶体 F
钢 奥氏体—碳熔于γ铁中的固溶体 A 强而韧 碳含量 0.02%-2%
渗碳体—铁碳金属化合物含碳6.67% Fe3C
许用应力 o
n
安全系数
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
热处理(PPT)
表面热处理
电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理
2.2钢的热处理基础知识
物质由液态转变为固态的 过程称为凝固。
物质由液态转变为晶态的 过程称为结晶。
物质由一个相转变为另一 个相的过程称为相变。因 而结晶过程是相变过程。
3、晶核的长大方式 晶核的长大方式有两种，即均匀
长大和树枝状长大。
均匀长 大
树枝状长大
2.2.1金属的结晶
在正温度梯度下，晶体生长以平面状态向前推进。
正温度梯度
2.2.1金属的结晶
实际金属结晶主要以树枝状长大. 这是由于存在负温度梯度，且晶核
棱角处的散热条件好，生长快，先 形成一次轴，一次轴又会产生二次 轴…，树枝间最后被填充。
Fe
Fe3C Fe2C
FeC
C
C%(at%) →
2.2.2铁碳合金相图
铁碳合金的组元和相 ⒈ 组元：Fe、 Fe3C ⒉相
⑴ 铁素体：
铁素体
碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或 表示。
碳在δ-Fe中的固溶体称δ -铁素体，用δ 表示。
都是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在 727℃时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。
固态相变的晶界形核
2.2.1金属的结晶
合金的结晶 合金的结晶过程比纯金属复杂，常用相图进行分析. 相图是用来表示合金系中各合金在缓冷条件下结晶过程
的简明图解。又称状态图或平衡图。
2.2.2铁碳合金相图
铁碳合金相图 是研究铁碳
合金最基本的工 具，是研究碳钢 和铸铁的成分、 温度、组织及性 能之间关系的理 论基础,是制定热 加工、热处理、 冶炼和铸造等工 艺依据.
热处理概述精品PPT课件
热处理概述
视频《钢丝的水冷与空冷实验》
小实验
将一根直径为1m m左右的弹簧丝剪成 两段，放在酒精灯上 同时加热到赤红色， 然后分别放入水中和 空气中，冷却后用手 进行弯折，对比观察 两根钢丝性能的差异 。（小实验 见视频）
实验现象：放在 水中冷却的钢丝硬而 脆，很容易折断；而 放在空气中冷却的钢 丝较软且有较好的塑 性，可以卷成圆圈而 不断裂。
四、热处理的分类
根据加热和冷却的规范以及钢 的组织、性能变化的特点，热 处理可以分为三大类。
热处理
普通 热处理
表面 热处理
其他 热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 电接触表面淬火理
碳氮共渗
渗硼 可控气氛热处理
真空热处理
复合热处理
形变热处理 气相沉积
由这个实验可以 看出，虽然钢的成分 相同，加热温度也相 同，但采用不同的冷 却方法，却得到了不 用的力学性能，这主 要是因为在不同的冷 却速度情况下，钢的 内部组织发生了不同 的变化。(引出热处理
的概念）
一、热处理的概念
热处理是将固态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。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个阶段 ，温度和时间是决定热处理工艺的主要因素，通 常用温度-时间曲线来表示热处理工艺过程。
页码数
温度
保温
热 加
临界温度
冷 却
热处理工艺曲线
时间 热处理
二、热处理的目的
热处理的目的： 通过改变金属材 料的内部组织来 获得所需要的性 能。
三、热处理的应用范围
整个制造业
视频《钢丝的水冷与空冷实验》
小实验
将一根直径为1m m左右的弹簧丝剪成 两段，放在酒精灯上 同时加热到赤红色， 然后分别放入水中和 空气中，冷却后用手 进行弯折，对比观察 两根钢丝性能的差异 。（小实验 见视频）
实验现象：放在 水中冷却的钢丝硬而 脆，很容易折断；而 放在空气中冷却的钢 丝较软且有较好的塑 性，可以卷成圆圈而 不断裂。
四、热处理的分类
根据加热和冷却的规范以及钢 的组织、性能变化的特点，热 处理可以分为三大类。
热处理
普通 热处理
表面 热处理
其他 热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 电接触表面淬火理
碳氮共渗
渗硼 可控气氛热处理
真空热处理
复合热处理
形变热处理 气相沉积
由这个实验可以 看出，虽然钢的成分 相同，加热温度也相 同，但采用不同的冷 却方法，却得到了不 用的力学性能，这主 要是因为在不同的冷 却速度情况下，钢的 内部组织发生了不同 的变化。(引出热处理
的概念）
一、热处理的概念
热处理是将固态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。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个阶段 ，温度和时间是决定热处理工艺的主要因素，通 常用温度-时间曲线来表示热处理工艺过程。
页码数
温度
保温
热 加
临界温度
冷 却
热处理工艺曲线
时间 热处理
二、热处理的目的
热处理的目的： 通过改变金属材 料的内部组织来 获得所需要的性 能。
三、热处理的应用范围
整个制造业
热处理基础知识培训ppt课件
22
的适当配合，以保证零件长期顺利工作。
常用钢 的调质
3.2
23
45钢
“
属于中碳结构钢，价格低，来源广，应用广泛，硬度不高易切削加工，
淬透性较低，对于大工件正火或调质状态下两者力学性能相近。最大弱点
是淬透性低，水中临界淬透直径为12~17mm，水淬时有开裂倾向，截面尺
寸大和要求较高的工件不宜采用。
后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧度良好,高温时有高的
蠕变强度和持久强度。
用于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件，如机车牵
引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也
可用于 2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具等。
”
26
45钢与40Cr、42CrMo区别
获得良好的强度，韧性和 塑性
主要用于强度，韧性要求 较高，而对耐磨性要求不 很高的球磨铸铁件
利用地方生铁熔铸球磨铸 铁时，由于含S、P量较高， 而难以保证塑性、韧性指 标，采用低温正火恰好可 补救因此产生的塑性、韧 性的不足
16
17
淬火
定义 目的
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）（碳量在 0.0218—0.77%）或Ac1（过共析钢）（碳量超过0.77%） 以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然 后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等 温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
02
将工件加热至低于AC1的某一温度（一般 500~650℃），保温足够时间后，缓慢冷 却。主要用于消除铸件、锻件、焊接件及 冷变形零件的内应力，降低温度，稳定尺 寸，减少和防止使用过程中变形，但不改 变零件的内部组织
的适当配合，以保证零件长期顺利工作。
常用钢 的调质
3.2
23
45钢
“
属于中碳结构钢，价格低，来源广，应用广泛，硬度不高易切削加工，
淬透性较低，对于大工件正火或调质状态下两者力学性能相近。最大弱点
是淬透性低，水中临界淬透直径为12~17mm，水淬时有开裂倾向，截面尺
寸大和要求较高的工件不宜采用。
后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力,低温冲击韧度良好,高温时有高的
蠕变强度和持久强度。
用于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件，如机车牵
引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也
可用于 2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具等。
”
26
45钢与40Cr、42CrMo区别
获得良好的强度，韧性和 塑性
主要用于强度，韧性要求 较高，而对耐磨性要求不 很高的球磨铸铁件
利用地方生铁熔铸球磨铸 铁时，由于含S、P量较高， 而难以保证塑性、韧性指 标，采用低温正火恰好可 补救因此产生的塑性、韧 性的不足
16
17
淬火
定义 目的
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）（碳量在 0.0218—0.77%）或Ac1（过共析钢）（碳量超过0.77%） 以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然 后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等 温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
02
将工件加热至低于AC1的某一温度（一般 500~650℃），保温足够时间后，缓慢冷 却。主要用于消除铸件、锻件、焊接件及 冷变形零件的内应力，降低温度，稳定尺 寸，减少和防止使用过程中变形，但不改 变零件的内部组织
热处理知识介绍课堂PPT
43
六、影响钢材氧化、脱碳的几大因素
加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或 气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应 生成氧化物膜的现象称为氧化。
钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的 氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低 了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬 度、疲劳强度及耐磨性降低 。
50
脱碳+粗晶案例
51
脱碳+粗晶案例
52
脱碳+粗晶案例
53
影响钢材氧化、脱碳因素
主要因素为：热处理炉中混有氧气、二氧化碳、 水蒸气等气体。
54
对策
所以要使线材在加热时少产生氧化、脱碳， 1.需降低炉内H2O、O2、CO2。 2.减少炉内产生氧化：2Fe＋O2→2FeO
Fe＋H2O→FeO＋H2 FeC＋CO2→Fe＋2CO 还原： FeO＋H2→Fe＋H2O
25
球化退火应用
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳 素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经 轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体 与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切 削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开 裂。
26
球化退火应用
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中 的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体 上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切 削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易 长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对 于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等） 的亚共析钢有时也可采用球化退火。
10
热处理分类——正火
正火是将钢材或钢件加热到A3（或Acm）以 上适当温度，保温适当时间后再空气中冷却， 得到珠光体类组织的热处理工艺。
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六、影响钢材氧化、脱碳的几大因素
加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或 气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应 生成氧化物膜的现象称为氧化。
钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的 氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低 了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬 度、疲劳强度及耐磨性降低 。
50
脱碳+粗晶案例
51
脱碳+粗晶案例
52
脱碳+粗晶案例
53
影响钢材氧化、脱碳因素
主要因素为：热处理炉中混有氧气、二氧化碳、 水蒸气等气体。
54
对策
所以要使线材在加热时少产生氧化、脱碳， 1.需降低炉内H2O、O2、CO2。 2.减少炉内产生氧化：2Fe＋O2→2FeO
Fe＋H2O→FeO＋H2 FeC＋CO2→Fe＋2CO 还原： FeO＋H2→Fe＋H2O
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球化退火应用
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳 素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经 轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体 与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切 削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开 裂。
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球化退火应用
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中 的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体 上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切 削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易 长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。另外对 于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等） 的亚共析钢有时也可采用球化退火。
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热处理分类——正火
正火是将钢材或钢件加热到A3（或Acm）以 上适当温度，保温适当时间后再空气中冷却， 得到珠光体类组织的热处理工艺。
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热处理基础知识培训(ppt 91页)
8
热处理质量的严格控制
1)工艺过程的自动化作业采用顺控器或微处理机按 热处理工艺的要求实现装料、加热、冷却、清洗、 回火，卸料等工序的自动化生产过程 2)工艺参数的严格控制对热处理工艺参数，如时间、 温度、炉气戒分和压力、淬火介质的浓度、杂质和 冷速(搅动程度)的严格控制可使工件保持稳定的高 质量，使工件的表面质量、表面和心部硬度、渗层 的渗入元素浓度和梯度、渗层深度都能得到有效的 控制。 3）严格的质量管理通过热处理行业协会开展的质量 管理信得过企业、规范企业评选活动和质理检验员 的培训，在本世纪初热处理企业的生产管理和质量 管理水平有了明显提高。
5
热处理技术发展历史
古代热处理技术发展 中国近代热处理进展 中国当代热处理进展 热处理生产技术的进步
6
古代热处理技术发展
热处理生产技术的进步
渗碳渗氮技术的进步 真空热处理技术的普及 感应加热的广泛应用 化学热处理的潜力得到发挥 离子热处理的盛行 激光和电子束热处理 热处理质量的严格控制 热处理标准化的进展
厚度 加工硬化 冷加工热加工 热处理批 中途出炉炉料 监测仪表 TUS ISC
11
特种工艺
特种工艺指那种对材料进行一系列精确控 制的工艺处理，使其产生物理、化学或冶 金性能变化，非经破坏性试验，仅从外观 无法衡量其是否符合规范要求的工艺。
12
金属热处理
金属热处理是重要的航空制造技术之一。 金属热处理是将金属材料在固态下加热到
1. 热处理技术发展历史
1. 古代热处理技术发展的基础是火 2. 中国近代热处理进展 3. 中国当代热处理进展 4. 热处理生产技术的进步
1. 热处理质量的严格控制 2. 热处理标准化的进展
热处理质量的严格控制
1)工艺过程的自动化作业采用顺控器或微处理机按 热处理工艺的要求实现装料、加热、冷却、清洗、 回火，卸料等工序的自动化生产过程 2)工艺参数的严格控制对热处理工艺参数，如时间、 温度、炉气戒分和压力、淬火介质的浓度、杂质和 冷速(搅动程度)的严格控制可使工件保持稳定的高 质量，使工件的表面质量、表面和心部硬度、渗层 的渗入元素浓度和梯度、渗层深度都能得到有效的 控制。 3）严格的质量管理通过热处理行业协会开展的质量 管理信得过企业、规范企业评选活动和质理检验员 的培训，在本世纪初热处理企业的生产管理和质量 管理水平有了明显提高。
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热处理技术发展历史
古代热处理技术发展 中国近代热处理进展 中国当代热处理进展 热处理生产技术的进步
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古代热处理技术发展
热处理生产技术的进步
渗碳渗氮技术的进步 真空热处理技术的普及 感应加热的广泛应用 化学热处理的潜力得到发挥 离子热处理的盛行 激光和电子束热处理 热处理质量的严格控制 热处理标准化的进展
厚度 加工硬化 冷加工热加工 热处理批 中途出炉炉料 监测仪表 TUS ISC
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特种工艺
特种工艺指那种对材料进行一系列精确控 制的工艺处理，使其产生物理、化学或冶 金性能变化，非经破坏性试验，仅从外观 无法衡量其是否符合规范要求的工艺。
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金属热处理
金属热处理是重要的航空制造技术之一。 金属热处理是将金属材料在固态下加热到
1. 热处理技术发展历史
1. 古代热处理技术发展的基础是火 2. 中国近代热处理进展 3. 中国当代热处理进展 4. 热处理生产技术的进步
1. 热处理质量的严格控制 2. 热处理标准化的进展
热处理ppt课件
火焰加热 感应加热
六、化学热处理
化学热处理是将金属和合金工件置于一定温 度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入 它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的 热处理工艺。
目的：提高钢件表层的耐磨性、耐蚀性、抗 氧化性和疲劳强度等力学性能。
按表面渗入元素的不同，分为渗碳、氮化、 碳氮共渗、渗硼、渗铝等种类。
金属热处理可分为
整体处理、表面热处理和化学热处理。 整体处理包括： 退火、正火、淬火和回火等；
一、退火
退火是将金属和合金加热到适当温度，保温一 定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺。按金 属成分和性能要求的不同，退火可分为：
1.完全退火 目的是通过完全重结晶细化晶粒，降低 硬度，改善切削性能。
2.球化退火 目的是使网状渗碳体球状化，降低硬度、 提高韧性，改善切削性能，为淬火作组织准备。
五、表面热处理
表面热处理：仅对钢的表面进行加热和冷 却而不改变其成分的热处理工艺。
目的：提高零件的表层硬度、抗磨损性能。 感应加热：利用交流电的集肤效应，对零件 进行加热，并通过控制电流频率得到不同的淬 硬层深度。
火焰加热：利用火焰加热工件表面，然后立 即用水喷射冷却。调节烧嘴的位置和移动速度 即可得到不同厚度的淬硬层。
三、淬火
目的：提高钢件的硬度和耐磨性，强化材料。 但淬火后，出现内应力，材料变脆，须回火。淬 火＋不同回火，获得各种需要的性能，是强化钢 的主要方法
淬火介质：淬火冷却时所用的介质。钢的种类 不同，淬火介质不同，常用介质：水、油。
水——便宜，冷却能力较强，碳素钢件用的 多
油——冷却能力较水低、成本高，但可防止 工件产生裂纹等缺陷，合金钢多用。
四 、回火
目的是稳定组织，减少内应力，降低脆性，获得 所需性能。
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热处理基本知识
渗碳
将低碳钢工件放在大量含碳的固体（木 炭粉和碳酸盐）或气体（天然气、煤气 等）介质中，加热到850~950℃，保温 一段时间，使碳扩散到钢表面层内，使 表面层的含碳量达到0.8%~1.2%。再经 淬火和低温回火，从而获得高硬度和耐 磨性。
热处理基本知识
氮化
将钢件放入含有氮的介质或利用氨气加 热分解的氮气中，加热到500~620℃， 持续保温20~50小时，使氮扩散渗入钢 件表面层内。经氮化处理的钢件不再经 淬火便具有很高的表面层硬度及耐磨性， 并大大提高疲劳极限、耐腐蚀性能及耐 热性。
热处理基本知识
强度
强度：是指材料抵抗塑性变形和断裂的 能力。
强度极限 b 和屈服极限 s 是表征强度的主
要性能指标。 屈服极限是材料发生塑性变型时的应力； 强度极限是材料发生断裂时的应力。
热处理基本知识
刚度
刚度：是指材料抵抗弹性变形的能力。 弹性模量E:在弹性变形范围内，应力与应 变的比值E为常数，称为弹性模量；
氧化是零件表面形成该金属的氧化膜， 以保护金属不受侵蚀，并起美化作用；
磷化是在金属表面生成一层不溶于水的 磷酸盐薄膜，可以保护金属。
热处理基本知识
常用金属材料
铸铁 碳素钢 合金钢 有色金属材料
热处理基本知识
常用金属材料
1、铸铁：铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合 金。
性能：具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及 切削加工性能，而且价格低廉，生产设备简单。 因此，它是应用最多的一种金属材料。
材料承受交 变或重复应 力与其断裂 前的应力循 环次数N之 间的关系曲 线，称为疲 劳曲线。
应 力
107
循环次数N
热处理基本知识
金属材料的工艺性能
是指金属材料所具有的能够适应各种加 工工艺要求的能力。
金属材料常用的加工工艺方法： 铸造、压力加工、焊接、切削加工等。
热处理基本知识
各种工艺方法对材料提出的要求
铸造：将熔融金属浇注、压射或吸入铸 型型腔中，待其凝固后而得到的一定形 状和性能的铸件的方法。
铸造性：是指浇注时液态金属的流动性、 凝固时的收缩性和偏析倾向等。
灰口铸铁和青铜有良好的铸造性能。
热处理基本知识
锻造性：是指材料在压力加工时，能改 变形状而不产生裂纹的性能。 低碳钢的锻造性好，铸铁没有锻造性。
2.3 机械工程材料及钢的热处理
金属材料的机械性能及工艺性能 金属材料的热处理及零件表面处理 常用金属材料 常用非金属材料 选用材料的一般原则
热处理基本知识
金属材料的机械性能及工艺性能
金属材料的机械性能 金属材料的机械性能主要是指在外力作用 下表现出来的特性。 如：强度、刚度、塑性、硬度、韧性、 疲劳强度等。
保温一定时间，然后在水或盐水或油中急速冷 却。
目的：提高钢的硬度和强度。但急速冷却引起 内应力，使钢变脆，所以淬火后必须回火，以 得到较高的强度、硬度和韧性。
热处理基本知识
回火：将淬火后的工件加热到临界温度 以下，保温一定时间后在空气或水或油 中冷却。
目的：硬度、强度略有降低，但消除了 内应力和脆性。
目的：降低钢的硬度，改善切削性能；细化钢 的晶粒，减少组织的不均匀性，消去工件在锻 造、铸造中出现的内应力。
热处理基本知识
2、正火：将钢件加热到临界温度以上30 －50度，保温一段时间后从炉中取出在 空气中冷却。
目的：正火和退火相似，但正火后机械 强度略高。
热处理基本知识
3、淬火和回火 淬火是将工件加热到临界温度以上30－50度，
调质：淬火＋高温回火，可以使钢材获 得良好的综合机械性能。
热处理基本知识
表面化学热处理
化学热处理是将钢件放在某种化学介质 中，通过加热、保温、冷却的方法使介 质中的某些元素渗入钢件表面，改变了 表面层的化学成分，从而使其表面具有 与内部不同的特殊性能。一般都是使表 面获得高硬度、高疲劳极限，以及耐磨、 防腐蚀性能。
热处理基本知识
金属零件的表面处理
表面处理是在金属表面附上一层覆盖层， 以达到防腐、改善性能及装饰的作用。 通常分电镀、化学处理和涂漆三种。
热处理基本知识
电镀
电镀是应用电解原理在某些金属（或非 金属）表面镀上一薄层其它金属或合金 的过程。
分为：镀铬 、镀镍 、镀锌
热处理基本知识
化学处理
金属零件表面的化学处理主要有氧化和 磷化。
弹性模量E是表征材料刚度的主要性能指 标。
热处理基本知识
塑性
塑性：是指在外力作用下，金属产生塑 性变型而不产生断裂的能力。工程上一 般用材料被拉断后所留下的残余变形来 表示材料的塑性，一般用两个指标来表 示：
延伸率： l1 l 100%
l
收缩率： AA1 10% 0
A
热处理基本知识
硬度
硬度：材料抵抗压入物压陷的能力， 即材料对局部塑性变形的抵抗能力。 工程上常用的洛氏硬度和布氏硬度分 别为：HRC和HBC。
分类：（1）灰口铸铁；（2）可锻铸铁； （3）球墨铸铁；（4）合金铸铁
热处理基本知识
焊接性：是指材料在通常的焊接方法和 焊接工艺条间下，能否获得良好焊缝的 性能。 低碳钢的焊接性能好，铸铁的焊接性能差。
热处理基本知识
切削加工性：是指对材料进行切削加工 的难易程度。 灰口铸铁具有良好的切削加工性。
热处理基本知识
金属材料的热处理与零件的表面处理
钢的热处理：将钢在固态范围内施以不同形式 的加热、保温和冷却，从而改变（或改善）其 组织结构，以达到预期性能的操作工艺。
热处理基本知识
韧性和疲劳强度
材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。 韧性：在冲击载荷作用下，材料抵抗破 坏的能力。 疲劳强度：金属材料受到交变载荷作用 时会产生交变应力，即使其应力未超过 屈服极限，但当应力循环次数增加到某 一数值N后，材料也会发生断裂，这种现 象，叫金属的疲劳。热处理基本知识Fra bibliotek疲劳曲线
热处理不改变工件形状，只改变内部组织结构， 以获得不同的机械性能。
钢的热处理可以改善钢的加工工艺性能、提高 钢的机械性能、增加寿命、耐磨性等。
热处理基本知识
热处理方法：
1、退火：将钢件加热到临界温度以上20－30
度，经保温一段时间后随热处理炉（或埋入石 灰石、沙中冷却）缓慢冷却至500度以下，然 后在空气中冷却。
渗碳
将低碳钢工件放在大量含碳的固体（木 炭粉和碳酸盐）或气体（天然气、煤气 等）介质中，加热到850~950℃，保温 一段时间，使碳扩散到钢表面层内，使 表面层的含碳量达到0.8%~1.2%。再经 淬火和低温回火，从而获得高硬度和耐 磨性。
热处理基本知识
氮化
将钢件放入含有氮的介质或利用氨气加 热分解的氮气中，加热到500~620℃， 持续保温20~50小时，使氮扩散渗入钢 件表面层内。经氮化处理的钢件不再经 淬火便具有很高的表面层硬度及耐磨性， 并大大提高疲劳极限、耐腐蚀性能及耐 热性。
热处理基本知识
强度
强度：是指材料抵抗塑性变形和断裂的 能力。
强度极限 b 和屈服极限 s 是表征强度的主
要性能指标。 屈服极限是材料发生塑性变型时的应力； 强度极限是材料发生断裂时的应力。
热处理基本知识
刚度
刚度：是指材料抵抗弹性变形的能力。 弹性模量E:在弹性变形范围内，应力与应 变的比值E为常数，称为弹性模量；
氧化是零件表面形成该金属的氧化膜， 以保护金属不受侵蚀，并起美化作用；
磷化是在金属表面生成一层不溶于水的 磷酸盐薄膜，可以保护金属。
热处理基本知识
常用金属材料
铸铁 碳素钢 合金钢 有色金属材料
热处理基本知识
常用金属材料
1、铸铁：铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合 金。
性能：具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及 切削加工性能，而且价格低廉，生产设备简单。 因此，它是应用最多的一种金属材料。
材料承受交 变或重复应 力与其断裂 前的应力循 环次数N之 间的关系曲 线，称为疲 劳曲线。
应 力
107
循环次数N
热处理基本知识
金属材料的工艺性能
是指金属材料所具有的能够适应各种加 工工艺要求的能力。
金属材料常用的加工工艺方法： 铸造、压力加工、焊接、切削加工等。
热处理基本知识
各种工艺方法对材料提出的要求
铸造：将熔融金属浇注、压射或吸入铸 型型腔中，待其凝固后而得到的一定形 状和性能的铸件的方法。
铸造性：是指浇注时液态金属的流动性、 凝固时的收缩性和偏析倾向等。
灰口铸铁和青铜有良好的铸造性能。
热处理基本知识
锻造性：是指材料在压力加工时，能改 变形状而不产生裂纹的性能。 低碳钢的锻造性好，铸铁没有锻造性。
2.3 机械工程材料及钢的热处理
金属材料的机械性能及工艺性能 金属材料的热处理及零件表面处理 常用金属材料 常用非金属材料 选用材料的一般原则
热处理基本知识
金属材料的机械性能及工艺性能
金属材料的机械性能 金属材料的机械性能主要是指在外力作用 下表现出来的特性。 如：强度、刚度、塑性、硬度、韧性、 疲劳强度等。
保温一定时间，然后在水或盐水或油中急速冷 却。
目的：提高钢的硬度和强度。但急速冷却引起 内应力，使钢变脆，所以淬火后必须回火，以 得到较高的强度、硬度和韧性。
热处理基本知识
回火：将淬火后的工件加热到临界温度 以下，保温一定时间后在空气或水或油 中冷却。
目的：硬度、强度略有降低，但消除了 内应力和脆性。
目的：降低钢的硬度，改善切削性能；细化钢 的晶粒，减少组织的不均匀性，消去工件在锻 造、铸造中出现的内应力。
热处理基本知识
2、正火：将钢件加热到临界温度以上30 －50度，保温一段时间后从炉中取出在 空气中冷却。
目的：正火和退火相似，但正火后机械 强度略高。
热处理基本知识
3、淬火和回火 淬火是将工件加热到临界温度以上30－50度，
调质：淬火＋高温回火，可以使钢材获 得良好的综合机械性能。
热处理基本知识
表面化学热处理
化学热处理是将钢件放在某种化学介质 中，通过加热、保温、冷却的方法使介 质中的某些元素渗入钢件表面，改变了 表面层的化学成分，从而使其表面具有 与内部不同的特殊性能。一般都是使表 面获得高硬度、高疲劳极限，以及耐磨、 防腐蚀性能。
热处理基本知识
金属零件的表面处理
表面处理是在金属表面附上一层覆盖层， 以达到防腐、改善性能及装饰的作用。 通常分电镀、化学处理和涂漆三种。
热处理基本知识
电镀
电镀是应用电解原理在某些金属（或非 金属）表面镀上一薄层其它金属或合金 的过程。
分为：镀铬 、镀镍 、镀锌
热处理基本知识
化学处理
金属零件表面的化学处理主要有氧化和 磷化。
弹性模量E是表征材料刚度的主要性能指 标。
热处理基本知识
塑性
塑性：是指在外力作用下，金属产生塑 性变型而不产生断裂的能力。工程上一 般用材料被拉断后所留下的残余变形来 表示材料的塑性，一般用两个指标来表 示：
延伸率： l1 l 100%
l
收缩率： AA1 10% 0
A
热处理基本知识
硬度
硬度：材料抵抗压入物压陷的能力， 即材料对局部塑性变形的抵抗能力。 工程上常用的洛氏硬度和布氏硬度分 别为：HRC和HBC。
分类：（1）灰口铸铁；（2）可锻铸铁； （3）球墨铸铁；（4）合金铸铁
热处理基本知识
焊接性：是指材料在通常的焊接方法和 焊接工艺条间下，能否获得良好焊缝的 性能。 低碳钢的焊接性能好，铸铁的焊接性能差。
热处理基本知识
切削加工性：是指对材料进行切削加工 的难易程度。 灰口铸铁具有良好的切削加工性。
热处理基本知识
金属材料的热处理与零件的表面处理
钢的热处理：将钢在固态范围内施以不同形式 的加热、保温和冷却，从而改变（或改善）其 组织结构，以达到预期性能的操作工艺。
热处理基本知识
韧性和疲劳强度
材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。 韧性：在冲击载荷作用下，材料抵抗破 坏的能力。 疲劳强度：金属材料受到交变载荷作用 时会产生交变应力，即使其应力未超过 屈服极限，但当应力循环次数增加到某 一数值N后，材料也会发生断裂，这种现 象，叫金属的疲劳。热处理基本知识Fra bibliotek疲劳曲线
热处理不改变工件形状，只改变内部组织结构， 以获得不同的机械性能。
钢的热处理可以改善钢的加工工艺性能、提高 钢的机械性能、增加寿命、耐磨性等。
热处理基本知识
热处理方法：
1、退火：将钢件加热到临界温度以上20－30
度，经保温一段时间后随热处理炉（或埋入石 灰石、沙中冷却）缓慢冷却至500度以下，然 后在空气中冷却。