《现代制造工程技术实践》第一篇第3章工程材料的改性
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30~50℃，保温适当时间后出炉，在空气中冷 却的热处理工艺。目的：
①可获得具有较高强度和硬度的组织，可 用作不太重要的机械零件的最终热处理；
②提高低碳钢的硬度，避免粘刀，改善其 切削加工性；
③对于过共析钢，正火可以减少或消除网 状渗碳体，降低材料的脆性。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
ห้องสมุดไป่ตู้
钢的正火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2． 表面形变强化 使钢件表面在常温下发生塑性
变形，提高其表面硬度并产生有利 的残余压应力分布的表面强化工艺 。它的工艺简单，成本低廉，是提 高钢件抗疲劳能力，延长其使用寿 命的重要工艺措施。
目前常用的表面形变强化工艺 有喷丸、滚压等。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
3．淬火 淬火是将钢件加热至Ac3（亚
共析钢）或Acl（共析钢与过共析 钢）以上30~50℃，保温适当时间 后置于冷却介质中快速冷却的热 处理工艺。其主要目的是提高钢 的硬度和耐磨性，常用于各种刃 具、量具、模具和滚动轴承等。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
冷却速度是淬火工艺的关键。 如果冷却速度不是足够快，则奥氏 体会发生分解而得不到高硬度的马 氏体组织；冷却速度过快又会使某 些钢件容易变形或淬裂。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
钢的回火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
（二）钢的表面强化工艺 钢的整体热处理往往不能同时提高
钢的硬度与韧性，而有些机器零件要求 其表面与心部具有不同的性能，例如变 速齿轮、凸轮、离合器零件等，是在动 载荷与摩擦条件下工作的，既要求表面 具有较高的硬度和耐磨性，又要求心部 具有足够的韧性，必须采用各种表面强 化工艺才能满足上述要求。
钢的整体热处理过程可以用温度和时间 这两个主要因素来描述，钢的整体热处理工艺 主要有退火、正火、淬火、回火等 。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
图1.3-1 热处理工艺曲线示意图
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
铁碳合金状态图中，钢的组织转变临界 温度（相变温度）A1、A3、Acm是在极其缓 慢的加热或冷却条件下测定的。然而实际热 处理过程中加热或冷却的速度都比较快，因 此钢的实际相变温度总是会略高或略低于状 态图中的理论相变温度，即存在一定的过热 度或过冷度。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
1． 表面热处理 1）表面淬火
表面淬火是一种物理表面热处理工艺， 是将钢件快速加热，使表面迅速达到淬火温 度，心部仍低于A。温度，这时立即喷水快 速冷却，使钢件表面层获得淬硬的马氏体组 织，而心部仍然保持原来韧性较好的组织， 再经低温回火。适于表面淬火的材料是中碳 钢和中碳合金钢。表面淬火前应进行正火或 调质处理。
①降低硬度，改善切削加工性； ②细化晶粒改善组织，提高力学性能； ③消除内应力，防止开裂与变形，或为下一 道淬火工序作好组织准备； ④提高塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉 拔加工。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
钢的退火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2．正火 正 火 是 将 钢 件 加 热 到 Ac3 或 Acm 以 上
①孕育处理 ②石墨化退火 ③球化处理
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2．改变基体组织 ①调整影响铸铁石墨化过程的因 素，如前述之孕育处理； ②增加冷却速度，如金属型铸件 的抗拉强度比砂型铸件高25%； ③热处理。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
（二）铸铁的热处理改性 铸铁的力学性能在很大程度上取决于
3． 表面履层强化 表面覆层强化是通过物理的或化学
的方法在金属的表面涂覆一层或多层其 他金属或非金属覆层的表面强化工艺。 其主要目的是提高钢件的耐磨性、耐蚀 性、耐热性或进行表面装饰。
1）金属喷涂 2）金属镀层 3）金属碳化物覆层 4）非金属覆层
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
二、铸铁的改性工艺 （一）铸铁强化的基本途径 灰铸铁的性能主要取决于石墨的形状、 大小和分布以及基体组织的类型，铸铁 的强化主要从这两条基本途径入手。 1．改变石墨的形状、大小和分布
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
感应加热表面淬火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2）化学表面热处理 是将钢件置于某种介质中加热
和保温，使介质中的活性原子渗 入钢件表层，改变表层的化学成 分和组织，以获得所要求性能的 热处理工艺。常用的化学表面热 处理工艺有渗碳、渗氮、碳氮共 渗等。
正确地确定冷却速度的原则是: 在保证获得全部马氏体组织的前提 下，尽可能降低冷却速度。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
钢的淬火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
4．回火 回火是将淬火后的钢件重新加热至Acl以
下一定温度，保温适当时间后置于空气或水 中冷却的热处理工艺。
淬火马氏体是一种硬、脆而又不稳定的 组织。经回火后，马氏体中的过饱和碳原子 以粒状碳化物的形式析出，从而使钢的组织 趋于稳定，消除淬火时因冷却过快而产生的 内应力，降低脆性、提高韧性，同时使零件 的尺寸稳定化。钢件淬火后都要进行回火。
通常将加热时的实际相变温度加注字母c， 如Acl、Ac3、Accm，将冷却时的实际相变温度 加注字母r, 如Ar1、Ar3、Arcm。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
图1.3-2 钢在加热或冷却时的相变温度线
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
1．退火 退火是将钢件加热至高于或低于钢的临
界温度，经适当保温后随炉或埋入导热性较 差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。主要目的：
第三章 工程材料的改性
教学要点： 1.钢的退火、正火 2.钢的淬火、回火 3.铸铁改性工艺 4.改性工艺的相关设备 5.改性工艺新技术
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
第一节 金属材料改性工艺
一、钢的改性工艺 （一）钢的整体热处理改性工艺
钢的整体热处理是将钢件在固态下进行 适当的加热、保温和冷却，改变其内部组织， 从而改善和提高钢件性能的工艺方法。
①可获得具有较高强度和硬度的组织，可 用作不太重要的机械零件的最终热处理；
②提高低碳钢的硬度，避免粘刀，改善其 切削加工性；
③对于过共析钢，正火可以减少或消除网 状渗碳体，降低材料的脆性。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
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钢的正火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2． 表面形变强化 使钢件表面在常温下发生塑性
变形，提高其表面硬度并产生有利 的残余压应力分布的表面强化工艺 。它的工艺简单，成本低廉，是提 高钢件抗疲劳能力，延长其使用寿 命的重要工艺措施。
目前常用的表面形变强化工艺 有喷丸、滚压等。
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3．淬火 淬火是将钢件加热至Ac3（亚
共析钢）或Acl（共析钢与过共析 钢）以上30~50℃，保温适当时间 后置于冷却介质中快速冷却的热 处理工艺。其主要目的是提高钢 的硬度和耐磨性，常用于各种刃 具、量具、模具和滚动轴承等。
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冷却速度是淬火工艺的关键。 如果冷却速度不是足够快，则奥氏 体会发生分解而得不到高硬度的马 氏体组织；冷却速度过快又会使某 些钢件容易变形或淬裂。
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钢的回火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
（二）钢的表面强化工艺 钢的整体热处理往往不能同时提高
钢的硬度与韧性，而有些机器零件要求 其表面与心部具有不同的性能，例如变 速齿轮、凸轮、离合器零件等，是在动 载荷与摩擦条件下工作的，既要求表面 具有较高的硬度和耐磨性，又要求心部 具有足够的韧性，必须采用各种表面强 化工艺才能满足上述要求。
钢的整体热处理过程可以用温度和时间 这两个主要因素来描述，钢的整体热处理工艺 主要有退火、正火、淬火、回火等 。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
图1.3-1 热处理工艺曲线示意图
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
铁碳合金状态图中，钢的组织转变临界 温度（相变温度）A1、A3、Acm是在极其缓 慢的加热或冷却条件下测定的。然而实际热 处理过程中加热或冷却的速度都比较快，因 此钢的实际相变温度总是会略高或略低于状 态图中的理论相变温度，即存在一定的过热 度或过冷度。
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1． 表面热处理 1）表面淬火
表面淬火是一种物理表面热处理工艺， 是将钢件快速加热，使表面迅速达到淬火温 度，心部仍低于A。温度，这时立即喷水快 速冷却，使钢件表面层获得淬硬的马氏体组 织，而心部仍然保持原来韧性较好的组织， 再经低温回火。适于表面淬火的材料是中碳 钢和中碳合金钢。表面淬火前应进行正火或 调质处理。
①降低硬度，改善切削加工性； ②细化晶粒改善组织，提高力学性能； ③消除内应力，防止开裂与变形，或为下一 道淬火工序作好组织准备； ④提高塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉 拔加工。
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钢的退火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2．正火 正 火 是 将 钢 件 加 热 到 Ac3 或 Acm 以 上
①孕育处理 ②石墨化退火 ③球化处理
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2．改变基体组织 ①调整影响铸铁石墨化过程的因 素，如前述之孕育处理； ②增加冷却速度，如金属型铸件 的抗拉强度比砂型铸件高25%； ③热处理。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
（二）铸铁的热处理改性 铸铁的力学性能在很大程度上取决于
3． 表面履层强化 表面覆层强化是通过物理的或化学
的方法在金属的表面涂覆一层或多层其 他金属或非金属覆层的表面强化工艺。 其主要目的是提高钢件的耐磨性、耐蚀 性、耐热性或进行表面装饰。
1）金属喷涂 2）金属镀层 3）金属碳化物覆层 4）非金属覆层
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
二、铸铁的改性工艺 （一）铸铁强化的基本途径 灰铸铁的性能主要取决于石墨的形状、 大小和分布以及基体组织的类型，铸铁 的强化主要从这两条基本途径入手。 1．改变石墨的形状、大小和分布
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
感应加热表面淬火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
2）化学表面热处理 是将钢件置于某种介质中加热
和保温，使介质中的活性原子渗 入钢件表层，改变表层的化学成 分和组织，以获得所要求性能的 热处理工艺。常用的化学表面热 处理工艺有渗碳、渗氮、碳氮共 渗等。
正确地确定冷却速度的原则是: 在保证获得全部马氏体组织的前提 下，尽可能降低冷却速度。
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钢的淬火（影音文件） ★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
4．回火 回火是将淬火后的钢件重新加热至Acl以
下一定温度，保温适当时间后置于空气或水 中冷却的热处理工艺。
淬火马氏体是一种硬、脆而又不稳定的 组织。经回火后，马氏体中的过饱和碳原子 以粒状碳化物的形式析出，从而使钢的组织 趋于稳定，消除淬火时因冷却过快而产生的 内应力，降低脆性、提高韧性，同时使零件 的尺寸稳定化。钢件淬火后都要进行回火。
通常将加热时的实际相变温度加注字母c， 如Acl、Ac3、Accm，将冷却时的实际相变温度 加注字母r, 如Ar1、Ar3、Arcm。
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
图1.3-2 钢在加热或冷却时的相变温度线
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
1．退火 退火是将钢件加热至高于或低于钢的临
界温度，经适当保温后随炉或埋入导热性较 差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。主要目的：
第三章 工程材料的改性
教学要点： 1.钢的退火、正火 2.钢的淬火、回火 3.铸铁改性工艺 4.改性工艺的相关设备 5.改性工艺新技术
★第一篇★第三章 工程材料的改性 ★
第一节 金属材料改性工艺
一、钢的改性工艺 （一）钢的整体热处理改性工艺
钢的整体热处理是将钢件在固态下进行 适当的加热、保温和冷却，改变其内部组织， 从而改善和提高钢件性能的工艺方法。