第三章 热处理 ppt课件
合集下载
第三章--钢的热处理PPT课件
• 如果加热温度过高，或者保温时间过长，将会促使奥氏体晶粒粗化。奥氏 体晶粒粗化后，热处理后钢的晶粒就粗大，会降低钢的力学性能。
04.03.2021
6
电厂金属材料
三、 晶粒度的评定
• 晶粒的大小，或叫晶粒的粗细，是用晶粒度来表示的。
1．起始晶粒度：指钢加热至奥氏体的过程中，当铁素体向奥氏体转变刚刚完了是所形成 的晶粒度，既当奥氏体成核长大时 ，奥氏体晶粒的边界刚刚相碰时的晶粒的大小。
04.03.2021
8
电厂金属材料
• 钢的本质晶粒度是由钢的成分和冶炼条件决定的。含有钛、钒、钨等合金元 素的钢，大多属于本质细晶粒钢。冶炼时采用铝脱氧的钢也为本质细晶粒钢， 而只用硅、锰脱氧的钢则为本质粗晶粒钢。
•这是因为钛、钒、钨及铝等合金元素在钢中能形成金属化合物，这些化合物微粒分 布在奥氏体晶界上能机械地阻止奥氏体晶粒的长大。但是，当温度升得较高时，这些 化合物微粒会发生聚集甚至溶入奥氏体，这样也失去了机械阻碍的作用，晶粒便会迅 速长大。
二、奥氏体化过程
珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。由于珠光体是铁素体和渗碳体的 机械混合物，铁素体与渗碳体的晶包类型不同，含碳量差别很大，转变为奥氏 体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。
奥氏体化大致可分为四个过程，如图3－2所示。
04.03.2021
4
电厂金属材料
1．奥氏体形核
• 奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。由于界面上的碳浓度处于中间 值，原子排列也不规则，原子由于偏离平衡位置处于畸变状态而具有较高的能量。同时位 错和空间密度较高 铁素体和渗碳体的交接处在浓度结构和能量上为奥氏体形核提供了有利 条件。
• 钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。
04.03.2021
6
电厂金属材料
三、 晶粒度的评定
• 晶粒的大小，或叫晶粒的粗细，是用晶粒度来表示的。
1．起始晶粒度：指钢加热至奥氏体的过程中，当铁素体向奥氏体转变刚刚完了是所形成 的晶粒度，既当奥氏体成核长大时 ，奥氏体晶粒的边界刚刚相碰时的晶粒的大小。
04.03.2021
8
电厂金属材料
• 钢的本质晶粒度是由钢的成分和冶炼条件决定的。含有钛、钒、钨等合金元 素的钢，大多属于本质细晶粒钢。冶炼时采用铝脱氧的钢也为本质细晶粒钢， 而只用硅、锰脱氧的钢则为本质粗晶粒钢。
•这是因为钛、钒、钨及铝等合金元素在钢中能形成金属化合物，这些化合物微粒分 布在奥氏体晶界上能机械地阻止奥氏体晶粒的长大。但是，当温度升得较高时，这些 化合物微粒会发生聚集甚至溶入奥氏体，这样也失去了机械阻碍的作用，晶粒便会迅 速长大。
二、奥氏体化过程
珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。由于珠光体是铁素体和渗碳体的 机械混合物，铁素体与渗碳体的晶包类型不同，含碳量差别很大，转变为奥氏 体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。
奥氏体化大致可分为四个过程，如图3－2所示。
04.03.2021
4
电厂金属材料
1．奥氏体形核
• 奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。由于界面上的碳浓度处于中间 值，原子排列也不规则，原子由于偏离平衡位置处于畸变状态而具有较高的能量。同时位 错和空间密度较高 铁素体和渗碳体的交接处在浓度结构和能量上为奥氏体形核提供了有利 条件。
• 钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。
热处理课件 第三章 钢的珠光体转变
二、珠光体的机械性能
图3-5 共析碳素钢的珠光体形成温度 对片层间距和团直径的影响
图3-6 共析碳素钢珠光体团的直径和 片层间距对断裂强度的影响
图3-7 共析碳素钢珠光体团的直径和 片层间距对断面收缩率的影响
珠光体团直径和片层间距越小，强度、硬度越高， 塑性也越好。
图3-8 共析碳素钢不同组织的应力-应变图
第三章 钢的珠光体转变
§3-1 珠光体的组织形态与性能特点
一、珠光体的组织形态 γ → P (α + Fe3C)
面心立方 体心立方 复杂斜方 0.77%C 0.0218%C 6.69%C 根据在铁素体基体上分布的渗碳体形状，珠光体 可分为片状珠光体和粒状珠光体。
图3-1 共析碳钢(0.8%C,0.76%Mn)的C曲线
(1) 珠光体：在A1~650℃范围内形成，层片较粗， 片层间距平均大于0.3μm，在放大400倍以上的光学 显微镜下便可分辨出层片；
(2) 索氏体：在650~600℃范围内形成，层片比 较细，片层间距平均为0.1~0.3μm，在大于1000倍的 光学显微镜下可分辨出层片；
(3) 屈氏体：在600~550℃范围内形成，层片很 细，片层间距平均小于0.1μm，即使在高倍光学显微 镜下也无法分辨出片层，只有在电子显微镜下才能 分辨开层片。
1-片状珠光体 2-粒状珠光体
在退火状态下，对于相同含碳量的钢料，粒状珠 光体的强度、硬度比片状珠光体低，塑性、切削加工 性和淬火工艺性等比片状珠光体好。
§3-2 珠光体转变的机理
γ → P (α + Fe3C) 面心立方 体心立方 复杂斜方 0.77%C 0.0218%C 6.69%C
一、珠光体的形核
图3-9 片状珠光体形核与长大过程示意图
[材料科学]工程材料第三章热处理ppt课件
![[材料科学]工程材料第三章热处理ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/363977a7e518964bce847cc0.png)
先在奥氏体晶界上构成，在长大过程中，其两侧奥
氏体的含碳 量下降，促 进了铁素体 形核，两者 相间形核并 长大，构成一个珠光体团。
珠光体转变是分散型转变(铁、碳原子均分散〕。
二、 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形状及 性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为 贝氏体类型组织，贝氏 体用符号B表示。
物，根据片层 厚薄不同,又细 分为珠光体、 索氏体和屈氏 体(或托氏体).
屈氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体：
构成温度为A1-650℃， 片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
⑵ 索氏体
电镜形貌
光镜形貌
构成温度为650-600℃, 片层较薄，800-1000 倍光镜下可辨，用符 号S 表示。
转变〔碳原子分散，铁原子不分散〕。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
三、 马氏体转变
当奥氏体过冷到Ms以下将 转变为马氏体类型组织。
马氏体转变是强化钢的重 要途径之一。
1、马氏体的晶体构造 碳在-Fe中的过饱和固溶
体称马氏体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保管到马氏体中.
和Fe3C方向长大。
第三步 剩余Fe3C溶解: 铁素体的成分、构造更接近 于奥氏体，因此先消逝。剩余的Fe3C随保温时间延 伸继续溶解直至消逝。
第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部 位碳含量仍很高，经过长时间保温使奥氏体成分趋于 均匀。
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢根本 一样。但由于先共析 或二次Fe3C的存在，要 获得全部奥氏体组织，必 需相应加热到Ac3或Accm 以上.
冷却是热处置更重要的工序。 过冷奥氏体的转变产物及转变过程: 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥
氏体的含碳 量下降，促 进了铁素体 形核，两者 相间形核并 长大，构成一个珠光体团。
珠光体转变是分散型转变(铁、碳原子均分散〕。
二、 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形状及 性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为 贝氏体类型组织，贝氏 体用符号B表示。
物，根据片层 厚薄不同,又细 分为珠光体、 索氏体和屈氏 体(或托氏体).
屈氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体：
构成温度为A1-650℃， 片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
⑵ 索氏体
电镜形貌
光镜形貌
构成温度为650-600℃, 片层较薄，800-1000 倍光镜下可辨，用符 号S 表示。
转变〔碳原子分散，铁原子不分散〕。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
三、 马氏体转变
当奥氏体过冷到Ms以下将 转变为马氏体类型组织。
马氏体转变是强化钢的重 要途径之一。
1、马氏体的晶体构造 碳在-Fe中的过饱和固溶
体称马氏体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保管到马氏体中.
和Fe3C方向长大。
第三步 剩余Fe3C溶解: 铁素体的成分、构造更接近 于奥氏体，因此先消逝。剩余的Fe3C随保温时间延 伸继续溶解直至消逝。
第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部 位碳含量仍很高，经过长时间保温使奥氏体成分趋于 均匀。
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢根本 一样。但由于先共析 或二次Fe3C的存在，要 获得全部奥氏体组织，必 需相应加热到Ac3或Accm 以上.
冷却是热处置更重要的工序。 过冷奥氏体的转变产物及转变过程: 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥
热处理原理与工艺ppt
1 2
空气冷却器
利用空气作为冷却介质，通过换热器将热量带 走。
水冷装置
利用水作为冷却介质，通过循环水将热量带走 。
3
油冷装置
利用油作为冷却介质，通过油循环将热量带走 。
辅助设备
输送装置
包括输送带、辊道等， 用于工件的输送和定位 。
装料装置
包括料仓、料斗、抓斗 等，用于工件的装料和 卸料。
加热元件
包括电热丝、硅碳棒等 ，用于加热设备中的加 热元件。
热处理质量控制
为了保证热处理效果的一致性和可靠性，需要对热处理过 程进行严格的质量控制，包括温度控制、时间控制和气氛 控制等。
展望
01
新技术的发展
随着科技的不断进步，新的热处理技术也不断涌现。例如，真空热处
理、保护气氛热处理和激光热处理等新技术的应用，将进一步提高热
处理质量和效率。
02
节能减排的需求
Байду номын сангаас
04
热处理的应用
工业应用
航空航天领域
为了提高航空航天构件的强度、硬度、韧性和疲劳性能，通常 需要进行热处理。
汽车工业
汽车零部件如齿轮、轴、弹簧等需要进行热处理，以提高其耐 磨性和抗疲劳性能。
机械制造
在机械制造过程中，对金属材料进行热处理可以改变其内部结 构，提高材料的使用性能。
日常生活应用
餐具
THANKS
热处理原理应用
广泛应用于机械制造业、 冶金工业、电子工业等领 域。
热处理的过程
加热
将金属材料加热到一定温 度，使其发生相变或奥氏 体化。
保温
保持一定时间，使金属材 料充分吸收热量，达到预 期的组织结构。
冷却
第3章钢的热处理ppt课件
第二节 退火与正火
.
第三节 淬火与回火
第三节 淬火与回火
.
一、淬火
1、淬火的概念和目的
淬火是将工件加热到奥氏体化后，保持一 定的时间，以适当方式冷却（水冷或油冷）， 获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺
马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱 和固溶体，硬度较高，用M表示，马氏体中 含碳量越高，其硬度也越高。
分类方法
整体热处理
表面热处理
退火 正火 淬火 淬火和回火 调质 稳定化处理 固溶处理 时效
第一节 热处理概述
表面淬火和回火 物理气相沉积 化学气相沉积
等离子体化气相沉积
.
化学热处理
渗碳 碳氮共渗
渗氮 氮碳共渗 渗其它非金属
渗金属 多元共渗
溶渗
三、热处理的原理
铁碳合金相图是确定热处理工艺的重 要依据。它是表示平衡状态下不同化学成 分的铁碳合金在不同温度时所具有的组织 和状态的图形。
工件加热奥
氏体化后浸入温 度稍高或稍低于 Ms点的碱浴或盐 浴中保持适当时 间，在工件整体 达到介质温度后 取出空冷以获得 马氏体的淬火。
工件加热奥
氏体化后快冷到 贝氏体转变温度 区间等温保持， 使奥氏体转变为 贝氏体的淬火。
第三节 淬火与回火
.
一、淬火
2、淬火方法和应用
种类
工艺 特点
单介质淬火 双介质淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火
Ac1+(1020)℃
Ac1 － (100- Ac3+(150200)℃ ， 一 般 200)℃，一般在 在500－600℃ 1050－1150℃
第二节 退火与正火
.
一、退火
2、退火的方法和应用
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。
11
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。
11
热处理的基本方法ppt课件
时间不足，冷却速度不够快，氧化与脱 碳等。 b.后果：无法满足使用要求 c.防止与补救：严格执行工艺规程
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
四.回火
1、回火的概念： 将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度， 保 温一定时间后，然后冷却到室温的热处理 工艺 。
淬火是一种很早就应用的热处理工艺，它的目 的是获得马氏体或下贝氏体，但主要是马氏体。 从性能上看，它是为了强化材料，提高材料的 强度或硬度。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
1.淬火工艺参数
为了获得好的淬火效果，就必须制定正确的 淬火工艺参数。 ❖ 加热温度 根据钢的成分确定，亚共析钢加热到Ac3+30-50℃，共析、过共析钢加热到Ac1+30--50℃； （根据铁碳相图进行解释）
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
2、回火的目的： 降低淬火钢的脆性，提高韧性，
调整硬度，消除内应力，稳定工件的尺寸， 获得所需要的 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
3、回火的种类
按回火温度的不同，回火可分以下三种：
3、淬透性与淬硬性
淬硬性是钢在理想条件下淬火硬化所能达到的 最高硬度。
❖ 取决于M中C%，C%↑→淬硬性↑
❖ 淬透性是指在规定条件下，决定钢淬硬深度 和硬度分布的特性。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
四.回火
1、回火的概念： 将淬火后钢件再加热到Ac1以下的某一温度， 保 温一定时间后，然后冷却到室温的热处理 工艺 。
淬火是一种很早就应用的热处理工艺，它的目 的是获得马氏体或下贝氏体，但主要是马氏体。 从性能上看，它是为了强化材料，提高材料的 强度或硬度。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
1.淬火工艺参数
为了获得好的淬火效果，就必须制定正确的 淬火工艺参数。 ❖ 加热温度 根据钢的成分确定，亚共析钢加热到Ac3+30-50℃，共析、过共析钢加热到Ac1+30--50℃； （根据铁碳相图进行解释）
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
2、回火的目的： 降低淬火钢的脆性，提高韧性，
调整硬度，消除内应力，稳定工件的尺寸， 获得所需要的 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
3、回火的种类
按回火温度的不同，回火可分以下三种：
3、淬透性与淬硬性
淬硬性是钢在理想条件下淬火硬化所能达到的 最高硬度。
❖ 取决于M中C%，C%↑→淬硬性↑
❖ 淬透性是指在规定条件下，决定钢淬硬深度 和硬度分布的特性。
热处理课件
能源与环保领域
热处理技术在能源领域的应用包括太阳能、核能、地热能等，同时 也可用于废热回收和环保领域。
制造业领域
热处理技术在制造业领域的应用包括钢铁、有色金属、陶瓷等材料的 加工和处理，可以提高材料的使用性能和产品质量。
THANKS
感谢您的观看
热处理工艺
包括加热、保温、冷却等过程，其中加热速度、保温时间和 冷却速度是关键工艺参数。
02
热处理工艺技术
退火工艺
01
02
03
定义
退火是一种将金属加热到 一定温度，保温一段时间 ，然后以适宜的速度冷却 的一种工艺。
目的
降低金属的硬度、提高塑 性，以利于切削加工；细 化金属晶粒，改善组织， 提高金属的韧性。
使金属内部组织发生沉淀变化，提高金属的强度 和硬度。
方法
自然时效和人工时效。
回火处理工艺
定义
回火是一种将金属加热到一定温 度，保温一段时间，然后以适宜 的速度冷却的一种工艺。它是淬
火的后续工艺。
目的
稳定组织，降低金属的脆性，提高 金属的韧性。
方法
低温回火、中温回火、高温回火等 。
03
热处理应用
钢铁材料的热处理
热处理课件
目录
CONTENTS
• 热处理概述 • 热处理工艺技术 • 热处理应用 • 热处理安全与环保 • 热处理研究与发展趋势
01
热处理概述
定义与分类
热处理定义
热处理是将金属材料通过加热、 保温、冷却等不同工艺处理，改 变其内部组织结构，从而达到改 善其使用性能的过程。
热处理分类
根据加热温度、冷却速度和加热 方式等不同，热处理可分为多种 类型，如退火、正火、淬火、回 火等。
热处理技术在能源领域的应用包括太阳能、核能、地热能等，同时 也可用于废热回收和环保领域。
制造业领域
热处理技术在制造业领域的应用包括钢铁、有色金属、陶瓷等材料的 加工和处理，可以提高材料的使用性能和产品质量。
THANKS
感谢您的观看
热处理工艺
包括加热、保温、冷却等过程，其中加热速度、保温时间和 冷却速度是关键工艺参数。
02
热处理工艺技术
退火工艺
01
02
03
定义
退火是一种将金属加热到 一定温度，保温一段时间 ，然后以适宜的速度冷却 的一种工艺。
目的
降低金属的硬度、提高塑 性，以利于切削加工；细 化金属晶粒，改善组织， 提高金属的韧性。
使金属内部组织发生沉淀变化，提高金属的强度 和硬度。
方法
自然时效和人工时效。
回火处理工艺
定义
回火是一种将金属加热到一定温 度，保温一段时间，然后以适宜 的速度冷却的一种工艺。它是淬
火的后续工艺。
目的
稳定组织，降低金属的脆性，提高 金属的韧性。
方法
低温回火、中温回火、高温回火等 。
03
热处理应用
钢铁材料的热处理
热处理课件
目录
CONTENTS
• 热处理概述 • 热处理工艺技术 • 热处理应用 • 热处理安全与环保 • 热处理研究与发展趋势
01
热处理概述
定义与分类
热处理定义
热处理是将金属材料通过加热、 保温、冷却等不同工艺处理，改 变其内部组织结构，从而达到改 善其使用性能的过程。
热处理分类
根据加热温度、冷却速度和加热 方式等不同，热处理可分为多种 类型，如退火、正火、淬火、回 火等。
钢的热处理ppt课件
滚动轴承
7
3.1 概述
3.1.1 热处理的概念
为什么热处理后材料性能会改变？
热处理后材料内部的微观结构（组织）发生变化，使材料性能 改变。
问题1：
加热、冷却时材料内部的微观结构如何变化（热处理原理）？
问题2：
热处理工艺有哪些？工程实际中有何应用？
8
3.1 概述
3.1.1 热处理的概念
20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织
11
第3章 钢的热处理
3.适用范围 3.1.3 热处理分类 3.1.4 临界温度与实际转变温度
3.2 钢在加热时的组织转变 3.3 钢在冷却时的组织转变 3.4 钢的基本热处理工艺 3.5 钢的表面热处理 3.6 钢的其它热处理
钢加热时的实际转变温度分别用 Ac1、Ac3、Accm表示。
冷却时的实际转变温度分别用 Ar1、Ar3、Arcm表示。
因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。
18
第3章 钢的热处理
3.1 概述 3.2 钢在加热时的组织转变
目录
第0章：绪论 第1章：工程材料的结构与性能 第2章：金属材料的结晶与二元相图 第3章：钢的热处理 第4章：工程材料 第5章：金属的液态成形 第6章：金属的塑性成形 第7章：金属的焊接成形 第8章：非金属材料成形 第9章：新材料及其新工艺 第10章：机械零件材料及成形工艺的选用
1
第3章 钢的热处理
改善钢的性能，主要有 两条途径： 一是合金化，这是 第4章研究的内容。 二是热处理，这是 本章要研究的内 容。
供应窄带钢行业热处理设备
2
第3章 钢的热处理
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。
热处理共113页文档
相图
平衡图 状态图
状态图：相图可以反映材料在不同条件下的状态
平衡图：相图是通过材料在极其缓冷的条件下所测得 的试验数据建立的，反映各相平衡状态的关系
1. 二元相图的建立
Cu—Ni二元合金系为例，说
温 度
明二元相图的建立过程
100%Ni
℃
1）配制出不
同成分的合金 结晶的开始
温度和终了 测出它们的 温度 冷却曲线
决定晶粒度的因素
晶粒的大小
形核率 长大的速度
形核率（N）
单位时间单位体积内形成晶核的数目
晶核的长大速度（G） 单位时间晶体生长的线长度
形核率与长大速度的比值N/G越大 晶粒越细
控制晶粒尺寸的方法
1. 控制过冷度
过冷度增大 N／G值增加
降低浇铸温度 增大冷却速度
晶粒细小 增加过冷度
因此小型和薄壁铸件比 大型铸件组织细
定 义：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内成分不均匀 的现象
成 因：
实际冷却速度较快
致使扩散过程落后于结晶过程
在一个晶粒中，造成先结晶晶轴(枝干)的成分和后 结晶晶轴(分枝)成分的差异
影响 因素
对合金性 能的影响
速度越大
冷却速度
偏析相对越严重
给定成分合金的液相线 与固相线的垂直距离
力学性能
距离越大 偏析相对越严重
液体完全消失
不断生核 不断长大
晶核 各个方向生长 出现新的晶核
每一个晶核
一个小晶粒
多晶体结构
晶体
2. 结晶后晶粒的大小
1）晶核的形成方式
晶核的形 成方式
自发成核
晶核可以由近程有序结构液体中 规则排列的原子团形成
非自发成核 由液体中的固态杂质微粒作晶核
- 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)。
基本过程为：加热---保温---冷却
温
保温
度
临界温度
热
加
冷
却
热处理的工艺曲线
时间
热处理的作用： 1.消除原材料在冶金和机械制造过程中所产生的缺 陷，并改善工艺性能； 2.提高工件的机械性能，以满足使用要求。
零件经适当热处理后，可以提高强度和硬度， 增强耐磨性或改善塑性，切削加工性等。
热处理的应用： 1.机床制造中占：60-80%； 2.汽车、拖拉机制造中占：70-80%； 3.各类工具、模具等几乎占100%。
热处理方法
退火
正火 普通热处理 淬火
热处理
表面热处理
回火
火焰加热
表面淬火
感应加热(高、中、低频)
化学热处理 形变
渗碳 氮化 碳氮共渗 其他
特殊热处理 真空
其他
第二节 钢的热处理原理
一、钢的热处理相变温度
钢在加热时，实际转变温 度往往要偏离平衡的临界 温度，冷却时也是如此。
加热时的临界温度标以字母 “C”，如AC1、AC3、ACm等； 把冷却时的临界温度标以字 母“r”，如Ar1、Ar3、Arm等。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火 质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打 制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中 国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意 了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓 中 的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却 达 0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个 人“手 艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
2）奥氏体晶粒大小的控制
a.加热温度与保温时间 加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。
b. 加热速度 加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度
越高，可获得细小的起始晶粒。 c. 钢的化学成分 大多数合金元素能阻止奥氏体晶粒长大，有利于得
到细晶粒钢。 Mn和P是促进奥氏体晶粒长大的元素，须严格控制加
C曲线反应 了 “温度－时间－ 转变量”的关系， 所以又称为TTT图。
（TemperatureTime－ Transformation Diagram）。
过冷奥氏体等温冷却曲线曲线分析 曲线的左边一条线为过冷奥氏体转变开始线；右边
一条线为过冷奥氏体转变终了线。该曲线下部还有两条 水平线，分别表示奥氏体向马氏体转变的开始温度Ms线 和转变结束温度Mf线。
3）残留渗碳体的溶解： 铁素体全部消失以后， 仍有部分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长， 这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去，直 至全部消失。
4）奥氏体均匀化： 渗碳体全部溶解完毕时， 奥氏体的成分是不均匀的，只有延长保温时间， 通过碳原子的扩散才能获得均匀化的奥氏体。
亚共析钢的加热过程：
F P A 1 C F A A 3 CA
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、 煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。 1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的 专利。
1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体 渗碳 ；30年代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达 到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进 一步控制炉内气氛碳势的方法；
第三章 钢的热处理
第一节 第二节 第三节
概述 钢的热处理原理 钢的热处理工艺
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中 就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变 化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢 的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕 下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体 存在，说明是经过淬火的。
过冷奥氏体等温冷却曲线形似“C”字，故俗称C曲 线，反应了“温度－时间－转变量”的关系，所以C曲线 又 称 为 TTT 图 （ Temperature-Time － Transformation Diagram）。渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用， 又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
第一节 概 述
钢铁材料的强韧化途径： 1. 对钢铁材料实施热处理； 2. 调整钢的化学成分，加入合金元素，改 善钢的性能。
热处理只改变材料组织性能，而不改变其形 状和大小。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在 显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷 却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时 转变为一种较硬的相。
法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英 国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初 步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热 处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程 中金属的氧化和脱碳等。
过共析钢的加热过程：
P F 3 C Ⅱ e A 1 C A F 3 C Ⅱ e A c C mA
2、奥氏体晶粒大小及其控制
1）晶粒大小的表示方法 晶粒大小采用的是与标准金相图片（标准评级
图）相比较的方法来评定晶粒大小的级别。通常 将晶粒大小分为8级，1级最粗，8级最细。通常 1～4级为粗晶粒度，5～8级为细晶粒度。
二、 加热时钢的组织转变
1. 奥氏体的形成过程
钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。
以共析钢的奥氏体形成过程为例
1）奥氏体形核：奥氏体的晶核优先在铁素体与 渗碳体的界面上形成。
2）奥氏体晶核长大： 奥氏体晶核形成以后，依 靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转 变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。
热温度。
三、冷却时钢的组织转变
1、钢的冷却方式
热处理时常用的冷却方
A1
式有两种：一是等温冷却
（常用于理论研究）；二是
连续冷却（常用于生产）。
2、过冷奥氏体等温转变
将处于A1以下温度尚未发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷奥氏体等温转变曲线图：转变温度－转变时间－转变产物。
过冷奥氏体等温冷却曲线
温
保温
度
临界温度
热
加
冷
却
热处理的工艺曲线
时间
热处理的作用： 1.消除原材料在冶金和机械制造过程中所产生的缺 陷，并改善工艺性能； 2.提高工件的机械性能，以满足使用要求。
零件经适当热处理后，可以提高强度和硬度， 增强耐磨性或改善塑性，切削加工性等。
热处理的应用： 1.机床制造中占：60-80%； 2.汽车、拖拉机制造中占：70-80%； 3.各类工具、模具等几乎占100%。
热处理方法
退火
正火 普通热处理 淬火
热处理
表面热处理
回火
火焰加热
表面淬火
感应加热(高、中、低频)
化学热处理 形变
渗碳 氮化 碳氮共渗 其他
特殊热处理 真空
其他
第二节 钢的热处理原理
一、钢的热处理相变温度
钢在加热时，实际转变温 度往往要偏离平衡的临界 温度，冷却时也是如此。
加热时的临界温度标以字母 “C”，如AC1、AC3、ACm等； 把冷却时的临界温度标以字 母“r”，如Ar1、Ar3、Arm等。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火 质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打 制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中 国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意 了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓 中 的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却 达 0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个 人“手 艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
2）奥氏体晶粒大小的控制
a.加热温度与保温时间 加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。
b. 加热速度 加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度
越高，可获得细小的起始晶粒。 c. 钢的化学成分 大多数合金元素能阻止奥氏体晶粒长大，有利于得
到细晶粒钢。 Mn和P是促进奥氏体晶粒长大的元素，须严格控制加
C曲线反应 了 “温度－时间－ 转变量”的关系， 所以又称为TTT图。
（TemperatureTime－ Transformation Diagram）。
过冷奥氏体等温冷却曲线曲线分析 曲线的左边一条线为过冷奥氏体转变开始线；右边
一条线为过冷奥氏体转变终了线。该曲线下部还有两条 水平线，分别表示奥氏体向马氏体转变的开始温度Ms线 和转变结束温度Mf线。
3）残留渗碳体的溶解： 铁素体全部消失以后， 仍有部分剩余渗碳体未溶解，随着时间的延长， 这些剩余渗碳体不断地溶入到奥氏体中去，直 至全部消失。
4）奥氏体均匀化： 渗碳体全部溶解完毕时， 奥氏体的成分是不均匀的，只有延长保温时间， 通过碳原子的扩散才能获得均匀化的奥氏体。
亚共析钢的加热过程：
F P A 1 C F A A 3 CA
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、 煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。 1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的 专利。
1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体 渗碳 ；30年代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达 到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进 一步控制炉内气氛碳势的方法；
第三章 钢的热处理
第一节 第二节 第三节
概述 钢的热处理原理 钢的热处理工艺
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中 就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变 化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢 的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕 下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体 存在，说明是经过淬火的。
过冷奥氏体等温冷却曲线形似“C”字，故俗称C曲 线，反应了“温度－时间－转变量”的关系，所以C曲线 又 称 为 TTT 图 （ Temperature-Time － Transformation Diagram）。渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用， 又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。
第一节 概 述
钢铁材料的强韧化途径： 1. 对钢铁材料实施热处理； 2. 调整钢的化学成分，加入合金元素，改 善钢的性能。
热处理只改变材料组织性能，而不改变其形 状和大小。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在 显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷 却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时 转变为一种较硬的相。
法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英 国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初 步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热 处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程 中金属的氧化和脱碳等。
过共析钢的加热过程：
P F 3 C Ⅱ e A 1 C A F 3 C Ⅱ e A c C mA
2、奥氏体晶粒大小及其控制
1）晶粒大小的表示方法 晶粒大小采用的是与标准金相图片（标准评级
图）相比较的方法来评定晶粒大小的级别。通常 将晶粒大小分为8级，1级最粗，8级最细。通常 1～4级为粗晶粒度，5～8级为细晶粒度。
二、 加热时钢的组织转变
1. 奥氏体的形成过程
钢在加热时奥氏体的形成过程又称为奥氏体化。
以共析钢的奥氏体形成过程为例
1）奥氏体形核：奥氏体的晶核优先在铁素体与 渗碳体的界面上形成。
2）奥氏体晶核长大： 奥氏体晶核形成以后，依 靠铁、碳原子的扩散，使铁素体不断向奥氏体转 变和渗碳体不断溶入到奥氏体中去而进行的。
热温度。
三、冷却时钢的组织转变
1、钢的冷却方式
热处理时常用的冷却方
A1
式有两种：一是等温冷却
（常用于理论研究）；二是
连续冷却（常用于生产）。
2、过冷奥氏体等温转变
将处于A1以下温度尚未发生转变的奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷奥氏体等温转变曲线图：转变温度－转变时间－转变产物。
过冷奥氏体等温冷却曲线