工程材料钢的热处理
工程材料及热加工—钢的热处理工艺
2.2.4钢的淬透性 • 定义：淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。它是 钢的固有属性，也是选材和制订热处理工艺的重要依据 之一。
• 影响因素：钢的临界冷却速度； 过冷奥氏体的稳定性。 • 评定方法：用钢在一定条件下淬火所获得的淬透层深 度或临界淬透直径(Dk)来表示。 ⑴淬透层的深度定义为由表面至半马氏体区的深度。 半马氏体区的组织是由50%马氏体和50%分解产物所组 成。 ⑵指圆柱状钢试样在规定的淬火介质中能全部淬透的 最大直径。当冷却介质一定时，Dk愈大，淬透性愈好。 • 测定方法：最常用的方法是末端淬火法，简称为端淬 法。
•
三、钢的回火
• • 定义：是将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保 温一定时间，然后冷却至室温的一种热处理工艺。 目的： 减小或消除淬火应力； 提高钢的塑性和韧性，获得良好的综合力学性能； 稳定组织和工件尺寸。 分类及应用： ⑴低温回火(150~250℃) 组织为回火马氏体。 （ 58～64HRC ） 部分降低钢中残余应力和脆性，而保持钢在淬 后所得到的高强度、硬度和耐磨性。 广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件 以及表面淬火工件等。
2.2.2淬火冷却介质 最常用的是水、盐水、油、熔盐。 水：形状简单、截面尺寸较大的碳钢。（高温慢，低温快） 盐水：高温快，低温快。 油：合金钢或小尺寸碳钢件。 （高温太慢，低温慢） 熔盐（盐浴）：形状复杂、变形要求严格的件。最接近理 想冷却介质。
2.2.3淬火方法 • 单液淬火：在一种介质中连续冷却获得马氏体。 操作简单，易于自动化，易于产生缺陷，适 用于形状简单的小件。 • 双液淬火：先后在两种介质中冷却。 操作复杂，难以控制。 • 分级淬火:淬入稍高于Ms的介质中，待内外温差一致后 取出，缓冷得到马氏体。 减少应力和变形，适用于小件。 • 等温淬火：淬入稍高于Ms的介质中，等温转变为下B。 强度高，塑性、韧性好，应力小，变形小， 多用于形状复杂、要求高的工件。
不同材料的热处理方法比较与选择
不同材料的热处理方法比较与选择热处理是工程材料制备过程中的重要环节，通过改变材料的结构和性能，达到满足特定工程要求的目的。
不同材料的热处理方法选择的合理性直接影响到材料的质量和性能。
本文将介绍几种常见材料的热处理方法，并对它们进行比较，以便更好地选择适合的处理方法。
一、钢材的热处理方法比较与选择钢材是工程中常用的材料之一。
对于钢材的热处理，常见的方法包括退火、正火、淬火和回火。
这些方法通过控制材料的加热和冷却过程，改善其硬度、强度和耐腐蚀性能。
1. 退火：将钢材加热至一定温度，然后缓慢冷却。
退火可以消除应力、改善塑性和韧性，通常用于消除焊接变形和提高切削加工性能。
2. 正火：将钢材加热至临界温度，然后快速冷却。
正火可以增加钢材的硬度和强度，常用于制造弹簧和刀具等需要较高硬度的零件。
3. 淬火：将钢材加热至临界温度，然后快速冷却。
淬火可以使钢材达到极高的硬度，但同时降低韧性。
这种方法适用于需要高硬度和较低韧性的零件。
4. 回火：将淬火后的材料加热至一定温度，然后缓慢冷却。
回火可以增加钢材的韧性和抗冲击性能，用于减少淬火后的脆性。
综上所述，选择钢材的热处理方法需要考虑到所需的材料性能以及具体的工程要求。
二、铝合金的热处理方法比较与选择铝合金是另一种常用的工程材料。
和钢材不同，铝合金在热处理过程中通常没有明显的相变，主要通过固溶和时效来改善其性能。
1. 固溶处理：将铝合金加热至一定温度，然后迅速冷却。
固溶处理可以消除合金中的析出相，提高合金的强度和塑性。
2. 时效处理：将固溶处理后的铝合金再次加热至一定温度，然后缓慢冷却。
时效处理可以让合金中的溶质析出，进一步提高合金的强度和硬度。
不同铝合金的热处理方法和参数存在较大差异，需要根据具体的合金成分和要求来选择适当的热处理方法。
三、高温合金的热处理方法比较与选择高温合金是一类能够在高温环境下保持一定强度和稳定性的特殊合金。
高温合金的热处理通常包括固溶处理、时效处理以及再结晶退火等方法。
工程材料及热加工—钢的热处理原理
一、概述 二、钢的热处理原理
一、概述
1、定义： 将钢在固态下通过不同的加热、保温、冷却来改变金属 整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的一种热加工 工艺。 工艺曲线：
2、目的： • 充分发挥材料的性能潜力。 • 调整材料的工艺性能和使用性能。
3、分类： • 普通热处理：整体穿透加热 • 表面热处理：表层的成分、组织、性能 • 特殊热处理：形变热处理、真空热处理
⑶ 马氏体型转变 • 定义：是指钢从奥氏体状态快速冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变， 转变产物称为马氏体，马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和间隙式固溶体， 记为M。 • 转变特点：⑴无扩散性： ⑵降温转变: 过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度用Ms 表示。而马氏体转变的终了温度用Mf表示。马氏体转变量是在Ms~Mf 温度范围内，通过不断降温来增加的。由于多数钢的Mf在室温以下， 因此钢快冷到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为残余奥氏 体，记为Ar。 • 组织形态：钢中马氏体的形态很多，其中板条马氏体和片状马氏体最 为常见。 ⑴板条马氏体: 低碳钢＜0.2﹪中的马氏体组织是由许多成群的、相互平 行排列的板条所组成，故称为板条马氏体。板条马氏体的亚结构主要 为高密度的位错，故又称为位错马氏体。
二、钢的热处理原理
1、钢的临界温度 铁碳合金相图中组织转变的临界温度A1、A3、Acm 是在极其缓慢的加热和冷却条件下测定的。而在热处理中， 加热和冷却并不是极其缓慢的，和相图的临界温度相比发 生一定的滞后现象，也就是通常所说的需要有一定的过热 和过冷，组织转变才能充分进行。与相图上A1、A3、Acm 相对应，通常把实际加热时的临界温度用Ac1、Ac3、 Accm 表示，把实际冷却时的临界温度用Ar1、Ar3、Arcm 表示。
钢的热处理
热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结
构，从而获得所需性能的一种工艺过程。
保温 温度 临界温度 冷 加 热 却 时间
热处理工艺曲线示意图
钢的热处理－热处理的基本概念
二、热处理的基本要素和作用
热处理的三大要素
①加热（ Heating） 目的是获得均匀细小的奥氏体组织。
种类： 扩散退火、再结晶退火、去应力退火。
第二类退火：
目的和作用： 以改变组织和性能为目的，获得以珠光体为主的组织，并使钢中的珠光体、 铁素体和碳化物等组织形态及分布达到要求。 种类： 完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火。
钢的热处理－钢的退火与正火
完全退火（Complete Annealing）
热处理的作用
改善钢（工件）的力学性能或工艺性能，充分发挥钢的性能潜力， 提高工件
质量，延长工件寿命。
重要结论：
材料是否能够通过热处理而改善其性能，关键条件是材料在加热和冷却过程 中是否发生组织和结构的变化。
钢的热处理-热处理的基本概念
三、热处理的类型
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
时间 / s
马氏体转变时产生的组织应力。
温度 / C
Ms
理想淬火介质的冷却曲线
钢的热处理－钢的淬火与回火
常用淬火介质：
①水 特点：经济，冷却能力较强，但在Ms点附近冷速过快。 适用范围：碳钢。 盐水：盐或碱的水溶液，高温冷却能力比水强，适用于碳钢。 ②油
特点：低温区（Ms点附近）冷速缓慢，可有效降低变形和开裂倾向，
两个方面的问题：
冷却速度大，容易获得马氏体。 冷却速度大，内应力大，工件变形和开裂的倾向大。
50号钢热处理
50号钢热处理热处理是一种通过控制材料的温度和冷却过程来改变其物理和化学性质的方法。
在工业生产中，热处理广泛应用于各种金属材料，包括钢材。
50号钢是一种常见的工程结构用钢，其热处理对于提高材料的力学性能和耐磨性至关重要。
50号钢在热处理过程中通常经历三个主要步骤：加热、保温和冷却。
首先，将50号钢加热到适当的温度，通常在800°C至1000°C之间。
这个温度区间被称为奥氏体化区，因为在这个温度下，钢材的组织结构会转变为奥氏体。
奥氏体是一种具有良好塑性和韧性的组织结构，可以提高钢材的强度和硬度。
然后，在保温阶段，50号钢会在适当的温度下保持一段时间，以确保材料内部的温度均匀分布。
这个过程被称为固溶化处理，可以消除钢材中的各类晶间相，提高材料的均匀性和稳定性。
保温时间的长短会影响钢材的组织结构和性能，因此需要根据具体要求进行合理控制。
通过合适的冷却方式来控制50号钢的组织结构和性能。
常用的冷却方式包括空冷、油冷和水冷。
空冷是将钢材自然冷却到室温，油冷是将钢材浸入冷却油中快速冷却，水冷则是将钢材浸入冷却水中进行快速冷却。
不同的冷却方式会导致钢材的不同硬度和韧性，因此需要根据具体要求进行选择。
50号钢经过热处理后，通常可以获得较高的强度、硬度和耐磨性。
这是因为热处理可以改变钢材的晶体结构和相对含量，调整材料的性能。
通过控制加热温度、保温时间和冷却方式，可以实现对50号钢性能的精确调控，满足不同工程要求。
然而，热处理也存在一些问题和限制。
首先，热处理会使钢材发生尺寸变化，可能引起工件形状和尺寸的不稳定。
其次，过高的加热温度和过长的保温时间可能导致钢材的过热和过度固溶，使材料失去原有的力学性能。
此外，热处理还可能引起钢材的内部应力和变形，需要进行适当的退火或回火处理来消除。
50号钢的热处理是一种重要的工艺方法，可以显著改善钢材的性能。
通过合理控制加热、保温和冷却过程，可以使50号钢具有更高的强度、硬度和耐磨性，满足不同工程的需求。
gc05-1钢的热处理
1. 奥氏体是同时消耗两相来长大； 2. 实际上总是铁素体先消失，随后残余渗碳体 的溶解； 3. 奥氏体的均匀化，各处的碳浓度都达到平均 成分，随后所含其它合金元素经扩散达到成 分均匀； 4. 在铁素体和渗碳体的交界处形成奥氏体的核 心； 5. 亚(过)共析钢中过剩相的溶解(温度达到AC3或 Accm以上)。
奥氏体碳质量分数 与MS、Mf的位臵关系
碳质量分数 与残余A量的关系
②马氏体的形态 马氏体的形态有两类，主要取决于含碳量
●碳质量分数大于1.0%时，为片状马氏体 （高碳马氏体）。在光学显微镜中呈凸透镜状， ●碳质量分数在0.25%以下时，为板条马氏体 马氏体针之间形成一定角度(60°)。透射电镜分 （低碳马氏体）。 ●碳质量分数在0.25～1.0%之间时，为板条 析，片状马氏体内有大量孪晶，也称孪晶马氏体 在显微镜下为一束束平行排列的细板条。在 马氏体和针状马氏体的混和组织。 或针状马氏体。 高倍透射电镜下可看到板条马氏体内有大量位错 缠结的亚结构，所以也称位错马氏体。
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？
根据加热和冷却及应用特点的不同，常用的热处理方法的大致 分类有：
第一节 钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成
1.钢在加热时的临界温度 大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上， 获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。
本质细晶粒钢：晶粒细小。 本质粗晶粒钢：晶粒粗大。
2. 影响奥氏体晶粒度的因素 （1）加热温度、加热速度和保温时间 加热温度越高或保温时间越长，奥氏体晶粒 长大越明显；而高温、快速、短时加热可获得细 小晶粒。 （2）钢的成分 ●奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增 大。未溶碳化物则阻碍晶粒长大。 ●钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细 晶粒钢。碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在 晶界上，能阻碍晶粒长大。 ●锰、磷促进晶粒长大。
钢的整体热处理
4．淬火方法
常用的淬火方法有单介质淬火、 双介质淬火、分级淬火和等温淬火 等，如图4-18所示。
1—单介质淬火；2—双介质淬火；3—分级 淬火；4—等温淬火
图4-18 不同淬火方法示意图
➢ 单介质淬火：是指奥氏体化后的工件在一种介质（水或油）中连续冷却至室温 的淬火方法。此法操作简单，易于实现机械化和自动化，但淬火应力大，工件 容易变形和开裂。对碳素钢而言，单介质淬火只适用于形状较简单的工件。
（四）扩散退火
扩散退火又称为均匀化退火，是指将铸件加热至钢熔点以下 100～200℃， 长时间保持（一般为 10～15 h），然后随炉缓慢冷却至 600℃（高合金钢为 350℃） 左右出炉空冷的退火工艺。
扩散退火的目的是消除晶内偏析，使化学成分和组织均匀化。扩散退火后， 钢的晶粒很粗大，因此一般还需再进行完全退火或正火处理。
（a）加热温度范围
（b）工艺曲线
图4-14 各种退火的加热温度范围和工艺曲线
（一）完全退火
完全退火是指将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火 工艺，其加热温度为 Ac3 (30～50)℃。完全退火后的组织一般为 F P 。
完全退火的目的是细化晶粒，消除内应力与组织缺陷，降低硬度，提高塑 性和韧性，为随后的切削和淬火做好组织准备。
三、钢的淬火
淬火是指将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间，然后以 适当的速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火是钢最重要的 强化方法。
（一）淬火工艺 1．淬火加热温度
淬火加热温度是淬 火工艺的主要参数。一 般情况下，淬火加热温 度应限制在临界点以上 30～50℃范围内，如图 4-16所示。
图4-16 碳钢的淬火加热温度范围
45钢的热处理方法
45钢的热处理方法
45钢是一种中碳合金钢，在进行热处理之前，通常需要先进行退火处理，以消除内部应力和组织不均匀性。
具体的热处理方法如下：
1. 预热：将45钢加热到800-850，保持一段时间，使温度均匀分布。
2. 热处理：将预热好的45钢迅速冷却到温度区间550-650之间，保持一段时间，然后再迅速冷却到室温。
这个过程通常称为正火处理，可以使钢材达到所需的硬度和强度。
3. 硬化处理：对于需要更高硬度和强度的应用，可以进一步进行淬火处理。
将经过正火处理后的45钢迅速冷却到温度区间800-830之间，然后再快速冷却到室温，以使钢材获得高硬度和强度。
4. 回火处理：为了提高45钢的韧性和减少脆性，可以进行回火处理。
将经过淬火处理后的钢材加热到300-700之间，保持一段时间后再冷却，可以达到所需的韧性和强度平衡。
需要注意的是，具体的热处理参数和处理时间可能会根据具体的应用和要求而有所不同，因此在实际操作中，最好咨询专业的材料工程师或进行试验研究，以获得最佳的热处理效果。
25钢热处理
25钢热处理25钢是一种常用的工程结构钢，常用于制造机械零件和构件。
为了提高25钢的力学性能和使用寿命，通常需要对其进行热处理。
本文将介绍25钢的热处理工艺及其对材料性能的影响。
热处理是通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能。
对于25钢来说，常用的热处理方法有退火、正火和淬火。
退火是将25钢加热到临界温度以上，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除25钢中的应力和组织缺陷，提高其塑性和韧性。
在退火过程中，25钢的晶粒会长大，晶界清晰，从而提高了材料的强度和韧性。
正火是将25钢加热到临界温度以上，然后快速冷却至适当温度。
正火可以使25钢获得较高的强度和硬度。
正火后的25钢具有细小的晶粒和均匀的组织，能够提高其耐磨性和抗疲劳性能。
淬火是将25钢加热到临界温度以上，然后迅速冷却至室温。
淬火可以使25钢获得高硬度和高强度，但也会导致材料脆性增加。
为了降低脆性，淬火后的25钢通常需要进行回火处理。
回火是将淬火后的25钢加热至较低的温度，然后缓慢冷却。
回火可以降低25钢的硬度，提高韧性和可塑性。
热处理不仅可以改善25钢的力学性能，还可以改变其组织结构，从而影响其耐腐蚀性能和磁性能。
例如，通过适当的热处理工艺，可以提高25钢的耐腐蚀性和耐磨性，延长其使用寿命。
在进行25钢的热处理时，需要控制好加热温度、保温时间和冷却速率。
加热温度过高或保温时间过长会导致晶粒长大和过度回火，从而降低材料的强度和硬度。
冷却速率过快或不均匀会导致应力集中和组织不均匀，影响材料的力学性能和稳定性。
25钢的化学成分和初始组织也会对热处理效果产生影响。
不同的化学成分和初始组织会导致不同的相变和组织演变过程，从而影响25钢的热处理效果。
因此，在进行25钢热处理前，需要对其化学成分和初始组织进行分析和评估，选择合适的热处理工艺参数。
25钢的热处理是提高其力学性能和使用寿命的重要工艺。
通过合理的热处理工艺，可以改善25钢的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性和磁性能。
钢的热处理实验报告
钢的热处理实验报告热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程来改变材料的性能和结构的方法。
在工程实践中，热处理常常被用来改善材料的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。
本实验旨在通过对不同钢材料进行热处理，观察其微观组织和力学性能的变化，从而深入了解热处理对钢材料性能的影响。
首先，我们选取了三种常见的钢材料，碳素钢、合金钢和不锈钢。
这三种钢材料分别代表了低碳钢、中碳钢和不锈钢，在工程中应用广泛。
我们将对这三种钢材料进行正火、回火和淬火等热处理工艺，以及未经热处理的原始状态进行对比实验。
在实验过程中，我们首先对钢材进行加热处理，然后根据不同的热处理工艺要求进行保温和冷却。
在保温过程中，我们控制了不同的保温时间和温度，以模拟实际工程中的热处理工艺。
接着，我们对经过热处理和未经热处理的钢材进行金相显微镜观察和硬度测试。
通过金相显微镜观察，我们可以清晰地看到钢材的晶粒结构和相变情况，而硬度测试则可以直观地反映钢材的硬度变化。
实验结果表明，经过热处理的钢材在显微组织上发生了明显的变化。
在正火和回火过程中，钢材的晶粒得到细化，晶界清晰，硬度有所提高；而在淬火过程中，钢材的组织发生马氏体变换，硬度显著提高。
相比之下，未经热处理的钢材晶粒粗大，硬度较低。
这些结果充分表明了热处理对钢材料性能的显著影响。
综上所述，本实验通过对不同钢材料进行热处理，观察了其微观组织和力学性能的变化。
实验结果表明，热处理能够显著改善钢材料的性能，使其具有更高的硬度和强度。
因此，在工程实践中，热处理技术具有重要的应用价值，能够满足不同工程材料对性能的需求。
希望本实验能够为相关领域的研究和工程实践提供一定的参考价值。
35钢正火热处理工艺
35钢正火热处理工艺35钢是一种常用的工程用钢材，其主要成分为碳、锰、硅等元素。
正火热处理工艺是对35钢进行强化处理的一种方法。
本文将介绍35钢正火热处理工艺的基本原理、工艺流程和处理效果等方面的内容。
一、35钢正火热处理工艺的基本原理正火热处理是通过将35钢加热到临界温度，保持一段时间后迅速冷却，使其组织发生相变，从而改变其力学性能和组织结构。
在正火热处理过程中，35钢会经历奥氏体化和贝氏体形成的阶段，最终得到较为均匀的马氏体组织。
这种组织具有高硬度、高强度和良好的韧性，能够满足工程上对35钢的性能要求。
1. 材料准备：选择符合要求的35钢材料，并进行表面清洁处理，以去除杂质和氧化物。
2. 加热处理：将35钢材料放入加热炉中，加热到临界温度，保持一定时间，使其完全奥氏体化。
3. 冷却处理：迅速将加热后的35钢材料从加热炉中取出，进行快速冷却。
常用的冷却方法有水淬火、油淬火和气体淬火等。
4. 回火处理：为了提高35钢的韧性和减少内应力，还可以对淬火后的材料进行回火处理。
回火温度一般低于临界温度，具体温度根据要求进行调整。
三、35钢正火热处理的效果正火热处理可以显著改善35钢的力学性能和组织结构。
经过正火处理后，35钢的硬度和强度明显提高，同时仍保持一定的韧性。
这种处理方法可以使35钢具有良好的耐磨性、抗冲击性和抗拉伸性能，适用于各种工程场合。
四、35钢正火热处理工艺的应用范围35钢正火热处理工艺广泛应用于制造领域，特别是在需要强度高、韧性好的零部件和构件上。
比如机械制造、汽车制造、船舶制造、航空航天等行业，都需要使用35钢材料并进行正火热处理，以满足产品的使用要求。
五、35钢正火热处理工艺的注意事项1. 加热温度和保温时间需要根据具体材料和要求进行调整，以保证正火处理效果。
2. 快速冷却过程中应注意控制冷却介质的温度和速度，避免产生过快或过慢的冷却速率。
3. 回火处理的温度和时间也需要根据要求进行调整，以平衡强度和韧性的关系。
60钢的热处理工艺
60钢的热处理工艺60钢是一种常用的工程材料，广泛应用于汽车制造、机械制造等领域。
为了提高60钢的力学性能和使用寿命，需要进行热处理。
本文将介绍60钢的热处理工艺及其影响。
一、热处理的目的60钢的热处理主要目的是通过控制材料的组织结构和性能，提高材料的强度、韧性和耐磨性，同时减少材料的内部应力，提高材料的使用寿命。
二、热处理过程1. 固溶处理固溶处理是60钢热处理的第一步，其目的是将材料中的合金元素均匀溶解在基体中，提高材料的硬度和强度。
固溶处理一般在800-900摄氏度进行，时间一般为1-2小时。
2. 空冷或快速冷却在固溶处理后，需要对60钢进行冷却，以使合金元素重新固溶在基体中，形成均匀的组织结构。
冷却速度的选择是根据材料的要求和使用条件来确定的。
一般情况下，采用空冷或快速冷却的方式，以获得较高的硬度和强度。
3. 回火处理回火处理是60钢热处理的最后一步，其目的是通过加热和保温来消除材料内部的残余应力，并提高材料的韧性。
回火温度和时间的选择根据材料的要求和使用条件来确定。
一般情况下，回火温度在300-600摄氏度之间，时间一般为1-2小时。
三、热处理对60钢性能的影响1. 强度和硬度的提高通过固溶处理和冷却，60钢的强度和硬度得到显著提高。
固溶处理可以将合金元素溶解在基体中，形成固溶体溶液，从而提高材料的强度和硬度。
冷却过程中的快速冷却可以使合金元素重新固溶在基体中，形成细小的晶粒，进一步提高材料的强度和硬度。
2. 韧性的改善通过回火处理，60钢的韧性可以得到改善。
回火处理可以消除材料内部的残余应力，减少材料的脆性，提高材料的韧性和延展性。
3. 内部应力的减小热处理过程中，通过回火处理可以有效减小60钢的内部应力。
内部应力是由于材料在加热和冷却过程中产生的温度梯度引起的。
通过回火处理，可以使材料的温度均匀化，减小内部应力，提高材料的使用寿命。
四、热处理的注意事项1. 温度和时间的控制在进行热处理时，需要严格控制温度和时间。
工程材料及其成型第3章 钢的热处理
•
钢的退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成
品零件的预备热处理，有时也可作为零件的最
终热处理。
•
根据钢的成分和退火目的不同，钢 的退火有完全退火、等温退火、球化退 火、扩散退火、去应力退火和再结晶退 火等几种。 • 完全退火是把钢加热到Ac3以上30～ 50℃，保温一定时间，随炉冷却至600℃ 以下，出炉空冷。 • 等温退火以较快速度冷却至Ar1以下 某一温度，等温一定时间使奥氏体组织 转变成珠光体组织后空冷
按加热温度不同，回火可分为低温、中温、高 温回火三类。 低温回火温度定在 150 ～ 250℃，保温时间为 2 小时左右。 中温回火温度定在 350 ～ 500℃，保温时间 2 小 时左右。 高温回火温度定在 500 ～ 650℃，保温时间 2 小 时左右。
• 2.回火脆性 • 淬 火 后 的 钢 在 250 ～ 400℃ 回 火 和 500 ～ 600℃回火出现冲击韧度显著的下 降现象，称之为回火脆性。 • 其中在 250 ～ 400℃之间出现的回火 脆性称之为低温回火脆性（又称第一回 火脆性）。在 500 ～ 600℃之间出现的回 火脆性称之为高温回火脆性 。
•
扩散退火目的是消除或减轻枝晶偏析， 使钢的成分均匀化。
等温退火与完全退火在加热温度和保温时间上完 全相同，唯有冷却方式不同。 球化退火目的是使渗碳体球化，使钢的硬度降低， 利于切削加工，为后续热处理做好组织准备。 球化退火主要适用于处理过共析钢，如工具钢、 模具钢、轴承钢等。 对于亚共析钢，当需要改善切削加工性能或需要 改善冷变形性能时，可采用球化退火。
第 3 章 钢的热处理
1.1
钢的热处理基本概念 钢的普通热处理
1.2
1.3
钢的表面热处理
1.4
简述钢的普通热处理
钢的普通热处理方法：
1.正火：将钢加热到适当温度，保温一段时间后取出在空气中
冷却。
正火的主要应用范围有：用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理；用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理；用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织；用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能；用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向；用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
2.淬火：将钢加热至高温后快速冷却，使其硬化。
淬火的主要
目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性。
3.回火：将淬火后的钢加热到一定温度并保温一段时间，然后
冷却。
回火的主要目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。
4.退火：将钢加热至适当温度并保温一段时间后缓慢冷却。
退
火的主要目的是调整硬度以方便切削加工，消除内应力，稳定尺寸，防止加工中变形。
退火还能细化晶粒，改善组织。
5.表面热处理：包括表面淬火和火焰加热表面淬火等。
表面热
处理的主要目的是提高材料表面的硬度和耐磨性。
6.化学热处理：包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
化学热处理的
主要目的是改变材料表面的化学成分，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。
钢的热处理原理
钢的热处理原理钢是一种重要的金属材料，广泛应用于机械制造、建筑工程、汽车制造等领域。
而钢的性能很大程度上取决于其热处理过程。
热处理是通过加热和冷却来改变钢的组织结构和性能的工艺过程。
下面将介绍钢的热处理原理。
首先，钢的热处理包括退火、正火、淬火和回火四个基本工艺。
退火是将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温，目的是消除残余应力和改善加工硬化组织。
正火是将钢加热到一定温度，然后在空气中冷却，以提高钢的硬度和强度。
淬火是将钢加热到临界温度以上，然后迅速冷却到介质中，以获得马氏体组织，提高钢的硬度。
回火是在淬火后，将钢加热到较低的温度，然后冷却，以降低硬度和提高韧性。
其次，钢的热处理原理是基于固溶、析出和相变的原理。
在加热过程中，钢中的合金元素和碳元素会溶解在钢基体中，形成固溶体。
在冷却过程中，这些元素会析出，形成新的组织结构。
同时，钢的相变也会发生，如奥氏体转变为马氏体，从而改变钢的硬度和强度。
另外，钢的热处理过程中需要控制加热温度、保温时间和冷却速度。
加热温度应该根据钢的成分和要求的性能来确定，一般应该高于临界温度。
保温时间则是保证合金元素和碳元素充分溶解和扩散的时间。
冷却速度则决定了钢的组织结构和性能，快速冷却可以得到马氏体组织，从而提高硬度。
最后，钢的热处理还需要考虑材料的预处理和后处理。
预处理包括去除表面氧化层、清洁和退火，以保证热处理的效果。
后处理则包括除去淬火和回火产生的残余应力、调质和表面处理，以提高钢的综合性能。
综上所述，钢的热处理原理是基于固溶、析出和相变的原理，通过控制加热温度、保温时间和冷却速度来改变钢的组织结构和性能。
热处理是钢材加工中不可或缺的一部分，对于提高钢的硬度、强度和韧性起着至关重要的作用。
因此，在实际生产中，需要根据具体要求合理选择热处理工艺，以确保钢材具有优良的性能。
05钢的热处理-《工程材料》机械专业教学内容
取向不同的马氏体束。
电镜下
光镜下
➢在电镜下，板条内的亚
结构主要是高密度的位错，
=1012/cm2 ， 又 称 位 错 马
氏体。
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变——马氏体的形态
针状马氏体： 在光镜下，针状、竹叶状、凸透镜状； 在电镜下，亚结构主要是孪晶； 高碳针状马氏体又称孪晶马氏体。
因而先消失；残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失； 第四步奥氏体均匀化：Fe3C溶解后，其所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。
5.2 钢的加热转变——(1)奥氏体形成过程
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。
◆贝氏体的机械性能
上贝氏体强度与塑性都较 低，无实用价值；
上贝氏体
下贝氏体除了强度、硬度 较高外，塑性、韧性也较 好，即具有良好的综合力 学性能，是生产上常用的 强化组织之一。
下贝氏体
贝氏体组织的透射电镜形貌
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变
马氏体组织
强 化 钢 的 重 要 途径之一；
非扩散型转变。
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变——马氏体的形成
➢当奥氏体过冷到Ms以下将转变为马氏 体类型组织； ➢碳在-Fe中的过饱和固溶体； ➢马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保 留到马氏体中； ➢铁原子微调整，使原来奥氏体的面心 立方晶格改组成体心立方晶格。
35vb热处理工艺
35vb热处理工艺
35VB是一种低合金高强度结构钢，主要用于制造机械零部件和工程机械的各种传动轴、连接杆等。
为了提高其力学性能和耐久性，需要对其进行热处理。
以下是35VB钢的热处理工艺流程：
1. 预处理：将35VB钢材料进行均匀加热至800-850℃，保温时间根据材料厚度和规格而定，一般为1小时/25mm。
2. 淬火：将预处理后的35VB钢快速浸入水或油中进行淬火。
具体冷却介质和温度应根据材料的组织状态和力学性能要求而定，一般在810-840℃范围内进行。
淬火后，钢材表面形成硬化层，内部组织发生相变，获得高强度和高韧性。
3. 回火：将淬火后的35VB钢材料再次加热至250-350℃进行回火处理。
回火温度和时间的选择应根据钢材的用途和性能要求而定，一般在30-60分钟左右。
回火可以消除淬火过程中产生的内应力和脆性，并且能够增加钢材的韧性和塑性，提高抗冲击性和耐磨性。
4. 再淬火：如果需要进一步提高35VB钢的力学性能和耐久性，可以再次进行淬火处理。
再淬火温度一般为820-850℃，时间约15-30分钟。
5. 精整：对经过热处理的35VB钢材料进行机械加工、抛光等精细加工，以达到制造要求。
总之，35VB钢的热处理工艺流程包括预处理、淬火、回火、再淬火和精整等步骤。
通过合理的控制工艺参数和严格的质量控制，可以获得优异的力学性能和耐久性，满足不同领域的使用需求。
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在具体热处理条件下所获得的A晶粒度。
本质晶粒度（Inherent Grain Size）
根据标准试验方法测定的A晶粒大小，表示了不同的钢在一定的加 热条件下A晶粒长大的倾向。
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
本质晶粒度的标准试验方法：
第六章 钢的热处理－§6.3 钢在冷却时的转变
②粒状珠光体（Granular Pearlite）（又称球状珠光体） 粒状珠光体是颗粒状渗碳体分布在铁素体基体中的机械混合物。
粒（球）状珠光体
Fe3C F
特别说明：
粒状珠光体是许多碳 素工具钢、合金工具 钢以及轴承钢在淬火 前需要获得的组织。
通过球化退火可以获 得粒状珠光体。
的是使钢从室温组织（如珠光体） 材料中的一种相在一定条件下转变
转变为奥氏体，即获得均匀
为另一种相的过程。
细小的奥氏体组织。该过程又称为钢的奥氏体化（Austenitizing）。
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成过程
以共析钢为例：
奥氏体的形成是一个形核和长大的固态相变过程，是铁素体(F)向奥 氏体(A)的晶格改组，渗碳体(Fe3C)溶入奥氏体中，以及碳(C)在奥氏 体中扩散的过程。
典型的冷却方式：炉冷（退火） 珠光体相比马氏体和贝氏体，其强度和硬度较低。
➢ 马氏体（Martensite） 符号：M
过冷奥氏体以极快的冷却速度冷却至室温，将转变成马氏体。 典型的冷却方式：水冷或油冷（淬火） 马氏体具有很高的强度和硬度。
➢ 贝氏体（Bainite） 符号：B
过冷奥氏体在临界温度以下的中温范围内等温，将转变成贝氏体。 贝氏体的强度和硬度介于珠光体和马氏体之间。
2.按热处理在工件生产过程中的位置和作用不同分类
预备热处理：为随后的加工或热处理作准备
热处理工艺
最终热处理：赋予工件所需的力学性能
举例：
零件的典型加工工艺路线：
毛坯
（锻件）
预备热处理
（退火、正火）
机加工
（车削）
最终热处理
（淬火、回火）
精加工
（磨削）
第六章 钢的热处理－§6.1 热处理的基本概念
四、钢的临界转变温度（Critical Temperature of Steels）
②保温（Holding） 目的是保证工件烧透，并防止脱碳和氧化等。
③冷却（Cooling） 目的是使奥氏体转变为不同的组织。
热处理后的组织
加热、保温后的奥氏体在随后的冷却过程中，根据冷却速度的不同 将转变成不同的组织。不同的组织具有不同的性能。
第六章 钢的热处理－§6.1 热处理的基本概念
热处理的特点
第六章 钢的热处理－§6.3 钢在冷却时的转变
1.珠光体转变（Pearlite Transformation）
珠光体在临界温度以下的较高温度范围（Ar1～550C）内形成。
珠光体的组织形态及性能
（1）珠光体的组织形态 ①层片状珠光体（Lamellar Pearlite）（又称片状珠光体） 片状珠光体是层片状的铁素体与渗碳体相间排列的机械混合物。
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
第二节 钢在加热时的转变
两种加热方式：
第①种加热方式发生在临界温
度Ac1以上，一定有组织转变，是
一种相变过程。
第②种加热方式发生在临界温
温度
加 热加
热
保温 保温
Ac1
冷 冷却
却 ②①
度Ac1以下，不一定有组织转变。
加热的目的：
时间
加热钢的两种方式
本节介绍第①种加热过程，目 相变（Phase Transformation）：
②相界处晶格畸变较大，原子排列不规 则，有利于获得奥氏体的fcc结构要求。
③相界处碳浓度相差较大，有利于获得 A形核所需的碳浓度要求。
FA Fe3C
A形核
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
2.奥氏体的长大
A晶核形成后,将通过F→A转变和Fe3C溶 入A的过程不断长大。
分析：
AF Fe3C
热处理不改变工件的形状，仅改变钢的内部组织和结构，从而改变 钢的性能。
热处理的作用
改善钢（工件）的力学性能或工艺性能，充分发挥钢的性能潜力， 提高工件质量，延长工件寿命。
重要结论：
材料是否能够通过热处理而改善其性能，关键条件是材料在加热和 冷却过程中是否发生组织和结构的变化。
第六章 钢的热处理－§6.1 热处理的基本概念
共析钢奥氏体化的四个基本过程：
①奥氏体的形核 ②奥氏体的长大 ③残余渗碳体的溶解 ④奥氏体成分的均匀化
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
1.奥氏体的形核
A晶核优先在F/Fe3C相界处形成。
分析：
形核需要3个起伏，即能量起伏、结构 起伏、成分（浓度）起伏,在晶界处容易 满足这3个起伏。
①相界处晶格畸变较大，能量较高，有 利于获得A形核所需的能量要求。
第六章 钢的热处理
Chapter 6 Heat Treatment of Steels
主要内容：
热处理的基本概念 钢在加热时的转变 钢在冷却时的转变 钢的退火与正火 钢的淬火与回火 钢的表面热处理
热处理原理 热处理工艺
第六章 钢的热处理
钢铁材料是工程材料中最重要的材料之一，在机械制造业 中的比例达到90%左右，在汽车制造业中的比例达到70%，在 其他制造业中也是最重要的材料之一。
合金钢中与碳的亲和力较大、因而易形成碳化物的合金元素。 如Ti、V、Nb、W、Mo、Cr等。 含有上述元素的钢均是本质细晶粒钢。 （3）Mn、P等元素 促进A晶粒长大，易产生过热组织。
第六章 钢的热处理－§6.3 钢在冷却时的转变
第三节 钢在冷却时的转变
两种冷却方式：
温度
保温
加 热
临界温度
连
等续
温 冷
第六章 钢的热处理－§6.3 钢在冷却时的转变
参数：930C 10C加热、3～8h保温。 规定：经上述试验，晶粒尺寸在八级标准晶粒度中1～4级者为本质粗
晶粒钢；5～8级者为本质细晶粒钢。
讨论：
本质粗晶粒钢随加热温度 的升高，晶粒不断长大。
本质细晶粒钢在930C以 下，当温度升高时，晶粒尺 寸没有明显的增大。
本质细晶粒钢并不意味着 在任何温度条件下都能保持 细小的晶粒度。
过热组织（Overheated Structure）：
过热是指由于加热温度过高而产生的晶粒变粗的现象，因过热 而导致的粗大晶粒组织，称为过热组织。 （2）加热速度
加热速度越快，A晶粒越细小。 工业生产上常采用短时快速加热工艺，以获得超细晶粒。
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
化学成分因素
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
二、奥氏体晶粒的长大及其影响因素
奥氏体晶粒的大小关系到随后冷却的组织的粗细程度，对钢的性能 有着重大的影响。控制奥氏体晶粒度具有重要的意义。
1.奥氏体晶粒度 起始晶粒度（Initial Grain Size）
在临界温度以上，奥氏体化过程刚完成，晶粒边界恰好相互接触时 的晶粒大小。
（1）含碳量 对于亚共析成分的钢，随wC%增加，A晶粒长大的倾向增大； 对于过共析成分的钢，随wC%增加，A晶粒长大的倾向减小。 原因：过共析钢中呈颗粒状的Fe3CⅡ有阻碍晶粒长大的作用。
（2）碳化物形成元素 碳化物形成元素与碳形成细小的颗粒状碳化物可阻碍晶粒的长
大，从而使A晶粒细化。
碳化物形成元素（Carbide-forming Element）：
三、热处理的类型
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
热处理工艺
普通热处理
(整体热处理)
表面热处理
退火 正火 淬火 回火
感应加热表面淬火 表面淬火 火焰加热表面淬火
电接触加热表面淬火
渗碳 化学热处理 渗氮（氮化）
碳氮共渗
控制气氛热处理 其他热处理 真空热处理
形变热处理
第六章 钢的热处理－§6.1 热处理的基本概念
晶粒度
本质细晶粒钢
本质粗晶粒钢
930C～950C
Ac1
温度
本质晶粒度示意图
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变 标准晶粒度等级
1级
2级
3级
4级
5级
6级
7级
8级
第六章 钢的热处理－§6.2 钢在加热时的转变
2.影响奥氏体晶粒度的因素 工艺因素
（1）加热温度和保温时间 加热温度越高、保温时间越长，A晶粒越粗大。 其中，温度的影响尤为显著。
Fe3C F
Fe3C F
Fe3C F
Fe3C F
s0 片状珠光体的形态特征
片状珠光体
第六章 钢的热处理－§6.3 钢在冷却时的转变
影响片状珠光体片间距（s0）的因素：
➢ 形成温度
形成温度越低，s0 越小。
➢ 冷却速度
冷却速度越大，s0 越小。
特别说明：
片状珠光体的类型：
➢ 珠光体（Pearlite） 符号：P
钢的临界转变温度是钢在 热处理时制定加热、保温、 冷却工艺的重要依据，由铁 碳合金相图确定。
重要结论：
钢的实际临界转变温度总 是滞后于理论临界转变温度, 即加热时需要过热，冷却时 需要过冷。
G
A3
温 度
Ar3
Ac3
P
S
Q
E
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Accm
Acm
Arcm
Ac1 A1 Ar1
wC（%） Fe－Fe3C相图的共析转变部分