机械工程材料 第11讲 钢的普通热处理
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Mechanical Engineering Materials
复习上节内容
一、过冷奥氏体的等温转变 珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变 二、过冷奥氏体的连续冷却转变
机械工程材料
第七章 钢的普通热处理
第一节 钢的退火和正火 第二节 钢的淬火 第三节 钢的回火（下次课讲） 第四节 钢的淬透性（下次课讲） 第五节 普通热处理的技术条件标注与工序安排（下次课
机械工程材料
机械工程材料
常用淬火介质是水和油。 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢
和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的
分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质。
机械工程材料
（5）再结晶退火
为消除冷加工钢材的加工硬化，以提高塑形，而进行的退火，加热温 度在再结晶温度以上100~200℃。
机械工程材料
机械工程材料
二、正火 正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 1.正火工艺参数的选择 正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃。
机械工程材料
（3）去应力退火
为消除冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为 去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为 500℃～650℃)，保温后随炉冷却。
机械工程材料
（4）扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略 低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温 （10h～15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀 化退火。
温度低于Ac3，淬火组织中会保留一部分先共析铁素体， 使钢的强度、硬度下降，并影响钢整体性能的均匀性。
机械工程材料
⑵共析钢、过共析钢的淬火加热温度为AC1+30℃~50℃，淬 火后得到M+Fe3C颗粒+A′组织。
温度过高,奥氏体含碳量增加会引起A′增加,工件硬度降低; 得到片状M,钢的脆性增加;增加工件的变形和开裂倾向等。
机械工程材料
（2）球化退火
为使工件中的碳化物球状化而进行的退火工艺。 球化退火的加热温度为AC1以上20℃~30℃，保温后的随炉冷却或等温
退火。
机械工程材料
球化退火主要适用于共析和过共析成分的钢。 进行球化退火可得到硬度较低的球状珠光体，从而加工性能；同时获
得球状珠光体也是为淬火作组织准备，使淬火加热时奥氏体晶粒不易 长大，并可减小冷却时变形和开裂的倾向。
讲）
机械工程材料
第一节 钢的退火和正火
退火是将工件加热到一定温度保温一定时间，然后缓慢冷 却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却，获得索氏体 的热处理工艺。
机械工程材料
铜棒 Ø 24 mm
电缆线Ø 0.15 mm
机械工程材料
如何消除拉拔过程中的硬化现象？
机械工程材料
完全退火的目的在于消除组织缺陷，均匀成分和细化晶粒，主要用于 消除亚共析成分铸件、锻件、焊件等的内应力和组织缺陷。
亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到Ac1+30~50℃， 保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷,称 为等温退火。
等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢。
机械工程材料
机械工程材料
第一第节二钢节的钢退的火淬和火正火
一、淬火的定义与目的
目的：获得M或B，提高钢的机械性能。
机械工程材料
二、淬火工艺参数的选择 1.淬火温度的选择 ⑴亚共析钢的淬火加热温度：AC3+30℃~50℃，使钢完全
奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。
机械工程材料
如果温度过高，奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织， 钢的塑性和韧性降低。
机械工程材料
2.加热时间的确定 加热时间由升温时间和保温时间组成。
3.合金钢淬火加热条件的选择 合金钢的淬火温度一般为AC3或AC1+50℃~100℃。 需预热。
机械工程材料
三.淬火介质 淬火时既要保证奥氏体转变为马氏体，又要在淬火过程中
减少应力，减小变形，防止开裂，保证钢件的淬火质量。
机械工程材料
四、淬火方法
机械工程材料
Байду номын сангаас
图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（1）单液淬火 加热工件在一种介质中连
续冷却到室温的淬火方法。 操作简单，易实现自动化。
机械工程材料
图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
切削件的硬度在170～ 230HB范围内，切削性 能较好。
刀具具有较高的韧性时， 不容易发生崩刃。
切削件的硬度如何调整？刀具如何才能 具有较高的韧性？
机械工程材料
加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力引起季裂 如何消除加工过程中产生的内应力？
机械工程材料
一、退火 ⑴降低钢件硬度，便于切削加工； ⑵消除残余应力，提高组织的稳定性，防止变形和开裂； ⑶消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工； ⑷改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不
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2.正火的目的及用途 （1）细化晶粒，消除网状二次渗碳体。 （2）作为最终热处理。为某些受力较小，性能要求不高
的碳素钢结构零件提供合适的力学性能。 （3）提高硬度，改善切削加工性能。 （4）改善和细化铸钢件的铸态组织。 （5）代替淬火，减小变形、开裂倾向。
机械工程材料
三、退火和正火工艺比较
均匀，以提高其工艺性能和使用性能； ⑸细化晶粒，改善高碳钢中碳化物的分布和形态，为后续
热处理做好组织上的准备。
机械工程材料
2．退火的种类及应用 ⑴完全退火
完全退火是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。
完全退火加热温度为Ac3以上30℃~50℃，冷却方式可采用随炉缓慢冷 却。
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（2）双介质淬火 工件先在一种冷却能力强
的介质中冷，却躲过鼻尖 后，再在另一种冷却能力 较弱的介质中发生马氏体 转变的方法。
复习上节内容
一、过冷奥氏体的等温转变 珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变 二、过冷奥氏体的连续冷却转变
机械工程材料
第七章 钢的普通热处理
第一节 钢的退火和正火 第二节 钢的淬火 第三节 钢的回火（下次课讲） 第四节 钢的淬透性（下次课讲） 第五节 普通热处理的技术条件标注与工序安排（下次课
机械工程材料
机械工程材料
常用淬火介质是水和油。 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢
和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的
分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质。
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（5）再结晶退火
为消除冷加工钢材的加工硬化，以提高塑形，而进行的退火，加热温 度在再结晶温度以上100~200℃。
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机械工程材料
二、正火 正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 1.正火工艺参数的选择 正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃。
机械工程材料
（3）去应力退火
为消除冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为 去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为 500℃～650℃)，保温后随炉冷却。
机械工程材料
（4）扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略 低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温 （10h～15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀 化退火。
温度低于Ac3，淬火组织中会保留一部分先共析铁素体， 使钢的强度、硬度下降，并影响钢整体性能的均匀性。
机械工程材料
⑵共析钢、过共析钢的淬火加热温度为AC1+30℃~50℃，淬 火后得到M+Fe3C颗粒+A′组织。
温度过高,奥氏体含碳量增加会引起A′增加,工件硬度降低; 得到片状M,钢的脆性增加;增加工件的变形和开裂倾向等。
机械工程材料
（2）球化退火
为使工件中的碳化物球状化而进行的退火工艺。 球化退火的加热温度为AC1以上20℃~30℃，保温后的随炉冷却或等温
退火。
机械工程材料
球化退火主要适用于共析和过共析成分的钢。 进行球化退火可得到硬度较低的球状珠光体，从而加工性能；同时获
得球状珠光体也是为淬火作组织准备，使淬火加热时奥氏体晶粒不易 长大，并可减小冷却时变形和开裂的倾向。
讲）
机械工程材料
第一节 钢的退火和正火
退火是将工件加热到一定温度保温一定时间，然后缓慢冷 却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却，获得索氏体 的热处理工艺。
机械工程材料
铜棒 Ø 24 mm
电缆线Ø 0.15 mm
机械工程材料
如何消除拉拔过程中的硬化现象？
机械工程材料
完全退火的目的在于消除组织缺陷，均匀成分和细化晶粒，主要用于 消除亚共析成分铸件、锻件、焊件等的内应力和组织缺陷。
亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到Ac1+30~50℃， 保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷,称 为等温退火。
等温退火可缩短工件在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢。
机械工程材料
机械工程材料
第一第节二钢节的钢退的火淬和火正火
一、淬火的定义与目的
目的：获得M或B，提高钢的机械性能。
机械工程材料
二、淬火工艺参数的选择 1.淬火温度的选择 ⑴亚共析钢的淬火加热温度：AC3+30℃~50℃，使钢完全
奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。
机械工程材料
如果温度过高，奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织， 钢的塑性和韧性降低。
机械工程材料
2.加热时间的确定 加热时间由升温时间和保温时间组成。
3.合金钢淬火加热条件的选择 合金钢的淬火温度一般为AC3或AC1+50℃~100℃。 需预热。
机械工程材料
三.淬火介质 淬火时既要保证奥氏体转变为马氏体，又要在淬火过程中
减少应力，减小变形，防止开裂，保证钢件的淬火质量。
机械工程材料
四、淬火方法
机械工程材料
Байду номын сангаас
图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（1）单液淬火 加热工件在一种介质中连
续冷却到室温的淬火方法。 操作简单，易实现自动化。
机械工程材料
图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
切削件的硬度在170～ 230HB范围内，切削性 能较好。
刀具具有较高的韧性时， 不容易发生崩刃。
切削件的硬度如何调整？刀具如何才能 具有较高的韧性？
机械工程材料
加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力引起季裂 如何消除加工过程中产生的内应力？
机械工程材料
一、退火 ⑴降低钢件硬度，便于切削加工； ⑵消除残余应力，提高组织的稳定性，防止变形和开裂； ⑶消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工； ⑷改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不
机械工程材料
2.正火的目的及用途 （1）细化晶粒，消除网状二次渗碳体。 （2）作为最终热处理。为某些受力较小，性能要求不高
的碳素钢结构零件提供合适的力学性能。 （3）提高硬度，改善切削加工性能。 （4）改善和细化铸钢件的铸态组织。 （5）代替淬火，减小变形、开裂倾向。
机械工程材料
三、退火和正火工艺比较
均匀，以提高其工艺性能和使用性能； ⑸细化晶粒，改善高碳钢中碳化物的分布和形态，为后续
热处理做好组织上的准备。
机械工程材料
2．退火的种类及应用 ⑴完全退火
完全退火是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。
完全退火加热温度为Ac3以上30℃~50℃，冷却方式可采用随炉缓慢冷 却。
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（2）双介质淬火 工件先在一种冷却能力强
的介质中冷，却躲过鼻尖 后，再在另一种冷却能力 较弱的介质中发生马氏体 转变的方法。