钢的热处理
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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。
三、热处理的类型
钢的热处理-热处理的基本概念
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
热处理工艺
等温
A→P转变温度区
临界温度
空 冷
温度
时间
适用范围： 亚共析钢、（尤其是）合金钢。
钢的热处理－钢的退火与正火
特点：
大大缩短工件在炉内 的时间。
球化退火（Spheriodizing Annealing）
工艺规范： 加热温度：Ac1附近。 目的： 使钢中的渗碳体或碳化物球状化，以获得粒（球）状珠光体。 适用范围： 共析成分和过共析成分的钢。
第②种加热方式发生在临界温度Ac1以下，
不一定有组织转变。
加热的目的：
本节介绍第①种加热过程，目的是使钢从 室温组织（如珠光体）转变为奥氏体，即获 得均匀
温度
钢的热处理－钢在加热时的转变
加加 热热
保温 保温
Ac1
冷 冷
却
却 ②①
时间
加热钢的两种方式
相变（Phase Transformation）：
材料中的一种相在一定条件下转变为另一种相 的过程。
适于机加工的硬度：HB170～230。
②消除残余内应力
防止工件淬火时变形或开裂。
③细化晶粒，改善组织
④为最终热处理（淬火和回火）作组织准备
获得粒（球）状珠光体。
钢的热处理－钢的退火与正火
3.退火的种类
第一类退火：
目的和作用： 不以组织转变为目的，使钢的不平衡状态过渡到平衡状态。 种类： 扩散退火、再结晶退火、去应力退火。
改善钢铁材料性能的途径：
合金化（Alloying） 通过在钢中加入合金元素，调整钢的化学成分，从而获得优良的性能。 热处理（Heat Treatment） 将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，从而获得优良的 性能。
钢的热处理－热处理的基本概念 第一节 热处理的基本概念
30C～50C 保温
随 炉冷却
钢的热处理－钢的退火与正火
600C 空
冷
时间
适用范围：亚共析成分的钢。
等温退火（Isothermal Annealing）
工艺规范：
加热温度：对亚共析成分的钢，Ac3 + 30C～50C； 对过共析成分的钢，Ac1 + 30C～50C。
加 热
30C～50C 保温
Ac3或Ac1
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。
温度
完全退火（Complete Annealing）
工艺规范：
加热温度：Ac3 + 30C～50C。
Ac3
加 热
一、热处理的定义
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。
温度
保温
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。
细小的奥氏体组织。该过程又称为钢的奥氏体化（Austenitizing）。
钢的热处理－钢的退火与正火
第四节 钢的退火与正火
一、退火（Annealing）
1.退火的定义
通常是随炉冷却
退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温后缓慢冷却下来以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
2.退火的目的
①调整硬度以便切削加工
扩散退火（Diffusing Annealing）
又称为均匀化退火（Homogenizing Annealing）。 工艺规范： 加热温度：略低于相图上的固相线。 目的： 消除偏析。
钢的热处理－钢的退火与正火
钢的热处理－钢的退火与正火
二、正火（Normalizing）
1.正火的定义
正火是将钢加热至Ac3或Accm+ 30C～50C，保温后空冷以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 与退火相比，正火冷却速度快，得到较细的P，强度和硬度也较高。
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）
钢的热处理－热处理的基本概念
Leabharlann Baidu
四、钢的临界转变温度（Critical Temperature of Steels）
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。
G
A3
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。
温 度
Ar3
P Q
Ac3
S
Accm Arcm
E
Acm
Ac1 A1 Ar1
wC（%）
Fe－Fe3C相图的共析转变部分
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。
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。
钢的热处理－热处理的基本概念
热处理的特点
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。
普通热处理
(整体热处理)
表面热处理
其他热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 电接触加热表面淬火
化学热处理
渗碳 渗氮（氮化） 碳氮共渗
控制气氛热处理 真空热处理 形变热处理
钢的热处理－热处理的基本概念
2.按热处理在工件生产过程中的位置和作用不同分类
热处理工艺
预备热处理：为随后的加工或热处理作准备 最终热处理：赋予工件所需的力学性能
钢的热处理
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
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。
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。
三、热处理的类型
钢的热处理-热处理的基本概念
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
热处理工艺
等温
A→P转变温度区
临界温度
空 冷
温度
时间
适用范围： 亚共析钢、（尤其是）合金钢。
钢的热处理－钢的退火与正火
特点：
大大缩短工件在炉内 的时间。
球化退火（Spheriodizing Annealing）
工艺规范： 加热温度：Ac1附近。 目的： 使钢中的渗碳体或碳化物球状化，以获得粒（球）状珠光体。 适用范围： 共析成分和过共析成分的钢。
第②种加热方式发生在临界温度Ac1以下，
不一定有组织转变。
加热的目的：
本节介绍第①种加热过程，目的是使钢从 室温组织（如珠光体）转变为奥氏体，即获 得均匀
温度
钢的热处理－钢在加热时的转变
加加 热热
保温 保温
Ac1
冷 冷
却
却 ②①
时间
加热钢的两种方式
相变（Phase Transformation）：
材料中的一种相在一定条件下转变为另一种相 的过程。
适于机加工的硬度：HB170～230。
②消除残余内应力
防止工件淬火时变形或开裂。
③细化晶粒，改善组织
④为最终热处理（淬火和回火）作组织准备
获得粒（球）状珠光体。
钢的热处理－钢的退火与正火
3.退火的种类
第一类退火：
目的和作用： 不以组织转变为目的，使钢的不平衡状态过渡到平衡状态。 种类： 扩散退火、再结晶退火、去应力退火。
改善钢铁材料性能的途径：
合金化（Alloying） 通过在钢中加入合金元素，调整钢的化学成分，从而获得优良的性能。 热处理（Heat Treatment） 将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，从而获得优良的 性能。
钢的热处理－热处理的基本概念 第一节 热处理的基本概念
30C～50C 保温
随 炉冷却
钢的热处理－钢的退火与正火
600C 空
冷
时间
适用范围：亚共析成分的钢。
等温退火（Isothermal Annealing）
工艺规范：
加热温度：对亚共析成分的钢，Ac3 + 30C～50C； 对过共析成分的钢，Ac1 + 30C～50C。
加 热
30C～50C 保温
Ac3或Ac1
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。
温度
完全退火（Complete Annealing）
工艺规范：
加热温度：Ac3 + 30C～50C。
Ac3
加 热
一、热处理的定义
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。
温度
保温
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。
细小的奥氏体组织。该过程又称为钢的奥氏体化（Austenitizing）。
钢的热处理－钢的退火与正火
第四节 钢的退火与正火
一、退火（Annealing）
1.退火的定义
通常是随炉冷却
退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温后缓慢冷却下来以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
2.退火的目的
①调整硬度以便切削加工
扩散退火（Diffusing Annealing）
又称为均匀化退火（Homogenizing Annealing）。 工艺规范： 加热温度：略低于相图上的固相线。 目的： 消除偏析。
钢的热处理－钢的退火与正火
钢的热处理－钢的退火与正火
二、正火（Normalizing）
1.正火的定义
正火是将钢加热至Ac3或Accm+ 30C～50C，保温后空冷以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 与退火相比，正火冷却速度快，得到较细的P，强度和硬度也较高。
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）
钢的热处理－热处理的基本概念
Leabharlann Baidu
四、钢的临界转变温度（Critical Temperature of Steels）
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。
G
A3
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。
温 度
Ar3
P Q
Ac3
S
Accm Arcm
E
Acm
Ac1 A1 Ar1
wC（%）
Fe－Fe3C相图的共析转变部分
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。
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。
钢的热处理－热处理的基本概念
热处理的特点
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。
普通热处理
(整体热处理)
表面热处理
其他热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 电接触加热表面淬火
化学热处理
渗碳 渗氮（氮化） 碳氮共渗
控制气氛热处理 真空热处理 形变热处理
钢的热处理－热处理的基本概念
2.按热处理在工件生产过程中的位置和作用不同分类
热处理工艺
预备热处理：为随后的加工或热处理作准备 最终热处理：赋予工件所需的力学性能
钢的热处理
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
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。