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氏体组织 （4）深冷处理：使淬火状态下残余奥氏体继续转变为低碳
马氏体（根据需要确定） （5）沉淀硬化处理 在480 ～550℃ 保温1小时左右，使碳化物析出弥散强化。 23
（四）弹簧的其它强化处理
（1）形变热处理
对于60Si2Mn、55Si2Mn等中碳钢具有较高的形 变强化效果，因此这类弹簧适合于热成型+淬火+回火
19
汽车板簧
扭转弹簧
大型热卷弹簧
弹簧丝
20
三、弹簧热处理 1、工作条件
储存能量和减轻震动,主要承受拉力、压力、扭力、 交变载荷； 2、失效形式： 疲劳断裂，永久变形 3、性能要求：
高的强度极限、弹性极限、疲劳极限、成型加工性 能（塑性成型、热处理性能） 4、常用材料 65、65Mn、60Si2Mn等中碳钢及中碳合金钢
3
3.齿轮的技术要求
齿面高的硬度、接触疲劳、耐磨损性能；
齿轮根部及齿轮具有高的强度和韧性。
4.齿轮用钢:低、中碳
➢ 轻载齿轮：45， 调质或正火
➢ 中载齿轮：45、40Cr， 调质，耐磨部位表面淬火
➢ 重载齿轮：20Cr、20CrMnTi， 渗碳淬火
➢ 高精度齿轮：38CrMoAlA， 调质-渗氮
21
5、热处理工艺 （一）冷成形弹簧（小弹簧）——去应力退火
由强化过的钢丝（铅淬冷拔、冷拔、淬火+回火的钢丝） 冷卷成弹簧，
只需进行去应力退火（加热温度250 ～300℃ ），以消除 变形过程中或淬火中形成的残余应力，稳定尺寸。
——淬火+中温回火（或采用等温淬火）
（二）热成形弹簧
采用热轧钢丝或钢板制成（如汽车板簧）
工艺路线
(2)渗碳 提高表面含碳量 920～930℃保温3～9h
下料 锻造 正火 切削加工 渗碳 淬火
(3)渗碳后淬火 获得马氏体，提高表面硬度
低温回火 精加工
直接淬火或一次淬火
表面：高碳M+Ar+碳化物,过渡层:M+Ar,
心部:低碳M+F（少量）
(4)回火
消除淬火应力，低温200℃，M→M回
6
20 CrMnTi 钢制造齿轮的热处理工艺曲线
（2）化学热处理
对于在铁素体状态下能进行元素扩散渗的弹簧材料， 可以不改变弹簧整体强度、韧性和弹性极限情况下， 化学渗提高弹簧表面硬度和疲劳强度。典型工艺热成 型加工+淬火+回火--化学渗处理。
（3）喷丸强化
使弹簧零件表面获得压应力，提高弹簧的使用寿命
5—10倍。
24
（五）弹簧的稳定化处理 为了减少弹性不完整性、或滞弹性，对弹簧进行
7
2）中载齿轮（中碳钢）热处理（表面淬火）
适用于35～55,40Cr,35CrMn,35CrMo,42SiMn等材料 齿轮。
加工工艺路线:
下料 锻造
正火 粗加工 调质
半精加工 精车加工 表面淬火
及 低温回火 精磨
8
(1)正火(或完全退火）
细化晶粒，调整硬度
加热至Ac3+30～50℃,空冷, 细珠光体+(少量铁素体)
4
5.齿轮热处理工艺
1）渗碳齿轮 材料：20CrMnTi、 20Cr、 30CrMnTiA等 服役场合：高速重载（汽车齿轮） 工艺路线：
下料 渗碳
锻造 淬火
正火 切削加工 低温回火 精加工
掌握各热处理工序的目的，工艺，组织
5
(1)正火
细化晶粒；调整硬度，便于切削加工
加热至Ac3+30～50℃,空冷, 组织细珠光体+(少量铁素体)
加荷、或机械稳定、或加温加荷处理，以保证弹簧 在使用过程中弹性稳定。
25
四.工具热处理
工具一般包括刃具、模具、量具 常用钢包括： 成分特点：高碳
碳素工具钢、 低合金工具钢、 高合金工具钢（高速钢等） 量具
淬火——提限。
淬火温度Ac3以上，回火温度350 ～450℃ ，
组织：回火屈氏体 或采用等温淬火，得到贝氏体组织
大型热卷弹簧
22
＊（三）沉淀硬化处理 对于17-7PH(0Cr17Ni7Al)沉淀硬化钢，在冷拉或固溶处理状
态下成型的弹簧。主要工艺过程如下： （1）固溶处理：奥氏体化，获得均匀一致的奥氏体组织 （2）成型加工 （3）调整热处理（或淬火处理） 加热到奥氏体化稍低温度，冷却，获得低碳马氏体+残余奥
锻造
正火
球化退火
机加工
淬火 + 冷处理 ( – 60 ～ – 80℃;1h )
低温回火
磨削加工
稳定化处理 ( 120 ～ 150℃；5 ～ 10h )
18
5、热处理工艺 ①预备热处理: 正火：消除网状碳化物，细化晶粒 球化退火：降低硬度，提高韧性，为淬火组织准备 ②淬火:获得马氏体组织 810～860℃（温度偏高），让Cr尽量溶入A， 又不致于导致晶粒粗大，A含碳过高；油冷 ③冷处理:获得马氏体组织,减少Ar ④低温回火:消除残余应力，保持高硬度.
13
塑性变形
14
磨损
15
3、性能要求:（内外圈和滚动体）
❖高的硬度和耐磨性; ❖高的接触疲劳强度; ❖足够的韧性和耐蚀性; ❖尺寸稳定性
滚珠轴承
滚针轴承
滚柱轴承
16
4、轴承用钢:
高碳, Wc = 0.95～1.15%
G Cr15
含Cr量WCr ≈ 1.5 % 滚动轴承钢
17
GCr15轴承钢制造轴承的工艺路线
钢的热处理举例
➢ 齿轮热处理 ➢ 轴承热处理 ➢ 弹簧热处理 ➢ 工具热处理 ➢ 轴的热处理
基本思路： 工作条件（载荷，环境） 失效形式 性能要求
材料
热处理工艺
1
2
一.齿轮热处理
1、工作条件－用于传递动力、改变方向或速度的重要零 件，受力情况复杂。
2、常见失效形式 齿轮接触面磨损或齿面塑性变形（表面硬度不足）； 齿轮面剥落（疲劳损坏、点蚀）； 断齿（强度低或超载）
9
➢ 轻载齿轮：45， 调质或正火
➢ 中载齿轮：45、40Cr， 调质，耐磨部位表面淬火
➢ 重载齿轮：20Cr、20CrMnTi， 渗碳淬火
➢ 高精度齿轮：38CrMoAlA， 调质渗氮
10
11
二、滚动轴承热处理
滚珠轴 承
滚针轴承
滚柱轴承
1、工作条件
高载荷，交变应力 高转速，一定冲击。
12
2、失效形式 接触疲劳破坏
(2)调质热处理
使心部具有良好强韧性
加热至Ac3+30～50℃后淬火+500～600℃高温回火, 回火索氏体
(3)表面感应淬火(表面火焰淬火)
提高表面硬度
表面加热至Ac3+30～50℃，心部没有加热。 淬火后表面获得马氏体+残余奥氏体,
过渡层马氏体+F＋残余奥氏体, 心部回火索氏体
(4)低温回火
消除淬火应力，低温200℃，M→M回
马氏体（根据需要确定） （5）沉淀硬化处理 在480 ～550℃ 保温1小时左右，使碳化物析出弥散强化。 23
（四）弹簧的其它强化处理
（1）形变热处理
对于60Si2Mn、55Si2Mn等中碳钢具有较高的形 变强化效果，因此这类弹簧适合于热成型+淬火+回火
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汽车板簧
扭转弹簧
大型热卷弹簧
弹簧丝
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三、弹簧热处理 1、工作条件
储存能量和减轻震动,主要承受拉力、压力、扭力、 交变载荷； 2、失效形式： 疲劳断裂，永久变形 3、性能要求：
高的强度极限、弹性极限、疲劳极限、成型加工性 能（塑性成型、热处理性能） 4、常用材料 65、65Mn、60Si2Mn等中碳钢及中碳合金钢
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3.齿轮的技术要求
齿面高的硬度、接触疲劳、耐磨损性能；
齿轮根部及齿轮具有高的强度和韧性。
4.齿轮用钢:低、中碳
➢ 轻载齿轮：45， 调质或正火
➢ 中载齿轮：45、40Cr， 调质，耐磨部位表面淬火
➢ 重载齿轮：20Cr、20CrMnTi， 渗碳淬火
➢ 高精度齿轮：38CrMoAlA， 调质-渗氮
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5、热处理工艺 （一）冷成形弹簧（小弹簧）——去应力退火
由强化过的钢丝（铅淬冷拔、冷拔、淬火+回火的钢丝） 冷卷成弹簧，
只需进行去应力退火（加热温度250 ～300℃ ），以消除 变形过程中或淬火中形成的残余应力，稳定尺寸。
——淬火+中温回火（或采用等温淬火）
（二）热成形弹簧
采用热轧钢丝或钢板制成（如汽车板簧）
工艺路线
(2)渗碳 提高表面含碳量 920～930℃保温3～9h
下料 锻造 正火 切削加工 渗碳 淬火
(3)渗碳后淬火 获得马氏体，提高表面硬度
低温回火 精加工
直接淬火或一次淬火
表面：高碳M+Ar+碳化物,过渡层:M+Ar,
心部:低碳M+F（少量）
(4)回火
消除淬火应力，低温200℃，M→M回
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20 CrMnTi 钢制造齿轮的热处理工艺曲线
（2）化学热处理
对于在铁素体状态下能进行元素扩散渗的弹簧材料， 可以不改变弹簧整体强度、韧性和弹性极限情况下， 化学渗提高弹簧表面硬度和疲劳强度。典型工艺热成 型加工+淬火+回火--化学渗处理。
（3）喷丸强化
使弹簧零件表面获得压应力，提高弹簧的使用寿命
5—10倍。
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（五）弹簧的稳定化处理 为了减少弹性不完整性、或滞弹性，对弹簧进行
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2）中载齿轮（中碳钢）热处理（表面淬火）
适用于35～55,40Cr,35CrMn,35CrMo,42SiMn等材料 齿轮。
加工工艺路线:
下料 锻造
正火 粗加工 调质
半精加工 精车加工 表面淬火
及 低温回火 精磨
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(1)正火(或完全退火）
细化晶粒，调整硬度
加热至Ac3+30～50℃,空冷, 细珠光体+(少量铁素体)
4
5.齿轮热处理工艺
1）渗碳齿轮 材料：20CrMnTi、 20Cr、 30CrMnTiA等 服役场合：高速重载（汽车齿轮） 工艺路线：
下料 渗碳
锻造 淬火
正火 切削加工 低温回火 精加工
掌握各热处理工序的目的，工艺，组织
5
(1)正火
细化晶粒；调整硬度，便于切削加工
加热至Ac3+30～50℃,空冷, 组织细珠光体+(少量铁素体)
加荷、或机械稳定、或加温加荷处理，以保证弹簧 在使用过程中弹性稳定。
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四.工具热处理
工具一般包括刃具、模具、量具 常用钢包括： 成分特点：高碳
碳素工具钢、 低合金工具钢、 高合金工具钢（高速钢等） 量具
淬火——提限。
淬火温度Ac3以上，回火温度350 ～450℃ ，
组织：回火屈氏体 或采用等温淬火，得到贝氏体组织
大型热卷弹簧
22
＊（三）沉淀硬化处理 对于17-7PH(0Cr17Ni7Al)沉淀硬化钢，在冷拉或固溶处理状
态下成型的弹簧。主要工艺过程如下： （1）固溶处理：奥氏体化，获得均匀一致的奥氏体组织 （2）成型加工 （3）调整热处理（或淬火处理） 加热到奥氏体化稍低温度，冷却，获得低碳马氏体+残余奥
锻造
正火
球化退火
机加工
淬火 + 冷处理 ( – 60 ～ – 80℃;1h )
低温回火
磨削加工
稳定化处理 ( 120 ～ 150℃；5 ～ 10h )
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5、热处理工艺 ①预备热处理: 正火：消除网状碳化物，细化晶粒 球化退火：降低硬度，提高韧性，为淬火组织准备 ②淬火:获得马氏体组织 810～860℃（温度偏高），让Cr尽量溶入A， 又不致于导致晶粒粗大，A含碳过高；油冷 ③冷处理:获得马氏体组织,减少Ar ④低温回火:消除残余应力，保持高硬度.
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塑性变形
14
磨损
15
3、性能要求:（内外圈和滚动体）
❖高的硬度和耐磨性; ❖高的接触疲劳强度; ❖足够的韧性和耐蚀性; ❖尺寸稳定性
滚珠轴承
滚针轴承
滚柱轴承
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4、轴承用钢:
高碳, Wc = 0.95～1.15%
G Cr15
含Cr量WCr ≈ 1.5 % 滚动轴承钢
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GCr15轴承钢制造轴承的工艺路线
钢的热处理举例
➢ 齿轮热处理 ➢ 轴承热处理 ➢ 弹簧热处理 ➢ 工具热处理 ➢ 轴的热处理
基本思路： 工作条件（载荷，环境） 失效形式 性能要求
材料
热处理工艺
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一.齿轮热处理
1、工作条件－用于传递动力、改变方向或速度的重要零 件，受力情况复杂。
2、常见失效形式 齿轮接触面磨损或齿面塑性变形（表面硬度不足）； 齿轮面剥落（疲劳损坏、点蚀）； 断齿（强度低或超载）
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➢ 轻载齿轮：45， 调质或正火
➢ 中载齿轮：45、40Cr， 调质，耐磨部位表面淬火
➢ 重载齿轮：20Cr、20CrMnTi， 渗碳淬火
➢ 高精度齿轮：38CrMoAlA， 调质渗氮
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二、滚动轴承热处理
滚珠轴 承
滚针轴承
滚柱轴承
1、工作条件
高载荷，交变应力 高转速，一定冲击。
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2、失效形式 接触疲劳破坏
(2)调质热处理
使心部具有良好强韧性
加热至Ac3+30～50℃后淬火+500～600℃高温回火, 回火索氏体
(3)表面感应淬火(表面火焰淬火)
提高表面硬度
表面加热至Ac3+30～50℃，心部没有加热。 淬火后表面获得马氏体+残余奥氏体,
过渡层马氏体+F＋残余奥氏体, 心部回火索氏体
(4)低温回火
消除淬火应力，低温200℃，M→M回