第十章_钢的热处理工艺概要
t10钢的热处理工艺,加热温度,冷却方式
T10钢的热处理工艺通常包括正火、淬火和回火三个步骤。
1. 正火处理：加热T10钢到适当的温度（比如850~880℃），保温一段时间后（比如1~2小时），然后以适当的速度冷却。
在这个过程中，通过控制相变的热力学和动力学来改变奥氏体向珠光体转变的模式，从传统的片层转变机制改变为“离异共析”的转变形式。
正火处理可以提高T10钢的硬度和强度，同时也会增强其耐磨性能。
2. 淬火处理：将正火后的T10钢加热到适当的温度（比如780~820℃），然后迅速冷却。
淬火介质通常选择水、油或空气。
淬火处理是T10钢热处理过程中必不可少的一步，它可以使材料获得高硬度和强度。
3. 回火处理：在淬火处理后进行，加热T10钢到适当的温度（比如150~250℃），保温一段时间（比如1~2小时），然后冷却。
回火处理是为了调整淬火处理后的硬度，使材料获得更好的韧性和韧度。
总的来说，T10钢的热处理工艺是一个复杂的过程，需要精确控制加热温度、冷却速度和保温时间等参数，以获得理想的材料性能。
钢的化学热处理
3. 渗氮的特点 （1）高硬度和高耐磨性 渗氮： 70HRC 500℃ 渗碳：60~62HRC 200℃ （2）高的疲劳强度 残余压应力 （3）变形小而规律性强 铁素体状态下进行 无需热处理 变形原因只有渗氮层的体积膨胀
（4）较好的抗咬合能力 高硬度 高温硬度 （5）较高的抗蚀性能 ε化合物层（化学稳定性高而且非常致密） 缺点： 处理时间长：生产成本高 渗氮层薄：不能承受太高的接触应力和冲 击载荷，脆性大
3. 硬度法 取样并进行表面处理 垂直于渗碳表面测量维氏硬度（试验力为 9.8N），做出硬度与至表面距离关系曲线， 以硬度大于550HV之层深作为有效渗碳层 深度。 优点：测量便捷、结果精确、设备简单
七．渗碳件的常见缺陷 1. 表面硬度偏低 原因：表面脱碳或出现了非马氏体组织 2. 渗碳层深度不足或不均匀 原因：渗碳温度偏低、渗碳时间过短、炉内 碳势偏 低 不均匀：炉气循环不良或温度不均
（2）二次加热淬火 定义：工件渗碳冷却后两次加热淬火。 淬火温度的选择：一次淬火加热温度一般为心部 成分的Ac3以上，目的是细化心部组织，消除表层 网状碳化物；二次淬火一般加热到Ac1以上，使渗 层获得细小粒状碳化物和隐晶马氏体，以保证获 得高强度和高耐磨性。 缺点：工艺复杂、成本高、效率低，变形大 适用：要求表面高耐磨性和心部高韧性的重要零 件
四．渗氮用钢及渗氮强化机理 1. 38CrMoAl 普通碳钢渗氮后无法获得高硬度高耐磨性 铬、钼、铝合金元素在渗氮时可形成硬度 很高，弥散分布的合金氮化物 38CrMoAl缺点：加工性差；淬火温度较高； 易于脱碳；渗氮后脆性较大
2. 强化机理 氮和合金元素原子在α 相中偏聚，形成混合G.P区， 成盘状，与基体共格，引起较大点阵畸变，从而使 硬度提高。 Fe16 N2 型过渡氮化物析出，也会引起硬度的强 烈提高。
机械基础课件：钢的热处理
等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到临界点A1以下 某一温度，恒温停留一段时间，在这段保温时间内发生组织
钢的热处理
1. 过冷奥氏体的等温转变曲线 以共析钢为例： 由于过冷温度和等温时间不同，过冷奥氏体的等温转变 过程及转变产物也不相同，表示过冷奥氏体不同的等温冷却 温度、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线叫做过冷 奥氏体的等温转变曲线，也称为C 1) C · 共析钢奥氏体的等温转变曲线是通过一系列不同过冷
3. (1) 从切削加工性考虑：钢件适宜的切削加工硬度为 170～230 HBS。因此，低碳钢、低碳合金钢应选用正火为预 备热处理。中碳钢也可选正火，含碳量超过0.5%的钢应选用
(2) 从零件的形状考虑：对于形状复杂的零件或大型铸 件，正火可能会因内应力过大而造成零件开裂，故应选用退
(3) 从经济性考虑：因正火比退火的操作简便，生产周 期短，成本低，在能满足使用要求的情况下，应尽量选用正
· 通过实验测出不同的过冷奥氏体在恒温下开始转变和 转变终了的时间，画到温度-时间坐标系中，然后把开始时间 和转变终了时间分别连接起来，即得到图3-4所示的共析钢C
钢的热处理
图3-4 共析钢C曲线
钢的热处理
2) 共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1) 珠光体类型(高温转变产物)： 共析钢A过冷到723~550℃之间，A等温转变产物属于P
钢的热处理
2. (1) (2) (3) 材料：中碳钢(45)、合金调质钢(40Cr) (4) 技术条件：表面50~55 HRC (5) 感应表面淬火方法如图3-6
钢的热处理
图3-6 钢的感应表面淬火
10钢的热处理工艺
形变热处理
高温形变热处理是把钢加热至奥氏体化，保温一段时间，在该温度下进行塑性变形，随后淬火处理，获得马氏体组织。
高温形变热处理的应用？？碳钢、低合金结构钢及机械加工量不大的锻件或轧材。
根据性能要求，高温形变热处理在淬火后，还需要进行回火。高温形变热处理的塑性变形是在奥氏体再结晶温度以上的范围内进行的，因而强化程度（一般在10％～30％之间）不如低温形变热处理大。
1.过热
2.过烧
3.氧化
4.脱碳
由于加热温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷
淬火加热温度太高造成奥氏体晶界出现局部熔化或发生氧化的现象
淬火加热时工件与周围的氧等发生的化学反应
淬火加热时，钢中的碳与空气中的氧等发生反应生成含碳气体逸出
第三节 其他类型热处理
钢的表面热处理
化学热处理
形变热处理
（2）渗碳后的组织 常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为：过共析组织（珠光体+碳化物）、共析组织（珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡区，直至心部的原始组织。
（3）渗碳后的热处理 渗碳后的热处理方法有：直接淬火法、一次淬火法和二次淬火法。
从经济性原则考虑，正火的生产周期短，操作简单，工艺成本低，在满足使用和工艺性能的前提下，应尽可能用正火代替退火。
第二节 钢的淬火与回火
一、淬火 将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间，然后快速（大于临界冷却速度）冷却以获得马氏体（下贝氏体）组织的热处理工艺称为淬火。
1.淬火应力
与渗碳相比，渗氮温度低且渗氮后不再进行热处理，所以工件变形小。 为了提高渗碳工件的心部强韧性，需要在渗氮前对工件进行调质处理。
钢的普通热处理工艺主要有
钢的普通热处理工艺主要有钢的普通热处理工艺是指对钢材进行加热和冷却的一系列工艺，以改变其组织和性能。
主要包括退火、正火、淬火、回火等几种工艺。
一、退火退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却，使其组织达到均匀化和软化的目的。
退火分为完全退火和球化退火两种。
完全退火：将钢材加热到临界温度以上50～100℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后缓慢冷却至室温。
该工艺可使钢材组织达到均匀化，提高塑性和韧性。
球化退火：将钢材加热到临界温度以上20～30℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后缓慢冷却至室温。
该工艺可使球形碳化物分布均匀，提高韧性和抗拉强度。
二、正火正火是将钢材加热到一定温度，在空气中自然冷却或用水或油冷却，使其组织达到均匀化和硬化的目的。
正火分为低温正火和高温正火两种。
低温正火：将钢材加热到临界温度以上30～50℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在空气中自然冷却。
该工艺可使钢材组织达到均匀化，提高硬度、强度和耐磨性。
高温正火：将钢材加热到临界温度以上100～200℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在空气中自然冷却。
该工艺可使钢材组织达到均匀化，提高韧性和抗拉强度。
三、淬火淬火是将钢材加热到一定温度，在水或油中急速冷却，使其组织达到均匀化和硬化的目的。
淬火分为水淬和油淬两种。
水淬：将钢材加热到临界温度以上30～50℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在水中急速冷却。
该工艺可使钢材硬度、强度和耐磨性大幅提高，但韧性降低。
油淬：将钢材加热到临界温度以上50～80℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在油中急速冷却。
该工艺可使钢材硬度、强度和耐磨性提高，但韧性相对水淬有所提高。
四、回火回火是将淬火后的钢材加热到一定温度，在空气中自然冷却，使其组织达到均匀化和调质的目的。
回火分为低温回火和高温回火两种。
低温回火：将淬火后的钢材加热到200～300℃，保温时间根据钢种和厚度不同而有所差异，然后在空气中自然冷却。
钢的热处理工艺课件.pptx
2)钢的渗氮
①定义:向钢的表面渗入氮原子的过程。 ②目的:获得具有表硬里韧及抗蚀性能
的零件。 ③用钢: 中碳合金钢。 ④方法:气体渗氮。
⑤工艺:加热温度500～600℃; 保温时间0.3～0.5mm/20～50h。
⑥热处理特点: 渗氮前需调质处理; 渗氮后不需热处理。
⑦渗氮处理后的组织 表层 : Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、 MoN、TiN、VN。 心部 : S回。
正确控制热处理炉内的炉气成分，可为某种热处理 过程提供元素的来源，金属零件和炉气通过界面反应， 其表面可以获得或失去某种元素。也可以对加热过程的 工件提供保护。
如可使零件不被氧化，不脱碳或不增碳，保证零件 表面耐磨性和抗疲劳性。从而也可以减少零件热处理后 的机加工余量及表面的清理工作。缩短生产周期，节能 、省时，提高经济效益。可控气氛热处理已成为最成熟 的，在大批量生产条件下应用最普遍的热处理技术之一 。
3)生产特点: 淬火件的质量好; 工件变 形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易 控制;生产率高。设备投资大,不适 于复杂形状零件和小批量生产。
2.火焰加热表面淬火
1)火焰加热表面淬火的基本方法
2)火焰加热表面淬火的特点:
•设备简单, 操作方便, 成本低。 •淬火质量不稳定。 •适于单件、小批量及大型零件的生产。
③表面淬火用钢: 选用中碳或中碳低合金钢。40、45、40Cr、
40MnB等。
④表面淬火加工的方法: 感应加热( 高、中、工频 )、火
焰加热、激光加热、电子束加热法等。
1.感应加热表面淬火
1)感应加热的基本原理: 电子感应--感应电流 --- 涡流 工件表面产生密度很高的感应电流，使之 迅速加热到奥氏体状态，随后快速冷却获 得马氏体组织的淬火方法。
钢的热处理工艺
钢的热处理工艺钢的热处理工艺，是指通过加热、保温和冷却等工艺步骤，改变钢材的结构和性能。
热处理工艺可以使钢材具有更高的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，提高其使用性能。
常见的钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
退火是钢材的一种常见热处理工艺。
通过加热钢材至适当温度后，进行保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除钢材的内应力，改善钢材的塑性和韧性，减少脆性，同时提高钢的延展性和可加工性。
正火是指将钢材加热至高于临界温度后，进行保温一段时间，然后将钢材风冷或水冷至室温。
正火可以提高钢材的强度和硬度，改善其耐磨性能。
正火过程中的冷却速度较缓慢，使得钢材晶粒长大，同时降低了内应力。
淬火是将加热至临界温度的钢材迅速冷却，使其组织转变为马氏体。
马氏体是一种具有高强度和硬度的组织。
淬火工艺中的冷却速度非常快，可以制造出高强度的硬质钢。
回火是将淬火后的钢材加热至一定温度，并保持一定时间后，再进行冷却。
回火工艺可以降低淬火后钢材的脆性，提高其韧性，增加塑性和抗热应力能力。
回火也可用于调整钢材的硬度和强度。
除了上述常见的热处理工艺外，还有调质、表面硬化、固溶处理等多种热处理方法可用于钢材加工。
总之，钢的热处理工艺通过改变钢材的结构和性能，使其具备更好的力学性能和耐磨性能。
热处理工艺的选择需要根据钢材的成分、用途和要求来确定，以确保最佳的性能结果。
钢材在现代工业中被广泛应用，其性能可以通过热处理工艺得到显著提升。
这些热处理工艺能够改变钢材的组织结构，并调整其力学性能和物理性能。
一种常见的钢材热处理工艺是退火。
退火是将钢材加热至高温，然后经过保温一段时间，最后缓慢冷却至室温。
退火过程中，钢材的晶粒会得到细化，内应力被消除，从而提高了材料的塑性和韧性。
退火也可以减少脆性，并改善加工性能和可塑性。
另一种常见的热处理工艺是正火。
正火是将钢材加热至高于临界温度，然后经过保温一段时间，最后通过风冷或水冷来快速冷却。
正火可以增加钢材的强度和硬度，改善其耐磨性能。
钢的热处理工艺
正火工艺较简单、经济，主要应用于以下方面：
（1）改善低碳钢的切削加工性能 碳量〈0.25％的低碳钢及低合金钢，退火后硬度过低，正火处理 可提高硬度，改善切削加工性能。 （2）消除中碳钢热加工缺陷 中碳结构钢铸、锻、轧及焊件，热加工后易出现魏氏组织、晶粒 粗大等过热缺陷和带状组织，正火可消除，达到细化晶粒、均匀组织、 消除内应力的目的。 （3）消除过共析钢网状碳化物
Ar1以下20℃左右进行较长时间的等温处理。
球化退火的关键在于使奥氏体中保留大量未溶的碳化物质点，
并造成奥氏体中碳浓度分布的不均匀性。如果加热温度过高或保温
时间过长，则使大部分碳化物溶解，并形成均匀的奥氏体，在随后冷却时球 化核心减少，使球化不完全。
渗碳体颗粒大小取决于冷却速度或等温温度，冷却速度快或等温温 度低，珠光体在较低温度下形成，碳化物聚集作用小，容易形成片状碳化物， 从而使硬度偏高。
表面脱碳会降低工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度。脱碳进行的速 度取决于化学反应速度和碳原子的扩散速度。加热温度越高，加热时间 越长，脱碳层越深。
为了防止工件氧化与脱碳，可采用盐浴加热、保护气氛加热、真空 加热或装箱加热等方法，还可以采用在工件表面热涂硼酸等方法，有效 防止或减少工件表面的氧化或脱碳。
３．淬火冷却
过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30－50℃ 。（不完全淬火）
淬火前要球化退火，组织为粒状珠光体。加热后组织为细小奥氏体及未溶 粒状碳化物，淬火后得隐晶马氏体加细小粒状渗碳体，这种组织具有高硬 度、高强度、高耐磨性，且有较好的韧性。如淬火温度高于Accm，则渗 碳体全部溶入A中，含碳量增高，MS点降低，淬火后残余A量增多，降低 硬度和耐磨性，同时A晶粒粗大，冷却后得粗片状M，使钢的韧性降低。 低合金钢由于合金元素的加入，A化温度通常高于碳钢，一般为Ac1 或Ac3以上50－100℃ ；高合金工具钢含有较多的强碳化物形成元素，则 可采用更高的加热温度。
第9-10章钢的热处理原理及工艺
9.1 钢在加热时的转变
1、奥氏体的形成过程 2、影响A形成的因素(T、v、成分、原始组织等) 3、A晶粒大小及其影响因素
9.5 钢的回火
1、淬火钢的回火转变与回火组织 2、回火钢的性能 3、回火种类 4、回火脆性
9.6 钢的淬透性
9.2 钢在冷却时的转变
1、淬透性的概念
转变终了线
4——T+M；
5——M+少量AR； 6——M+少量AR
Vk
Ms
*对于碳钢而言， 条件3及4也难以得 到B组织。
⑥⑤ ④
③
②
①
时间
图5.24 共析钢的连续冷却速度对其组织与性能的影响
P、B、M相变参见（P244-264）
• 1 P相变—高温相变
• 要点：珠光体形核的本质、领先相、相间沉淀等的机理（解释）----普遍认可 在A晶界上优先形核。
• 普遍被认可的相变机理： 1.1 渗碳体和铁素体均可成为相变的领先相； 1.2 过共析钢以渗碳体为领先相，亚共析钢则为F，共析钢则两相均可； 1.3 过冷度小时以渗碳体为领先相; 过冷度大时铁素体为领先相.
• 因未能直接实验验证，尚无定论。 • 也有人认为P相变是两个共析共生，其出发点是
两相以相界面有机结合、有序配合；彼此间存在晶体学位向关系；相对量上具 有一定的比例关系。认为P是个整合体，P晶核是两相，否认领先相的存在。 其P的形成可描述： • A(贫碳区+富碳区）晶核P（F+Fe3C)P团。
C曲线与CCT曲线的区别： 1、CCT曲线的位置比C曲线靠右下方，过冷A转变的孕育区长，转变温度也低； 2、在高温转变区，连续冷却转变往往得到混合组织，组织晶粒外细内粗，而等温转变的
钢的热处理工艺
提高硬度和稳定零件尺寸。 提高硬度和稳定零件尺寸。
4.钢的淬透性 4.钢的淬透性 淬透性：淬火条件下得到M组织的能力。 ①淬透性：淬火条件下得到M组织的能力。 其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。 淬硬层深度来表示 淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M 淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M + 是指由工件表面到半马氏体区 50%T)的深度。 50%T)的深度。 的深度
正火温度
Qingdao Ocean Shipping Mariners College
1.正火目的： 1.正火目的： 正火目的 1)提高硬度，改善切削加工性能； 1)提高硬度，改善切削加工性能； 提高硬度 2)细化组织和消除过热缺陷； 2)细化组织和消除过热缺陷； 细化组织和消除过热缺陷 3)消除和减少网状渗碳体，提高钢的综合机械性能。 3)消除和减少网状渗碳体，提高钢的综合机械性能。 消除和减少网状渗碳体 2.应用: 2.应用: 应用 1）用于低碳钢或低合金钢改善切削加工性能。 用于低碳钢或低合金钢改善切削加工性能。 改善切削加工性能 用正火代替中碳钢、 代替中碳钢 2）用正火代替中碳钢、中合金钢的大直径或形状复杂 零件的调质处理。 零件的调质处理。 调质处理 用正火代替工时很长的铸、锻件的完全退火 代替工时很长的铸 完全退火。 3）用正火代替工时很长的铸、锻件的完全退火。 作为球化退火之前的预先热处理。 4）作为球化退火之前的预先热处理。
降低硬度， 降低硬度， 亚共析钢 细化组织 使渗碳体球 状化， 状化，降低 过共析钢 硬度， 硬度，改善 切削加工性
球化退火
Ac1+（30～50）℃ 30～50）
100～200） 再结晶退火 T再+（100～200）℃ 消除加工硬 经冷变形的 低碳钢 化 低温退火 －（100 200） 100～ A1－（100～200）℃ 消除内应力 铸、锻、焊 接件
钢的热处理工艺及原理
钢的热处理工艺及原理引言钢是一种重要的金属材料，在工业、建筑、交通等领域中应用广泛。
然而，钢的性能和用途往往需要通过热处理来进行调整和优化。
钢的热处理是指通过控制钢材的加热、保温和冷却过程，使其在固态组织上发生相变或晶粒细化，从而改变钢的组织和性能。
本文将介绍钢的热处理工艺及原理。
钢的热处理工艺1. 加热钢材在进行热处理之前需要先进行加热。
加热的目的是使钢材达到适当的温度，以便进行后续处理。
加热温度通常根据钢材的成分和要求的性能来确定。
常用的加热方法包括火炉加热、电阻加热和电磁感应加热等。
在加热过程中，需要控制加热速率和均匀性，以避免钢材出现过热或局部过热现象。
2. 保温保温是指在加热完成后，将钢材保持在一定的温度下一段时间，使其内部结构逐渐均匀化。
保温时间的长短取决于钢材的尺寸和要求的性能。
保温时可以采用浸渍、覆盖或包覆等方式，以防止钢材的过热和氧化。
3. 冷却冷却是钢材热处理中的重要步骤，其目的是使钢材的组织在固态下发生相变或晶粒细化。
常用的冷却方法包括自然冷却、快速冷却（如水淬、油淬）和等温淬火等。
不同的冷却速率和方法可以得到不同的组织和性能。
钢的热处理原理钢的热处理原理主要涉及钢材的组织变化和相变规律。
下面介绍几种常见的热处理原理：1. 相变规律钢的相变规律是钢材在加热和冷却过程中发生的组织相变现象。
钢的相变分为凝固相变和回火相变两种。
凝固相变是指钢材从液相转变为固相的过程，常见的有固溶态转变和渗碳体转变等。
回火相变是指钢材在加热过程中的变硬、减脆和改变组织的现象，常见的有马氏体回火、余热回火和时效等。
2. 组织变化钢材在热处理过程中会发生组织的变化，主要包括相的改变、晶粒的细化和析出物的形成等。
不同的组织结构具有不同的性能，通过控制钢材的热处理工艺可以改变钢材的组织，从而调整和优化钢的性能。
3. 调质和强化钢的热处理不仅可以改变钢材的组织，还可以调整钢的性能。
通过热处理，可以使钢材的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能得到提高。
第十章 钢的热处理工艺(金属学与热处理崔忠圻课后答案)
第十章钢的热处理工艺10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？答：钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。
退火用途：完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。
不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。
对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。
球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。
主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。
其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。
均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。
再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。
钢的热处理工艺
二、回火的分类和应用
根据回火温度和对淬火钢力学性能的要求，一般 将回火分为三类 ：
定义：是将钢加热到略低于固相线的温度，长时间 保温（10~20 h），以消除成分偏析的热处理工 艺。
加热温度；略低于固相线温度。 亚共析钢：T＝Ac3 + (150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+(150℃～300℃) 目的：为了消除晶内偏析，使成分均匀化 实质：使合金元素的原子充分扩散。 适用于：合金钢铸件和铸锭。 后续处理：保温10～20小时退火后晶粒较粗大，一
热处理分类
普通热处理：退火、正火、 淬火与回火
表面热处理：表面淬火 化学热处理
形变热处理：控制轧制
§10-1 钢的退火与正火
一、钢的退火
钢的退火：将（组织偏离平衡状态的）钢加热到Ac1 以上或以下温度，保温一定的时间，然后缓慢冷却 （一般为炉冷至550℃后空冷），以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。
4、 淬火冷却介质
理想冷却速度： 1）在Ac1～650℃之
间慢冷，以↓热应力 2）在650℃～400 ℃
之间快冷，以避开“鼻 尖；防发生非M相变 3）在400 ℃以下慢冷 ，以↓组织应力。
图5 理想冷却速度
常用淬火介质介绍
1．自来水（30℃以下）
冷却特性：在650-400 ℃冷却能力较小、在Ms附近点 冷速极快，淬硬能力较强。
淬透性与淬透层 深度关系：
金属材料与热处理第十章.
退火 定义：钢加热到适当温度，保温一定时间 后缓慢随炉冷却或控制其冷速，获平衡 组织的工艺~。 参见教材“高于或低于AC1”
S
AC1
分类（P231图9.1）
完全退火 （1）高温退火 （相变重结晶退火） 不完全退火与球化退火 等温退火 T加热>AC1或AC3 扩散退火 （2）低温退火 T加热<AC1 去应力退火
• 等温退火 • 将钢件或毛坯加热至 Ac3(或Ac1)以上 20℃～30℃，保温一定时间后，较快地冷却 至过冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附 近并保温(珠光体转变区)，使奥氏体转变为 珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方 式为等温退火。 • 等温退火的目的与完全退火相同，但是 等温退火时的转变容易控制，能获得均匀的 预期组织。 • 对于大型制件及合金钢制件较适宜，可 大大缩短退火周期。
工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件 烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要 保证全部得到均匀化的奥氏体。 完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、 装炉量和装炉方式等因素有关。 保温时间Γ=KDmin D-工件有效厚度 K-加热系数，一般取1.5~2.0min/mm 亚共析钢一般经验公式： Γ=（3~4）+（0.2~0.5）Q Q为装炉量（t)
温时间为2~4h。
•
炉冷或者在Ar1以下20 ℃ 左右以下进行较
长时间等温处理。
常用球化退火主要有三种： 一次球化退火（a), Ac1以上20℃～30℃, 保温后，缓冷（20～60℃/h),待炉冷至600℃ 以下出炉。
•
等温球化退火（b), Ac1以上20℃～30℃,保 温后，快冷Ar1 20℃左右，等温3~6h,再随炉 冷至600℃以下出炉空冷。
（二）不完全退火
第十章-淬火与回火要点
12
第10章 淬火与回火 13
第10章 淬火与回火
2．碱或盐的水溶液 水中溶入盐碱等物质，减少了蒸汽膜的稳定性，使
光体转变区）具有较快的冷却速度，而在MS附 近的温度区域冷速比较缓慢，它可以减少淬火 内应力。避免淬火变形开裂；
分类：固态、 液态、 气态。
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第10章 淬火与回火
Ms Mf
理想淬火曲线示意图
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第10章 淬火与回火
一、淬火介质的冷却作用
淬火介质有固态、液态、气态。对固态 介质，或者是静止接触(热传导问题)，如 是沸腾床冷却，则主要与其冷却特性有 关。气态，则是气体介质加热的逆过程。
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第10章 淬火与回火 例1，有一圆柱形工件，直径35mm，要求油淬（H=0.4)后
心部硬度大于HRC45，试问能否采用40Cr钢？ 例2，有40Cr钢，直径50mm圆柱，求油淬后沿截面硬度？
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第10章 淬火与回火 45
第10章 淬火与回火
第四节 淬火应力、 变形及开裂
一、淬火时工件的内应力
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第10章 淬火与回火
4．钢的原始组织的影响
钢的原始组织中，由于珠光体的类型（片状或 粒状）及弥散度的不同，在奥氏体化时，将会 影响到奥氏体的均匀性，从而影响到高钢的淬透性。
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第10章 淬火与回火
二、淬透性的试验测定方法 1．计算法：根据钢材的主要成分，与奥氏
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第10章 淬火与回火 10
第10章 淬火与回火
钢的热处理原理及工艺
钢的热处理原理及工艺钢热处理是指通过加热和冷却工艺来改变钢的组织结构和性能的方法。
钢的热处理可以使钢的硬度、强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性等性能得到提高，从而满足不同工程需求。
下面将详细介绍钢的热处理原理及工艺。
1. 钢的热处理原理钢的热处理是基于钢的相变规律和固溶体的形成原理进行的。
钢的相变主要包括相变温度、相变点和相变组织的变化。
根据钢材的成分和热处理工艺的不同，钢的相变主要包括铁素体转变为奥氏体、奥氏体转变为马氏体、回火和淬火等。
2. 钢的热处理工艺（1）退火：退火是将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温的热处理方法。
退火可以消除钢内部的应力，恢复钢材的塑性和韧性，并改善钢的加工性能。
常见的退火工艺有全退火、球化退火和正火等。
（2）淬火：淬火是将钢加热到一定温度，然后迅速冷却的热处理方法。
淬火可以使钢的组织变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。
淬火的冷却介质可以选择水、油或空气等。
（3）回火：回火是将淬火后的钢再加热到一定温度，然后冷却的热处理方法。
回火可以消除淬火的残余应力，减轻和改变马氏体的形成，从而提高钢的韧性和耐脆性。
常见的回火温度通常在300-700之间。
（4）正火：正火是将钢加热到一定温度，然后在空气中冷却的热处理方法。
正火可以消除钢的残余应力，改善钢的韧性和塑性，并提高钢的强度。
正火的温度通常在700-900之间。
（5）调质：调质是将已经淬火或正火的钢加热到低于共析线或乳状奥氏体线的温度，然后冷却的热处理方法。
调质可以使钢的硬度和强度得到进一步提高，并保持一定的韧性和塑性。
（6）固溶处理：固溶处理是将含有合金元素的钢材加热到一定温度，使合金元素溶解在钢基体中，然后快速冷却的热处理方法。
固溶处理可以提高钢的硬度和强度，并改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。
总之，钢的热处理通过控制钢材的加热和冷却过程，使钢的组织结构得到改善，从而达到提高钢的性能的目的。
钢的热处理工艺选择应根据钢材的组成、要求和使用条件等因素进行合理的确定。
钢的热处理工艺
钢的热处理工艺热处理是通过加热和冷却固态金属的操作方法来改变其内部组织结构，并获得所需性能的一种工艺。
根据热处理的目的、要求以及加热和冷却条件的不同，金属材料热处理可分为退火、正火、回火及表面热处理等五种基本方法。
第一节钢的热处理原理钢的热片理原理主要是利用钢在加热和冷却时内部组织发生转变的基本规律，根据这些基本规律和要求来确定加热温度、保温时和冷却介质等有关参数，以达到改善材料性能的目的。
热处理方法虽多，但任何一种热处理都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的，因此可以用“温度一时间”曲线表示。
第二节钢的热处理工艺（一）退火将钢材或钢材加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺，称为钢的退火。
1、完全退火和不完全退火完全退火又称重晶退火，完全退火是将钢伯加热到Ac3+(30~50)0C,保温后在炉内缓慢冷却的工艺方法。
不完全退火是加热到临界点Ac1+(30~50) 0C,保温后缓慢冷却的方法。
2、等温退火将钢件加热到Ac3+(30~50)0C(亚共析钢)或Ac1+(20~40)0C（共析钢和过共析钢），保温一定时间后冷却到稍低于Ar1某一温度进行等温转变，以获得珠光体组织，然后空冷却的工艺方法，称为等温退火。
3、去应力退火去应力退火是将钢件加热到Ac1以下（100～200）℃，保持温一定时间后缓慢冷却的工艺方法。
（二）钢的正火正火是将钢材加热到临界点Ac3或Acm+(50~70)℃,保持地一定时间后在空气中冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。
正火和退火不同之处，在于前者的冷却速度快，过冷度较大，因而发生伪共析组织转变，使组织中珠光体量增多，且珠光体的层片厚度减小，通常获得索氏体组织。
正火与退火相比，不但力学性能高，而且操作简便，生产生产周期短，能量耗费少，故在可能条件下，应优先考虑采用正火征理。
正火主要用于（1）改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性二、钢的淬火和回火（一）淬火将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使零件在横截面内全部或一定范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺，称为淬火。
钢的热处理工艺PPT培训课件
目录
• 钢的热处理工艺简介 • 钢的热处理工艺原理 • 钢的热处理工艺流程 • 钢的热处理工艺应用 • 钢的热处理工艺发展趋势 • 钢的热处理工艺安全与防护
01
钢的热处理工艺简介
热处理工艺的定义
热处理工艺
通过对金属材料进行加热、保温和冷 却，改变其内部组织结构，以达到改 善材料性能的一种工艺方法。
保持工作场所整洁
保持工作场所整洁，避免杂物 堆放，确保通道畅通，防止人
员跌倒或绊倒。
热处理工艺的劳动保护措施
佩戴防护用品 定期检查身体 合理安排工作时间 提供安全培训
在进行热处理操作时，应佩戴合适的防护用品，如手套、防护 眼镜、口罩等，以防止烫伤、烟尘和有害气体对人体的伤害。
长期从事热处理工作的人员应定期进行身体检查，确保身体健 康。
防腐与装饰用钢
在建筑行业中，钢材需要进行防腐和装饰处理， 热处理工艺可以提高其耐腐蚀性和美观度。
05
钢的热处理工艺发展趋 势
新型热处理工艺的发展
真空热处理
真空环境下进行热处理，能够减少氧化和脱碳， 提高表面质量。
激光热处理
利用高能激光束对材料表面进行快速加热和冷却， 实现高精度、高效率的热处理。
去除钢材表面的污垢、锈 迹和其他杂质，确保热处 理前的表面质量。
矫直
通过机械或火焰矫直方法， 消除钢材的弯曲和扭曲， 保证热处理过程的均匀性。
切割和备料
根据热处理需求，将钢材 切割成适当的大小和形状， 确保热处理操作的有效进 行。
热处理工艺流程
加热
将钢材加热到预定的温度，通常 使用燃气、电或盐浴等加热方式。
远程监控
03
通过网络技术对热处理设备进行远程监控和管理，方便对设备
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第一节
一、退火目的及工艺
钢的退火和正火
退火（ annealing ）是将钢加热到临界点 Ac1 以上 或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡
状态组织（珠光体类组织）的热处理工艺。
退火的主要目的是均匀钢的化学成分及组织，细化
晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的
成形及切削加工性能，并为淬火做好组织准备。
缓慢冷却的热处理工艺称为去应力退火，也称为低温退火。
去应力退火温度低，不改变工件原来的组织。钢的去应力退 火加热温度一般为 500～ 650℃，铸铁件为 500～550℃，焊接 钢件为 500 ～ 600℃。去应力退火保温时间根据钢件的截面尺 寸 和 装 炉 量 而 定 ， 钢 的 保 温 时 间 为 3min/mm ， 铸 铁 为 6min/mm 。去应力退火后应尽量缓慢冷却，以免产生新的应 力。
5
完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装 炉方式等因素有关。通常，加热时间以工件有效厚度来计 算。 对于一般碳素钢或低合金钢工件，当装炉量不大时，在 箱式炉中退火的保温时间可按下式计算： = KD（min） 式中，D－工件有效厚度（mm）； K－加热系数，一般K = 1.5～2.0min/mm。 若装炉量过大，则应根据具体情况延长保温时间。
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二、正火目的及工艺
正火（ normalizing ）是将钢加热到 Ac3 （亚共析钢） 或 Accm （过共析钢）以上适当温度，保温以后在空气中 冷却得到珠光体类组织的热处理工艺。 正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。当钢
中含碳量为0.6%～1.4%时，正火组织中不出现先共析相，
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再结晶退火是把冷变形的金属加热到再结晶温度以上 保持适当的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，
同时消除加工硬化和残余内应力的热处理工艺。
经过再结晶退火后，钢的组织和性能恢复到冷变形前
的状态。
一般钢材的再结晶退火温度为 650 ～ 700℃，保温时 间为1～3h，通常在空气中冷却。当钢处于临界冷变形 量（ 6%～ 10%）时，应采用正火或完全退火来代替再 结晶退火，以免得到粗大的晶粒。
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（三）球化退火 球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的一 种热处理工艺。 球化退火是不完全退火的一种，加热温度一般为Ac1 以上 20 ～ 30℃，保温 2 ～ 4h 。通常采用炉冷，或在 Ar1 以下20℃左右进行较长时间等温。球化退火主要用于共
析钢、过共析钢以及合金工具钢。
球化退火的目的是降低硬度，均匀组织，改善切削加
球化退火前的冷加工或热加工可以加速随后的球化
退火过程，因为这种加工可使渗碳体碎化（形成亚晶 界），而多量的亚晶界有利于渗碳体的局部溶解、断 裂和球化。
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（四）均匀化退火
均匀化退火又称为扩散退火，是将钢锭、铸件
或锻坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，
然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理
工艺。 均匀化退火的目的是消除铸锭或铸件在凝固过 程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均 匀化。
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均 匀 化 退 火 加 热 温 度 通 常 为 Ac3 或 Accm 以 上
150 ～ 300℃，具体加热温度视偏析程度和钢种而
定。时间一般为10～15h。
由于均匀化退火在高温下长时间加热，因此退
第十章 钢的热处理工艺
钢的热处理工艺是指通过加热、保温和冷却的方法改变钢 的组织结构以获得工件所要求性能的一种热加工工艺。
热处理工艺的分类
根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同：
普通热处理（退火、正火、淬火和回火）
表面热处理（表面淬火和化学热处理等） 特殊热处理（形变热处理、磁场热处理等） 根据热处理在零件整个生产工艺过程中位置和作用的不同： 预备热处理 最终热处理
火后晶粒粗大，可用完全退火或正火来细化晶粒， 消除过热缺陷。 一般情况下尽量不采用均匀化退火，只是一些 优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使 用这种工艺。
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（五）去应力退火和再结晶退火
为了消除铸件、锻件、焊接件和机械加工工件中的残余内应 力，以提高尺寸稳定性，防止工件变形和开裂，在精加工或淬 火之前将工件加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后
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（二）不完全退火
不完全退火是将钢加热至 Ac1～Ac3（亚共析钢）
或 Ac1 ～ Accm （过共析钢）之间，经保温后缓慢
冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。
亚共析钢的不完全退火起到适当细化组织，消 除内应力和降低硬度的作用。 过共析钢的不完全退火主要是为了获得粒状珠 光体组织，以消除内应力，降低硬度，改善切削加 工性能，又称为球化退火。
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根据加热温度分：
在临界温度以上的退火
在临界温度以下的退火 根据冷却方式分： 等温退火 连续冷却退火
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（一）完全退火ຫໍສະໝຸດ 完全退火是将钢件或钢材加热至Ac3以上20～30℃，
保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，
以获得近于平衡组织的热处理工艺。
完 全 退 火 主 要 适 用 于 亚 共 析 钢 （ wc=0.3% ～ 0.6%），目的是细化晶粒，均匀组织，消除内应力， 降低硬度和改善钢的切削加工性。 低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。
工性，并为淬火作组织准备。
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碳素工具钢（T7～T10）的几种球化退火工艺
a）一次加热球化退火工艺
b）等温球化退火工艺
c）往复球化退火（周期球化退火）工艺
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球化退火能获得粒状珠光体的原因：在高温时，珠
光体中的渗碳体片和网状渗碳体（特别是其中的最薄 部分），会沿着亚晶界和高位错密度的部位逐渐溶解， 使渗碳体断裂成形状不一的点状，然后这些点状碳化 物为了降低界面能会逐渐球化。
实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至600℃左右即
可出炉空冷。
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等温退火是将奥氏体化后的钢较快地冷至稍低于
Ar1温度等温，使奥氏体转变为珠光体，再空冷至室
温。
等温退火可大大缩短退火时间，并达到与完全退
火相同的目的，而且有利于钢件获得均匀的组织和
性能。 等温退火适用于高碳钢、合金工具钢和高合金钢， 不适用于大截面钢件和大批量炉料。