金属热处理知识
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钢经正火或等温转变所得到的铁素体与渗碳体的机械混合物。索氏体组 织属于珠光体类型的组织，但其组织比珠光体组织细。索氏体具有良好的综 合机械性能。回火索氏体中的碳化物分散度很大，呈球状。故回火索氏体比 索氏体具有更好的机械性能。这就是为什么多数结构零件要进行调质处理 （淬火+高温回火）的原因。
索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍 以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。其实质是一种珠光体，是钢 的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较 小（30～80nm），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。
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2 钢的组织
它的含碳量为6.69％；熔点为1227℃左右；不发生同素异晶转变；但有磁性 转变，它在230℃以下具有弱铁磁性，而在230℃以上则失去铁磁性；其硬度 很高（相当于HB800），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。
(3)奥氏体：是碳溶解在γ－Fe（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符 号A表示。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在727℃时溶 碳为ωc＝ 0.77％,1148℃时可溶碳2.11％。奥氏体是在大于727℃高温下才 能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工 时所要求的组织。奥氏体是没有磁性的。 （4） 马氏体（M）是碳溶于α-Fe（体心立方晶格）的过饱和的固溶体，是 奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等 组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。 马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥 氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
金属材料与金属热处理
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1
热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使
金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性 能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) 的操作工艺称为热处理。
工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段，
来改变(或改善)工件内部组织结构，从而获得所需要 的性能并提高工件的使用寿命。
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7
3 钢的热处理基本工艺及应用
四把火：退火、正火、淬火、回火
1） 钢的退火与正火
● 退火与正火的目的
① 调整硬度以便进行切削加工
② 消除残余应力
③ 细化晶粒，改善组织
④ 为最终热处理做好组织上的准备
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●退火：将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理
工艺。 退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、
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2 钢的组织
(5)珠光体是[u体[/氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙[u体[/生共析转变所形成的 [u体[/u体[/析体。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗拉 强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J.力 学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好 σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J). （6）索氏体 （sorbite ）
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过
程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互
相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之
百度文库一。
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2
1 金属热处理工艺基本知识
●热处理过程中四个重要因素:
在热处理时，因工件的大小不同，形状不
同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理
过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温
某一温度保温，然后出
炉空冷。如图是高速钢
等温退火与普通退火的
比较
图3 高速钢等温退火与普通退火的比较
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10
● 球化退火 将共析钢或过共析钢加热到 Ac1 +20～30℃，保温
适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。
目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球状
珠光体，为后面的淬火作组织准备。
● 扩散退火
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1 金属热处理工艺基本知识
●都应包括 四个重要因素:
(1)加热速度V； (2)最高加热温度T; (3)保温时间h; (4)冷却速度Vt.
图1 热处理规范示意图
（a）简单的热处理规范h （b)复杂的热处理规范 4
2 钢的组织
六种组织（相） (1)铁素体(ferrite，缩写：FN)
即α-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。 纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格（注1）的α-Fe。碳溶于α-Fe中 的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。由于α-Fe是体心立方晶格结构， 它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大，可达 0.0218％,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600℃时溶碳量约为0.0057％， 在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下： 抗拉强度 180—280MN/平方米 、延伸率 30--50％ 、硬度 HB 50—80 由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。 （2）渗碳体（cementite）——铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变 时析出的Fe3C型碳化物。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布 对钢的性能有很大的影响。同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条 件下会发生分解。
将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷
却的热处理工艺称为扩散退火。
目的：消除成份偏析。
●去应力退火
将工件加热到 Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却
去应力退火、再结晶退火等，如图所示。
图2 各种退火及正火的加热范围
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图3 箱式炉
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● 完全退火
将亚共析钢加热到Ac3+30～50℃，保温后缓冷
的退火工艺称为完全退火。
目的：降低硬度，消除内应力。
● 等温退火
将亚共析钢加热到
Ac3 +30～50℃、过共析
钢加热到Ac1+30～50℃，
保温后快冷到Ar1以下
度、保温时间和冷却速度。通常把加热速度、
最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件
热处理的四个要素，也称工艺参数。正确地确
定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果，
并将得到满意的性能。
从数学的观点看，热处理的质量是温度和
时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用
时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处
理，都应包括：
索氏体的定义及组织特征。索氏体，是在光学金相显微镜下放大600倍 以上才能分辨片层的细珠光体(GB/T7232标准)。其实质是一种珠光体，是钢 的高温转变产物，是片层的铁素体与渗碳体的双相混合组织，其层片间距较 小（30～80nm），碳在铁素体中已无过饱和度，是一种平衡组织。
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2 钢的组织
它的含碳量为6.69％；熔点为1227℃左右；不发生同素异晶转变；但有磁性 转变，它在230℃以下具有弱铁磁性，而在230℃以上则失去铁磁性；其硬度 很高（相当于HB800），而塑性和冲击韧性几乎等于零，脆性极大。
(3)奥氏体：是碳溶解在γ－Fe（面心立方晶格）中的间隙固溶体，常用符 号A表示。它仍保持γ－Fe的面心立方晶格。其溶碳能力较大，在727℃时溶 碳为ωc＝ 0.77％,1148℃时可溶碳2.11％。奥氏体是在大于727℃高温下才 能稳定存在的组织。奥氏体塑性好，是绝大多数钢种在高温下进行压力加工 时所要求的组织。奥氏体是没有磁性的。 （4） 马氏体（M）是碳溶于α-Fe（体心立方晶格）的过饱和的固溶体，是 奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。其比容大于奥氏体、珠光体等 组织，这是产生淬火应力，导致变形开裂的主要原因。 马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥 氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
金属材料与金属热处理
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热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使
金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性 能(如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等) 的操作工艺称为热处理。
工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段，
来改变(或改善)工件内部组织结构，从而获得所需要 的性能并提高工件的使用寿命。
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3 钢的热处理基本工艺及应用
四把火：退火、正火、淬火、回火
1） 钢的退火与正火
● 退火与正火的目的
① 调整硬度以便进行切削加工
② 消除残余应力
③ 细化晶粒，改善组织
④ 为最终热处理做好组织上的准备
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●退火：将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理
工艺。 退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、
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2 钢的组织
(5)珠光体是[u体[/氏体是碳溶解在γ－Fe中的间隙[u体[/生共析转变所形成的 [u体[/u体[/析体。珠光体的性能介于铁素体和渗碳体之间,强韧性较好.其抗拉 强度为750 ~900MPa,180 ~280HBS,伸长率为20 ~25%,冲击功为24 ~32J.力 学性能介于铁素体与渗碳体之间,强度较高,硬度适中,塑性和韧性较好 σb=770MPa,180HBS,δ=20%~35%,AKU=24~32J). （6）索氏体 （sorbite ）
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过
程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互
相衔接，不可间断。加热是热处理的重要工序之
百度文库一。
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1 金属热处理工艺基本知识
●热处理过程中四个重要因素:
在热处理时，因工件的大小不同，形状不
同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理
过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温
某一温度保温，然后出
炉空冷。如图是高速钢
等温退火与普通退火的
比较
图3 高速钢等温退火与普通退火的比较
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● 球化退火 将共析钢或过共析钢加热到 Ac1 +20～30℃，保温
适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。
目的：降低硬度，改善切削加工性能；形成球状
珠光体，为后面的淬火作组织准备。
● 扩散退火
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1 金属热处理工艺基本知识
●都应包括 四个重要因素:
(1)加热速度V； (2)最高加热温度T; (3)保温时间h; (4)冷却速度Vt.
图1 热处理规范示意图
（a）简单的热处理规范h （b)复杂的热处理规范 4
2 钢的组织
六种组织（相） (1)铁素体(ferrite，缩写：FN)
即α-Fe和以它为基础的固溶体，具有体心立方点阵。 纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格（注1）的α-Fe。碳溶于α-Fe中 的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。由于α-Fe是体心立方晶格结构， 它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在727℃时溶碳量最大，可达 0.0218％,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在600℃时溶碳量约为0.0057％， 在室温时溶碳量几乎等于零。因此其性能几乎和纯铁相同，其数值如下： 抗拉强度 180—280MN/平方米 、延伸率 30--50％ 、硬度 HB 50—80 由此可见，铁素体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性与韧性。 （2）渗碳体（cementite）——铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变 时析出的Fe3C型碳化物。 渗碳体是碳钢中主要的强化相，它的形状与分布 对钢的性能有很大的影响。同时 Fe3C 又是一种介（亚）稳定相，在一定条 件下会发生分解。
将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷
却的热处理工艺称为扩散退火。
目的：消除成份偏析。
●去应力退火
将工件加热到 Ac1以下某一温度，保温后随炉冷却
去应力退火、再结晶退火等，如图所示。
图2 各种退火及正火的加热范围
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图3 箱式炉
9
● 完全退火
将亚共析钢加热到Ac3+30～50℃，保温后缓冷
的退火工艺称为完全退火。
目的：降低硬度，消除内应力。
● 等温退火
将亚共析钢加热到
Ac3 +30～50℃、过共析
钢加热到Ac1+30～50℃，
保温后快冷到Ar1以下
度、保温时间和冷却速度。通常把加热速度、
最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件
热处理的四个要素，也称工艺参数。正确地确
定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果，
并将得到满意的性能。
从数学的观点看，热处理的质量是温度和
时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用
时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处
理，都应包括：