工程材料钢的热处理方案
工程材料及热加工—钢的热处理工艺
2.2.4钢的淬透性 • 定义：淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。它是 钢的固有属性，也是选材和制订热处理工艺的重要依据 之一。
• 影响因素：钢的临界冷却速度； 过冷奥氏体的稳定性。 • 评定方法：用钢在一定条件下淬火所获得的淬透层深 度或临界淬透直径(Dk)来表示。 ⑴淬透层的深度定义为由表面至半马氏体区的深度。 半马氏体区的组织是由50%马氏体和50%分解产物所组 成。 ⑵指圆柱状钢试样在规定的淬火介质中能全部淬透的 最大直径。当冷却介质一定时，Dk愈大，淬透性愈好。 • 测定方法：最常用的方法是末端淬火法，简称为端淬 法。
•
三、钢的回火
• • 定义：是将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度，保 温一定时间，然后冷却至室温的一种热处理工艺。 目的： 减小或消除淬火应力； 提高钢的塑性和韧性，获得良好的综合力学性能； 稳定组织和工件尺寸。 分类及应用： ⑴低温回火(150~250℃) 组织为回火马氏体。 （ 58～64HRC ） 部分降低钢中残余应力和脆性，而保持钢在淬 后所得到的高强度、硬度和耐磨性。 广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件 以及表面淬火工件等。
2.2.2淬火冷却介质 最常用的是水、盐水、油、熔盐。 水：形状简单、截面尺寸较大的碳钢。（高温慢，低温快） 盐水：高温快，低温快。 油：合金钢或小尺寸碳钢件。 （高温太慢，低温慢） 熔盐（盐浴）：形状复杂、变形要求严格的件。最接近理 想冷却介质。
2.2.3淬火方法 • 单液淬火：在一种介质中连续冷却获得马氏体。 操作简单，易于自动化，易于产生缺陷，适 用于形状简单的小件。 • 双液淬火：先后在两种介质中冷却。 操作复杂，难以控制。 • 分级淬火:淬入稍高于Ms的介质中，待内外温差一致后 取出，缓冷得到马氏体。 减少应力和变形，适用于小件。 • 等温淬火：淬入稍高于Ms的介质中，等温转变为下B。 强度高，塑性、韧性好，应力小，变形小， 多用于形状复杂、要求高的工件。
45钢的热处理
45钢的热处理45钢是一种常用的工程材料，它具有优异的机械性能和耐磨性，在工业领域得到广泛应用。
热处理是一种常见的钢材加工工艺，通过改变钢材的组织结构和性能，来满足不同的使用要求。
本文将探讨45钢的热处理过程及其对钢材性能的影响。
热处理是利用加热和冷却过程来改变钢材的组织结构和性能的过程。
45钢的热处理通常包括退火、正火和淬火三个主要过程。
首先是退火过程。
退火是将45钢加热至一定温度，然后缓慢冷却至室温的过程。
通过退火，可以消除钢材内部的应力，提高钢材的塑性和韧性。
此外，退火还可以改善45钢的加工性能，降低加工难度。
接下来是正火过程。
正火是将退火后的45钢加热至适当温度，然后迅速冷却至室温的过程。
正火可以使钢材的硬度得到适度提高，提高钢材的强度和硬度，同时保持一定的韧性。
正火过程中的冷却速度相对较慢，能够使钢材的组织结构得到均匀细小化，提高钢材的综合性能。
最后是淬火过程。
淬火是将已经正火过的45钢迅速冷却至室温以下的过程。
淬火能够使钢材的硬度大幅提高，但也会降低钢材的韧性。
淬火的冷却速度非常快，可以使钢材的组织结构变得致密，形成硬质组织，提高钢材的耐磨性和抗变形能力。
通过以上三个热处理过程，45钢的性能可以得到显著改善。
退火可以提高钢材的塑性和韧性，使其更易于加工和成形。
正火可以提高钢材的强度和硬度，同时保持一定的韧性。
淬火可以使钢材的硬度大幅提高，提高钢材的耐磨性和抗变形能力。
除了上述三个主要的热处理过程，还有一些其他的辅助热处理工艺可以应用于45钢。
其中包括回火、表面改性等。
回火是将淬火后的钢材加热至适当温度，然后缓慢冷却的过程。
回火可以降低淬火后钢材的脆性，提高钢材的韧性。
表面改性是通过在45钢表面形成一层硬质化合物或涂层，提高钢材的耐磨性和抗腐蚀性能。
热处理是改善45钢性能的有效方法。
通过退火、正火和淬火等热处理过程，可以使45钢达到理想的硬度、强度和韧性的平衡，满足不同工程应用的要求。
工程材料及热加工—钢的热处理原理
一、概述 二、钢的热处理原理
一、概述
1、定义： 将钢在固态下通过不同的加热、保温、冷却来改变金属 整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的一种热加工 工艺。 工艺曲线：
2、目的： • 充分发挥材料的性能潜力。 • 调整材料的工艺性能和使用性能。
3、分类： • 普通热处理：整体穿透加热 • 表面热处理：表层的成分、组织、性能 • 特殊热处理：形变热处理、真空热处理
⑶ 马氏体型转变 • 定义：是指钢从奥氏体状态快速冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变， 转变产物称为马氏体，马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和间隙式固溶体， 记为M。 • 转变特点：⑴无扩散性： ⑵降温转变: 过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度用Ms 表示。而马氏体转变的终了温度用Mf表示。马氏体转变量是在Ms~Mf 温度范围内，通过不断降温来增加的。由于多数钢的Mf在室温以下， 因此钢快冷到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为残余奥氏 体，记为Ar。 • 组织形态：钢中马氏体的形态很多，其中板条马氏体和片状马氏体最 为常见。 ⑴板条马氏体: 低碳钢＜0.2﹪中的马氏体组织是由许多成群的、相互平 行排列的板条所组成，故称为板条马氏体。板条马氏体的亚结构主要 为高密度的位错，故又称为位错马氏体。
二、钢的热处理原理
1、钢的临界温度 铁碳合金相图中组织转变的临界温度A1、A3、Acm 是在极其缓慢的加热和冷却条件下测定的。而在热处理中， 加热和冷却并不是极其缓慢的，和相图的临界温度相比发 生一定的滞后现象，也就是通常所说的需要有一定的过热 和过冷，组织转变才能充分进行。与相图上A1、A3、Acm 相对应，通常把实际加热时的临界温度用Ac1、Ac3、 Accm 表示，把实际冷却时的临界温度用Ar1、Ar3、Arcm 表示。
钢铁热处理工艺流程
保温
在达到加热温度后，保持钢铁材料在一定温度范围内一段时间，使材料内部的原子和晶体发生再分布。
5
冷却
保温后，对钢铁材料进行冷却处理，冷却方式包括自然冷却、油冷却、水冷却等。
6
检验
对热处理后的钢铁材料进行质量检验，包括硬度测试、金相组织观察等。
7
包装与入库
合格产品经过包装后入库，等待进一步加工或使用。
钢铁热处理工艺流程
序号
工艺流程
描述1Leabharlann 预处理清洗钢铁材料，去除表面污垢或氧化层，包括化学清洗（酸洗、碱洗）和机械清洗（喷砂、抛光）。
2
切割与机加工
对预处理后的钢铁材料进行切割和机加工，获得所需的形状和尺寸。
3
加热
将钢铁材料加热至预定温度，根据材料种类和性能要求选择适当的加热方式（高频感应加热、盐浴炉加热、电阻加热等）。
gc05-1钢的热处理
1. 奥氏体是同时消耗两相来长大； 2. 实际上总是铁素体先消失，随后残余渗碳体 的溶解； 3. 奥氏体的均匀化，各处的碳浓度都达到平均 成分，随后所含其它合金元素经扩散达到成 分均匀； 4. 在铁素体和渗碳体的交界处形成奥氏体的核 心； 5. 亚(过)共析钢中过剩相的溶解(温度达到AC3或 Accm以上)。
奥氏体碳质量分数 与MS、Mf的位臵关系
碳质量分数 与残余A量的关系
②马氏体的形态 马氏体的形态有两类，主要取决于含碳量
●碳质量分数大于1.0%时，为片状马氏体 （高碳马氏体）。在光学显微镜中呈凸透镜状， ●碳质量分数在0.25%以下时，为板条马氏体 马氏体针之间形成一定角度(60°)。透射电镜分 （低碳马氏体）。 ●碳质量分数在0.25～1.0%之间时，为板条 析，片状马氏体内有大量孪晶，也称孪晶马氏体 在显微镜下为一束束平行排列的细板条。在 马氏体和针状马氏体的混和组织。 或针状马氏体。 高倍透射电镜下可看到板条马氏体内有大量位错 缠结的亚结构，所以也称位错马氏体。
加热、冷却时材料内部的微观结构如 何变化（热处理原理）？
问题2： 热处理工艺有哪些？工程实际中有何 应用？
根据加热和冷却及应用特点的不同，常用的热处理方法的大致 分类有：
第一节 钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成
1.钢在加热时的临界温度 大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上， 获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。
本质细晶粒钢：晶粒细小。 本质粗晶粒钢：晶粒粗大。
2. 影响奥氏体晶粒度的因素 （1）加热温度、加热速度和保温时间 加热温度越高或保温时间越长，奥氏体晶粒 长大越明显；而高温、快速、短时加热可获得细 小晶粒。 （2）钢的成分 ●奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增 大。未溶碳化物则阻碍晶粒长大。 ●钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细 晶粒钢。碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在 晶界上，能阻碍晶粒长大。 ●锰、磷促进晶粒长大。
钢的整体热处理
4．淬火方法
常用的淬火方法有单介质淬火、 双介质淬火、分级淬火和等温淬火 等，如图4-18所示。
1—单介质淬火；2—双介质淬火；3—分级 淬火；4—等温淬火
图4-18 不同淬火方法示意图
➢ 单介质淬火：是指奥氏体化后的工件在一种介质（水或油）中连续冷却至室温 的淬火方法。此法操作简单，易于实现机械化和自动化，但淬火应力大，工件 容易变形和开裂。对碳素钢而言，单介质淬火只适用于形状较简单的工件。
（四）扩散退火
扩散退火又称为均匀化退火，是指将铸件加热至钢熔点以下 100～200℃， 长时间保持（一般为 10～15 h），然后随炉缓慢冷却至 600℃（高合金钢为 350℃） 左右出炉空冷的退火工艺。
扩散退火的目的是消除晶内偏析，使化学成分和组织均匀化。扩散退火后， 钢的晶粒很粗大，因此一般还需再进行完全退火或正火处理。
（a）加热温度范围
（b）工艺曲线
图4-14 各种退火的加热温度范围和工艺曲线
（一）完全退火
完全退火是指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，其加热温度为 Ac3 (30～50)℃。完全退火后的组织一般为 F P 。
完全退火的目的是细化晶粒，消除内应力与组织缺陷，降低硬度，提高塑 性和韧性，为随后的切削和淬火做好组织准备。
三、钢的淬火
淬火是指将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间，然后以 适当的速度冷却获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。淬火是钢最重要的 强化方法。
（一）淬火工艺 1．淬火加热温度
淬火加热温度是淬 火工艺的主要参数。一 般情况下，淬火加热温 度应限制在临界点以上 30～50℃范围内，如图 4-16所示。
图4-16 碳钢的淬火加热温度范围
45钢热处理工艺及注意事项
45钢热处理工艺及注意事项热处理是通过加热和冷却来改变材料的内部结构和性能的一种工艺。
对于45钢来说，热处理可以改变其硬度、韧性和耐磨性等性能。
下面将介绍45钢热处理的工艺和注意事项。
热处理工艺:1.预热：将45钢件放置在炉中进行预热，目的是增加材料的温度，使其达到热处理所需的温度范围。
2.保温：将预热后的45钢件放入炉中，保持在热处理温度下一定的时间，使材料的结构和性能得到改变。
3.冷却：采用快速冷却的方式，如水淬或油淬等，使材料快速冷却，从而冻结新的组织结构和性能。
4.回火：在淬火后，为了消除残余应力和改善硬度韧性的平衡，将45钢件再次加热到较低的温度，然后保温一段时间，最后冷却。
5.困时：回火后再次进行冷却，目的是稳定组织并达到预期的硬度和韧性。
注意事项：1.温度控制：热处理过程中，温度的控制非常重要。
温度过高或过低都可能导致组织和性能不符合要求。
因此，在进行热处理前，应根据45钢的具体要求确定合适的温度范围。
2.时间控制：保温时间的长短直接关系到材料的组织和性能。
保温时间过短，可能导致组织不完全改变；保温时间过长，可能导致过度晶粒长大。
因此，在进行热处理时，应根据具体需要确定合适的保温时间。
3.冷却方式选择：45钢的冷却方式直接影响到材料的组织和性能。
水淬具有快速冷却的效果，适用于提高硬度；而油淬较为温和，适用于提高韧性。
根据具体需要选择合适的冷却方式。
4.回火温度：回火温度的选择要根据45钢的具体要求来确定。
回火温度过高会导致硬度下降，过低会导致残余应力未能完全消除。
5.冷却速度：在冷却时，应控制冷却速度，避免产生过高的残余应力，产生变形和裂纹。
可采用逐渐冷却的方法，以确保材料充分冷却。
总结：45钢的热处理工艺及注意事项对于材料的性能提升非常重要。
通过合适的热处理工艺和注意事项的控制，可以使材料的硬度、韧性和耐磨性等性能得到提高，满足不同工程需求。
因此，在进行热处理时，应根据具体要求合理选择工艺，严格控制温度、时间、冷却方式等参数，以保证热处理效果的稳定性和可靠性。
45钢的热处理方法
45钢的热处理方法
45钢是一种中碳合金钢，在进行热处理之前，通常需要先进行退火处理，以消除内部应力和组织不均匀性。
具体的热处理方法如下：
1. 预热：将45钢加热到800-850，保持一段时间，使温度均匀分布。
2. 热处理：将预热好的45钢迅速冷却到温度区间550-650之间，保持一段时间，然后再迅速冷却到室温。
这个过程通常称为正火处理，可以使钢材达到所需的硬度和强度。
3. 硬化处理：对于需要更高硬度和强度的应用，可以进一步进行淬火处理。
将经过正火处理后的45钢迅速冷却到温度区间800-830之间，然后再快速冷却到室温，以使钢材获得高硬度和强度。
4. 回火处理：为了提高45钢的韧性和减少脆性，可以进行回火处理。
将经过淬火处理后的钢材加热到300-700之间，保持一段时间后再冷却，可以达到所需的韧性和强度平衡。
需要注意的是，具体的热处理参数和处理时间可能会根据具体的应用和要求而有所不同，因此在实际操作中，最好咨询专业的材料工程师或进行试验研究，以获得最佳的热处理效果。
25钢热处理
25钢热处理25钢是一种常用的工程结构钢，常用于制造机械零件和构件。
为了提高25钢的力学性能和使用寿命，通常需要对其进行热处理。
本文将介绍25钢的热处理工艺及其对材料性能的影响。
热处理是通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能。
对于25钢来说，常用的热处理方法有退火、正火和淬火。
退火是将25钢加热到临界温度以上，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除25钢中的应力和组织缺陷，提高其塑性和韧性。
在退火过程中，25钢的晶粒会长大，晶界清晰，从而提高了材料的强度和韧性。
正火是将25钢加热到临界温度以上，然后快速冷却至适当温度。
正火可以使25钢获得较高的强度和硬度。
正火后的25钢具有细小的晶粒和均匀的组织，能够提高其耐磨性和抗疲劳性能。
淬火是将25钢加热到临界温度以上，然后迅速冷却至室温。
淬火可以使25钢获得高硬度和高强度，但也会导致材料脆性增加。
为了降低脆性，淬火后的25钢通常需要进行回火处理。
回火是将淬火后的25钢加热至较低的温度，然后缓慢冷却。
回火可以降低25钢的硬度，提高韧性和可塑性。
热处理不仅可以改善25钢的力学性能，还可以改变其组织结构，从而影响其耐腐蚀性能和磁性能。
例如，通过适当的热处理工艺，可以提高25钢的耐腐蚀性和耐磨性，延长其使用寿命。
在进行25钢的热处理时，需要控制好加热温度、保温时间和冷却速率。
加热温度过高或保温时间过长会导致晶粒长大和过度回火，从而降低材料的强度和硬度。
冷却速率过快或不均匀会导致应力集中和组织不均匀，影响材料的力学性能和稳定性。
25钢的化学成分和初始组织也会对热处理效果产生影响。
不同的化学成分和初始组织会导致不同的相变和组织演变过程，从而影响25钢的热处理效果。
因此，在进行25钢热处理前，需要对其化学成分和初始组织进行分析和评估，选择合适的热处理工艺参数。
25钢的热处理是提高其力学性能和使用寿命的重要工艺。
通过合理的热处理工艺，可以改善25钢的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性和磁性能。
工程材料 第六章 钢的热处理.ppt
汽车、拖拉机行业中需要进行热处理的零件占70%~80%； 机床行业中占60%~70%； 轴承及各种模具则占100%。
2021/3/10
二、热处理的分类
概述
1. 整体热处理 是指对热处理工件进行穿透性加热，以改善整体的
组织和性能的工艺。
2. 表面热处理 是指仅对工件表层进行热处理，以改变其组织和性能
第六章 钢的热处理
§6.1 钢的加热及组织转变 §6.2 钢的冷却及组织转变 §6.3 退火和正火 §6.4 淬火（zhan通蘸）与回火 §6.5 钢的表面热处理和化学热处理工艺
§6.6 热处理新技术和新工艺
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一、热处理的概念及其在机械制造中的地位
概述
1. 热处理定义 材料（主要是金属材料）在固态下采用适当的方式进行
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变 M性能取决于M的碳含量与形态。具体而言：
因珠光体的层片间距越小，强度、硬度越高，塑性、韧性也越好。
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二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
a. 珠光体 3800 ×
b. 索氏体 8000 ×
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c. 托氏体 8000 ×
二、过冷奥氏体转变产物的组织与性§6.能2钢的冷却及组织转变
按渗碳体形态的不同，珠光体可分为层片状珠光体和球状珠光体 若在 A1 附近长时间保温，片状渗碳体会球化，得到 球状珠光体。
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§6.1 钢的加热及组织转变
奥氏体化：将钢加热到Ac3或Ac1点以上，以获得完全或部分A组织。
加热即为获得A，同时，依靠控制加热规范控制A晶粒大小。 A通过不同的冷却方式可以转变为不同的组织，从而获得所需的性
35钢正火热处理工艺
35钢正火热处理工艺35钢是一种常用的工程用钢材，其主要成分为碳、锰、硅等元素。
正火热处理工艺是对35钢进行强化处理的一种方法。
本文将介绍35钢正火热处理工艺的基本原理、工艺流程和处理效果等方面的内容。
一、35钢正火热处理工艺的基本原理正火热处理是通过将35钢加热到临界温度，保持一段时间后迅速冷却，使其组织发生相变，从而改变其力学性能和组织结构。
在正火热处理过程中，35钢会经历奥氏体化和贝氏体形成的阶段，最终得到较为均匀的马氏体组织。
这种组织具有高硬度、高强度和良好的韧性，能够满足工程上对35钢的性能要求。
1. 材料准备：选择符合要求的35钢材料，并进行表面清洁处理，以去除杂质和氧化物。
2. 加热处理：将35钢材料放入加热炉中，加热到临界温度，保持一定时间，使其完全奥氏体化。
3. 冷却处理：迅速将加热后的35钢材料从加热炉中取出，进行快速冷却。
常用的冷却方法有水淬火、油淬火和气体淬火等。
4. 回火处理：为了提高35钢的韧性和减少内应力，还可以对淬火后的材料进行回火处理。
回火温度一般低于临界温度，具体温度根据要求进行调整。
三、35钢正火热处理的效果正火热处理可以显著改善35钢的力学性能和组织结构。
经过正火处理后，35钢的硬度和强度明显提高，同时仍保持一定的韧性。
这种处理方法可以使35钢具有良好的耐磨性、抗冲击性和抗拉伸性能，适用于各种工程场合。
四、35钢正火热处理工艺的应用范围35钢正火热处理工艺广泛应用于制造领域，特别是在需要强度高、韧性好的零部件和构件上。
比如机械制造、汽车制造、船舶制造、航空航天等行业，都需要使用35钢材料并进行正火热处理，以满足产品的使用要求。
五、35钢正火热处理工艺的注意事项1. 加热温度和保温时间需要根据具体材料和要求进行调整，以保证正火处理效果。
2. 快速冷却过程中应注意控制冷却介质的温度和速度，避免产生过快或过慢的冷却速率。
3. 回火处理的温度和时间也需要根据要求进行调整，以平衡强度和韧性的关系。
60钢的热处理工艺
60钢的热处理工艺60钢是一种常用的工程材料，广泛应用于汽车制造、机械制造等领域。
为了提高60钢的力学性能和使用寿命，需要进行热处理。
本文将介绍60钢的热处理工艺及其影响。
一、热处理的目的60钢的热处理主要目的是通过控制材料的组织结构和性能，提高材料的强度、韧性和耐磨性，同时减少材料的内部应力，提高材料的使用寿命。
二、热处理过程1. 固溶处理固溶处理是60钢热处理的第一步，其目的是将材料中的合金元素均匀溶解在基体中，提高材料的硬度和强度。
固溶处理一般在800-900摄氏度进行，时间一般为1-2小时。
2. 空冷或快速冷却在固溶处理后，需要对60钢进行冷却，以使合金元素重新固溶在基体中，形成均匀的组织结构。
冷却速度的选择是根据材料的要求和使用条件来确定的。
一般情况下，采用空冷或快速冷却的方式，以获得较高的硬度和强度。
3. 回火处理回火处理是60钢热处理的最后一步，其目的是通过加热和保温来消除材料内部的残余应力，并提高材料的韧性。
回火温度和时间的选择根据材料的要求和使用条件来确定。
一般情况下，回火温度在300-600摄氏度之间，时间一般为1-2小时。
三、热处理对60钢性能的影响1. 强度和硬度的提高通过固溶处理和冷却，60钢的强度和硬度得到显著提高。
固溶处理可以将合金元素溶解在基体中，形成固溶体溶液，从而提高材料的强度和硬度。
冷却过程中的快速冷却可以使合金元素重新固溶在基体中，形成细小的晶粒，进一步提高材料的强度和硬度。
2. 韧性的改善通过回火处理，60钢的韧性可以得到改善。
回火处理可以消除材料内部的残余应力，减少材料的脆性，提高材料的韧性和延展性。
3. 内部应力的减小热处理过程中，通过回火处理可以有效减小60钢的内部应力。
内部应力是由于材料在加热和冷却过程中产生的温度梯度引起的。
通过回火处理，可以使材料的温度均匀化，减小内部应力，提高材料的使用寿命。
四、热处理的注意事项1. 温度和时间的控制在进行热处理时，需要严格控制温度和时间。
热处理方法
热处理方法在材料工程领域，热处理是一种常见的工艺，用于改变材料的性能和结构。
它通过改变材料的晶体结构、组织和化学成分，可以实现材料的硬度、强度、韧性和耐热性等性能的改善。
本文将介绍几种常见的热处理方法，并讨论它们的原理和应用。
1. 淬火淬火是一种常用的热处理方法，通过迅速冷却材料以获得高硬度和高强度。
淬火的原理是将材料加热至临界温度以上，使其晶体结构变为奥氏体，然后迅速冷却至室温。
这种快速冷却将阻止晶体重新排列，从而在材料中形成了一种称为马氏体的高硬度组织。
淬火常用的冷却介质包括水、油和盐水。
淬火可以用于钢材、铝合金和铜合金等材料的处理，以提高其硬度和强度。
2. 灭火退火灭火退火是一种常见的热处理方法，用于消除材料中的内应力，改善其塑性和韧性。
这种方法通常通过加热材料至高温后，迅速冷却至室温来实现。
这种快速冷却能够使材料中的晶体结构重新排列，并消除内应力。
灭火退火常用于焊接和沉积工艺后的材料处理，以减少应力和变形。
3. 固溶处理固溶处理是一种热处理方法，用于改变合金材料的性能和结构。
该方法通过将合金材料加热至高温，使固溶元素溶解在基体晶体中，然后通过迅速冷却来固定这些溶解的元素。
这种方法可以改变合金材料的力学性能和耐腐蚀性能。
固溶处理常用于铝合金、镍基合金和钛合金等材料的制备和改性。
4. 时效处理时效处理是一种常见的热处理方法，用于增强合金材料的强度和韧性。
该方法通过固溶处理后，将材料再次加热至较低的温度并保持一段时间。
在这个时间段内，固溶的元素会重新配置并形成稳定的强化相。
通过时效处理，合金材料的硬度和强度可以显著提高。
时效处理常用于铝合金、镍基合金和钛合金等材料的生产中。
5. 渗碳处理渗碳处理是一种热处理方法，主要用于提高钢材的表面硬度和耐磨性。
该方法通过将钢材加热至高温，然后将其浸入含有碳的固体或液体介质中，使钢材表面富含碳元素。
碳元素会在钢材表面形成一层高碳含量的表面层，提高钢材的硬度和耐磨性。
工程材料及其成型第3章 钢的热处理
•
钢的退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成
品零件的预备热处理，有时也可作为零件的最
终热处理。
•
根据钢的成分和退火目的不同，钢 的退火有完全退火、等温退火、球化退 火、扩散退火、去应力退火和再结晶退 火等几种。 • 完全退火是把钢加热到Ac3以上30～ 50℃，保温一定时间，随炉冷却至600℃ 以下，出炉空冷。 • 等温退火以较快速度冷却至Ar1以下 某一温度，等温一定时间使奥氏体组织 转变成珠光体组织后空冷
按加热温度不同，回火可分为低温、中温、高 温回火三类。 低温回火温度定在 150 ～ 250℃，保温时间为 2 小时左右。 中温回火温度定在 350 ～ 500℃，保温时间 2 小 时左右。 高温回火温度定在 500 ～ 650℃，保温时间 2 小 时左右。
• 2.回火脆性 • 淬 火 后 的 钢 在 250 ～ 400℃ 回 火 和 500 ～ 600℃回火出现冲击韧度显著的下 降现象，称之为回火脆性。 • 其中在 250 ～ 400℃之间出现的回火 脆性称之为低温回火脆性（又称第一回 火脆性）。在 500 ～ 600℃之间出现的回 火脆性称之为高温回火脆性 。
•
扩散退火目的是消除或减轻枝晶偏析， 使钢的成分均匀化。
等温退火与完全退火在加热温度和保温时间上完 全相同，唯有冷却方式不同。 球化退火目的是使渗碳体球化，使钢的硬度降低， 利于切削加工，为后续热处理做好组织准备。 球化退火主要适用于处理过共析钢，如工具钢、 模具钢、轴承钢等。 对于亚共析钢，当需要改善切削加工性能或需要 改善冷变形性能时，可采用球化退火。
第 3 章 钢的热处理
1.1
钢的热处理基本概念 钢的普通热处理
1.2
1.3
钢的表面热处理
1.4
钢的热处理原理
钢的热处理原理钢是一种重要的金属材料，广泛应用于机械制造、建筑工程、汽车制造等领域。
而钢的性能很大程度上取决于其热处理过程。
热处理是通过加热和冷却来改变钢的组织结构和性能的工艺过程。
下面将介绍钢的热处理原理。
首先，钢的热处理包括退火、正火、淬火和回火四个基本工艺。
退火是将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温，目的是消除残余应力和改善加工硬化组织。
正火是将钢加热到一定温度，然后在空气中冷却，以提高钢的硬度和强度。
淬火是将钢加热到临界温度以上，然后迅速冷却到介质中，以获得马氏体组织，提高钢的硬度。
回火是在淬火后，将钢加热到较低的温度，然后冷却，以降低硬度和提高韧性。
其次，钢的热处理原理是基于固溶、析出和相变的原理。
在加热过程中，钢中的合金元素和碳元素会溶解在钢基体中，形成固溶体。
在冷却过程中，这些元素会析出，形成新的组织结构。
同时，钢的相变也会发生，如奥氏体转变为马氏体，从而改变钢的硬度和强度。
另外，钢的热处理过程中需要控制加热温度、保温时间和冷却速度。
加热温度应该根据钢的成分和要求的性能来确定，一般应该高于临界温度。
保温时间则是保证合金元素和碳元素充分溶解和扩散的时间。
冷却速度则决定了钢的组织结构和性能，快速冷却可以得到马氏体组织，从而提高硬度。
最后，钢的热处理还需要考虑材料的预处理和后处理。
预处理包括去除表面氧化层、清洁和退火，以保证热处理的效果。
后处理则包括除去淬火和回火产生的残余应力、调质和表面处理，以提高钢的综合性能。
综上所述，钢的热处理原理是基于固溶、析出和相变的原理，通过控制加热温度、保温时间和冷却速度来改变钢的组织结构和性能。
热处理是钢材加工中不可或缺的一部分，对于提高钢的硬度、强度和韧性起着至关重要的作用。
因此，在实际生产中，需要根据具体要求合理选择热处理工艺，以确保钢材具有优良的性能。
05钢的热处理-《工程材料》机械专业教学内容
取向不同的马氏体束。
电镜下
光镜下
➢在电镜下，板条内的亚
结构主要是高密度的位错，
=1012/cm2 ， 又 称 位 错 马
氏体。
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变——马氏体的形态
针状马氏体： 在光镜下，针状、竹叶状、凸透镜状； 在电镜下，亚结构主要是孪晶； 高碳针状马氏体又称孪晶马氏体。
因而先消失；残余的Fe3C随保温时间延长继续溶解直至消失； 第四步奥氏体均匀化：Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高
，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。
5.2 钢的加热转变——(1)奥氏体形成过程
亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢
基本相同。但由于先共析或二次Fe3C的存在
，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3 或Accm以上。
◆贝氏体的机械性能
上贝氏体强度与塑性都较 低，无实用价值；
上贝氏体
下贝氏体除了强度、硬度 较高外，塑性、韧性也较 好，即具有良好的综合力 学性能，是生产上常用的 强化组织之一。
下贝氏体
贝氏体组织的透射电镜形貌
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变
马氏体组织
强 化 钢 的 重 要 途径之一；
非扩散型转变。
5.3 钢的冷却转变——(1)过冷奥氏体的等温转变 ②共析钢等温转变产物的组织和特性
◆马氏体转变——马氏体的形成
➢当奥氏体过冷到Ms以下将转变为马氏 体类型组织； ➢碳在-Fe中的过饱和固溶体； ➢马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保 留到马氏体中； ➢铁原子微调整，使原来奥氏体的面心 立方晶格改组成体心立方晶格。
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F＋A
A
过共析钢： Ac1
Fe3CⅡ＋P
AcCm
Fe3CⅡ＋A
A
三、奥氏体的长大与晶粒度
（一）奥氏体晶粒度
奥氏体晶粒大小对转变产物晶粒大小的影响
1、三种晶粒度： 〔起始晶粒度〕：P 体刚转成A体时的晶粒度 〔实际晶粒度〕：实际加热条件下的晶粒度
〔本质晶粒度〕：钢加热到930±10℃、保温8 小时、冷却后测得的晶粒度
1、转变曲线的建立 因其形状象“C”，故亦称作C曲线。
2、转变曲线图的分析
T A1
T1
T2
T3 T4
T5
T6
Ms
Mf
t 共析钢等温转变曲线的测定 （示意图）
热力学：
T℃降低
动力学：
T℃降低
ΔT增加
ΔF=F新-F旧形核驱动力增加
A1
扩散系数D降低 T
D
形核和长大深度降低
V
以上两方面综合作用结果
就造成了转变曲线“C”的形 状。
400
A→B
B
Ms
300
200
500
400
A→B
B
300
Ms
200
100 Mf 0
-100 01
M+A'
10 102 103 时间/s
100
0 Mf
104
-100 0
1
M+A'
10 102 103 104 时间/s
T/℃ 800
700
600
Acm A
A1
A→Fe3CⅡ
A→P
A+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ
b）对“C”曲线形状的影响
形成碳化物合元素铬、钼、钨、钒等当其含量较多时，还 能使“C”曲线形状发生改变
3、加热温度和保温时间的影响
A 体化温度↑保温时间↑
A 体稳定性↑
使
“C”曲线右移。
二、过冷奥氏体转变产物及其性能
根据“C”曲线将A 体等温转变分为： 过冷 A 体等温转变组织有三种类型： A1 ～ 鼻部：高温转变，形成珠光体（P）类组
2、本质粗晶粒钢与本质细晶粒钢的区别
本质细晶粒和本质粗晶粒
（二）影响奥氏体晶粒大小的因素
1、加热温度和保温时间
加热T℃越高，保温时间越长
2、加热速度
加热T℃一定，加热速度越快
A越粗大 A越粗大
3、钢成分的影响
溶入A中，促进晶粒长大 C
以碳化物存在于A 中，抑制晶粒长大
Al、Ti、V、Zr、Nb等强烈阻碍 A 晶长大 Cr、W、Mo 一般阻碍 A 晶长大 Mn、P 促进 A 晶长大
第二节 钢在冷却时的转变
有两种 HT 冷却方式：1）等温冷却，2）连续冷却
温 度加
热
保温
临界点
1
2
时间
热处理的两种冷却方式（示意图）
1－等温冷却；2－连续冷却
一、过冷奥氏体的等温转变
【等温转变】
将 A 体化后的钢快冷至 A1 以下的某个T℃ 进行
等温, 在等温期间 A 体所发生相与组织的转变。
（一）共析钢过冷A体的等温转变（TTT）曲线
第七章 钢 的 热 处 理
概述
1、小实验(弹簧的热处理)
2、实验表明： 同一成分的钢，经不同（热）处理，性能各不 相同 → 说明其内部组织发生了不同的变化。
3、热处理（Heat Treatment）定义
保温T
温 度
加热
冷却
时间
热处理工艺示意图
将材料在固态下经加热、保温、冷却，以改变材料 的内部组织，从而获得所需要性能的加工工艺。
转变产物： A1 ～ 650℃：粗 P HRC 15-25 650 ～ 600℃：细 P (索氏体 S ) HRC 25-35 600 ～ 550℃：极细 P (屈氏体 T ) HRC 35-40 2、P 类组织性能：与Cm体片层间距有关 转变T℃越低，组织中片层间距越小，Cm体弥散 度越高，塑性变形抗力越大，强度、硬度越高。
ΔF
V
（二）影响“C”曲线的因素
1、含碳量C%影响 亚共析钢多一条F体 析出线； 过共析钢多一条Cm 体析出线。 随着含C%亚共析钢“C”
右移；过共析钢“C”左 移； 共析钢“C”曲线最右。
T/℃
800 A3
A
700 A1
A→F
A+F
T/℃
800
A1
A
700
600
A→P
P+F
600
A→P
P
500
冷
上B
40~50HRC
300
A
A→下B
下B 50~60HRC
Ms
200
100
A→M M+A'
60~65HRC
0
Mf
-100 0
M
1 10 102 103 104 105 时间/s
（一）珠光体类组织与性能(A1~550℃)
1、P 过铁、 碳原子的扩 散发生相 变 ）。
一、转变温度
（一）加热目的
获得细小、均匀的奥氏体
（9二40 ）加热温度（ T℃ ）
G 900
860
温 度
820
， 780
Ar3
A3 740
Ac3 S
Accm Acm
Arcm Ac1
℃
700
660 0
Ar1
A1
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 C,%
转变温度T℃ 共析钢 亚共析钢 过共析钢
珠光体 P ，3800×
索氏体
S 8000×
屈氏体
T 8000×
（二）B 体类组织与性能(550℃~Ms)
1、贝氏体组织形态
电镜下观察贝氏体的形态，将其分为：
织——P 体转变； 鼻部～ Ms：中温转变，形成贝氏体（B）类组
织——B 体转变； Ms～Mf间：低温转变，形成马氏体（M）类组
织——M 体转变；
T/℃
800
A1
A
700 过
转变开始
600
冷
A→S
A A→T
A→P
转变结束
S
T
P 5~25HRC
25~35HRC 35~40HRC
500
过 A→上B
400
500
400
A→B
B
300
200 Ms
100
M+A'
0
Mf
105
-100 0
1
10 102 103 104 105 时间/s
2、合金元素的影响
a）对“C”曲线位置的影响：
除Co、Al之外, 溶入奥氏体的合金元素提高 奥氏体的稳 定性，使“C”曲线右移；
没溶入奥氏体以碳化物形式存在，反而降低过冷奥氏体稳 定性使“C”曲线左移。
4、热处理运用条件
加热冷却过程中存在固态相变或固溶度的变化。
5、热处理工艺的分类
根据加热、冷却方式不同，钢的组织、性能 变化特点不同，将热处理工艺分类如下：
1） 普通 HT：退火、正火、淬火、回火 2）表面 HT：表面淬火、化学 HT 3）其它HT：可控气氛HT、真空HT、形变HT
第一节 钢在加热时的转变
平衡转变T℃
A1
A3
实际加热转变T℃ Ac1
Ac3
实际冷却转变T℃ Ar1
Ar3
Acm Accm Arcm
二、奥氏体的形成
（一）共析钢的奥氏体化过程
1、奥氏体的形核；
2、奥氏体核心的长大；
3、残余渗碳体的溶解； 4、奥氏体成分的均匀化；
（ 二）非共析钢的奥氏体化过程
亚共析钢：
F＋P
Ac1
Ac3