金属热处理及表面改性PPT课件
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小学教育金属热处理及表面处理PPT课件
第18页/共75页
金属的强化方法
金属的强化主要是通过各种方法阻止 位错移动，从而提高金属的强度。
怎样阻止位错移动呢？
使滑移面崎岖不平：使晶格变形、扭 曲，增加晶界。 缠住位错：增加位错密度、形成大量 杂质颗粒或第二相。
第19页/共75页
二、金属热处理
• 在固态下加热金属,并在一定的温度下保温一定的时间,再以一定的方式冷却,通过金属内部的组织转变改变金 属性能的工艺。
- Fe
1200
1000
- Fe 912 ℃
800 磁性转变(770℃)
600 -Fe
400
200
时间
金属变形和强化
• 金属的塑性变形及其对金属组织性能的影响 • 金属在外力作用下产生变形，当外力去除后不能恢复的永久性变形称为塑性变形。塑性变形不仅使金属获
得所需的形状和尺寸，而且能改变金属的组织和性能。
第5页/共75页
固溶强化
• 因溶质原子的溶入而导致固溶体原子间作用力发生变化，使晶格发生畸变，增加了位错移动的阻力，提高 了合金的强度和硬度。这种通过溶入溶质元素而使溶剂金属强度、硬度提高的现象称为固溶强化。
• 原子尺寸相差越大，畸变就越严重。
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金属化合物
• 合金中各组元按一定方式形
成的一种新晶体称为金属化
合物。金属化合物的晶格类
型不同于任一组元，一般具
有复杂晶格，如碳钢中的渗
碳体(Fe3 C)是铁与碳形成
碳原子
的金属化合物，其晶格类型
铁原子
既不同于铁，也不同于碳的
复杂结构 。
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弥散强化 • 复杂的结构使金属化合物具有较高的熔点，很高的硬度与脆性。合金中
金属的强化方法
金属的强化主要是通过各种方法阻止 位错移动，从而提高金属的强度。
怎样阻止位错移动呢？
使滑移面崎岖不平：使晶格变形、扭 曲，增加晶界。 缠住位错：增加位错密度、形成大量 杂质颗粒或第二相。
第19页/共75页
二、金属热处理
• 在固态下加热金属,并在一定的温度下保温一定的时间,再以一定的方式冷却,通过金属内部的组织转变改变金 属性能的工艺。
- Fe
1200
1000
- Fe 912 ℃
800 磁性转变(770℃)
600 -Fe
400
200
时间
金属变形和强化
• 金属的塑性变形及其对金属组织性能的影响 • 金属在外力作用下产生变形，当外力去除后不能恢复的永久性变形称为塑性变形。塑性变形不仅使金属获
得所需的形状和尺寸，而且能改变金属的组织和性能。
第5页/共75页
固溶强化
• 因溶质原子的溶入而导致固溶体原子间作用力发生变化，使晶格发生畸变，增加了位错移动的阻力，提高 了合金的强度和硬度。这种通过溶入溶质元素而使溶剂金属强度、硬度提高的现象称为固溶强化。
• 原子尺寸相差越大，畸变就越严重。
第6页/共75页
金属化合物
• 合金中各组元按一定方式形
成的一种新晶体称为金属化
合物。金属化合物的晶格类
型不同于任一组元，一般具
有复杂晶格，如碳钢中的渗
碳体(Fe3 C)是铁与碳形成
碳原子
的金属化合物，其晶格类型
铁原子
既不同于铁，也不同于碳的
复杂结构 。
第7页/共75页
弥散强化 • 复杂的结构使金属化合物具有较高的熔点，很高的硬度与脆性。合金中
金属热处理知识课件
历史与发展
历史
金属热处理起源于古代，人类在长期实践中逐渐摸索出了金 属材料的加热、冷却和改变性能的方法。随着工业革命的发 展，金属热处理逐渐成为一门独立的学科，并得到了广泛的 应用。
发展
现代金属热处理技术不断发展，新的工艺和方法不断涌现， 如真空热处理、激光热处理、化学热处理等。同时，计算机 技术和自动化技术的应用也推动了金属热处理技术的进步， 提高了生产效率和产品质量。
PART 06
金属热处理安全与环保
安全操作规程
操作人员需经过专业培训 ，熟悉热处理设备及工艺 流程，掌握安全操作技能 。
设备运行前应检查电源、 水源、热源等是否正常， 确保设备处于良好状态。
ABCD
操作过程中应穿戴防护服 、手套、鞋帽等个人防护 用品，防止烫伤、触电等 事故发生。
操作过程中应保持注意力 集中，随时观察设备运行 情况，发现异常及时处理 。
节能减排技术
01
采用新型的热处理技术和设备， 提高能源利用效率和热处理效果 。
02
对现有设备进行技术改造和升级 ，降低能耗和减少污染物排放。
开发和应用新型的环保材料和工 艺，替代传统的高污染材料和工 艺。
03
加强科研和创新能力，推动热处 理技术的进步和创新，为节能减
排提供技术支持和保障。
04
2023 WORK SUMMARY
THANKS
感谢观看
REPORTING
测温仪
用于测量金属件的温度，确保热处理工艺的 准确性。
热处理吊具
用于吊装金属件，便于在加热和冷却设备中 移动。
热处理辅助材料
如保护气氛、脱氧剂等，用于改善热处理效 果和保护金属件。
PART 05
金属热处理应用
金属表面处理工艺培训课件PPT(共 31张)
电频率有关，近似公式表示：
600/ f
⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加热工 件表面的方法。成本低，但质量不易控 制。
⑶ 激光热处理: 利用高能量密度的激光 对工件表面进行加热的方法。效率高， 质量好。
此外还有接触电阻加热表面淬火、浴炉 加热表面淬火、电解液加热表面淬火等
火焰加热表面淬火
回火索氏体 索氏体
⑤表面淬火常用加热方法 ⑴ 感应加热表面处理: 利
用交变电流在工件表面感 应巨大涡流，使工件表面 迅速加热的方法。
感应加热 表面淬火
示意图
感应加热分为： 高频感应加热
频率为250-300KHz， 淬硬层深度0.5-2mm
火传 感动 应轴 器连
续 淬
感应加热表面淬火齿轮的截面图
滲氮层硬度和耐磨性高于滲碳层，硬度可达69~72HRC， 且在600～650℃高温下仍能保持较高硬度；
滲氮层具有很高的抗疲劳性和耐蚀性；
滲氮后不需再进行热处理，可避免热处理带来的变形和 其他缺陷；
滲氮温度较低。
只适用于中碳合金钢，需要较长的工艺时间才能达到要 求的滲氮层。
Thank you for you's listening
•
5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。
•
6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。
•
7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。
600/ f
⑵ 火焰加热: 利用乙炔火焰直接加热工 件表面的方法。成本低，但质量不易控 制。
⑶ 激光热处理: 利用高能量密度的激光 对工件表面进行加热的方法。效率高， 质量好。
此外还有接触电阻加热表面淬火、浴炉 加热表面淬火、电解液加热表面淬火等
火焰加热表面淬火
回火索氏体 索氏体
⑤表面淬火常用加热方法 ⑴ 感应加热表面处理: 利
用交变电流在工件表面感 应巨大涡流，使工件表面 迅速加热的方法。
感应加热 表面淬火
示意图
感应加热分为： 高频感应加热
频率为250-300KHz， 淬硬层深度0.5-2mm
火传 感动 应轴 器连
续 淬
感应加热表面淬火齿轮的截面图
滲氮层硬度和耐磨性高于滲碳层，硬度可达69~72HRC， 且在600～650℃高温下仍能保持较高硬度；
滲氮层具有很高的抗疲劳性和耐蚀性；
滲氮后不需再进行热处理，可避免热处理带来的变形和 其他缺陷；
滲氮温度较低。
只适用于中碳合金钢，需要较长的工艺时间才能达到要 求的滲氮层。
Thank you for you's listening
•
5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。
•
6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。
•
7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。
表面改性技术ppt课件
精品课件
图 感应加热表面淬火示意
18
二、 表面热处理强化
（二）火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是应用氧－乙炔或其他可燃气体对零件表面加热，
随后淬火冷却的工艺。
优点：与感应加热表面淬火等方法相比，具有设备简单，操作灵活，适
用钢种广泛，零件表面清洁、一般无氧化和脱碳、形变小等优点。
缺点：加热温度不易控制，噪音大，劳动条件差，使用混合气体不够安
精品课件
22
三、 金属表面化学热处理
根据渗入元素的不同，化学热处理可分以下几类：
(1)渗碳、渗氮、碳氮共渗。可提高材料表面获得高的
硬度、耐磨性、耐侵蚀磨损性、接触疲劳强度和弯曲 疲劳强度，而心部具有一定强度、塑性、韧性的性能。
(2)渗硼。提高金属表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。可
用于钢铁材料、金属陶瓷和某些有色金属材料，如钽 和镍基合金。这种方法成本较高。
在真空中采用连续气相沉积激光技术, 在软的基材表 面获得硬度达2000~4500HV的非晶BN薄层。
精品课件
36
五、 离子注入表面改性
离子注入：将所需的某种元素的原子电离成离 子，在电场中加速后高速轰击工件表面使之注入工 件表面一定深度的真空处理工艺，也属于PVD范围。
（一）离子注入的原理
1、入射离子工件材料与发生相互作用
精品课件
6
一、 金属表面形变强化
精品课件
7
一、 金属表面形变强化
2、表面形变强化原理
在形变硬化层中产生两种变化：
在组织结构上，亚晶粒极大地细 化，位错密度增加，晶格畸变度 增大
形成了高的宏观残余压应力
结果：反抗外力的能力增强，表面 强度、耐应力腐蚀性能和疲劳强 度提高。
图 感应加热表面淬火示意
18
二、 表面热处理强化
（二）火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是应用氧－乙炔或其他可燃气体对零件表面加热，
随后淬火冷却的工艺。
优点：与感应加热表面淬火等方法相比，具有设备简单，操作灵活，适
用钢种广泛，零件表面清洁、一般无氧化和脱碳、形变小等优点。
缺点：加热温度不易控制，噪音大，劳动条件差，使用混合气体不够安
精品课件
22
三、 金属表面化学热处理
根据渗入元素的不同，化学热处理可分以下几类：
(1)渗碳、渗氮、碳氮共渗。可提高材料表面获得高的
硬度、耐磨性、耐侵蚀磨损性、接触疲劳强度和弯曲 疲劳强度，而心部具有一定强度、塑性、韧性的性能。
(2)渗硼。提高金属表面的硬度、耐磨性和耐蚀性。可
用于钢铁材料、金属陶瓷和某些有色金属材料，如钽 和镍基合金。这种方法成本较高。
在真空中采用连续气相沉积激光技术, 在软的基材表 面获得硬度达2000~4500HV的非晶BN薄层。
精品课件
36
五、 离子注入表面改性
离子注入：将所需的某种元素的原子电离成离 子，在电场中加速后高速轰击工件表面使之注入工 件表面一定深度的真空处理工艺，也属于PVD范围。
（一）离子注入的原理
1、入射离子工件材料与发生相互作用
精品课件
6
一、 金属表面形变强化
精品课件
7
一、 金属表面形变强化
2、表面形变强化原理
在形变硬化层中产生两种变化：
在组织结构上，亚晶粒极大地细 化，位错密度增加，晶格畸变度 增大
形成了高的宏观残余压应力
结果：反抗外力的能力增强，表面 强度、耐应力腐蚀性能和疲劳强 度提高。
金属热处理ppt课件
碳钢分类
按钢中含碳量多少分： 低碳钢 Wc < 0.25% 中碳钢 Wc = 0.25%—0.6% 高碳钢 Wc > 0.6%
低碳钢
特点： 塑性好、韧性好、硬度强度低〔软刚〕、耐 磨性差。
热处置： 通常情况下将其进展渗碳，然后淬火，再低 温回火后运用。
中碳钢
特点： 热加工及切削性能良好，强度硬度比低碳钢 高，韧性塑性低于低碳钢，焊接性能较差。
金属热处理
金属热处置：是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的 温度，并在此温度中坚持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。
金属热处置的意义：是经过改动工件内部的显微组织，或改动工 件外表的化学成分，赋予或改善工件的运用性能。其特点是改善工件 的内在质量，而这普通不是肉眼所能看到的。
金属热处置过程：包括加热、保温、冷却三个过程，有时只需加 热和冷却两个过程。
按用途分类 按钢的用途可分为：构造钢、工具钢和特 殊性能钢
构造钢又分为：工程构件用钢和机器零件 用
工具钢分为：刃具钢、量具钢、模具钢
特殊性能钢分为：不锈钢、耐热钢等
按金相组织分类
按退火态的金相组织可分为：亚共析钢、 共析钢、过共析钢三种。
按正火态的金相组织可分为：珠光体钢、 贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢等四种。
弹簧、钢丝 绳等
连杆、齿轮 及轴类
58～65 35～50 20～30
热处置中的“四把火〞
热处理方式
定义
作用
退火 正火 淬火 回火
将金属构件加热到高于或低于 临界点，保持一定时间，随后
缓慢冷却。
降低硬度，改善切削加工性；消除残余应 力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向使金
属内部组织达到或接近平衡状态。
第六章-表面改性技术-表面热处理ppt课件
承受交变载荷、冲击载荷的零件，表面比心 部承受较高的应力，且表面由于受到磨损、腐蚀 等，故零件表面失效较快，需进行表面强化，使 零件表面具有较高的强度、硬度、耐磨性、疲劳 极限、耐腐蚀性；而心部仍保持足够的塑性、韧 性，防止脆断，即具有“外硬内韧”组织。
一、表面淬火的概念
表面淬火是通过对钢件表面快速加热与立 即冷却相结合，在零件表面获得淬火马氏体层 的热处理方法。
b、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散，在 表层（扩散层）形成固溶体或化合物
二、钢的渗碳
1、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。
2、渗碳目的：
提高钢表层的含碳量，经热处理后， 使表层具有高硬度，高耐磨性，而心部 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。
Hale Waihona Puke 3、渗碳钢材：采用低碳钢，低碳合金钢 （零件心部塑、韧性很好）
3、化学热处理进行的必要条件
a、材料本身对欲渗的活性原子具有一定的溶解 度，或具有与活性原子形成化合物的能力。
b、渗入的原子必须具有化学活性和较大的扩散 能力。
4、化学热处理的基本过程
a、将钢材和介质加热到高温，以提高对活性 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 同时介质在高温下分解，产生活性原子。
疲劳强度、耐腐蚀性。
3、氮化用钢：含有Al、Mo、V、Ti 等合金元素
的钢。
最典型的: 38 CrMoAl ，35 CrMo ，18 CrNiW 4、氮化组织：钢件表面形成一层陶瓷层 AlN、
MoN 、VN、 TiN 。
5、气体氮化
①原理：
400～600℃
2NH3
3H2+ 2[N]
活性[N]原子被钢吸收后，在表层形成氮化物。
（1） 感应加热的原理
一、表面淬火的概念
表面淬火是通过对钢件表面快速加热与立 即冷却相结合，在零件表面获得淬火马氏体层 的热处理方法。
b、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散，在 表层（扩散层）形成固溶体或化合物
二、钢的渗碳
1、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。
2、渗碳目的：
提高钢表层的含碳量，经热处理后， 使表层具有高硬度，高耐磨性，而心部 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。
Hale Waihona Puke 3、渗碳钢材：采用低碳钢，低碳合金钢 （零件心部塑、韧性很好）
3、化学热处理进行的必要条件
a、材料本身对欲渗的活性原子具有一定的溶解 度，或具有与活性原子形成化合物的能力。
b、渗入的原子必须具有化学活性和较大的扩散 能力。
4、化学热处理的基本过程
a、将钢材和介质加热到高温，以提高对活性 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 同时介质在高温下分解，产生活性原子。
疲劳强度、耐腐蚀性。
3、氮化用钢：含有Al、Mo、V、Ti 等合金元素
的钢。
最典型的: 38 CrMoAl ，35 CrMo ，18 CrNiW 4、氮化组织：钢件表面形成一层陶瓷层 AlN、
MoN 、VN、 TiN 。
5、气体氮化
①原理：
400～600℃
2NH3
3H2+ 2[N]
活性[N]原子被钢吸收后，在表层形成氮化物。
（1） 感应加热的原理
金属热处理及表面改性优秀课件
的过程，分为四步。现以 共析钢为例说明：
钢坯加热
第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向
和Fe3C方向长大。
第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于 奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继 续溶解直至消失。
金属热处理及表面改性优秀课件
3.1 钢的热处理原理
1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却， 以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺.
为简明表示热处理 的基本工艺过程， 通常用温度—时间 坐标绘出热处理工 艺曲线。
热处理是一种重要的加工工艺. 在机床制造中约60-70%的零
件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需
热处理的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过 热处理。
总之，重要零件都需适当热处 理后才能使用。
2、热处理特点: 热处理区 别于其他加工工艺如铸造、 压力加工等的特点是只通
过改变工件的组织来改变
性能，而不改变其形状。
铸造
3、热处理适用范围: 只适用于固态下发生
相变的材料，不发生
两线之间及Ms 与Mf之间为转 变区。
温 度
A1
A
过
A→P
冷
P
奥
转变终了线
氏
B
体
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M 时间
2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为 孕育期。
孕育期越小，过冷 奥氏体稳定性越小.
孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。 碳钢鼻尖处的温度 为550℃。
在鼻尖以上, 温度较 高，相变驱动力小.
钢坯加热
第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向
和Fe3C方向长大。
第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于 奥氏体，因而先消失。残余的Fe3C随保温时间延长继 续溶解直至消失。
金属热处理及表面改性优秀课件
3.1 钢的热处理原理
1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却， 以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺.
为简明表示热处理 的基本工艺过程， 通常用温度—时间 坐标绘出热处理工 艺曲线。
热处理是一种重要的加工工艺. 在机床制造中约60-70%的零
件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需
热处理的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过 热处理。
总之，重要零件都需适当热处 理后才能使用。
2、热处理特点: 热处理区 别于其他加工工艺如铸造、 压力加工等的特点是只通
过改变工件的组织来改变
性能，而不改变其形状。
铸造
3、热处理适用范围: 只适用于固态下发生
相变的材料，不发生
两线之间及Ms 与Mf之间为转 变区。
温 度
A1
A
过
A→P
冷
P
奥
转变终了线
氏
B
体
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M 时间
2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为 孕育期。
孕育期越小，过冷 奥氏体稳定性越小.
孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。 碳钢鼻尖处的温度 为550℃。
在鼻尖以上, 温度较 高，相变驱动力小.
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25班
3.1.1 钢在加热时的组织转变
加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临 界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
一、奥氏体的形成过程 奥氏体化也是形核和长大
的过程，分为四步。现以 共析钢为例说明：
钢坯加热
第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向
5、预备热处理与最终热处理 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削）
或进一步热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理.
W18Cr4V钢热处理工艺曲线
预备热处理
最终热处理
时间
6、临界温度与实际转变 温度 PSK、GS、ES线分别用 A1、A3、Acm表示.
实际加热或冷却时存在着 过冷或过热现象。 钢加热时实际转变温度：Ac1、Ac3、Accm; 冷却时实际转变温度Ar1、Ar3、Arcm。
于A1 点的不同温度 （恒温）的盐浴中。
⑶测定各温度下试样开始转 变和转变终了的时间。
⑷将各温度下试样转变开始 时间及终了时间标在温度— 时间坐标中，并分别连线。
转变开始点的连线称转变开 始线。转变终了点的连线称 转变终了线。
A1-Ms 间及转 变开始线以左 的区域为过冷 奥氏体区。
转变终了线以 右及Mf以下为 转变产物区。
将转变为珠光体型组织，它是铁
素体与渗碳体片层相间的机械混
合物
根据片层厚
薄不同,又细
分为珠光体、
索氏体和托
氏体.
托氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体： 形成温度为A1-650℃，
片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
热处理的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过 热处理。
总之，重要零件都需适当热处 理后才能使用。
2、热处理特点: 热处理区 别于其他加工工艺如铸造、 压力加工等的特点是只通
过改变工件的组织来改变
性能，而不改变其形状。
铸造
3、热处理适用范围: 只适用于固态下发生
相变的材料，不发生
20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将 热处理工艺分类如下：
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
表面淬火—感应加热、火焰加热、
热处理
表面热处理
电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理
两线之间及Ms 与Mf之间为转 变区。
温 度
A1
A
过
A→P
冷
P
奥
转变终了线
氏
B
体
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M 时间
2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为 孕育期。
孕育期越小，过冷 奥氏体稳定性越小.
孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。 碳钢鼻尖处的温度 为550℃。
在鼻尖以上, 温度较 高，相变驱动力小.
过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。
随过冷度不同，共析钢过冷奥氏体将发生
珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变
共析钢
过冷奥氏体转变图
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。
等温冷却:奥氏体化后的钢件迅速冷却到临界点以下某个温度 并保温，完成组织转变。
连续冷却： 以某种速度一直冷 却到室温，在连续 冷却中完成组织转 变。
1—等温冷却 2—连续冷却
一、过冷奥氏体的等温转变
过冷奥氏体的等温转 变图是表示奥氏体急 速冷却到临界点A1 以 下，然后在各不同温 度下的保温过程中转 变量与转变时间的关 系曲线.又称C 曲线、 S 曲线或TTT曲线。
1、C曲线的建立 以共析钢为例： ⑴取一批小试样并进
行奥氏体化. ⑵将试样分组淬入低
⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。
2、奥氏体晶粒粗大的影响 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低
钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细 而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
真空热处理炉
箱式可控气氛多用炉
3.1.2 钢在冷却时的组织转变
冷却是热处理更重要的工序。 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。
和Fe3C方向长大。
第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于 奥氏体，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 奥氏体成分均匀化：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。
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢 的奥氏体化过程与共析钢 基本相同。但要获得全部 奥氏体组织，必须相应加 热到Ac3或Accm以上.
金属热处理及表面改性
3.1 钢的热处理原理
1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却， 以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺.
为简明表示热处理 的基本工艺过程， 通常用温度—时间 坐标绘出热处理工 艺曲线。
热处理是一种重要的加工工艺. 在机床制造中约60-70%的零
件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需
二、奥氏体晶粒大小及其影响
1、影响奥氏体晶粒长大的因素
⑴加热温度和保温时间:
加热温度高、保温时间长, 晶粒粗大.
⑵加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
⑶合金元素： 阻碍奥氏体晶粒长大的元素: Ti、V、Nb、Zr、W、Mo、
Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。
在鼻尖以下，温度 较低，扩散困难。 均使奥氏体稳定性 增加。
⑵ C曲线明确表示 了过冷奥氏体在不 同温度下的等温转 变产物。
二、过冷奥氏体的转变产物
高温转变产 物727~550 中温转变产 物550~230 低温转变产 物230~
1、 珠光体型（高温转变产物）
过冷奥氏体在 A1到 550℃间
固态相变的材料不能
轧制
用热处理强化。
4、热处理分类 热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律。 热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、
介质等参数。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少） (e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）
3.1.1 钢在加热时的组织转变
加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临 界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
一、奥氏体的形成过程 奥氏体化也是形核和长大
的过程，分为四步。现以 共析钢为例说明：
钢坯加热
第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 第二步 奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散向
5、预备热处理与最终热处理 预备热处理—为随后的加工（冷拔、冲压、切削）
或进一步热处理作准备的热处理。 最终热处理—赋予工件所要求的使用性能的热处理.
W18Cr4V钢热处理工艺曲线
预备热处理
最终热处理
时间
6、临界温度与实际转变 温度 PSK、GS、ES线分别用 A1、A3、Acm表示.
实际加热或冷却时存在着 过冷或过热现象。 钢加热时实际转变温度：Ac1、Ac3、Accm; 冷却时实际转变温度Ar1、Ar3、Arcm。
于A1 点的不同温度 （恒温）的盐浴中。
⑶测定各温度下试样开始转 变和转变终了的时间。
⑷将各温度下试样转变开始 时间及终了时间标在温度— 时间坐标中，并分别连线。
转变开始点的连线称转变开 始线。转变终了点的连线称 转变终了线。
A1-Ms 间及转 变开始线以左 的区域为过冷 奥氏体区。
转变终了线以 右及Mf以下为 转变产物区。
将转变为珠光体型组织，它是铁
素体与渗碳体片层相间的机械混
合物
根据片层厚
薄不同,又细
分为珠光体、
索氏体和托
氏体.
托氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体： 形成温度为A1-650℃，
片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
热处理的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过 热处理。
总之，重要零件都需适当热处 理后才能使用。
2、热处理特点: 热处理区 别于其他加工工艺如铸造、 压力加工等的特点是只通
过改变工件的组织来改变
性能，而不改变其形状。
铸造
3、热处理适用范围: 只适用于固态下发生
相变的材料，不发生
20CrMnTi钢不同热处理工艺的显微组织
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将 热处理工艺分类如下：
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
表面淬火—感应加热、火焰加热、
热处理
表面热处理
电接触加热等 化学热处理—渗碳、氮化、碳氮
共渗、渗其他元素等
控制气氛热处理
其他热处理
真空热处理 形变热处理
激光热处理
两线之间及Ms 与Mf之间为转 变区。
温 度
A1
A
过
A→P
冷
P
奥
转变终了线
氏
B
体
A→B
转变开始线
MS
A→M
Mf
M 时间
2、C 曲线的分析 ⑴ 转变开始线与纵
坐标之间的距离为 孕育期。
孕育期越小，过冷 奥氏体稳定性越小.
孕育期最小处称C 曲线的“鼻尖”。 碳钢鼻尖处的温度 为550℃。
在鼻尖以上, 温度较 高，相变驱动力小.
过冷奥氏体是非稳定组织，迟早要发生转变。
随过冷度不同，共析钢过冷奥氏体将发生
珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变
共析钢
过冷奥氏体转变图
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。
等温冷却:奥氏体化后的钢件迅速冷却到临界点以下某个温度 并保温，完成组织转变。
连续冷却： 以某种速度一直冷 却到室温，在连续 冷却中完成组织转 变。
1—等温冷却 2—连续冷却
一、过冷奥氏体的等温转变
过冷奥氏体的等温转 变图是表示奥氏体急 速冷却到临界点A1 以 下，然后在各不同温 度下的保温过程中转 变量与转变时间的关 系曲线.又称C 曲线、 S 曲线或TTT曲线。
1、C曲线的建立 以共析钢为例： ⑴取一批小试样并进
行奥氏体化. ⑵将试样分组淬入低
⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。
2、奥氏体晶粒粗大的影响 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低
钢的常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细 而均匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
真空热处理炉
箱式可控气氛多用炉
3.1.2 钢在冷却时的组织转变
冷却是热处理更重要的工序。 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。
和Fe3C方向长大。
第三步 残余Fe3C溶解: 铁素体的成分、结构更接近于 奥氏体，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 奥氏体成分均匀化：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。
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢 的奥氏体化过程与共析钢 基本相同。但要获得全部 奥氏体组织，必须相应加 热到Ac3或Accm以上.
金属热处理及表面改性
3.1 钢的热处理原理
1、热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却， 以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺.
为简明表示热处理 的基本工艺过程， 通常用温度—时间 坐标绘出热处理工 艺曲线。
热处理是一种重要的加工工艺. 在机床制造中约60-70%的零
件要经过热处理。 在汽车、拖拉机制造业中需
二、奥氏体晶粒大小及其影响
1、影响奥氏体晶粒长大的因素
⑴加热温度和保温时间:
加热温度高、保温时间长, 晶粒粗大.
⑵加热速度: 加热速度越快,过热度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
⑶合金元素： 阻碍奥氏体晶粒长大的元素: Ti、V、Nb、Zr、W、Mo、
Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。
在鼻尖以下，温度 较低，扩散困难。 均使奥氏体稳定性 增加。
⑵ C曲线明确表示 了过冷奥氏体在不 同温度下的等温转 变产物。
二、过冷奥氏体的转变产物
高温转变产 物727~550 中温转变产 物550~230 低温转变产 物230~
1、 珠光体型（高温转变产物）
过冷奥氏体在 A1到 550℃间
固态相变的材料不能
轧制
用热处理强化。
4、热处理分类 热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律。 热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、
介质等参数。
(a)940淬火+220回火（板条M回+A‘少）(b)(c)(d)940淬火+820、780、750淬火（板条M+条状F+A’少） (e)940淬火+780淬火+220回火（板条M回+条状F+A‘少）(f)780淬火+220回火（板条M回+块状F）