钢的热处理
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Cr、W、Mo、V、Ti 能 在 钢 中 形 成 难 溶于A 的碳化物，分布在晶粒边界上，阻碍 A晶粒长大。
4-2 钢在冷却时的转变
钢在冷却时，可以采取两种冷却转变方式， 等温转变和连续冷却转变。
一． 过冷A的等温转变：
1. C曲线：
（1 ） 孕育区 （2） 转变产物 区 （3） 过冷A和转 变
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
托氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
(2) B型转变：（550℃-Ms之间）
B上：（550-350℃）
羽毛状，脆性较大，基本上无使用价值。
B下 : （350℃-Ms）
黑针状，具有较高的强度，硬度、塑性 和韧性也较好。
(3) M型转变：（Ms-Mf之间）
1. 硬度不足: 工件淬火后硬度达不到技术要求.
(1) 原因: 加热温度过低, 保温时间过短,冷却速度不足
, 表面脱碳.
(2) 消除: 退火或正火,然后再正确的淬火.
2. 过热与过烧:
造成A晶粒粗大,晶界发生氧化(局部熔化)
(1) 原因: 加热温度过高 (2) 消除: 正火或退火, 过烧则无法补救
四. 钢的淬透性
1. 淬透性: 钢在淬火后, 获得马氏体的能力.
淬透性是钢材的一种属性.
2. 影响淬透性的主要因素:
钢的化学成分(合金元素), 合金元素(除Co和Al外均能提高其淬透性)
3. 淬透性和淬硬性: 钢的淬硬性是指淬火后
所能达到的最高硬度.主要取决于含碳量. Wc越高,淬硬性越大.
五. 淬火缺陷:
概述
热处理是通过加热、保温和冷却固态金属
以获得所需性能的工艺方法。
一． 热处理的目的和应用：
强化金属材料，改善 工件的组织和使用性能及
℃
保温 临界温度
加工工艺性。充分发挥材
料的潜力，从而提高材料
加热
冷却
的使用寿命。
热处理工艺曲线 T
二． 热处理的依据和分类
根据加热和冷却方法的不同，热处理大致分类如下：
2. 从使用性能上考虑： 3. 从经济上考虑：正火生产周期短，成本低 4. 从结构形状考虑：大型及结构复杂的铸
件易退火。
ξ 4-4 钢的淬火
将钢加热到临界温度（Ac1或Ac3） 以上的适当温度，保温后，快速冷却 （水冷或油冷），以获得马氏体组织 的热处理工艺。
其目的 主要是为了提高材料的硬度。
一. 淬火加热温度的选择：
1. 普通热处理：
（1） 退火 （2） 正火 （3） 淬火 （4） 回火
2. 表面热处理：
（1） 表面淬火 （2） 化学热处理（渗碳、渗氮等）
三．钢的临界温度：
(1) A1、A3、Acm：平衡临界温度 (2) Ac1、Ac3、Accm：加热时临界温度 (3) Ar1、Ar3、Arcm：冷却时临界温度
产物共存区 （4） Ms和Mf线
2. 过冷A转变产物的组织与性能
过冷A的等温分解温度不同，分解产物也不同。一 般可将过冷A转变分为高温转变（P型）、中温转变（B型） 和低温转变（M型）.
( 1 ) P型转变： （从A1到C曲线鼻尖处范围）
P（珠光体）：A1-650℃ S (索氏体)：650-600℃ T （托氏体）: 600-550℃
低碳马氏体： 板条状，具有较高的强度，良
好的塑性和 韧性。
高碳马氏体：
片状，硬而脆。
* M转变具有不完全性。
二. C曲线的应用
1. 近似推测连续冷却条件下A转变过程及产物: 2. 临界冷却速度Vk:
是由A冷却直接得到M的最小冷却速度.
4-3 退火与正火
机械零件的毛胚一般是通过铸造、锻造 或焊接的方法加工而成的。这些毛胚不同程度 存在着晶粒粗大，内应力较大等缺陷。钢的退 火与正火就主要用来处理工件毛胚，为以后切 削加工和最终热处理作组织准备。因此通称为 预备热处理。
一、 退火
把 钢 件 加 热 到 Ac3(Ac1) 以 上 的 一 定 温 度 ， 或 Ac1 以下某 一温度，经适当保温，然后缓慢冷却（炉冷）的一 种工艺。
其主要目的：软化、细化晶粒、消除内应力
1. 完全退火：
将亚共析钢加热到Ac3以上20-400C，保温后炉冷 。
（1） 适用范围：亚共析钢的铸、锻、焊件 （2） 目的：细化晶粒 （3） 过共析钢不宜采用
2、常用淬火介质：
（1）水：550 oC附近，冷速大，但
300-200 oC冷速也大。易引起淬火开裂， 主要用于形状简单的碳钢零件。
（ 2 ） 油 ： 3 0 0 - 2 0 0 oC 冷 速 小 ， 但
550oC附近冷速也小。易导致不能淬硬，主要 用于合金钢零件。
三、淬火冷却方法的选择：
1． 单液淬火法：碳钢（水），合金钢（油） 2． 双液淬火法：先水后油，先油后空 3． 等温淬火：B下
1 . 组织： 较退火钢细.（S和T） 2. 目的：
（1）低碳钢：调整硬度、防止粘刀。 （2）中碳钢：细化晶粒 （3）高碳钢（过共析钢）：
强化（打碎网状 Fe3CⅡ网）
(4) 对力学性能要求不高的零件，
作为最终热处理。
正火与退火图片
三．正火与退火的选择
1. 从切削加工性考虑：
低碳钢易正火，高碳钢易退火。
4-1 钢在加热时的转变
一． 奥氏体的形成：（共析钢）
F(0.0218%C)+Fe3C(6.69%C)=A(0.77%C)
是通过晶格的重构及碳原子的扩散来完成的。 （1） A晶核的形成 （2） A晶核的长大 （百度文库） 剩余Fe3C的溶解 （4） A成分的均匀化
二. A晶粒长大及其控制措施
1. 合理选择加热温度和保温时间： 2. 钢中加入合金元素：
1 、 亚共析钢: Ac3 +(30-50)oC 2． 共析钢\过共析钢: Ac1+ (30-50)oC 3. 温度过高:晶粒粗大; 温度过低,硬度不足.
二. 淬火冷却介质的选择:
1. 理想冷却介质：冷却速度 > Vk
在C曲线鼻尖附近快冷， 以得到马氏体。 在650oC以上、400oC 以下慢冷，避免变形 或开裂。
2. 球化退火
将钢加热到Ac1以上20-300C，保温后炉冷。
（1） 目的：软化 （2）适用范围： 共析钢和过共析钢
3. 去应力退火
将钢加热到500-6500C左右，保温后炉冷。
（1）特点：不发生相变 （2） 目的：消除铸锻焊件的残余应力
二、正火
将钢件加热至Ac3( Accm)以上，保温后空冷。
4-2 钢在冷却时的转变
钢在冷却时，可以采取两种冷却转变方式， 等温转变和连续冷却转变。
一． 过冷A的等温转变：
1. C曲线：
（1 ） 孕育区 （2） 转变产物 区 （3） 过冷A和转 变
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
托氏体形貌像
光镜形貌
电镜形貌
(2) B型转变：（550℃-Ms之间）
B上：（550-350℃）
羽毛状，脆性较大，基本上无使用价值。
B下 : （350℃-Ms）
黑针状，具有较高的强度，硬度、塑性 和韧性也较好。
(3) M型转变：（Ms-Mf之间）
1. 硬度不足: 工件淬火后硬度达不到技术要求.
(1) 原因: 加热温度过低, 保温时间过短,冷却速度不足
, 表面脱碳.
(2) 消除: 退火或正火,然后再正确的淬火.
2. 过热与过烧:
造成A晶粒粗大,晶界发生氧化(局部熔化)
(1) 原因: 加热温度过高 (2) 消除: 正火或退火, 过烧则无法补救
四. 钢的淬透性
1. 淬透性: 钢在淬火后, 获得马氏体的能力.
淬透性是钢材的一种属性.
2. 影响淬透性的主要因素:
钢的化学成分(合金元素), 合金元素(除Co和Al外均能提高其淬透性)
3. 淬透性和淬硬性: 钢的淬硬性是指淬火后
所能达到的最高硬度.主要取决于含碳量. Wc越高,淬硬性越大.
五. 淬火缺陷:
概述
热处理是通过加热、保温和冷却固态金属
以获得所需性能的工艺方法。
一． 热处理的目的和应用：
强化金属材料，改善 工件的组织和使用性能及
℃
保温 临界温度
加工工艺性。充分发挥材
料的潜力，从而提高材料
加热
冷却
的使用寿命。
热处理工艺曲线 T
二． 热处理的依据和分类
根据加热和冷却方法的不同，热处理大致分类如下：
2. 从使用性能上考虑： 3. 从经济上考虑：正火生产周期短，成本低 4. 从结构形状考虑：大型及结构复杂的铸
件易退火。
ξ 4-4 钢的淬火
将钢加热到临界温度（Ac1或Ac3） 以上的适当温度，保温后，快速冷却 （水冷或油冷），以获得马氏体组织 的热处理工艺。
其目的 主要是为了提高材料的硬度。
一. 淬火加热温度的选择：
1. 普通热处理：
（1） 退火 （2） 正火 （3） 淬火 （4） 回火
2. 表面热处理：
（1） 表面淬火 （2） 化学热处理（渗碳、渗氮等）
三．钢的临界温度：
(1) A1、A3、Acm：平衡临界温度 (2) Ac1、Ac3、Accm：加热时临界温度 (3) Ar1、Ar3、Arcm：冷却时临界温度
产物共存区 （4） Ms和Mf线
2. 过冷A转变产物的组织与性能
过冷A的等温分解温度不同，分解产物也不同。一 般可将过冷A转变分为高温转变（P型）、中温转变（B型） 和低温转变（M型）.
( 1 ) P型转变： （从A1到C曲线鼻尖处范围）
P（珠光体）：A1-650℃ S (索氏体)：650-600℃ T （托氏体）: 600-550℃
低碳马氏体： 板条状，具有较高的强度，良
好的塑性和 韧性。
高碳马氏体：
片状，硬而脆。
* M转变具有不完全性。
二. C曲线的应用
1. 近似推测连续冷却条件下A转变过程及产物: 2. 临界冷却速度Vk:
是由A冷却直接得到M的最小冷却速度.
4-3 退火与正火
机械零件的毛胚一般是通过铸造、锻造 或焊接的方法加工而成的。这些毛胚不同程度 存在着晶粒粗大，内应力较大等缺陷。钢的退 火与正火就主要用来处理工件毛胚，为以后切 削加工和最终热处理作组织准备。因此通称为 预备热处理。
一、 退火
把 钢 件 加 热 到 Ac3(Ac1) 以 上 的 一 定 温 度 ， 或 Ac1 以下某 一温度，经适当保温，然后缓慢冷却（炉冷）的一 种工艺。
其主要目的：软化、细化晶粒、消除内应力
1. 完全退火：
将亚共析钢加热到Ac3以上20-400C，保温后炉冷 。
（1） 适用范围：亚共析钢的铸、锻、焊件 （2） 目的：细化晶粒 （3） 过共析钢不宜采用
2、常用淬火介质：
（1）水：550 oC附近，冷速大，但
300-200 oC冷速也大。易引起淬火开裂， 主要用于形状简单的碳钢零件。
（ 2 ） 油 ： 3 0 0 - 2 0 0 oC 冷 速 小 ， 但
550oC附近冷速也小。易导致不能淬硬，主要 用于合金钢零件。
三、淬火冷却方法的选择：
1． 单液淬火法：碳钢（水），合金钢（油） 2． 双液淬火法：先水后油，先油后空 3． 等温淬火：B下
1 . 组织： 较退火钢细.（S和T） 2. 目的：
（1）低碳钢：调整硬度、防止粘刀。 （2）中碳钢：细化晶粒 （3）高碳钢（过共析钢）：
强化（打碎网状 Fe3CⅡ网）
(4) 对力学性能要求不高的零件，
作为最终热处理。
正火与退火图片
三．正火与退火的选择
1. 从切削加工性考虑：
低碳钢易正火，高碳钢易退火。
4-1 钢在加热时的转变
一． 奥氏体的形成：（共析钢）
F(0.0218%C)+Fe3C(6.69%C)=A(0.77%C)
是通过晶格的重构及碳原子的扩散来完成的。 （1） A晶核的形成 （2） A晶核的长大 （百度文库） 剩余Fe3C的溶解 （4） A成分的均匀化
二. A晶粒长大及其控制措施
1. 合理选择加热温度和保温时间： 2. 钢中加入合金元素：
1 、 亚共析钢: Ac3 +(30-50)oC 2． 共析钢\过共析钢: Ac1+ (30-50)oC 3. 温度过高:晶粒粗大; 温度过低,硬度不足.
二. 淬火冷却介质的选择:
1. 理想冷却介质：冷却速度 > Vk
在C曲线鼻尖附近快冷， 以得到马氏体。 在650oC以上、400oC 以下慢冷，避免变形 或开裂。
2. 球化退火
将钢加热到Ac1以上20-300C，保温后炉冷。
（1） 目的：软化 （2）适用范围： 共析钢和过共析钢
3. 去应力退火
将钢加热到500-6500C左右，保温后炉冷。
（1）特点：不发生相变 （2） 目的：消除铸锻焊件的残余应力
二、正火
将钢件加热至Ac3( Accm)以上，保温后空冷。