第五章钢的热处理说课讲解
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B上， 550 ~ 350℃产物 —— 羽毛状，小片状Fe3C分布在F间。 B上， 强度和韧性差
45钢，B上+B下，×400 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×
B下， 350℃ ~ MS 产物 B下，韧性高，综合机械性能好。
T8钢，B下，黑色针状
光学显微照片 ×400
F 针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000×
平衡时：A1、 A3、 Acm 加热时：Ac1、 Ac3 、Accm 冷却时：Ar1、Ar3 、Arcm
5.1.3.1晶粒大小的表示方法 晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×)
本质粗
本质细
5.1.3.2 奥氏体晶粒的长大及其影响因素
• 奥氏体的晶粒度
– 晶粒度 – 起始晶粒度 – 实际晶粒度 – 本质晶粒度
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏 体的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生 产中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
4.冶炼和脱氧条件
冶炼时用铝脱氧，使之形成AlN微粒；或加入Nb、 Zr、V、Ti等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物颗 粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温度 下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相微 粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。
5.2.1 钢在冷却时的组织转变
1．过冷A的等温转变 2．过冷A的连续冷却转变
5.2.2.过冷奥氏体的等温转变
（一）、过冷奥氏体含义
是指在相变温度A1线一下，未发生 转变的而处于不稳定状态的奥氏体。
（二）、共析钢的等温转变
曲线图建立
1、建立不同冷却速度冷却曲
线。
2、将过冷奥氏体开始转变点
连接起来
孕育期最短
过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能
过冷A的等温转变
过冷A :
温度 < A1时，A不稳定。
A等温转变曲线
(TTT 或 C 曲线) 高温转变，A1 ~ 550℃ 过冷A → P 型组织
中温转变，550℃ ~ MS 过冷A →贝氏体型组
织 ( B=B上+B下 )
低温转变，MS ~ Mf 过冷A →马氏体 ( M )
3、将过冷奥氏体终止转变点
连接起来，最终形成象英文字
母C 故又称“C曲线” 又称
TTT曲线 。(T_Temperature
T_Time
T_Transformation)
5.2.3奥氏体等温转变曲线
C曲线 TTT曲线
T_Temperature T_Time
T_Transformation
温 700 度
共析钢的C 曲线
高温组织(P 型组织) —— F + 层片状 Fe3C
珠光体 P 索氏体 S 托氏体 T
层片间距：P > S > T
索氏体
S 8000×
珠光体 P ，3800×
托氏体
T 8000×
高温组织:A P转变过程（550 ℃以上） ：
晶格改变和Fe，C原子扩散。
中温组织:（550℃ ~ MS） —— C原子扩散， Fe原子不扩散 过冷A → 贝氏体 B（碳化物 + 含过饱和C的F ）
5.1.3.3影响奥氏体晶粒长大的因素
1.加热温度 加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥氏
体晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加 热温度范围。 2.保温时间
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随 保温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且 不会无限制地长大下去。
5.1.3.3影响奥氏体晶粒长大的因素
热处理的分类:
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
火焰加热
表面淬火
表面热处理
化学热处理
感应加热
渗碳 渗氮 碳氮共渗
形变热处理 ：形变强化+热处理
5.1.1 钢在加热时的转变
热处理的概念: 把固态金属材料在一定介质中的加
热、保温和冷却，以改变其组织和机械性能的一种工艺 。
5.1.1 钢在加热时的组织转变
临界转变温度线
第五章 钢的热处理
5.1 钢在加热时的转变 5.2 钢在加冷却时的转变 5.3 钢的普通热处理 5.4 钢的表面热处理和化学热处理 5.5 热处理新技术 5.6 热处理工艺的应用
钢的热处理工艺
钢的热处理是把固态下的钢，通过加热、保温和冷却，使其组织、
结构发生变化，获得所需机械性能的工艺方法。
热处理可以是中间工序，也可以是最终工序。
600
过冷奥氏体区
Ar1
＞0.4μm
0.4~0.2μm ＜0.2μm
5.2.3奥氏体等温转变产物
P
珠光体转变
S
P Fe、C扩散
T
(℃)
500
B上
贝氏体转变
400
B 只有C扩散
300 Ms
B下
200
100 0 Mf
马氏体转变 M
非扩散切变
-100 0.5 1 10 102 103 104 105 时间(s)
T/℃
800 A3 A
700 A1
A→F A+F
600 A→P P+F
500
400 A→B B
Ms
300
200
100 Mf M+A' 0
-100 0
1
10 102 103 104
时间/s
T/℃ 800 Acm A 700 A1 A→Fe3CⅡ
A+Fe3CⅡ
600 A→P
P+Fe3CⅡ
500
400
A→B B
低温转变过程:奥氏体向马氏体的转变
• 当奥氏体被迅速冷却到MS -----Mf线之间产生马氏
体
板条M, 平行的细板条束组成
片状M（凸透镜状）
亚（过）共析钢过冷A的等温转变图（等温冷却曲线）
1、亚共析钢等温曲线与共析钢相比，C曲线左移，且 Ms、Mf线向上移动。多出一条过冷AF 线。 2、过共析钢共析钢相比， C曲线左移，多出一条A Fe3CⅡ的转变开始线，且Ms、Mf 线上（下）移。
300
200 Ms
100
M+A'
0
Mf
-100 01
10 102 103 104 105 时间/s
影 响C曲 Nhomakorabea线
形
状
和 1、碳的影响形状、位置
位 置
（1）、亚共析钢含碳量增加
的 奥氏体的稳定性增加,“C曲线”
因 向右移动。
素 （2）、过共析钢含碳量增加
奥氏体的稳定性减少,“C曲线”
动
2、合金元素的影响形状、位置
除了Co(使得“C曲线”左移)外，其它大部分金属元素 使奥氏体稳定性增加“C曲线”右移，有部分元素如(Cr、 Mo、W、V)双“C曲线”
3、加热温度和时间
• 温度越高，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒也越
大，奥氏体的稳定性提高，C曲线向右移动。
• 保温时间越长，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒 也越大，晶界则减少，奥氏体的稳定性提高，C 曲线向右移动。
45钢，B上+B下，×400 光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×
B下， 350℃ ~ MS 产物 B下，韧性高，综合机械性能好。
T8钢，B下，黑色针状
光学显微照片 ×400
F 针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒 电子显微照片 12000×
平衡时：A1、 A3、 Acm 加热时：Ac1、 Ac3 、Accm 冷却时：Ar1、Ar3 、Arcm
5.1.3.1晶粒大小的表示方法 晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时(100×)
本质粗
本质细
5.1.3.2 奥氏体晶粒的长大及其影响因素
• 奥氏体的晶粒度
– 晶粒度 – 起始晶粒度 – 实际晶粒度 – 本质晶粒度
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏 体的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生 产中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
4.冶炼和脱氧条件
冶炼时用铝脱氧，使之形成AlN微粒；或加入Nb、 Zr、V、Ti等强碳化物形成元素，形成难溶的碳化物颗 粒。第二相微粒能阻止奥氏体晶粒长大，在一定温度 下晶粒不易长大；只有当超过一定温度时，第二相微 粒溶入奥氏体后，奥氏体才突然长大。
5.2.1 钢在冷却时的组织转变
1．过冷A的等温转变 2．过冷A的连续冷却转变
5.2.2.过冷奥氏体的等温转变
（一）、过冷奥氏体含义
是指在相变温度A1线一下，未发生 转变的而处于不稳定状态的奥氏体。
（二）、共析钢的等温转变
曲线图建立
1、建立不同冷却速度冷却曲
线。
2、将过冷奥氏体开始转变点
连接起来
孕育期最短
过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能
过冷A的等温转变
过冷A :
温度 < A1时，A不稳定。
A等温转变曲线
(TTT 或 C 曲线) 高温转变，A1 ~ 550℃ 过冷A → P 型组织
中温转变，550℃ ~ MS 过冷A →贝氏体型组
织 ( B=B上+B下 )
低温转变，MS ~ Mf 过冷A →马氏体 ( M )
3、将过冷奥氏体终止转变点
连接起来，最终形成象英文字
母C 故又称“C曲线” 又称
TTT曲线 。(T_Temperature
T_Time
T_Transformation)
5.2.3奥氏体等温转变曲线
C曲线 TTT曲线
T_Temperature T_Time
T_Transformation
温 700 度
共析钢的C 曲线
高温组织(P 型组织) —— F + 层片状 Fe3C
珠光体 P 索氏体 S 托氏体 T
层片间距：P > S > T
索氏体
S 8000×
珠光体 P ，3800×
托氏体
T 8000×
高温组织:A P转变过程（550 ℃以上） ：
晶格改变和Fe，C原子扩散。
中温组织:（550℃ ~ MS） —— C原子扩散， Fe原子不扩散 过冷A → 贝氏体 B（碳化物 + 含过饱和C的F ）
5.1.3.3影响奥氏体晶粒长大的因素
1.加热温度 加热温度愈高，晶粒长大速度越快，奥氏
体晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加 热温度范围。 2.保温时间
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随 保温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且 不会无限制地长大下去。
5.1.3.3影响奥氏体晶粒长大的因素
热处理的分类:
退火
普通热处理
正火 淬火
回火
火焰加热
表面淬火
表面热处理
化学热处理
感应加热
渗碳 渗氮 碳氮共渗
形变热处理 ：形变强化+热处理
5.1.1 钢在加热时的转变
热处理的概念: 把固态金属材料在一定介质中的加
热、保温和冷却，以改变其组织和机械性能的一种工艺 。
5.1.1 钢在加热时的组织转变
临界转变温度线
第五章 钢的热处理
5.1 钢在加热时的转变 5.2 钢在加冷却时的转变 5.3 钢的普通热处理 5.4 钢的表面热处理和化学热处理 5.5 热处理新技术 5.6 热处理工艺的应用
钢的热处理工艺
钢的热处理是把固态下的钢，通过加热、保温和冷却，使其组织、
结构发生变化，获得所需机械性能的工艺方法。
热处理可以是中间工序，也可以是最终工序。
600
过冷奥氏体区
Ar1
＞0.4μm
0.4~0.2μm ＜0.2μm
5.2.3奥氏体等温转变产物
P
珠光体转变
S
P Fe、C扩散
T
(℃)
500
B上
贝氏体转变
400
B 只有C扩散
300 Ms
B下
200
100 0 Mf
马氏体转变 M
非扩散切变
-100 0.5 1 10 102 103 104 105 时间(s)
T/℃
800 A3 A
700 A1
A→F A+F
600 A→P P+F
500
400 A→B B
Ms
300
200
100 Mf M+A' 0
-100 0
1
10 102 103 104
时间/s
T/℃ 800 Acm A 700 A1 A→Fe3CⅡ
A+Fe3CⅡ
600 A→P
P+Fe3CⅡ
500
400
A→B B
低温转变过程:奥氏体向马氏体的转变
• 当奥氏体被迅速冷却到MS -----Mf线之间产生马氏
体
板条M, 平行的细板条束组成
片状M（凸透镜状）
亚（过）共析钢过冷A的等温转变图（等温冷却曲线）
1、亚共析钢等温曲线与共析钢相比，C曲线左移，且 Ms、Mf线向上移动。多出一条过冷AF 线。 2、过共析钢共析钢相比， C曲线左移，多出一条A Fe3CⅡ的转变开始线，且Ms、Mf 线上（下）移。
300
200 Ms
100
M+A'
0
Mf
-100 01
10 102 103 104 105 时间/s
影 响C曲 Nhomakorabea线
形
状
和 1、碳的影响形状、位置
位 置
（1）、亚共析钢含碳量增加
的 奥氏体的稳定性增加,“C曲线”
因 向右移动。
素 （2）、过共析钢含碳量增加
奥氏体的稳定性减少,“C曲线”
动
2、合金元素的影响形状、位置
除了Co(使得“C曲线”左移)外，其它大部分金属元素 使奥氏体稳定性增加“C曲线”右移，有部分元素如(Cr、 Mo、W、V)双“C曲线”
3、加热温度和时间
• 温度越高，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒也越
大，奥氏体的稳定性提高，C曲线向右移动。
• 保温时间越长，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒 也越大，晶界则减少，奥氏体的稳定性提高，C 曲线向右移动。