钢的热处理原理和工艺
钢的热处理(原理及四把火)
钢的热处理钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等；3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（ A）的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。
（F比Fe 3 C先消失）3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。
（二）奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
分为 00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1~10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。
t10钢的热处理工艺,加热温度,冷却方式
T10钢的热处理工艺通常包括正火、淬火和回火三个步骤。
1. 正火处理：加热T10钢到适当的温度（比如850~880℃），保温一段时间后（比如1~2小时），然后以适当的速度冷却。
在这个过程中，通过控制相变的热力学和动力学来改变奥氏体向珠光体转变的模式，从传统的片层转变机制改变为“离异共析”的转变形式。
正火处理可以提高T10钢的硬度和强度，同时也会增强其耐磨性能。
2. 淬火处理：将正火后的T10钢加热到适当的温度（比如780~820℃），然后迅速冷却。
淬火介质通常选择水、油或空气。
淬火处理是T10钢热处理过程中必不可少的一步，它可以使材料获得高硬度和强度。
3. 回火处理：在淬火处理后进行，加热T10钢到适当的温度（比如150~250℃），保温一段时间（比如1~2小时），然后冷却。
回火处理是为了调整淬火处理后的硬度，使材料获得更好的韧性和韧度。
总的来说，T10钢的热处理工艺是一个复杂的过程，需要精确控制加热温度、冷却速度和保温时间等参数，以获得理想的材料性能。
机械基础课件：钢的热处理
等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到临界点A1以下 某一温度，恒温停留一段时间，在这段保温时间内发生组织
钢的热处理
1. 过冷奥氏体的等温转变曲线 以共析钢为例： 由于过冷温度和等温时间不同，过冷奥氏体的等温转变 过程及转变产物也不相同，表示过冷奥氏体不同的等温冷却 温度、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线叫做过冷 奥氏体的等温转变曲线，也称为C 1) C · 共析钢奥氏体的等温转变曲线是通过一系列不同过冷
3. (1) 从切削加工性考虑：钢件适宜的切削加工硬度为 170～230 HBS。因此，低碳钢、低碳合金钢应选用正火为预 备热处理。中碳钢也可选正火，含碳量超过0.5%的钢应选用
(2) 从零件的形状考虑：对于形状复杂的零件或大型铸 件，正火可能会因内应力过大而造成零件开裂，故应选用退
(3) 从经济性考虑：因正火比退火的操作简便，生产周 期短，成本低，在能满足使用要求的情况下，应尽量选用正
· 通过实验测出不同的过冷奥氏体在恒温下开始转变和 转变终了的时间，画到温度-时间坐标系中，然后把开始时间 和转变终了时间分别连接起来，即得到图3-4所示的共析钢C
钢的热处理
图3-4 共析钢C曲线
钢的热处理
2) 共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1) 珠光体类型(高温转变产物)： 共析钢A过冷到723~550℃之间，A等温转变产物属于P
钢的热处理
2. (1) (2) (3) 材料：中碳钢(45)、合金调质钢(40Cr) (4) 技术条件：表面50~55 HRC (5) 感应表面淬火方法如图3-6
钢的热处理
图3-6 钢的感应表面淬火
42crmo渗碳热处理
42crmo渗碳热处理42CrMo是一种常用的合金结构钢，具有较高的强度和耐磨性。
渗碳热处理是一种常见的热处理方法，可以进一步提高42CrMo钢的硬度和耐磨性。
本文将介绍42CrMo渗碳热处理的原理、工艺和效果。
一、渗碳热处理的原理渗碳热处理是将钢材置于含有碳元素的介质中，在高温条件下进行处理，使碳元素渗透到钢材表面，从而增加表面的碳含量。
通过调控渗碳介质的成分和处理温度，可以控制钢材表面的渗碳层的深度和硬度，进而提高钢材的耐磨性能。
二、42CrMo渗碳热处理的工艺1. 预处理：对42CrMo钢进行去油、除锈等预处理工作，确保表面清洁。
2. 渗碳：将42CrMo钢置于含有碳元素的渗碳介质中，通常使用气体、液体或固体介质进行渗碳。
不同的渗碳介质会对钢材表面形成不同的渗碳层。
3. 加热：将42CrMo钢置于炉中，进行加热处理。
加热温度通常在860°C至900°C之间，保持一定时间，使钢材充分吸收碳元素。
4. 淬火：将加热后的钢材迅速冷却，通常使用水、油或盐水进行淬火。
淬火可以使渗碳层硬化，提高钢材的硬度。
5. 回火：对淬火后的钢材进行回火处理，通常在300°C至600°C之间进行回火。
回火可以消除淬火过程中产生的内应力，提高钢材的韧性和强度。
三、42CrMo渗碳热处理的效果渗碳热处理可以显著提高42CrMo钢的硬度和耐磨性，增加其使用寿命。
渗碳层的硬度通常在HRC50至HRC60之间，比未经渗碳处理的钢材硬度要高出很多。
此外，渗碳层还具有较高的耐磨性和抗腐蚀性，可以有效延长钢材的使用寿命。
四、总结42CrMo渗碳热处理是一种常见的热处理方法，可以显著提高钢材的硬度和耐磨性。
通过控制渗碳介质的成分和处理工艺，可以得到不同深度和硬度的渗碳层，满足不同应用领域的需求。
然而，渗碳热处理也可能导致钢材变脆，因此在使用时需要进行合理的回火处理，以提高钢材的韧性和强度。
总体而言，42CrMo渗碳热处理是一种经济、有效的提高钢材性能的方法，具有广泛的应用前景。
钢的热处理原理及工艺
6.67 0.89 14.8 0.41 0.02
表明： 相界面向α一侧推移速度比向Fe3C一侧的推移速度快14.8倍。 通常情况下，片状珠光体的α片厚度比Fe3C片厚度大7倍。 所以奥氏体等温形成时，总是α先消失，剩余Fe3C。
3)残余Fe3C溶解
未溶解，这些Fe3C称为残余Fe3C。
也是一个点阵重构和碳的扩散过程。
（1）过冷奥氏体缓慢冷却，分解的过冷度很小，得到 近于平衡的珠光体组织。 （2）冷却速度较快时，可把过冷奥氏体过冷到较低温 度，碳原子尚可扩散，铁原子不能扩散，得到贝氏体组织。 （3）更快速的冷却，奥氏体迅速过冷到不能进行扩散 分解，得到马氏体组织。
Figure 8. TTT Diagram and microstructures obtained by different types of cooling rates
dC
A 长大
∆Cr↔k
dx
∆Cr↔α
2）奥氏体晶格改组
一般认为： ①平衡加热过热度很小时，通过Fe原子子扩散完成晶格改组。
②当加热过热度很大时，晶格改组通过Fe原子切变完成。
2）奥氏体晶核的长大速度
奥氏体晶核向铁素体和渗碳体两侧推移速度是不同的。
780℃时，
v v Fe 3C
C Fe 3C C
α→γ结束后，还有相当数量的Fe3C尚
残余Fe3C溶解
4）奥氏体均匀化
在原来Fe3C部位，C%较高，而原来α部位C% 较低，必须经过适当保温后，奥氏体中的C%才能均 匀。
A 均匀化
共析碳钢A形成过程示意图
1.奥氏体晶核的形成 2.奥氏体晶核的长大 3.残余渗碳体的溶解 4.奥氏体成分的均匀化
钢热处理的工艺方法特点
钢热处理的工艺方法特点
钢热处理是指通过加热和冷却的方式改变钢材的组织和性能。
其工艺方法特点如下：
1. 高温处理：钢热处理通常需要进行高温处理，以达到材料的相变温度，使其组织发生改变。
高温处理可使钢材微观组织中的碳溶解度增加，提高钢的硬度和强度。
2. 速冷处理：热处理过程中的速冷处理是钢热处理的一种重要方法，通过将钢材快速冷却至室温或低温，使钢材的组织发生相变，产生马氏体或贝氏体等具有更高硬度和强度的组织结构。
3. 淬火处理：淬火是钢热处理中最常用的方法之一，其通过将加热至临界温度以上的钢材快速冷却到室温，使其形成马氏体组织，从而提高钢材的硬度和强度。
淬火还可通过选择不同的冷却介质和工艺参数，来控制钢材的组织和性能。
4. 回火处理：回火是将已经淬火处理的钢材再次加热至较低温度，并保持一定时间后再冷却至室温。
通过回火处理，可以减轻淬火过程中产生的内应力，降低钢材的脆性，并提高其韧性和塑性。
回火还可以调节钢的硬度和强度。
5. 正火处理：正火是利用加热和冷却的方法，通过控制钢材的加热温度和冷却速度，使钢材的组织发生变化，达到一定的性能要求。
正火处理可以提高钢材的
强度和硬度，同时保持一定的韧性。
总体而言，钢热处理的工艺方法特点是通过加热和冷却的方式改变钢材的组织和性能，从而实现对钢材硬度、强度、韧性等性能指标的控制和调节。
不同的工艺方法可以根据需要选择，以满足不同的使用要求。
钢的热处理原理与方法论文
钢的热处理原理与方法论文摘要：热处理是指通过加热和冷却来改变金属材料的组织和性能。
钢的热处理是钢加工过程中重要的一步，可以显著改善钢材的强度、韧性和耐磨性等性能，提高其使用寿命和使用范围。
本文将介绍钢的热处理原理与方法，包括淬火、回火、正火等常用的热处理方法，以及热处理的影响因素和应用范围。
一、热处理原理钢的热处理是基于钢材的相变规律和组织变化规律来进行的。
钢材在加热过程中，会出现固溶、析出和相变等现象，从而改变钢材的组织和性能。
通过合理的加热和冷却过程，可以使钢材达到理想的组织状态，进而实现理想的力学性能。
钢材的相变规律是钢材热处理的基础。
一般来说，钢材的相变包括固溶相变和析出相变。
固溶相变是指固溶体中的一种化学成分在加热过程中溶解或析出的现象，如奥氏体相变和铁素体相变等。
析出相变是指固溶体中的化学成分在冷却过程中析出或析出的现象，如马氏体相变等。
钢材的组织变化规律是钢材热处理的另一个重要方面。
钢材的组织包括组织类型和组织形态两个方面。
组织类型是指钢材中各种物相的分布和比例，如奥氏体、铁素体、珠光体等；组织形态是指物相在钢材中的形状和大小，如粗大晶粒、细小晶粒等。
通过控制钢材的加热和冷却过程，可以控制钢材的组织类型和组织形态，从而实现理想的力学性能。
二、热处理方法1.淬火淬火是指将高温钢材迅速冷却到室温以下，使其产生马氏体相变。
马氏体具有高硬度和脆性的特点，可以显著提高钢材的硬度和强度，但降低了韧性。
因此，淬火一般需要进行回火处理来改善钢材的韧性。
2.回火回火是指将淬火后的钢材加热到较低温度并保温一段时间，然后冷却到室温。
回火可以消除淬火时产生的内应力和组织不均匀性，通过分解马氏体改善钢材的韧性，同时适当降低硬度和强度。
3.正火正火是指将低碳钢材加热到临界温度以上，保温一段时间，然后冷却至室温。
正火可以使铁素体相变为奥氏体，改善钢材的塑性和韧性，适用于需要保持一定塑性和耐久性的工件。
三、热处理的影响因素钢材的热处理效果和性能会受到多种因素的影响。
第9-10章钢的热处理原理及工艺
9.1 钢在加热时的转变
1、奥氏体的形成过程 2、影响A形成的因素(T、v、成分、原始组织等) 3、A晶粒大小及其影响因素
9.5 钢的回火
1、淬火钢的回火转变与回火组织 2、回火钢的性能 3、回火种类 4、回火脆性
9.6 钢的淬透性
9.2 钢在冷却时的转变
1、淬透性的概念
转变终了线
4——T+M；
5——M+少量AR； 6——M+少量AR
Vk
Ms
*对于碳钢而言， 条件3及4也难以得 到B组织。
⑥⑤ ④
③
②
①
时间
图5.24 共析钢的连续冷却速度对其组织与性能的影响
P、B、M相变参见（P244-264）
• 1 P相变—高温相变
• 要点：珠光体形核的本质、领先相、相间沉淀等的机理（解释）----普遍认可 在A晶界上优先形核。
• 普遍被认可的相变机理： 1.1 渗碳体和铁素体均可成为相变的领先相； 1.2 过共析钢以渗碳体为领先相，亚共析钢则为F，共析钢则两相均可； 1.3 过冷度小时以渗碳体为领先相; 过冷度大时铁素体为领先相.
• 因未能直接实验验证，尚无定论。 • 也有人认为P相变是两个共析共生，其出发点是
两相以相界面有机结合、有序配合；彼此间存在晶体学位向关系；相对量上具 有一定的比例关系。认为P是个整合体，P晶核是两相，否认领先相的存在。 其P的形成可描述： • A(贫碳区+富碳区）晶核P（F+Fe3C)P团。
C曲线与CCT曲线的区别： 1、CCT曲线的位置比C曲线靠右下方，过冷A转变的孕育区长，转变温度也低； 2、在高温转变区，连续冷却转变往往得到混合组织，组织晶粒外细内粗，而等温转变的
钢的热处理工艺及原理
钢的热处理工艺及原理引言钢是一种重要的金属材料，在工业、建筑、交通等领域中应用广泛。
然而，钢的性能和用途往往需要通过热处理来进行调整和优化。
钢的热处理是指通过控制钢材的加热、保温和冷却过程，使其在固态组织上发生相变或晶粒细化，从而改变钢的组织和性能。
本文将介绍钢的热处理工艺及原理。
钢的热处理工艺1. 加热钢材在进行热处理之前需要先进行加热。
加热的目的是使钢材达到适当的温度，以便进行后续处理。
加热温度通常根据钢材的成分和要求的性能来确定。
常用的加热方法包括火炉加热、电阻加热和电磁感应加热等。
在加热过程中，需要控制加热速率和均匀性，以避免钢材出现过热或局部过热现象。
2. 保温保温是指在加热完成后，将钢材保持在一定的温度下一段时间，使其内部结构逐渐均匀化。
保温时间的长短取决于钢材的尺寸和要求的性能。
保温时可以采用浸渍、覆盖或包覆等方式，以防止钢材的过热和氧化。
3. 冷却冷却是钢材热处理中的重要步骤，其目的是使钢材的组织在固态下发生相变或晶粒细化。
常用的冷却方法包括自然冷却、快速冷却（如水淬、油淬）和等温淬火等。
不同的冷却速率和方法可以得到不同的组织和性能。
钢的热处理原理钢的热处理原理主要涉及钢材的组织变化和相变规律。
下面介绍几种常见的热处理原理：1. 相变规律钢的相变规律是钢材在加热和冷却过程中发生的组织相变现象。
钢的相变分为凝固相变和回火相变两种。
凝固相变是指钢材从液相转变为固相的过程，常见的有固溶态转变和渗碳体转变等。
回火相变是指钢材在加热过程中的变硬、减脆和改变组织的现象，常见的有马氏体回火、余热回火和时效等。
2. 组织变化钢材在热处理过程中会发生组织的变化，主要包括相的改变、晶粒的细化和析出物的形成等。
不同的组织结构具有不同的性能，通过控制钢材的热处理工艺可以改变钢材的组织，从而调整和优化钢的性能。
3. 调质和强化钢的热处理不仅可以改变钢材的组织，还可以调整钢的性能。
通过热处理，可以使钢材的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能得到提高。
q355b热处理工艺
q355b热处理工艺1. 热处理工艺简介热处理是指通过加热和冷却的方式，改变材料的组织结构和性能。
q355b是一种常用的低合金高强度结构钢，广泛应用于桥梁、建筑、机械等领域。
本文将介绍q355b热处理工艺的原理、步骤和影响因素。
2. 热处理原理热处理可以改变材料的晶体结构和力学性能，通过控制加热温度、保温时间和冷却速率等参数，使材料达到预期的组织和性能要求。
对于q355b钢，常用的热处理方法包括退火、正火和淬火。
•退火：将材料加热到临界温度以上，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除内部应力、提高塑性和韧性。
•正火：将材料加热到临界温度以上，并在空气中自然冷却。
正火可以提高强度和硬度。
•淬火：将材料加热到临界温度以上，并迅速冷却至室温。
淬火可以获得高硬度和高强度。
3. q355b热处理步骤q355b热处理通常包括以下几个步骤：3.1 加热首先将q355b钢件放入加热炉中，加热至预定温度。
加热温度应根据材料的组织和性能要求来确定。
3.2 保温将加热至预定温度的q355b钢件保持一段时间，使温度均匀分布，并使晶体结构发生相应变化。
3.3 冷却根据所需的组织和性能要求，选择适当的冷却方法进行冷却。
对于退火，通常采用缓慢冷却至室温；对于正火，采用自然冷却；对于淬火，则需要迅速冷却。
3.4 回火（可选）在淬火后，如果需要降低材料的脆性并提高韧性，可以进行回火处理。
回火是将已经淬火的材料再次加热到较低的温度，并保持一段时间后缓慢冷却。
4. 影响因素q355b热处理的效果受多种因素的影响，包括温度、保温时间、冷却速率和材料初始状态等。
•温度：加热温度直接影响材料的晶体结构和性能，过高或过低的温度都会导致不良效果。
•保温时间：保温时间决定了晶体结构的变化程度，过短或过长都不利于得到理想的组织和性能。
•冷却速率：冷却速率影响材料的硬度和强度，快速冷却可以获得更高的硬度和强度。
•初始状态：材料的初始状态（例如铸造、锻造）也会对热处理效果产生影响，需要根据具体情况进行调整。
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。
钢的热处理
• 加热目的：奥氏体化（动画3-2-1[1]）
1.奥氏体的形成（以共析钢为例）
• 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 ① 第一步 奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。 ② 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。
③ 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。
织时的最小冷却速度。 • 转变在一温度区间进行并随冷
却速度变化 • 转变不均匀，可获得混合组织。
动画lxzhb
② 等温TTT在连续转变中的 应用
• CCT曲线位于TTT曲线右下 方 。 CCT 曲 线 获 得 困 难 ， TTT曲线容易测得。
• 可用TTT曲线定性说明连 续冷却时的组织转变情况。 方法是将连续冷却曲线绘 在C 曲线上，依其与C 曲 线交点的位置来说明最终
电镜下
➢ 贝氏体的性能 ➢ 上贝氏体强度与塑性都较低，无实用价值。 ➢ 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。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌 下贝氏体
③ 亚共析碳钢与过共析碳钢过冷奥氏体的等温转变 • 相同点：都具有转变开始与终了线。 • 不同点：先析出线 • C曲线位置随含碳量变化，共析钢过冷奥氏体最稳定
（1）奥氏体的晶粒度 • 晶粒大小的两种表达方法： ➢ 晶粒尺寸 ➢ 晶粒号N：将放大100倍的金相组织与标准晶粒号图片进行
比较。大小分为8级，1级最粗，8级最细。通常1～4级为
粗晶粒度，5～8级为细晶粒度。
• 本质晶粒度：钢加热到930℃±10℃、保温8小时、冷却后
金属学原理与热处理 第七章
1. 掌握等温转变曲线和连续冷却转变曲线 2.掌握碳钢在加热和冷却时的组织转变过程
和转变产物的性能 3.掌握合金的时效和调幅分解过程 二、热处理工艺 掌握退火、正火、淬火和回火工艺的目的、
温度和冷却方式，正确制定工艺
第七章钢在加热和冷却时的转变
§7.1 概述 §7.2 钢在加热时的转变 §7.3 钢的过冷奥氏体转变曲线
入γ的终了温度 Arcm---冷却时γ开始析出二次渗
碳体的开始温度
推荐钢号
40Cr 45﹟钢 GCr6 GCr15 65Mn 60Si2Mn
T8A T10A 9SiCr CrWMn 5CrMnMo
典型零件用钢的化学成分及临界温度
C 0.37～0.45 0.42～0.50 1.05～1.15 0.95～1.05 0.57～0.65 0.62～0.70 0.75～0.84 0.95～1.04 0.85～0.95 0.90～1.05 0.50～0.60
改变钢的临界点，从而改变过热度 本身扩散系数低，均匀化过程显著减缓。
奥氏体形成速度的因素
加热温度 原始组织 化学成分
扩散速度，相变驱动力 形核位置，碳扩散距离
碳，合金元素
§7.2 钢在加热时的转变
奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒的大小。
1-4级：粗晶 5-8级：细晶
§7.2 钢在加热时的转变
起始晶粒度 实际晶粒度
概述
概述
热处理作用（P177）：
1. 改变钢的内部组织、结构，以改善其性能，延长零件 使用寿命；
2. 消除铸造、锻压、焊接等热加工工艺造成的各种缺陷， 细化晶粒，消除偏析，降低内应力，使钢的组织和性能 更加均匀。
3. 预备热处理可以可以为后序加工及最终热处理作好 组织准备。
4140热处理工艺
4140热处理工艺引言：4140钢是一种常用的合金钢材料，具有良好的强度和耐磨性。
为了进一步提高其力学性能和耐磨性，常常需要对4140钢进行热处理。
本文将介绍4140热处理工艺的基本原理、工艺流程和工艺参数。
一、基本原理：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，使其达到所需的力学性能和耐磨性。
4140钢的主要成分是铁、碳、铬和锰，通过合理的热处理工艺，可以使其获得良好的硬度和韧性。
二、工艺流程：1. 预处理：将初始材料进行清洗和去除表面氧化物，以确保后续热处理的效果。
2. 加热：将4140钢材料加热到适当的温度，通常为800-850℃。
加热过程中要保持均匀加热，避免过热或不均匀加热导致材料变形或渗碳不均匀。
3. 保温：将加热到适当温度的4140钢材料保持一定时间，使其达到均匀的温度分布和相变。
4. 冷却：将保温后的4140钢材料迅速冷却，通常采用水淬或油淬的方式。
冷却速度的控制对最终材料的性能有重要影响，过快或过慢的冷却速度都会导致材料性能下降。
5. 回火：将淬火后的4140钢材料加热至适当温度，通常为150-300℃，保温一段时间后再进行冷却。
回火的目的是消除冷却过程中产生的内应力和脆性，并提高材料的韧性。
三、工艺参数：1. 加热温度：通常为800-850℃，根据具体要求可进行调整。
2. 保温时间：根据材料的尺寸和要求的硬度，保温时间一般为1-2小时。
3. 冷却介质：常用的冷却介质有水和油。
水淬可以获得更高的硬度，但会增加材料的脆性；油淬可以获得较好的韧性和耐磨性。
4. 回火温度：通常为150-300℃，根据要求的性能可进行调整。
5. 回火时间：根据材料的尺寸和要求的性能，回火时间一般为1-2小时。
四、工艺特点：1. 热处理可以提高4140钢的硬度和韧性，使其具有良好的综合力学性能。
2. 4140热处理工艺具有可控性好、适应性广的特点，能够满足不同应用领域的需求。
3. 4140热处理过程中需要注意加热温度、保温时间和冷却速度的控制，以避免产生过热或过冷的现象。
wc6铸造合金钢的热处理工艺
wc6铸造合金钢的热处理工艺铸造合金钢的热处理工艺一、热处理的基本原理1、调节组织的目的：通过温度变化和析出反应，使原材料的组织改变，达到优化材料性能的目的；2、改良韧性的目的：降低材料的晶粒尺寸，改善材料的韧性；3、失效温度的活化：将原材料的构造加以活化和失效，降低材料的失效温度。
二、铸造合金钢热处理工艺1、正火处理：即先冷却、再回火，常用回火温度为820-820°C，以减少残余应力；2、贴地火处理：在正火处理后，钢件进行低温回火，典型的回火温度为650-680°C，以提高钢件的抗冲击性能；3、空冷处理：即先回火或正火处理后在常温下空冷，减小钢件内部残余应力；4、加热处理：将钢件加热至500-650°C，冷却至不低于200°C，减小结构本体的硬度，改善钢件的耐磨性能、抗内应力性能和抗划伤性能；5、低温处理：即将钢件加热至200-300°C，保持片刻再空冷，改变或恢复钢件组织状态，以改善钢水冷却过程中的变形；6、淬火处理：将钢材加热至830-900°C，保持片刻再分成正火线和回火线，淬火增加钢件的抗拉强度和抗准抗强度；7、脆化处理：将钢件加热至680-750°C，保持25-60分钟，冷却至不低于200°C，后空冷，提高钢件的抗冲击性能；8、回火处理：将钢件加热至500-550°C，冷却至常温后回火，提高硬度，降低组织晶粒尺寸，以增强不锈钢的耐蚀性能。
三、铸造合金钢热处理实施要求1、控制加热和冷却过程：要控制加热和冷却速度，保证温度在试验室规定的精度内，同时避免温度不均匀的情况；2、控制工件尺寸：工件的外形和尺寸应满足设计要求，尺寸偏差不能超过合格规定；3、确保温度测量准确：要使用专用仪器进行温度测量，保证温度测量精度；4、检查材料完整性：检查并记录材料的表面状态、质量和组织，确保材料的完整性和质量；5、检查热处理参数：确保热处理的温度、时间、次数等参数满足要求；6、检查安全性：确保加热和冷却过程的安全性，避免发生意外事件；7、检查机械性能：机械性能要满足工艺设计要求，同时要检查过程中的应力和残余应力是否符合要求；8、检查外观质量：确保外观表面按设计要求，无腐蚀现象发生。
钢的热处理原理和工艺
钢的热处理原理和工艺1. 引言热处理是指通过加热和冷却等一系列控制过程，对金属材料进行组织和性能的变化，达到改善材料性能的目的。
钢的热处理是一种常见的金属热处理方法，具有广泛的应用领域。
本文将介绍钢的热处理原理和常用的热处理工艺。
2. 钢的热处理原理钢的热处理是指通过加热和冷却等工艺手段，改变钢的组织结构和性能。
钢的热处理原理基于钢的相变规律和材料的热力学性质。
2.1 钢的相变规律钢在加热过程中会发生相变，包括固相组织的相变和奥氏体的相变。
固相组织的相变主要包括铁素体相变和铁碳体相变。
奥氏体的相变主要包括奥氏体的析出和奥氏体的变质。
•铁素体相变：在约720℃以下，将奥氏体加热到过共饱和温度800℃以上，冷却后会发生铁素体相变，即奥氏体转变为铁素体。
•铁碳体相变：在约720℃以下，将铁素体加热到过共饱和温度800℃以上，冷却后会发生铁碳体相变，即铁素体转变为奥氏体。
•奥氏体析出：在约720℃以上，奥氏体中的碳溶解度增加，冷却过程中会发生奥氏体析出。
•奥氏体变质：在较低温度下，奥氏体中的碳溶解度减小，会发生奥氏体的变质。
2.2 热力学性质钢材的热力学性质主要包括材料的固相平衡线和相似线。
固相平衡线是指材料在一定条件下的相变温度和温度范围，影响钢材在热处理过程中的相组织变化。
相似线是指材料在加热和冷却过程中的相变特征线，对控制材料的相变过程具有重要意义。
3. 常用的热处理工艺钢的热处理包括多种工艺，常用的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火等。
3.1 退火退火是指将钢材加热到一定温度，保温一段时间后缓慢冷却的过程。
退火的目的是消除应力，改善钢材的塑性和韧性。
退火方式包括全退火、球化退火、等温退火等。
3.2 正火正火是指将钢材加热到显微组织转变温度区间的一个温度段，保温一段时间后冷却到室温。
正火的目的是调整钢材的组织和硬度，提高钢材的抗拉强度和硬度。
3.3 淬火淬火是指将钢材加热到显微组织转变温度区间的一个温度段，保温一段时间后迅速冷却，使钢材的组织转变为奥氏体。
钢的热处理原理及工艺
钢的热处理原理及工艺钢热处理是指通过加热和冷却工艺来改变钢的组织结构和性能的方法。
钢的热处理可以使钢的硬度、强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性等性能得到提高，从而满足不同工程需求。
下面将详细介绍钢的热处理原理及工艺。
1. 钢的热处理原理钢的热处理是基于钢的相变规律和固溶体的形成原理进行的。
钢的相变主要包括相变温度、相变点和相变组织的变化。
根据钢材的成分和热处理工艺的不同，钢的相变主要包括铁素体转变为奥氏体、奥氏体转变为马氏体、回火和淬火等。
2. 钢的热处理工艺（1）退火：退火是将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温的热处理方法。
退火可以消除钢内部的应力，恢复钢材的塑性和韧性，并改善钢的加工性能。
常见的退火工艺有全退火、球化退火和正火等。
（2）淬火：淬火是将钢加热到一定温度，然后迅速冷却的热处理方法。
淬火可以使钢的组织变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。
淬火的冷却介质可以选择水、油或空气等。
（3）回火：回火是将淬火后的钢再加热到一定温度，然后冷却的热处理方法。
回火可以消除淬火的残余应力，减轻和改变马氏体的形成，从而提高钢的韧性和耐脆性。
常见的回火温度通常在300-700之间。
（4）正火：正火是将钢加热到一定温度，然后在空气中冷却的热处理方法。
正火可以消除钢的残余应力，改善钢的韧性和塑性，并提高钢的强度。
正火的温度通常在700-900之间。
（5）调质：调质是将已经淬火或正火的钢加热到低于共析线或乳状奥氏体线的温度，然后冷却的热处理方法。
调质可以使钢的硬度和强度得到进一步提高，并保持一定的韧性和塑性。
（6）固溶处理：固溶处理是将含有合金元素的钢材加热到一定温度，使合金元素溶解在钢基体中，然后快速冷却的热处理方法。
固溶处理可以提高钢的硬度和强度，并改善钢的耐磨性和耐腐蚀性。
总之，钢的热处理通过控制钢材的加热和冷却过程，使钢的组织结构得到改善，从而达到提高钢的性能的目的。
钢的热处理工艺选择应根据钢材的组成、要求和使用条件等因素进行合理的确定。
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。
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(3)残余渗碳体的溶解；
(4)奥氏体成分的均匀化。
共析钢中奥氏体形成过程示意图
a)形核；b)长大；c)残精余品渗课碳件体溶解；d)奥氏体均匀化
奥
4秒
氏
体
6秒
形
成
8秒
示
意
图
15秒
精品课件
对于亚共析钢、过共析钢的奥氏体化过程： 1.亚共析钢：
F+P→F+A→A 2.过共析钢：
Fe3C + P → Fe3C + A → A
晶粒号的标准精等品级课件图(100×)
二、钢在冷却时的组织转变
冷却方式：等温冷却；连续冷却。
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1.奥氏体的等温转变
1）定义 不稳定的过冷奥氏体经过一段时间的等温
保持，转变为稳定的新相的过程。 2）转变产物
珠光体（粗珠光体、索氏体、屈氏体） 贝氏体（上贝氏体、下贝氏体） 马氏体（低碳马氏体、高碳马氏体）
形成上贝氏体组织。 组织组成：
铁素体+渗碳体
组织特征：
铁素体 ——长成板条状大致平行分布
渗碳体 ——呈粒状或短杆状分布在铁素体板条之间。
精品课件
a）形成温度范围
550℃ ~ 350℃ b）组织——上贝氏体（B上）
形态呈典型羽毛状 C）性能
硬度为40 ~ 45HRC 强度低，塑性很差，
基本上没有使用价值。
170 ~ 220HBW 有一定的塑性，具有较
珠光体组织 3800×
好的综合 力学性能。 精品课件
a）形成温度范围
650℃ ~ 600℃
b）组织——索氏体（S）
细片状珠光体
片层间距0.4 ~ 0.2μm
C）性能
硬度为230 ~ 320HBW 索氏体组织 8000× 综合力学性能优于
粗珠光体。
精品课件
根本原因：是由于铁具有同素异构转变特 性，从而使钢在加热和冷却过程中发生组织和 结构上的变化，从而可以改善和提高获得所需 要的使用性能。
精品课件
二、热处理的分类
精品课件
常见热精处品课理件 车间
加热
保温
精冷品课却件
§2.钢在加热及冷却时的组织转变
一、钢在加热时的组织转变
1.钢在加热和冷却时的相变温度 加热温度选择的理论依据——铁碳合金状态图； 但实际转变温度（相变温度）比状态图上的
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c
b a
a = b≠c
——碳原子
低碳马氏体
组织特征：
呈 一束一束相互平行的 细条状板条。
M板条
性能特点：
硬度可达 HRC 45~50 ，
具有较高的强度
及良好的韧性。
M板条束
精品课件
低碳马氏体组织形态
高碳马氏体
组织特征： 断面呈针状或片状
性能特点： 硬度均在≥ HRC 60， 表现为硬度高而脆性
变时发生体积膨胀； d）马氏体转变的不彻底性，仍有少量未转变的A
被保留下来，成为残余奥氏体（用AR表示）。
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e）马氏体中溶入过多的碳而使α-Fe晶格发生畸变，
形成组织不稳定；
f）过冷A转变为马氏体所需的最小冷却速度称为 临界冷却速度（用Ѵc表示）。
§1.钢的热处理原理及分类
一、热处理原理 1.定义
将钢在固态范围内，采用适当的方式进行 加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构 与性能的工艺方法。
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2.工艺曲线
注明： 临界温度（A1、A3、Acm）
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3.原理： 热处理不改变工件的形状和尺寸，只改变
工件的内部组织和性能的一种非常重要的工艺 方法。
临界温度（A1、A3、Acm ）有一定的滞后现象，
采用代号表示。即：加热(c) 和冷却(r) A3—Ac3—Ar3 A1—Ac1—Ar1 Acm —Accm —精品A课件rcm
钢在加热和冷却时的临界温度
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2.奥氏体的形成（以共析钢为例）
(1)奥氏体晶核的形成； (2)奥氏体晶核的长大；
（基本过程）
下贝氏体组织 630 ×
良好的塑性和韧性。
采用等温淬火方法可获得B下，是各种复杂模具、 量具、刀具热处理后的一种理想组织。
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2）马氏体型转变区（Ms ~
Mf）
——低温连续转变
①定义
碳在α-Fe中的过饱和固溶体 ——称为马氏体（用M表示）
②分类 根据碳含量不同分为： 低碳马氏体—— < 0.20%C 高碳马氏体—— > 0.25%C
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下贝氏体组织 组织组成：
铁素体+渗碳体
组织特征：
铁素体
——长成针片状，互不平行，有一定角度，形成分枝；
渗碳体
——呈粒状或细小短条状分布在铁素体片内。
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a）形成温度范围
350℃ ~ Ms
b）组织——下贝氏体（B下）
形态呈黑色针叶状
C）性能
硬度可达45 ~ 55HRC 具有较高的强度及
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3.奥氏体晶粒的长大 晶粒的长大主要是依靠较大晶粒吞并较小晶
粒和晶界迁移的方式进行的。
晶粒的吞并与长大过程 为了防止晶粒长的粗大，严格控制加热温度和保温时间。
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4.奥氏体晶粒大小的实际意义：
钢中奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组织和性能。 奥氏体晶粒细小，则其转变产物的组织也较细小，性能较好； 反之，转变产物的组织则粗大，而且其性能也较差。
大。
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③马氏体的性能特点 1、硬度高，且随C%的增加而增加； 2、强度高，亦随C%的增加而增加。
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④马氏体转变特点
a）过冷 A 转变为马氏体是一种非扩散型转变； b）马氏体转变是在一定温度范围内（Ms ~ Mf）的
连续冷却过程中进行的； c）马氏体的转变速度极快，产生很大的内应力，转
a）形成温度范围
600℃ ~ 550℃ b）组织——屈氏体（T）
极细片状珠光体
片层间距< 0.2μm
C）性能 硬度为330 ~ 400HBW 屈氏体组织 8000 ×
综合力学性能优于索氏体。 规律：形成温度↓；片层间距↓ ；硬度↑。
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2）贝氏体型转变区（550℃ ~Ms ）
——中温等温转变
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共析钢等温冷却转变曲线图（C曲线或为TTT曲线） 表示：过冷奥氏体的等温
转变温度~转变时间~转变产物 的关系。
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1）珠光体型转变区（ A1 ~ 550℃ ）
——高温等温转变
a）形成温度范围
A1 ~ 650℃
b）组织——珠光体（P）
粗片状珠光体
片层间距 > 0.4 μm
C）性能
强度比较高，硬度适中
第五章
钢的热处理原理和工艺
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热处理是改善金属材料使用性能和工艺性 能的一种非常重要的工艺方法。
热处理是机械零件及工具制造过程中的重 要工序。它担负着改善工件的组织和性能，充 分发挥材料潜力，从而提高产品质量延长使用 寿命的重要任务。
重要的机械零件必须经热处理才能获得良 好的使用性能。
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