第7章+钢的热处理

机械工程材料大连海洋大学精品课程授课教师：潘颖授课时间：2013年05月2目录第4篇材料的应用第3篇常用机械工程材料第2篇金属材料组织和性能的控制第1篇金属材料的结构与性能3第2篇金属材料组织和性能的控制第4章钢的热处理3第8章钢的合金化3

3第5章铁-碳合金相图3第6章金属的塑性变形与再结晶3第7章钢的热处理3第3章金属的结晶与同素异构转变4热处理的概念第7章钢的热处理将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺方法。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术5热处理工艺分类第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术普通热处理表面热处理化学热处理其他热处理退火正火淬火回火感应加热表面淬火火焰加热表面淬火电接触加热渗碳渗氮碳氮共渗渗其他非金属真空热处理形变热处理控制气氛热处理激光热处理6临界温度与实际转变温度第7章钢的热处理铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。钢加热时的实际转变温度分别用Ac1、Ac3、Accm表示;冷却时的实际转变温度分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术77.1.1奥氏体的形成---形核和长大第7章钢的热处理奥氏体形核

首先在铁素体与渗碳体相界形核。奥氏体晶格长大

奥氏体晶核通过碳原子的扩散向铁素体和渗碳体方向长大。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术87.1.1奥氏体的形成---形核和长大第7章钢的热处理残余渗碳体溶解

铁素体的成分、结构更接近于奥氏体，因而先消失。残余的渗碳体随保温时间延长继续溶解直至消失。奥氏体成分均匀化

渗碳体溶解后，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。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术97.1.1奥氏体的形成第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术107.1.2奥氏体晶粒的大小与控制第7章钢的热处理1.奥氏体的晶粒度

奥氏体化刚完成时的奥氏体晶粒非常细小均匀，称为起始晶粒度。温度进一步升高，保温时间继续延长，会出现奥氏体晶粒长大的现象。晶粒的长大依靠大晶粒吞并小晶粒和晶界迁移的方式进行。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术117.1.2奥氏体晶粒的大小与控制第7章钢的热处理1.奥氏体的晶粒度

钢在加热时奥氏体晶粒的长大倾向称为本质晶粒度。表示钢在规定条件下奥氏体晶粒长大的倾向；并不表示实际晶粒大小。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术晶粒度为1-4级的是本质粗晶粒钢；5-8级的是本质细晶粒钢。前者晶粒长大倾向大；后者晶粒长大倾向小。127.1.2奥氏体晶粒的大小与控制第7章钢的热处理2.影响奥氏体晶粒大小的因素

加热温度和保温时间

加热速度钢的成分[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术加热温度越高保温时间越长奥氏体晶粒越粗大加热速度越快形核率越高晶粒越细小碳含量增加长大倾向大残余渗碳体阻碍晶粒长大13热处理冷却的两种方式第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术等温冷却

连续冷却

147.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术奥氏体在相变温度A1以下，处于不稳定状态；将要发生相变却还没有发生；这种暂时存在的非稳定奥氏体称为过冷奥氏体。157.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术1.过冷奥氏体等温转变曲线(1)过冷奥氏体等温转变曲线的建立

以共析钢为例：取一批小试样并进行奥氏体化；将试样分组淬入低于A1点的不同温度的盐浴中,隔一定时间取一试样淬入水中；测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系；167.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术记录各个等温温度下的转变开始时间和转变终了时间，并画在“温度----时间（对数）”坐标系中;将各转变开始点和转变终了点用光滑曲线连接起来，即可得到过冷奥氏体等温转变曲线；曲线形状象字母C，所以又称C曲线，也称TTT曲线。177.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(2)过冷奥氏体等温转变曲线的分析C曲线中各线的分析C曲线中各区的分析孕育期

越小过冷奥氏体稳定性越小孕育期最小处“鼻尖”鼻尖以上温度较高相变驱动力小鼻尖以下温度较低扩散困难从而使奥氏体稳定性增加时间温度A1MSMfA过冷PBMA→MA→BA→P转变开始线转变终了线奥氏体187.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术2.过冷奥氏体等温转变产物的组织与性能

随过冷度不同，过冷奥氏体将发生---珠光体转变贝氏体转变马氏体转变A1～550℃铁素体与渗碳体片层相间的机械混合物转变温度愈低，层间距愈小197.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(1)珠光体转变---高温转变

按层间距离的大小，珠光体组织可分为珠光体（P）、索氏体（S）和托氏体（T）。并无本质区别，也没有严格界限，只是形态上不同。片间距越小，钢的强度、硬度越高，塑性和韧性略有改善珠光体托氏体索氏体207.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术过冷奥氏体高温转变产物的形成温度和性能217.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，长大过程中，两侧奥氏体的含碳量下降，促进了铁素体形核，两者相间形核并长大，形成一个珠光体团。227.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术237.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(2)贝氏体转变---中温转变550℃-MsB根据其组织形态不同，贝氏体又分为上贝氏体(B上)和下贝氏体(B下)。上贝氏体

550-350℃光镜下呈羽毛状。电镜下为不连续棒状的渗碳体分布于自奥氏体晶界向晶内平行生长的铁素体条之间。光镜下电镜下247.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术下贝氏体

350℃-Ms在光镜下呈竹叶状。光镜下电镜下在电镜下为细片状碳化物分布于铁素体针内，并与铁素体针长轴方向呈55-60º角。257.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术上贝氏体强度和塑性都较低，而且脆性大，无实用价值；下贝氏体不仅强度、硬度高，塑性韧性也较好，即具有良好的综合力学性能。生产中常采用等温淬火来获得下贝氏体。267.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术贝氏体转变是一种半扩散型转变，即只有碳原子扩散而铁原子不扩散。转变过程也是形核和长大的过程。277.2.1过冷奥氏体的等温转变---上贝氏体第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术转变温度较高（550～350℃）；首先在奥氏体中的贫碳区形成铁素体晶核；然后从奥氏体晶界向晶内沿一定方向成排长大；铁素体片长大时，它能扩散到周围的奥氏体中，使其富碳；最后在铁素体条间析出Fe3C短棒，形成上贝氏体。上贝氏体转变过程287.2.1过冷奥氏体的等温转变---下贝氏体第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术转变温度较低（350～230℃）；首先在奥氏体晶界或晶内某些晶面上生成铁素体晶核；然后沿奥氏体的一定晶向呈针状长大。铁素体片长大时，由于碳原子扩散能力低，不能长距离扩散，只能在一定晶面上以断续碳化物粒子的形式析出，形成下贝氏体。下贝氏体转变过程297.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(2)马氏体转变Ms点以下M马氏体是碳在α-Fe中的过饱和间隙固溶体。根据其组织形态不同，可分为板条状和针状两大类。形态取决于奥氏体的含碳量<0.2%板条马氏体>1.0%针状马氏体

0.2～1.0%两者混合组织板条状马氏体

针状马氏体

307.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术硬度取决于碳质量分数

碳含量增加M硬度升高

>0.6％

硬度提高平缓合金元素的影响不大M塑性和韧性与其含碳量有关针状马氏体脆性大板条状马氏体塑性和韧性好317.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术马氏体转变是一种非扩散型转变，碳原子和铁原子都不扩散。转变是通过铁原子的移动来完成γ-Fe向α-Fe的晶格改组。形成速度极快，冷却到Ms点以下时，瞬间形核（无孕育期）。温度下降，马氏体转变量增加，降温停止，马氏体转变也停止。转变不彻底，含碳量越高，残余奥氏体量越多。含碳质量分数<0.5%忽略残余奥氏体327.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术3.影响C曲线的因素---奥氏体成分

奥氏体化条件(1)碳质量分数(2)合金元素(3)加热温度和保温时间337.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(1)碳质量分数共析钢的过冷奥氏体最稳定，C曲线最靠右。Ms与Mf点随含碳量增加而下降。与共析钢相比，亚共析钢和过共析钢C曲线的上部各多一条先共析相的析出线。347.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(2)合金元素除Co外,凡溶入奥氏体的合金元素都使C曲线右移。除Co和Al外,所有合金元素都使Ms与Mf点下降。357.2.1过冷奥氏体的等温转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(3)加热温度和保温时间奥氏体化温度越高保温时间越长碳化物溶解越完全奥氏体成分越均匀不利于过冷奥氏体的转变从而增加了它的稳定性C曲线右移367.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术1.过冷奥氏体的连续冷却转变曲线(1)过冷奥氏体的连续冷却转变曲线的建立将钢加热到奥氏体状态以不同速度冷却记录奥氏体转变开始点和终了点的温度和时间画在“温度--时间（对数）”坐标系中将各转变开始点和转变终了点用光滑曲线连接起来377.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术1.过冷奥氏体的连续冷却转变曲线(2)过冷奥氏体的连续冷却转变曲线的分析Ps线为过冷奥氏体向珠光体转变开始线Pf线为过冷奥氏体向珠光体转变终了线两线之间为转变的过渡区KK´线为过冷奥氏体向珠光体转变中止线剩余的奥氏体一直保持到Ms点温度以下转变为马氏体387.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术1.过冷奥氏体的连续冷却转变曲线(2)过冷奥氏体的连续冷却转变曲线的分析Vk为上临界冷却速度，它是获得全部马氏体组织的最小冷却速度。Vk愈小，钢在淬火时越容易获得马氏体组织。Vk´为下临界冷却速度，它是保证奥氏体全部转变为珠光体的最大冷却速度。Vk´越小，退火所需的时间越长。397.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术2.连续冷却转变曲线和等温转变曲线的比较连续冷却转变曲线位于等温转变曲线的右下侧；只有等温转变曲线的上半部分，没有下半部分；表明连续冷却转变时，得不到贝氏体组织。过冷奥氏体连续冷却转变产物不完全是单一、均匀的组织。407.2.2过冷奥氏体的连续冷却转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术3.连续冷却转变曲线和等温转变曲线的应用连续冷却转变曲线测定困难；常用等温转变曲线定性地、近似地分析过冷奥氏体连续冷却时的组织转变。41P均匀A细AP退火(炉冷)正火(空冷)S淬火(油冷)T+M+A’M+A’淬火(水冷)A1MSMf时间650℃600℃550℃427.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术

机械零件的一般加工工艺为：毛坯（铸、锻）→预备热处理→机加工→最终热处理。退火与正火主要用于预备热处理，工件性能要求不高时作为最终热处理。437.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术将钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却（一般为随炉冷却），从而获得接近平衡组织的热处理工艺。真空退火炉447.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术1.退火目的调整硬度以便于切削加工；消除残余内应力，稳定工件尺寸，防止后续加工中的变形和开裂；改善工件的化学成分及组织的不均匀性，以提高工艺性能和使用性能；细化晶粒，提高力学性能，为最终热处理（淬火、回火）作组织准备。457.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术2.退火工艺及应用完全退火等温退火球化退火均匀化退火去应力退火再结晶退火467.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术完全退火将钢件加热到Ac3以上30～50℃，保温一定时间后缓慢冷却(随炉或埋入石灰和砂中冷却)。主要用于亚共析钢

细化晶粒均匀组织消除内应力降低硬度切削加工477.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术等温退火将钢件加热到高于Ac3以上30～50℃（亚共析钢）；或Ac1以上10～20℃（共析钢、过共析钢）；保持适当时间后较快地冷却到珠光体转变区的某一温度；保温一定时间，使奥氏体转变为珠光体组织；然后在空气中冷却的热处理工艺。487.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术球化退火它是将工件加热到Ac1+30-50℃保温后缓冷；或者加热后冷却到略低于Ar1

的温度下保温；使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。然后在空气中冷却的热处理工艺。用于共析、过共析钢497.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术球化退火球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体,用P球表示。有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状。507.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术均匀化退火又称扩散退火，它是将钢锭、铸钢件或锻坯加热到固相线温度以下100～200℃，长时间保温（一般为10～15h），然后缓慢冷却，以获得化学成分和组织均匀化的热处理工艺。消除铸造中产生的枝晶偏析均匀化退火后钢晶粒粗大，需再进行完全退火或正火。517.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术再结晶退火用于经过冷变形加工的金属及合金的一种退火方法。使金属内部组织变为细小的等轴晶粒；消除形变硬化；恢复金属或合金的塑性和形变能力（回复和再结晶）。527.3.1退火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术去应力退火又称低温退火，它是将钢件加热到Ac1以下某一温度（一般为500～650℃），保温一定时间，然后随炉冷却的热处理工艺。消除残余内应力；提高其尺寸稳定性，防止后续加工或使用中的变形和开裂）。537.3.2正火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术正火是将钢件加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上30～50℃，保温适当时间，在空气中冷却的热处理工艺。加热到Ac1以上100～150℃的正火称为高温正火。正火温度547.3.2正火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术1.正火目的作为最终热处理改善切削加工性能作为预先热处理细化奥氏体晶粒均匀组织要求不高的材料可做最终热处理过共析钢消除网状渗碳体为球化退火作好组织准备中碳钢消除组织缺陷为最终热处理做组织准备低碳钢或低碳合金钢提高其硬度557.3.2正火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术2.退火与正火的选用从改善钢的切削加工性能方面考虑从经济性方面考虑低碳钢宜正火中碳钢可正火可退火中高碳钢完全退火过共析钢正火消除网状渗碳体后再用球化退火正火成本低---生产周期短工艺简便生产成本低56淬火第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术

将钢加热到临界温度（Ac3或Ac1以上），保温使钢奥氏体化后，快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺。获得马氏体组织提高钢的硬度和强度真空淬火炉577.4.1淬火工艺---淬火温度第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(1)亚共析钢Ac3以上30～50℃淬火后的组织为细小均匀的M;加热温度过低(Ac1～Ac3之间)，淬火后的组织为M+F;加热温度过高，A晶粒长大，淬火后得到粗大的M587.4.1淬火工艺---淬火温度第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(2)共析钢和过共析钢

Ac1以上30～50℃共析钢淬火组织为M+A’过共析钢M+Fe3C颗粒+A’(预备组织为P球)加热温度过高，A晶粒长大，淬火后得到粗大的M，且A’量增多，钢的硬度、耐磨性下降，变形开裂倾向增加。

597.4.1淬火工艺---淬火温度第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(3)合金钢

临界温度以上30～50℃大多数合金元素有阻碍奥氏体晶粒长大的作用；为使合金元素完全溶于奥氏体中，淬火温度比碳钢高。607.4.1淬火工艺---加热时间第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术加热时间=淬火加热升温时间+保温时间升温时间---钢件装炉后炉温达到淬火温度所需的时间；保温时间---钢件从达到淬火温度到烧透并完成奥氏体化所需的时间。617.4.1淬火工艺---冷却介质第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术保证工件获得马氏体组织，同时又不造成变形和开裂；理想冷却速度应是慢--快--慢；鼻尖附近，快速冷却，保证A不会转变成其它组织；其他部分，过冷A较稳定，缓慢冷却，以减少因形成M而产生的内应力。常用冷却介质水和油

627.4.1淬火工艺---冷却介质第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术水低温冷却能力过强工件变形开裂形状简单尺寸大工件油低温冷却能力弱高温冷却能力差小尺寸非合金钢件熔融的碱和盐冷却能力在水和油之间形状复杂变形要求严格小型件637.4.1淬火工艺---冷却方法第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(1)单介质淬火加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬火方法。操作简单，易实现自动化。各种淬火方法示意图1—单介质淬火2—双介质淬火3—分级淬火法4—等温淬火法647.4.1淬火工艺---冷却方法第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(2)双介质淬火工件先在一种冷却能力强的介质中冷却躲过鼻尖后，再在另一种冷却能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。如水淬油冷，油淬空冷。优点是冷却理想，缺点是不易掌握。形状复杂的碳钢工件和较大尺寸的合金钢工件。各种淬火方法示意图1—单介质淬火2—双介质淬火3—分级淬火法4—等温淬火法657.4.1淬火工艺---冷却方法第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(3)分级淬火工件奥氏体化后，迅速浸入温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中，保温适当时间，待钢件内外层都达到介质温度后出炉空冷。可减少内应力，用于小尺寸工件。各种淬火方法示意图1—单介质淬火2—双介质淬火3—分级淬火法4—等温淬火法667.4.1淬火工艺---冷却方法第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术(4)等温淬火工件奥氏体化后，浸入温度稍高于Ms点的盐浴或碱浴中，保温足够长的时间，使奥氏体完全转变为下贝氏体，然后出炉空冷。内应力小，不易变形开裂。适用于形状复杂及要求较高强韧性的小型件。各种淬火方法示意图1—单介质淬火2—双介质淬火3—分级淬火法4—等温淬火法677.4.2钢的淬透性---淬透性的概念第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术钢在淬火时获得马氏体的能力。其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M+50%P)的深度。淬硬性是指钢淬火后所能达到的最高硬度，即硬化能力。687.4.2钢的淬透性---影响淬透性的因素第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术钢的淬透性取决于临界冷却速度Vk，Vk越小，淬透性越高。Vk取决于C曲线的位置，C曲线越靠右，Vk越小。碳质量分数合金元素奥氏体化条件共析钢淬透性在碳钢中最好

合金钢的淬透性比碳钢好增加A稳定性提高淬透性697.4.2钢的淬透性---淬透性的实际意义第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术钢的淬透性直接影响其热处理后的力学性能高强螺栓柴油机连杆齿轮截面尺寸较大、形状复杂的重要零件承受弯曲和扭转的零件截面力学性能均匀的零件应力在截面上分布不均匀外层受力较大，心部受力较小螺栓、连杆、锻模、锤杆轴类、齿轮选用高淬透性的钢并全部淬透选用淬透性较低的钢不必全部淬透707.5.1回火的目的第7章钢的热处理回火是将淬火钢重新加热到A1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。减小或消除淬火内应力稳定工件尺寸获得工艺所要求的力学性能防止工件变形甚至开裂淬火后必须回火淬火钢硬度高、脆性大通过回火可获得所要求的性能淬火后获得的M和残余A是不稳定的组织使其转变为平衡组织[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术717.5.2回火转变---组织转变第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术马氏体分解（200℃以下）残余奥氏体分解（200-300℃）碳化物转变（250-400℃）Fe3C的聚集长大和F再结晶（400℃以上）M回（M回+B下）M回T回

S回内应力有所减小内应力进一步降低硬度未明显降低内应力基本消除硬度有所下降塑性韧性提高内应力和晶格畸变完全消除727.5.2回火转变---性能变化第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术随着回火温度升高强度硬度降低塑性韧性提高737.5.3回火的种类及应用第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为表面淬火和化学热处理的预备热处理适用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件应用良好的综合力学性能，保持较高的强度同时，具有良好的塑性和韧性提高e及s，同时使工件具有一定塑韧性保留高硬度和耐磨性，降低内应力和脆性

回火目的S回

T回

M回

回火组织500-650℃350-500℃150-250℃回火温度高温回火中温回火低温回火弹簧热处理、锻模747.5.4回火脆性第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术钢回火时，随着温度的升高，通常强度、硬度下降，塑性、韧性提高，但钢的韧性并不总是随回火温度的升高而提高，在某些温度范围内，反而出现冲击韧性下降的现象，称作回火脆性。

757.5.1回火脆性第7章钢的热处理低温回火脆性

（第一类回火脆性）高温回火脆性（第二类回火脆性）250～400℃不可逆450～650℃

快冷不出现可逆[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术防止方法：快冷；减少杂质元素；加入W、Mo等能抑制杂质在晶界偏聚的合金元素。避免在此温度范围内回火767.6.1表面热处理第7章钢的热处理表面热处理又称表面淬火，是仅对工件表层进行淬火以改变表层组织和性能的热处理工艺。原理将工件表面快速加热到淬火温度，在心部尚处于较低温度就迅速予以冷却；使表面被淬硬成为马氏体，而心部仍保持为未淬火状态的组织。即原来塑性、韧性较好的退火、正火或调质状态的组织。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术

外硬内韧777.6.1表面热处理第7章钢的热处理1.表面淬火的方法(1)感应加热表面淬火

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。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术高频感应加热淬火中频感应加热淬火工频感应加热淬火787.6.1表面热处理第7章钢的热处理高频感应加热频率为250-300KHz淬硬层深度0.5-2mm中小模数的齿轮和中小尺寸轴类[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术感应加热表面淬火齿轮的截面图797.6.1表面热处理第7章钢的热处理中频感应加热频率为2500-8000Hz淬硬层深度2-10mm大中模数的齿轮和直径大轴类[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术感应加热表面淬火齿轮的截面图807.6.1表面热处理第7章钢的热处理工频感应加热频率为50Hz淬硬层深度10-15mm大直径零件[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术各种感应器感应穿透加热817.6.1表面热处理第7章钢的热处理感应加热表面淬火特点：加热速度快（一般只需几秒～几十秒），加热温度高（高频感应淬火为Ac3以上100～200℃）。淬火后硬度比普通淬火提高2～3RHC，且脆性较低。淬火时马氏体体积膨胀，在工件表面造成较大的残余压应力，具有较高的疲劳强度。加热时间短，工件不易氧化和脱碳，工件变形小。加热温度和淬硬层厚度容易控制，便于实现机械化和自动化。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术设备昂贵适合大批量生产827.6.1表面热处理第7章钢的热处理1.表面淬火的方法(2)火焰加热表面淬火

利用乙炔－氧或煤气－氧的混合气体燃烧的高温火焰喷射在零件表面上，使零件快速加热到淬火温度，然后立即喷水冷却的热处理工艺。淬硬层深度一般为2～8mm

。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术设备简单、成本低工件表面易过热，淬火质量低单件、小批量生产件及大型件的表面淬火837.6.1表面热处理第7章钢的热处理2.表面淬火后的热处理表面淬火后必须进行低温回火降低内应力保持表面淬火后的高硬度和高耐磨性表层M回心部组织不变[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术3.表面淬火用钢中碳钢中碳合金钢表面淬火前应对工件进行正火或调质处理847.6.2化学热处理第7章钢的热处理将工件置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入它的表面，以改变表层化学成分、组织和性能的一种热处理工艺。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术活性原子渗入工件表面的基本过程：分解活性介质中分解出渗入元素的活性原子。吸收活性原子被工件表面吸收，进入铁的晶格中形成固溶体，甚至形成化合物。扩散渗入的活性原子由表面向内部扩散，形成一定厚度的扩散层。857.6.2化学热处理---渗碳第7章钢的热处理将工件放入渗碳介质中，加热到900～950℃并保温，使其表面层渗入碳原子的一种化学热处理工艺。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术（1）渗碳目的及渗碳用钢提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。渗碳用钢一般都是含碳量为0.10%～0.25%的低碳钢和低碳合金钢。经渗碳的机车从动齿轮867.6.2化学热处理---渗碳第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术（2）渗碳方法

固体渗碳气体渗碳877.6.2化学热处理---渗碳第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术（3）渗碳温度和渗碳后的组织900-950℃渗碳后表层的含碳量通常为0.85%～1.05%渗碳缓冷后组织：

表层为P+网状Fe3CⅡ;心部为F+P;中间为过渡区。887.6.2化学热处理---渗碳第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术（4）渗碳后热处理直接淬火一次淬火二次淬火897.6.2化学热处理---渗氮第7章钢的热处理渗氮是向工件表面渗入氮元素的热处理工艺。[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术（1）渗氮目的及渗氮用钢渗氮的目的在于提高工件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度及耐蚀性。常用的渗氮用钢是指含有Al、Cr、Mo、V、Ti等合金元素的合金钢。907.6.2化学热处理---渗氮第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术（2）渗氮方法气体渗氮离子渗氮井式气体氮化炉离子氮化炉917.6.2化学热处理---渗氮第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术（3）渗氮后的热处理无需再进行热处理渗氮前应进行调质处理（4）渗氮特点及应用氮化件表面硬度高，耐磨性高疲劳强度高工件变形小耐蚀性好缝纫机用氮化件927.6.2化学热处理---渗氮第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术氮化的缺点工艺复杂成本高氮化层薄应用用于耐磨性及精度均要求很高的零件，或要求耐热、耐磨及耐蚀的零件。精密机床丝杠、镗床主轴、精密传动齿轮和轴、发动机汽缸和排气阀以及热作模具等。：经氮化的机车曲轴937.6.2化学热处理---碳氮共渗第7章钢的热处理[本章内容]:7.1钢在加热时的转变7.2钢在冷却时的转变7.3钢的退火与正火7.4钢的淬火7.5钢的回火7.6钢的表面热处理和化学热处理7.7钢的热处理技术与表面处理新技术向工件表面同时渗入碳原子和氮原子的化学热处理工艺，也称氰化。低温气体碳氮共渗以渗氮为主提高耐磨性和抗咬合性中温气体碳氮共渗以渗碳为主提高硬度、耐磨性和疲劳强度

碳氮共渗不仅适用于渗碳钢，也可用于中碳钢和中碳合金钢

时间短变形小表面硬度高生产效率高共渗层薄形状复杂要求变形小受力不大小型耐磨零件94几种表面热处理工艺的比较第7章钢的热处理[本