《工程材料及成形技术基础》课件 第3章 热处理

工程材料及成形技术主讲人：Email:电话：2学习要求：理解钢在加热、冷却时的组织变化过程；了解各种热处理的方式、目的以及应用；重点掌握整体热处理（退火、正火、淬火、回火）的基本工艺方法、目的和应用。3主要内容：1）钢的热处理原理钢的热处理基础组织结构的转变2）钢的热处理工艺及应用整体热处理热处理新技术4导言金属的热处理在金属制品过程中占有举足轻重的作用。历史：殷商(约公元前1700年)来源：铸造或锻造特点：基体组织为再结晶固溶体，晶粒粗大，α+δ共析组织沿加工方向变形工艺：需要进行锻打成锋刃，采用锻间退火处理。青铜锥中国古代热处理技术5导言金属的热处理在金属制品过程中占有举足轻重的作用历史：殷商(约公元前1600—1046年)来源：自然金特点：晶粒大小均匀、晶界平直工艺：厚度为0.01±0.001mm，采用锻打和退火工艺制成。安阳大司空中国古代热处理技术6长扬剑中国古代热处理技术历史：周/春秋战国(公元前1046－221年)来源：冶炼铁矿特点：固体渗碳钢（含碳量0.5％左右）可以制作更加锋利、细长的兵器，是换代的兵器材料。工艺：固体渗碳制钢术，将工件埋入固体渗碳物质中进行处理的工艺技术。7特点：与世界其他地区相比，中国古代热处理技术的发展有明显的区域特色，在某些方面中国的热处理技术落后于其它地区，但也有许多发明和技术在世界热处理史上处于遥遥领先的地位，其中不少成果还传播到了世界各地，对世界热处理技术的进步起到了直接的促进作用。举例：我国古代热处理的一项举世瞩目的成就是发明了铸铁柔化术，欧洲同类型的可锻铸铁的出现是在1720年之后。中国古代热处理技术8在现代工业中的重要地位机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理改善其性能。据统计，机床制造中，约60%--70%的零件要热处理；汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%--80%;模具及滚动轴承100%进行热处理。9经得起“烤”验的热处理劳模热处理

：采用适当的方式对金属材料或工件按一定工艺进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。一、热处理的定义加热保温冷却临界温度时间热处理工艺曲线示意图温度例子：如碳素工具钢T8：在市面上购回的经球化退火的材料硬度仅20HRC，淬火并低温回火使硬度提高到60-63HRC作为工具。这是因为内部组织由淬火之前的粒状P转变为淬火加低温回火后的M回火。零件经适当热处理后，可提高强度和硬度，增强耐磨性或改善塑性，切削加工性等。①加热（Heating）

目的是获得均匀细小的奥氏体组织A。②保温（Holding）目的是保证工件烧透，并防止脱碳和氧化等。③冷却（Cooling）

目的是使奥氏体转变为不同的组织。二、热处理的三大要素热处理后的组织加热、保温后的奥氏体在随后的冷却过程中，根据冷却速度的不同将转变成不同的组织。不同的组织具有不同的性能。热处理的操作温度加热是热处理的第一道工序。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。铁碳相图中PSK、GS、ES线分别用A1、A3、Acm表示。实际加热或冷却时存在过冷或过热现象，因此：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。钢的临界转变温度：重要提示：钢的实际临界转变温度总是滞后于理论临界转变温度，即加热时需要过热，冷却时需要过冷。两种加热方式的比较第①种加热方式发生在临界温度Ac1以上，一定有组织转变，是一种相变过程。第②种加热方式发生在临界温度Ac1以下，不一定有组织转变。

加热保温冷却Ac1时间加热钢的两种方式温度①②

加热保温冷却加热的目的：本节介绍第①种加热过程，目的是使钢从室温组织（如珠光体）转变为奥氏体，即获得均匀细小的奥氏体组织。该过程又称为钢的奥氏体化。相变（PhaseTransformation）：材料中的一种相在一定条件下转变为另一种相的过程。1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类三、热处理的类型普通热处理热处理其他热处理表面淬火化学热处理正火退火淬火回火表面热处理感应加热表面淬火火焰加热表面淬火电接触加热表面淬火渗碳渗氮（氮化）碳氮共渗控制气氛热处理真空热处理形变热处理2.按热处理在工件生产过程中的位置和作用不同分类预备热处理热处理工艺最终热处理为随后的加工或热处理作准备赋予工件所需的力学性能三、热处理的类型举例：毛坯（锻件）预备热处理（退火、正火）机加工（车削）最终热处理（淬火、回火）精加工（磨削）零件的典型加工工艺路线：小结（一）只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。只适用于固态下发生相变的材料。铸造轧制热处理特点：热处理适用范围：将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过相变与再相变，材料内部组织发生变化，因而性能变化。1.热处理是将固态金属或合金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

与

性能

的工艺。课堂小练习问题1：

加热、冷却时材料内部的微观结构如何变化（热处理原理）？问题2：

热处理工艺有哪些？工程实际中有何应用？

1、共析钢的A化相变

F+Fe3C→A(727℃)

成分(C%)

0.0218

6.690.77结构

体心立方复杂斜方面心立方①C成分变化：C的扩散;②铁晶格改组：Fe的扩散。A化的三个阶段：1、A的形核和长大；2、残余渗碳体的溶解；3、A的均匀化。1、共析钢的A化A的晶核易于在F和Fe3C渗碳体相界面上形成。这是因为在两相的相界上原子排列不规则，空位和位错密度高；为形核提供了良好的条件。(1)奥氏体晶核的形成FFe3CAA形核A形核后逐渐长大，晶核的长大是依靠与其相邻的F向A的转变和Fe3C的不断溶解来完成的。A向F和Fe3C两个方向长大。(2)奥氏体晶核的长大未溶Fe3CAF向A转变和Fe3C溶解在A形成过程中，F比Fe3C先消失，因此A形成之后，还残存未溶Fe3C。这部分未溶的残余Fe3C将随着时间的延长，继续不断地溶入A，直至全部消失。(3)残余渗碳体溶解残余Fe3CA残余Fe3C溶解Fe3C完全溶解后，开始时A中碳的浓度分布并不均匀，原先是Fe3C的地方碳浓度高，原先是F的地方碳浓度低。必须继续保温，通过碳的扩散，使A成分均匀化。(4)奥氏体均匀化AA均匀化共析钢奥氏体化过程需要的时间（4）奥氏体中C扩散均匀化(万秒)

（3）剩余Fe3C的溶解(千秒)（2）奥氏体晶核向F及Fe3C两侧长大(百秒)（1）奥氏体在F-Fe3C界面上形核（十秒）

2、亚共析钢和过共析钢的A化与共析钢有相似之处外，还有先共析的F和Fe3C的转变。钢的A化的主要目的：获得晶粒细小，成分均匀的A组织。亚共析钢：F+P→F+A→A过共析钢：Fe3C+P→Fe3C+A→Aa.钢进行加热时，当P（珠光体）刚刚全部转变为A时，此时的晶粒大小称为A的起始晶粒度。

b.在某一具体的加热条件下所得到的A晶粒大小称为实际晶粒度。c.用以表明A晶粒长大倾向的晶粒度称为本质晶粒度。3、A晶粒度及其影响因素奥氏体晶粒度的概念：计算公式：晶粒数

N=2G-1

式中N：100X下每平方英寸视场中观察到的晶粒数。G：晶粒度级别。

G越小，单位面积中n越少，晶粒尺寸越大。1-4级为粗晶粒（本质粗晶粒钢），5-8级为细晶粒（本质细晶粒钢）。前者晶粒长大倾向大，后者晶粒长大倾向小。本质粗本质细①加热温度：随加热温度升高，A晶粒急剧长大(T↑→A化↑)。(因晶粒长大通过原子扩散进行，扩散速度随温度升高增加。）②保温时间：随保温时间延长，晶粒不断长大。③加热速度：加热速度愈大，晶粒越细小。（生产中采用快速加热和短时间保温的方法细化晶粒。）影响A晶粒长大的因素④含碳量：C%↑→界面多→核心多→转变快⑤合金元素：阻碍A晶粒长大的元素：Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等，多为碳化物和氮化物形成元素。促进A晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。⑥原始组织：原始组织越细，加热后起始晶粒越细。A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A晶粒是热处理的关键问题之一。影响A晶粒长大的因素过热：晶粒粗大，可以消除(完全退火或等温退火或正火)（可纠正的）过烧：晶界局部熔化，无法消除。氧化脱碳盐浴炉可控气氛保护真空热处理加热时常见的缺陷33课堂小练习1.钢加热时奥氏体的形成分为三个阶段,依次为奥氏体晶核的形成及长大，残余渗碳体溶解，

奥氏体的均匀化。2.任何钢加热到Ac1以上就能获得单一的奥氏体组织。（×）3.加热温度过高或保温时间过长是造成奥氏体晶粒粗大的主要原因。（√）在热处理生产中，过冷A常用的冷却方式：等温冷却和连续冷却。热加保温时间温度临界温度A1连续冷却等温冷却过冷A的概念热处理生产中，冷却速度较快，A组织转变不完全符合Fe-Fe3C相图规律。经A化的钢快速冷却A1点以下，处于不稳定状态还未进行转变的A，称为过冷A。冷却是热处理关键阶段，决定钢热处理后的组织和性能；加热仅是为冷却做组织转变的准备。过冷A的等温转变（TTT）曲线Temperature-Time-Transformation时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1共析钢C曲线建立过程示意图5s10s30s共析碳钢C曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线

A+产物区产物区A1～550℃;高温转变区;扩散型转变;P转变区。550～230℃;中温转变区;半扩散型转变;贝氏体(B)转变区;230～-50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf随过冷度不同，过冷A将发生三种类型转变转变产物的组织和性能A1~650℃层片状珠光体珠光体P17~23HRC650℃~600℃细片状珠光体索氏体S23~32HRC600℃~550℃极细片状珠光体托氏体T

33~44HRC珠光体的铁素体和渗碳体层片粗细与转变温度有关。温度越低，珠光体的层片越细。层片变细，强度硬度增加，塑性韧性有所增加。珠光体性能：珠光体片越细→HB↑1.珠光体型转变—高温转变（A1~550℃），Fe、C原子均扩散珠光体转变过程形成温度A1-650℃，片层较厚，500倍光镜下可辨，用符号P表示。（1）珠光体光镜形貌电镜形貌形成温度为650-600℃，片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S

表示。（2）索氏体光镜形貌电镜形貌形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用符号T表示。（3）托氏体电镜形貌光镜形貌注：珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分，因此其界限也是相对的。片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。转变温度：550—Ms（230℃）转变产物：贝氏体B--由过饱和F+Fe3C组成的混合物。2.贝氏体型转变（中温转变），Fe原子不扩散，C部分扩散上贝氏体（B上）：550~350℃。羽毛状组织，硬度高，塑性、韧性差，生产中很少使用。下贝氏体（B下）：350℃~Ms。针片状组织，高强度、硬度、塑性韧性较好，工业中应用于中碳钢和中碳合金钢制造的零件中。按组织形态不同分类B上=过饱和碳α-Fe条状+Fe3C细条状过饱和碳α-Fe条状Fe3C细条状羽毛状过饱和碳α-Fe针叶状Fe3C细片状B下

=过饱和碳α-Fe针叶状+Fe3C细片状上贝氏体a)光学显微组织（600×）b)电子显微组织（4500×）下贝氏体a)光学显微组织（500×）b)电子显微组织（8500×）转变温度：Ms（230°C）－Mf转变产物：M+A′马氏体：碳在α-Fe中形成的过饱和固溶体，用M表示。3.马氏体转变（低温转变），Fe、C原子均不扩散低碳马氏体（<0.25%）：呈板条状，具有较高的强度和塑韧性。也称板条M。高碳马氏体（>1.0%）：呈透镜状，片状，中间有脊线。其强度很高，但塑韧性差，脆性大。分类：低碳马氏体高碳马氏体马氏体转变是强化钢的重要途径之一。马氏体转变切变示意图马氏体转变产生的表面浮凸低碳马氏体高碳马氏体马氏体的特点：①马氏体本质：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。②硬度很高。过饱和碳使α-Fe的晶格发生很大畸变,产生很强的固溶强化。硬度随马氏体的碳质量分数的增加而增加。③马氏体的转变是一种非扩散型转变，其形成速度很快。奥氏体冷却到Ms点以下后,无孕育期，瞬时转变为马氏体。因而马氏体的含碳量与奥氏体的含碳量相同。④

马氏体转变不彻底，总要残留少量奥氏体。

碳含量越高，残余A含量越高。⑤马氏体形成时体积膨胀。体积膨胀在钢中造成很大的内应力，

严重时导致开裂。亚共析钢的C曲线FAP+FS+FTBM+A’A3时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf转变曲线多一条过冷奥氏体转变为铁素体的转变开始线。亚共析钢随着碳含量的增加，C曲线位置往右移，同时Ms、Mf线住下移。过共析钢的C曲线P+Fe3CⅡS+Fe3CⅡT+Fe3CⅡBM+A’Fe3CⅡAACM时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf过共析钢过冷A的C曲线的上部为过冷A中析出二次渗碳体开始线。当加热温度为Ac1以上30～50℃时，过共析钢随着碳含量的增加,C曲线位置向左移,同时Ms、Mf线往下移。对碳钢来说，A最为稳定的是共析钢，亚共析钢随着碳含量增加C曲线右移，过共析钢左移；影响等温转变的因素1、A成分的影响加热温度愈高、保温时间愈长、A成分愈均匀，A稳定性也愈高，使得C曲线右移。2、A化条件的影响向右移向下移MsA1Vk（上临界冷却速度）即获得全部M的最小冷却速度；Vk´（下临界冷却速度）即过冷A全部得到P的最大冷却速度。2.2过冷A的连续冷却转变(ContinuousCoolingTransformation)Vk（M临界冷却速度）时间t温度℃A1Pf（P转变终了线）Ps（P转变开始线）A+PK（P转变中止线）MsMf水冷油冷Vk´炉冷空冷过冷奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线)P=F+Fe3C，层片状

A1~650℃S=细片状P650~600℃T=极细片状P600~550℃B=过饱和F+Fe3CB上

550~350℃B下

针状350℃~MsM=C在α-Fe中的过饱和固溶体（F=C+α-Fe）54课堂小练习1.珠光体的片层间距越小，其强度越高，其塑性越差.(×)2、等温淬火的目的是为了获得下贝氏体组织.(√)3、马氏体的硬度主要决定于其（A）A.碳含量；B.合金元素含量；C.冷却速度；D.过冷度。4、马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，当奥氏体向马氏体转变时，体积要收缩。（×）钢在加热时，目的是获得均匀细小的奥氏体组织，称为钢的奥氏体化。钢在冷却时，过冷奥氏体的转变产物分为：

高温转变产物：

珠光体（P）、索氏体（S）、屈氏体（T）中温转变产物：

上贝氏体（上B）、下贝氏体（下B）

低温转变产物：

马氏体（低碳M、高碳M）

其他转变产物：

铁素体（F）、二次渗碳体（Fe3CII）

小结（二）钢的热处理原理561、加热使钢完全转变为奥氏体时，原始组织是以粗粒状珠光体为好，还是以细片状珠光体为好?为什么?答：原始组织为细片状珠光体好，因为A晶核的形成是在F和Fe3C的相界面处形成，原始组织越细小，相界面积就越多，Fe3C的片间距越小，C的扩散距离缩短，既提高了A化形成速度，同时又有利于获得细小均匀的A晶粒。2、马氏体的本质是什么?它的硬度为什么很高?是什么因素决定了它的脆性?答：M是C在α-Fe中形成的过饱和间隙固溶体。低碳M虽然溶碳量较低，但M内因存在大量位错，位错强化明显，故低碳M具有较高的硬度;高碳M，除固溶强化外，还由于M针状晶体中形成了孪晶亚结构，使高碳M具有很高的硬度。此外，由于形成过程中M针相互撞击产生裂纹，导致高的脆性。课堂分组讨论整体热处理热处理其他热处理表面淬火化学热处理正火退火淬火回火热处理的作用与种类表面热处理整体热处理设备20CrMnTi钢制造齿轮的热处理工艺曲线例子：例子：W18Cr4V钨系高速钢制造刃具的热处理过程示意图加热到适当温度保温一定时间，缓冷（炉冷）到室温。一、钢的退火降低硬度，改善切削加工性能；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形和开裂；细化晶粒，改善组织，消除组织缺陷，为最终热处理作组织准备。退火目的：定义：完全退火加热到Ac3以上30~50℃，保温足够时间，随炉冷至600℃以下再出炉空冷。加热温度：Ac3+30～50℃。目的：细化组织；降低硬度。（细化，软化）适用范围：亚共析钢成分的各种铸件、锻件、热轧及焊接件。保温时间温度

加热Ac3600℃空随却炉冷30～50℃冷球化退火（不完全退火）

加热到Ac1以上20~30℃，保温一定时间，随炉冷至500~600℃以下再出炉空冷。可使片状、网状渗碳体变成球状。加热温度：Ac1+20～30℃。目的：使钢中的渗碳体或碳化物球状化，以获得粒（球）状P。适用范围：共析钢，过共析钢。

保温时间温度

加热Ac1500-600℃空随却炉冷20～30℃冷扩散退火（均匀化退火）把铸锭或铸件加热到Ac3以上（+150~200ºC），大约1050~1150ºC，保温10-20小时，再随炉缓慢冷却。加热温度：Ac3+150~200ºC。目的：消除偏析；均匀成分、组织（均匀化）特点：高温长时间加热。钢中合金元素含量越高，加热温度也越高；高温长时间加热→组织过热→扩散退火后+完全退火或正火。适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。去应力退火（低温退火）加热到Ac1以下某一温度，保温足够时间后随炉冷至200~300℃后空冷。加热温度：Ac1以下（500-600℃）目的：去除工件前道工序造成的残余应力。保温时间温度

加热Ac1缓冷等温退火将钢Ａ化后快冷至Ar1以下某一温度进行等温转变成Ｐ组织，后空冷。加热温度：亚共析钢，Ac3+30～50℃；

过共析钢，Ac1+30～50℃。目的：细化、软化、省时。适用范围：亚共析钢、（尤其是）合金钢。特点：大大缩短工件在炉内的时间。保温时间温度

加热Ac3或Ac1A→P转变温度区等温30～50℃空冷临界温度加热到Ac3、Accm线以上30~50℃（完全A化），保温足够时间后空冷到室温。二、钢的正火减少碳和其他合金元素的成分偏析；使Ａ晶粒细化和碳化物的弥散分布，以便在随后的热处理中增加碳化物的溶解量。目的：定义：①对于力学性能要求不高的普通结构钢零件，可作为最终热处理；②改善低碳钢的切削加工性能；③对共析钢、过共析钢可消除其网状二次渗碳体，为球化退火作好组织准备。应用加热温度几乎相同，但正火温度稍高；退火冷却速度小于正火。退火与正火的区别注意退火与正火的选择1.从切削加工性方面考虑低碳钢中碳钢过共析钢正火退火一些受力不大，性能要求不高的零件选择正火。形状复杂、尺寸大或重要的零件选择退火。2.从使用性能方面考虑3.从经济性方面考虑与退火相比，正火生产周期短、工艺简单，成本低。在满足钢质量的前提下，应尽可能用正火代替退火。状态σb(MPa)δ(%)αk

(J.cm-2)HB正火700~80015~2050~80220完全退火650~70015~1840~60180例子：正火VS退火态45钢力学性能比较特点：正火加热温度较高；冷速较快；获得组织较细小（细P，即索氏体S）；强度、硬度与塑性、韧性均较高；生产效率也较高。课堂小练习1）退火与正火的目的大致相同，它们的主要区别是保温时间的长短。（X）2）为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理(D)

A.等温退火B.完全退火C.球化退火D.正火3）改善切削加工性，低碳钢应进行

正火

处理，高碳钢应进行

退火

处理。☆

课堂讨论1.一批45钢制件（尺寸Ф15mm*10mm），因晶粒大小不均匀，需采用下列哪种退火处理：1）缓慢加热至700℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；2）缓慢加热至840℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；3）缓慢加热至1100℃，保温足够时间，随炉冷却至室温；加热到相变点（Ac1或Ac3）以上，保温足够时间获得Ａ后，以大于Vk的冷速获得Ｍ（或Ｂ下）组织。三、钢的淬火（重点）获得Ｍ或Ｂ下组织，配以适当回火工艺，得到满足零件使用性能的要求。（↑硬度、耐磨性）淬火是强化钢材的重要手段。目的：定义：主要包括加热温度、保温时间和冷却介质的选择。淬火工艺（1）加热温度的选择①亚共析钢：在Ac3以上30~50℃②共析钢、过共析钢：在Ac1以上30~50℃③合金钢：临界温度以上50～100℃碳钢的淬火温度范围加热时间由升温时间和保温时间组成。确定加热时间的原则：保证工件内外温度一致，使Ａ均匀化的同时，避免加热带来的内应力。确定加热时间的依据：通常根据经验公式估算或通过实验确定。（2）加热时间（3）淬火介质两个方面的问题：冷却速度大，容易获得马氏体。冷却速度大，内应力大，工件变形和开裂的倾向大。（＞650℃）当冷却至“鼻尖”温度前冷却较慢，充分降低热应力。（650-400℃）在“鼻尖”温度附近具有较大的冷却能力，避免产生非马氏体组织。（＜400℃）在Ms点附近冷却尽量缓慢，以减少马氏体转变时产生的组织应力。理想淬火介质的冷却特性理想淬火介质的冷却曲线时间/sMsA1温度/C决定淬火质量的关键，既要保证Ａ转变为Ｍ，又要保证淬火过程中减少内应力、变形和开裂的危险。冷却介质的选择常用介质：油、盐浴(碱浴)、水、盐水等冷却能力水：经济，冷却能力较强，但在Ms点附近冷速过快。碳素钢件用的多。油：冷却能力较水低、成本高，但是，可以防止工件产生裂纹等缺陷，主要用于合金钢淬火的场合。①单液（介质）淬火操作简单，易实现机械化。用于尺寸不大、形状简单的工件。淬火后组织：M②双液（介质）淬火操作复杂，不易掌握。用于形状复杂的高碳钢及尺寸较大的合金钢工件。淬火后组织：M③分级淬火（冷却至淬火介质的温度）工艺较复杂。用于尺寸较大、形状复杂的合金钢工件。淬火后组织：M④等温淬火（长期保持在B下转变区温度）用于形状复杂和要求较高的小工件。淬火后组织：B下常用的淬火工艺方法(动画)各种淬火方法示意图时间/sMsA1温度/℃①②③④⑤冷处理定义：淬火后的钢→室温以下某一温度（-70～-80℃）→保温一定时间→使A′转变为M→恢复到室温的工艺。常用的淬火工艺方法精密轴承应用：主要用于要求高硬度高耐磨及要求精密度高的零件，如精密轴承、精密模具、量具等。钢的淬透性是指A化后的钢在淬火时获得淬透层深度的能力。简单地讲，淬透性就是钢淬火时获得M的能力。四、钢的淬透性淬透性的大小用规定条件下钢淬火后获得的淬硬层的深度表示。淬硬层深度：由工件表面到半马氏体区域的深度。淬透性的量度：淬透性的概念淬透性的高低取决于钢的过冷A的稳定性。过冷奥氏体的稳定性越高，淬透性越好，反之，淬透性越差。什么因素影响过冷奥氏体的稳定性？

C曲线的位置。

C曲线右移，淬火临界冷却速度减小，淬透性提高。凡是使钢的C曲线向右移的因素，均提高钢的淬透性。最主要因素：化学成分除Co外，所有溶入奥氏体中的合金元素均提高淬透性。含碳量愈接近共析成分的碳钢，其C曲线愈靠右，淬透性越高。重要结论影响淬透性的因素淬透性表示钢淬火后获得淬透层深度的能力，取决于钢本身。淬硬性表示钢淬火后所能达到的最高硬度，取决于钢的含碳量。淬透性与淬硬性的区别钢种牌号含碳量/%淬透性淬硬性碳素结构钢200.2小低碳素工具钢T121.2小高合金结构钢20Cr2Ni40.2大低合金工具钢W18Cr4V(锋钢)0.8大高几种典型钢种淬透性与淬硬性的比较课堂小练习1）过冷奥氏体的冷却速度越快，钢件冷却后硬度越高；（X）2）钢中合金元素含量愈多，则淬火后硬度愈高；（X）3）同一种钢材在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好；（X）4）碳素钢无论采用何种淬火方法，得到的组织都是硬度高、耐磨性好的马氏体组织。（X）☆

课堂讨论比较T10、20CrMnTi、40Cr三种钢的淬透性和淬硬性的高低。

淬火后重新加热到Ac1点以下某一温度，保温足够后以适当速度冷却到室温。五、钢的回火①降低或消除残余内应力；防止工件变形或开裂。②减少或消除残余奥氏体；稳定组织和工件的尺寸。③消除淬火钢的脆性。调整工件的组织和性能，满足工件的使用要求。1.定义2.目的特别提示：钢淬火后应及时回火。再结晶：指金属在固态下，通过形核与晶核长大形成新的晶粒的无相变过程。3.淬火钢在回火时的转变回火时的组织转变回火的四个阶段第一阶段：

M的分解温度范围：80℃～200℃，组织：M回（过饱和α固溶体+ε碳化物）第三阶段：碳化物类型的转变温度范围：250℃～400℃

，组织：T回（F+颗粒Fe3C）第四阶段：Fe3C聚集长大和F再结晶温度范围：＞400℃，组织：S回（多边形F+大颗粒Fe3C）第二阶段：残余A的分解

(A’→B下)温度范围：200℃～300℃

，组织：M回。低温回火（150~250℃），低温回火时，淬火马氏体内部会析出碳化物薄片（Fe2.4C),马氏体的过饱和度减小。组织：M回中温回火（350~500℃），组织：T回高温回火（500~650℃），组织：S回4.回火工艺调质处理：淬火+高温回火；目的是使工件具有良好的综合机械性能。淬火钢回火过程中的组织和性能主要取决于回火温度。回火方法

加热温度（℃）力学性能特点应用范围

硬度（HRC）低温回火150～250高硬度、耐磨性刃具、量具、轴承等58～65中温回火350～500高弹性、韧性弹簧、钢丝绳等35～50高温回火500～650良好的综合力学性能连杆、齿轮及轴类20～305.回火脆性第一类回火脆性淬火钢在某些温度回火时，其冲击韧性显著下降的现象称为回火脆性。出现的温度范围：250～350℃。特点：淬火钢一旦在这一温度范围回火，就极可能产生这类回火脆性，且无法消除。解决办法：避免将淬火钢在该温度范围内回火。第一类回火脆性又称为低温回火脆性、不可逆回火脆性。马氏体分解在其晶界上析出渗碳体降低晶界断裂强度裂纹沿晶界形成与扩展脆性断裂第二类回火脆性出现的温度范围：500～650℃。特点：淬火钢在这一温度范围内回火后，如果缓冷则会出现回火脆性，如果快冷则不产生回火脆性。这类回火脆性主要发生在含Cr，Ni，Si，Mn等合金元素的结构钢中解决办法：产生第二类