热处理的知识及硬度试验方法
一热处理方法分类，特点和应用。
1退火（焖火）:加热后随炉冷却，有完全退火和不完全退火.
目的：改善内部组织，利于切削加工。
应用：①降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和
冷压加工性能。
②细化晶粒，调整组织。
③消除铸、锻、焊、轧，冷加工产生的内应
力。
2正火：与退火相比，正火后的组织为珠光体，但组织结构细，从而有较高机械性能。又有生产周期短，设备利用率大，成
本较低特点。
正火目的与退火相似：
(1)对于性能要求不高的普通结构钢零件，可以用
正火作为最终处理，（不必调质或淬火）来提
高机械性能。
(2)如果用于含碳量低于0.2 低碳钢零件，可以
代替退火，有利于切削加工。
3淬火：将钢零件加热到相变温度以上，（800～820℃不同材料不同温度）再快速在水中或油中冷却下来一种热处理方法。
淬火一般为了得到马氏体组织，也为了获得单一均匀的奥氏
体组织，以分别提高其耐蚀性和耐磨性。
淬火目的：（1）提高硬度和耐磨性。
（2）淬火加中高温回火以获得良好的力学性能。
（3）只需局部有硬度的地方，也可以局部淬火，其
余部分变形小。
（500℃左右）以下某一温4回火：将淬火后的工件重新加热到A C
1
度，保温一段时间，然后取出以一定方式冷却下来的一种方
法。
回火的目的：①降低脆性，消除内应力，减少工件变形和开裂。
②调整硬度，提高塑性以获得工件所要求机械性能。
③稳定工件尺寸。
常用回火方法如下：有高温回火中温回火及低温回火。
低温回火：加热温度为150～250℃．
目的：降低、消除内应力和脆性，保持钢在淬火后的高
硬度和耐模性，主要用于工具、量具、模具滚动
轴承和渗碳表面淬火的零件。
中温回火：加热温度为350～450℃．
目的：是保持一定韧性条件下提高弹性和屈服强度。故
主要用于各种弹簧、锻模、冲头、工具、刀杆等高温回火：加热温度为500～680℃．
5．调质：淬火+高温回火称为调质。可获得强度、塑性、韧性都较好综合力学性能。广泛用于各种较为重要结构零件。如
连杆螺栓（重要的连杆及螺栓）齿轮及轴等，不但可作
为这些零件最终热处理，而且还常可作为精密零件如丝
杆类，予先热处理以减少最终热处理的变形。
6．时效；分高温时效和低温时效。
高温时效；加温略低于高温回火的温度，保温后缓冷到300℃出炉，特点；时效与回火有类似作用，这种方
法操作简便效果也很好，但是耗费时间太长。
目的应用；时效的目的是淬火后的工件进一步消除内应
力，稳定工件尺寸，常用来处理要求形状不再发生变形
的精密工件。如精密轴承，精密丝杆，床身，箱体等。
低温时效；将工件加温到100~150℃，保温较长时间
（约5~20小时），低温时效实际就是低温补充回火。7．高频淬火：即感应加热表面淬火。
将工件放入感应器中，使工件表层产生感应电流，在
极短的时间内，加热到淬火温度后，立即喷水（或喷
油）使工件表面淬火。
高频淬火又分高频：（100～1000K H Z），中频：（1～
10K H Z）淬火及工频（50H X）淬火三种。
目的：①表面硬度比普通淬火可高2～3H R C，并有较低
脆性。
②疲劳强度，冲击韧性都有所提高。
③变形小。
④淬火层深度容易控制。
⑤淬火时不易氧化和脱碳。
⑥可以实现机械化，自动化，生产率高。
8．渗碳：将工件放入渗碳介质中，在900～950℃加热，保温使钢件表面增碳过程，渗碳后必须马上淬火（节约能源，不
需要二次加热）以提高表面硬度才能实现渗碳目的。
目的：①提高钢件表面层的硬度及耐磨性，而心部仍保持
韧性和塑性。
②常用于低碳钢和低合金钢
③渗碳层深度随零件的具体尺寸及工件条件的要求而
定，太薄易引起表面疲劳剥落，太厚则经不起冲击
一般常用0.5m m～2.5m m.
④常用于工程机械齿轮零件及轴类，活塞销及伐门
头，凸轮轴等，一些受冲击零件。
9．渗氮：向工件表面渗入氮原子，形成氮化层的过程。称软氮化.
为了保证心部获取得必要力学性能，需要在渗氮前进行
调质处理。同时为了减少在渗氮中变形，在切削加工后
一般需要进行消除应力的回火，渗氮又分气体渗氮和液
体渗氮。
特点：①工件氮化后不再需要淬火便具有很高的表面硬度（最高
H V1100～1200）及耐磨性，而且具有高的热硬性，在
550℃时硬度仍有H V850～870。
②可提高钢的疲劳强度25～30%。
③处理温度低，变形小，比渗碳后表面淬火变形小得多，
可直接精磨或研磨。
缺点：渗氮时间长，费用也高。
目的：提高表面硬度，耐磨性，和疲劳强度及抗腐蚀能力。
应用：有A l、C r、M o等合金钢，又如：40C r，35C r M o，
42C r M o等。
渗氮层一般最大0.6～0.7m m,广泛用于精密齿轮,精
密机械主轴为镗床主轴,磨床主轴等。
10．碳氧共渗：向工件表面同时渗碳和渗氮的方法：
分：气体碳氮共渗和液体碳氮共渗。（目前国内常用的一种方法）
特点：(1)与渗碳相比，其渗层的硬度（一般H V1000）比单
渗碳表面硬度高，耐磨性也比单渗碳高。
(2)抗腐蚀性高。
(3)具有较高的抗疲劳强度。
(4)零件变形小。
(5)生产周期比渗碳更短等。
缺点：液体渗碳共渗有毒，共渗后还需要淬火和回火。
应用及目的(1)提高零件表面的硬度及耐磨性
(2)提高抗蚀性
(3)提高疲劳性
渗碳或碳氮共渗工件，均是渗碳或碳氮共渗后，再进行淬火，回火。淬火方法；可普通淬火（箱式炉加热或盐炉加热）也可高频淬火。
二、金属一般防护处理的知识
1、氧化处理（俗称发蓝或发黑）
将钢铁零件放在含苛性钠，硝酸钠，或亚硝酸钠溶液中处
理，加热到一定温度，使零件表面产生成一层很薄的黑色氧
化膜过程，称为氧化处理或俗称发黑、发蓝。
特点和应用：氧化膜主要有磁性氧化铁所组成，厚度为0.5～
1.5 m，其抗腐蚀性和耐磨性比原材料高，但比其它化学膜
（如磷化膜）低，但它表面比磷化膜光泽美观表面颜色根据
零件材料状态，和氧化处理的工艺规范不同各有差异。一般
呈黑色或深黑色，兰色如锻件可呈金黄色，绿色等。氧化处
理后不影响零件的精密度。为了提高氧化膜的防腐能力，润
滑性能，可将氧化后的零件用肥皂或重铬酸液浸渍，使氧化
膜松孔填充或钝化，然后进行涂机油，变压器油处理。
2磷化处理：将钢零件放在磷酸盐溶液中浸泡，使金属表面获得一层不溶于水的磷酸盐薄膜的过程叫磷化。
特点：磷化膜由磷酸铁、锌、锰盐所组成，颜色是灰色或暗灰色，它与氧化膜比有许多特殊物理及化学特性。
如它的厚度为5μm—15μm。但不改变零件尺寸，抗腐
蚀能力为氧化膜2—10倍以上，在空气等多种油中有
一定抗蚀能力。但在海水、酸、碱、氨气中及蒸汽中
不能防止腐蚀。
如磷化表面再浸漆。浸油后抗蚀能力可大大提高。在400℃-500℃温度下，可经受短时烘烤，过高温度，抗蚀能
力会降低。
磷化层与油漆有较高的结合力，还有润滑性能和图高的电绝
缘性能，若在其表面涂漆后，更可提高耐静电压性能，与零
件的结合力很好。
应用：在一般机械工业中，可直接用它作为机械零件防护层或油漆前底层。
3金属镀锌（属于电镀方式）
锌是一种白色金属，锌密度7.17g/c m3，原子量65.38。
熔点420℃，金属锌较脆，加热到100-150时才有一定的
延展性，250℃以上容易发脆。镀锌层大多镀覆于钢铁制件
的表面。经钝化后在空气中几乎不发生变化。在汽油或含二
氧化碳的潮湿水汽中也有很好的防锈性能。这是因为钝化膜
紧密细致及镀锌层生成的碱式碳酸盐薄膜保护了基体的金属
不在受腐蚀的缘故。另一方面主要是锌有较高的负电位。又
有电化学保护作用，所以抗蚀性能相当优良。
钝化作用：锌镀层钝化后通常可因钝化液不同而得到的不同色彩的钝化膜或白色钝化膜。彩虹色钝化膜的抗腐蚀性能比无
色钝化膜高5倍以上。这是因为彩色钝化膜比白色钝化膜
厚，另一方面彩虹色钝化膜表面被划伤后，在潮湿的空气
中，擦伤部位附近的钝化膜有对擦伤部位进行“再钝化”作
用，修补擦伤，使钝化膜恢复完整。
因此镀锌多采用彩虹色钝化。无色钝化膜外观洁白多用在日
用五金，建筑五金，装饰上。此外还有黑色钝化，军绿色钝
化。
镀锌层经特种处理后，可染上各种颜色作装饰色用。
镀锌成本较低，镀锌层的厚度视镀件的要求而异，较厚而
无孔隙，则抗腐蚀性能优良，镀层一般不低于5μm普通6-
12μm。
镀锌的方法很多：有电镀，热浸镀，化学镀，喷镀和热扩散，以电
镀应用为最普遍。
镀液分：(1)碱性镀液
(2)中性或弱酸性镀液
(3)酸性镀液
碱性镀液有：a氰化物镀锌
b锌酸盐镀锌
c焦磷酸盐镀锌
中性或弱酸性镀液：a氯化物镀锌
b硫酸盐光亮镀锌
酸性镀液：a硫酸盐镀锌
b氯化铵镀锌
其中氢化物镀锌，锌酸盐镀锌，氯化物镀锌，硫酸盐镀锌
最常用。氢化物属有毒需环保处理。
除氢处理：
锌件在电镀过程中挂在阴极，电镀时，阴极上除沉积出锌以
外，同时还析出部分氢，其中有部分氢会渗入镀锌的晶格中，
造成晶格歪扭，使镀件应力增大，产生脆性。另外镀件在酸
洗，阴极电解除油时也会有这种渗氢现象。使零件产生脆性而
断裂，称为“氢脆”。
零件氢脆敏感性与材料的物理性能，抗拉强度的大小有关，
抗拉强度越高，氢脆的敏感性就大，容易渗氢而造成氢脆断
裂，尤其弹簧，弹簧片，高强度钢等重要结构件经电镀后必须
进行除氢。
除氢可在装有循环装置的空气炉或油槽中进行。
除氢应在钝化前进行。
镀前应消除应力，镀后应除氢。
钝化作用：
将锌镀层放入以铬酸酐为主组成的溶液中进行化学处理使其
表面生成一层铬酸盐薄膜的工艺过程称为钝化。
(1)使镀锌层表面进行化学抛光，形成光亮表面。
(2)钝化膜可呈现不同的色彩，尤其是白色钝化可达到浅兰色
的钝化膜。近似铬镀层，可以作为装饰用。也可钝化成军
绿色和黑色等美丽的镀层。
(3)钝化膜可提高镀锌层抗腐蚀能力，延长镀件贮存和使用寿
命。
4化学镀镍磷合金：是用次磷酸钠作还原剂而获得的一种表面镀层。实际是镍磷合金。（简称化学镀镍）是一种功能性镀
层，是近年新发展的一种新型镀层方式，金属表面处理已
从装饰镀层转移到功能镀层。
特性：除了防腐蚀和耐磨性以外表明镀层还可提高机械强度，热负荷，电性质和可焊性等。
特点：(1)镀层是非晶态无孔隙，对强碱的耐酸性，明显优于不锈钢，几乎不被强碱所腐蚀，耐酸性优于电镀铬层。
(2)覆盖能力强，分散性能好，对形状复杂的工件尤其是
内壁形状复杂的工件具有电镀无法达到的优势
(3)镀层尺寸精度高，仿真性能强，镀层硬度高，与基体
材料的结合力等多项指标均优于硬铬镀层。
(4)镀层具有良好的自润滑性，耐磨损性能极高，镀层本
身对磨，无润滑时摩擦系数既为0.38。
(5)可以退镀（重新镀），但不能在原镀层上再增加镀层
厚度。
目前应用范围：
汽车工业，航空工业，机械工业，电器工业，纺织工
业，电子工业，化学工业等前景广阔。
5镀铬：铬是一种微带天蓝色的银白色金属，铬层在大气中很稳定，能长期保持光洁，铬层硬度高，耐磨性也高,
一般分光亮镀铬和硬铬两种。
作用：有装饰性镀铬和功能性镀铬，装饰性；如日常用品中为了
防锈，美观等,功能性镀铬有磨损后零件再进行修复，镀上
铬层，可提高耐磨寿命，如工、模、量、卡具。如严格控
制镀铬工艺，镀铬后也可不需再进行机械加工，则称为尺
寸镀铬. 一般镀铬尺寸一般不易控制，如需保持尺寸，一
定采用镀后进行磨削办法才能达到。`
6 镀银; 我们公司一般常见还有镀银等。
二、硬度的检查试验方法
1、 对比法（或比较法）选一批已测过硬度的零件作为标准，
再用锉刀（一般选用旧锉刀）锉的方法，同标准件进行比
较，这样来判断零件硬度高低，操作者经验非常重要，常
用于无硬度仪的现场及车间。
2、 仪器试验方法
a ． 布氏硬度试验法 H B
原理：用一定直径的钢球或硬质合金球，以相应试验力压入
试件表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试件表面
的压痕直径，布氏硬度值是试验力除以压痕球形表面积所得
的商。
例如： 有图纸标准为：120H B S 10/1000/30表示用直径10m m 钢 球，在1000k g f （9.801K N ）试验力作用下保持30S 测得布 氏硬度值为120。500H B W 5/750表示用直径5m m 硬质合金球
在750k g f （7.355N ）试验力作用下保持10-15S 测得的布氏
硬度值为500。
计算公式：
H B （布氏硬度）= )(222d D D D F
--π F 力为千克计
)2102.022d D D D F
--?=（π F 力为牛顿计
式中：D 钢球直径 m m （一般用?10m m ）
F 试验力 K f g （N ） （一般用1000K g ）或10000N
d 压痕平均直径m m
H 压痕深度mm d D D 2
2
2--=
压头为钢球时用H B S ，适用广泛，布氏硬度值在450以下的
材料。
压头为硬质合金球时，用H B W 适用于布氏硬度值在650以下
的材料。
注：布氏硬度超过350时，钢球和硬质合金球得到的试验结
果明显不一样。
b ．洛氏硬度试验法：分H R A ，H R B ，H R C 。
原理：在初试验力及总试验力的先后作用下，将压
头（金钢石圆锥体120度或钢球）压入试样表面，
经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量
的残余压痕深度增量计算硬度值。
H R C ：C 标尺洛氏硬度=100-e ，为残余压痕量用0.002为单
位表示。
试验注意事项：
1.在任何情况下，都不允许压头与试台及支座触碰，试样支承台
及支座，试验台工作台必须平整。
2.必须保持试样的试验台与试验力作用方向垂直，和对中心（对
圆表面）
3.在试验过程中试验装置不应受到冲击和振动.
4.试验施加初试验力时,指针不得超过硬度计规定范围,否则应卸
除初试验力在试样另一位置试验.
5.两压痕中心距离,至少应为压痕直径3倍（一般为3m m ），压
痕中心距边缘应为压痕直径的2.5倍（一般为>2.5m m ）。
6.在每个试样上的试验点数应不少于四点（第一 点不计），计
算后三点平均值，作为该试件硬度值。
7.对于圆柱面上测得硬度值，应按有关表格进行修正。
C ．维氏硬度试验 H V
试验原理：将一个相对面夹角为136o的正四棱锥体，金刚 石压头以选定的试验力压入试样表面，经规定保 持时间后，卸除试验力，测量两压痕对角线长度
维氏硬度值是试验力除以压痕表面积所得的商
计算公式：维氏硬度228544.12
/136sin 2d
F d F ?=??= 压力用牛顿 维氏硬度221894.02
/136sin 2102.0d F
d F =???=
试验力，从5-100K g f （49.03N -980.7N ）根据表面硬度层厚度来选定。金属显微维氏硬度实验，试验力从0.01-0.1K g f 。
45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火？ 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点(℃) 20钢735-855 (℃) 45钢724-780 (℃) T8钢730 -770(℃) T12钢730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷+ 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火：
热处理件硬度检测基本规范 1、待测试件的选取及要求 待测试件应按零件技术要求的规定在热处理后选取。热处理后有硬度值要求的零件可全部为待测试件，亦可按规定抽样选取一定数量的零件为待测试件，有时亦可采用与零件材料和状态相同的随炉试样代替待测试件。 批量零件抽样测量硬度时，抽样率和抽样方式保证被选零件具有代表性。对于稳定生产的大批量零件一般按GB/2828-2003规定进行抽样检验。 抽样方式：周期炉分上中下平均抽取，连续炉根据出炉数量平均分配抽取，结果判定：有2件不合格，即为不合格，有1件不合格，则加倍抽取，若全合格，则本批合格，如还有不合格件，即为不合格。 为确保测试结果准确，待测试件表面不应存在影响测试结果的污物。 待测试件应有足够的质量和刚度及所选用的测试方法所要求的厚度，保证测试过程中不产生震动和发生位移，以确保硬度测试结果的准确。 2、硬度测试 测试面的质量要求 2.1.1在制备测试面的过程中，应避免过热或冷作硬化等因素对表面硬度值的影响。 2.1.2待测试面不应有氧化、脱碳及影响测试结果的污物。 2.1.3待测试面的粗糙度应符合相关硬度测试方法的规定。 2.1.4待测试面应尽量选择平面，非平面测试面应亦应尽符合不同硬度测试
方法的相关要求。 试验方法的选择 2.2.1应按零件技术要求的不同硬度值选用相应的金属硬度测试方法。 2.2.2生产现场钢铁零件热处理后的硬度可选用锉刀、里氏硬度计、超声硬度计、锤击式布式硬度计和携带式布式硬度计等进行测量。 2.2.3非平面硬度测量，应根据不同情况选用不同的硬度计或测试装置。 2.2.4如试件的硬度范围、厚度、大小等允许，则应选择较大的检测力检测，这有利于减小检测结果的相对误差。 2.2.5根据试件的厚薄及热处理工艺，如较薄的试件或有覆盖层试件，或经强化处理后强化层深度不同的试样测定硬度时，必须根据试样厚薄、覆盖层或者强化层深、材料硬度选择相适应的检测方法和检测力大小。 一般情况下，对薄的和有覆盖层的、强化层的试件，多选用小负荷维氏或表面洛氏、努普氏等检测方法。 测试部位和测试点数 2.3.1测试部位 2.3.1.1测试部位磨去层深度不应超过工艺要求所规定的机械加工余量。 2.3.1.2选择测试部位应保证硬度压痕或锉痕不影响钢铁零件的最终质量（具体参考附图）。 2.3.1.3下列部位一般不应作为钢铁零件表面或基体硬度的测试部位 a)局部淬火件的淬火区与非淬火区的交界处； b)局部化学热处理件的渗层与非渗层交界处； c)对允许存在的软点与软带的边缘处； 2.3.1.4采用洛氏硬度计检测时，对于用金刚石圆锥压头，试样的最小厚度
第1章金属的结构与结晶 一、填空： 1、原子呈无序堆积状态的物体叫，原子呈有序、有规则排列的物体称为。一般固态金属都属于。 2、在晶体中由一系列原子组成的平面，称为。通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的的直线，称为。 3、常见的金属晶格类型有、和三种。铬属于晶格，铜属于晶格，锌属于晶格。 4、金属晶体结构的缺陷主要有、、、、、和 等。晶体缺陷的存在都会造成，使增大，从而使金属的提高。 5、金属的结晶是指由原子排列的转变为原子排列的过程。 6、纯金属的冷却曲线是用法测定的。冷却曲线的纵坐标表示，横坐标表示。 7、与之差称为过冷度。过冷度的大小与有关， 越快，金属的实际结晶温度越，过冷度也就越大。 8、金属的结晶过程是由和两个基本过程组成的。 9、细化晶粒的根本途径是控制结晶时的及。 10、金属在下，随温度的改变，由转变为的现象称为
同素异构转变。 二、判断： 1、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（） 2、非晶体具有各向同性的特点。（） 3、体心立方晶格的原子位于立方体的八个顶角及立方体六个平面的中心。（） 4、金属的实际结晶温度均低于理论结晶温度。（） 5、金属结晶时过冷度越大，结晶后晶粒越粗。（） 6、一般说，晶粒越细小，金属材料的力学性能越好。（） 7、多晶体中各晶粒的位向是完全相同的。（） 8、单晶体具有各向异性的特点。（） 9、在任何情况下，铁及其合金都是体心立方晶格。（） 10、同素异构转变过程也遵循晶核形成与晶核长大的规律。（） 11、金属发生同素异构转变时要放出热量，转变是在恒温下进行的。（） 三、选择 1、α—Fe是具有（）晶格的铁。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 2、纯铁在1450℃时为（）晶格，在1000℃时为（）晶格，在600℃时为 （）晶格。A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 3、纯铁在700℃时称为（），在1000℃时称为（），在1500℃时称为（）。
一、制定目的 明确并统一本公司自制及委外生产产品热处理硬度检验与测试的方法和依据，使产品质量得到有效控制，从而确保本公司向客户提供满意的产品。 二、适用范围 上海纬泰自制或委外生产的各类产品及金属热处理零件硬度的检验与测试 三、抽样标准 抽样方法及判定标准，按照国标GB/T2828.1-2003规定的抽样程序及计数抽样表中之规定执行。规定如下： 四、检验项目及方法 1.热处理件进厂时要查验供应商附送的相应的热处理检验记录，并确认记录内容是否符合 相关技术要求。 2.硬度测试仪器的选用原则： 1）铸铁类产品（灰铁、球墨铸铁等），应选用布氏硬度计或维氏、里氏硬度计测试，但 不可用洛氏或表面洛氏硬度计测试。 2）各类钢件可依产品特性选用适当的测试仪器：布氏、洛氏、维氏或里氏硬度计等。 3）薄壁件（厚度在2mm以下），及有色金属类应选用维氏、里氏或表面洛氏硬度计等， 但不可用布氏硬度计测试。 3.表面打磨 为得到较为准确的测试结果，零件的测试部位均应进行表面打磨、抛光，表面光洁度应 达到Ra1.6以上。（成品件或不允许表面打磨的零件测试时，先不进行表面打磨直接在 零件不影响外观表面检测。若测试结果不合格时，则须进行破坏性打磨检测，若打磨后 检测合格，则判定合格） 4.每一零件原则上应至少检测四点，取其平均值作为评价结果。（零件较小或无法取多点 除外） 5.当热处理零件表面产生脱碳现象时，须将零件表面磨深0.5~2mm后再进行检测。
6.表面热处理硬度检测： 1）化学热处理 化学热处理是使工件表面渗入一种或几种化学元素的原子，从而改变工件表面的化学成分、组织和性能。化学热处理工件的主要技术参数是硬化层深度和表面硬度。 化学热处理工件的表面硬度检测与表面淬火热处理工件的硬度检测相近，都可以用维氏硬度计、表面洛氏硬度计或洛氏硬度计来检测，但是渗氮厚的厚度较薄，一般 0.7mm以下时，就不能用洛氏硬度计检测。 2）表面淬火回火热处理 表面淬火回火热处理通常用感应加热或火焰加热的方式进行。主要技术参数是表面硬度、局部硬度和有效硬化层深度。 维氏硬度计可以检测有效硬化深度超过0.05mm的各种表面硬化工件。 表面洛氏硬度计可以检测有效硬化深度超过0.1mm的各种表面硬化工件。 洛氏硬度计硬度检测有效硬化深度超过0.4mm的各种表面硬化工件。当硬化层厚度在 0.4～0.8mm时，可采用HRA标尺，当硬化层厚度超过0.8mm时，可采用HRC标尺。3）局部热处理 零件如果局部硬度要求较高，可用感应加热等方式进行局部淬火热处理， 局部热处理零件的硬度检测要在指定区域内进行（依工程图纸或技术要求）。硬度检测仪器可采用洛氏硬度计，测试HRC硬度值，如热处理硬化层较浅，可采用表面洛氏硬度计（可参照表面淬火回火热处理检测方式）。 4) 渗氮层等表面硬化层厚度检查方法 a. 渗氮层等表面硬化层厚度检查采用硬度检测评定法，硬化层厚度用维氏硬度计或 表面洛氏硬度计来检测。检测时以逐层打磨检测的方法进行，当表面硬度降到550HV0.1那一层时，量测出打磨深度值即是表面硬化层厚度。 打磨方式：可以采用角向砂轮机手工打磨或采用工具磨床等机械研磨。 * 硬化层厚度在0.5mm以内的，以深度0.1mm/次逐次打磨检测。 * 硬化层厚度在1mm左右的，以深度0.3mm/次到0.6mm深后，再以0.1mm/次逐次打磨检测。 * 硬化层厚度在1.5mm左右的，以深度0.3mm/次到1.2mm深后，再以0.1mm/次逐
内蒙古科技大学本科生 毕业论文 题目：化学成分对实验钢热处理 组织、硬度的影响学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXXXX 专业：金属材料工程 班级：材料20XX-1班 指导教师：XXX 教授
化学成分对实验钢热处理组织、硬度的影响 摘要 为了提高机械产品的质量及使用寿命,几乎所有重要的机械零件都需要进行热处理。合金化配合适当的热处理能够显著提高工件的性能，使钢能够满足所需的力学、工艺及其他特殊性能。本文以化学成分不同的A3、A6两种钢为研究对象，对实验钢进行不同的热处理之后，分析化学成分和热处理工艺对实验钢组织和硬度的影响规律，为提高实验钢的使用性能提供实验依据。 本研究借助于金相显微镜和硬度测试仪，研究了实验钢在不同退火温度、淬火温度、回火温度下的组织和硬度，分析了化学成分、加热温度对实验钢退火组织及硬度、淬火组织及硬度、回火组织及硬度的影响。研究了实验钢正火处理对组织及硬度的影响。结果表明：随着退火温度的升高，A3钢中珠光体片间距逐渐增大，A6钢中的珠光体形态由粒状向片状转变；A6钢在正火处理空冷时发生马氏体转变；A3钢的淬火组织由马氏体和托氏体组成，A6钢淬火组织由马氏体和未溶碳化物组成；A6钢中由于合金元素的作用，回火稳定性提高；在所有相同的热处理条件下，A6钢的硬度均远大于A3钢的硬度。 关键词：热处理；化学成分；组织；硬度
Effect of Chemical Composition on the Microstructure and Hardness of the Experimental Steels after Heat Treatment Abstract In order to improve the quality of mechanical products and service life, almost all the important mechanical parts are required for heat treatment. Alloying with appropriate heat treatment can significantly improve the performance of the workpiece, so that the steel can meet the required mechanical, processing and other special properties. In this paper, A3, A6 two steels of different chemical compositions are used as the research objects, after different heat treatments on the experimental steels, the paper analyzes the influence of chemical composition and heat treatment processing on the microstructure and hardness of the experimental steels to provide the experimental basis for improving the properties of the steel. In this study, by means of metallographic microscope and hardness tester, the experiment researches the hardness of the steel at different annealing temperature, quenching temperature and tempering temperature.In addition,it analyses the influence of chemical composition and heating temperature on the microstructure and hardness after annealing,quenching,tempering.The paper studied the influence on Microstructure and hardness of the experimental steel after normalizing treatment. The results show that, with the increase of annealing temperature, the distance of the pearlite in the A3 steel increases gradually, the pearlite morphology transformed from granular to sheet; The A6 steel produces martensite transformation after normalizing air cooling; The microstructure of A3 steel after quenching consists of martensite and troostite, The microstructure of A6 steel after quenching consists of martensite and undissolved carbide; Due to the effect of the alloy elements,the tempering stability of A6 steel is improved; in all the same heat treatment conditions,the hardness of the A6 steel is far greater than the hardness of the A3 steel. Keywords: heat treatment; Chemical composition; microstructure; hardness
常用金属材料热处理规范 ┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 880- 930 ┃空冷┃HB≤156 ┃┃２０┃Ac3 855 ┃渗碳┃ 920- 950 ┃┃┃┃┃Ar3 835 ┃渗碳淬火┃ 860- 880 ┃水或油冷┃HRC＞56 ┃┃┃Ar1 680 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃芯部HB150 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃正火┃ 850- 890 ┃空冷┃HB≤185 ┃┃３５┃Ac3 802 ┃退火┃ 840- 890 ┃炉冷┃┃┃┃Ar3 774 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 680 ┃淬火┃ 850- 890 ┃水冷┃HRC≥47 ┃┃┃┃回火┃ 500- 540 ┃空冷┃HB241-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃退火┃ 820- 840 ┃炉冷┃HB≤207 ┃┃４５┃Ac3 780 ┃正火┃ 830- 870 ┃空冷┃HB≤229 ┃┃┃Ar3 751 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 682 ┃淬火┃ 820- 860 ┃水冷┃HRC50-60 ┃┃┃┃回火┃ 520- 560 ┃空冷┃HB228-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 900- 930 ┃空冷┃HB≤179 ┃┃┃Ac3 854 ┃高温回火┃ 659- 680 ┃空冷┃┃┃20Mn ┃Ar3 835 ┃┃┃┃┃┃┃Ar1 682 ┃┃┃┃┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃AC1 734 ┃退火┃ 830- 880 ┃炉冷┃┃┃35Mn ┃AC3 812 ┃正火┃ 850- 880 ┃空冷┃HB≤187 ┃┃┃Ar3 796 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 675 ┃淬火┃ 850- 880 ┃水或油冷┃HRC50-55 ┃┃┃┃回火┃ 400- 500 ┃空冷┃HB302-332 ┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 726 ┃退火┃ 820- 850 ┃炉冷┃HB≤217 ┃┃45Mn ┃Ac3 790 ┃正火┃ 830- 860 ┃空冷┃┃┃┃Ar3 768 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 689 ┃淬火┃ 810- 840 ┃水或油冷┃HRC54-60 ┃┃┃┃回火┃根据需要回火┃水或空冷┃┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛
常用金属材料热处理硬度 常用金属材料热处理规范 ┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃ ┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃ ┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃ ┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 880- 930 ┃空冷┃HB≤156┃ ┃２０┃Ac3 855 ┃渗碳┃ 920- 950 ┃┃┃ ┃┃Ar3 835 ┃渗碳淬火┃ 860- 880 ┃水或油冷┃HRC＞56 ┃ ┃┃Ar1 680 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃芯部HB150 ┃ ┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃正火┃ 850- 890 ┃空冷┃HB≤185┃ ┃３５┃Ac3 802 ┃退火┃ 840- 890 ┃炉冷┃┃ ┃┃Ar3 774 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃ ┃┃Ar1 680 ┃淬火┃ 850- 890 ┃水冷┃HRC≥47┃ ┃┃┃回火┃ 500- 540 ┃空冷┃HB241-286 ┃ ┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃退火┃ 820- 840 ┃炉冷┃HB≤207┃ ┃４５┃Ac3 780 ┃正火┃ 830- 870 ┃空冷┃HB≤229┃ ┃┃Ar3 751 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃ ┃┃Ar1 682 ┃淬火┃ 820- 860 ┃水冷┃HRC50-60 ┃ ┃┃┃回火┃ 520- 560 ┃空冷┃HB228-286 ┃ ┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 900- 930 ┃空冷┃HB≤179┃ ┃┃Ac3 854 ┃高温回火┃ 659- 680 ┃空冷┃┃ ┃20Mn ┃Ar3 835 ┃┃┃┃┃ ┃┃Ar1 682 ┃┃┃┃┃ ┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃AC1 734 ┃退火┃ 830- 880 ┃炉冷┃┃ ┃35Mn ┃AC3 812 ┃正火┃ 850- 880 ┃空冷┃HB≤187┃ ┃┃Ar3 796 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃ ┃┃Ar1 675 ┃淬火┃ 850- 880 ┃水或油冷┃HRC50-55 ┃ ┃┃┃回火┃ 400- 500 ┃空冷┃HB302-332 ┃ ┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃ ┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃ ┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃ ┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 726 ┃退火┃ 820- 850 ┃炉冷┃HB≤217┃ ┃45Mn ┃Ac3 790 ┃正火┃ 830- 860 ┃空冷┃┃ ┃┃Ar3 768 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃
碳钢热处理工艺及洛氏硬度测定 一、实验目的 1.掌握碳钢淬火工艺的制定； 2.碳含量对淬火温度、钢的组织和硬度的影响； 3.回火温度对钢的组织和硬度的影响 二、实验原理 结构钢是机械制造和工程构件中应用最广泛的一类钢。它要求具有高的综合机械性能，即要求具有高的强度、硬度以及好的塑性和韧性的配合。 通常结构钢的淬火温度为Ac3以上30-50℃，温度过低，奥氏体化不完全；温度过高，将会引起晶粒粗大，使钢过热或过烧。 钢的淬火组织：将45钢加热到760℃（即Ac1 以上，但低于Ac3），然后在水中冷却，这种淬火叫不完全淬火。在这个温度加热，部分铁素体尚未溶入奥氏体中。经淬火后将得到马氏体和铁素体组织。在金相显微镜中观察到的是呈暗黑色针状马氏体基底上分布有白色铁素体。将45钢加热到Ac3以上温度，然后在水中冷却将获得针状马氏体，由于马氏体针非常细小，在显微镜中不易分清。若将淬火温度提高到1000℃（过热淬火），由于奥氏体晶粒的粗化，经淬火后将得到粗大针状马氏体组织。若将45钢加热到Ac3以上温度，然后在油中冷却，则由于冷却速度不足，得到的组织将是马氏体和部分屈氏体（或混有少量贝氏体）。而对于合金钢，由于含有合金元素，钢的淬透性增加，因此只须在油中淬火即可。 钢的回火组织：钢在淬火后得到的马氏体和残余奥氏体均为不稳定组织，它们具有向稳定的铁素体和渗碳体的两相混合物组织转变的倾向，通过回火将钢加热，提高原子的活动能力，可促进这个转变的进行。 生产中将结构钢回火后经不同温度的回火来控制组织，调节性能。 通常，在300℃以下低温回火，得到回火马氏体组织，具有高的硬度和强度，但塑性和韧性较低，对要求高硬度和高耐磨性的零件，多采用淬火和低温回火工艺。而在300℃--450℃中温回火，得到回火屈氏体组织，但它仍保持某些马氏体的形态。由于碳化物颗粒细小，在光学显微镜下难以分辨清楚，回火屈氏体仍具有弹性，因此对要求具有弹性的弹簧类零件，多采用淬火和中温回火工艺。在500℃--650℃高温回火，得到回火索氏体组织，在高倍显微镜下为细小的碳化物颗粒分布在铁素体基体上，这种组织具有高的塑性和韧性，但强度稍降低。 淬火后高温回火的工艺又称为调质处理，大多数中碳结构钢采用调质处理，以得到好的综合机械性能，即好的强度、硬度、塑性和韧性的配合。 铁碳合金经缓慢冷却以后的显微组织基本上与铁碳相图所预料的各种平衡组织相 符合，但碳钢在不平衡状态，即在快冷条件下的显微组织就不能用铁碳合金相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温转变曲线--C曲线来确定。 三、实验方法与步骤 1. 将45钢、T12钢分别在860℃、920℃加热，保温20分钟，并分别用10%盐水、 油淬火；
热处理的知识及硬度试验方法 一热处理方法分类，特点和应用。 1退火（焖火）:加热后随炉冷却，有完全退火和不完全退火. 目的：改善内部组织，利于切削加工。 应用：①降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和 冷压加工性能。 ②细化晶粒，调整组织。 ③消除铸、锻、焊、轧，冷加工产生的内应 力。 2正火：与退火相比，正火后的组织为珠光体，但组织结构细，从而有较高机械性能。又有生产周期短，设备利用率大，成 本较低特点。 正火目的与退火相似： (1)对于性能要求不高的普通结构钢零件，可以用 正火作为最终处理，（不必调质或淬火）来提 高机械性能。 (2)如果用于含碳量低于0.2 低碳钢零件，可以 代替退火，有利于切削加工。 3淬火：将钢零件加热到相变温度以上，（800～820℃不同材料不同温度）再快速在水中或油中冷却下来一种热处理方法。 淬火一般为了得到马氏体组织，也为了获得单一均匀的奥氏 体组织，以分别提高其耐蚀性和耐磨性。 淬火目的：（1）提高硬度和耐磨性。 （2）淬火加中高温回火以获得良好的力学性能。 （3）只需局部有硬度的地方，也可以局部淬火，其 余部分变形小。 （500℃左右）以下某一温4回火：将淬火后的工件重新加热到A C 1 度，保温一段时间，然后取出以一定方式冷却下来的一种方 法。 回火的目的：①降低脆性，消除内应力，减少工件变形和开裂。 ②调整硬度，提高塑性以获得工件所要求机械性能。
③稳定工件尺寸。 常用回火方法如下：有高温回火中温回火及低温回火。 低温回火：加热温度为150～250℃． 目的：降低、消除内应力和脆性，保持钢在淬火后的高 硬度和耐模性，主要用于工具、量具、模具滚动 轴承和渗碳表面淬火的零件。 中温回火：加热温度为350～450℃． 目的：是保持一定韧性条件下提高弹性和屈服强度。故 主要用于各种弹簧、锻模、冲头、工具、刀杆等高温回火：加热温度为500～680℃． 5．调质：淬火+高温回火称为调质。可获得强度、塑性、韧性都较好综合力学性能。广泛用于各种较为重要结构零件。如 连杆螺栓（重要的连杆及螺栓）齿轮及轴等，不但可作 为这些零件最终热处理，而且还常可作为精密零件如丝 杆类，予先热处理以减少最终热处理的变形。 6．时效；分高温时效和低温时效。 高温时效；加温略低于高温回火的温度，保温后缓冷到300℃出炉，特点；时效与回火有类似作用，这种方 法操作简便效果也很好，但是耗费时间太长。 目的应用；时效的目的是淬火后的工件进一步消除内应 力，稳定工件尺寸，常用来处理要求形状不再发生变形 的精密工件。如精密轴承，精密丝杆，床身，箱体等。 低温时效；将工件加温到100~150℃，保温较长时间 （约5~20小时），低温时效实际就是低温补充回火。7．高频淬火：即感应加热表面淬火。 将工件放入感应器中，使工件表层产生感应电流，在 极短的时间内，加热到淬火温度后，立即喷水（或喷 油）使工件表面淬火。 高频淬火又分高频：（100～1000K H Z），中频：（1～ 10K H Z）淬火及工频（50H X）淬火三种。 目的：①表面硬度比普通淬火可高2～3H R C，并有较低
实验二碳钢的热处理及硬度测试实验报告 一、实验目的 1. 了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。 2. 研究冷却条件与钢性能的关系。 3. 分析淬火及回火温度对钢性能的影响。 二、实验设备及材料 1) 箱式电炉及控温仪表； 2) 洛氏硬度机； 3) 冷却剂：水，油（使用温度约20℃）； 4) 试样：45钢。 三、实验内容及步骤 实验分四个小组，依次如下： 退火：取5个试样砂纸打磨去氧化皮→测HRB硬度 第一组：水淬+低温回火 840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→200℃×30min低温回火→去氧化皮→测HRC硬度 第二组：油淬 840℃×15min→油冷→去氧化皮→测HRC硬度 第三组：水淬+高温回火 840℃×15min→水冷→去氧化皮→测HRC硬度→550℃×20min高温回火→去氧化皮→测HRC硬度 第四组：正火 840℃×15min→空冷→去氧化皮→测HRC硬度 说明： 1.为便于比较，一律用洛氏硬度测定，但退火状态的试样要用淬火钢球压头，载荷为100kg，即HRB。其余热处理后的硬度测试均用金刚石压头，载荷为150kg，即HRC。 2.由于实验所用试样较小，故低温回火保温时间可为30分钟，高温回火时间可为20分钟，回火后在水中冷却。
3.第一组和第二组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第一组水冷的同学先取；第三组和第四组共用一个840℃加热炉，且取样冷却时第三组水冷的同学先取。 四、注意事项 1．本实验加热都为电炉，由于炉内电阻丝距离炉膛较近，容易漏电，所以电炉一定要接地，在放、取试样时必须先切断电源。 2．往炉中放、取试样必须使用夹钳，夹钳必须擦干，不得沾有油和水。开关炉门要迅速，炉门打开时间不宜过长。 3．试样由炉中取出淬火时，动作要迅速，以免温度下降，影响淬火质量。 4．试样在淬火液中应不断搅动，否则试样表面会由于冷却不均而出现软点。 5．淬火时水温应保持20~30℃左右，水温过高要及时换水。 6．退火、正火、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨，去掉氧化皮后再测定硬度值。 五、实验报告要求 1) 填写表1和表2。 表1 淬火及正火实验 表2 回火实验 2) 分析淬火冷却速度与回火温度对钢组织和性能的影响。
金属材料与热处理习题及答案 第一章金属的结构与结晶 一、判断题 1、非晶体具有各同性的特点。( √) 2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。(×) 3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。( ×) 4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。( ×) 5、单晶体具有各向异性的特点。( √) 6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。( √) 7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。 ( √) 8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。( √) 10、非晶体具有各异性的特点。( ×) 11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。( √) 12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。( √) 13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。( √) 14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。( √)
15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。( √) 16、金属材料是金属及其合金的总称。( √) 17、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。( √) 18、金是属于面心立方晶格。( √) 19、银是属于面心立方晶格。( √) 20、铜是属于面心立方晶格。( √) 21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。( √) 22、晶粒间交接的地方称为晶界。( √) 23、晶界越多，金属材料的性能越好。( √) 24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。 ( √) 25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。( √) 26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。 ( √) 27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。( √) 28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。( √) 29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。( √) 30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。( √) 31、晶体有规则的几何图形。( √) 32、非晶体没有规则的几何图形。( √) 36、物质是由原子和分子构成的。( √)
钢的热处理及硬度测定 一、实验目的 1.了解钢的基本热处理工艺。 2.了解布氏和洛氏硬度计的主要原理、结构及操作方法。 3.了解不同的热处理工艺对钢的性能的影响。 二、实验原理 热处理是充分发挥金属材料性能潜力的重要方法之一。其工艺特点是把钢加热到一定温度，保温一段时间后，以某种速度冷却下来，通过改变钢的内部组织来改善钢的性能，其基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。 金属的硬度是材料表面抵抗硬物压入而引起塑性变形的能力。硬度越大，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料产生塑性变形就越困难。硬度是金属材料一项重要的力学性能指标。硬度的试验方法很多，其中常用的有布氏法、洛氏法和维氏法三种硬度试验方法。 1.钢的退火、正火、淬火和回火 钢的退火通常是将钢加热到临界温度1Ac 或3Ac 线以上，保温后缓慢地随炉冷却的一种热处理工艺。钢经退火处理后，其组织比较接近平衡状态，硬度较低（约180~22OHBS ），有利于进行切削加工。 钢的正火是将钢加热到3Ac 或cm Ac 线以上30~50℃，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。由于冷却速度稍快，与退火组织相比，所形成的珠光体片层细密，故硬度有所提高。对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善其切削加工性能，降低加工表面的粗糙度；对高碳钢来说，正火可以消除网状渗碳体，为球化退火和淬火作准备。 钢的淬火就是将钢加热到3Ac 或1Ac 线以上30~50℃，保温后在不同的冷却介质中快速冷却，从而获得马氏体和（或）贝氏体组织的一种热处理工艺。马氏体的硬度和强度都很高，特别适用于有较高耐磨性能要求的工模具材料。淬火工艺包括三个重要参数，淬火加热温度、保温时间和冷却速度。淬火加热温度过高时晶粒容易长大，而且还会 产生氧化脱碳等缺陷，加热温度过低则 会因组织中存在铁素体或珠光体而导 致材料硬度不足。保温时间与钢的成 分、工件的形状、尺寸及加热介质等因 素有关，一般可按照经验公式加以估 算，保温时间过长或过短都会对钢的组 织及性能造成不利的影响。冷却是淬火 的关键工序，它直接影响到淬火后的组
第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢
实验七碳钢的热处理及硬度测定以及金相分析 实验项目名称：碳钢的热处理及硬度测定、金相分析 实验项目性质：综合实验 所属课程名称：金属材料与热处理 实验计划学时：4 一、实验目的 （1）熟悉碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。 （2）了解含碳量、加热温度、冷却速度等因素与碳钢热处理后性能的关系。 （3）分析淬火及回火温度对钢性能的影响。 （4）学会洛氏硬度计的使用。 （5）学会采用不同的热处理工艺，将会得到不同的组织结构，从而使钢的性能发生变化。 二、实验内容和要求 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，热处理的主要目的是改善钢材性能，提高工件使用寿命。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定 时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的工艺过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织发生了质的变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 普通热处理的基本操作有退火、正火、淬火及回火等。 热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个关键工序，也称热处理三要素。正确选择这三种工艺参数，是热处理成功的基本保证。Fe-FeC 相图和C-曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。 1、加热温度 （1）退火加热温度：完全退火加热温度，适用于亚共析钢，AC3+ （30~50C）；
球化退火加热温度，适用于共析钢和过共析钢，Ac i+ (30~50C) (2)正火加热温度：对亚共析钢是AC3+ (30~50C)；过共析钢是Ac cm+ (30~50C),也就是加热到单相奥氏体区。 退火和正火的加热温度范围见图2-1所示。 图2-1退火与正火的加热温度
常用金属材料热处理规范 (1HRC≈1/10HB) ┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 880- 930 ┃空冷┃HB≤156 ┃┃２０┃Ac3 855 ┃渗碳┃ 920- 950 ┃┃┃┃┃Ar3 835 ┃渗碳淬火┃ 860- 880 ┃水或油冷┃HRC＞56 ┃┃┃Ar1 680 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃芯部HB150 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃正火┃ 850- 890 ┃空冷┃HB≤185 ┃┃３５┃Ac3 802 ┃退火┃ 840- 890 ┃炉冷┃┃┃┃Ar3 774 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 680 ┃淬火┃ 850- 890 ┃水冷┃HRC≥47 ┃┃┃┃回火┃ 500- 540 ┃空冷┃HB241-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 724 ┃退火┃ 820- 840 ┃炉冷┃HB≤207 ┃┃４５┃Ac3 780 ┃正火┃ 830- 870 ┃空冷┃HB≤229 ┃┃┃Ar3 751 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 682 ┃淬火┃ 820- 860 ┃水冷┃HRC50-60 ┃┃┃┃回火┃ 520- 560 ┃空冷┃HB228-286 ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 735 ┃正火┃ 900- 930 ┃空冷┃HB≤179 ┃┃┃Ac3 854 ┃高温回火┃ 659- 680 ┃空冷┃┃┃20Mn ┃Ar3 835 ┃┃┃┃┃┃┃Ar1 682 ┃┃┃┃┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃AC1 734 ┃退火┃ 830- 880 ┃炉冷┃┃┃35Mn ┃AC3 812 ┃正火┃ 850- 880 ┃空冷┃HB≤187 ┃┃┃Ar3 796 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 675 ┃淬火┃ 850- 880 ┃水或油冷┃HRC50-55 ┃┃┃┃回火┃ 400- 500 ┃空冷┃HB302-332 ┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━┓┃┃临界点┃热处理规范┃硬度┃┃钢号┃┣━━━━┳━━━━━━━┳━━━━┫┃┃┃（℃）┃工序名称┃加热温度（℃）┃冷却方式┃HB HRC ┃┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━━━╋━━━━╋━━━━━┫┃┃Ac1 726 ┃退火┃ 820- 850 ┃炉冷┃HB≤217 ┃┃45Mn ┃Ac3 790 ┃正火┃ 830- 860 ┃空冷┃┃┃┃Ar3 768 ┃高温回火┃ 650- 680 ┃空冷┃┃┃┃Ar1 689 ┃淬火┃ 810- 840 ┃水或油冷┃HRC54-60 ┃┃┃┃回火┃根据需要回火┃水或空冷┃┃┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━━━┻━━━━┻━━━━━┛