材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响
预习报告
姓名：崔立莹
班级：材科1202
学号：41230179
2015年11月
材料成分和热处理工艺对钢的组织与性能的影响
一、实验目的
1. 了解热处理设备和几种热处理工艺的实际操作。
2. 了解材料成分、热处理工艺、组织和性能之间的关系。
3. 培养学生综合运用所学热处理理论知识和实验技术独立分析和解决实际问题的能力。
二、实验材料与设备
1. 45（Ф15mm）、40CrNi（Ф13mm）和T8（Ф16mm）钢试样
2. 箱式加热炉
3. 硬度计
4. 金相显微镜以及数码照相系统
5. 磨光机及金相砂纸
6. 抛光机及抛光液
7. 浸蚀剂、酒精、玻璃器皿、竹夹子、脱脂棉、滤纸等
三、实验内容及要求
本实验采用的钢材有40、40CrNi和T8三种，对于每一种钢材，要求得到如下组织：
全班分三组，每组选一种钢材，每人选一种组织进行以下实验：
1. 根据所选钢种和组织，综合运用所学的热处理知识，制定合理的（或能得到
所要求显微组织的）热处理工艺；
2. 按照制定的热处理工艺对钢进行热处理；
3. 测定热处理后钢材的性能(硬度、T8钢可作拉伸和冲击实验)；
4. 制备金相试样，观察组织并记录(照相)；
5. 总结并讨论实验结果。
本实验要求：
1. 每位同学均要首先根据实验总学时和实验要求制定实验方案（包括实验时间的具体安排）。注意本综合性实验为团队性实验，每位同学均无法单独完成，制定方案和时间安排时要与其他同学协调好；
2．在每个同学根据所选钢种和组织制定相应热处理工艺的基础上，以组为单位讨论并协调热处理方案；
3. 按照方案进行热处理、性能测定、组织观察与记录；
4. 以组为单位分析和总结实验结果，然后再以班为单位分析和总结实验结果。
四、实验准备内容
1、箱式电阻炉
箱式电阻炉主要由炉体和控制箱两大部分组成。炉体由炉架和炉壳、炉衬、炉门、电热元件以及炉门提升机构等组成，电热元件多布置在两侧墙和炉底。[1]图1中给出了炉体结构示意图，控制箱在炉体一侧。
图1 箱式电阻炉炉体示意图
1-底座;2-观察孔;3-炉门;4一热电偶;5-炉壳; 6-电热元件;7--耐火材料;8-保温材料;9-炉架箱式电阻炉一般工作在自然气氛条件下，多为内加热工作方式，采用耐火材料和保温材料做炉衬。用于对工件进行正火、退火、淬火等热处理及其他加热用
途。按照加热温度的不同一般分为三种类型，温度高于1000℃称为高温箱式电阻炉，温度在600一1000℃之间称为中温箱式电阻炉，温度低于600℃称为低温箱式电阻炉，以满足不同热处理温度的需要。[2]
2、实验材料的成分及临界温度点
本实验涉及45、40CrNi以及T8三种钢材，下面对此三种钢材的性能进行归纳至下表1中。
表1 三种钢的化学成分以及临界温度点[3]
钢种45 40CrNi T8
化学成分（质量分数）（%）
C 0.42~0.50 0.37~0.44 0.75～0.84 Si 0.17~0.37 0.17~0.37 ≤0.35 Mn 0.50~0.80 0.50~0.80 ≤0.40
P ≤0.035--- ≤0.035 S ≤0.035 --- ≤0.030 Ni ≤0.25 1.00~1.40 ---
Cr ≤0.25 0.45~0.75 ---
临界温度/℃
Ac1 725 707 725
Ac3 770 750 730
Ar1
（Accm）
690 660 690
Ar3
（Arcm）
720 701 727 Ms 330 340 230
3、保温时间的确定
淬火保温时间是指工件装炉后温度升到淬火加热温度后所需保持的时间，目的是使整个工件淬透，获得所需成分的细奥氏体晶粒；加热时间指工件装炉后到取出所用时间，包括加热时间和保温时间两部分。由于工件形状、加热氛围不同，
常常采用经验公式确定加热时间，具体加热计算的经验公式见表2。
表2 加热计算的经验公式[4]
加热时间的经验计算式t = α·K·D
t —加热时间（min）
α —加热系数（min / mm）
D —工件的有效厚度或直径（mm）①K—装炉条件修正系数，通常取1~1.5
钢材
加热系数α / min·mm-1
空气电阻炉盐浴炉
碳钢0.9~1.1 25~30
合金钢 1.3~1.6 50~60
①当高度（h）/壁厚（δ）≤1.5时，以h计；当h / δ≥1.5时，以1.5δ计；当h / δ＞7时，以实心圆柱计；空心内圆锥体以外径0.8d计。
回火保温时间的确定：
A、成批工件在井式回火炉中回火保温时间应大于2h，低温回火保温时间应大于3h；
B、硝盐炉回火保温时间应大于45min；
C、快速回火时间的确定应根据工艺试验定；
D、回火炉油炉回火时间大于1.5h。
4、材料热处理后的力学性能
材料经不同的热处理工艺后，力学性能会有所差异。
表3 三种钢正火后的力学性能[5]
钢号正火温度/℃
力学性能HBW
≤σb / MPa σs / MPa δ(%)ψ(%)a K / J·cm-2
45 820~840 670~720 340 15~18 45~50 50 170~240 40CrNi 870 890 600 19.7 57 54 262 T8 760~780 --- --- --- --- --- ---
表4 三种钢退火后的力学性能[6]
钢号退火温度/℃
力学性能HBW
≤σb / MPa σs / MPa δ(%) ψ(%) a K / J·cm-2
45 820~840 532 280 32 49 60 160~200 40CrNi 815 690 425 24.5 51 46 197
T8 740~760 - - - - - 187
表5 三种钢淬火及回火后的硬度[7]
钢号淬火不同温度回火后的硬度HRC 温度/℃硬度HRC 150℃200℃300℃400℃500℃600℃45 840 58~59 58 55 50 41 33 22 40CrNi 840 ＞53 53 50 47 42 33 26 T8 800 62~64 - 58.8 56.8 45 36.9 25.5
5、热处理工艺
45号钢回火马氏体的热处理工艺：
①回火马氏体的定义及组织特征
回火是把淬火钢件加热到低于A1的某一温度，保温一段时间，然后以适当的方式冷却至室温的一种热处理工艺。在150℃~250℃回火时，片状马氏体将分解成含碳过饱和的α固溶体和与之共格的ε碳化物的两相组织，成为回火马氏体，目的是在保持高强度、高硬度的前提下，降低钢的淬火内应力，减小其脆性。由于ε碳化物的弥散析出，使得回火马氏体比淬火马氏体易于腐蚀，因而回火马氏体在光学显微镜下呈现暗黑色片状组织。[8]
②45号钢回火马氏体热处理方案
45号钢件先淬火，再进行回火得回火马氏体。已知45钢件为碳钢，且钢件尺寸Ф15mm，则取α=1.0 min·mm-1，K=1.3，D=15 mm，淬火时在空气电阻炉中加热时间为t = α·K·D =1.0×1.3×15 =19.5 min。回火后的保温时间为τ =40 min 具体工艺参数如下表6所示：
表6 45号钢回火马氏体工艺参数
工艺加热温度/℃介质保温时间/min
淬火840 水19.5
回火200 空气40
实验中的具体操作步骤如下：
1、预热箱式电阻炉，使箱内温度稳定至840℃。
2、将45号钢试样放入其中19.5min后取出，迅速投入到水中，冷却至20~40℃后取出空冷。
3、将箱式电阻炉温度调至200℃，放入其中40min后取中后空冷。
4、利用硬度计测出三组试样硬度。
5、磨样，并用4%硝酸酒精处理试样，最后利用金相显微镜观察组织形貌，并用数码照相系统进行拍照。
参考文献
[1]中国机械工程协会热处理学会.热处理手册[M].北京:机械工业出版社,2007:165.
[2]箱式电阻炉百度百科[EB/OL].https://www.doczj.com/doc/c417467933.html,/link?url=LLsKdz67XHH3fgCMP FMYs7xCCLzelowmUCiLureYHn8IHKa1fMsIc8HL3Um3SnGAkB2z9X5LNuZ5ZCUCNL 2gm.
[3][4][5][6][7]樊东黎,徐跃明,佟晓辉.热处理技术数据手册[M].北京:机械工业出版社,200 6:101~307.
[8]吴成建,陈国良,强文江.金属材料学[M].北京:冶金工业出版社,2012:68~69.
【最新整理，下载后即可编辑】 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 8.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。 9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：①采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。③机械振动、搅拌。 第二章金属的塑性变形与再结晶 2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？ 答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和
热处理通用技术规范 编制： 审核： 批准：
热处理通用技术规范 1.目的 为确保公司生产的产品符合产品标准技术要求，根据公司质量手册和程序文件的规 定，特制定热处理通用工艺规范，用于指导热处理生产与过程控制。 2.适用范围 本规范明确了热处理生产的主要工艺和质量控制方式、方法、要求，适用于石油机械API SPEC7K转盘及其配件产品的各种热处理。 属于本公司的其他产品和外协产品的热处理也可参照本规范的基本要求执行。 3.主要热处理工艺 热处理是通过对工件的加热、保温和冷却，使金属或合金的组织结构发生变化，从而 获得预期的性能的操作工艺。热处理能最大限度的发挥材料潜力，改善和获得良好的机械 性能、加工性能、物理性能和化学性能等。 热处理作为生产过程特殊工序，在石油机械产品生产制造中有重要作用。 可以分为： a.整体热处理与表面热处理 整体热处理：如退火、正火、淬火、回火 表面热处理：如感应加热表面淬火、火焰加热淬火以及化学热处理（如表面渗碳、碳 氮共渗、氮化等） b.预先（或预备）热处理与最终热处理 预先热处理一般是为了获得良好的加工性能而采取的热处理工艺，如时效、退火（包 括去应力退火、球化退火等）、正火等，预先热处理有时也可以作为最终热处理。一般用于焊接结构件、铸件等。相对于最终热处理而言，某些重要、大截面钢件采用预先热处理（通常采用正火处理）是为使最终热处理产品有一个良好的组织保证。 3.1退火（Annealing） 将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度后，一般随炉温缓慢冷却。主要是降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；细化晶粒，改善力学 性能，为下一工序做准备；消除冷、热加工所产生的内应力。主要适用于合金结构钢、碳
第四章有色金属热处理原理与工艺 一、概述 热处理是有色加工的重要组成部分 有色金属材料：黑色金属以外的所有金属及其合金。 分类：轻有色、重有色、稀有色、贵金属 作用：改善工艺性能，保证后续工序顺利进行；提高使用性能，充分发挥材料潜力。 类型：退火、淬火、时效、形变热处理 退火：加热到适当温度，保温一定时间，缓慢速度冷却。 有色中的退火：去应力退火、再结晶退火、均匀化退火 二、均匀化退火 对象：铸锭、铸件—→浇铸冷速大，造成成分偏析以及内应力 目的：提高铸件的性能，消除内应力，稳定尺寸与组织，消除偏析枝晶，改善性能。 非平衡铸态组织特征：晶内偏析or枝晶偏析；伪共晶or离异共晶；非平衡第二相；最大固溶度偏移。非平衡组织对性能的影响：枝晶偏析&非平衡脆性相—→塑性↓； 晶内偏析、浓度差微电池—→耐腐蚀性↓； 粗大的枝晶和严重的偏析—→各向异性&晶间断裂倾向↑； 非平衡针状组织—→性能不稳定。 固相线以下100~200℃长时间保温—→也称为扩散退火 组织变化：获得均匀的单相、晶粒长大、过饱和固溶体的分解、第二相聚集与球化 性能变化：塑性↑、改善冷变形的工艺性能、耐蚀性↑、尺寸形状稳定、消除残余应力 缺点：加热温度高，时间长，耗时耗能；高温长时间出现变形、氧化以及吸气缺陷；产品强度下降。制定均匀化推过规程的原则： （1）加热温度：温度越高，原子扩散越快，均匀化过程越快，但不宜过高，易发生过烧。一般为 0.90~0.95T m ①高温均匀化退火：在非平衡相线温度以上但在平衡固相线温度以下进行均匀化退火。 适用：大截面工件or铝合金 ②分级加热均匀化退火：现在低于非平衡固相线温度加热，待非平衡相部分溶解及固溶体 内成分不均匀部分降低，从而非平衡固相线温度升高后，再加热 至更高温度保温，在此温度下完成均匀化退火过程。 目的：均匀化更迅速、更彻底，且避免过烧 适用：镁合金 （2）保温时间：包括非平衡相溶解及消除晶内偏析所需的时间 取决于退火温度：T↑，D↑，时间↓； 铸锭原始组织特征：合金化程度、第二相分散度、尺寸 铸锭的致密程度 （3）加热速度与冷却速度 原则：铸锭不产生裂纹和大的变形，不能过快or过慢 主要采用均匀化退火的合金：Al合金、Mg合金、Cu合金中的锡磷青铜、白铜
华尔泰经贸有限公司铸钢件产品热处理艺规范 随着铸造件产品种类增多，对外业务增大，方便更好的管理铸造件产品，特制定本规定，要求各部门严格按照规定执行。 1目的： 为确保铸钢产品的热处理质量，使其达到国家标准规定的力学性能指标，以满足顾客的使用要求，特制定本热处理工艺规范。 2范围 3术语 经保温一段时间后， 经保温一段时间后， 3.3淬火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 快速冷却的操作工艺。 3.4回火：指将淬火后的铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一 段时间后出炉，冷却到室温的操作工艺。 3.5调质：淬火＋回火 4 职责
4.1热处理操作工艺由公司技术部门负责制订。 4.2热处理操作工艺由生产部门负责实施。 4.3热处理操作者负责教填写热处理记录，并将自动记录曲线转换到 热处理记录上。 4.4检验员负责热处理试样的力学性能检测工作，负责力学性能检测 结论的记录以及其它待检试样的管理。 5 工作程序 5.1 错位炉底板应将其复位后再装， 5.2 对特别 淬铸件应控制入水时间，水池应有足够水量，以保证淬火质量。 5.5作业计划应填写同炉热处理铸件产品的材质、名称、规格、数量、 时间等要素，热处理园盘记录纸可多次使用，但每处理一次都必须与热处理工艺卡上的记录曲线保持一致。 6 不合格品的处置 6.1热处理试样检验不合格，应及时通知相关部门。
6.2技术部门负责对不合格品的处置。 7 附表 7.1碳钢及低合金钢铸件正火、退火加热温度表7.2碳钢及低合金钢铸件退火工艺 7.3铸钢件直接调质工艺 7.4铸钢件经预备热处理后的调质工艺 7.5低合金铸钢件正火、回火工艺
齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化
《金属材料与热处理》课程教学标准 【课程名称】金属材料与热处理 【课程代码】C2-2-1 【适用专业】模具设计与制造 机械制造与自动化 数控技术 【学时数】48 【学分数】3 【开设时间】模具设计与制造第二学期 机械制造与自动化第三学期 数控技术第二学期 一、课程概述 “金属材料与热处理”是一门制造类专业群的平台课程，是在明确学院办学定位，分析专业群发展方向的前提下，通过对我院机械制造类重点专业职业岗位进行整体调研与分析的基础上，采用模块课程开发的方式形成的、适用于机械制造类专业群开设的综合性课程。 通过本课程的学习使学生获得常用工程材料及成型工艺方法的基础知识，培养学生综合运用材料及成型工艺知识进行选择材料与改性方法、选择毛坯生产方法以及工艺路线分析的初步能力，并未学习其他有关课程和从事工业工程生产第一线技术工作奠定必要的基础。 本课程注重培养学生解决生产具体工艺问题的能力；着重培养学生在机械制造领域内进行选择和判断能力；并培养高职应用型人才的技术文化修养。 二、课程模块组成 1.工程材料的基础知识 2.金属材料及热处理 3.非金属材料（在汽车上的应用） 4.毛坯成型工艺与方法选择
二、培养目标 1．方法能力目标 （1）熟悉工程材料与材料成型工艺技术在机械制造过程中的地位和作用，具有现在制造过程的完整概念。 （2）通过在金相显微镜下观察铁碳合金的室温组织和力学实验，掌握金属材料的成分、组织、结构与性能之间的关系，培养透过现象看本质的能力； （3）给出知识目标，采用问题引入，培养自主学习获取信息的能力和独立思考的能力。 （4）通过完成各项目任务，让学生在学习中享受成功的喜悦，激发学习兴趣，从而培养学生勤奋好学的习惯； （5）通过实验培养学生的动手能力、实验技能、评价执行结果的能力。 2．社会能力目标 （1）具有良好的人文素质和职业道德，善于沟通协作，团队意识强； （2）养成严谨细致、一丝不苟的工作作风； （3）具有热爱科学、实事求是的学习态度，具有创新意识和创新精神； （4）通过学习有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况，使学生获得更多的专业知识及行业知识，使学生具备博学多识的特质。 3．专业能力目标 （1）熟悉材料的种类、牌号、成分、性能、改性方法和用途。 （2）具备阅读金属材料热处理报告的能力； （3）熟悉常用金属材料的性能、用途、材料主要质量问题和提高产品质量的途径； （4）主动了解金属材料的基础理论的发展； （5）了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况； （6）多种途径获取信息和处理信息的能力。 三、与前后课程的联系 1.前修课程的联系 前修课程是《机械制图》,学习本课程之前要去工厂见习，对机械制造具有一定的感性认识,学习《机械制图》课程，熟悉典型零件形状，具有一定的图示能力、识图能力、以及绘图的实际技能。 2．与后继课程的关系 本课程阐述的金属材料及热处理的知识贯穿机械设计和制造的全过程，设计时，要根据机械零件的使用条件和性能要求选材；制造时，要根据材料的制造工艺合理安排热处理。更
金属热处理原理与工艺 复习提纲 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
一、名词解释 1.正火：把零件加热到临界温度以上30-50℃，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。 2.退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 3.回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。 4.淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 5.淬硬性：钢淬火后的硬化能力。 6.淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 7.贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。 8.马氏体：C原子溶入 -Fe形成的饱和间隙固溶体。 9.贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。 10.马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。 11.脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。 12.固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体的处理工艺。 13.固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 14.渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。
15.渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。 16.化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 17.表面淬火:在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、简答题 1.材料的强韧化机制及其应用 答：固溶强化； 位错强化； 第二相强化； ④细晶强化。 2.相变应力/组织应力是什么对组织性能有什么影响 3. 答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。 热应力：金属制品在加热和冷却过程中，由于各部分加热速度或冷却速度不同造成制品各部分温度差异，从而热胀冷缩不均匀所引起的内应力。4.奥氏体化的形成及控制（形成过程、机理、及控制措施）其中包含的化学反应有哪些？ 答：奥氏体：C溶于γ–Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体
《金属材料与热处理》复习思考题参考答案 第一章金属的力学性能 1．解释下列名词金属的力学性能，弹性极限，载荷，应力，强度，硬度，塑性。 答：金属的力学性能：是指金属在外力作用下所表现出来的性能。 弹性极限：是指金属材料在外力作用下，只发生弹性变形而不发生塑性变时所能承受的最大应力。 载荷：是指金属材料在加工及使用过程中所受到的各种外力。其符号用F表示。 应力：指单位面积上的内应力。 强度：是指金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力，是工程技术上重要的力学性能指标。 硬度：材料抵抗局部变形特别是塑性变性压痕或划痕的能力。 塑性：是金属材料断裂前产生塑性变形的能力。 2、什么是金属的疲劳？简述疲劳断裂的特点。 答：金属材料在受到交变应力或重复循环应力时往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。 疲劳断裂的特点：由于疲劳的应力比屈服强度低，所以不论是韧性材料还是脆性材料，在疲劳断裂前，均没有明显的塑性变形，它是在长期累积损伤过程中，经裂纹萌生和缓慢扩展到临界尺寸时突然发生的。由于断裂前没有明显的预兆，故疲劳断裂危险性极大。宏观断口一般可明显地分为三个区域，即疲劳源，疲劳裂纹扩展区和瞬间断裂区。疲劳源多在机件的表面处。
第二章金属的晶体结构 1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，晶体，晶格，晶胞，单晶体，晶粒，晶界，合金，组亓，相，固溶体，金属化合物。 答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 晶体：是指组成物质的原子或分子在空间排列是有规则、有序排列的物体。 晶格：把点阵中的结点假想用一系列平行直线连接起来构成空间格架称为晶格。 晶胞：构成晶格的最基本单元。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 晶粒：多晶体中的每个外形不规则的、呈颗粒状的小晶体称为晶粒。 晶界：晶粒与晶粒之间的分界线称为晶界。 合金：通过熔炼，烧结或其它方法，将一种金属元素同一种或几种其它元素结合在一起所形成的具有金属特性的新物质，称为合金。 组亓：组成合金的最基本的、独立的物质称为组元 相：在纯金属或合金中，凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的均匀组成部分，均称之为相。 固溶体：合金的组元之间以不同的比例混合，混合后形成的固相的晶格结
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铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。表1碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热圆柱形工件形状方形板形温度(℃)分钟/每毫米直径70080090010001.51.00.80.4保温时间分钟/每毫米厚度2.21.51.20.6分钟/每毫米厚度321.60.8（3）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。为此，可根据c曲线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与c曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等).不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的特性见表2.表2几种常用淬火介质的冷却能力在下列温度范围内的冷却速度（℃/秒）冷却介质650～550℃18℃的水50℃的水10％nacl 水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）蒸馏水（50℃）硝酸盐（200℃）菜籽油（50℃）矿务机油（50℃）6001001100120XX0025035020XX50300～
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┃┃
热处理检验方法和规范 金属零件的内在质量主要取决于材料和热处理。因热处理为特种工艺所赋予产品的质量特性往往又室补直观的内在质量，属于“内科”范畴，往往需要通过特殊的仪器（如：各种硬度计、金相显微镜、各种力学性能机）进行检测。在GB/T19000－ISO9000系列标准中，要求对机械产品零部件在整个热处理过程中一切影响因素实施全面控制，反映原材料及热处理过程控制，质量检验及热处理作业条件（包括生产与检验设备、技术、管理、操作人员素质及管理水平）等各方面均要求控制，才能确保热处理质量。为此，为了提高我公司热处理产品质量，遵循热处理相关标准，按零件图纸要求严格执行，特制定本规范 一、使用范围： 本规范适用于零件加工部所有热处理加工零件。 二、硬度检验： 通常是根据金属零件工作时所承受的载荷，计算出金属零件上的应力分布，考虑安全系数，提出对材料的强度要求，以强度要求，以强度与硬度的对应关系，确定零件热处理后应具有大硬度值。为此，硬度时金属零件热处理最重要的质量检验指标，不少零件还时唯一的技术要求。 1、常用硬度检验方法的标准如下： GB230 金属洛氏硬度试验方法GB231 金属布氏硬度试验方法 GB1818 金属表面洛氏硬度试验方法GB4340 金属维氏硬度试验方法 GB4342 金属显微维氏硬度试验方法GB5030 金属小负荷维氏试验方法 2、待检件选取与检验原则如下： 为保证零件热处理后达到其图纸技术（或工艺）要求，待检件选取应有代表性，通常从热处理后的零件中选取，能反映零件的工作部位或零件的工作部位硬度的其他部位，对每一个待检件的正时试验点数一般应不少于3个点。 通常连续式加热炉（如网带炉）:应在连续生产的网带淬火入回火炉前、回火后入料框前的网带上抽检3－5件/时。且及时作检验记录。 同时，若发现硬度超差，应及时作检验记录。同时，若发现硬度越差，应及时进行工艺参数调整，且将前1小时段的零件进行隔离处理(如返工、检)。 通常期式加炉（如井式炉、箱式炉）：应在淬火后、回火后均从料框的上、中、炉，
1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？ 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合，且半径比r X/r M＞ 0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正确？为什 么？ （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B 量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。 (3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示：
2.1、什么是热处理 所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。不同金相组织的钢具有不同的性能。因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。 2.2、热处理的作用 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工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。 材料的热处理通常指的是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。通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。
材料及其热处理方式和性能影响
金属材料 一、金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料。 二、黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铸铁等。 1、钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。 钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。生铁含碳量大于2％ 2、把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。 三、有色金属材料 有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 金属材料在各种外力作用下所表现出來的性能称为机械性能。金属的机械性能主要包括:強度、塑性、硬度、韧性及疲劳強度等。 1.強度: 強度是金属材料在靜载荷作用下，抵抗变形和破断的能力。 A.弹性极限 : 材料在外力作用下只产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，符号σe。 B.屈服极限 : 材料产生屈服现象时的应力称为屈服极限或屈服強度,符号σS。 C.抗拉強度: 材料在拉断前所能承受的最大应力为抗拉強度或強度极限，符号σb。 2.塑性: 金属材料在断裂前发生塑性变形的能力称为塑性。延伸率 (δ)和断面收缩率(ψ)是衡量金属材料塑性的指标。 3. 冲击韧性: 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，称为冲击韧性。
金属热处理 金属热处理：是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。 金属热处理的意义：是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 金属热处理过程：包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳，因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一。 冷却是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。 热处普通（整体）热处理 退火 正火 淬火 回火 表面淬 感应加热表面淬火 火焰加热表面淬火 激光加热表
《金属材料与热处理》课程标准 一、课程性质、定位与设计思路 （一）课程性质 本课程是机械制造及自动化专业高职学生的一门必修专业基础课，讲授金属材料与热处理相关理论知识的专业课。主要内容包括：金属材料的分类，金属材料的结构，金属材料的性能测试，铁碳合金组织，金属材料的常规热处理，金属材料的表面热处理，金属材料的工程选用等。使学生初步认识材料的性能、了解晶体结构、掌握铁碳合金相图、掌握常用材料的牌号及其用途，并能够合理选择热处理方法。 （二）课程定位 通过本课程的学习，学生具有处理简单的金属材料与热处理力学性能测试和硬度性能测试的能力，具有分析金属的晶体结构、二元合金相图和铁碳合金相图的基本能力，具有初步的钢热处理知识，并应用钢热处理知识完成钢的热处理能力，具有鉴别金属材料与的能力，具有选择热处理方式的能力，具有选择机械工程常用材料的能力。同时通过对典型机械材料的分析，培养学生分析问题、解决问题的能力。 （三）课程设计思路
本课程是根据高职教育机械设计及制造专业人才培养目标，通过素质教育、金属材料与热处理知识提升、技能操作以及策略的制定与应用，充分体现素质、知识、能力“三位一体”的要求。本课程应用项目任务驱动和项目问题引入来激发学生的学习动机和兴趣，遵循以“校企合作，工学结合”的教学理念设计课程。 1.主要结构 课程教学内容根据高职学生对金属材料理论知识和应用能力的要求，精简学科理论知识，突出理论与实际的“前因后果”关系，按照“感性认识→理性认识→综合利用”对教学内容进行序化，使学生由浅入深，从具备金属材料的基本概念和初步鉴别能力，到掌握金属材料的本质和具备显微鉴别能力，再到具备金属材料及热处理的工程应用能力。 2.课程设计理念 （1）贴近生产岗位。本标准以企业需求为基本依据，加强实践性教学，以满足企业岗位对高技能人才的需求作为课程教学的出发点，使本书内容与相关岗位对从业人员的要求 相衔接。 （2）借鉴国内外先进职业教育教学模式，突出项目教学。 （3）工学结合。培养理论联系实际，学以致用，在“做中学”的优良学风。突出实践，立足于实际运用。 （4）充分应用多媒体教学的优势，很多的知识以图、表、视频、动画等方式进行展现。 （5）实施项目教学，项目制作课题的考评标准具体明确，直观实用，可操作性强。 （6）突出高职教育特点，重视实践教学环节，培养学生的创新能力和实践能力。 （四）本课程对应的职业岗位标准 本课程的学习内容，与机械加工类的职业岗位的要求是相符的，如：中高级
常见材料热处理 1、45（S45C）常见热处理 基本资料：45号钢为优质碳素结构钢（也叫油钢），硬度不高易切削加工。 ⑴调质处理（淬火+高温回火） 淬火：淬火温度840±10℃，水冷（55~58HRC，极限62HRC）; 回火：回火温度600±10℃，出炉空冷（20~30HRC）。 硬度：20~30HRC 用途：模具中常用来做45号钢管模板，梢子，导柱等，但须热处理 （调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 但表面硬度较低，不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度） *实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2、40Cr（SCr440）常见热处理 基本资料：40Cr为优质碳素合金钢。40Cr钢属于低淬透性调质钢，具有很高的强度，良好的塑性和韧性，即具有良好的综合机械性能（Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性） ⑴调质处理 淬火：淬火温度850℃±10℃，油冷。（硬度45~52HRC） 回火：回火温度520℃±10℃，水、油冷。 硬度：32~36HRC 用途：用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床的主轴等零件 ⑵不同回火温度 淬火：加热至830~860℃，油淬。（硬度55HRC以上） 回火：150℃——55 HRC 200℃——53 HRC 300℃——51 HRC 400℃——43 HRC 500℃——34 HRC 550℃——32 HRC 600℃——28 HRC 650℃——24 HRC 3、T10（SK4）常见热处理 基本资料：T10碳素工具钢，强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性低，淬透性不高且淬火变形大，晶粒细，在淬火加热时不易过热，仍能保持细晶粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以耐磨性高，用于制造具有锋利刀口和有少许韧性的工具。 ⑴淬火+低温回火 淬火：淬火温度780±10℃，保温50min左右（视工件薄厚而定）或淬透。先淬如20~40℃的水或5%盐水，冷至250~300℃，转入20~40℃油中冷却至温热。（得到硬度62~65HRC） 回火：加热温度160~180℃，保温1.5~2h。（回火后硬度60~62HRC） 用途：适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。 ⑵调质处理（淬火+高温回火）----（一般不调至处理） 淬火温度780~800℃，油冷至温热。 回火温度（640~680℃），炉冷或空冷。（回火后硬度183~207HBS） 4、9CrWMn (SKS3) 常见热处理 基本资料：9CrWMn钢是油淬硬化的低合金泠作模具钢（俗称油钢）。该钢具有?定的淬透性和耐磨性,淬?变形较?,碳化物分布均匀且颗粒细?。 该钢的塑性、韧性较好,耐磨性?CrWMn钢低。 优点：硬度、强度较高；耐磨性较高；淬透性较高；机械性能好（尺寸稳定，变形小）。 缺点：韧性、塑性较差；有较明显的回火脆性现象；对过热较敏感；耐腐蚀性能较差。 ⑴淬火+低温回火 退火（预先热处理）:加热至750~800℃，，≤30℃/h控温冷却至550℃出炉空冷（约停留1~3h）。 （作用：改善或消除应力，防止工件变形、开裂。为最终热处理做准备） 淬火:先预热至550℃~650℃，再加热至800~850℃，保温，油冷至室温（硬度64~66HRC），组织为高碳片状马氏体。 回火:加热至150℃~200℃，保温2h，炉冷（硬度61~65HRC）。 硬度:HRC60℃以上
齿轮材料热处理规范及其质量要求 正确选择齿轮固然很重要，但如果没有选择好适宜的热处理，那将是前功尽弃，可以说材料选择是前提，热处理方法得当是关键。 一、齿轮热处理方式与其性能特性 1、调质处理： 调质处理使材料获得优良的综合性能，这种热处理常常用于中碳钢和中碳合金钢，如45#、40Cr或40MnB材料，如果齿轮受到的冲击应力和齿面接触应力不是很大的情况下，这种热处理是适宜的，这种材料强韧性使得齿轮齿根抗弯曲能力强，抗疲劳能力也是优良的。但是调质处理齿轮齿面硬度不够，耐磨性偏差。 2、调质处理+表面淬火： 这种热处理方式补充单一调质处理的不足，使齿轮齿面硬度得到提高，耐磨性也随之增强，但是另一个问题仍未解决，就是中碳钢和中碳合金钢材料经过处理后，其冲击韧性尚不能令人满意，在高冲击应力的场合下仍不宜使用。 表面淬火有两种工艺：火焰淬火和高频淬火。 3、正火+渗碳淬火回火 这种热处理是针对低碳合金渗碳钢（如20CrMnTi、20CrNiMo等）而使用的，正火是用以改善原材料组织，便于齿轮粗加工；渗碳使齿面含碳量提高，在其后淬火回火中获得高硬度的回火马氏体组织，以提高齿轮的耐磨性。同时齿轮心部在淬火回火中获得低碳回火马氏体，强度高、韧性好，不仅可以承受高的载荷、大的冲击应力，而且抗疲劳性能也十分优异。 这种热处理也不是没有缺点，首先齿轮在渗碳淬火回火还要精加工，硬度过高会给精加工带来了困难；其次，渗碳淬火回火为了得到回火马氏体，回火温度低（200-300℃），热处理应力未能完全消除，在以后的使用中会逐渐释放造成齿轮微小变形，所以不能用于精密传动的齿轮。 这里的渗碳淬火回火，也包含碳氮共渗淬火回火。 4、调质+渗氮