机械工程材料 第12讲 钢的普通热处理

热处理基本知识和材料选用（叶芝青）改善钢的性能，有两个主要途径：一是调整钢的化学成分，加入合金 元素，即合金化的办法；另一是对钢实施热处理。

这两者之间有着极为密 切，相辅相成的关系，这里只介绍“钢的热处理”一、 钢的热处理的一般概念热处理是一种重要的金属加工工艺，在机械制造工业中已被广泛应 用。

钢经过正确的热处理，可提高使用性能，改善工艺性能，达到充分发 挥材料性能潜力，提高产品质量，延长使用寿命，提高经济效益的目的 据初步统计，在机床制造中，约60%~70%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%至于减速器齿轮箱的齿 轮和工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。

总之，重要的零件都必 须进行适当的热处理才能使用。

所谓钢的热处理是指将钢在固态下 进行加热、保温和冷却三个基本过程， 以改变钢的内部组织结构，从而获得 所需性能的一种加工工艺。

为简明表 明表示热处理的基本工艺过程，通常 用温度-时间坐标绘出热处理工艺曲线, 如图1所示，曲线①表示钢件在加热 升温阶段，曲线②表示钢件加热到规 定温度后处于保温阶段，曲线③表示钢件保温结束后进行淬火冷却。

钢热处理的最基本类型可根据加热和冷却方法不同，大致分类如下: 热处理可以是机械零件加工制造工艺中的一个中间工序，如改善锻、 轧、铸毛坯组织的退火或正火，齿轮箱体消除焊接应力退火和降低工件硬 度改善切削加工性能的退火等。

也可以是使机械零件性能达到规定技术指 标的最终工序，如经淬火加普通热处理- 退火正火淬火 回火表面淬火- 火焰加热感应加热表面热处理--渗碳惟学热处理- -渗氮_碳氮共渗控制气氛热处理其他热处理--真空热处理 —形变热处理热处理类型-图1热处理工艺曲线示意图高温回火，使机械零件获得极为良好综合力学性能，例如渗碳齿轮的整个加工工序是：锻造-退火-粗加工-探伤-正火-精加工-渗碳、淬火、回火-喷丸-（磨齿）。

由此可见，热处理同其他工艺过程密切，在机械零件加工制造过程中具有十分重要的地位和作用。

2021年国家开放大学电大《机械制造基础》章节测试题参考答案第一章常用工程材料的基本知识边学边练1.金属材料在外力作用下，对变形和破裂的抵抗能力称为（）a.硬度b.韧性c.塑性d.强度2.适于测试硬质合金、表面淬火刚及薄片金属的硬度的测试方法是（）。

a.洛氏硬度b.以上方法都可以c.维氏硬度d.布氏硬度3.材料的冲击韧度越大，其韧性就（）。

a.越差b.难以确定c.无影响d.越好4.金属材料在做疲劳试验时，试样所承受的载荷为（）。

a.冲击载荷b.交变载荷c.静载荷d.无规律载荷5.（）是α-Fe 中溶入一种或多种溶质元素构成的固溶体。

a.铁素体b.渗碳体c.奥氏体d.珠光体6.珠光体是一种（）。

a.机械混合物b.金属化合物c.固溶体d.单相组织金属7.自位支承（浮动支承）其作用增加与工件接触的支承点数目，但（）。

a. 0.25%b. 1.4%c. 0.6%d. 2.11%8.灰铸铁中的碳主要是以()形式存在。

a.团絮状石墨b.蠕虫状石墨c.球状石墨9.黄铜是由()合成。

a.铜和锌b.铜和镍c.铜和铝d.铜和硅本章测验一、单选题（每题10 分，共50 分）1.拉伸实验中，试样所受的力为（）。

A.冲击载荷B.循环载荷C.交变载荷D.静载荷2.常用的塑性判断依据是（）。

A.伸长率和断面收缩率B.断面收缩率和塑性C.塑性和韧性D.伸长率和塑性3.用金刚石圆锥体作为压头可以用来测试（）。

A.维氏硬度B.洛氏硬度C.布氏硬度D.以上都可以4.金属疲劳的判断依据是（）。

A.抗拉强度B.塑性C.疲劳强度D.强度5.牌号为45 号钢属于（）。

A.普通碳素结构钢B.碳素工具钢C.铸造碳钢D.优质碳素结构钢二、判断题（每题10 分，共50 分）6.通常材料的力学性能是选材的主要指标。

（√）7.抗拉强度是表示金属材料抵抗最大均匀塑性变形或断裂的能力。

（√）8.冲击韧性是指金属材料在静载荷作用下抵抗破坏的能力。

（×）9.碳钢的含碳量一般不超过1.5%。

《机械制造基础》教材目录绪论第1章工程材料1.1 材料的物理、化学及机械性能一、物理性能二、化学性能三、金属材料试验与金属材料的机械性能1.2 钢的热处理一、铁碳相图二、钢的热处理方法1.3 钢铁材料一、钢的分类二、碳素钢三、合金钢四、铸铁1.4 有色金属一、铝及铝合金二、铜及铜合金三、钛及钛合金四、轴承合金五、粉末冶金材料1.5 非金属材料一、陶瓷二、高分子材料三、复合材料1.6 主要材料的加工性能一、主要机械材料的加工性能二、材料的选用第2章铸造2.1 砂型铸造一、造型材料二、砂型三、浇注系统、冒口及溢放口四、造型2.2 特种铸造一、金属材料铸造二、压力铸造三、离心铸造四、熔模铸造五、特种铸造的特点和应用2.3 铸件的清理与检验第3章塑性加工3.1 塑性加工概述3.2 金属热变形加工一、锻造二、轧制三、其他热变形加工法3.3 冲压第4章焊接4.1 焊接概述4.2 气焊4.3 电弧焊4.4 其他焊接方法一、电阻焊二、钎焊三、特殊焊接第5章切削加工5.1 切削加工概述5.2 切削基本原理5.3 切削液第6章常用加工机械6.1 车床6.2 钻床与镗床一、钻床二、镗床6.3 刨床6.4 铣床6.5 磨床第7章螺纹及齿轮制造7.1 螺纹加工7.2 齿轮加工第8章特种加工8.1粉末冶金加工8.2 电火花加工8.3 电镀加工8.4 特殊切削加工简介第9章计算机辅助制造9.1 数控加工基础9.2 生产自动化9.3 机械制造的展望第10章新兴制造技术10.1 半导体制造简介10.2 微细制造简介10.3 其他制造技术。

钢的普通热处理方法：
1.正火：将钢加热到适当温度，保温一段时间后取出在空气中
冷却。

正火的主要应用范围有：用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理；用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理；用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织；用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能；用于大型锻件，可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向；用于球墨铸铁，使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。

2.淬火：将钢加热至高温后快速冷却，使其硬化。

淬火的主要
目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性。

3.回火：将淬火后的钢加热到一定温度并保温一段时间，然后
冷却。

回火的主要目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。

4.退火：将钢加热至适当温度并保温一段时间后缓慢冷却。

退
火的主要目的是调整硬度以方便切削加工，消除内应力，稳定尺寸，防止加工中变形。

退火还能细化晶粒，改善组织。

5.表面热处理：包括表面淬火和火焰加热表面淬火等。

表面热
处理的主要目的是提高材料表面的硬度和耐磨性。

6.化学热处理：包括渗碳、渗氮、碳氮共渗等。

化学热处理的
主要目的是改变材料表面的化学成分，以提高其耐腐蚀性和耐磨性。

名词解释1.强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力2.抗拉强度：材料发生均匀变形和断裂所能承受的最大应力值3.屈服强度：材料发生明显塑性变形的最小应力值4.塑性：材料发生塑性变形不断裂的能力5.硬度：反应材料软硬程度的一种性能指标它表达材料表面局部区域内抵抗变形或破裂的能力6.相变：相的分解，合成，转变的过程7.冷加工：将在再结晶温度以下进行的加工8.热加工：将在再结晶温度以上进行的加工9.热处理：就是将材料在固态下通过加热，保温，冷却，使其内部组织结构发生变化，获得预期的性能10.马氏体：碳溶于a-Fe且含有大量的饱和碳的过饱和固溶液，具有高硬度，是盘式体通过无扩散型相变转变为亚稳定相11.淬火：将钢加热至高温奥氏体状态后急冷，使奥氏体过冷到M s点以下，获得高硬度马氏体工艺12.回火：将淬火后的钢加热到A1以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺的方法13.调质：淬火加高温回火，先得到马氏体，然后通过低于A1的500~650度加热获得回火朔氏体14.表面淬火：紧紧对工件表面层进行淬火的热处理工艺15.渗氮：将钢体在氨中加热至低于AC1，一般如500~600度，活性氨原子在a-Fe中就具有一定的降解能力，被工作表面吸收并向内扩散的方法16.结构钢：制造机械零件用的钢17.优质结构钢：Ws,Wp均≤0.035%的碳钢18.合金结构钢：在优质碳素结构中加入合金元素得到的钢19.工具钢：用于制造工具，模具制造的钢20.灰铸钢：c以片状是的分布靠在的铸体简答：1什么是固溶体，金属化合物各自有什么性能：固溶体是溶质原子溶于固态金属溶剂中形成的合金相。

性能：它保持溶剂所固有的晶体结构，但溶质原子溶于溶剂中，引起晶体常熟改变，并导致晶体畸变，使塑性变形抗力增大，从而使合金的强度和硬度增高，塑性降低。

金属化合物：金属与金属元素间及部分非金属元素间具有金属特性的化合物。

性能：很高的熔点，硬度和较大的脆性。