下载文档原格式
钢的热处理钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等；3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（ A）的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。
（F比Fe 3 C先消失）3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。
（二）奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
分为 00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1~10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。
钢的热处理原理（冷却1）上⼀篇⽂章⾥谈了⼀下对于热处理原理加热保温部分的学习，我们都知道绝⼤部分的零件都是在室温下进⾏⼯作的，所以这⼀篇⽂章我想说说对于冷却部分的学习。
通过对加热保温部分的学习，我们知道了主要是为了得到组织均匀、晶粒细化的奥⽒体，那么在冷却过程中，奥⽒体会发⽣哪些转变呢。
当奥⽒体在转变临界温度以下时，从热⼒学⾓度看，是不稳定的，会发⽣分解，这时的奥⽒体叫做过冷奥⽒体，我们可以通过不同的过冷度使奥⽒体冷却，从⽽得到不同的组织结构。
当过冷奥⽒体在转变临界温度以下较⾼温度缓慢冷却时，由于过冷度⼩，温度较⾼，原⼦扩散充分，可以得到组织均匀的珠光体；当冷却速度较快，奥⽒体在较⼤的过冷度下冷却时，碳原⼦可以扩散，但铁原⼦不能扩散，这时得到的是贝⽒体（相当于炉冷或空冷）；当以很快的冷却速度对奥⽒体进⾏冷却，奥⽒体迅速的过冷到不能进⾏扩散的温度以下，得到的是马⽒体（相当于淬⽕）。
我们以共析钢为例，说明⼀下钢在等温条件下的冷却。
钢在冷却时的转变与加热时的转变有相似处，就是转变不是温度低于转变临界温度就马上开始转变，⽽是在经过⼀定时间的孕育后才开始，这段时间称为孕育期。
介绍奥⽒体冷却转变我们引⼊c-曲线图加以说明c-曲线图的横坐标为时间，纵坐标为温度，坐标系中有两条c形曲线，左边的⼀条为转变开始温度时间曲线，是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的开始转变时间连线⽽成，右边⼀条是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的转变结束时间连线⽽成，两条曲线间的任意⽔平连线表⽰奥⽒体在该温度时的等温转变时间。
对，我们⾸先要说的就是等温转变。
先继续把这个图的各个区域介绍完，A1⽔平线为转变临界温度727℃，Ms⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变开始温度Mf⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变结束温度。
处于A1以下，Ms以上，转变开始温度以左的区域为过冷奥⽒体区，这时的合⾦组织为过冷奥⽒体，两条曲线之间为转变区，转变结束曲线以右为转变终了区。
钢的热处理原理9-1概述一、热处理的作用热处理是将钢在固态下加热到预定温度，并在该温度下保持一段时间，然后以一定的速度冷却下来的一种热加工工艺。
其目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能。
通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省材料和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命，做到一个顶几个、顶几十个。
恰当的热处理工艺可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使钢的组织和性能更加均匀。
++热处理也是机器零件加工工艺过程中的重要工序。
此外，通过热处理还可以使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能。
二、热处理和相图原则上只有在加热或冷却时发生溶解度显著变化或者发生类似纯铁的同素异构转变，即有固态相变发生的合金才能进行热处理。
纯金属、某些单相合金等不能用热处理强化，只能采用加工硬化的方法。
现以Fe- FeC相图为例进3一步说明钢的固态转变。
共析钢加热至Fe- FeC相3图PSK线（A线）以上全部转1 变为奥氏体；亚、过共析钢则必须加热到GS线（A线）和ES3 线（A线）以上才能获得单相cm 奥氏体。
钢从奥氏体状态缓慢冷却至A线以下，将发生共析转1 变，形成珠光体。
而在通过A3线或A线时，则分别从奥氏体cm中析出过剩相铁素体和渗碳体。
但是铁碳相图反映的是热力学上近于平衡时铁碳合金的组织状态与温度及合金成分之间的关系。
A线、A线和A13cm线是钢在缓慢加热和冷却过程中组织转变的临界点。
实际上，钢进行热处理时其组织转变并不按铁碳相图上所示的平衡温、Ac、Ac；而把冷却时的实际临界温度标以字13cm度进行，通常都有不同程度的滞后现象。
即实际转变温度要偏离平衡的临界温度。
加热或冷母“r”，如Ar、Ar、Ar等。
却速度越快，则滞后现象越严重。
图9-3表示钢加热和冷却速度对碳钢临界温度的影响。
第五章钢的热处理热处理——固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。
•特点：在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸•目的：改善材料的使用、工艺性能•基本过程：加热→保温→冷却•分类：1、普通热处理——退火、正火、淬火、回火2、表面热处理——表面淬火、化学热处理第一节钢在加热时的组织转变实际加热和冷却时的相变点：平衡时—— A1 A3 Acm加热时—— Ac1 Ac3 Accm冷却时—— Ar1 Ar3 Arcm一、奥氏体的形成加热工序的目的：得到奥氏体F + Fe3C → A结构体心复杂面心含碳量 0.0218 6.69 0.77共析钢奥氏体形成过程：1、形核（在 F / Fe3C相界面上形核）2、晶核长大（F→ A晶格重构，Fe3C溶解，C→ A中扩散）3、残余Fe3C溶解4、奥氏体均匀化保温工序的目的：得到成分均匀的奥氏体，消除内应力，促进扩散对亚共析钢： P + F → A + F → A对过共析钢： P + Fe3CⅡ→ A + Fe3CⅡ→ A二、奥氏体晶粒长大及其影响因素1、奥氏体晶粒度•晶粒度——晶粒大小的尺度。
•本质粗晶粒钢——长大倾向较大（Al脱氧）•本质粗晶粒钢——长大倾向较小(Mn,Si脱氧)2、影响奥氏体晶粒长大的因素（1）加热温度↑，保温时间↑→ A晶粒长大快（2）加热速度↑→ A晶粒细（3）加入合金元素→ A晶粒细（4）原始组织细→ A晶粒细第二节钢在冷却时的组织转变冷却方式：等温冷却和连续冷却。
45钢加热后，随冷却速度的增加，强度、硬度增加，但塑性、韧性降低。
冷却是热处理的关键，故必须研究奥氏体冷却过程的变化规律。
一、过冷奥氏体等温转变1、共析钢过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线或TTT线）的建立•过冷奥氏体：在A1以下，未发生转变的不稳定奥氏体。
•孕育期——表示过冷A 的稳定程度•四个区域——奥氏体稳定区、过冷奥氏体区、转变产物区、转变区•三种转变类型：高温转变（A1~550℃）：A → P中温转变（550~230℃）：A → B低温转变（230℃以下）：A → M2、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能(1)珠光体转变•珠光体组成：F 和 Fe3C 的机械混合物•形成特点：在固态下形核、长大是扩散型相变•形态：A1~650℃：珠光体 P 20HRc 片状650~600℃：索氏体 S（细P）…600~550℃：托氏体 T（极细P又称屈氏体）40HRc 球状—— Fe3C 呈球状•珠光体性能珠光体片越细→ HB↑，σb↑且δ↑，αk↑C%相同时，球状 P 比片状 P 相界面少→HB↓，σb↓，δ↑,αk↑(2)贝氏体转变•贝氏体组成：过饱和F 和碳化物的机械混合物•形成特点：在固态下形核、长大是半扩散型相变•形态：550~350℃：上贝氏体（B上）羽毛状组织塑性差40-45HRc 350℃~ Ms：下贝氏体（B下）针片状组织综合性能好45-50HRc过冷奥氏体在Ms点以下，A→M属连续冷却转变。
钢的热处理改善钢的性能，主要有两个途径（1）调整钢的化学成分，加入合金元素（2）钢的热处理，改变组织结构热处理：通过加热，保温，冷却等操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种加工工艺。
分类：普通热处理：退火，正火，淬火，回火表面热处理：表面淬火（火焰加热，感应加热），化学热处理（渗碳，氮化，碳氮共渗）3.1 钢热处理的基本原理加热或冷却时钢组织结构发生变化。
3.1.1 钢在加热时的组织转变A1，A3，Acm是反映不同含碳量的钢在缓慢加热和冷却时的相变温度（平衡临界点）。
实际生产中，加热和冷却速度不可能很慢，总有过冷和过热现象。
加热和冷却速度越大，相变温度偏离平衡临界点的程度也越大，即过冷度和过热度越大。
通常用Ac1，Ac3和Accm表示加热时偏离后的相变温度；用Ar1，Ar3和Arcm表示冷却时偏离后的相变温度。
大多数热处理工艺都是将钢加热至相变温度以上，使其室温组织转变为均匀奥氏体，即“奥氏体化”。
以共析钢为例说明钢在加热时的组织转变。
3.1.1.1 形成过程共析钢在室温时具有珠光体组织，将其加热到Ac1以上时，珠光体将全部转为含碳量为0.77%的奥氏体。
P=F（体心立方）+Fe3C（复杂晶格）——>A（面心立方）奥氏体化是一个重结晶的过程，分为四个阶段：* 奥氏体晶核形成晶核易于在F和Fe3C相界面形成，这是因为此处原子排列紊乱，位错、空位密度高。
* 奥氏体晶核的长大含碳量不同出现碳浓度梯度，引起F->A及Fe3C溶解。
* 残余奥氏体的溶解F先转变完，Fe3C完全溶解* 奥氏体成分均匀化碳扩散使A含C量趋于均匀。
3.1.1.2 影响珠光体向奥氏体转变的因素* 形成温度，钢的成分和原始组织及加热速度形成温度越高，原子扩散能力增大，增大了A中C浓度梯度，加速成A形成。
* 含C量越高，F和Fe3C相界面增多，有得于A形成。
* P越细，A形成速度越快。
* 连续加热时，随着加热速度增大，A形成温度提高，所需时间缩短。
