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第三章.钢的热处理

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钢的热处理的一般过程

钢的热处理的一般过程

钢的热处理的一般过程
钢的热处理通常包括加热、保温、冷却等过程。

1. 加热：将钢材放入加热炉中，通过高温加热，使其达到特定的温度，以改变其组织结构和性能。

常用的加热方式有气氛加热、电阻加热、电感加热等方法。

2. 保温：在钢材达到所需温度后，需要在加热炉中保温一定的时间，以使钢材的温度均匀地分布到整个材料中。

保温的时间取决于材料的类型、尺寸和所需的性能等因素。

3. 冷却：钢材完成保温后需要快速冷却，以将其固化为所需的组织结构和力学性能。

冷却方式可以分为空气冷却、水淬火、油淬火等方法。

4. 调质：钢经过淬火处理后，通常会有过硬和脆的缺点，需要进行调质处理，以改善其组织结构和性能。

常用的调质方法包括回火、等温退火、正火、精调等处理。

以上就是钢的热处理的一般过程，不同类型的钢材需要不同的处理方式，以适应其不同的使用环境和需求。

钢的热处理

钢的热处理
一、热处理的定义
热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结
构，从而获得所需性能的一种工艺过程。
保温 温度 临界温度 冷 加 热 却 时间
热处理工艺曲线示意图
钢的热处理－热处理的基本概念
二、热处理的基本要素和作用
热处理的三大要素
①加热（ Heating） 目的是获得均匀细小的奥氏体组织。
种类： 扩散退火、再结晶退火、去应力退火。
第二类退火：
目的和作用： 以改变组织和性能为目的，获得以珠光体为主的组织，并使钢中的珠光体、 铁素体和碳化物等组织形态及分布达到要求。 种类： 完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火。
钢的热处理－钢的退火与正火
完全退火（Complete Annealing）
热处理的作用
改善钢（工件）的力学性能或工艺性能，充分发挥钢的性能潜力， 提高工件
质量，延长工件寿命。
重要结论：
材料是否能够通过热处理而改善其性能，关键条件是材料在加热和冷却过程 中是否发生组织和结构的变化。
钢的热处理-热处理的基本概念
三、热处理的类型
1.按加热、冷却方式及钢的组织、性能不同分类
时间 / s
马氏体转变时产生的组织应力。
温度 / C
Ms
理想淬火介质的冷却曲线
钢的热处理－钢的淬火与回火
常用淬火介质：
①水 特点：经济，冷却能力较强，但在Ms点附近冷速过快。 适用范围：碳钢。 盐水：盐或碱的水溶液，高温冷却能力比水强，适用于碳钢。 ②油
特点：低温区（Ms点附近）冷速缓慢，可有效降低变形和开裂倾向，
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。

热处理课件 第三章 钢的珠光体转变

热处理课件 第三章 钢的珠光体转变

二、珠光体的机械性能
图3-5 共析碳素钢的珠光体形成温度 对片层间距和团直径的影响

图3-6 共析碳素钢珠光体团的直径和 片层间距对断裂强度的影响
图3-7 共析碳素钢珠光体团的直径和 片层间距对断面收缩率的影响
珠光体团直径和片层间距越小，强度、硬度越高， 塑性也越好。
图3-8 共析碳素钢不同组织的应力-应变图
第三章 钢的珠光体转变
§3-1 珠光体的组织形态与性能特点
一、珠光体的组织形态 γ → P (α + Fe3C)
面心立方 体心立方 复杂斜方 0.77%C 0.0218%C 6.69%C 根据在铁素体基体上分布的渗碳体形状，珠光体 可分为片状珠光体和粒状珠光体。
图3-1 共析碳钢(0.8%C,0.76%Mn)的C曲线
(1) 珠光体：在A1~650℃范围内形成，层片较粗， 片层间距平均大于0.3μm，在放大400倍以上的光学 显微镜下便可分辨出层片；
(2) 索氏体：在650~600℃范围内形成，层片比 较细，片层间距平均为0.1~0.3μm，在大于1000倍的 光学显微镜下可分辨出层片；
(3) 屈氏体：在600~550℃范围内形成，层片很 细，片层间距平均小于0.1μm，即使在高倍光学显微 镜下也无法分辨出片层，只有在电子显微镜下才能 分辨开层片。
1-片状珠光体 2-粒状珠光体
在退火状态下，对于相同含碳量的钢料，粒状珠 光体的强度、硬度比片状珠光体低，塑性、切削加工 性和淬火工艺性等比片状珠光体好。
§3-2 珠光体转变的机理
γ → P (α + Fe3C) 面心立方 体心立方 复杂斜方 0.77%C 0.0218%C 6.69%C
一、珠光体的形核
图3-9 片状珠光体形核与长大过程示意图

钢的表面热处理

钢的表面热处理

钢的表面热处理
钢的表面热处理是一种常见的工艺，用于改变钢材表面的性质以满足特定的功能要求。

常见的钢表面热处理包括渗碳、淬火、淬灭火、调质等。

1. 渗碳：钢材表面经过高温处理，与碳源（如固体碳或气体）接触，使碳原子渗透到钢材表面，形成高碳含量的渗碳层。

渗碳层可以提高钢材的表面硬度和耐磨性。

2. 淬火：将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却。

这种快速冷却可以使钢材表面形成马氏体组织，提高钢材的硬度和强度。

淬火还可以改善钢材的耐磨性和韧性。

3. 淬灭火：将淬火后的钢材立即放入温和的液体中（如水或油）进行冷却。

淬灭火可以减缓淬火速度，从而减少残余应力和减少变形。

4. 调质：淬火后的钢材经过再加热，然后放置在适当的温度下保持一段时间，使钢材内部的残留应力得到释放和分散，从而提高钢材的韧性和强度。

钢的表面热处理可以根据具体要求选择不同工艺，以满足钢材的特定性能要求，如硬度、耐磨性、韧性等。

钢的常用热处理方法及应用

钢的常用热处理方法及应用

7.中速、重载 齿
8.高速、轻载或高速、中载，有冲源自的小齿 轮轮9.高速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴箱 齿轮
10.高速、中载、有冲击、外形复杂的重要 齿轮，如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性 较高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层 均匀，渗碳后直接淬火变形较小，正火后切 削加工性良好，低温冲击韧性也较好)
表面硬度要求高、变形小的齿 轮。 (2)20Cr：渗碳、淬火、低温 回火56~62HRC，用于高速、
40Cr、40MnB、(40MnVB)：高频淬火，50~55HRC
压力中等、并有冲击的齿轮。 (3)40Cr：调质，
220~250HB，用于圆周速度
20Cr、20MnVB：渗碳，淬火，低温回火或渗碳后高频淬火， 不大，中等单位压力的齿轮；
低速，精度要求不高，稍有冲击，疲劳载荷可
轴
忽略的主轴；或在滚动轴承中工作，轻载，υ ＜1m/s的次要花键轴
类 6.在滚动或滑动轴承中工作，轻或中等载荷转 45：正火或调质，228~255HB；轴颈或装配部位表面淬 速稍高pυ≤150N·m/(cm2·s)，精度要求较高， 火，45~50HRC 冲击，疲劳载荷不大
14.载荷不高的大齿轮，如大型龙门刨齿轮 15.低速、载荷不大、精密传动齿轮 齿 16.精密传动、有一定耐磨性的大齿轮 轮 17.要求抗腐蚀性的计量泵齿轮 18.要求高耐磨性的鼓风机齿轮
19.要求耐磨、保持间隙精度的25L油泵齿轮
20.拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速 箱齿轮 ( m ＝ 6~8)
0.02~3.0mm，硬度高，在共渗层为0.02~0.04mm时 切削性能和使用寿命适用于要求硬度高、耐磨的中、小型及薄片的零件和
具有66~70HRC
刀具等

钢的热处理(答案)

钢的热处理(答案)

钢的热处理一、选择题1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。

A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。

A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃3.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（D ）。

A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却4.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C ）。

A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却5.完全退火主要用于（A ）。

A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。

A．P B．S C．B D．M7.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（A ）。

A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。

√2. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。

×3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。

×4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。

×三、填空题1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（奥氏体晶核形成），（奥氏体晶核长大），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。

2. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（介质分解），（工件表面的吸收），活性原子继续向工件内部扩散。

3. 马氏体是碳在（α-Fe）中的（过饱和溶液）组织。

4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（加热）和（保温）两个基本过程来完成的。

典型铁碳合金结晶过程分析 (2)

第二章碳钢C相图第3节Fe-Fe3第5讲典型铁碳合金结晶过程分析2典型铁碳合金的结晶过程分析-4共晶白口铸铁w c ＝4.3%铁碳合金的结晶过程CD EFK124.30%共晶白口铸铁w c ＝4.3%铁碳合金的结晶过程CD EFK124.30%1交点：液相开始发生共晶转变1~2之间：共晶奥氏体中会出现二次渗碳体2交点：γ发生共析转变→P (珠光体)共晶渗碳体不发生变化2 以下：组织低温莱氏体（L′d ）L 4.31148∘C(γ2.11+Fe 3C)共晶转变生成莱氏体（Ld ）奥氏体为共晶奥氏体，渗碳体为共晶渗碳体w c＝4.3%的铁碳合金结晶过程示意图低温莱氏体金相照片（黑斑区为珠光体，白色为渗碳体）室温组织：（L′d ）室温相：α+ Fe 3Cw c ＝4.3%的铁碳合金的结晶过程通过杠杆定律计算室温下各组织含量通过杠杆定律计算室温下各相含量自学内容w α=6.69−4.36.69−0.0008×100%≈？w Fe 3C =1−w α≈？%100='d L w典型铁碳合金的结晶过程分析-5亚共晶白口铸铁w c ＝3%铁碳合金的结晶过程CD EFK1233.0%亚共晶白口铸铁w c ＝3%铁碳合金的结晶过程CD EFK1233.0%3以下2交点：存在两相L +γ2~3：奥氏体中会出现二次渗碳体3交点：γ发生共析转变→P (珠光体)二次渗碳体+ Ld 不发生变化3 以下：组织低温莱氏体（L′d + Fe 3C II + P ）L 4.31148∘C(γ2.11+Fe 3C)1交点：液相开始发生匀晶转变L →γ其中的室温组织：（L'd + P + Fe 3C Ⅱ）室温相：α+ Fe 3Cw c ＝3.0%的铁碳合金的结晶过程通过杠杆定律计算室温下各组织含量通过杠杆定律计算室温下各相含量自学内容w Fe 3C =1−w α≈？w α= 6.69−3.06.69−0.0008×100%≈?w L ′d=3.0−2.114.3−2.11×100%≈？w P = 4.3−3.04.3−2.11×6.69−2.116.69−0.77×100%≈？w Fe 3C II =1−w L ′d −w P ≈?结晶过程示意图亚共晶白口铸铁的金相照片亚共晶白口铸铁w c ＝3%铁碳合金3以下典型铁碳合金的结晶过程分析-6过共晶白口铸铁w c ＝5.3%铁碳合金的结晶过程CDEF K123典型铁碳合金的结晶过程分析-6过共晶白口铸铁w c ＝5.3%铁碳合金的结晶过程CDEF K1231~2：一次渗碳体形成的温度高，故其形貌为粗大的片状结构2交点：共晶转变3交点：γ发生共析转变3 以下：组织低温莱氏体（L′d + Fe 3C I ）1交点：液相开始发生匀晶转变L →Fe 3C I过共晶白口铸铁w c＝5.3%铁碳合金L'd＋Fe3CⅠ过共晶白口铸铁的室温组织典型铁碳合金的结晶过程分析-7工业纯铁w c <0.01%铁碳合金的结晶过程A GH J NP Q1234567工业纯铁w c <0.01%铁碳合金的结晶过程A GH J NP Q12345671~2：L 减少δ增加1以上：液相1交点：匀晶转变L →δ2点：单相δ （0.01%）2~3：单相δ （0.01%）3点开始：δ →γ3~4：δ减少γ增加4~5：单相γ（0.01%）5点开始：γ→α5~6：γ减少α增加6点，6~7：单相α （0.01%）7点：α析出Fe 3C ⅡI工业纯铁w c<0.01%铁碳合金室温下的相：F+Fe3C 室温组织: F + Fe3CⅢ工业纯铁室温组织金相照片。

第三章钢的热处理


热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。
在机床制造中约60-70%的零件要 经过热处理。
在汽车、拖拉机制造业中需热处理 的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过热 处理。
总之，重要零件都需适当热处理 后才能使用。
2、热处理特点: 热处理区别于
其他加工工艺如铸造、压力加
工等的特点是只通过改变工件
的组织结构来改变性能，而不
铸造
改变其形状。
3、热处理适用范围:
只适用于固态下发生
相变的材料，不发生
固态相变的材料不能
轧制
用热处理强化。
4、热处理分类
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理
工艺分类如下： 普通热处理
退火 正火 淬火 回火
热处理 表面热处理
表面淬火—感应加热、火焰加热、 电接触加热等
等温 30-40 处理
贝
B上
550~350
半扩
羽毛状，短棒状Fe3C分布于 过饱和F条之间
40-50
等温 处理
氏 体
B下
350~MS
散型
竹叶状，细片状Fe3C分布于 过饱和F针上
50-60
等温 淬火
马 氏
M*板条 MS~Mf 无扩 板条状
体
M针
MS~Mf
散型 针状
第三章钢的热处理
50 淬火 60-65 淬火
二、钢在冷却时的组织转变
过冷奥氏体转变曲线
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。
两种冷却方式 示意图
1——等温冷却 2——连续冷却
1、过冷奥氏体的等温转变曲线
过冷奥氏体的等温转 变图是表示奥氏体急 速冷却到临界点A1 以 下在各不同温度下的 保温过程中转变量与 转变时间的关系曲线. 又称C 曲线、S 曲线 或TTT曲线。

钢的热处理

• 贝氏体形成时，铁与合金元素原子不扩散， 奥氏体以切变共格的方式转变为铁素体， 故贝氏体形成时会产生表面浮凸现象。但 是，贝氏体形成时，碳原子是可以扩散的。
• 无论是上贝氏体还是下贝氏体，其中的铁素体与 母相奥氏体之间的晶体学位向关系均遵循K-S关 系。上贝氏体中铁素体的惯习面为{111}γ；下贝 氏体中铁素体的惯习面为{225}γ。
片状珠光体的片层间距和珠光体团的示意图
a) 珠光体的片层间距；b) 珠光体团
片状珠光体形核与长大过程示意图 珠光体团直径和片层间距越小，强度、硬度越高，塑性也越好。
根据片层间距的大小，可将片状珠光体细分为以下三类： (1) 珠光体：在A1~650℃范围内形成，层片较粗，片层间 距平均大于0.3μm，在放大400倍以上的光学显微镜下便可分 辨出层片，硬度10～20HRC；
2. 不完全退火
将亚共析钢在 Ac1~Ac3 之间或过共析钢在 Ac1~Accm之间 两相区加热，保温足够时间后缓慢冷却的热处理工艺，称 为不完全退火。 不完全退火的目的是：改善珠光体组织，消除内应力， 降低硬度以便切削加工。 亚共析钢不完全退火的温度一般为740~780℃，其优点 是加热温度低，操作条件好，节省燃料和时间。 3. 球化退火
针片状马氏体的立体形态呈凸透镜状，显微组织常呈片 状或针状。针片状马氏体之间交错成一定角度。最初形成的 马氏体针片往往贯穿整个奥氏体晶粒，较为粗大；后形成的 马氏体针片则逐渐变细、变短。由于针片状马氏体内的亚结 构主要为孪晶，故又称它为孪晶马氏体。
高 碳 马 氏 体 的 形 成 过 程
2、性能特征 高硬度是马氏体的主要特点。马氏体的硬度主要受含碳 量的影响，在含碳量较低时，马氏体硬度随着含碳量的增加 而迅速上升；当含碳量超过0.6％之后，马氏体硬度的变化 趋于平缓。含碳量对马氏体硬度的影响主要是由于过饱和碳 原子与马氏体中的晶体缺陷交互作用引起的固溶强化所造成。 板条马氏体中的位错和针片状马氏体中的孪晶也是强化的重 要因素，尤其是孪晶对针片状马氏体的硬度和强度的贡献更 为显著。 一般认为马氏体的塑性和韧性都很差，实际只有针片状 马氏体是硬而脆的，而板条马氏体则具有较好的强度和韧性。

金属工艺学第五版和原理


A1~650℃ ：珠光体 P
钢中的合金元素不改变奥氏体的形成过程，但能影响奥氏体的形成速度。 因为合金元素能改变钢的临界点，并影响碳的扩散速度，且它自身也存在扩 散和重新分布的过程，所以合金钢的奥氏体形成速度一般比碳钢慢，尤其高 合金钢，奥氏体化温度比碳钢要高，保温时间也较长。 3. 原始组织的影响
钢中原始珠光体越细，其片间距越小，相界面越多，越有利于形核，同时 由于片间距小，碳原子的扩散距离小，扩散速度加快导致奥氏体形成速度加 快。同样片状P比粒状P的奥氏体形成速度快。
对于过共析钢，平衡组织Fe3CⅡ+P，当加热到AC1以 上时，P→A；在AC1～ACCM的升温过程中，二次渗碳体 逐步溶入奥氏体中。 即P + Fe3CⅡ → A + Fe3CⅡ →A
影响奥氏体形成速度的因素
1. 加热速度的影响
加热速度越快，奥氏体化温度越高，过热度越大，相变驱动力也越大； 同时由于奥氏体化温度高，原子扩散速度也加快，提高形核与长大的速度， 从而加快奥氏体的形成。 2. 化学成分的影响 钢中含碳量增加，碳化物数量相应增多，F和Fe3C的相界面增多，奥氏体 晶核数增多，其转变速度加快。
加热目的：使钢发生同素异晶转变（得到奥氏
体A，消除铁素体F）
过热度与过冷度
对于加热：非平衡条件下的相变温度高于平衡条 件下的相变温度；
对于冷却：非平衡条件下的相变温度低于平衡条 件下的相变温度。
这个温差叫滞后度：加热转变 → 过热度 冷却转变 → 过冷度，
加热与冷却速度越大，导致过热度与过冷度越大。 此外，过热度与过冷度的增大会导致相变驱动力 的增大，从而使相变容易发生。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高 钢的硬度，淬火工艺得到迅速发展。中国河北省 易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织 中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
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马氏体处于含碳过饱和状态不稳定 马氏体中存在大量晶体缺陷不稳定 残余奥氏体处于过冷状态不稳定 钢中存在很大的淬火应力不稳定
回火的目的：
消除淬火应力，避免工件在淬火应力作 用下发生变形与开裂 ② 通过碳的扩散和碳化物的析出，来降低M 中的缺陷密度和碳在M中的过饱和度，使 M能向稳定状态转变 ③ 使残余A向稳定状态转变，使钢的组织和 工件的形状尺寸能趋于稳定 ④ 调整钢的组织，使工件获得所需的性能
② 双液淬火法 高温区快冷，300℃后慢冷，以减 少淬火应力的淬火方法 缺点：双液转换时间难把握 优点：冷却特性好
③ 分级淬火 将工件淬入温度为Ms＋﹝10～ 30 ﹞ ℃的硝盐浴中保温 2～5分钟，再对工件进 行空冷的淬火方法 优点：冷却特性好 缺点：只能用于尺寸较小、变形要求较小的工模具
④ 等温淬火 将工件淬入温度为 Ms + 30℃的 盐浴中保温半小时以上，直到下B转变结束后，再 将工件进行空冷的淬火方法 缺点：只能用于尺寸较小、变形要求较小的工模具 优点：冷却特性好
残余A：相变结束后被残留下来的A
3、影响C曲线的主要因素
① 碳含量的影响
A 随着c%的增加，亚共折钢的C曲线逐渐右 移，过共折钢的C曲线逐渐左移，共折钢的 C曲线最靠右 B 随着C%增加，钢的Ms点和 Mf点逐渐降低 ② 合金元素的影响 A 除Co以外，其余合金元素溶入A后，都会 使C曲线右移 B 除Co、Al之外，其余合金元素溶入A后， 都会降低钢的Ms点和 Mf点
①
回火：将淬火钢重新加热到A1以下某一温度 保温一定时间后，再将钢冷却至室温的工艺 过程 回火过程：是淬火M和残余A的分解，碳化物
的析出和长大，过饱和碳的 α －Fe的回复 和再结晶过程 回火组织转变的四个阶段： ① 80～200℃回火，淬火马氏体分解成过 饱和 碳的α －Fe 与ε 碳化物
回火马氏体：由过饱和碳的α－Fe 与ε 碳 化物所组成的混合物
退火类型
去应力退火
500℃～ 650℃
适用范围
铸、锻、焊及 各类冷冲压件 冷变形产品
退火目的
去应力、稳定尺寸、 防止工件变形与开裂 消除加工硬化、 恢复钢的塑性
再结晶退火 650℃～700℃
完全退火和扩散退火后的组织： 亚共析钢：F +片状P 过共析钢：P + Fe3CⅡ
共析钢和过共析钢的球化退火组织： 球状珠光体 从表面能较高的片状渗碳体向表面能较低的 球状渗碳体转化，也是自由能降低的自发过程 要想获得球状珠光体，在球化退火时，A中必 须要存富碳区和未溶解的渗碳体颗粒 球状P的体积大于片状P，球状P形成的A， 体积大于片状P形成的A 球状P形成的A向M转变时，钢的体积膨胀较 小，内应力较小，不容易产生变形和开裂
钢在连续冷却时的淬火组织： 亚共析钢及共析钢：M + 残余A 过共析钢：M + 残余A +未溶Fe3C
（二）
淬火介质
热应力：零件内外冷速 不同，热胀冷缩不能同 时进行所产生的内应力 组织应力：工件内外冷 速不同，M转变不能同 时进行所产生的内应力
冷却能力：盐水 ＞ 水 ＞ 油
（三）
淬火方法
① 单液淬火法 在一种介质中进行冷却的淬火方法 缺点： 冷却特性不好 优点： 工艺简单，适合大批量作业
a b C d M沿A晶界形核并迅速向晶内长大 M的长大速度极快 必须降温，才会有新的M针叶形成 直到Mf点，转变才告结束
e
马氏体是碳在α－Fe中的过饱和固溶体，具有 体心正方结构 f M 转变时，会产生显著的固溶强化和相变强 化，使 M 具有很高的强度和硬度 g M 的含碳量越高，其强度、硬度越高，塑性、 韧性越低 马氏体的性能 : 含碳 < 0.25%的低碳M, ss = 800 ～ 1300 MPa HRC = 35 ～ 45 δ= 9 ～ 17 % 含碳为0.8%的高碳M, , ss = 1500 ～ 2000 MPa HRC = 62 ～ 64， δ= 1 %
例如：将一组共析钢式样A化后，以某一相 同的冷却速度对这些试样进行连续冷却，并 相隔不同的时间将这些试样分别淬入水中 通过组织观测，就能判断出每一个试样在这 一连续冷过程中，是否发生了组织转变？ 发生的是哪种转变？转变到了那种程度？ 从而能确定出各种转变所对应的温度和时间
贝氏体是由过饱和碳的F和Fe3C所组成的 混合物 A向贝氏体转变，不仅需要碳的扩散，而 且还要进行铁的晶格重组 当A的成分不均匀时，能导致过饱和碳的F 和Fe3C的形成
二、过冷奥氏体连续转变曲线
在热加工过程中，工件的冷却通常都是采 用连续冷却的方式来进行 例如： 钢件在锻造、轧制和焊接后，通常都是采 用空冷的方式来进行冷却 在热处理过程中，工件的冷却则可分别采 用随炉冷却、空冷、油冷和水冷等方式来 进行
在钢经过A化后的连续冷过程中，过冷A仍 然会向P、B和M进行转变 但由于此时过冷A可能会先后经过不同的 转变区，可能会发生不同的组织转变 且冷速不同，可能发生的转变也不同 所以，过冷A的连续冷却转变较为复杂 建立A连续冷却转变曲线的基本的方法是 金相法 金相法：就是组织观测法
二、A晶粒大小
A晶粒度超过规定等级，被称为“过热”
本质粗晶粒钢：A晶 粒长大倾向大的钢 本质细晶粒钢 ：A晶 粒长大倾向小的钢 本质晶粒度: 能反映不 同的钢在相同加热条 件下的A晶粒长大倾向 实际晶粒度：指在具体 加热条件下，钢中A的晶粒大小
第二节 过冷奥氏体转变曲线
一、过冷A等温转变曲线 过冷A ：处于临界转变温 度以下的A 1. 过冷A等温转变曲线 的建立与分析（共析钢） ① 孕育期 高于鼻尖温度，A的转变速 度主要取决于过冷度大小 低于鼻尖温度，A的转变速度主要取决于原子扩 散能力
② 转变类型
在A1～560℃之间，过 冷A 发生珠光体转变 在560℃～Ms温度之间， 过冷A发生贝氏体转变 在Ms ～Mf 温度之间， 过冷A发生马氏体转变 Ms温度是M转变的开 始温度，Mf 温度是M 转变的终了温度
2. 转变过程及产物 ① 珠光体转变
粗片P，硬度为 5～20 HRC 细片P，也称索氏体（S），硬度： 20～30 HRC 极细片P，也称托氏体（T），硬度：30～40 HRC
临界冷却速度V临: A能直接转变成 M 的最小 冷却速度
第三节 钢的普通热处理
普通热处理： 退火、正火、淬火及回火 预先热处理：用于消除各类晶体缺陷，为零件的机 加工和后续热处理进行组织准备的热处理 最终热处理：为满足零件使用要求而进行的热处理 钢的实际转变温度： Ac1： 实际加热时， P向A转变的最低温度 Ac3： 实际加热时， F向A转变的最低温度 ACcm： 实际加热时， Fe3CⅡ溶入A的最低温度 Ar 1 ： 实际冷却时， A向P转变的开始温度 Ar 3 ： 实际冷却时， A析出F的开始温度 Arcm： 实际冷却时， A析出Fe3CⅡ的开始温度
淬火目的及工艺 ① 提高零件的硬度和耐磨性 ② 提高零件的弹性极限 ③ 提高钢的强韧性
（ 一）
淬火加热温度的选择：
亚共析钢 ： t = Ac3 + ( 30 ～50 ) ℃ 共析钢和过共析钢：t = Ac1 + ( 30 ～ 50 ) ℃
过共析钢在ACcm温度以上加热淬火的害处：
① 零件在淬火过程中的变形开裂倾向显著增大 ② 淬火钢中的残余A数量增多，钢的硬度降低，零 件的尺寸不稳定性增大 ③ 钢的耐磨性下降
② 200～300℃回火，残余A分解成过饱和
碳的α －Fe 与ε 碳化物
③ 250～400℃回火，过饱和碳的α － Fe 逐渐转变成针叶状F， ε 碳化物逐渐转 变成极细小的组织，消除过热缺陷，使组织 正常化 ② 提高低碳钢硬度，改善其切削加工性能， 作为低碳钢机加工前的预先热处理 ③ 消除或减少过共析钢中的网状Fe3CⅡ， 使过共析钢易于球化退火 ④ 作为最终热处理用于某些性能要求不高 的零件
三、钢的淬火
淬火：将工件加热到 Ac3或Ac1以上30～ 50℃保温后，再将工件放在水中或油中进行 快速冷却，以使工件能够获得M或B下组织 的工艺过程
合金钢的淬透性优于碳钢 碳钢中，共析钢的淬透性最好 零件截面性能要求一致时，应该选用高 淬透性钢制造，使零件整个截面均能获得M 对全部淬硬反而会影响使用性能的零件，应 选用低淬透性钢制造
注意：不能把钢的淬透性与具体淬火条 条件下的零件淬硬层深度混为一谈
四、钢的回火
钢经淬火后所得到的M+残余A组织是不 稳定的 原因：
2. 影响A化的因素
加热温度越高，P →A 的转变速度越快 加热速度越快，P →A 的转变速度越快，A 晶粒越细 P 越细，P 向A 转变速度越快，转变速度依次为： 细片状 P＞粗片状 P， 片状 P＞粒状 P
3. 非共析钢的A化
① 在A1以上，完成 P→A 的转变 ② 在A3 和 Acm 以上，分别完成 F 和 Fe3C 的 A 化
一、钢的退火
退火：将钢加热至某一温度保温一定时间后， 再将钢缓慢冷却至室温的工艺过程 退火类型 适用范围 退火目的
完全退火 亚共析钢铸锻件 Ac3 + 30～50℃ 扩散退火 各类铸件 Ac3 （AcCm ）+ 150～250℃ 消除过热、细化晶粒
消除成分偏析 使成分均匀化
球化退火 共析钢和过共析钢锻、轧件 Ac1 + 30～50℃ 使Fe3C球化，为淬火作准备
二、钢的正火
正火：将工件加热到 Ac3或ACcm 以上30～ 80℃，保温后将工件空冷至室温的工艺过程 工艺特点： ① 能提高钢中的珠光体含量 ② 能够细化珠光体组织 亚共析钢的正火组织：F + S 或 F + T
过共析钢的正火组织：S + Fe3CⅡ 或 T + Fe3CⅡ
共析钢的正火组织： S 或 T ③ 能提高钢的强度和硬度
第三章 钢的热处理
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 钢在加热时的转变 奥氏体转变图 钢的普通热处理 钢的表面热处理 钢的特种热处理