热处理基础理论知识

热处理基本知识培训1、常用的淬火方式有哪些，说明不同淬火方式的使用原则？单液淬火——在淬火介质中冷却到底部的过程，单液淬火组织的应力热应力比较大，淬火变形大。

二液淬火——目的：在650～Ms之间快速冷却，使V>Vc，在Ms以下缓慢冷却以减轻组织应力。

碳钢：先水后油。

合金钢：先空气后油。

分级淬火——在一定温度下取出工件，使工件内外温度均匀，然后空冷的工艺。

空冷时出现M相，内应力较小时发生阶梯淬火。

奥氏体回火——指在贝氏体温度区等温温度，发生贝氏体相变，内应力减小，变形小。

淬火方法选择的原则应尽可能兼顾性能要求和淬火应力，避免淬火变形和开裂。

2、化学气相沉积与物理气象沉积技术有什么区别，主要应用领域是什么？化学气象沉积主要是CVD方法。

含有涂层材料元素的反应介质在较低温度下汽化，然后送入高温反应室与工件表面接触，产生高温化学反应，析出的合金或金属及其化合物工件上表面形成涂层。

CVD法的主要特点：（1）可以沉积各种结晶或无定形无机薄膜材料。

（2）纯度高，集体力量强。

（3)沉积层致密，孔隙少。

（4）均匀性好，设备和工艺简单。

（5)反应温度高。

应用：钢铁、硬质合金、有色金属、无机非金属等表面各种应用的薄膜，主要有绝缘体薄膜、半导体薄膜、导体和超导薄膜、耐腐蚀薄膜等。

物理气象沉积：将气态物质直接在工件表面沉积成固体薄膜的过程称为PVD法。

基本方法有真空蒸镀、溅射镀膜和离子镀三种。

应用：耐磨涂层、耐热涂层、耐腐蚀涂层、润滑涂层、功能涂层装饰涂层。

3、解释疲劳断口的微观形态和宏观形态。

显微：是在显微电子显微镜下观察到的条状图案，称为疲劳条或疲劳辉光，疲劳条具有延展性和脆性。

疲劳条有一定的间距，在某些条件下，每个条纹对应一个应力循环。

宏观：其他情况下具有脆性断裂特性，肉眼看不到宏观变形。

典型的疲劳断裂由裂纹源区、裂纹扩展区和最终瞬时断裂区组成，疲劳源面积小而平坦，有时为明亮的镜面，裂纹扩展区为河滩或贝壳纹，部分节距不同的疲劳源为中心平行弧线，瞬时断裂带的微观形状取材料的特征载荷模式和尺寸，可以是酒窝或准解离、沿晶体断裂解离或混合形状。

《热处理工艺基础知识概述》一、引言热处理工艺作为材料加工领域中的一项关键技术，在提高材料性能、延长使用寿命、改善加工工艺等方面发挥着至关重要的作用。

从古代的简单金属加工到现代的高科技材料处理，热处理工艺经历了漫长的发展历程。

本文将对热处理工艺的基础知识进行全面综合的概述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面，旨在为读者提供一个系统而深入的了解。

二、基本概念1. 定义热处理是指将材料加热到一定温度，保温一段时间，然后以适当的速度冷却，以改变材料的组织结构和性能的工艺过程。

通过热处理，可以改善材料的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性等性能，满足不同工程应用的要求。

2. 分类热处理工艺主要分为普通热处理和表面热处理两大类。

普通热处理包括退火、正火、淬火和回火；表面热处理包括表面淬火和化学热处理。

（1）退火：将材料加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。

退火的目的是降低材料的硬度，改善切削加工性能，消除残余应力，稳定尺寸等。

（2）正火：将材料加热到临界温度以上，保温一段时间，然后在空气中冷却。

正火的目的与退火相似，但冷却速度较快，得到的组织比退火的更细，强度和硬度也较高。

（3）淬火：将材料加热到临界温度以上，保温一段时间，然后快速冷却。

淬火的目的是提高材料的硬度和强度，但淬火后材料的脆性增加，需要进行回火处理。

（4）回火：将淬火后的材料加热到适当温度，保温一段时间，然后冷却。

回火的目的是降低材料的脆性，提高韧性和塑性，稳定组织和尺寸。

（5）表面淬火：通过快速加热材料表面，使其达到淬火温度，然后迅速冷却，使表面获得高硬度，而心部仍保持较好的韧性。

（6）化学热处理：将材料置于一定的化学介质中加热，使介质中的某些元素渗入材料表面，改变材料的化学成分和组织结构，从而提高材料的表面性能。

三、核心理论1. 相变理论热处理过程中，材料的组织结构会发生相变。

相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程。

第一章金属学及热处理基础知识一、金属的基本结构金属材料的化学成分不同，其性能也不同。

但是对于同一种成分的金属材料，通过不同的加工处理工艺，改变材料内部的组织结构，也可以使其性能发生极大的变化，可见，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。

金属和合金在固态下通常都是晶体，因此首先要了解其晶体结构。

1、金属的原子结构及原子的结合方式（1）金属原子的结构特点最外层的电子数很少，一般为1～2个，最多不超过4个，这些外层电子与原子核的结合力很弱，很容易脱离原子核的束缚而变成自由电子，此时的原子即变为正离子，而对于过渡族金属元素来说，除具有以上金属原子的特点外，还有一个特点，即在次外层尚未填满电子的情况下，最外层就先填充了电子。

因此，过渡族金属的原子不仅容易丢失最外层电子，而且还容易丢失次外层的1～2个电子，这就出现了过渡族金属化合价可变的现象。

当过渡族金属的原子彼此相互结合时，不仅最外层电子参与结合，而且次外层电子也参与结合。

因此，过渡族金属的原子间结合力特别强，宏观表现为熔点高。

强度高。

由此可见，原子外层参与结合的电子数目，不仅决定着原子间结合键的本质，而且对其化学性能和强度等特性也具有重要影响。

（2）金属键处以集聚状态的金属原子，全部或大部将它们的价电子贡献出来，为其整个原子集体所公有，称之为电子云或电子气。

这些价电子或自由电子，已不再只围绕自己的原子核转动，而是与所有的价电子一起在所有原子核周围按量子力学规律运动着。

贡献出价电子的原子，则变为正离子，沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式叫做金属键，它没有饱和性和方向性。

（3）结合力与结合能固态金属中两原子之间的相互作用力包括：正离子与周围自由电子间的吸引力，正离子与正离子以及电子与电子间的排斥力。

结合能是吸引能与排斥能的代数和，当形成原子集团比分散孤立的原子更稳定，即势能更低时，在吸引力的作用下把远处的原子移近所做的功是使原子的势能降低，所以吸引能是负值，相反，排斥能作用下把远处的原子移近平衡距离d 0时，其结合能最低，原子最稳定。

初级一填空题 (A)1. ｛KHD:基础理论知识,th=60｝感应加热的特点之一是表面硬度高、耐磨性好，并且表面存在——。

使疲劳强度大大提高。

a.压应力b.拉应力c.热应力答文:a选择题 (A)1. ｛KHD:基础理论知识,th=31｝拉伸试验时，试样拉前能承受的最大应力称为材料的——。

a .屈服点 b.抗拉强度 c.弹性极限答文:（b）2. ｛KHD:基础理论知识,th=32｝金属材料在外力的作用下产生塑性变形而不破裂的能力称为——。

a.弹性b.塑性c.韧性答文:（b）3. ｛KHD:基础理论知识,th=33｝抗拉强度的表示符号为——。

a.δeb.δbc.δ-1答文:(b)4. ｛KHD:基础理论知识,th=34｝金属在加热或冷却的过程中，发生相变的温度称为——。

a.临界点b.凝固点c.过冷点答文:（a）5. ｛KHD:基础理论知识,th=35｝合金固溶强化的基本原因是——。

a.晶格类型发生改变b.晶粒变细c.晶格发生畸变答文:（C）6. ｛KHD:基础理论知识,th=36｝从奥氏体中析出的渗碳体为——。

a.一次渗碳体b.二次渗碳体c.共晶渗碳体答文:（B）7. ｛KHD:基础理论知识,th=37｝渗碳体的合金结构为——。

a.间隙固溶体b.机械混合物c.金属化全物答文:（C）8. ｛KHD:基础理论知识,th=38｝合金组织大多数都属于——。

a.金属化合物b.单一固溶体c.机械混合物答文:（C）9. ｛KHD:基础理论知识,th=39｝08F钢中，08表示其碳的质量分数平均数为——。

a.0.08%b.0.8%c.8%答文:(a)10. ｛KHD:基础理论知识,th=40｝在下列的三种钢中，——钢的弹性最好。

a.T10钢b.20钢c.65Mn答文:（c)11. ｛KHD:安全与环保知识,th=41｝钢中常存在杂质元素，其中——是有益元素。

a.Si；Mnb.P；Sc.Mn；S答文:(a)12. ｛KHD:基础理论知识,th=42｝作为普通渗碳零件应选用——钢。

必学-金属材料热处理轧制原理基本理论知识金属材料及热处理、金属塑性变形与轧制原理基本理论知识金属材料及热处理部分一、金属材料的种类材料是人类用来制造各种有用物件的物质。

工程材料是指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制取零件和元件的材料。

工程材料的种类繁多，分类方法也不同，但均可分为金属材料和非金属材料两大类。

金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类，黑色金属包括钢、铸铁、锰、铬及其合金，有色金属材料是除黑色金属之外的所有金属及其合金。

在铸铁中，由于采用不同的处理方式可使石墨呈现不同的形式。

根据石墨形态的差别，将铸铁分为下列几种:普通灰铸铁(石墨呈片状)、蠕墨铸铁(石墨呈蠕虫状)、可锻铸铁(石墨呈团絮状)、球墨铸铁(石墨呈球状)。

二、金属的结构1,金属的晶体结构金属和合金在固态下通常都是晶体。

内部原子或离子在三维空间呈周期性有规则的重复排列的固体称为晶质体(晶质)。

习惯上，将具有几何多面体外形的晶质称为晶体，相应地，将不具有几何多面体外形的晶质称为晶粒。

由一个核心(晶核)生长而成的晶体称为单晶体，在单晶体的不同方向上测量其性能时，表现出或大或小的差异，这就是晶体的各向异性。

金属材料通常由许多不同位向的小晶粒所组成，称为多晶体;多晶体中各晶粒的各向异性互相抵消，故一般不显示各向异性，所以在工业用的金属材料中，通常见不到各向异性特征，称之为伪各向同性。

工业上使用的金属元素中，除了少数具有复杂的晶体结构外，绝大多数都具有比较简单的晶体结构，其中最典型、最常见的金属晶体结构有三种类型，即体心立方结构，面心立方结构和密排六方结构。

2,金属的同素异构转变大部分金属只有一种晶体结构，但也有少数金属如Fe、Mn、Ti、Co等具有两种或几种不同的晶体结构，即具有多晶型。

当外部条件(如温度和压力)改变时，金属可能由一种晶体结构转变成另一种晶体结构。

这种固态金属在不同温度下具有不同晶格的现象称为多晶型性或同素异晶性。

⾦属学和热处理知识⼤全⾦属的晶体结构（物质是由原⼦组成的）根据原⼦在物质内部的排列⽅式不同，可将物质分为晶体和⾮晶体两⼤类。

凡内部原⼦呈规则排列的物质称为晶体。

所有固态⾦属都是晶体。

凡内部原⼦呈不规则排列的物质称为⾮晶体。

如：玻璃，松⾹，沥青等。

电⼦显微镜观察到晶体内部原⼦各种规则排列，称为⾦属的晶体结构。

晶体内部原⼦的排列⽅式称为晶体结构。

⾦属原⼦是通过正离⼦与⾃由电⼦的相互作⽤⽽结合的，称为⾦属键。

常见纯⾦属的晶体结构有：体⼼⽴⽅晶格、⾯⼼⽴⽅晶格、密排六⽅晶格。

什么是晶格？晶格：⽤假想的直线将原⼦中⼼连接起来所形成的三维空间格架。

直线的交点（原⼦中⼼）称结点。

晶胞：能够完整地反映晶格特征的最⼩⼏何单元。

体⼼⽴⽅晶胞Body Centered Cubic Lattice（BCC）体⼼⽴⽅晶胞中的原⼦数为1/8x8+1=2个，致密度为0.68。

体⼼⽴⽅：Cr铬、W钨、V钒、Cb铌、Ta钽、Mo钼、钢铁（α-Fe、δ-Fe）。

⾯⼼⽴⽅晶胞Face Centered Cubic Lattice（FCC）⾯⼼⽴⽅晶胞中的原⼦数为1/8x8+1/2x6=4个，致密度为0.74。

⾯⼼⽴⽅：Al铝、Cu铜、Au⾦、Pb铅、Ni镍、Pt铂、Ag银、钢铁（γ-Fe）。

密排六⽅晶胞Hexagonal Close Packed Lattice（HCP）密排六⽅晶胞中的原⼦数为1/6x12+1/2x2+3=6个，致密度为0.74。

密排六⽅：Zn锌、Mg镁、Zr锆、Ca钙、Co钴、Mn锰、Ti钛。

冲击韧度是指材料在外加冲击载荷作⽤下断裂时消耗能量⼤⼩的特性。

体⼼⽴⽅晶格的冲击韧性值会急剧降低，具有脆韧转变温度。

实际使⽤的⾦属是由许多晶粒组成的，⼜叫多晶体。

每⼀晶粒相当于⼀个单晶体，晶粒内的原⼦的排列是相同的，但不同晶粒的原⼦排列的位向是不同的。

晶粒之间的界⾯称为晶界。

⾼温的液态⾦属冷却转变为固态⾦属的过程，是⼀个结晶过程态，即原⼦由不规则态（液态）过渡到规则状态（固态）的过程。

正火、退火、淬火、回火退火与回火的区别在于：（简单地说，退火就是不要硬度，回火还保留一定硬度）。

退火、正火、淬火、回火对比和区别1、退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的四种基本工艺，称为“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。

2、退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。

3、正火；是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。

4、淬火；是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。

淬火后钢件变硬，但同时变脆。

为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。

了解退火、淬火、回火的差异和作用： 1.退火概念:所谓退火，就是将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。

退火目的和作用:(1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工;(2)细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备;(3)消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。

2.淬火概念:淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。

淬火目的和作用:淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。

(注: 淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1~2 次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等。

这一章主要给大家介绍一下有关钢的热处理的一些知识。

通过加热、保温和冷却来改变钢的组织，从而改变钢机械性能的工艺，称为热处理。

热处理是强化金属材料，充分发挥金属材料力学性能的工艺，是改善材料加工性能的重要手段。

利用不同的加热温度和冷却方式，可以改变钢的组织。

钢的组织不同，其力学性能就有差异。

按照加热温度和冷却方法的不同，热处理可分为：退火，正火，淬火及回火。

此外，还有通过改变钢表面的化学成分，从而改变其组织和性能的化学热处理。

●热处理的这三个阶段，可以用工艺过程曲线来表示。

第一节钢在加热时的转变一、加热温度的确定●热处理的第一道工序就是加热。

●铁碳合金相图是确定加热温度的理论基础。

●钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。

●在奥氏体化中，原来的铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体、渗碳体等转化为奥氏体组织。

●注意：加热时，钢的组织实际转变温度往往是高于相图中的理论相变温度；冷却时，也往往低于相图中的理论相变温度。

●在热处理工艺中，不加热时的临界点分别用AC1、AC3、ACCm表示；而冷却是的临界点分别用Ar1、Ar3、Arcm表示。

二、奥氏体化过程以共析钢为例珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。

由于珠光体是铁素体和渗碳体的机械混合物，铁素体与渗碳体的晶包类型不同，含碳量差别很大，转变为奥氏体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。

奥氏体化大致可分为四个过程，如图所示。

1．奥氏体形核奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。

2．奥氏体长大奥氏体一旦形成，便通过原子扩散不断长大。

3. 残余渗碳体溶解由于铁素体的晶格类型和含碳量的差别都不大，因而铁素体向奥氏体的转变总是先完成。

当珠光体中的铁素体全部转变为奥氏体后，仍有少量的渗碳体尚未溶解。

随着保温时间的延长，这部分渗碳体不断溶入奥氏体，直至完全消失。

4．奥氏体均匀化刚形成的奥氏体晶粒中，碳浓度是不均匀的。

原先渗碳体的位置，碳浓度较高；原先属于铁素体的位置，碳浓度较低。

热处理理论知识汇总1、钢按照化学成分的分类？低碳钢为≤0.25%；中碳钢为0.25%-0.6%；高碳钢为≥0.6%2、合金钢按照合金元素的分类？低合金钢为≤5%；中合金钢为5%-10%；高合金钢为≥10%3、布氏硬度的单位？常用的力为？换算成标准的力为？常用的钢球直径为？常用的洛氏硬度的单位？布氏硬度的单位为HB，常用力为3000kgf，换算成标准的力为29.4KN，常用的钢球直径为10mm，洛氏硬度的单位为HRC4、L80的最低屈服强度为？美国的长度单位为in？换算成标准单位为多少毫米？L80的最低屈服强度为552MPa，1in换算成标准单位为25.4mm5、4140的国家牌号为？1340的国家牌号为？1045的国家牌号为？4140的国家牌号为42CrMo或40CrMnMo，1340的国家牌号为40Mn2，1045的国家牌号为456、米重的计算公式？对于规格为273*40mm的钢其米重为？0.02466*S*（D-S），其中S为壁厚，D为外径规格为273*40的钢其米重为0.02466*40*（273-40）=229.8kg7、API的意思是？API表示美国标准学会8、API 5CT是什么的标准？API 5CT是指油管和套管的标准9、国家标准为开头？国军标以开头？国家标准是以GB开头，国军标以GJB开头10、常用的力学性能包括？常用的力学性能有：抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性、硬度等11、代表综合的力学性能是？代表综合力学性能：硬度12、布氏硬度的注意事项？温度为10-30℃，表面要求光滑，保压时间为10-15S13、珠光体的表示符号为？马氏体的表示符号为？珠光体的表示符号为P，马氏体的表示符号为M14、Q235A中Q代表？A代表？Q代表屈服强度，其屈服强度为235MPa，A代表质量等级为A级15、画出热处理的温度曲线图，并描述热处理为把钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后以一定的冷却速度冷却到室温的工艺16、按照冷却速度划分常用的热处理工艺分为4种即“四把火”，“四把火”是哪四种工艺？其冷却速度的快慢划分为？四把火是指：淬火、正火、退火、回火冷却速度为淬火>正火>退火17、软化退火的目的是，加热温度为？软化退火主要是为了降低硬度，加热温度为Ac1以下20-30℃18、对于低碳钢一般通过什么工艺来改变切削加工性能，中碳钢和高碳钢一般通过什么工艺来改变切削加工性能？最佳的切削加工硬度为？低碳钢通过正火改变切削加工性能，中碳钢和高碳钢通过退火改变切削加工性能，最佳的切削加工硬度为170-230HB19、常用的三种退火工艺为？其加热温度从高到低为常见的三种退火工艺为：完全退火，球化退火和低温退火，其中低温退火包括去应力退火和软化退火，加热温度从高到低为：完全退火、球化退火、低温退火20、淬火的前提最重要的是？冷却速度在临界区的冷却速度要大于临界冷却速度，在危险区的冷却速度要足够小21、淬透性和淬硬性的差别？淬透性是指在一定条件下，淬硬层深度的大小淬硬性是指淬火后形成的马氏体组织所达到的硬度，主要取决于马氏体的含碳量22、淬火的常用淬火介质有？其冷却速度大小顺序？常用的淬火介质有：盐水、水、聚合物淬火液、油；其冷却速度排序为：盐水>水>聚合物淬火液>油23、淬透的依据是？42CrMo淬火最高硬度为？淬透的最低硬度为？淬透的依据是硬度＞50%马氏体的硬度，最高硬度为30+50*0.42=51HRC；淬透时最低硬度为24+40*0.42=40.8HRC24、Ac1、Ar1和A1的关系？A1是指加热或冷却速度极缓慢情况下的相变开始线或相变结束线。

热处理工技师（中级）理论知识试卷（附答案）试题编制：李培德一、填空题（请将正确答案填在横线空白处，每题1分，共20分）1、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、_____、疲劳强度等指标。

答案:韧性2、工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、______。

答案:耐热钢3、按冶炼浇注时脱氧剂与脱氧程度分，碳钢分为沸腾刚、镇静钢和________。

答案:半镇静钢4、实际金属晶体的缺陷有间隙原子、位错、_______答案:空位5、金属的断裂形式有脆性断裂和____ 两种。

答案: 延性断裂6、常用的回火方法有低温回火、中温回火和_____。

答案:高温回火7、为了消除枝晶偏析，需要进行专门的热处理，这种热处理叫做（）。

答案:扩散退火8、将钢加热到奥氏体相区并保温一定的时间后在静止空气中冷却，这种热处理称为（）。

答案;正火9、正火处理在（）介质中冷却。

答案: 静止空气10、将钢加热到奥氏体相区后迅速在介质中冷却到室温，这种热处理称为（）。

答案: 淬火11、将钢加热到奥氏体相区并保温一定的时间后缓慢冷却到室温，通常是随炉冷却，这种热处理称为（）。

答案: 退火12、将具有马氏体组织的钢加热到共析温度以下改善其性能，这种热处理称为（）。

答案: 回火13、轴承钢的预备热处理采用的是哪种工艺？（）答案：球化退火14、工件焊接后应进行( )。

答案：去应力退火15、完全退火主要用于（）。

答案：亚共析钢16、工模具用钢在球化退火前有时要先进行一次正火处理，其目的是（）。

答案:消除网状或片状碳化物17、弹簧钢淬火后要进行中温回火，以获得高的弹性极限，回火后的组织是（）。

答案：回火屈氏体18、钢丝在冷拉过程中必须经( )退火。

答案：去应力退火19、对于低碳钢要获得良好的综合机械性能，应采用何种热处理工艺？（）答案：淬火+低温回火20、对于中碳钢，要获得良好的综合机械性能，应采用何种热处理工艺？（）答案：淬火+高温回火二、选择题（每题1分，共15分）1、二次硬化属于（）。