第九章 钢的热处理原理
(一)填空题
1 起始晶粒度的大小决定于 及 。
2 在钢的各种组织中，马氏体的比容 ，而且随着w(C)的增加而 。
3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的 及其
。
4．板条状马氏体具有高的 及一定的 与 。它的强度与奥氏体 有关， 越细则强度越高。
5. 淬火钢低温回火后的组织是 和 ；中温回火后的组织是
，一般用于高 的结构件；高温回火后的组织是 ，用于要求足够高的 及高的 的零件。
6．钢在加热时，只有珠光体中出现了 和 时，才有了转变成奥氏体的条件，奥氏体晶核才能形成。
7．马氏体的三个强化包括 强化、 强化、 强化。
8．第二类回火脆性主要产生于含 、 、 等合金元素的钢中，其产生的原因是钢中晶粒边界的 增加的结果，这种脆性可用 冷来防止，此外在钢中加入 和Mo及 热处理等方法也能防止回火脆性。
9．共析钢加热至稍高于727℃时将发生 的转变，其形成过程包括
、 、 等几个步骤。
10 根据共析钢转变产物的不同，可将C曲线分为 、 、 三个转变区。
11 根据共析钢相变过程中原子的扩散情况，珠光体转变属于 转变，贝氏体转变属于 转变，马氏体转变属于 转变。
12．马氏体按其组织形态主要分为 和 两种。
13．马氏体按其亚结构主要分为 和 两种。
14．贝氏体按其形成温度和组织形态，主要分为 和 两种。
15．珠光体按其组织形态可分为 珠光体和 珠光体；按片间距的大小又可分为 体、 体和 体。
16 描述过冷奥氏体在A1点以下相转变产物规律的曲线有 和 两种；对比这两种曲线可看出，前者指示的转变温度比后者 ，转变所需的时间前者比后者 ，临界冷却速度前者比后者 。
17 当钢发生奥氏体向马氏体组织的转变时，原奥氏体中w(c)越高，则Ms点越
，转变后的残余奥氏体量越 。
18 钢的淬透性越高，则临界冷却速度越 ；其C曲线的位置越 。
（二)判断题
1．相变时新相的晶核之所以易在母相的晶界上首先形成，是因为晶界处能量高。（ ）
2．随奥氏体中W (C)的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。（ ）
3．合金元素使钢的过冷奥氏体转变延慢的原因是合金元素在奥氏体中扩散很慢，另一原因是合金元素的存在使碳的扩散速度减慢。 （ ）
4．第一类回火脆性是可逆的，第二类回火脆性是不可逆的。（ ）
5．马氏体降温形成时，马氏体量的不断增加不是依靠原有的马氏体长大，而是不断形成新的马氏体。（ ）
6．钢经加热奥氏体化后，奥氏体中碳与合金元素的含量与钢中碳及合金元素的含量是相等的。（ ）
7．所谓本质细晶粒钢，就是一种在任何加热条件下晶粒均不粗化的钢。（ ）
8．当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体与奥氏体构成的两组织，在平衡条件下，其中奥氏体的w(C)总是大于钢的w(C)。 （ ）
9．马氏体是C在a-Fe中所形成的过饱和固溶体，当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生收缩。 （ ）
10 钢在奥氏体化时，若奥氏体化温度愈高，保温时间愈长，则过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左。 ( )
(三)选择题
1 钢在淬火后所获得马氏体组织的粗细主要取决于 。
A．奥氏体的本质晶粒度 B．奥氏体的实际晶粒度
C奥氏体的起始晶粒度 D．珠光体和铁素体的原始晶粒度
2．高碳片状马氏体脆性较大的原因是 。
A．有显微裂纹存在 B．固溶度太高
C 残余奥氏体存在于马氏体片间界处 D．转变不完全
3．低碳板条马氏体中板条群的大小决定于 。
A．冷却速度的大小 B．奥氏体w(C)多少
C 奥氏体晶粒的大小 D．以上都不是
4 在淬火钢中w(C)增加到0．6％以后，随w(C)增加硬度不再继续增加，这是因为
A 随w(C)的增加残余奥氏体的量增多的关系
B．随w(C)增加片状马氏体的量增多的关系
C 随w (C)增加淬火内应力增大的关系
D．随w(C)增加非马氏体量减少的关系
5．若钢中加入合金元素能使C曲线左移，则将使淬透性
A．提高 B．降低 C不改变 D．对小试样提高，对大试样则降低
6 在过冷奥氏体等温转变图的鼻尖处，孕育期最短，故
A．过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最快
B 过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最快
C 过冷奥氏体稳定性最差，转变速度最慢
D 过冷奥氏体稳定性最好，转变速度最慢
7 钢进行奥氏体化的温度愈高，保温时间愈长则
A．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠左
B．过冷奥氏体愈稳定，C曲线愈靠右
C 过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠左
D．过冷奥氏体愈不稳定，C曲线愈靠右
8 上贝氏体和下贝氏体的机械性能相比较， A．两者具有较高的强度和韧性
B．两者具有很低的强度和韧性
C 上贝氏体具有较高强度和韧性
D．下贝氏体具有较高强度和韧性
9．过共析钢加热到A
c1一A
ccm
之间时，则
A．奥氏体的w(C)小于钢的w(C) B 奥氏体的w (C)大于钢的w(C)
C 奥氏体的w(C)等于钢的w(C) D．无法判断两者w (C)的关系
(四) 改错题
1 低碳板条状马氏体的强化主要是固溶强化和孪晶强化。
2 低碳板条状马氏体又称为孪晶马氏体和位错马氏体。
3共析钢上贝氏体在电镜观察下的典型形态是成一束束相互间大致平行，含碳量稍微过饱和的铁素体条，并在诸板条内部分布着沿板条长轴防线顺着排列的碳化物短棒或小片。
4 片状珠光体的力学性能，主要决定于珠光体的W(C)。
5 碳素钢的马氏体点Ms和Mf与奥氏体的w(C)有关，随着w(C)增加，Ms逐渐升高而Mf逐渐降低。
6．珠光体的形成过程是铁素体和渗碳体同时生核和长大的过程。
7 加热到奥氏体的共析钢迅速冷到230℃时，过冷奥氏体发生马氏体转变，这时只发生铁原子的扩散而无碳的析出。
8 共析碳钢上贝氏体组织在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状；下贝氏体组织在光学显微镜下具有羽毛状特征。
9 共析钢过冷奥氏体在连续冷却时，只有贝氏体型和马氏体型转变，而没有珠光体型转变。
10．低碳钢淬火后，只有经高温回火才可获得较为优良的力学性能。
(五)问答题
1.珠光体类型组织有哪几种?它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同?
2.贝氏体类型组织有哪几种?它们在形式条件、组织形态和性能方面有何不同?
3.马氏体组织有哪几种基本类型?它们在形成条件、晶体结构、组织形态、性能方面有何不同?
4．马氏体的硬度与W(C)之间存在着什么样的关系?马氏体中的W(C)是否代表钢中的W(C)?为什么?
5.试比较共析碳钢过冷奥氏体等温转变曲线与连续转变曲线的异同点。
6.将T8钢小试样加热到760℃经保温后，采用什么样的冷却方式才能得到下列组织：
①珠光体；②索氏体；③ 屈氏体；④上贝氏体；⑤下贝氏体；⑥屈氏体+马氏体；
⑦马氏体十残余奥氏体(少量)；⑧下贝氏体+马氏体+少量残余奥氏体。在C曲线上描出工艺曲线示意图。
7.钢经淬火后为什么一定要回火?回火存在哪些过程？回火温度与钢的性能关系怎样?
8．指出φ10mm的45钢经下列温度加热并水冷后所获得的组织：
700C、760C、840C、1100℃
9．将共析钢加热到760℃，保温足够长时间以获得均匀的奥氏体组织，然后以下述不同的方法冷却，试根据奥氏体等温转变曲线分析各获得什么组织：
①很快冷到630℃，保持10s后淬至室温；
②很快冷到630℃，保持10s后淬至300C，保温10h，淬至室温；
③很快冷到630℃，保温10h，淬至室温；
④很快冷到350℃，保温1h，淬至室温；
10.生产热轧低碳钢板，有时因W(C)偏低强度不够而不合标准，为了提高强度，可在热轧后采用吹风甚至喷雾冷却。试解释其原因。
(六)作图题
1．画出共析钢的过冷奥氏体等温转变曲线，并标出三种转变中各种产物的转变温度范围。
复习自测题
(一)填空题
1 热处理的冷却方式有 和 两种。
2．碳素调质钢的淬火加热温度为 。
3．热处理后零件的力学性能决定于奥氏体在不同过冷度下的 及其
。
4 共析钢的奥氏体过冷到珠光体转变区等温停留，或以缓慢速度冷却时，将发生 ，
形成 。
5 共析钢过冷奥氏体等温转变时，根据 的不同，贝氏体有 和
之分。
6．除钴以外的合金元素都增加 的稳定性，使合金钢的等温转变曲线
，故合金钢的临界冷却速度比碳素钢 。
(二)判断题
1．只要采用本质细晶粒钢，就可保证在热处理加热时得到细小的奥氏体晶粒。 ( )
2．马氏体转变时的体积胀大，是淬火钢件容易产生变形和开裂的主要原因之一。( )
3.由于钢回火时的加热温度在Acl以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。( )
4.在钢中加入Cr、Mn、B的目的之一，是为了提高钢的淬透性。( )
5.高速工具钢刃具在淬火加热前，常采用二次或三次预热来减少加热变形和氧化脱碳。( )
6.铸铁件经正火处理的主要目的是为了降低硬度和改善切削加工性能。 ( )
7.钢件淬火后发现裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则说明这种裂纹在淬火之前就已经存在。 ( )
8.由于马氏体转变的温度太低，原子失去了扩散能力，因此马氏体的形成过程不遵守形核和长大这个普遍规律。 ( )
9.淬透性好的钢，淬火后的硬度也一定高。( )
10.钢的回火硬度除了取决于回火温度和保温时间外，还与回火的冷却速度有关，冷却速度越大，钢的回火硬度越高。( )
11.精密轴承件淬火后为防止变形，应该进行冷处理。( )
12.马氏体降温形成时，马氏体量的增加不是依靠原有马氏体的长大，而是不断形成新的马氏体。( )
13.回火屈氏体和过冷奥氏体分解时所形成的屈氏体，两者只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。( )
（三）选择题
1 在淬火钢中W(C)增加到0．6％以后，随W(C)增加硬度不再继续增加，这是因为
A．随W(C)增加残余奥氏体的量增多的关系
B．随W(C)增加片状马氏体的量增多的关系
C 随w(C)增加淬大内应力增大的关系
D．随W(C)增加条状马氏体的量增多的关系
2．有裂纹零件其断口呈黑色氧化色或呈粗纤维状时，是由于
A．淬火冷却产生的 B 设计不良造成的
C 锻造裂纹 D．钢材本身缺陷造成的
3．马氏体转变时，晶体结构的改组是依靠 进行的。
A．滑移方式 B 切变方式
C 扩散方式 D．扭转方式
4．等温转变图和连续转变图适用于
A．所有成分的碳钢 B．所有成分的合金钢
C 一定成分范围内的钢
D 一定成分的钢
5.对加热冷却后钢的力学性能有着重大影响的奥氏体晶粒度是
A 奥氏体的本质晶粒度
B 奥氏体的起始晶粒度
C 奥氏体的实际晶粒度 D．奥氏体的平均晶粒度
6.生产中采用等温淬火是为了获得 组织。
A．马氏体 B．珠光体 C 下贝氏体 D．上贝氏体
(四)改错题
1.下贝氏体的形成过程是在晶界处生成α—Fe晶核，并且向晶内成排生长。
2．等温淬火与分级淬火的主要区别是：分级淬火等温的温度较低，等温过程中发生马氏体转变；等温淬火等温的温度较高，等温过程中发生下贝氏体转变。
3．双液淬火时，如果双液转换的时刻过早，工件容易产生变形和裂纹，如果转换过迟，则工件容易造成硬度过高。
4．共析钢上贝氏体组织在光学显微镜下呈黑色针状或竹叶状，下贝氏体组织在光学显微镜下具有羽毛状特征。
5．为消除铸造应力，改善组织，提高力学性能，对铸造青铜应进行再结晶退火。6．低碳钢淬火后，只有经高温回火才能获得较为优良的力学性能。
(五) 问答题
1．有两个T10钢小试样A和B，A试样加热到750℃，B试样加热到850℃，均充分保温后在水中冷却，哪个试样的硬度高?为什么?
2．某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：
下料→锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回火④→喷丸→磨削。请说明①、②、③、④四项热处理工艺的目的及大致工艺参数。
3．什么叫回火脆性? 第一类回火脆性产生的原因是什么? 如何防止?
(六) 作图题
1．在T8钢C曲线上画出获得下列组织的冷却工艺曲线。
① 珠光体；
② 马氏体十残余奥氏体；
③ 马氏体+下贝氏体+残余奥氏体；
④ 马氏体+屈氏体+残余奥氏体；
⑤ 下贝氏体。
2．在铁碳相图中标出普通热处理的加热温度区间，并加以简要说明。
金属工艺学电子教案（13） 【课题编号】 13-5．4 【课题名称】 钢的表面热处理,钢的化学热处理简介,热处理技术发展简介。 【教材版本】 郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】 －．知识目标 了解表面热处理的目的、种类、特点、应用；化学热处理概念、过程、种类与应用。了解热处理技术发展简况，开阔思路。 二、能力目标 通过学习和反复练习，初步学会在零件加工工艺编制中安排感应淬火、渗碳、氮化和相应的热处理工序。 三、素质目标 了解表面热处理、化学热处理的目的、种类、特点与应用，学会选用高频淬火、渗碳和氮化工序。了解热处理技术发展简况，开阔思路，树立创新意识。 四、教学要求 一般了解钢的表面热处理、化学热处理及热处理新技术。 【教学重点】 感应淬火、气体渗碳、气体渗氮。 【难点分析】 感应淬火原理。 【分析学生】 1．具有学习的知识基础。 2．具有学习的能力基础。 3．钢的表面热处理、化学热处理是钢的整体热处理（退火、正火、淬火、回火）的补充和完善，相互配合，全面达到零件多种多样的使用性能要求。虽不是重点，也要引导学生认真学习，努力掌握。 【教学设计思路】 教学方法：讲练法，演示法、讨论法，归纳法。 【教学资源】 1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，2005
2、郁兆昌主编。金属工艺学教学参考书（辅助学光盘）。北京：高等教育出版 社，2005 【教学安排】 2学时（90分钟） 教学步骤：讲授主要内容、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。 【教学过程】 一、复习旧课（15分钟） 1．简述 淬火方法分类、特点与应用。 2．讲评作业批改情况； 1．提问： 题5-7；5-14。 二、导入新课 钢的表面热处理、化学热处理主要解决零件的表面强化问题。与零件的整体热处理（退火、正火、淬火、回火）相配合，以满足零件多种使用性能和不同的强化需要。介绍热处理技术发展，能使我们开阔眼界，培养创新意识。 三、新课教学（70分钟） 1．钢的表面热处理（20分钟） 教师讲授感应淬火原理、种类、组织、性能、特点及应用；讲授火焰淬火基本概念、特点及应用。 演示网络课程中感应加热基本原理、感应器结构与种类、火焰淬火方法等视频。 学生课堂练习：题5-16；5-19。教师巡回指导、设问、提问，学生回答、讨论； 教师讲评。 2．钢的化学热处理（35分钟） 教师讲授钢的渗碳、气体渗碳；钢的渗氮，气体氮化；钢的其他化学热处理。 演示化学热处理过程、气体渗碳工艺过程、离子氮化过程等视频。 学生课堂练习：题5-21；5-17；5-18。教师巡回指导；设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。 3、热处理技术发展简介（15分钟） 教师讲述热处理技术发展趋势，介绍真空热处理等具体热处理新技术。 演示网络课程真空热处理、激光热处理，机器人在高频淬火中应用等照片和视频。 四、小结（ 5分钟） 简要叙述感应淬火、气体渗碳、气体渗氮的目的、特点与应用。 五、作业布置
第六章钢的热处理 习题参考答案 一、解释下列名词 答： 1、奥氏体：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体。 过冷奥氏体：处于临界点A1以下的不稳定的将要发生分解的奥氏体称为过冷奥氏体。 残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。 2、珠光体：铁素体和渗碳体的机械混合物。 索氏体：在650～600℃温度范围内形成层片较细的珠光体。 屈氏体：在600～550℃温度范围内形成片层极细的珠光体。 贝氏体：过饱和的铁素体和渗碳体组成的混合物。 马氏体：碳在α-Fe中的过饱和固溶体。 3、临界冷却速度V K：淬火时获得全部马氏体组织的最小冷却速度。 4、退火：将工件加热到临界点以上或在临界点以下某一温度保温一定时间后，以十分缓慢的冷却速度（炉冷、坑冷、灰冷）进行冷却的一种操作。 正火：将工件加热到A c3或A ccm以上30～80℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。 淬火：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体的一种操作。 回火：将淬火钢重新加热到A1点以下的某一温度，保温一定时间后，冷却到室温的一种操作。 冷处理：把冷到室温的淬火钢继续放到深冷剂中冷却，以减少残余奥氏体的操作。 时效处理：为使二次淬火层的组织稳定，在110～150℃经过6～36小时的人工时效处理，以使组织稳定。 5、调质处理：淬火后再进行的高温回火或淬火加高温回火 6、淬透性：钢在淬火后获得淬硬层深度大小的能力。 淬硬性：钢在淬火后获得马氏体的最高硬度。 7、回火马氏体：过饱和的α固溶体（铁素体）和与其晶格相联系的ε碳化物组成的混合物。 回火索氏体：在F基体上有粒状均匀分布的渗碳体。 回火屈氏体：F和细小的碳化物所组成的混合物。 8、第一类回火脆性：淬火钢在250℃～400℃间回火时出现的回火脆性。 第二类回火脆性：淬火钢在450℃～650℃间回火时出现的回火脆性。 10、表面淬火：采用快速加热的方法，将工件表层A化后，淬硬到一定深度，而心部仍保持未淬火状态的一种局部淬火法。
第十章钢的热处理工艺 10-1 何谓钢的退火？退火种类及用途如何？ 答： 钢的退火：退火是将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 退火种类：根据加热温度可以分为在临界温度AC1以上或以下的退火，前者包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火，后者包括再结晶退火、去应力退火，根据冷却方式可以分为等温退火和连续冷却退火。 退火用途： 1、完全退火：完全退火是将钢加热至AC3以上20-30℃，保温足够长时间，使 组织完全奥氏体化后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。 其主要应用于亚共析钢，其目的是细化晶粒、消除内应力和加工硬化、提高塑韧性、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。 2、不完全退火：不完全退火是将钢加热至AC1- AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm （过共析钢）之间，保温一定时间以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。对于亚共析钢，如果钢的原始组织分布合适，则可采用不完全退火代替完全退火达到消除内应力、降低硬度的目的。对于过共析钢，不完全退火主要是为了获得球状珠光体组织，以消除内应力、降低硬度，改善切削加工性能。 3、球化退火：球化退火是使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。 主要用于共析钢、过共析钢和合金工具钢。其目的是降低硬度、改善切削加工性能，均匀组织、为淬火做组织准备。 4、均匀化退火：又称扩散退火，它是将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相 线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。 5、再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后 缓慢冷却至室温的热处理工艺。其目的是使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒，同时消除加工硬化和残留内应力，使钢的组织和性能恢复到冷变形前的状态。 6、去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间 然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。其主要目的是消除铸件、锻轧件、焊接件及机械加工工件中的残留内应力（主要是第一类内应力），以提高尺寸稳定性，减小工件变形和开裂的倾向。 10-2 何谓钢的正火？目的如何？有何应用？ 答： 钢的正火：正火是将钢加热到AC3或Accm以上适当温度，保温适当时间进行完全奥氏体化以后，以较快速度（空冷、风冷或喷雾）冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火过程的实质是完全奥氏体化加伪共析转变。 目的：细化晶粒、均匀成分和组织、消除内应力、调整硬度、消除魏氏组织、带状组织、网状碳化物等缺陷，为最终热处理提供合适的组织状态。
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 金属材料综合实验 题目：热处理工艺制度对T10钢组织与性能的影响 学院名称：材料科学与工程学院 专业班级：金属1202 姓名：马英 学号：3120702041 小组成员：任宁庆、韦明敢、李鑫宇 指导老师：邵红红、王兰、吴晶老师 2016年1月
热处理工艺制度对T10钢组织与性能的影响 一、实验内容 1、T10钢概述 目前常用的碳素工具钢有T8、T10、T12,其中T10用量最多。T10钢优点是可加工性好，来源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火变形大。因钢中含合金元素微量，耐回火性差，硬化层浅，因而承载能力有限。虽有较高的硬度和耐磨性，但小截面工件韧性不足，大截面工件有残存网状碳化物倾向。T10钢在淬火加热（通常达800℃）时不致于过热，淬火后钢中有过剩未溶碳化物，所以比T8钢具有更高的耐磨性，但淬火变形收缩明显。由于淬透性差，硬化层往往只有1.5～5mm；一般采用220～250℃回火时综合性能较佳。热处理时变形比较大，故只适宜制造小尺寸、形状简单、受轻载荷的模具。 2、T10钢化学成分 碳 C ：0.95～1.04（Tχ，χ：碳的千分数）硅 Si：≤0.35 锰 Mn：≤0.40 硫 S ：≤0.020 磷 P ：≤0.030 铬 Cr：允许残余含量≤0.25≤0.10(制造铅浴淬火钢丝时) 镍 Ni：允许残余含量≤0.20≤0.12(制造铅浴淬火钢丝时) 铜 Cu：允许残余含量≤0.30≤0.20(制造铅浴淬火钢丝时) 注：允许残余含量Cr+Ni+Cu≤0.40(制造铅浴淬火钢丝时) 3、T10钢适用范围 这种钢应用较广，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，如车刀、刨刀、钻头、丝锥、扩孔刀具、螺丝板牙、铣刀手锯锯条、还可以制作冷镦模、冲模、拉丝模、铝合金用冷挤压凹模、纸品下料模、塑料成型模具、小尺寸冷切边模及冲孔模，低精度而形状简单的量具（如卡板等），也可用作不受较大冲击的耐磨零件等。
钢的热处理原理 一、钢加热时的A化过程 1.共析钢P在加热温度大余等于Ac1时，转化为A. 其转化可分为以下四个阶段：?A形核?A晶核长大?残余Fe3C溶解?A均匀化A形成必须要有一定的过热度?T，提供相变驱动力?G ?A形核,成核位置通常在F和Fe3C两相界面上。 ?A晶核长大，形核后同时向F和Fe3C两个相界面推移，F晶格重构成面心立方，Fe3C不断溶解，向A提供C分。重构速度比Fe3C溶解速度快，所以F先溶解，剩余Fe3C通过C原子扩散，从而使A均匀化。亚共析钢和过共析钢要分别加热到Ac3或Accm以上才能完全转变为A。 二、A晶粒大小 晶粒大小对冷却转变过程及其所获得的组织与性能均有很大影响。因此，掌握A晶粒长大的规律性及控制A晶粒度的方法，对于热处理实践具有很重要的意义 1.A化后晶粒长大 A化后，随着温度升高或保温时间延长，A晶粒会不断长大 2.A晶粒大小指标 ?晶粒度：晶粒直径的平均值。根据GB6394-86，A晶粒度一般分10个级别(标准照片对照)，数字越大，晶粒越细。1-4级，粗晶粒；5-10级细晶粒；10级以上超细，也有比1级还粗的0级、-1级等。 ?起始晶粒度：A形成刚结束，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小。与A长大倾向性有关，还与化学成分有关。 3.影响A长大因素:
?内因：钢的成分、组织决定它具有一定的A长大倾向性。 长大倾向性：同样条件下，有些晶粒容易长大，因钢种的不同而不同，甚至对同一种钢，由于冶炼方法不同，在同样加热条件下也可以表现出不同的晶粒长 大倾向性。 a.钢C%?,亚共析钢易长大，过共析钢不易长大，共析钢最易长大。 b.合金元素 除Mn、P外，一般合晶元素均能阻止A晶粒长大，如V Ti Nb Al等分布在晶界形成难溶化合物均能强烈阻止A晶粒长大。 c.优质结构钢、碳素工具钢、A晶粒不易长大 ?外因：加热条件 加热温度越高,保温时间越长，原子扩散越容易，晶界越易迁移,A实际晶粒就越大。 晶粒长大过程实际上是无数个晶粒同时长大的过程，是一种大晶粒吞并小晶粒的过程。
“钢的热处理原理及工艺”作业题 第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、说明相界面和应变能在固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 4、固－固相变的等温转变动力学曲线是“C”形的原因是什么？ 第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？ 2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？ 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？ 6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。 第三章珠光体转变 1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？ （1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性； （2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形； （3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒； （4）要消除T12钢中的网状渗碳体； 第四章、马氏体转变
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。影响 A晶粒粗大因素 1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理） 2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。
第九章热处理工艺 (一)填空题 1. 淬火钢低温回火后的组织主要是；中温回火后的组织是；高温回火后的组织是，用于要求足够高的及高的的零件。 5.淬火钢低温回火后的组织是，其目的是使钢具有高的和；中温回火后的组织是，一般用于高的结构件；高温回火后的组织是，用于要求足够高的及高的的零件。 5 根据铁碳相图，碳钢进行完全退火的正常加热温度围是它仅用于钢。 6 钢球化退火的主要目的是，它主要适于钢。 7 钢的正常淬火加热温度围，对亚共析钢为；对共析和过共析钢则为℃。 8 把两个45钢的退火态小试样分别加热到Acl～Ac3之间和 Ac3以上温度快速水冷，所得组织前者为； 后者为。 9 把加热到Accm以上温度后缓冷下来的T10钢小试样重新 加热到Acl以下温度，然后快速水冷，所得到的组织为加。 10 淬火钢进行回火的目的是；回火温度越高，钢的强度与硬度越。 12．碳钢高温回火的温度一般为，回火组织为，高温回火主要适于类零件。 13．淬火钢在(250～400)℃回火后产生的脆性通常称为或或。 14 作为淬火介质，食盐水溶液（NaCl）浓度为 15．淬火应力主要包括和两种。 16．淬火时，钢件中的应力超过钢的强度时，便会引起钢件的变形；超过钢的强度时，钢件便会发生裂纹。
17．热应力的大小主要与冷却速度造成零件截面上的有关，冷却速度，截面温差，产生的热应力愈大。 19．为便利切削加工，不同钢材宜采用不同的热处理方法。 w(C)<0．5％的碳钢宜采用， w(C)超过共析成分的碳钢宜采用，w (C)＝在0．5％至共析成分之间的碳钢宜采用。 20．常见淬火缺陷有、、和等。21．感应加热是利用原理，使工件表面产生而加热的—种加热方法。 25．目前生产中用得较多的可控气氛渗碳法有和两种。 （二)判断题 1．回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的索氏体，两者只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。 （×） 2．硬度试验操作既简便，又迅速，不需要制备专门试样，也不会破坏零件，根据测得的度值还能估计近似的强度值，因而是热处理工人最常用的一种机械性能试验方法。 （√） 5．当把亚共析钢加热到Ac1和Ac3之间的温度时，将获得由铁素体与奥氏体构成的两组织，在平衡条件下，其中奥氏体的w(C)总是大于钢的w(C)。（√） 7．表面淬火既能改变钢表面的化学成分，也能改善其心部的组织与性能。（×） 8．淬火理想的冷却速度应该是在奥氏体等温转变曲线(即C 曲线)的“鼻部”温度时要快冷， 以避免奥氏体分解，则其余温度不必快冷，以减少淬火应力引起的变形或开裂。（×） 9．高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故淬火后钢中保留有少量残余奥氏体。（×）
教学课题钢的热处理工艺 教学课时 2 教学目的了解热处理在机械工业中的重要作用掌握钢的普通热处理工艺方法、种类教学难点钢的普通热处理工艺方法、种类 教学重点钢的普通热处理工艺方法、种类 教学方法讲解法、讨论 教具准备教材教学过程
通过进行热处理来完成。 授课内容 热处理加工的特点与其它工种加工的特点最大的区别是：工件的几何尺寸不发生 变化，而内部组织和机械性能发生改变。 1）退火 目的：细化晶粒、降低硬度，提高塑性、消除内应力，改善材料切削加工性能， 并为以后淬火作好组织准备。 适用工件范围： 一般为铸件、锻件、焊接件等毛坯。 具体工艺有：完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火。 退火工艺操作：为使工件退火后能获得一个平衡的组织，对温度下降速度有严格 要求，必须缓慢降温。用45号钢制作的工件进行退火工艺作一介绍：首先选用加热 设备，制订退火工艺，把工件装炉升温，适当保温后降温。工件在炉内的降温要求非 常慢，随着炉子的温度下降而降温，如将工件降到室温，需要几天或十几天的时间。 2）正火： 目的：细化晶粒、降低硬度、提高塑性、消除内应力、改善切削加工性能，并为 图4 正火工艺 适用工件范围：一般为铸件、锻件及粗车得到的工件。 正火工艺操作：亚共析钢加热温度为Ac3以上30~50℃，过共析钢加温度在Accm 以上30~50℃。工件经过充分的保温使其获得单一的奥氏体组织后，把工件从高温炉 内取出，放在车间静止的空气当中冷却。这种冷却方法叫空冷。以同学们制作的锤子 为例。把它放在炉内，将炉温升到850℃进行充分保温后，马上将工件从炉内取出， 拿到车间内的空气中冷却，它的冷却速度要比退火的冷却速度快得多，所以获得的组 织比较细密，硬度有所提高，切削加工性能也能得到提高。
钢的热处理练习题 一、填空题 1．整体热处理分为、、和等。 2．热处理工艺过程由、和三个阶段组成。 3．共析钢在等温转变过程中，其高温转变产物有：、和。 4．贝氏体分和两种。 5．淬火方法有：淬火、淬火、淬火和淬火等。 7．按回火温度范围可将回火分为：回火、回火和回火三种。 8．化学热处理是有、和三个基本过程组成。 9．根据渗碳时介质的物理状态不同，渗碳方法可分为渗碳、渗碳和渗碳三种。10．除外，其它的合金元素溶入奥氏体中均使C曲线向移动，即使钢的临界冷却速度,，淬透性。 11．淬火钢在回火时的组织转变大致包括，，，等四个阶段。 12．碳钢马氏体形态主要有和两种，其中以强韧性较好。 13、当钢中发生奥氏体向马氏体转变时，原奥氏体中碳含量越高，则Ms点越，转变后的残余奥氏体量就越。 1．钢加热时奥氏体形成是由（）、（）、（）和（）四个基本过程所组成。 2．在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是（ ) ，不同点是（）。 3．用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈（）状，而下贝氏体则呈（）状。 4．与共析钢相比，非共析钢C 曲线的特征是（）。 5．马氏体的显微组织形态主要有（）、（）两种，其中（）的韧性较好。6．钢的淬透性越高，则其C 曲线的位置越（），说明临界冷却速度越（）。7．钢的热处理工艺是由（）、（）、（）三个阶段组成。一般来讲，它不改变被处理工件的（），但却改变其（）。 8．利用Fe-Fe3C 相图确定钢完全退火的正常温度范围是（），它只适应于（）钢。 9．球化退火的主要目的是（），它主要适用于（）。10．钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是（），对过共析钢是（） 11．当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则M S点越( )，转变后的残余奥氏体量就越（）。 12．在正常淬火温度下，碳素钢中共析钢的临界冷却速度比亚共析钢和过共析钢的临界冷却速度都（）。 13．钢热处理确定其加热温度的依据是（），而确定过冷奥氏体冷却转变产物的依据是（）。 14．淬火钢进行回火的目的是（），回火温度越高，钢的硬度越（）。15．钢在回火时的组织转变过程是由（）、（）、（）和（）四个阶段所组成。 16．化学热处理的基本过程包括（）、（）和（）三个阶段。
第十章 钢的热处理工艺：通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结果以获得工件所要求性能的一种热加工工艺 根据加热、冷却方式和获得的组织和性能的不同，钢的热处理工艺可分为： 普通热处理（退火、正火、淬火、回火）；表面热处理（表面淬火、化学热处理）； 形变热处理等 按照在零件整个生产工艺过程的位置和作用的不同，分为：预备和最终热处理 退火：将钢加热至临界点A c1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺 退火目的：均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能 退火工艺种类：根据加热温度分，临界温度（A c1或A c3）以上退火（完全、不完 全、均匀、球化），临界温度以下退火（再结晶、应力）；根据冷 却方式分，等温和连续冷却 分类 特点 对象 完全退火 加热至Ac3以上20-30℃，使组织完全奥氏体化 共析钢 不完全退火 加热至Ac1~Ac3或Ac1~Ac cm，获得平衡组织 亚共析钢、过共析钢 球化退火 使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体 共析钢、过共析钢、合金工具钢 均匀化退火 加热至固相线温度下，消除化学不均匀现象 钢锭、铸件、锻坯 去应力退火 加热到Ac1以下，消除残留内应力 铸件、锻件、焊接件、机械加工工件 冷变形后金属 再结晶退火 加热至再结晶温度以上，使变形晶粒重新转变为 均匀等轴晶粒，消除加工硬化和残留内应力
正火：将钢加热至Ac3（或Ac cm）以上适当温度，保温以后在空气中冷却得到珠光体类组织 正火的实质：完全奥氏体化+伪共析转变 正火的目的：作为预备热处理，为机械加工提供适宜硬度，细化晶粒、消除应力、消除魏氏组织和带状组织为最终热处理提供合适组织状态；作为最终热处理为某些受力较小、性能要求不高的碳素钢结构零件提供合适力学性能； 正火消除钢的网状碳化物，为球化退火作好组织准备 正火应用 对象 改善低碳钢的切削加工性能 w c＜0.25%的碳素钢和低合金钢 消除碳钢的热加工缺陷 中碳结构钢铸件、锻、轧件和焊接件 消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火 过共析钢 提高普通结构件的力学性能 受力小、性能要求不高的碳钢和合金钢构件 退火正火的选用 w c＜0.25% 正火代替退火 较快冷却速度防止低碳钢沿晶界析出游离三次渗 碳体，从而提高冲压件冷变形性能，正火可以提高 其硬度，改善其切削加工性能 0.25%＜w c＜0. 5% 正火代替退火 硬度偏高，尚能进行切削加工，正火成本低效率高 0.5%＜w c＜0.75% 完全退火 硬度过高，难以进行切削加工，采用退火降低硬度 w c＞0.75% 球化退火 球化退火作为预备热处理，如有网状二次渗碳体， 还应用正火先消除 由于正火比退火生产周期短，操作简便，工艺成本低。因此，在钢的使用性能和 工艺性能能满足的条件下，应尽可能用正火代替退火。
号钢热处理工艺 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
1 45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火？ 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2.常用碳钢的临界点 钢号临界点(℃) 20钢735-855(℃) 45钢724-780(℃) T8钢730-770(℃) T12钢730-820(℃) 320Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 420CrMnTiAc1Ac3Ar1Ar3 0730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷+700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火： 第一次预热：300～500℃， 第二次预热840～860℃； 淬火温度：1020～1050℃； 冷却介质：油，介质温度：20～60℃， 冷却至油温；随后，空冷，HRC=60～63。 2、回火： 经过以下淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下： 加热温度400～425℃，得到HRC=57～59。 说明：在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区，在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400℃，这个区间回火，韧性最好，
常用钢材热处理工艺参 数 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
热处理工艺规程B/Z61.012－95 （工艺参数） 2012年10月15日
目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火 (1) 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15)
5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28)
热处理工艺规程（工艺参数） 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种： 表1
第二章钢的加热转变 2、奥氏体晶核优先在什么地方形成? 为什么? 答：奥氏体的形核 球状珠光体中： 优先在F/Fe3C 界面形核 片状珠光体中： 优先在珠光体团的界面形核 也在F/Fe3C 片层界面形核 奥氏体在F/Fe3C 界面形核原因： (1) 易获得形成A所需浓度起伏，结构起伏和能量起伏. (2) 在相界面形核使界面能和应变能的增加减少。 △G = -△Gv + △Gs + △Ge △Gv—体积自由能差，△Gs —表面能，△Ge —弹性应变能 6、钢的等温及连续加热TT A图是怎样测定的，图中的各条曲线代表什么? 答：等温TTA图 将小试样迅速加热到Ac1以上的不同温度，并在各温度下保持不同时间后迅速淬冷，然后通过金相法测定奥氏体的转变量与时间的关系，将不同温度下奥氏体等温形成的进程综合表示在一个图中，即为钢的等温TTA图。 四条曲线由左向右依次表示：奥氏体转化开始线，奥氏体转变完成线，碳化物充全溶解线，奥氏体中碳浓度梯度消失线。 连续加热TTA图 将小试样采用不同加热速度加热到不同温度后迅速淬冷，然后观察其显微组织.，配合膨胀试验结果确定奥氏体形成的进程并综合表示在一个图中，即为钢的连续加热TTA图。 Acc加热时Fe3CII →A终了温度 Ac3加热时α→A终了温度 Ac1加热时P→A开始温度 13、怎样表示温度、时间、加热速度对奥氏体晶粒大小的影响? 答：奥氏体晶粒度级别随加热温度和保温时间变化的情况可以表示在等温TTA图中加热速度对奥氏体晶粒度的影响可以表示在连续加热时的TTA图中 随加热温度和保温时间的增加晶粒度越大 加热速度越快I↑由于时间短，A晶粒来不及长大可获得细小的起始晶粒度 补充 1、阐述加热转变A的形成机理，并能画出A等温形成动力学图(共析钢)？ 答：形成条件ΔG=Ga-Gp<0 形成过程 形核：对于球化体，A优先在与晶界相连的α/Fe3C界面形核 对于片状P, A优先在P团的界面上形核 长大：1 ）Fe原子自扩散完成晶格改组 2 ）C原子扩散促使A晶格向α、Fe3C相两侧推移并长大 Fe3C残留与溶解：A/F界面的迁移速度> A/Fe3C界面的迁移速度，当P中F完全消 失，Fe3C残留Fe3C→A A均匀化：刚形成A中，C浓度不均匀。C扩散，使A均匀化。 A等温形成动力学图（共析钢）见课本P22 图2-16 2、用Fe-Fe3C相图说明受C在A中扩散所控制的A晶核的长大。
微观组织控制课程实验 学院：机械与汽车工程学院 班级：材控 学号： ：
一.实验目的： 本次研究的主要容是退火态T10钢的热处王里工艺及其组织性能的研究。通过观察经过不同预先热处理的退火态T10钢试样的显微组织，以及测量其洛氏硬度、冲击韧性等，分析了不同预先热处理的T10钢试样的组织性能和力学性能。结果表明,正火+等温球化退火为退火态T10 钢的最佳预先热处理工艺; 不同预先热处理所得到的组织效果会遗传到最终的组织中; 预先热处理为正火+普通球化退火和等温球化退火的退火态T10钢试样，经过水淬和低温回火后，发生了脆性转变。 T10钢的热处理工艺及组织性能，通过对经过不同预备热处理的T10钢的微观组织分析及力学性能分析，探寻在热处理过程中，不同预先热处理对钢的组织及性能的影响规律，在此研究基础上，对现在实际生产中的一般热处理工艺进行优化，以达到最好的效果。 二：实验方法 T10钢的概述：目前常用的碳素工具钢有T8、T10、T12,其中T10用量最多。T10钢优点是可加工性好，来源容易；但淬透性低、耐磨性一般、淬火变形大。因钢中含合金元素微量，耐回火性差，硬化层浅，因而承载能力有限。虽有较高的硬度和耐磨性，但小截面工件韧性不足，大截面工件有残存网状碳化物倾向。T10钢在淬火加热（通常达800℃）时不致于过热，淬火后钢中有过剩未溶碳化物，所以比T8钢具有更高的耐磨性，但淬火变形收缩明显。由于淬透性差，硬化层往往只有1.5～5mm；一般采用220～250℃回火时综合性能较佳。热处理时变形比较大，故只适宜制造小尺寸、形状简单、受轻载荷的模具。 T10钢的成分： ，X：碳的千分数） 碳 C ：0.95～1.04（T X 硅 Si：≤0.35 锰 Mn：≤0.40 硫 S ：≤0.020 磷 P ：≤0.030 铬 Cr：允许残余含量≤0.25≤0.10(制造铅浴淬火钢丝时) 镍 Ni：允许残余含量≤0.20≤0.12(制造铅浴淬火钢丝时) 铜 Cu：允许残余含量≤0.30≤0.20(制造铅浴淬火钢丝时) 热处理通常分为3步进行:加热、保温和冷却。钢的热处理过程是把钢加热到临界温度以上，进行转变，转变完成后通过水冷、空冷或者油冷的方式冷却，来获得自己所需要的显微组织和力学性能。加热时形成的奥氏体的化学成分、均匀化程度、品粒大小以及加热后未溶入奥氏体中碳化物等过剩相的数量和分布状况，直接影响钢在冷却后的组织性能。 以下是铁碳合金相图。
《机械制造技术基础》教案 教学内容：钢的表面热处理与化学热处理 教学方式：结合实际，由浅如深讲解 教学目的： 1.掌握钢的表面热处理的目的和方法； 2.掌握钢的化学热处理方法及其应用； 3.了解钢的热处理的新技术。 重点、难点：钢的表面热处理方法与目的钢的化学热处理方法及应用 教学过程： 6.5 钢的表面热处理与化学热处理 一些在弯曲、扭转、冲击载荷、磨擦条件区工作的齿轮等机器零件，它们要求具有表面硬、耐磨，而心部韧，能抗冲击的特性，仅从选材方面去考虑是很难达到此要求的。如用高碳钢，虽然硬度高，但心部韧性不足，若用低碳钢，虽然心部韧性好，但表面硬度低，不耐磨，所以工业上广泛采用表面热处理来满足上述要求。 6.5.1钢的表面淬火 仅对工件表层进行淬火的工艺，称为表面淬火。它是利用快速加热使钢件表面奥氏体化，而中心尚处于较低温度即迅速予以冷却，表层被淬硬为马氏体，而中心仍保持原来的退火、正火或调质状态的组织。 表面淬火一般适用于中碳钢（W C=0.4～0.5%）和中碳低合金钢（40Cr、40MnB 等），也可用于高碳工具钢，低合金工具钢（如T8、9Mn2V、GCr15 等）。以及球墨铸铁等。 目前应用最多的是感应加热和火焰加热表面淬火。 1、感应加热表面淬火 它是工件中引入一定频率的感应电流（涡流），使工件表面层快速加热到淬火温度后立即喷水冷却的方法。 （1）工作原理如图6-14 所示，在一个线 圈中通过一定频率的交流电时，在它周围便产 生交变磁场。若把工件放入线圈中，工件中就 会产生与线圈频率相同而方向相反的感应电 流。这种感应电流在工件中的分布是不均匀 的，主要集中在表面层，愈靠近表面，电流密 度愈大；频率愈高，电流集中的表面层愈薄。这 种现象称为“集肤效应”，它是感应电流能使 工件表面层加热的基本依据。 （2）感应加热的分类根据电流频率 的不同，感应加热可分为：高频感应加热 （50～300kHz），适用于中小型零件，如小模 数齿轮；中频感应加热（2.5～10kHz），适用于大 中型零件，如直径较大的轴和大中型模数的 齿轮；工频感应加热（50Hz），适用于大型零 件，如直径大于300mm 的轧辊及轴类零件等。图6-14 感应加热表面淬火示意图（3）感应加热的特点加热速度快、生产率高；淬火后表面组织细、硬度高（比普通
第九章钢的热处理原理 第十章钢的热处理工艺 1,.金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成相变阻力？ 答：金属固态相变主要特点：1、不同类型相界面，具有不同界面能和应变能2、新旧相之间存在一定位向关系与惯习面 3、相变阻力大4、易于形成过渡相5、母相晶体缺陷对相变起促进作用6、原子的扩散速度对固态相变起有显著影响…..阻力：界面能和弹性应变能2、何为奥氏体晶粒度？说明奥氏体晶粒大小对钢的性能的影响。 答：奥氏体晶粒度是指奥氏体晶粒的大小。 金属的晶粒越细小,晶界区所占的比例就越大，晶界数目越多（则晶粒缺陷越多，一般位错运动到晶界处即停），在金属塑变时对位错运动的阻力越大，金属发生塑变的抗力越大，金属的强度和硬度也就越高。晶粒越细，同一体积内晶粒数越多，塑性变形时变形分散在许多晶粒内进行，变形也会均匀些，虽然多晶体变形具有不均匀性，晶体不同地方的变形程度不同，位错塞积程度不同，位错塞积越严重越容易导致材料的及早破坏，晶粒越细小的话，会使金属的变形更均匀，在材料破坏前可以进行更多的塑性变形，断裂前可以承受较大的变形，塑性韧性也越好。所以细晶粒金属不仅强度高，硬度高，而且在塑性变形过程中塑性也较好。 3..珠光体形成时钢中碳的扩散情况及片,粒状珠光体的形成过程?
4、试比较贝氏体转变、珠光体转变和马氏体转变的异同。 答：从以下几个方面论述：形成温度、相变过程及领先相、转变时的共格性、转变时的点阵切变、转变时的扩散性、转变时碳原子扩散的大约距离、合金元素的分布、等温转变的完全性、转变产物的组织、转变产物的硬度几方面论述。 试比较贝氏体转变与珠光体转变的异同点。对比项目珠光体贝氏体形成温度高温区（A1以下）中温区（Bs以下）转变过程形核长大形核长大领先相渗碳体铁素体转变共格性、浮凸效应无有共格、表面浮凸转变点阵切变无有转变时扩散Fe、C均扩散Fe不扩散、C均扩散转变合金分布通过扩散重新分布不扩散等温转变完全性可以不一定转变组织α+Fe3C α+Fe3C （上贝氏体）α+ε—Fe3C（下贝氏体）转变产物硬度低中 5..珠光体、贝氏体、马氏体的特征、性能特点是什么？ 片状P体，片层间距越小，强度越高，塑性、韧性也越好；粒状P体，Fe3C颗粒越细小，分布越均匀，合金的强度越高。第二相的数量越多，对塑性的危害越大；片状与粒状相比，片状强度高，塑性、韧性差；上贝氏体为羽毛状，亚结构为位错，韧性差；下贝氏体为黑针状或竹叶状，亚结构为位错，位错密度高于上贝氏体，综合机械性能好；低碳马氏体为板条状，亚结构为位错，具有良好的综合机械性能；高碳马氏体为片状，亚结构为孪晶，强度硬度高，塑性和韧性差。 5、简述钢中板条马氏体和片状马氏体的形貌特征和亚结构 板条马氏体和的形貌特征和亚结构 并说明它们在性能上的差异。 1、简述钢中板条马氏体片状马氏体的形貌特征和亚结构并说明它们在性能上的差异。 (10 分) 一般认为板条马氏体为位错马氏体 马氏体内部有很多位错。片状马氏体为挛晶马氏体 马氏体内部亚结构为挛晶。板条马氏体的组织特征 每个单元呈窄而细长的板条 板条体自奥氏体晶界向晶内相互平行排列成群 其中的板条束为惯习面相同的平行板条组成。板条宽度0.1 0.2 微米 长度小于10 微米 板条间有一层奥氏体膜 一个奥氏体晶粒内包含几个板条群。一个奥氏体晶粒有几个束 一个束内存在位向差时 也会形成几个块。板条群之间为大角度晶界 板条之间为小角度晶界。板条的立体形态可以是扁条状。片状马氏体的特征 马氏体片互不平行而是呈一定的夹角排列 在显微镜下观察时呈针状或竹叶状。初生者较厚较长 横贯整个奥氏体晶粒 第一片分割奥氏体晶粒 以后的马氏体片愈来愈小。 但一般不穿透晶界 次生者尺 寸较小。初生片与奥氏体晶界之间、片与片之间互相撞击 形成显微裂纹。当WC≈1.4 2.0%时除具有上述特征
号钢热处理工艺 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
1 45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (℃) 20钢 735-855 (℃) 45钢 724-780 (℃) T8钢 730 -770(℃) T12钢 730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5
Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷 + 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火： 第一次预热：300～500℃， 第二次预热840～860℃； 淬火温度：1020～1050℃； 冷却介质：油，介质温度：20～60℃， 冷却至油温；随后，空冷，HRC=60～63。 2、回火： 经过以下淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下： 加热温度400～425℃，得到HRC=57～59。 说明：在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区，在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400℃，这个区间回火，韧性最好，并且有良好的耐磨性。如果淬火后，采用深冷处理（理想的温度是零下120）与中温回火相结合，会得到良好使用效果和高寿命。Cr12MoV的回火脆性温度范围在325~375℃。 CR12MoV380-400回火后硬度在56-58HRC做冷冲模冲韧性好的材料具有不易开裂的优点，特别是在原材料质量不是很好的情况下，用此方法经济实惠。 Cr12MoV 分级淬火工艺：