§4—1热处理的原理及分类
热处理分类
热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。
按照热处理不同的目的，热处理工艺可分为两大类：预备热处理和最终热处理。
1. 预备热处理预备热处理的目的是改善加工性能、消除内应力和为最终热处理准备良好的金相组织。
其热处理工艺有退火、正火、时效、调质等。
（1）退火和正火退火和正火用于经过热加工的毛坯。
含碳量大于0.5%的碳钢和合金钢，为降低其硬度易于切削，常采用退火处理；含碳量低于0.5%的碳钢和合金钢，为避免其硬度过低切削时粘刀，而采用正火处理。
退火和正火尚能细化晶粒、均匀组织，为以后的热处理作准备。
退火和正火常安排在毛坯制造之后、粗加工之前进行。
（2）时效处理时效处理主要用于消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。
为避免过多运输工作量，对于一般精度的零件，在精加工前安排一次时效处理即可。
但精度要求较高的零件（如座标镗床的箱体等），应安排两次或数次时效处理工序。
简单零件一般可不进行时效处理。
除铸件外，对于一些刚性较差的精密零件（如精密丝杠），为消除加工中产生的内应力，稳定零件加工精度，常在粗加工、半精加工之间安排多次时效处理。
有些轴类零件加工，在校直工序后也要安排时效处理。
（3）调质调质即是在淬火后进行高温回火处理，它能获得均匀细致的回火索氏体组织，为以后的表面淬火和渗氮处理时减少变形作准备，因此调质也可作为预备热处理。
由于调质后零件的综合力学性能较好，对某些硬度和耐磨性要求不高的零件，也可作为最终热处理工序。
2. 最终热处理最终热处理的目的是提高硬度、耐磨性和强度等力学性能。
（1）淬火淬火有表面淬火和整体淬火。
其中表面淬火因为变形、氧化及脱碳较小而应用较广，而且表面淬火还具有外部强度高、耐磨性好，而内部保持良好的韧性、抗冲击力强的优点。
为提高表面淬火零件的机械性能，常需进行调质或正火等热处理作为预备热处理。
其一般工艺路线为：下料--锻造--正火（退火）--粗加工--调质--半精加工--表面淬火--精加工。
热处理基本知识及工艺原理
将淬火后的金属材料加热到适当温度，保温一定时间后冷 却至室温。回火可以消除淬火产生的内应力，提高金属材 料的韧性和塑性。
02
热处理工艺原理
加热与冷却
加热
热处理过程中，将金属材料加热至所 需温度，以实现所需的相变和组织转 变。加热方式包括电热、燃气热、微 波加热等。
冷却
热处理过程中，金属材料在加热后需 进行冷却，以控制相变和组织转变的 过程。根据冷却速度的不同，可分为 缓慢冷却和快速冷却。
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热处理的分类
1. 退火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却至 室温。退火可以提高金属材料的塑性和韧性，消除内应力 。
3. 淬火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后快速冷却至 室温。淬火可以提高金属材料的硬度和耐磨性，但可能导 致内应力增大。
2. 正火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后在空气中自 然冷却。正火可以提高金属材料的强度和韧性，细化组织 结构。
离子注入技术
将具有特定能量的离子注 入材料表面，改变其物理 和化学性质，提高耐磨、 耐腐蚀等性能。
提高热处理效率与节能减排
高效加热方式
采用电磁感应、微波加热 等高效加热方式，缩短加 热时间，提高热处理效率。
余热回收利用
对热处理过程中的余热进 行回收和再利用，减少能 源浪费，降低碳排放。
环保材料与工艺
热处理基本知识及工艺艺原理 • 常见热处理工艺 • 热处理的应用 • 热处理的发展趋势与挑战
01
热处理基本概念
热处理的定义
热处理：通过加热、保温和冷却等工 艺手段，改变金属材料的内部组织结 构，以达到改善其性能、满足使用要 求的一种工艺方法。
热处理原理与工艺ppt
1 2
空气冷却器
利用空气作为冷却介质，通过换热器将热量带 走。
水冷装置
利用水作为冷却介质，通过循环水将热量带走 。
3
油冷装置
利用油作为冷却介质，通过油循环将热量带走 。
辅助设备
输送装置
包括输送带、辊道等， 用于工件的输送和定位 。
装料装置
包括料仓、料斗、抓斗 等，用于工件的装料和 卸料。
加热元件
包括电热丝、硅碳棒等 ，用于加热设备中的加 热元件。
热处理质量控制
为了保证热处理效果的一致性和可靠性，需要对热处理过 程进行严格的质量控制，包括温度控制、时间控制和气氛 控制等。
展望
01
新技术的发展
随着科技的不断进步，新的热处理技术也不断涌现。例如，真空热处
理、保护气氛热处理和激光热处理等新技术的应用，将进一步提高热
处理质量和效率。
02
节能减排的需求
Байду номын сангаас
04
热处理的应用
工业应用
航空航天领域
为了提高航空航天构件的强度、硬度、韧性和疲劳性能，通常 需要进行热处理。
汽车工业
汽车零部件如齿轮、轴、弹簧等需要进行热处理，以提高其耐 磨性和抗疲劳性能。
机械制造
在机械制造过程中，对金属材料进行热处理可以改变其内部结 构，提高材料的使用性能。
日常生活应用
餐具
THANKS
热处理原理应用
广泛应用于机械制造业、 冶金工业、电子工业等领 域。
热处理的过程
加热
将金属材料加热到一定温 度，使其发生相变或奥氏 体化。
保温
保持一定时间，使金属材 料充分吸收热量，达到预 期的组织结构。
冷却
热处理的原理及分类
共析钢奥氏体等温转变图的建立
奥氏体等温转变图
（1）共析钢的过冷奥氏体等温转变产物 1）珠光体型转变（又称高温转变）。在A1~550℃温度范围内 ，过冷奥氏体转变为铁素体和渗碳体的片层混合物——珠光体。
2）贝氏体型转变（又称中温转变）。在550℃~Ms温度 范围内，过冷奥氏体转变为贝氏体。
（2）共析钢的马氏体型转变（又称低温转变）
的塑性和韧性。这一特殊性能要去是无法通过调节钢的含 碳量或采用常规热处理方法解决的。 可否通过一些方法，让零件表面具有较高的硬度而心 部具有较高的塑性和韧性呢？
二、钢的化学热处理
根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮 、碳氮共渗、渗硼、渗金属。 化学热处理都是通过三个基本过程来完成。
（1）分解
1. 钢的临界转变温度
钢在加热和冷却时的临界转变温度
2. 钢的奥氏体化
பைடு நூலகம்
共析钢中奥氏体形成过程示意图
a）奥氏体形核 b）奥氏体晶核长大 c）残余Fe3C的溶解 d）奥氏体均匀化
3. 影响奥氏体化的因素
（1）加热温度 加热温度越高，奥氏体形成速度越快。 （2）加热速度 加热速度越快，过热度越大，奥氏体实际形成温度越高， 可获得细小的起始晶粒。 （3）合金元素 Ni、Mn 等合金元素降低临界点，而Cr、W、Mo、V、Ti 等 合金元素提高临界点。Co 和Ni 元素加快奥氏体的形成速度； Cr、W、Mo、V、Ti 等元素降低奥氏体的形成速度。 （4）原始组织的影响 Fe3C 越细，相界面越多，越有利于奥氏体的形成。
当钢从奥氏体区急冷到Ms以下时，奥氏体立即开始转变为
马氏体。
2 热处理的基本方法
一、正火
将钢加热到Ac3或Accm以上30~50℃，保温适当时间，在空气中冷却的工 艺方法叫正火。
热处理原理及工艺
促进技术创新：热处理在 航空航天工业中的应用促 进了技术创新和进步
航空航天：提高材料的强度和耐热性 汽车工业：提高零部件的耐磨性和耐腐蚀性 机械制造：提高设备的使用寿命和可靠性 电子行业：提高电子元器件的稳定性和可靠性 能源行业：提高能源设备的耐高温性和耐腐蚀性 生物医学：提高生物材料的生物相容性和耐腐蚀性
后处理：对工件 进行清洗、检验 等处理，确保工 件质量符合要求
温度：热处理过程中，温度是影响材料 组织和性能的关键因素。
时间：热处理过程中，时间也是影响材 料组织和性能的关键因素。
气氛：热处理过程中，气氛也是影响材 料组织和性能的关键因素。
冷却速度：热处理过程中，冷却速度也 是影响材料组织和性能的关键因素。
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热处理质量控制可以保证产品的尺 寸精度、表面质量、力学性能等满 足设计要求。
热处理质量控制可以保证产品的安 全性和可靠性，提高产品的使用寿 命。
制定严格的工艺规程 和操作规程
采用先进的热处理设 备和仪器
定期对热处理设备进 行校准和维护
加强员工培训，提高 操作技能和意识
建立完善的质量管理 体系和检测手段
采用计算机辅助设计 和制造技术，提高热 处理质量和效率
热处理工艺规范：包括温度、时间、气氛等参数的控制 热处理设备：保证设备性能稳定，满足工艺要求 热处理操作人员：具备专业技能和经验，确保操作规范 热处理质量检验：包括外观检查、硬度检测、金相分析等，确保产品质量符合要求
改善材料 的耐磨性 和耐腐蚀 性
改变材料 的疲劳性 能和断裂 韧性
提高材料 的热稳定 性和抗氧 化性
改材料 的磁性能 和电性能
提高材料 的加工性 能和焊接 性能
热处理原理与工艺
热处理原理包括奥氏体 化、珠光体转变、马氏 体转变等，这些原理是 热处理工艺的基础。
热处理原理的应用范围 很广，包括钢铁、有色 金属、合金等材料，是 制造业中不可或缺的工 艺方法。
提高金属材料的机械性能，如硬度、韧性和疲劳强度。 消除金属材料在加工过程中产生的内应力，防止工件变形和开裂。 改变金属材料的物理和化学性能，以满足特定应用的需求。 提高金属材料的抗腐蚀性能和抗氧化性能。
铸铁：经过热处理后可以改善其机械性能和加工性能，广泛应用于机械制造、汽车、航 空等领域。
有色金属：如铜、铝、钛等，通过热处理可以改变其物理和化学性能，满足不同领域的 需求。
复合材料：由两种或多种材料组成，通过热处理可以使其各组分之间产生协同作用，提 高材料的综合性能。
热处理质量控制
温度控制：确保热处理过程中的温度稳定，符合工艺要求 时间控制：合理安排热处理时间，保证材料充分反应 气氛控制：保持热处理环境的气氛稳定，避免氧化和脱碳 冷却控制：采用适当的冷却方式，防止材料变形和开裂
热处理原理与工艺
汇报人：
目录
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热处理原理
热处理工艺
热处理设备与材料
热处理质量控制
热处理发展趋势与 展望
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热处理原理
热处理是通过加热、保 温和冷却等工艺手段对 金属材料进行组织和性 能调整的一种工艺方法。
热处理可以改变金属 材料的内部结构，提 高其力学性能、耐腐 蚀性能和加工性能等。
温度：热处理的温度对材料 的质量和性能有很大的影响。
介质：热处理的介质对热处 理的质量也有很大的影响。
应力：热处理过程中产生的 应力也会影响热处理的质量。
热处理工艺流程 控制：确保热处 理过程中的温度、 时间、气氛等参 数符合工艺要求， 保证产品质量稳 定。
热处理原理
主讲：朱正吼
金属热处理原理
一、热处理的定义与分类 二、钢在加热时的转变 1、以共析碳钢为例说明奥氏体化过程 2、影响奥氏体化的因素 三、钢在冷却时的转变 1、过冷奥氏体的等温转变 2、过冷奥氏体等温转变的产物组织及性能 （1）珠光体 （2）贝氏体 （3）马氏体 3、奥氏体晶粒大小及其影响因素
金属热处理原理
A晶粒度共有12级： （粗）00， 0， 1， 2， ……，10（细） 1-4级：本质粗晶粒钢。 5-8级：本质细晶粒钢。 ＞8级：超细晶粒钢。 本质粗、细晶粒钢，只是表明钢在
一定温度范围内的过热敏感性。
（2）影响A晶粒长大的因素 ①T加热、t保温 ↑， 晶粒长大↑； ②C% ↑，有利于长大； 都阻碍长大。
a Ms ν a ν b t/h T/℃ Ps b A1 Pf 炉冷 空冷
t/h
金属热处理原理
（2）合金元素Me 除Co以外的所有合金元素都使C曲线右移，甚至影响C曲线的形状。 （3）A化条件 T加热、t保温↑，成分越均匀、晶粒越大，形核率↓， A稳定性↑，C曲线右移。 4、过冷A的连冷转变 特点：（1）有Ps、Pf线、ab线、Ms点； （2）只有高温的P转变，而无B转变； （3）连冷曲线在C曲线的右下方； （4）当ν＜νb时，A→P； 当νb＜ν＜νa时，A→P+M； 当ν＞νa时，A→M。 （5）临界冷速νc： 获得M组织的最小冷速。 （6）C曲线在连冷中的应用（定性分析）。
c/a称为马氏体的正方度。 C%↑， c/a↑， M的比容↑。 片状： 高C马氏体，其内部亚结构为孪晶，又称为孪晶M； 板条状： 低C马氏体，其内部亚结构为位错，又称为位错M。
金属热处理原理
③M性能： σb、HR高： C%↑， σb、HR↑。 但当C%＞0.6%后，变化趋缓。 ψ、αk低： C%↑，ψ、αk↓
热处理原理及工艺
热处理原理及工艺热处理是一种用于改善材料性能的重要工艺。
通过控制材料的加热和冷却过程，可以改变材料的晶体结构、力学性能和化学性能，从而提高材料的强度、硬度、耐腐蚀性等。
热处理的原理是基于固体材料的晶体结构与物理性能之间的关系。
晶体结构是由原子或分子的周期性排列所组成，不同的结构会导致不同的物理性能。
在加热过程中，材料中的原子或分子会随着温度的升高而具有更高的热运动能力，从而使晶体结构发生变化。
通过控制加热温度和时间，可以实现晶体结构的改变。
常见的热处理工艺包括退火、淬火、回火、表面处理等。
退火是将材料加热到特定温度，然后缓慢冷却至室温，目的是消除内部应力和改善材料的韧性。
淬火是在材料加热到高温后，迅速冷却至室温，通过快速冷却可以使材料形成硬脆结构，提高材料的硬度和强度，但也会导致内部应力增大，需要进行回火处理来消除应力。
回火是将淬火后的材料加热到适当温度，然后保温一段时间，最后缓慢冷却，目的是降低材料的硬度，提高韧性。
表面处理是在材料表面形成一层特定的化合物或合金层，用于改善材料的耐磨性、耐腐蚀性等。
热处理工艺的选择要根据材料的组成和应用要求进行。
不同材料具有不同的热处理敏感性和适用温度范围。
合理选择热处理工艺可以使材料在满足力学性能和物理性能要求的同时，减少成本和能源消耗。
总之，热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程，改善材料性能的重要工艺。
通过热处理可以改变材料的晶体结构和物理性能，提高材料的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性等。
选择合适的热处理工艺对于提高材料的性能和使用寿命至关重要。
热处理是一种将金属或合金材料通过加热和冷却处理来改变其物理和机械性能的工艺。
它是材料加工中非常重要的一部分，因为可以通过控制热处理工艺，使材料的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性等性能得到改善。
热处理的核心原理是通过控制材料的加热温度和冷却速度，使材料的晶体结构发生变化。
材料的晶体结构决定了其宏观性能。
例如，在晶体结构较均匀的钢中，碳原子分布均匀，这样就有利于提高钢材的硬度和强度。
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教学过程
教法设计
【小结】
比较热处理与加工工艺的区别
【作业布置】
课后
【板书设计】
投影幕
插图
课题
一、
二、
．
．
．
．
．
．
．
小结
作业
【教学后记】
审查
日期
教师组织
教师指导
教师强调
板书
教学重点
教师示范
教学重点
边讲解边演示
河源市高级技工学校理论课教案
教学过程
教法设计
二、热处理定义：将固态金属或合金采用适当的方法时行加热、保温、冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。三、目的：
获得所需组织和性能（使用性能和工艺性能）；
充分发挥钢材潜力（共析钢热处理后P→M，25HRC→65HRC）；延长零件使用寿命；
河源市高级技工学校理论课教案
教学过程
教法设计
2、按目的和工序分类：
预备热处理：退火、正火、调质
最终热处理：淬火、回火、表面热处理
3、热处理适用范围：
60～70%机床制造中零件；
70～80%拖拉机制造中零件；
工具、模具、轴承几乎全部要热处理；
NdFeB材料要通过热处理改善性能。
4、学习热处理的意义：
了解材料在不同市高级技工学校理论课教案
教师
李晓红
13模具数控班
授课日期
11周星期2第56节
科目
金属材料与热处理
课题
§4—1热处理的原理及分类
教学
目的
1、理解热处理概念
2、掌握加热的目的、保温的作用与冷却的意义
重点
难点
1、理解热处理概念
2、掌握加热的目的、保温的作用与冷却的意义
3、加热的目的、保温的作用与冷却的意义
改善零件工艺性能，提高切削加工工艺性，减少刀具磨损。四、热处理理论基础：
固态金属或合金的同素异构转变，通过适当的方法改变组织，从而得到不同的性能。
一、定义：
热处理，就是对固态的金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
二、钢的热处理分类
热处理包括常规热处理和表面热处理。常规热处理又分为退火、正火、淬火和回火；表面热处理分为表面淬火和化学热处理。
教具
多媒体
教学过程
教法设计
【组织教学】
1、检查学生的考勤
2、说明本课题的教学目的和要求
3、集中学生精力进行上课
【复习旧课】
1、合金的概念；2、合金的基本组织。
【导入新课】
把一块铁加热到高温状态，然后放入水中，其机械性能会有什么变化？对玻璃或者橡胶实施同样的操作，是否会得到同样的结果？
把一块铁加热到高温状态，然后缓慢冷却，其机械性能又有什么变化？
【讲授新课】
§4—1热处理的原理及分类
一、实验：钢丝的水冷与空冷
现象：放在水中冷却的一根钢丝硬而脆，很容易折断；放在空气中冷却的一根较软、有较好的塑性，可以卷成圆圈而不断裂。
实验说明：虽然钢的成分相同，加热的温度也相，但采用不同的冷却
方法，却得到了不同的力学性能。这主要是因为在不同冷却速度的情况下，钢的内部组织发生了不同的变化，性能改变。