ch2-4钢的热处理.
机械基础4-2钢的热处理
四、淬火 将钢加热到适当温度，保持一定时间， 然后快速冷却的热处理工艺。 冷却方式： 水（盐水）冷淬火 油冷淬火 目的：提高钢的硬度、强度和耐磨性 备注：钢淬火后必须适当回火处理，才能 获得理想的力学性能。
1、淬硬性 是指钢经淬火后能达到的最高硬度。主 要取决于钢中的含碳量，碳含量越高，获 得硬度越高。 2、淬透性 是指钢经淬火后获得淬硬层深度的能力， 淬透性越好，淬硬层越厚。主要取决于钢 的化学成份和冷却方式。 合金钢的淬透性比碳素钢好。
3、高温回火（500 ℃ -650 ℃ ） 获得硬度、强度、韧性、塑性，有较好 综合力学性能。 淬火加高温回火的热处理方式称为调质。 用于螺栓、连杆、齿轮、曲轴等。
六、表面热处理 1、表面淬火 仅对工件的表面层进行淬火，而心部 仍保持未淬火状态。 目的：使工件表面具有高硬度、耐磨 性，而心部具有足够的塑性和韧性。 常用：
退火分类：
均匀化退火 完全退火 球化退火 等温退火 去应力退火
二、正火 将钢加热到适当的温度（ 727℃到912℃ 之间），保持一定时间后出炉空冷的热处理工 艺。 目的：细化组织、提高硬度，改善切削加 工性。
正火与退火相比，钢在正火后的强度和硬 度高于退火，操作简单，生产周期短，成本低， 在可能的条件下宜用正火代替退火。
淬火按照工艺分：
单液淬火 双介质淬火 马氏体分级淬火（减小应力） 贝氏体等温淬火（提高强度）
五、回火 将淬定时间，然后空冷到室温的 热处理工艺。 淬火钢必须及时回火。回火的目的是 减少或消除工件淬火时产生的内应力。回 火是热处理的最后一道工序。
按照不同回火温度分： 1、低温回火（150 ℃ -250℃） 降低淬火应力，提高韧性，并保持高硬 度和耐磨性。 用于高碳工具钢和合金钢、模具钢。 2、中温回火（250 ℃ -500 ℃ ） 使淬火钢件具有高的弹性极限、屈服强度 和适当的韧性。 用于弹簧钢和热锻模具
热处理实验报告[5篇范文]
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热处理实验报告[5篇范文]第一篇：热处理实验报告篇一:钢得热处理实验报告钢得热处理实验报告一、实验目得 1、了解热处理对材料性能得影响2、了解在相同得热处理状态下材料成分对材料性能得影响3、了解用显微镜观察金相得制样过程二、仪器材料箱式电炉(sx2—4-１0、sx—４-1０）、硬度测试仪(hr—150a）、30 钢、t10 钢、砂轮（砂纸)三、实验过程１）、金相得制备将一小块金属材料用金相砂纸磨光后进行抛光,去除金相磨面由细磨所留下得细微磨痕及表面变形层,使磨面成为无划痕得光滑镜面,然后用侵蚀剂进行腐蚀，以使组织被显示出来，这样就得到了一块金相样品。
2)、钢得热处理淬火与正火钢得淬火：淬火就就是将钢加热到相变温度以上，保温后放入各种不同得冷却介质中(v 冷应大于ｖ临）,以获得马氏体组织。
钢经淬火后得组织由马氏体及一定数量得残余奥氏体所组成。
步骤为:加热前先对试样进行硬度测定(为便于比较，一律用洛氏硬度测定)；再将试样放入箱式电炉中,t10 钢在７70℃左右,30 钢在８60℃左右分别均匀加热15 分钟;然后迅速在水中冷却,并不断搅拌.将淬火后得试样用砂轮磨平，并测出硬度值(hrc)填入表 1 中。
钢得正火:钢加热到ac３（亚共析钢）或ａc1(过共析钢）以上３0~５0℃以上,保温适当时间后,在自由流动得空气中冷却得热处理工艺。
步骤为:加热前先对试样进行硬度测定（为便于比较,一律用洛氏硬度测定）。
再将试样放入箱式电炉中,ｔ10 钢在770℃左右，30 钢在860℃左右分别均匀加热 15 分钟,后在空气中缓慢冷却。
将正火后得试样用砂轮磨平，并测出硬度值(hｒｃ)填入表 2 中。
四、结果及讨论1、为什么淬火处理后得硬度值比正火处理后得高？答:因为淬火冷却速度比正火冷却速度快,由过冷奥氏体得连续冷却转变图像可知淬火后得到得就是马氏体组织,而正火后得到得组织主要就是珠光体.马氏体比珠光体晶粒度细晶界面多，使得晶体得位错滑移阻力增大，从而硬度提高。
实验三、四 钢的热处理.
实验三、四钢的热处理一、实验目的1．了解钢的普通热处理（退火、正火、淬火、回火）的工艺方法和操作规程。
掌握各种成分的碳钢加热规范的选定原则。
2．研究热处理的冷却速度对钢的组织和性能的影响。
了解回火温度对淬火钢的组织和性能的影响。
3．了解各种热处理设备的结构和使用方法。
二、实验概述钢的热处理是指将钢在固态下施以不同的加热、保温与冷却，以改变其组织和性能的一种工艺。
普通热处理有退火、正火、淬火及回火等。
（一）碳钢热处理工艺1．加热温度2．碳钢普通热处理的加热温度，原则上可按表3-1选定。
但生产中，应根据工件实际尾部作适当调整。
表3-1 碳钢普通热处理的加热温度热处理加热温度不能过高，否则会使工件的晶粒粗大、氧化、脱碳严重，变形、开裂倾向增加。
但加热温度过低，也达不到要求。
2．加热时间热处理的加热时间(包括升温与保温时间)与钢的成分、原始组织、工件的尺寸与形状、使用表3-2常用碳钢的相变温度及本次试验工艺参数在实验室中，通常按工件有效厚度，用下列经验公式计算加热时间：式中t——加热时间(min)；α——加热系数(min／mm)；D——工件有效厚度(mm)。
当碳钢工件的有效厚度D≤50mm，在800～960℃箱式电阻加热炉中加热时，α=1～1.2(min ／mm)。
回火的保温时间，要保证工件穿透加热，并使组织充分譬变。
组织转变时间一般不大于0.5 h，但穿透加热时问则随回火温度、工件有效厚度、一装炉量及加热方式而异。
生产中，一般为l～3 h。
由于实验所用试样较小，故可用0.5h。
3．冷却方法钢退火一般采用随炉冷却到600℃以下再出炉空冷。
正火采用空气中冷却。
淬火时，钢在过冷奥氏体最不稳定的范围内〔650～500℃〕的冷却速度应大于马氏体临界冷却速度，以保证工件不转变为珠光体型组织；而在Ms附近的冷却速度应尽可能低，以降低淬火内应力，减少工件变形与开裂。
因此，淬火时除了要选用合适的淬火冷却介质外，还应改进淬火方法。
4 钢的热处理
图5-23
淬火方法
单液淬火法 双液淬火法 马氏体分级淬火法 贝氏体等温淬火法
各种淬火方法示意图
温 度
A1
Ms
淬火
淬火
图5-24
淬火
淬火
3.钢的淬透性、淬硬性 3.
淬透性:表示的是钢在淬火时所能得到的淬硬层深度 淬硬性:指的是钢在淬火能达到的最高硬度。
钢的淬透性曲线
? 25
水 距水冷端距离
100
回火的目的:
1改变强度、硬度高，塑性、韧性差的淬火组织。 2使不稳定的淬火组织M和残余A转变为稳定组织，保证工件不再发生形状 和尺寸的改变。 3消除淬火内应力，防止进一步变形、开裂。
2.回火的方法及应用
（1）低温回火：150～250℃；组织：回火马氏体。内 应力和脆性降低，保持了高硬度和高耐磨性。主要应用 于工、模具、滚动轴承及渗碳和表面淬火的零件，回火 后的硬度一般为HRC 58-64。 （2）中温回火：350～500℃；组织为回火屈氏体，硬 度HRC35-45，具有一定的韧性和高的弹性极限及屈服极 限。这种回火主要应用于含碳0.5-0.7%的碳钢和合金钢 制造的各类弹簧。 （3）高温回火：500～650℃；组织为回火索氏体，其 硬度HRC 25-35，具有适当的强度和足够的塑性和韧性。 主要应用于含碳0.3-0.5% 的碳钢在冲击负荷下工作的 重要结构零件，连杆，螺栓，齿轮及轴类
目的： ①细化，均匀化粗大、不均匀组织 ②接近平衡组织——调整硬度→切削性↑ ③消除内应力
钢的正火：将钢在固态下加热到一定温度，保温后，以 一定的冷却速度冷却（空冷）。 完全正火、不完全正火等。
目的： ①细化，均匀化粗大、不均匀组织 ②改善低碳钢切削性 ③消除过共析钢二次网状碳化物
4钢的热处理
一、奥氏体的形成过程
奥氏体化也是形核和长大
的过程，分为四步。现以
共析钢为例说明：
钢坯加热
第一步：奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。
第二步：奥氏体晶核长大： 晶核通过碳原子的扩散 向 和Fe3C方向长大。
第三步：残余Fe3C溶解：铁素体在成分、结构上比 Fe3C更接近于奥氏体，因而先于Fe3C消失，而残余 Fe3C则随保温时间延长不断溶解直至消失。
⑵ 共格切变性
由于没有扩散，晶格的 转变是以切变的机制进 行的。
马氏体转变 切变示意图
切变还使切变部分的形 状和体积发生变化，引
起相邻奥氏体随之变形，
在预先抛光的表面上产 生浮凸现象。
马氏体转变产生的表面浮凸
⑶降温形成
马氏体转变开始的温度称上马氏体点，用Ms 表示。
马氏体转变终了温度称
获得 工艺 退火
珠 光 体
扩 散 型
20-30 正火 等温 30-40 处理
羽毛状，短棒状Fe3C分布于 等温 550~350 40-50 处理 过饱和F条之间 半扩 散型 竹叶状，细片状Fe C分布于 等温 3 350~MS 50-60 淬火 过饱和F针上 MS~Mf MS~Mf
光镜下形貌
电镜下形貌
⑵ 索氏体
形成温度为650-600℃，片层较薄，800-1000倍光镜
下可辨，用符号S 表示。
光镜形貌
电镜形貌
⑶ 托氏体
形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨， 用符号T 表示。
电镜形貌
光镜形貌
几种常见钢材的热处理，附观色识温
几种常见钢材的热处理，附观色识温材料：5160 (弹簧钢）一种很普遍的高端钢材，主要是一种简单的弹簧钢加入铬来增强硬度，具有很好的打磨度。
但其更广为人知的是杰出的坚韧性（象L-6一样）。
通常被用于制造剑类（硬度低于50s RC）和使用强度大的刀具（最高硬度大于60s RC）。
800度油淬,250度回火,保温几分钟,回火250度,保温几分钟意思是,如果你有热处理炉,达到250度时控制在这个温度,过几分钟后即可开炉.用土炉子时估计到250度左右了,把刀夹出迅速插入热煤灰堆几分钟即可完成回火.水冷,弹簧钢空冷有回火脆性,所以要水冷.没有高温计热处理炉,目测火色估温度. 淬火后尺寸没变化,表面会有些轻微脱炭,不过没关系,研磨过后脱炭层就会被磨掉,弹簧钢都应该用油淬，可以达到60度或者再高一点，但是那样子落到地上或者用手掰都会断。
油的冷却速度在工件温度200-300度跟水比肯定是不够，但是可以有效防止开裂。
而且弹簧钢的淬透性很好，如果坚持用弹簧钢做刀，那么还是用油淬比较合适。
52100(GCR15)轴承钢：52100是一种滚轴钢材，只被锻工们使用。
它和5160很近似，(但52100约含有 1% 碳，而5160 约含有0.60%碳)，比5160的打磨度好，但不如5160坚韧。
常被用于制造猎刀和其他打磨度要求高而坚韧度要求不似5160那么高的刀具。
轴承钢做刀不错，都能做砍刀了。
回火的时候温度低一点就可以，200多度应该比较合适.GCR15球化退火工艺:加热到790-810度.保温.2-4小时.等温700-720度.保温.1-3小时,随炉冷至500度出炉空冷.淬火温度850.C.油淬.回火温度240.C 保温90-120分钟.硬度HRC59。
还有一种是：52100处理方法（青面兽版）淬火（盐浴）650-700度预热8分钟再加热到850-860度保温8-9分钟后油淬回火 160-180度 8小时D-2（cr12mo1v~cr12mov）D-2 有时被叫作“半不锈钢”，含铬量较高（12%），但不到不锈钢的程度。
1-4钢的热处理
钢的回火
淬火后的钢加热到AC1以下温度，空冷或 水冷。 目的：清除淬火时因冷却过快而产生的 内应力，降低淬火钢的脆性，使之具有 一定的韧性。
2012年2月17日星期五
1-4 钢的热处理
低温回火
150 ~ 200°C 回火马氏体，过饱和程度 较小的α固溶体，不会降低钢的硬度， 但能消除一定的内应力。用于各种量具 和刀具的处理。
亚共析钢 过共析钢 Ac1 以上时，P+F → A+F→ A P+Fe 3 CⅡ→ A+Fe 3 CⅡ→ A
2012年2月17日星期五
1-4 钢的热处理
钢在冷却时的组织转变
冷却方式和冷却速度对奥氏体的组织转变有直接关系。 有两种冷却方式： （1）连续冷却 加热到奥氏体的钢，在温度连续下降的 过程中发生组织转变。 （2）等温冷却 先以较快的速度冷却到A1线以下一定的 温度，这时奥氏体尚未转变，但成为过冷奥氏体。进 行保温，使奥氏体在等温下发生组织转变。对研究冷 却过程中的组织转变较为方便。测出过冷奥氏体在恒 温下开始转变和转变终了的时间，标注到温度、时间 坐标中去，可得共析钢的奥氏体等温转变曲线。
钢的热处理
所谓钢的热处理，就是将钢在固态下进 行加热、保温及不同方式的冷却，以改 变材料内部组织和结构，从而获得满意 机械性能的过程。 钢的热处理就是铁碳合金同素异晶转变 的应用。 钢的热处理只改变钢的内部组织和机械 性能，而不改变工件的尺寸及外形。 钢的热处理要求钢的化学成分、加热温 度和冷却速度同时满足工艺要求。
2012年2月17日星期五 1-4 钢的热处理
完全退火
对于亚共析钢，加热到Ac3＋（30～50）℃， 保温后钢的组织全部转变为单一均匀的 奥氏体，全部发生重结晶，即同素异晶 转变，而后随炉冷却。完全退火后的组 织为平衡态组织F+P。 完全退火用于细化铸锻件毛坯的粗晶晶 粒，降低硬度，消除内应力，以防机加 工导致的钢件变形及开裂。
金属热处理工艺学
1.碳势：纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既部增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量.2.脱碳：钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低,这种现象成为脱碳。
3.过烧：加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件报废。
4.放热式气体：原料气与较充足的空气混合，仅靠其本身的不完全燃烧所放出的热量就能维持其反应时，所制成的气体。
5.光亮热处理：是指在热处理过程中（主要是淬火和退火），采用气体保护或者是真空状态，避免或减少被热处理的工件表面与氧气接触而发生氧化，从而达到工件表面的光亮或相对光亮。
6.淬火烈度：淬火介质的冷却能力。
7.淬透性：钢材淬火时获得马氏体的能力的特性.8.淬硬性：淬硬性是指钢在淬火时的硬化能力，用淬火后马氏体所能达到的最高硬度表示，它主要取决于马氏体中的含碳量。
9.自回火：当淬火后尚未完全冷却，利用在工件内残留的热量进行回火。
10.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺。
11.表面淬火：被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。
12.连续加热法：对工件需淬火部位中的一部分同时加热，通过感应器与工件之间的相对运动，把已加热部位逐渐移到冷却位置冷却，待加热部位移至感应器中加热，如此连续进行，直至需硬化的全部部位淬火完毕。
13.化学热处理：将工件放置于某种渗入元素的活性介质中，通过加热、保温和冷却，使渗入元素被吸附并扩散渗入工件表面层，以改变表面层化学成分和组织，从而使其表面具有与心部不同的特殊性能的一种工艺。
14.淬火：把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度(Vc)冷却，以得到介稳状的M或B下组织的热处理工艺。
15.反应扩散：由溶解度较低的固溶体转变成浓度更高的化合物，这种扩散称为反应扩散。
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5. 原始组织
Fe3C为片状时A形成速度快，Fe3C间距越小，转变速度越快。
（三）奥氏体晶粒度及其影响因素
实际晶粒度： 决定钢的性能
本质晶粒度：一定 的条件下奥氏体晶粒 长大的倾向性。 930±10℃，3~8h
第二章 金属材料组织和性能的控制
第一节 纯金属的结晶 第二节 合金的结晶 第三节 金属的塑性加工 第四节 钢的热处理 第五节 钢的合金化 第六节 表面技术
普通热 处理
2.4 钢的热处理
定义：将钢在固态下加热到预定的温度，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工艺
目的：改变钢的组织结构→改善性能
F P AC1 F A AC3 A P Fe3CⅡ AC1 A Fe3CⅡ ACcm A
(二) 影响奥氏体转变速度的因素
1. 加热温度
提高, A化速度加快。
2. 加热速度
越快，发生转变的温度越高，转变所需的时间越短。
3. 钢中碳含量
增加，F和Fe3C的相界面增大，转变速度加快。
4. 合金元素
✓ 600 ℃~550 ℃ F(很少)+T
✓ 550 ℃~ Ms B
3、过共析钢过冷A的等温转变
❖多了一条过冷 A 析出 Fe3CⅡ 开始线
❖随含碳量增加 C 曲线 左移， Ms 、Mf 下移,
例，T10 钢等温转变：
✓ A1~650℃
Fe3CⅡ+ P
✓ 650 ℃~600 ℃ Fe3CⅡ(少) +S
一、过冷A 的等温转变
过冷 A ：在临界点以下存在且不稳定的将要发生转变的A
1、共析钢过冷A的等温转变 TTT 曲线（C 曲线）
TTT 曲线（C 曲线）
三 条
A1 A 和P 的平衡温度
水 Ms A →M 的开始转变温度
平 线
Mf A →M 的终了转变温度
两条 左 过冷A 转变开始线 曲线 右 过冷A 转变终了线
四 个
A 状态：A1线以上 过冷A区：A1线以下、Ms 线以上和转变开始曲线之间
区 过冷A正在转变区：转变开始和转变终了曲线之间
转变终了区：转变终了曲线以右
孕育期：从过冷到转变开始线之间的时间
➢ 长短表示过冷A稳定 性的高低
➢ 550℃ 最短，过冷A 最不稳定
(1)高温转变（P 转变） A1~ 550℃
贝氏体（B）是渗碳体分布 在碳过饱和的F基体上的两 相混合物
半扩散型相变，转变温度不
同，形成的B形态不同，
550~350℃ B上 羽毛状，
小片状渗碳体分布在成排的 F 片之间
350 ℃~ Ms B下，黑色针 状
上贝氏体(×500)
下贝氏体(×500)
★B上，羽毛状，F 和Fe3C 较粗大，硬度低，韧性低。
普通热处理： 退火、正火、淬火、回火
表面热处理 化学热处理
三个阶段： 加热、保温、冷却
等温冷却 连续冷却
2.4.1 钢在加热时的转变
实际转变温度偏离平衡的临界温度 加热时：标以“C”，如AC1、AC3、ACCm； 冷却时：标以“r”，如Ar1、Ar3、Arcm。
（一）奥氏体化
A 形核、A 长大、剩余渗碳体溶解、A 成分均匀化
■ w(c)>1.0％为针状M（高碳M、孪晶M）呈竹叶状或凸透镜状
■ 0.25％ < w(c) < 1.0％为板条M和针状M的混合组织
b. M的硬度很高，含碳量越高M的硬度越高
✓1~4级-- --粗 ✓5~8级-- --细
影响奥氏体晶粒度的因素
1）加热温度和保温时间
2）加热速度
3) 钢的化学成分
➢ C：在一定范围内，晶粒长大倾向增大 ➢ Ti、V、Nb、Zr →碳化物 ➢ Al →氧化物、氮化物 ➢ Mn、P能促进晶粒长大
2.4.2 钢在冷却时的转变
钢在A化后有两种冷却方式： 1、等温冷却 2、连续冷却
★B下，黑色针状，细小无方向性，而F 内碳化物细小弥散，位错密 度很高，强度高，韧性也很好，具有良好的综合机械性能。
2、亚共析钢过冷A 的等温转变
❖多了一条过冷 A → F 的 开始线
❖随着含碳量降低 ，C 曲 线左移，Ms 、Mf 上移,
例45﹟等温转变：
✓ A1~650℃
F+P
✓ 650 ℃~600 ℃ F(少)+S
✓ 600 ℃~550 ℃ Fe3CⅡ(很少) +T
✓ 550 ℃~ Ms B
A→F
A→Fe3CII
二、过冷A的连续冷却转变
过冷 A 在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ个温度范围内所发生的转变 冷却速度
➢ 通过温度起作用 ➢ 不均匀的混合组织
1、共析钢过冷A 的连续冷却转变
CCT 曲线
只有 P 和 M 转变区 没有B 转变区
➢ 扩散型相变→P 型组织 （F 和Fe3C 交替排列的 层片状组织）
➢ 形成温度越低 ，P 越细 ➢ 根据片间距的大小→P、
S、T三类。
珠光体P、索氏体S、屈氏体T 都属于珠光体类型的组 织，都是F和Fe3C组成的片层相间的机械混合物，它们 的差别仅仅是片间距不同。
片间距越小性能越好！
(2) 中温转变（B 转变）： 550℃~Ms
马氏体转变的特点 a. 非扩散型转变，M 是碳在 α-Fe 中的过饱和固溶体
b. 形成速度很快，无孕育期， 是一个连续冷却的转变过程
c. M 转变不彻底，总要残留少 量A 。w(c)>0.6％，标上A′
d. M形成时造成体积膨胀
※马氏体的形态特点
a. M的形态有板条状和针状两种 ■ w(c)<0.25％时为板条M（低碳M、位错M）
※ 共析钢转变过程及产物
●炉冷V1：缓慢冷 却，转变温度较 高，过冷A→P， 粗片状 Ｐ
●空冷V2：稍快速 度，过冷A→S ， 细片状 Ｓ
●水冷V5 ：冷速很快 A→M，
残余A（A′），冷却 到室温时，少量未转 变的 A 保留下来
➢ M+ A′ ●油冷V4 ：T
M 残余A
➢T+M+A′
※ M 转变（低温转变）： Ms ~Mf
Ps —A过冷 → P 的开始线 Pf —A过冷 → P 的终了线 kk′—A过冷转变中止线
VK ----上临界冷却速度 （临界淬火速度）
V冷＞VK 时， M组织
VK’ ----下临界冷却速度 V冷＜VK’时，
全部转变为P
CCT 曲线中P转 变开始和终了线 均在TTT 曲线的 右下方
连续转变温度低 ， 孕育期长