钢的热处理原理 (1)
钢的热处理原理和工艺-北科考研
化学热处理
形变热处理
3.特殊热处理磁场热处理
激光热处理
1
一
1.加热的目的和临界温度
（1）加热的目的：
获得均匀的奥氏体组织或者部分奥氏体组织
（2）临界温度
平衡时A1A3Acm
加热时（速度越快线越高）Ac1Ac3Accm
冷却时（速度越快线越低）Ar1Ar3Arrm
（c、r法语的加热和冷却）
P
①A1-鼻尖（550）：γ→P（α+Fe3C）S P325倒数第八行有具体说明（高温转变或扩散性转变）T
P、S、T本质无区别，只是片层间距不同。
②550-Ms（230℃）中温转变或半扩散型转变
γ→B；B：碳过饱和的铁素体和碳化物的机械混合物。
B上→550-350℃
形状不同
B下→350℃-Ms（230℃）
（2）改变C曲线的形状（碳化物形成元素，铬钨钒钛溶入奥氏体）
（3）奥氏体化温度和保温时间的影响：
随温度和时间的增大碳化物越均匀，奥氏体成分越均匀，奥氏体晶粒越大，C曲线右移。
三
T曲线的测定
T曲线与TTT曲线的区别
（1）临界冷却速度Vv：奥氏体全部转变为马氏体的最小冷却速度；
（2）连续冷却没有贝氏体转变（共析钢）。
3.在合金钢中，出现了各种各样的合金钢，一种钢号同属于不同钢种的情况很多，容易造成混乱，把握这些钢种所需求的性能和热处理方法，找到其碳含量和合金元素的需求的原因能够更好的帮助理解。
4.合金钢中，各个钢号的名称中数字所代表的元素含量大多数通用，但有些特殊的含量要特殊记忆。
5.合金钢中由于合金元素的加入，改变了钢中转变温度和转变点，不能继续按照普通铁碳相图的数据认定钢的种类，如：3Cr2W8V（过共析钢，C：0.3-0.4%）。
钢的热处理(原理及四把火)
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。
工程材料及热加工—钢的热处理原理
一、概述 二、钢的热处理原理
一、概述
1、定义： 将钢在固态下通过不同的加热、保温、冷却来改变金属 整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的一种热加工 工艺。 工艺曲线：
2、目的： • 充分发挥材料的性能潜力。 • 调整材料的工艺性能和使用性能。
3、分类： • 普通热处理：整体穿透加热 • 表面热处理：表层的成分、组织、性能 • 特殊热处理：形变热处理、真空热处理
⑶ 马氏体型转变 • 定义：是指钢从奥氏体状态快速冷却(即淬火)而发生的无扩散型相变， 转变产物称为马氏体，马氏体是碳溶于α-Fe中的过饱和间隙式固溶体， 记为M。 • 转变特点：⑴无扩散性： ⑵降温转变: 过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度用Ms 表示。而马氏体转变的终了温度用Mf表示。马氏体转变量是在Ms~Mf 温度范围内，通过不断降温来增加的。由于多数钢的Mf在室温以下， 因此钢快冷到室温时仍有部分未转变的奥氏体存在，称之为残余奥氏 体，记为Ar。 • 组织形态：钢中马氏体的形态很多，其中板条马氏体和片状马氏体最 为常见。 ⑴板条马氏体: 低碳钢＜0.2﹪中的马氏体组织是由许多成群的、相互平 行排列的板条所组成，故称为板条马氏体。板条马氏体的亚结构主要 为高密度的位错，故又称为位错马氏体。
二、钢的热处理原理
1、钢的临界温度 铁碳合金相图中组织转变的临界温度A1、A3、Acm 是在极其缓慢的加热和冷却条件下测定的。而在热处理中， 加热和冷却并不是极其缓慢的，和相图的临界温度相比发 生一定的滞后现象，也就是通常所说的需要有一定的过热 和过冷，组织转变才能充分进行。与相图上A1、A3、Acm 相对应，通常把实际加热时的临界温度用Ac1、Ac3、 Accm 表示，把实际冷却时的临界温度用Ar1、Ar3、Arcm 表示。
钢的热处理原理
钢的热处理原理钢是一种重要的金属材料，广泛应用于工业生产和日常生活中。
钢的性能可以通过热处理来改善，热处理是利用加热和冷却的方式，改变钢的组织结构和性能。
热处理原理是钢材加热至一定温度，然后保温一段时间，最后进行冷却。
下面将详细介绍钢的热处理原理及其影响。
首先，钢的热处理原理包括加热、保温和冷却三个过程。
加热是将钢材加热至一定温度，通常高于其临界温度，使其组织发生相变。
保温是在一定温度下保持一段时间，使组织结构得以稳定。
冷却是以一定速度使钢材迅速冷却至室温，使其组织结构得以固定。
这三个过程相互联系，共同影响着钢材的性能。
其次，热处理原理对钢材的性能有着重要影响。
加热可以改变钢材的组织结构，使其晶粒长大，晶界清晰，提高了塑性和韧性。
保温可以使钢材内部的相变得以充分进行，进一步改善了钢材的组织结构。
冷却的速度和方式也会对钢材的性能产生影响，快速冷却可以得到马氏体组织，提高了钢的硬度。
另外，热处理原理还受到材料成分、加热温度、保温时间和冷却速度等因素的影响。
不同的钢材成分会影响相变温度和组织结构，加热温度和保温时间的选择也会直接影响到钢材的性能。
冷却速度的选择则会影响到钢材的硬度和韧性，不同的冷却方式也会得到不同的组织结构。
总之，钢的热处理原理是通过加热、保温和冷却三个过程，改变钢材的组织结构和性能。
热处理原理对钢材的性能有着重要影响，同时受到材料成分、加热温度、保温时间和冷却速度等因素的综合影响。
因此，在实际生产中，需要根据具体的要求和条件，合理选择热处理工艺参数，以达到最佳的效果。
通过对钢的热处理原理的了解，我们可以更好地掌握钢的性能调控方法，为工业生产提供更好的材料支持。
同时，也可以更好地利用钢材的性能，满足不同领域的需求。
希望本文能够对大家有所帮助，谢谢阅读！。
钢的热处理原理及工艺
6.67 0.89 14.8 0.41 0.02
表明： 相界面向α一侧推移速度比向Fe3C一侧的推移速度快14.8倍。 通常情况下，片状珠光体的α片厚度比Fe3C片厚度大7倍。 所以奥氏体等温形成时，总是α先消失，剩余Fe3C。
3)残余Fe3C溶解
未溶解，这些Fe3C称为残余Fe3C。
也是一个点阵重构和碳的扩散过程。
（1）过冷奥氏体缓慢冷却，分解的过冷度很小，得到 近于平衡的珠光体组织。 （2）冷却速度较快时，可把过冷奥氏体过冷到较低温 度，碳原子尚可扩散，铁原子不能扩散，得到贝氏体组织。 （3）更快速的冷却，奥氏体迅速过冷到不能进行扩散 分解，得到马氏体组织。
Figure 8. TTT Diagram and microstructures obtained by different types of cooling rates
dC
A 长大
∆Cr↔k
dx
∆Cr↔α
2）奥氏体晶格改组
一般认为： ①平衡加热过热度很小时，通过Fe原子子扩散完成晶格改组。
②当加热过热度很大时，晶格改组通过Fe原子切变完成。
2）奥氏体晶核的长大速度
奥氏体晶核向铁素体和渗碳体两侧推移速度是不同的。
780℃时，
v v Fe 3C
C Fe 3C C
α→γ结束后，还有相当数量的Fe3C尚
残余Fe3C溶解
4）奥氏体均匀化
在原来Fe3C部位，C%较高，而原来α部位C% 较低，必须经过适当保温后，奥氏体中的C%才能均 匀。
A 均匀化
共析碳钢A形成过程示意图
1.奥氏体晶核的形成 2.奥氏体晶核的长大 3.残余渗碳体的溶解 4.奥氏体成分的均匀化
钢的热处理原理（冷却1）
钢的热处理原理（冷却1）上⼀篇⽂章⾥谈了⼀下对于热处理原理加热保温部分的学习，我们都知道绝⼤部分的零件都是在室温下进⾏⼯作的，所以这⼀篇⽂章我想说说对于冷却部分的学习。
通过对加热保温部分的学习，我们知道了主要是为了得到组织均匀、晶粒细化的奥⽒体，那么在冷却过程中，奥⽒体会发⽣哪些转变呢。
当奥⽒体在转变临界温度以下时，从热⼒学⾓度看，是不稳定的，会发⽣分解，这时的奥⽒体叫做过冷奥⽒体，我们可以通过不同的过冷度使奥⽒体冷却，从⽽得到不同的组织结构。
当过冷奥⽒体在转变临界温度以下较⾼温度缓慢冷却时，由于过冷度⼩，温度较⾼，原⼦扩散充分，可以得到组织均匀的珠光体；当冷却速度较快，奥⽒体在较⼤的过冷度下冷却时，碳原⼦可以扩散，但铁原⼦不能扩散，这时得到的是贝⽒体（相当于炉冷或空冷）；当以很快的冷却速度对奥⽒体进⾏冷却，奥⽒体迅速的过冷到不能进⾏扩散的温度以下，得到的是马⽒体（相当于淬⽕）。
我们以共析钢为例，说明⼀下钢在等温条件下的冷却。
钢在冷却时的转变与加热时的转变有相似处，就是转变不是温度低于转变临界温度就马上开始转变，⽽是在经过⼀定时间的孕育后才开始，这段时间称为孕育期。
介绍奥⽒体冷却转变我们引⼊c-曲线图加以说明c-曲线图的横坐标为时间，纵坐标为温度，坐标系中有两条c形曲线，左边的⼀条为转变开始温度时间曲线，是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的开始转变时间连线⽽成，右边⼀条是由奥⽒体在转变临界温度下不同温度时的转变结束时间连线⽽成，两条曲线间的任意⽔平连线表⽰奥⽒体在该温度时的等温转变时间。
对，我们⾸先要说的就是等温转变。
先继续把这个图的各个区域介绍完，A1⽔平线为转变临界温度727℃，Ms⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变开始温度Mf⽔平线为奥⽒体向马⽒体转变结束温度。
处于A1以下，Ms以上，转变开始温度以左的区域为过冷奥⽒体区，这时的合⾦组织为过冷奥⽒体，两条曲线之间为转变区，转变结束曲线以右为转变终了区。
金属学与热处理第九章钢的热处理原理
•含碳量 •合金元素
(二)奥氏体状态的影响
加热速度越快, 保温时间越短,奥氏体晶粒越小, 成分越不均匀, 未溶的
第二相越多, 则等温转变速度越快, C-曲线左移.
(三)应力和塑性变形的影响
三种典型的转变
•珠光体 (P) 转变: •马氏体 (M) 转变: •贝氏体 (B) 转变:
三.奥氏体晶粒大小及其影响因素 奥氏体对冷却后的钢的组织和性能影响很大.
(一)奥氏体晶粒度 表示方法: 单位面积内晶粒的数目或每个晶粒的平均面积(直径)描述.
三个概念: •起始晶粒度 •本质晶粒度 •实际晶粒度
(二) 影响奥氏体晶粒大小的因素 奥氏体晶粒长大, 晶界的迁移, 本质是原子在晶界的扩散. 1. 加热温度和保温时间 2.加热速度的影响
过冷奥氏体的连续冷却转变曲线 (共析钢) : CCT图
钢种:共析钢 虚线: TTT曲线 实线: CCT曲线
CCT曲线: 过冷奥氏体转变开始线 过冷奥氏体转变终了线 过冷奥氏体转变终止线 Vc’和Vc是不同产物的分界线. Vc: 上临界冷却速度或临界淬火速度. Vc’: 下临界冷却速度.
连续冷却转变过程====无数个温差很小的等温转变过程
二. 影响奥氏体形成速度的因素
(一) 加热温度和保温时间 • 孕育期:
加热速度越快(V2), 孕育期越短,奥氏体开始转变
的温度和转变终了的温度越高.
(二) 原始组织的影响
(三) 化学成分的影响
1.碳 碳含量的提高
2. 合金元素
奥氏体形成速度加快.
•影响碳在奥氏体中的扩散速度. •改变钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度. •合金元素的均匀化.
有F析出区和 B转变区.
数字的意义:例如: 以V2速度冷却
钢的热处理原理
钢的热处理原理
钢的热处理是通过改变钢材的组织和性能来达到所需的机械性能和使用性能的目的。
钢的热处理原理主要涉及钢材的加热、保温、冷却等过程。
首先，钢材需要被加热到一定的温度。
加热过程中，钢材的晶粒会逐渐长大，同时在晶界上也会出现一些微小的结构变化。
这个温度是根据钢材材质和所需性能来确定的。
接下来，钢材需要保温一段时间。
保温时间通常是根据钢材的厚度和加热温度来确定的。
保温时间越长，晶粒长大得越好，但过长的保温时间可能会导致晶粒长大过大，从而影响钢材的性能。
最后，钢材需要快速冷却。
冷却速度的选择取决于钢材的成分和所需性能。
快速冷却可以产生较细的晶粒，从而提高钢材的强度和韧性。
常用的冷却方式包括水冷、油冷和空冷等。
钢的热处理原理基于钢材的金相组织变化规律。
通过调整钢材的加热、保温和冷却过程，可以改变钢材的晶粒尺寸、相对总面积和晶粒形态等结构特征，从而改变钢材的性能。
不同的热处理方法可以使钢材具有不同的组织和性能，例如，调质可以提高钢材的强度和韧性，而退火可以改善钢材的加工性能和韧性。
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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。