钢板的热处理工艺技术课件
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钢的热处理工艺技术(ppt 35页)
（1）低温回火脆性（250-400℃）
碳化物片沿M晶界析出 避免在此温度回火
（3）高温回火脆性（450-650℃）
P等元素在原A晶界偏聚，慢冷时 Cr、Ni等促进偏聚 Mo等抑制偏聚 减少P等杂质元素， 添加Mo等合金元素
第五章 钢的热处理工艺
5．回火工艺及其应用
第五章 钢的热处理工艺
记注：淬火+高温回火→调质处理
韧 性： 400度开始升高，600度最高。 弹性极限： 在300-400度最高。 塑 性： 在600-650度最高。
1、高碳回火马氏体： 强度、硬度高、塑性、韧性差 2、低碳回火马氏体： 高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好。 3、回火屈氏体： 屈服强度与弹性极限高 4、回火索氏体： 综合机械性能。
（5）回火脆性
和最终性能的影响； 6. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途
和适用的钢种，零件的范围。
5．1 钢的退火与正火工艺
第五章 钢的热处理工艺
一、退火 （将钢件加热到适当温度，保温一定时 间，然后缓慢冷却的热处理工艺。）
退火工艺曲线
1．完全退火
加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 目 的： ①细化，均匀化粗大、
淬火+高温回火→调质处理 以45#钢为例的调质工艺曲线：
第五章 钢的热处理工艺
第五章 钢的热处理工艺
5.3 钢的表面热处理
表面淬火： 不改变表面化学成分，只改变其表面组织的局部 热处理方法。
目 的：心部保持较高的综合机械性能，表面具有高硬度 和耐磨性。
一、感应加热表面淬火
1．原理
交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→
不均匀组织 ②接近平衡组织——
碳化物片沿M晶界析出 避免在此温度回火
（3）高温回火脆性（450-650℃）
P等元素在原A晶界偏聚，慢冷时 Cr、Ni等促进偏聚 Mo等抑制偏聚 减少P等杂质元素， 添加Mo等合金元素
第五章 钢的热处理工艺
5．回火工艺及其应用
第五章 钢的热处理工艺
记注：淬火+高温回火→调质处理
韧 性： 400度开始升高，600度最高。 弹性极限： 在300-400度最高。 塑 性： 在600-650度最高。
1、高碳回火马氏体： 强度、硬度高、塑性、韧性差 2、低碳回火马氏体： 高的强度与韧性，硬度、耐磨性也较好。 3、回火屈氏体： 屈服强度与弹性极限高 4、回火索氏体： 综合机械性能。
（5）回火脆性
和最终性能的影响； 6. 各种热处理的定义、目的、组织转变过程，性能变化，用途
和适用的钢种，零件的范围。
5．1 钢的退火与正火工艺
第五章 钢的热处理工艺
一、退火 （将钢件加热到适当温度，保温一定时 间，然后缓慢冷却的热处理工艺。）
退火工艺曲线
1．完全退火
加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 目 的： ①细化，均匀化粗大、
淬火+高温回火→调质处理 以45#钢为例的调质工艺曲线：
第五章 钢的热处理工艺
第五章 钢的热处理工艺
5.3 钢的表面热处理
表面淬火： 不改变表面化学成分，只改变其表面组织的局部 热处理方法。
目 的：心部保持较高的综合机械性能，表面具有高硬度 和耐磨性。
一、感应加热表面淬火
1．原理
交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→
不均匀组织 ②接近平衡组织——
钢的热处理工艺PPT课件
细分
珠光体型转变 （高温转变） F 和 Fe3C 片层的 机械混合物
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的 六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发 生组织改变，钢中高温时的相在急冷时可转变为一种较硬的 相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人 奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了
理论基础。
3
讨论： 古代的兵器为什么要放 在水中冷却？ 打铁铁匠为什么都配有 一个水桶？
第三节 掌握钢的热处理工艺
• 改善钢的性能，主要有两条途径： • 一是合金化 • 二是热处理
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
历史
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传 是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同 水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国 出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部 含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已 应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外 传，因而发展很慢。
综合性能好，45-50HRc 17
(3)马氏体转变(低温转变)
马氏体组成：碳在α- Fe中的过饱和固溶体（无渗碳体）
转变温度与转变产物形态：
低碳 M (C<0.2%)
板条 M
碳含量 （0.2—1.0%）
混合 M
高碳 M (C>1.0%)
片状 M
强而韧、塑性、韧性好
硬而脆、塑性、韧性差18
类别 组成
• 这个温差叫滞后度：加热转变 → 过热度 冷却转变 → 过冷度
珠光体型转变 （高温转变） F 和 Fe3C 片层的 机械混合物
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的 六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发 生组织改变，钢中高温时的相在急冷时可转变为一种较硬的 相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人 奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了
理论基础。
3
讨论： 古代的兵器为什么要放 在水中冷却？ 打铁铁匠为什么都配有 一个水桶？
第三节 掌握钢的热处理工艺
• 改善钢的性能，主要有两条途径： • 一是合金化 • 二是热处理
1
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
2
历史
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传 是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同 水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国 出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部 含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已 应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外 传，因而发展很慢。
综合性能好，45-50HRc 17
(3)马氏体转变(低温转变)
马氏体组成：碳在α- Fe中的过饱和固溶体（无渗碳体）
转变温度与转变产物形态：
低碳 M (C<0.2%)
板条 M
碳含量 （0.2—1.0%）
混合 M
高碳 M (C>1.0%)
片状 M
强而韧、塑性、韧性好
硬而脆、塑性、韧性差18
类别 组成
• 这个温差叫滞后度：加热转变 → 过热度 冷却转变 → 过冷度
钢的热处理工艺淬火课件
定，从而提高硬度和强度。
改善金属材料的耐磨性
02
淬火能够使金属材料表面形成一层硬化层，提高耐磨性，延长
使用寿命。
实现金属材料的机械性能优化
03
通过不同的淬火工艺和温度控制，可以获得不同性能的金属材
料，以满足不同应用场景的需求。
淬火的应用场景
1 2
制造高强度零件
淬火工艺广泛应用于制造高强度、高硬度的机械 零件，如刀具、模具、轴承等。
一种特殊的淬火方法，将加热后的工件 放入等温盐浴中长时间保温，然后快速 冷却。
VS
详细描述
将加热到淬火温度的工件放入等温盐浴中 ，保持一定时间（通常较长），使工件在 盐浴中缓慢冷却至较低温度，然后迅速取 出进行快速冷却。该方法适用于对工件综 合性能要求较高的场合，如要求高强度和 良好韧性的工件。
REPORT
合金元素的固溶强化
合金元素在钢中的固溶度随温度的降低而减小，在淬火过程中，这些元素会以 过饱和的形式留在奥氏体中，提高钢的强度和硬度。
淬火过程中的组织转变
奥氏体向马氏体的转变
当钢被冷却到Ms点以下时，奥氏体会转变为马氏体，这是一个体积膨胀的过程 ，会导致钢的体积增大。
马氏体的细化
通过控制淬火过程中的冷却速度，可以细化马氏体的晶粒，从而提高钢的强度和 韧性。
淬火是一种通过快速冷却来使钢的相 变温度以下的部分保持奥氏体状态， 而相变温度以上的部分转变为其他相 （如马氏体）的热处理工艺。
急冷减熵
淬火过程中，钢被迅速冷却，导致原 子或分子的热运动减缓，熵值降低， 系统趋向于更稳定的状态。
淬火的化学原理
碳的偏聚
在淬火过程中，碳原子会倾向于在晶体缺陷处偏聚，形成富碳区域，这有助于 提高钢的硬度。
钢的热处理工艺PPT培训课件
钢的热处理工艺培训课件
目录
• 钢的热处理工艺简介 • 钢的热处理工艺原理 • 钢的热处理工艺流程 • 钢的热处理工艺应用 • 钢的热处理工艺发展趋势 • 钢的热处理工艺安全与防护
01
钢的热处理工艺简介
热处理工艺的定义
热处理工艺
通过对金属材料进行加热、保温和冷 却，改变其内部组织结构，以达到改 善材料性能的一种工艺方法。
保持工作场所整洁
保持工作场所整洁，避免杂物 堆放，确保通道畅通，防止人
员跌倒或绊倒。
热处理工艺的劳动保护措施
佩戴防护用品 定期检查身体 合理安排工作时间 提供安全培训
在进行热处理操作时，应佩戴合适的防护用品，如手套、防护 眼镜、口罩等，以防止烫伤、烟尘和有害气体对人体的伤害。
长期从事热处理工作的人员应定期进行身体检查，确保身体健 康。
防腐与装饰用钢
在建筑行业中，钢材需要进行防腐和装饰处理， 热处理工艺可以提高其耐腐蚀性和美观度。
05
钢的热处理工艺发展趋 势
新型热处理工艺的发展
真空热处理
真空环境下进行热处理，能够减少氧化和脱碳， 提高表面质量。
激光热处理
利用高能激光束对材料表面进行快速加热和冷却， 实现高精度、高效率的热处理。
去除钢材表面的污垢、锈 迹和其他杂质，确保热处 理前的表面质量。
矫直
通过机械或火焰矫直方法， 消除钢材的弯曲和扭曲， 保证热处理过程的均匀性。
切割和备料
根据热处理需求，将钢材 切割成适当的大小和形状， 确保热处理操作的有效进 行。
热处理工艺流程
加热
将钢材加热到预定的温度，通常 使用燃气、电或盐浴等加热方式。
远程监控
03
通过网络技术对热处理设备进行远程监控和管理，方便对设备
目录
• 钢的热处理工艺简介 • 钢的热处理工艺原理 • 钢的热处理工艺流程 • 钢的热处理工艺应用 • 钢的热处理工艺发展趋势 • 钢的热处理工艺安全与防护
01
钢的热处理工艺简介
热处理工艺的定义
热处理工艺
通过对金属材料进行加热、保温和冷 却，改变其内部组织结构，以达到改 善材料性能的一种工艺方法。
保持工作场所整洁
保持工作场所整洁，避免杂物 堆放，确保通道畅通，防止人
员跌倒或绊倒。
热处理工艺的劳动保护措施
佩戴防护用品 定期检查身体 合理安排工作时间 提供安全培训
在进行热处理操作时，应佩戴合适的防护用品，如手套、防护 眼镜、口罩等，以防止烫伤、烟尘和有害气体对人体的伤害。
长期从事热处理工作的人员应定期进行身体检查，确保身体健 康。
防腐与装饰用钢
在建筑行业中，钢材需要进行防腐和装饰处理， 热处理工艺可以提高其耐腐蚀性和美观度。
05
钢的热处理工艺发展趋 势
新型热处理工艺的发展
真空热处理
真空环境下进行热处理，能够减少氧化和脱碳， 提高表面质量。
激光热处理
利用高能激光束对材料表面进行快速加热和冷却， 实现高精度、高效率的热处理。
去除钢材表面的污垢、锈 迹和其他杂质，确保热处 理前的表面质量。
矫直
通过机械或火焰矫直方法， 消除钢材的弯曲和扭曲， 保证热处理过程的均匀性。
切割和备料
根据热处理需求，将钢材 切割成适当的大小和形状， 确保热处理操作的有效进 行。
热处理工艺流程
加热
将钢材加热到预定的温度，通常 使用燃气、电或盐浴等加热方式。
远程监控
03
通过网络技术对热处理设备进行远程监控和管理，方便对设备
钢的特种热处理(共60张PPT)
表面热处理Leabharlann 火焰加热表面热处理电接触表面热处理
激光热处理等
2
感应加热淬火
与普通淬火相比，感应加热表面淬火具有以下六方面的 主要特点：
前三
加热温度高， 升温快
工件表层易得 到细小的隐晶
M
工件表层存在 残余压应力
感应加热速度很快， 硬度比普通淬火提
因而过热度大
高2～3HRC，且脆
性较低
疲劳强度较 高
3
后三
9
㈡ 高频感应加热表面淬火后的组织和性能
要弄清楚高频感应加热表面淬火后的组织，就必须 首先了解高频感应加热时钢的相变特点。
⑴ 快速加热时钢的相变特点
① 临界温度(Ac1和Ac3)升高， 转变在一个较宽的温度 范围内进行。加热速度 越快，临界温度升高越 厉害。
10
② 奥氏体晶粒细小
③ 奥氏体成分不均匀，有时组织中还残存第二相
26
㈡ 真空热处理的特异效果和伴生现象
表面保护作用
表面净化作用
脱脂作用
脱气作用
元素的蒸发现象
真空加热油淬引起钢件渗碳
⑴ 表面保护作用
可有效防止氧化和脱碳
27
⑵ 表面净化作用
当真空中的氧分压小 于氧化物的分解压力 时，不但可以防止氧 化，还可以使金属表 面的氧化物发生分解 去除而获得光亮的表 面。
实际真空处理时，尽管炉内氧分压远远高于分解压力，但 仍然可以获得光亮的表面。
28
⑶ 脱脂作用 当工件表面只存在轻度油污时，可以允许真空热处 理前免于进行专门的脱脂处理。
⑷ 脱气作用 在真空中，随气体分压的降低，气体在金属中的溶解 度将减小，即真空度越高，脱气效果越好。
⑸ 元素的蒸发现象 在真空加热时，钢或合金中某些蒸气压高的合金元素 往往从表面蒸发而脱去的现象。
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1．切削加工 低碳钢→正火 中高碳钢→完全退火
工具钢→正火+球化退火 结构钢→正火 返修件→退火
高碳钢、合金工具钢——正火＋球化退火
2．作为最终热处理→正火
3．为最终热处理提供良好的组织状态→正火
4. 正火可替代完全退火以提高效率
4.2 钢的淬火与回火
一、淬火
加热到AC3、AC1相变温度以上，保温，快速冷却→M+A′
（应用完全退火消除）
4．再结晶退火
加热温度：Ac1以下50-150 ℃ ， 或T再+30-50 ℃
目 的：消除加工硬化
5．去应力退火
500-650℃
二、正火 （空冷）
把钢零件加热到临界温度以上30～50℃,保温一定时间, 然后在空气中冷却的热处理工艺。
临界温度：Ac3或Accm+30-50℃
组织：S+（F或Fe3C）
入炉
保温
出炉
油冷(或水冷)
二、钢的淬透性
1．淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于 VK （上临界冷却速度）
2．淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M 中C%， C%↑→淬硬性↑
3．影响淬透性的因素 ——VK，C曲线
影响C曲线的因素
4．42CrMo钢板厂家淬透性的应用
（1）根据服役条件，确定对钢淬透性的要求； ——选材的依据
高碳的工具、模具、滚动轴承，渗碳与表面淬火的零件
（2）中温回火（350-500℃） 回火屈氏体 T’
高弹性极限和屈服强度，一定的韧性，硬度一般为HRC35-45 弹簧
（3）高温回火（500-650℃） 回火索氏体 S′
淬火＋高温回火——调质处理 综合机械性能好(强度、韧性、塑性的配合)，硬度一般为HRC2535 承受交变载荷，连杆、轴、齿轮等重要结构件——最终热处理 精密量具、模具——预先热处理
组织：回火屈氏体T’(F+ Fe3C) d. 碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶（>400℃）
组织：回火索氏体S’—F（等轴晶）+ Fe3C（粒） e. 碳化物→Fe3C片→细粒状Fe3C。
3．回火工艺－组织一性能关系（及应用） （1）低温回火（150-250℃） 回火马氏体 M’
降低淬火应力，提高韧性，保证高硬度（HRC58-64）和耐磨 性
（2）热处理工艺制定的依据； （3）尺寸效应。
三、回火
定义: 把淬火后的零件重新加温到 A1线以下某个温 度,保温一段时间,然后冷却到窒温。
1．回火目的（淬火组织的问题） a. 消除淬火应力，降低脆性； b. 稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定； c. 获得要求的强度、硬度、塑性、韧性。
工艺参数及组织 淬火 + 高温回火 = 调质处理
目的: 消除应力;降低 硬度；细化晶粒；均 匀成分；为最终热处 理作好组织准备。
1．完全退火
加热温度： Ac3以上20-30度 组 织： P+F 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。 应用范围： 亚共折钢，共析钢， 不适用于过共析钢。
2．球化退火（不完全退火）
2．钢在回火时的组织转变
a. 马氏体分解（200℃以下）：析出ε-Fe2.4C碳化物（亚稳定） 回火组织：回火马氏体M’→过饱和α固溶体十亚稳定ε碳化物 （极细的)
作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。 b. 残余A分解（200-300℃）：A→M’（或A→B下）
组织：回火马氏体M’ c. 回火屈氏体T’形成（250-400 ℃）：ε→Fe3C; α→F－维 持M’外形
42CrMo钢板的热处理工 艺
供应窄带钢行业热处理设备
一般机械钢零件生产的工艺路线:
毛坯生产 机械加工
机械精加工 使用 ×
毛坯生产 预备热处理 机械加工 最终热处理 机械精加工 √
预备热处理 : 退火; 正火
最终热处理 : 淬火; 回火
Therefore, 热处理是一种非常重要的加工方法，极大部 分机械零件都必须经过热处理！
1．淬火温度的决定
淬火温度过高→A粗大→M粗大→力学性能↓， 淬火温度过高→A粗大→M粗大→淬火应力↑→变形，开裂↑
2．淬火介质 保证 快速冷却
650℃以上，慢，减小热应力 650-400℃，快，避免跨越C曲线 400℃以下，慢，减轻相变应力
理想淬火冷却曲线示意图
不同淬火方法示意图
以45#钢为例的淬火工艺曲线：
共析钢 TTT 曲线与CCT曲 线的比较
（1）CCT位于TTT曲 线右下方 A→P转变温 度低一些，t长一些； （2）CCT无A→B转变 CCT测定困难，常用 TTT曲线定性分析。
4．1 42CrMo钢板的退火与正火工 艺
一、退火
将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却 的热处理工艺。
退火工艺曲线
教学内容
4.1 钢的退火与正火工艺 4.2 钢的淬火与回火 4.3 钢的表面热处理 4.4 钢的化学热处理
知识回顾
过冷奥氏体的连续冷却转变－CCT曲线
C --- continuous C --- cooling T --- transformation
Ps：A→P开始线 Pf：A→P终止线 K：珠光体型转变终止线 Vk：上临界冷却速度（马 氏体临界冷却速度）→M 最小冷速 Vk1：下临界冷速→完全P 最大冷速
加热温度： Ac1以上20-40度 组 织： 球状P（F+球状Cem） 目 的： ①使Cem球化→HRC↓，韧性↑→切削性↑；
②为淬火作准备散退火（均匀化退火）
加热温度： 1050-1150℃，10-20h, 组 织：P+F或P+Fe3CII 目 的：消除偏析 后 果：粗大晶粒
（3）改善切削加工性能（低碳钢）
例：45#钢正火工艺曲线
操作步骤如下：
入炉
保温
出炉
空冷
保温时间的经验公式:τ=KD
(单位为min,式中,K―加热系数,一般K=1.5-2.0m/min, 若装炉量大 则可延长保温时间,D―工件有效厚度,单位为m)
三、退火、正火的选择
正火：冷速快，材料组织细化，机械性能好。
应用及目的：
（1）42CrMo钢板厂家作最终热处理，普通结构钢零件 a.细化A晶粒，组织均匀化 b.减少亚共析钢中F%→P%↑，细化组织→强度，韧性，硬度↑
（2）预先热处理 a. 消除魏氏组织，带状组织；细化组织→为淬火、调质作准备 b. 使过共析钢中Fe3CII↓→使其不形成连续网状，为球化作准备