金属材料热处理新工艺
热处理压淬工艺
热处理压淬工艺热处理压淬工艺是一种常用的金属材料加工技术，它能够通过控制材料的组织和性能来提高其强度、硬度、耐磨性等特性。
下面将详细介绍热处理压淬工艺的相关内容。
一、热处理压淬工艺的基本原理热处理压淬工艺是将金属材料加热到一定温度，然后迅速冷却，使其经历固溶、相变和析出等过程，从而改变其组织和性能。
其中，固溶是指将材料中的合金元素溶解在基体中，相变是指合金元素在固溶过程中发生化学反应，形成新的晶体结构，析出则是指固溶后合金元素从基体中析出形成新的相。
二、热处理压淬工艺的步骤1. 加热：将待处理的金属材料放入加热炉中进行加热。
根据不同材料和要求，加热温度也会有所不同。
2. 保温：经过一定时间后，让材料保持在高温下进行均匀加热。
此时，合金元素开始溶解在基体中。
3. 冷却：将材料迅速放入冷却介质中进行冷却。
常用的冷却介质有水、油、盐水等。
通过快速冷却，使合金元素无法从基体中析出，从而形成新的晶体结构。
4. 淬火：经过冷却后，材料表面会形成一层硬化层，而内部仍然处于高温状态。
此时需要进行淬火处理，即将材料再次加热到一定温度，并迅速冷却。
这样可以使整个材料都达到同样的硬度和强度。
5. 回火：淬火后的材料可能会出现脆性和变形等问题，需要进行回火处理。
回火是指将材料加热至较低温度下保持一段时间，以减轻淬火带来的脆性和变形。
三、热处理压淬工艺的应用热处理压淬工艺广泛应用于制造行业中的各种金属制品，如汽车零部件、机械零件、航空航天部件等。
通过控制不同的加热温度和冷却介质等参数可以获得不同的材料性能，从而满足不同的使用要求。
总之，热处理压淬工艺是一种重要的金属材料加工技术，它可以改变材料的组织和性能，提高其强度、硬度、耐磨性等特性。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的加热温度和冷却介质，并结合其他加工工艺进行综合应用。
金属材料淬火新工艺
金属材料淬火新工艺⒊分级等温淬火在进行下贝氏体等温转变之前，先在中温区进行一次(或二次)分级冷却的工艺。
该种工艺可减少热应力及组织应力，工件变形开裂倾向性小，同时还能保持强度、塑性的良好配合，适合于高合金钢(如高速钢等)复杂形状工具的热处理。
㈥其它淬火方法此外，尚有液氮淬火法，立即工件直截了当淬入－196℃的液态氮中。
因为液氮的汽化潜热较小，仅为水的十一分之一，工件淬入液氮后赶忙被气体包围，没有一般淬火介质冷却的三个时期，因而变形、开裂较少，冷速比水大五倍。
液氮淬火可使马氏体转变相当完全，残余奥氏体量极少，能够同时获得较高的硬度、耐磨性及尺寸稳固性。
但成本较高，只适用于形状复杂的零件。
流态化床淬火的应用也日益广泛。
因其冷却速度可调(相当于空气到油的冷却能力)，且在表面不形成蒸汽膜，故工件冷却平均，挠曲变形小。
由于冷却速度可在相当于空冷至油冷的范畴内调剂，因而可实现程序操纵冷却过程。
它能够代替中断淬火、分级淬火等规程来处理形状复杂、变形要求严格的重要零件及工模具合金钢的优点：高的强度和淬透性第一节合金元素在钢中的作用常用合金元素：非碳化物形成元素——Co Ni Cu Si Al碳化物形成元素——Zr Nb V Ti W Mo Cr Mn Fe强中强弱一、合金元素对钢中差不多相的阻碍1、形成合金铁素体合金元素→溶入A →形成合金铁素体→固溶强化（Cr,Ni较好）2、形成合金碳化物弱碳化物形成元素形成合金渗碳体(Fe,Mn)3C中强碳化物形成元素形成合金碳化物(Cr23C6，Fe3W3C)强碳化物形成元素形成专门碳化物（VC，TiC）熔点、硬度和稳固性：专门碳化物> 合金碳化物> 合金渗碳体> Fe3C二、合金元素对Fe-FeC相图的阻碍合金元素对A相区阻碍扩大A相区元素（Mn）——E、S点左下移缩小A相区元素（Cr）——E、S点左上移奥氏体钢：1Cr18Ni9铁素体钢：1Cr17莱氏体钢：W18Cr4V三、合金元素对热处理的阻碍1、对加热的阻碍多数元素减缓A形成，阻碍晶粒长大2、对冷却的阻碍多数元素溶入A后→过冷A稳固性↑→Vc↑→淬透性↑→Ms点↓→残余A量↑提高淬透性的意义：①增加淬硬层深度②减少工件变形、开裂倾向3、对回火的阻碍①回火稳固性→抗回火软化的能力②产生二次硬化（析出专门碳化物，产生弥散强化；A残→M或B下）第二节低合金钢一、低合金高强度钢碳素结构钢：Q195，Q215，Q235，Q255，Q275低合金高强度钢：Q295，Q345，Q390，Q420，Q460Q235+Me(<3%) →Q3451、成分：0.1~0.2%C，合金元素2~3%主加元素：Mn ——固溶强化辅加元素：Ti,Cr,Nb ——弥散强化使用状态：热轧或正火（F + P），不需最终热处理2、性能：较高的σs ，良好的塑性韧性，焊接性，抗蚀性，冷脆转变温度低3、常用钢号：Q295 （09Mn2），Q345 (16Mn)用途：工程结构——桥梁，船舶，车辆外壳、支架、压力容器二、易切削结构钢牌号：Y12，Y12Pb，Y30，Y 40Mn性能：良好的切削加工性（170~240HBS，塑性低）切削抗力小，刀具不易磨损，加工表面粗糙度低应用：成批、大量生产时，制作性能要求不高的紧固件和小型零件第三节合金钢的分类与牌号一、合金钢分类低合金钢——低合金高强度钢、易切削结构钢合金结构钢——渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢合金工具钢——合金工具钢、高速钢专门性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢二、合金钢牌号1、合金结构钢——20CrMnTi，60Si2Mn，25Cr2Ni4WA2、滚动轴承钢——GCr153、合金工具钢——9Mn2V，CrWMn4、高速钢——W18Cr4V，W6Mo5Cr4V25、不锈、耐热钢——4Cr13，0Cr18Ni11Ti，00Cr17Ni14Mo26、高锰耐磨钢——ZGMn13学习思路：用途→工作条件→性能要求→成分特点→热处理特点→典型钢种应用第四节合金结构钢一、渗碳钢1、用途：受冲击和强烈磨损、摩擦的零件（各类齿轮、凸轮）2、性能：表面——高的硬度、耐磨性心部——强而韧3、成分：0.1~0.25%C ——低碳钢主加元素：Cr,Ni,Mn,B ——↑淬透性（心部得M板条）辅加元素：W,Mo,V,Ti ——细化晶粒（VC,TIC,耐磨性↑），4、最终热处理：渗碳+ 淬火+ 低温回火组织：表层：高碳回火M + Fe3C或碳化物+ 残A心部：淬透：低碳回火M未淬透：F+P5、常用钢号：20, 20Cr, 20CrMnTi, 18Cr2Ni4W淬透性：低中高适用：机床齿轮汽车变速齿轮飞机齿轮二、调质钢1、用途：受复合应力的重要结构件（齿轮、连杆、机床主轴）2、性能：良好的综合机械性能3、成分：0.3~0.5%C ——中碳钢主加元素：Cr,Ni,Mn,Si ——↑淬透性，强化基体辅加元素：W,Mo,V,Ti ——细化晶粒, ↑回火稳固性4、热处理：预备：正火——S——改善组织，排除锻造应力，便于切削加工最终：调质——回火S——获得良好的综合机械性能表面要求高硬度,耐磨,↑σ-1，→表面淬火+ 低温回火（回火M）三、弹簧钢1、用途：弹性元件2、性能：高的σe 、σb 、σ-1 ，一定的塑韧性3、成分：0.45~0.7%C （碳钢0.6~0.9%C）——保证↑σe主加元素：Mn, Si, Cr——↑淬透性，强化基体, ↑回火稳固性辅加元素：Mo, W, V ——防脱碳，细化,↑σe ，4、热处理：热成型弹簧（尺寸大，60Si2Mn）：加热成型→淬火+中温回火→喷丸（回火T ）38~50HRc冷成型弹簧（尺寸小，65Mn）：冷拉钢丝→冷绕成型→去内应力退火（200~300℃）5、常用钢号：65，65Mn，小尺寸的沙发弹簧60Si2Mn 大尺寸的汽车板簧四、滚动轴承钢1、用途：滚动轴承元件，冷冲模，量具（滚珠、滚柱、轴承套）2、性能：硬、耐磨，↑σ-1 ，一定的韧性3、成分：0.95~1.15%C ——硬、耐磨主加元素：Cr ——↑淬透性，硬，耐磨4、热处理：预备：球化退火——球状P（180~270HBS），改善切削加工性最终：淬火+低温回火——回火M+合金碳化物+残A5、常用钢号：GCr15第五节合金工具钢一、刃具钢性能：高硬度、耐磨性，红硬性（热硬性），足够的强度、韧性1、合金刃具钢⑴成分：0.8~1.5%C ——硬、耐磨Cr, W, Mn, V ——↑淬透性、回火稳固性，细化晶粒，⑵热处理：预备：球化退火——改善切削加工性最终：淬火+低温回火——回火M+合金碳化物+残A ↑HRC、耐磨性用于制作切削用量不大,形状复杂,精度较高的刀具：丝锥，板牙，拉刀2、高速钢红硬性高（600℃），淬透性好——锋钢。
金属材料及热处理(最新版)
8、屈氏体：同上是珠光体的一种，更细片状铁素体+更细片状渗碳体叫之为屈氏体， 形成温度 600－550oC。HB330－400（HRC32－38）。
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生产中防止回火脆性的方法主要有： z 回火后进行快速冷却（油或水冷）为消除重新产生的热应力，则在回火后可再进行
Ms， γ Fe转变为α Fe，碳原子全部被保留在α Fe中，形成一种过饱和的固溶体组织，这就
是马氏体。这种转变也称非扩散形转变。马氏体金相显微组织呈针状，黑色针状物为马氏 体，白色基体称为残余奥氏体。性能十分脆硬。HB可达 600－700（HRC60－65）。淬火即可 获得这种组织。硬度取决于C含量，低C钢淬不硬，含C量高于 0.8％，硬度几乎不再增加了。 马氏体的转变随C含量增高而降低含碳量 0.5％时Mz约 0oC，Ms290oC随着含C增Ms下降，C量 小于 0.8％时Mz也随C ↑ 而下降，0.9 以上时Mz在-100oC附近下降不大。奥氏体向马氏体的转 变有一个很大的特点：奥氏体不能百分之百转化为马氏体总有较少的奥氏保留下来，称保 留下来的为残氏奥氏体。因奥氏体为γ Fe面心产方晶格，比容（单位重量的体积）较小，约 只有 0.122—0.125，而马氏体为α Fe过饱和固溶体，比容较大，约有 0.127－0.130，可见， 在转变过程中，在马氏体形成的同时还伴随着体积的膨胀，从而会对尚未转变的奥氏体造 成一内压力，合使其不易发生向马氏体的转变而被保留下来。Ms Mz点越低剩余奥氏体量也 就越多。
金属材料与热处理
一、金属材料及热处理
201热处理工艺
201热处理工艺201热处理工艺是一种常见的热处理方法，它通过对金属材料进行加热和冷却的过程，改变其组织和性能，以达到所需的性能要求。
本文将从热处理的基本原理、常见的热处理工艺以及热处理工艺的应用等几个方面来介绍201热处理工艺。
一、热处理的基本原理热处理是利用金属材料的固溶度、扩散性和相变等特性，在一定温度范围内进行加热和冷却处理，使材料的组织和性能发生变化。
其基本原理是通过加热将金属材料的晶体结构进行改变，然后通过冷却固定新的组织结构，从而达到改变材料性能的目的。
二、常见的热处理工艺1. 固溶处理：固溶处理是将合金材料加热至固溶温度，使固体溶解成固溶体，然后通过快速冷却固定固溶体的结构。
这种方法可以提高合金的强度和硬度，同时改善其塑性和韧性。
2. 时效处理：时效处理是在固溶处理后，将材料在较低温度下保持一段时间，使固溶体中的溶质元素析出，形成细小的析出相。
这种方法可以进一步提高材料的强度和硬度，同时保持较好的塑性和韧性。
3. 淬火处理：淬火是将材料加热至临界温度，然后迅速冷却至室温。
这种方法可以使材料产生强烈的变形和应力，从而改变其组织和性能。
淬火可以增加材料的硬度和强度，但会降低其塑性和韧性。
4. 回火处理：回火是将淬火处理后的材料加热至较低温度，然后保持一段时间后冷却。
这种方法可以缓解淬火产生的应力和变形，同时提高材料的韧性和塑性，降低其硬度和强度。
三、热处理工艺的应用热处理工艺广泛应用于各种金属材料的制造和加工过程中。
其中，201热处理工艺主要应用于不锈钢材料的加工中。
不锈钢具有较好的耐腐蚀性和机械性能，在许多领域得到广泛应用。
而201不锈钢是一种含有高锰奥氏体结构的不锈钢，通过适当的热处理工艺可以改善其机械性能和耐腐蚀性。
201热处理工艺的主要步骤包括固溶处理、时效处理和回火处理。
首先，将201不锈钢材料加热至固溶温度，使其固体溶解成固溶体。
然后，在适当的温度下保持一段时间，使溶质元素均匀分布，并形成细小的析出相。
金属材料的热处理
金属材料的热处理金属材料的热处理是指通过加热、保温和冷却等一系列工艺，改变金属材料的组织结构和性能的方法。
热处理可以使金属材料获得理想的组织和性能，从而满足不同工程需求。
在工程实践中，热处理是非常重要的一环，下面我们来详细了解一下金属材料的热处理过程。
首先，我们来谈谈金属材料的热处理工艺。
热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等几种主要方法。
其中，退火是指将金属材料加热到一定温度，然后通过控制冷却速度，使其组织发生改变，消除应力和提高塑性。
正火是指将金属材料加热到一定温度，然后保温一段时间，再进行适当冷却，以改善其硬度和强度。
淬火是指将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却，使其获得高硬度和高强度。
回火是指在淬火后，将金属材料重新加热到一定温度，然后进行适当冷却，以减轻淬火所产生的脆性。
其次，我们来讨论金属材料热处理的影响因素。
热处理的效果受到许多因素的影响，如加热温度、保温时间、冷却速度等。
加热温度是影响热处理效果的关键因素之一，不同金属材料对应的加热温度也不同。
保温时间是指金属材料在一定温度下的停留时间，它决定了金属材料的组织结构和性能。
冷却速度也是影响热处理效果的重要因素，不同冷却速度会导致金属材料组织结构和性能的差异。
最后，我们来总结一下金属材料热处理的应用。
金属材料的热处理广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
通过热处理，可以改善金属材料的力学性能、耐磨性能、耐蚀性能等，提高其使用寿命和可靠性。
因此，热处理在工程实践中具有非常重要的意义。
综上所述，金属材料的热处理是一项非常重要的工艺，通过合理的热处理工艺，可以使金属材料获得理想的组织和性能。
在实际应用中，我们需要根据不同金属材料的特点和工程需求，选择合适的热处理工艺，以获得最佳的效果。
希望本文能够对大家了解金属材料的热处理有所帮助。
深度剖析金属材料热处理的新工艺
深度剖析金属材料热处理的新工艺随着冶金技术的不断发展，金属材料热处理的工艺也在不断升级和创新。
近年来，深度剖析金属材料热处理的新工艺成为了学界和业界研究的热点。
这种工艺结合了先进的数学方法和计算机技术，旨在提高金属材料的机械性能和延长其使用寿命。
本文将对这种新工艺进行详细的介绍和分析。
一、新工艺的基本原理深度剖析金属材料热处理的新工艺是一种基于晶体学和热力学原理的过程模拟方法。
它采用有限元方法、相场方法等数值计算技术，对金属材料的热处理过程进行模拟和分析，预测并优化材料的性能和结构。
这种工艺主要针对金属材料的热处理过程中的相变和微观结构变化进行模拟和优化。
在具体操作中，新工艺的基本流程包括以下几个步骤：1. 建立数学模型。
采集材料的物理参数和热力学参数，利用有限元方法等数学工具，建立相应的过程模拟模型。
2. 模拟材料的热处理过程。
将模型中建立好的材料参数、热力学参数等输入到相应的模拟软件中，通过对热处理过程的模拟，分析材料的微观结构以及相变等变化情况。
3. 优化材料的性能。
根据模拟结果，对材料中存在的缺陷或者对材料性能影响比较大的区域进行优化。
例如，可以通过改变工艺参数等方式，逐步优化材料的性能。
4. 检验模拟结果。
将模拟结果与实验结果进行比对，检验模拟结果的准确性和可靠性。
二、新工艺的优点深度剖析金属材料热处理的新工艺相对于传统的热处理工艺，具有以下优点：1. 精度高。
采用有限元方法等数学工具，模拟结果更为准确，可以更好地预测材料的性能变化。
2. 成本低。
新工艺可以预测材料的性能变化，不需要大量的实验费用和时间。
3. 安全性好。
采用模拟的方式进行优化，可以有效降低由于不当操作而导致的安全隐患。
4. 可持续性强。
新工艺可以优化材料性能，提高材料的使用寿命，减少企业的资源浪费和环境污染，具有重要的经济与社会意义。
三、应用前景随着科学技术的不断进步，深度剖析金属材料热处理的新工艺将在未来得到广泛应用。
金属材料热处理工艺(详细工序及操作手法)
金属材料热处理工艺（详细工序及操作手法）一、热处理的定义热处理是指金属在固态下经加热、保温和冷却，以改变金属的内部组织和结构，从而获得所需性能的一种工艺过程。
热处理的三大要素:①加热（ Heating）目的是获得均匀细小的奥氏体组织。
②保温（Holding）目的是保证工件烧透，并防止脱碳和氧化等。
③冷却（Cooling）目的是使奥氏体转变为不同的组织。
热处理后的组织加热、保温后的奥氏体在随后的冷却过程中，根据冷却速度的不同将转变成不同的组织。
不同的组织具有不同的性能。
二、热处理工艺1.退火操作方法：将钢件加热到Ac3+30-50度或Ac1+30-50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火。
2.正火操作方法：将钢件加热到Ac3或Acm 以上30-50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
3.淬火操作方法：将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
目的：淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
应用要点：1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
司太立合金热处理工艺
司太立合金热处理工艺
司太立合金热处理工艺是一种常见的金属加工工艺，用于改变金属材料的物理和化学性质，提高其强度、硬度、耐腐蚀性能等。
司太立合金热处理工艺包括以下几个步骤：
1. 加热：将金属材料加热至一定温度，一般是超过其临界温度，以使金属晶粒重新排列并改善材料性能。
2. 保温：将金属在一定温度下保持一段时间，使其达到均匀的热平衡状态，使晶粒再结晶、析出相形成和固溶体溶解等反应完全进行。
3. 冷却：经过一定的冷却速度使金属材料在固态下迅速冷却，控制其组织和性能。
4. 固溶处理：将金属材料在高温下保持一段时间，使固溶体过饱和，然后迅速冷却，使溶质原子尽量均匀地溶解在基体中，提高材料的均匀性和塑性。
5. 淬火：将金属材料加热至临界温度以上，然后迅速冷却至室温或较低温度，使材料产生马氏体、贝氏体等硬化相。
6. 回火：将金属材料在一定温度下保温一段时间，以减轻或消除淬火过程中产生的内应力和氢脆等不良影响，提高材料的韧性和可塑性。
通过以上步骤的组合和控制，司太立合金热处理工艺可以使金属材料获得理想的力学性能和组织结构，以满足不同应用领域对材料的要求。
金属材料的热处理工艺及性能改善技术
金属材料的热处理工艺及性能改善技术随着工业技术的不断发展，金属材料在各个领域中扮演着重要的角色。
然而，金属材料的性能往往需要根据具体需求进行改善。
而其中一种常见的方法就是通过热处理工艺来实现。
本文将介绍金属材料的热处理工艺及性能改善技术。
1. 热处理工艺热处理是指通过加热和冷却等一系列工艺过程，使金属材料的结构及性能得到改善的工艺方法。
常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等。
1.1 退火退火是将金属材料加热到一定温度，保持一段时间后缓慢冷却的工艺。
通过退火可使金属材料的晶粒细化、消除内应力以及改善塑性和韧性等性能。
1.2 正火正火是将金属材料加热到适当温度，然后在空气中自然冷却的工艺。
正火可以提高金属的强度和硬度，但相对于淬火而言变形较小。
1.3 淬火淬火是将金属材料加热到临界温度，然后迅速冷却的工艺。
淬火可以使金属材料的组织变为马氏体，从而提高硬度和强度，但会减小其塑性和韧性。
1.4 回火回火是将淬火后的金属材料再次加热到适当温度后冷却的工艺。
通过回火可以减轻淬火带来的脆性，提高金属材料的韧性和塑性。
2. 性能改善技术除了热处理工艺外，还有一些其他的技术可以用于金属材料的性能改善。
2.1 表面处理技术表面处理技术可以通过改变金属材料的表面结构和成分，来提升其耐磨性、耐腐蚀性以及表面光洁度等性能。
常见的表面处理技术包括电镀、喷涂和化学处理等。
2.2 合金化合金化是指将金属材料与其他元素进行混合，形成新的合金材料的过程。
通过合金化可以改变金属材料的组织结构和成分，从而改善其硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
2.3 疲劳寿命改善技术金属材料在长时间的使用过程中往往会出现疲劳破坏。
为了提高金属材料的疲劳寿命，可以采用表面强化、应力调控和表面涂覆等技术来改善材料的耐疲劳性能。
2.4 加工技术金属材料在加工过程中，其组织结构可能会发生变化，从而影响其性能。
因此，通过精确的加工技术可以使金属材料的性能得到改善。
金属材料热处理工艺
奥氏体型不锈钢：固溶处理，性能更好塑料，韧性，耐腐蚀性，焊接 性能等不能通过热处理强化；
铁素体：也是不能通过热处理强化，高温抗氧化性好及具有更好的耐 腐蚀性。
金属材料热处理工艺
有色金属热处理：
铝合金： LY12 T6处理
固溶+时效
490-500℃
固溶
快冷
150℃ 时效
金属材料热处理工艺
硬度
静载压入法：布氏硬度、洛氏硬度、 维氏硬度和显微硬度。 （HB； HR； HV）
奥氏体：A、γ
珠光体：P
屈氏体：T 索氏体：S
回火屈氏体：T’
回火索氏体：S’
残余奥氏体：Ar、γR、AR 铁素体：F、α
渗碳体：Fe3C
马氏体：M 贝氏体：B（ B上、B下 ）
金属材料热处理工艺
工艺-组 织
工艺-性 能
组织-性 能
力学性能
金属材料热处理工艺 热处理相关规律
一个规律：组织－成分－结构－工艺－性 能 二个文件：Fe－Fe3C相图、TTT图(C曲线） 三个过程：加热、保温、冷却 四把火：淬火、回火、正火、退火 五大相变：奥氏体转变、珠光体转变、马 氏体转变、贝氏体转变、回火转变（合金 时效） 六大方面：晶体学、形态学、热力学、动 力学、力学性能、相变机理
金属材料热处理工艺
布氏硬度HBS或HBW：
压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表
示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。
压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，
适用于布氏硬度在650以下的材料。
布 氏 硬 度
金属材料热处理工艺
洛氏硬度 • 洛氏硬度用符号HR表示
• 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标
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金属材料热处理新工艺
金属材料热处理新工艺
热处理发展的主要趋势是，不断改革加热和冷却技术，发展真空热处理，可控气氛热处理和
形变热处理等，以及创造新的表面热处理工艺。
新工艺和技术的发展，主要是：
⑴为了提高零件的强度、韧性；增强零件的抗疲劳和耐磨损能力；
⑵减轻加热过程中的氧化和脱碳；
⑶减少热处理过程中零件的变形；
⑷节约能源，降低成本，提高经济效益；
⑸减少或防止环境污染等。
热处理的新工艺很多，这里只简介可控气氛热处理、真空热处理和形变热处理，以及表面气
相沉积技术。
㈠可控气氛热处理
在炉气成分可以控制的炉内进行的热处理称为可控气氛热处理。
炉气分渗碳性、还原性和中性气氛等。
仅用于防止工件表面化学反应的可控气氛称为保护气氛。
可控气氛热处理的应用有一系列技术经济优点：能减少和避免钢件在加热过程中氧化和脱碳，节约钢材，提高工件质量；可实现光亮热处理，保证工件的尺寸精度；可进行控制表面碳浓度的渗碳和氰化；可使已脱碳的工件表面复碳；可进行穿透渗碳处理，例如，某些形状复杂且要求高弹性或高强度的工件，用高碳钢制造加工困难，可用低碳钢冲压成形，然后进行穿透渗碳，以代替高碳钢。
这样可以大大革新加工程序。
⒈吸热式气氛燃料气（天然气、城市煤气、丙烷、丁烷）按一定比例与空气混合后，通入发生器进行加热，在触媒的作用下，经吸热而制成的气体称为吸热式气氛，吸热式气氛主要
用作渗碳气氛和高碳钢的保护气氛。
⒉放热式气氛燃料气（天然气、乙烷、丙烷等）按一定比例与空气混合后，靠自身的燃烧反应而制成的气体，由于反应时放出大量的热量，故称为放热式气氛。
它是所有制备气氛中最便宜的一种，主要用于防止加热时的氧化，如低碳钢的光亮退火，中碳钢小件的光亮淬火
等。
⒊放热-吸热式气氛这种气氛用放热和吸热两种方式综合制成。
第一步，先将气体燃料（如天然气等）和空气混合，在燃烧室中进行放热式燃烧；第二步，将燃烧室中的燃烧产物再次与少量燃料混合，在装有催化剂的反应罐内进行吸热反应，产生的气体经冷却即为放热-吸热式气氛。
它可用于吸热式和放热式气氛原来使用的各个方面。
也可做为渗碳和碳氮共渗的载流气体。
此种气氛含氮量低，因而可减轻氢脆倾向。
⒋滴注式气氛用液体有机化合物（如甲醇、乙醇、丙酮、甲酰胺、三乙醇胺等）混合滴入或与空气混合后喷入热处理炉内所得到的气氛称为滴注式气氛。
它主要用于渗碳、碳氮共渗、
软氮化、保护气氛淬火和退火等。
㈡真空热处理
在真空中进行的热处理称为真空热处理。
它包括真空淬火、真空退火、真空回火和真空化学
热处理等。
⒈真空热处理的效果
⑴可以减少变形—在真空中加热，升温速度很慢，工件截面温差很小，所以处理时变形较小。
⑵可以减少和防止氧化—真空中氧的分压很低，金属的氧化受到抑制。
实践证明，在13.3Pa 的真空度下，金属的氧化速度极慢。
在1.33 × 10 -3Pa的真空度下。
可以实现无氧化加热。
⑶可以净化表面—在高真空中，表面的氧化物发生分解，工件可得到光亮的表面。
另外，工件表面的油污属于碳氢氧的化合物，在真空中加热时分解为水蒸气、二氧化碳等气体，被真空泵排出。
洁净光亮的表面不仅美观，而且对提高耐磨性、疲劳强度等都有明显的效果。
⑷脱气作用—溶解在金属中的气体。
在真空中长时间加热时，会不断逸出并由真空泵排出。
真空热处理的去气作用，有利于改善钢的韧性，提高工件的使用寿命。
除了上述优点以外，真空热处理还可以减少或省去清洗和磨削加工工序，改善劳动条件，实
现自动控制。
⒉真空热处理的应用
真空技术的发展，以及对重要零件的更高性能和使用可靠性的要求，使真空热处理得到了越
来越广泛的应用。
⑴真空退火
真空退火有避免氧化、脱碳和去气、脱脂的作用，除了钢、铜及其合金外，还可用于处理一些与气体亲和力较强的金属，如钛、钽、铌、锆等。
⑵真空淬火
真空淬火已大量用于各种渗碳钢、合金工具钢、高速钢和不锈钢的淬火，以及各种时效合金、硬磁合金的固溶处理。
设备也由周期作业式的密闭淬火炉发展到了连续作业式的大型淬火炉。
⑶真空渗碳
真空渗碳也叫低压渗碳，是近年来在高温渗碳和真空淬火的基础上发展起来的一项新工艺。
与普通渗碳相比有许多优点：可显著缩短渗碳周期，减少渗碳气体的消耗，能精确控制工件表层的碳浓度、浓度梯度和有效渗碳层深度。
不形成反常组织和发生晶间氧化，工件表面光亮，基本上不造成环境污染，并可显著改善劳动条件，等等。
㈢形变热处理
形变强化和热处理强化都是金属及合金最基本的强化方法。
将塑性变形和热处理有机结合起来，以提高材料机械性能的复合热处理工艺，称为形变热处理。
在金属同时受到形变和相变时，奥氏体晶粒细化，位借密度增高，晶界发生畸变，碳化物弥散效果增强，从而可获得单一强化方法不可能达到的综合强韧化效果。
根据形变与相变的关系，形变热处理可分为三种基本类型：在相变前进行形变；在相变中进行形变；在相变后进行形变。
不管哪一种方法，
都能获得形变强化与相变强化的综合效果。
⒈高温形变热处理
高温形变热处理是将钢加热到稳定的奥氏体区域，进行塑性变形，然后立即进行淬火和回火。
这种工艺的要点是，在稳定的奥氏体状态下形变时，为了保留形变强化的效果，应尽可能避免发生奥氏体再结晶的软化过程，所以，形变后应立即快速冷却。
高温形变热处理和普通热处理相比，不但能提高钢的强度。
而且能显著提高钢的塑性和韧性。
使钢的综合机械性能得到明显的改善。
另外，由于钢件表面有较大的残余压应力，还可使疲
劳强度显著提高。
高温形变热处理对钢材无特殊要求，可将锻造和轧制同热处理结合起来，省去重新加热过程，从而节约能源，减少材料的氧化、脱碳和变形，且不要求大功率设备，生产上容易实现，所
以这种处理得到了较快的发展。
⒉中温形变热处理
中温形变热处理是将钢加热到稳定的奥氏体状态后，迅速冷却到过冷奥氏体的亚稳区进行塑性变形，然后淬火和回火。
具体工艺参数根据钢种和性能要求的不同有所差异。
这种方法和普通热处理相比，强化效果非常显著。
淬透性好的中碳合金钢经中温形变热处理后，可大大提高强度，而不降低塑性，甚至略有提高。
此外，还可提高钢的回火稳定性和疲劳强度。
中温形变热处理要求钢有高的淬透性（即过冷奥氏体的亚稳区较大，较宽），以使在形变时
不产生非马氏体转变。
中温形变热处理的形变温度较低，因此形变速度要快，压力加工设备的功率要大。
这种方法的强化效果虽好，但因工艺实施较难，目前仅用于强度要求很高的弹簧钢丝、轴承等小型零
件及刀具等。
㈣表面气相沉积
气相沉积主要分化学气相沉积（CVD ）和物理气相沉积（ PVD ）两种。
化学气相沉积是使挥发性化合物气体发生分解或化学反应，并在工件上沉积成膜的方法。
利用多种化学反应，可得到不同的金属、非金属或化合物镀层。
物理气相沉积包括真空蒸发、溅射、离子镀三种方法，因为它们都是在真空条件下进行，因
此也称为真空镀膜法。
气相沉积镀层的特点是附着力强，均匀，快速，质量好，公害小，选材广，可以得到全包覆的镀层。
在满足现代技术提出的越来越高的要求方面，这种方法比常规方法有许多优越性。
它能制备各种耐磨膜（如TiN 、TiC 、W C 2 、2 3 Al O 等）、耐蚀膜（如Al 、Cr 、Ni 及某些多层金属等）、润滑膜（如2 MoS 、2 WS 、石墨、2 CaF 等）、磁性膜、光学膜，以及其它功能性薄膜。
因此在机械制造、航天、原子能、电器、轻工等部门得到了广泛的应
用。