热处理复习要点

第一章金属的加热本章重点：1 传热方式及其特点2 对热处理加热时间的理解3 影响热处理工件加热的因素4 钢加热时的氧化反应5 钢加热时的脱碳反应6 炉气碳势的测定方法5 加热介质的选择习题：1、31 传热方式及其特点●对流传热：靠气体或液体的流动来传热的方式。

特点：通过发热体和工件之间流体的流动进行●辐射传热：高温物体直接向外发射热的现象。

特点：以电磁波的形式传递能量；波长范围：0.4~40μm●传导传热：热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式。

特点：传热物质质点间的相互碰撞；固体中热传递的主要方式；●综合传热3 影响热处理工件加热的因素1)加热方式的影响✓随炉加热：工件装入炉中，随着炉子升温而加热，直至所需加热温度✓预热加热：工件先在已升温至较低温度的炉子中加热，到温后再转移至预定工件加热温度的炉中加热至工件达到所要求的温度。

✓到温入炉加热又称热炉装料加热：先把炉子升到工件要求的加热温度，然后再把工件装入炉内进行加热✓高温入炉加热：工件装入较工件要求加热温度高的炉内进行加热，直至工件达到要求温度关键不同之处：加热速度不同，随炉加热→预热加热→到温入炉加热→高温入炉加热2）加热介质及工件放置方式的影响（1）加热介质的影响①流态化炉中加热的特点工作时，一定压力和流量的气流通入炉内，石墨粒子翻滚，接触或分离，产生电阻，发热，加热工件。

○2在液态介质（熔盐或金属）中加热的特点加热均匀，不易脱碳，加热速度快。

以热传导为主，兼有辐射传热及对流传热---综合传热○3在气态介质中加热的特点属于综合传热：高温区：辐射为主；高温区：辐射为主；低于600ºC的循环气体炉：对流为主- 1 -④真空加热的特点辐射为主工件表面光洁、黑度更小，给热系数较光亮加热时更小(2)工件在炉内排布方式的影响工件在炉内排布方式直接影响热量传递的通道(3)工件本身的影响几何形状；表面积与其体积之比；工件的物理性质。

4 钢加热时的氧化反应（1）氧化：材料中金属元素与氧化性气体形成氧化物层危害：工件表面变色，失去光泽；力学性能变坏（如疲劳性能）。

（2）氧化反应对于铁来说，根据加热温度不同，常见的氧化反应也不同T<570ºC T>570ºC3Fe+2O2→Fe3O4 3Fe+1/2O2→FeO3/4Fe+H2O↔Fe3O4+H2 Fe+H2O↔FeO+H23/4Fe+CO2↔Fe3O4+CO Fe+CO2↔FeO+CO活度：为使理想溶液（或极稀溶液）的热力学公式适用于真实溶液，用来代替浓度的一种物理量。

分解压定义：固体或液体化合物发生分解反应，在指定的温度下达到平衡时，所生成的气体的总压力，称为分解压。

如碳酸钙的分解反应达平衡时，二氧化碳的分压就是分解压。

一定温度下，分解压越小的氧化物越稳定。

假设从混合气体系统中排除第i种气体以外的所有其他气体，而保持系统体积和温度不变，此时气体所具有的压力，称为混合气体中第i种气体的分压，即在给定温度及体积下，仅一种i气体单独存在而充满容器时的压力。

（3）影响因素氧化的速度取决于氧和铁原子通过氧化膜的扩散速度。

（4）氧化物的组织形式Fe3O4在570ºC以下形成，组织致密，氧化速度较慢。

FeO在570ºC以上形成，结构疏松，O和Fe原子通过FeO相对扩散，氧化速度加剧。

5 钢加热时的脱碳反应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。

钢加热时的脱碳、增碳平衡CO2+Cγ-Fe↔2COH2O+Cγ-Fe↔2CO+H22H2+Cγ-Fe↔CH45 加热介质的选择基本原则：避免工件表面与加热介质发生化学作用（1）真空加热：避免氧化、脱碳，达到光亮热处理的目的（2）保护气氛：在工件加热时保护其表面不氧化、脱碳的气氛。

●吸热式气体特点：化学反应所产生的热量少，不能维持正常反应，需外部供热；用途：各类碳钢、低合金钢的保护气氛淬火加热；高速钢及合金工具钢；高铬钢和不锈钢不宜使用；（吸热式气体含有一氧化碳能氧化镉钼硅）不做回火加热保护气；（在低温范围内会出现大量的碳黑）●放热式气体特点：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。

淡型用途：铜和铜合金的光亮处理高速切削- 2 -- 3 -工具的表面氧化处理，但是淡型的碳势低，只能用作防护氧化，不能防止脱碳。

浓型用途：低碳钢光亮退火以及碳钢短时加热或允许少量脱碳的工件光亮的淬火。

氨热分解气 用途：含铬较高的合金钢、不锈钢的光亮退火和淬火第二章 退火和正火扩散退火完全退火不完全退火球化退火再结晶退火去应力退火正火1、退火 定义：将钢加热至临界点AC1以上或以下温度，保温后随炉缓冷以获得近于平衡组织的热处理工艺2.目的：①均匀钢的化学成分及组织；②细化晶粒，调整硬度；③消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能；④为淬火作组织准备。

概念、目的、应用和工艺参数的制定正火与退火的定义、异同点、选用 正火与退火的缺陷2）、正火定义:将钢加热至Ac3或Accm以上30～50℃保温，在空气中冷却。

得到珠光体类组织的热处理工艺。

适用于碳素钢及低、中合金钢，而不适用于高合金钢。

原因：高合金钢奥氏体非常稳定，C曲线很靠右，空冷也碰不到鼻子，即使在空气中也能淬火。

这些钢成为“空淬钢”或“自硬钢”，也叫“马氏体钢”。

目的：①细化组织，消除热加工造成的过热缺陷，使组织正常化；②提高普通结构零件的机械性能。

③用于低碳钢，提高硬度，改善钢的切削加工性能；④用于中碳钢，代替调质处理，为高频淬火做准备，大大降低成本。

⑤用于高碳钢，消除网状碳化物，便于球化退火；⑥用于大件热处理，代替淬火⑦不太重要的的工件，在正火状态使用，性能有所提高。

应用：●取代部分完全退火●用于普通结构件的最终热处理●用于过共析钢，以减少或消除二次渗碳体呈网状析出3、退火、正火后钢的组织和性能（1）相同处均是珠光体型组织（2）不同处较大的过冷度（正火），转变温度较低（退火）（3）3 退火和正火的组织区别1）正火P组织比退火状态的片层间距小，P领域小；2）加热温度与完全退火相同，但正火冷速较快，转变温度较低，会出现伪共析组织；3）合金钢中的cem稳定，不易充分固溶到A中，故退火、正火后均不易形成片层状P，而呈粒状P。

正火后粒状cem较退火的细，故硬度较高；4）正常规范下退火、正火均使钢的晶粒细化。

但如果加热温度过高，使A晶粒粗大，在正火后极易形成魏氏组织，在退火后则形成粗晶粒组织。

4 退火、正火工艺选择原则（1）C<0.25％，正火1）渗碳钢，正火；2）C<0.20％，高温正火；3）形状复杂的大型铸件，退火；- 4 -C↔(0.25-0.50％)，一般采用正火。

合金元素含量较高的钢采用完全退火。

C↔(0.50-0.75％)，一般采用完全退火；C↔(0.75-1.0％)，制造弹簧，采用完全退火作预备热处理；制造刀具，采用球化退火；C＞1.0％，用于制造工具，球化退火作预备热处理。

当钢中含有较多合金元素时，由于合金元素强烈地改变了过冷奥氏体连续冷却转变曲线，因此上述原则就不适用。

5 与退火相比，正火具有以下特点1）由于冷却速度较退火快，所得组织比退火时要细；2）正火后的零件的强度和硬度比退火时高，且含碳量越高，差别越大；3）低碳钢经正火处理后的强度与硬度，与退火处理的差别不多，但正火处理是在炉外进行，不占用设备，生产率高，所以低碳钢多采用正火代替退火处理。

4）中碳钢的正火可替代调质处理，为高频淬火作准备。

5）高碳钢可消除网状渗碳体，为球化退火做准备。

6 退火、正火缺陷1）.过烧；由于加热温度过高，出现晶界氧化，甚至局部晶界融化，造成过烧。

过烧钢件只能作废。

2.）退火后硬度偏高；出现在含碳量大于0.45%的中高碳钢，由于退回时的加热温度低，冷却太快，出现索氏体、托氏体、甚至贝氏体、马氏体组织。

或者球化退火时，等温温度过低，球化不充分，碳化物弥散度过大，可通过重新退火加以消除。

3.）黑脆（墨脆、石墨化）:碳素工具钢或低合金工具钢在退火后，有时发现硬度虽然很低，但脆性却很大，一折即断，端口呈灰黑色，所以叫“墨脆”。

其实质是部分渗碳体在退火过程中发生了石墨化。

金相组织特点是在石墨碳周围，形成大块铁素体。

产生墨脆的原因主要是由于退火温度过高，保温时间过长，冷却缓慢，珠光体转变按更稳定的Fe-C平衡图进行所致。

钢中含碳量过高，含锰量过低，以及石墨化元素Si、A1等含量过多等均能促进石墨化。

碳素工具钢的终锻温度高（>1000 C）且冷却太慢，多次返修退火也可使部分渗碳体分解成石墨。

出现这种缺陷只能报废，不能返修。

4.）出现粗大W：由于加热温度过高造成的。

温度高，晶粒粗大，冷却速度较低时。

易出现魏氏组织。

消除：采用稍高于Ac3的加热温度，使先共析相溶解，采用合适的冷却速度冷却。

W严重时，采用双重正火来消除。

5.）反常组织：其组织特征是：在亚共析钢中，在先共析铁素体晶界上有粗大的渗碳体存在，珠光体片间距也很大。

在过共析钢中，在先共析渗碳体周围有很宽铁素体条，而先共析渗碳体网也很宽。

出现反常组织的原因是：当亚共析钢或过共析钢退火时，在Ar1点附近冷却过慢，特别在略低于Ar1点的温度下长期停留。

这种组织的形成过程是待先共析相析出后，在后续的珠光体转变中，渗碳体或铁素体自由长大，而形成游离的渗碳体或铁素体，结果在亚共析钢中出现非共析渗碳体，而在过共析钢中出现非共析铁素体。

这和正常组织相反，因为称为反常组织。

出现这种组织时，应进行重新退火消除。

6）网状组织原因：加热温度过高，冷却速度过慢危害：降低钢的力学性能，特别是网状渗碳体，在后继淬火加热时很难消除。

消除方法：重新正火7）过热：加热温度过高，保温时间过长，炉温不均匀，都可造成过热。

使奥氏体晶粒粗大或出现粗大的W，使钢的冲击韧性降低。

可用完全退火或正火细化晶粒来消除渗碳钢中的反常组织.- 5 -8）球化不均匀形成原因：球化退火前并没有消除网状渗碳体，在球化退火时集聚而成。

消除方法：进行正火和一次球化退火第三章钢的淬火及回火1淬火的定义、目的2 淬火介质理想的冷却曲线、淬火烈度3 有物态变化的淬火介质冷却时，钢件的冷却过程(冷却机理）；冷却特性曲线；常用淬火介质及其冷却特性4 淬透性概念、测定方法、实际意义及其影响因素5 淬火应力、变形及开裂6 淬火工艺规范的原则（加热温度、加热时间）；常用淬火方法7 淬火钢的回火转变及组织；8 回火种类、作用、目的- 6 -9 回火对钢材的力学性能的影响10 回火工艺的制定（回火温度、加热时间和冷却方式）11 淬火新工艺的发展与应用（亚温淬火、等温淬火）12 淬火、回火缺陷及其预防、补救1淬火的定义、目的1）.定义：把钢加热到Ac3或Ac1以上，保温一定时间，以大于临界冷却速度的冷速冷却，从而获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。