10.1 钢的热处理工艺
教学课题钢的热处理工艺
教学课时 2
教学目的了解热处理在机械工业中的重要作用掌握钢的普通热处理工艺方法、种类教学难点钢的普通热处理工艺方法、种类
教学重点钢的普通热处理工艺方法、种类
教学方法讲解法、讨论
教具准备教材教学过程
通过进行热处理来完成。
授课内容
热处理加工的特点与其它工种加工的特点最大的区别是：工件的几何尺寸不发生
变化，而内部组织和机械性能发生改变。
1）退火
目的：细化晶粒、降低硬度，提高塑性、消除内应力，改善材料切削加工性能，
并为以后淬火作好组织准备。
适用工件范围：
一般为铸件、锻件、焊接件等毛坯。
具体工艺有：完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火。
退火工艺操作：为使工件退火后能获得一个平衡的组织，对温度下降速度有严格
要求，必须缓慢降温。
用45号钢制作的工件进行退火工艺作一介绍：首先选用加热
设备，制订退火工艺，把工件装炉升温，适当保温后降温。
工件在炉内的降温要求非
常慢，随着炉子的温度下降而降温，如将工件降到室温，需要几天或十几天的时间。
2）正火：
目的：细化晶粒、降低硬度、提高塑性、消除内应力、改善切削加工性能，并为
图4 正火工艺
适用工件范围：一般为铸件、锻件及粗车得到的工件。
正火工艺操作：亚共析钢加热温度为Ac3以上30~50℃，过共析钢加温度在Accm
以上30~50℃。
工件经过充分的保温使其获得单一的奥氏体组织后，把工件从高温炉
内取出，放在车间静止的空气当中冷却。
这种冷却方法叫空冷。
以同学们制作的锤子
为例。
把它放在炉内，将炉温升到850℃进行充分保温后，马上将工件从炉内取出，
拿到车间内的空气中冷却，它的冷却速度要比退火的冷却速度快得多，所以获得的组
织比较细密，硬度有所提高，切削加工性能也能得到提高。
目的：为了使工件获得马氏体组织，从而使工件的强度、硬度、耐磨性等力学性Array
能提高。
图5 淬火工艺图
适用工件范围：轴类、齿轮、轴承、刀具、模具等。
同学们制作的锤子，也要进行淬火处理。
首先根据工件所用具体材料制定出操作工艺，然后根据工件的技术要求选择加热和淬火设备。
常用加热设备有：箱式电阻炉、盐浴炉、气体保护炉、高频炉、油炉、真空炉等设备。
淬火工艺方法：整体加热淬火、局部淬火、表面淬火、分级淬火等。
以45号钢的锤子为例介绍淬火处理。
首先选用合适的加热设备，用4KW箱式电阻炉。
加热的目的就是要使工件内部组织获得奥氏体，加热温度为850℃。
在此温度下保温20分钟使其转变充分。
然后将工件出炉放入水中快速冷却降温，在非常快的冷却速度下奥氏体才能转变为马氏体。
冷却时间约为几秒钟。
如果冷却速度慢了，工件在冷却过程中就可能发生其它组织转变，而无法获得马氏体这种组织，也就无法使工件达到所要求的力学性能。
为了说明钢在冷却时组织和冷却速度的关系，可通过C曲线（图6）说明简介。
只有冷却速度大于这种材料的临界冷却速度，才能转变为马氏体，否则就会在冷却过程中发生其它组织转变。
而对于合金钢来讲，由于材料里加入了各种不同的合金元素，不但改善了材料的各种力学性能，同时也提高了获得马氏体的能力。
所以合金钢在冷却速度较慢的机油中进行冷却，也可以获得马氏体。
合金钢采用的冷却速度比碳钢的冷却速度更缓慢，还可以减少材料的内应力。
内应力达到一定极限，就会使工件产生变形和开裂，使工件报废。
由于淬火是最后一道工序，如出现产品质量问题所造成的损失是很大的。
根据材料不同，常用淬火介质有三大类：一种是水，碳
钢常用；一种是20号机油，主要用于合金钢；另一种为化学试剂，常用于特殊材料
的淬火冷却用。
根据工件不同技术要求还可采用其它操作方法来达到各种力学性能，如钳工用的
这主要是通过不同的热处理方法，使同一工件在不同部位获得不同的内部组织和不同的机械性能所反映的现象。
为了保证锯条具有良好的性能，中间部的硬度和强度非常高、但是很脆。
工作时锯条变形量超过极限，就会出现断裂。
而两头钻孔部位经过回火后，又把高的硬度和强度降低下来，它的韧性和塑性得到提高，所以有一点变形也不会出现断裂。
这样在一个工件上可体现不同的力学性能。
4）回火
目的：降低工件淬火后的脆性，消除在快速冷却过程中产生的内应力，使组织趋于稳定，获得要求的机械性能。
适用工件范围：淬火以后的工件一般情况下都需要进行回火处理。
具体工艺方法：回火工艺根据回火温度的不同，常见的有3种：
低温回火：加热温度为150~250℃之间，在保证工件高硬度等技术要求前提下，尽量降低材料内部的脆性和内应力。
同学制作的锤子在经过淬火后就要进行低温回火处理。
采用低温回火的典型工件还有：钻头、锯条、齿轮、锉刀、轴承等。
中温回火：加热温度为300~450℃之间，为使工件获得较好的弹性和一定的韧性和硬度。
此工艺常用于热锻模和弹簧工件。
如有的弹簧件在受力的情况下发生变形。
有时出现断裂或载荷卸去之后，形状没有回到原来的状态。
这些现象说明弹簧件的热处理质量没有达到技术要求。
高温回火：加热温度为500~650℃。
淬火+高温回火在机械工业中又叫调质热处理。
通过调质处理可使钢获得较好的综合的力学性能。
主要用于受力复杂工件，如轴类、曲轴、齿轮类等重要的机械零部件。
实习报告中有这样一道题：使拖拉机齿轮表面具有较高的硬度而心部具有韧性，应选用那种热处理工艺操作？正确答案是采用渗碳、淬火、低温回火。
具体分析：钢的含碳量高，淬火后工件的强度硬度提高，而钢的韧性、塑性下降。
钢的含碳量低时，虽然经过淬火处理，但钢的硬度，强度也不会提高，而钢的韧性、塑性好。
根据钢的这一特点，在制作齿轮选用的材料上首先选用低碳钢将齿轮加工成形，这时的齿轮具备了韧性和塑性的要求。
为了使表面硬度、强度提高，采用工件表面渗碳的方法来改变齿轮表面层的含碳量。
将表面层的碳浓度由低碳钢转变为高碳钢，然后再进行淬火处理。
齿轮表面含碳量高的这一层就可以得到高的硬度和强度。
而齿轮的心部成份，虽然经过淬火处理其性能还保持原来比较好的韧性和塑性，这是表面处理的一种方法。
渗碳温度为1mm 。
然后直接淬火处理。
图7 渗碳工艺图 5）热处理工件质量检查
质量检查一般情况下可分为两大类：一类是工件内部组织检查，如金相分析，组织测定微裂纹检测、探伤等；另一类是工件硬度测量。
硬度计常见的有：
布氏硬度计：布氏硬度符号是HB 。
它用于测量退火、正火、调质处理后的工件硬度。
测量原理：工件在布氏硬度计上放平后，将标准压头（淬火后的钢球）压在工件表面。
在压力的作用下，将工件表面压出一个球形压痕。
去掉压力抬起压头后，用画有标尺的显微镜，测量压痕直径，得出数值后，根据换算表就能得出布氏硬度值。
洛氏硬度计：洛氏硬度符号HRC 。
一般淬火、回火后的工件进行洛氏硬度测量。
测量原理：工件在硬度计上放平，然后压头压在工件的表面。
压头是顶角为120°的金刚石圆锥。
将标准压力加在压头上，压头被压入工件表面越深，说明工件硬度越低，否则相反。
补充设计
定义：采用适当的方式对固态金属或合金进行加热、保温和降温，以获得所要求的组织结构与性能的工艺。
制作工件的材料对热处理工艺有非常大的影响。
工件在进行热处理操作之前首先要确定工件的具体材料。
因为不同的材料，它的化学成份不同，它的热处理工艺也不同，否则可能使工件出现废品。
为了说明成份和工艺之间的关系，可通过铁—碳平衡图来了解（简介）。
1）工件加热升温的目的
一般金属材料在常温下其内部组织有许多种。
例如钢在常温下其内部有珠光体、铁素体、马氏体、上、下贝氏体等组织。
随着温度的升高，当达到727℃或超过727℃时，就发生了组织转变。
常温的组织开始转变为高
温的组织，也就是向奥氏体转变。
转变的温度和数量随材料种类不同而不同。
如含碳
图2 铁碳平衡相图。
如果材料里加入其它合金元素，其组织转变就会变得更加复杂，所以说确定材料种类对确定热处理工艺非常重要。
金属材料随着温度的升高超过临界温度就会发生组织转变。
加热速度和工件几何尺寸等因素有关。
工件加热到确定温度后，
工件表面温度和工件心部温度一样，也就是表面组织转变和心部组织转变一样。
工件烧透和组织转变都需要一定时间的，所以工件到温度后要进行保温。
将高温下获得的内部是奥氏体组织的工件以不同的冷却速度冷却到室温，可以获得不同的金属组织。
因为金属材料内部组织不同，它的机械性能是不一样的，所以可以根据不同技术要求而选择不同的冷却速度，获得我们所要求的组织和性能。
．热处理工艺训练的内容。
钢的化学热处理
3. 渗氮的特点 （1）高硬度和高耐磨性 渗氮： 70HRC 500℃ 渗碳：60~62HRC 200℃ （2）高的疲劳强度 残余压应力 （3）变形小而规律性强 铁素体状态下进行 无需热处理 变形原因只有渗氮层的体积膨胀
（4）较好的抗咬合能力 高硬度 高温硬度 （5）较高的抗蚀性能 ε化合物层（化学稳定性高而且非常致密） 缺点： 处理时间长：生产成本高 渗氮层薄：不能承受太高的接触应力和冲 击载荷，脆性大
3. 硬度法 取样并进行表面处理 垂直于渗碳表面测量维氏硬度（试验力为 9.8N），做出硬度与至表面距离关系曲线， 以硬度大于550HV之层深作为有效渗碳层 深度。 优点：测量便捷、结果精确、设备简单
七．渗碳件的常见缺陷 1. 表面硬度偏低 原因：表面脱碳或出现了非马氏体组织 2. 渗碳层深度不足或不均匀 原因：渗碳温度偏低、渗碳时间过短、炉内 碳势偏 低 不均匀：炉气循环不良或温度不均
（2）二次加热淬火 定义：工件渗碳冷却后两次加热淬火。 淬火温度的选择：一次淬火加热温度一般为心部 成分的Ac3以上，目的是细化心部组织，消除表层 网状碳化物；二次淬火一般加热到Ac1以上，使渗 层获得细小粒状碳化物和隐晶马氏体，以保证获 得高强度和高耐磨性。 缺点：工艺复杂、成本高、效率低，变形大 适用：要求表面高耐磨性和心部高韧性的重要零 件
四．渗氮用钢及渗氮强化机理 1. 38CrMoAl 普通碳钢渗氮后无法获得高硬度高耐磨性 铬、钼、铝合金元素在渗氮时可形成硬度 很高，弥散分布的合金氮化物 38CrMoAl缺点：加工性差；淬火温度较高； 易于脱碳；渗氮后脆性较大
2. 强化机理 氮和合金元素原子在α 相中偏聚，形成混合G.P区， 成盘状，与基体共格，引起较大点阵畸变，从而使 硬度提高。 Fe16 N2 型过渡氮化物析出，也会引起硬度的强 烈提高。
10钢的热处理工艺
形变热处理
高温形变热处理是把钢加热至奥氏体化，保温一段时间，在该温度下进行塑性变形，随后淬火处理，获得马氏体组织。
高温形变热处理的应用？？碳钢、低合金结构钢及机械加工量不大的锻件或轧材。
根据性能要求，高温形变热处理在淬火后，还需要进行回火。高温形变热处理的塑性变形是在奥氏体再结晶温度以上的范围内进行的，因而强化程度（一般在10％～30％之间）不如低温形变热处理大。
1.过热
2.过烧
3.氧化
4.脱碳
由于加热温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷
淬火加热温度太高造成奥氏体晶界出现局部熔化或发生氧化的现象
淬火加热时工件与周围的氧等发生的化学反应
淬火加热时，钢中的碳与空气中的氧等发生反应生成含碳气体逸出
第三节 其他类型热处理
钢的表面热处理
化学热处理
形变热处理
（2）渗碳后的组织 常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为：过共析组织（珠光体+碳化物）、共析组织（珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡区，直至心部的原始组织。
（3）渗碳后的热处理 渗碳后的热处理方法有：直接淬火法、一次淬火法和二次淬火法。
从经济性原则考虑，正火的生产周期短，操作简单，工艺成本低，在满足使用和工艺性能的前提下，应尽可能用正火代替退火。
第二节 钢的淬火与回火
一、淬火 将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间，然后快速（大于临界冷却速度）冷却以获得马氏体（下贝氏体）组织的热处理工艺称为淬火。
1.淬火应力
与渗碳相比，渗氮温度低且渗氮后不再进行热处理，所以工件变形小。 为了提高渗碳工件的心部强韧性，需要在渗氮前对工件进行调质处理。
10钢的热处理 C曲线
一、过冷奥氏体的等温转变 1.共析钢过冷奥氏体的等温转变 等温转变曲线(TTT曲线、C曲线)来分析。
T --- time T --- temperature T --- transformation
共析碳钢 TTT 曲线建立过程示意图
温度 (℃) 800 700 600 A1
500
400 300 200 100 0 -100 0 1 10 102 103 104 时间(s)
为什么热处理后材料性能会改变？ 热处理后材料内部的微观结构（组织） 发生变化，使材料性能改变。 问题1：
加热、冷却时材料内部的微观结构如 何变化（热处理原理）？
问题2： 热处理工艺有哪些？工程实际中有何 应用？
热处理工艺曲线
钢加热奥氏体化后，冷却的方式有两种： (1) 等温处理 将钢迅速冷却到临界点以下 的给定温度，进行保温，恒温转变。 (2) 连续冷却 钢以某种速度 从高温到低温连续 冷却，在临界点以 下变温转变。
2.4.2 钢在冷却时的转变 当温度在A1以上时, 奥氏体是稳定的。
当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过 冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷A是不稳定的，会转变为其它的组 织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的 转变。
钢在热处理时的冷却方式
温 度 热 加 保温 临界温度
连续冷却
等温冷却
时间
2.4.1 钢在加热时的转变
一、奥氏体的形成
1.钢在加热时的临界温度 大多数热处理工艺将钢加热到临界温度以上， 获得全部或部分奥氏体组织，进行奥氏体化。
实际热处理，加热时相 变温度偏高，冷却时偏低。 加热和冷却速度愈大偏差愈 大。 加热时为Ac1、Ac3、Accm 冷却时为Ar1、Ar3、Arcm
钢铁热处理工艺流程
保温
在达到加热温度后，保持钢铁材料在一定温度范围内一段时间，使材料内部的原子和晶体发生再分布。
5
冷却
保温后，对钢铁材料进行冷却处理，冷却方式包括自然冷却、油冷却、水冷却等。
6
检验
对热处理后的钢铁材料进行质量检验，包括硬度测试、金相组织观察等。
7
包装与入库
合格产品经过包装后入库，等待进一步加工或使用。
钢铁热处理工艺流程
序号
工艺流程
描述1Leabharlann 预处理清洗钢铁材料，去除表面污垢或氧化层，包括化学清洗（酸洗、碱洗）和机械清洗（喷砂、抛光）。
2
切割与机加工
对预处理后的钢铁材料进行切割和机加工，获得所需的形状和尺寸。
3
加热
将钢铁材料加热至预定温度，根据材料种类和性能要求选择适当的加热方式（高频感应加热、盐浴炉加热、电阻加热等）。
钢的热处理工艺
表：退火和正火的热处理工艺
名称 完全 退火
等温 退火
球化 退火
热处理工艺
将亚共析碳钢加热到Ac3以上 20～30℃，保温，炉冷或随 炉缓冷到600℃以下，出炉空 冷
将奥氏体化后的钢快冷至珠光 体形成温度等温保温，使过冷 奥氏体转变为珠光体，空冷至 室温
将过共析碳钢加热到Ac1以上 20～30℃，保温2～4h，使 片状渗碳体发生不完全溶解断 开成细小的链状或点状，弥散 分布在奥氏体基体上，在随后 的缓冷过程中，或以原有的细 小的渗碳体质点为核心，或在 奥氏体中富碳区域产生新的核 心，形成均匀的颗粒状渗碳体
T
ACm或AC3 AC1 +20~30℃
AC1
t
球化退火工艺关键：
加热温度略高于Ac１的好处： 保留较多的未溶碳化物或较大
的碳浓度梯度（分布不均匀）。
加热温度过高， Fe3CⅡ慢冷时 网状析出。
① Fe3C形态控制 ←控制奥氏体化程度 ② 球的大小控制 ←控制过冷奥氏体冷却转变的温度
T12钢完全退火与球化退火后组织与性能比较
• 考虑切削加工性能 (金属最佳切削硬度范围170～250HBW) 低碳钢（w(c)<0.25%）：硬度太低，粘刀，多选用 正火，提高硬度； 中碳钢（ w(c) =0.25%～0.5％）：完全退火或正火； 中高碳钢（w(c) =0.5%～0.75％）：完全退火； 高碳钢（w(c)>0.75％） ：硬度高，难以切削，球化 退火，降低硬度； 高碳钢（w(c)> 0.9%）：正火(消除网状碳化物)＋球 化退火。 • 经济性因素 正火周期短，耗能少，操作简便，在满足切削加工 性能的条件下尽可能以正火代替退火。
定义: 把零件加温到 适当温度（通常是在 临界温度以上，有时 在临界温度以下）， 保温一定时间，然后 缓冷（炉冷、坑冷、 灰冷），以获得接近 平衡状态组织的热处 理工艺。
GB150[1]
![GB150[1]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/3903797d31b765ce05081413.webp)
10制造、检验与验收10.1总则10.1.1本章适用于单层焊接、多层包扎、热套及锻焊压力容器。
对于设计温度低于或等于—20℃的容器，还应符合附录C（标准的附录）的规定。
注：热套压力容器是指套合而经机械加工或不经机械加工，各层之间以过盈相互配合，其套合预应力须经热处理尽量消除的容器。
10.1.2容器的制造、检验与验收除应符合本章规定外，还应符合图样的要求。
10.1.3容器的制造单位应具有符合国家压力容器安全监察机构有关法规要求的质量体系或质量保证体系。
10.1.4容器的焊接应由持有相应类别的“锅炉压力容器焊工合格证书”的人员担任。
10.1.5容器的无损检测应由持有相应方法的“锅炉压力容器无损检测人员资格证书”的人员担任。
10.1.6容器主要受压部分的焊接分为A、B、C、D四类，如图10-1所示。
a)圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连接的接头，均属A类焊接接头。
b)壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接头、长颈法兰与接管连接的接头，均属B类焊接接头，但已规定为A、C、D类的焊接接头除外。
c)平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头。
d)接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头，均属D类焊接接头，但已规定为A、B 类的焊接接头除外。
D D D C CCB B B B BB A AA AA A AA A A图10-110.1.7凡制造受压组件的材料应有确认的标记。
在制造过程中，如原有确认标记被裁掉或材料分成几块，应于材料切割前完成标记的移植。
确认标记的表达方式由制造单位规定。
对于有防腐要求的不锈钢以及复合钢板制容器，不得在防腐蚀面采用硬印作为材料的确认标记。
10.2冷热加工成形10.2.1根据制造工艺确定加工裕量，以确保凸形封头和热卷筒节成形后的厚度不小于该部件的名义厚度减去钢板的负偏差。
10 钢的热处理
课题：铸铁安庆工业学校胡绪林教材分析：本课题选自李世维主编、高等教育出版社出版的中等职业教育国家规划教材《机械基础》（机械类）第4章“机械工程材料”中“§4-1 钢铁材料”的内容。
钢与铸铁统称钢铁材料，这是在工程结构和零件制造的主要材料，前面已学习了碳钢的基本知识，本节课内容主要介绍的是铸铁，铸铁的分类、牌号、成分、性能特点以及应用等常识性内容。
通过这节课的学习，更多的是培养学生学习理论联系实际的学习方法，从生活中寻找教学模型，促进记忆，灵活记忆。
学情分析：中职生文化基础差、学习能力较弱、学习的主动性不强，这是一个不争的事实，也是一个普遍的现实问题，但他们对新事物有较强的好奇心，善于联想，从这一现状出发，教学中应以调动学生学习积极性为出发点，以生活中的实例为教学模型，扩散思维，归纳总结来组织教学，让学生在发现问题，解释问题的思索中提高对本课程的学习兴趣，不断积累专业知识，并能活学活用，理论联系实践。
教学目标：1. 知识目标（1）了解铸铁的化学成分和性能特点；（2）掌握铸铁的分类，C的存在形式；（3）熟练掌握铸铁的牌号、性能特点和应用。
2. 能力目标培养学生理论联系实际的能力，从生活中，从身边去挖掘教学模型，学以致用。
3. 情感目标培养学生口头表达能力，如何去欣赏别人的优点，如何去肯定别人，从而培养团队意识，合作意识。
教学重点：典型铸铁的牌号、C的存在形式、性能特点。
教学难点：典型铸铁的牌号、C的存在形式、性能特点。
课时安排：1课时教学手段：利用多媒体辅助教学教学方法：情景教学、启发引导、讲练结合学法指导：教法与学法室相辅相成的，教法直接影响学生对知识点掌握和能力的提高，而学法指导是学生智力发展目标得以实现的重要途径。
类比记忆不同铸铁中石墨存在形式，引起的性能变化以及用途。
教学过程：（一）新课导入回顾钢的学习方法，要求，钢铁材料包括钢与铸铁，我们已经学习了钢的内容，设疑：45钢、Q2351.分析钢的含碳量，性能特点，应用范围。
10钢的热处理 C曲线
高温转变区过冷奥氏体一部分转变为铁 素体。剩余的过冷奥氏体再转变为珠光体型 组织。
3.过共析钢过冷奥氏体的等温转变 过共析钢过冷A的C曲线的上部为过冷A中析出 二次渗碳体开始线。 当加热温度为Ac1以上30～50 ℃时，过共析 钢随着碳含量的增加, C曲线位置向左移, 同时Ms、 Mf线往下移。
奥氏体的孕育期，都能够阻碍奥氏体分 解，表现为使C—曲线向右移的作用。 碳是影响C—曲线位置的最主要元素：在 正常条件下，亚共析碳钢的C—曲线随含 碳量的增加而A3点不断降低，奥氏体稳 定性不断提高，使曲线向右移，过共析 钢的C—曲线则随含碳量的增加而Acm点 不断上升，使曲线向左移。故在碳钢中 以共析碳钢过冷奥氏体为最稳定。
2.影响奥氏体晶粒度的因素 （1）加热温度和保温时间 加热温度升高，晶粒逐渐长大。温度越高， 保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。
（2）钢的成分 ●奥氏体中碳含量增高，晶粒长大倾向增 大。未溶碳化物则阻碍晶粒长大。 ●钛、钒、铌、锆、铝有利于得到本质细 晶粒钢。碳化物、氧化物和氮化物弥散分布在 晶界上，能阻碍晶粒长大。 ●锰、磷促进晶粒长大。
2.钢在加热时的组织转变 共析钢加热到Ac1以上时，珠光体将转变为奥 氏体。四个过程： 奥氏体晶核形成、奥氏体晶核长大、 剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化。
亚共析钢加热到 Ac3 以上获得单一的 奥氏体组织。 过共析钢加热到 Accm以上获得单一的奥 氏体组织。
F
Fe3C A A
未溶Fe3C
A 形核
2.4.2 钢在冷却时的转变 当温度在A1以上时, 奥氏体是稳定的。
当温度降到A1以下后，奥氏体即处于过 冷状态，这种奥氏体称为过冷奥氏体。 过冷A是不稳定的，会转变为其它的组 织。钢在冷却时的转变，实质上是过冷A的 转变。
钢的热处理工艺
钢的热处理工艺钢的热处理工艺，是指通过加热、保温和冷却等工艺步骤，改变钢材的结构和性能。
热处理工艺可以使钢材具有更高的强度、硬度、耐磨性和耐蚀性，提高其使用性能。
常见的钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。
退火是钢材的一种常见热处理工艺。
通过加热钢材至适当温度后，进行保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除钢材的内应力，改善钢材的塑性和韧性，减少脆性，同时提高钢的延展性和可加工性。
正火是指将钢材加热至高于临界温度后，进行保温一段时间，然后将钢材风冷或水冷至室温。
正火可以提高钢材的强度和硬度，改善其耐磨性能。
正火过程中的冷却速度较缓慢，使得钢材晶粒长大，同时降低了内应力。
淬火是将加热至临界温度的钢材迅速冷却，使其组织转变为马氏体。
马氏体是一种具有高强度和硬度的组织。
淬火工艺中的冷却速度非常快，可以制造出高强度的硬质钢。
回火是将淬火后的钢材加热至一定温度，并保持一定时间后，再进行冷却。
回火工艺可以降低淬火后钢材的脆性，提高其韧性，增加塑性和抗热应力能力。
回火也可用于调整钢材的硬度和强度。
除了上述常见的热处理工艺外，还有调质、表面硬化、固溶处理等多种热处理方法可用于钢材加工。
总之，钢的热处理工艺通过改变钢材的结构和性能，使其具备更好的力学性能和耐磨性能。
热处理工艺的选择需要根据钢材的成分、用途和要求来确定，以确保最佳的性能结果。
钢材在现代工业中被广泛应用，其性能可以通过热处理工艺得到显著提升。
这些热处理工艺能够改变钢材的组织结构，并调整其力学性能和物理性能。
一种常见的钢材热处理工艺是退火。
退火是将钢材加热至高温，然后经过保温一段时间，最后缓慢冷却至室温。
退火过程中，钢材的晶粒会得到细化，内应力被消除，从而提高了材料的塑性和韧性。
退火也可以减少脆性，并改善加工性能和可塑性。
另一种常见的热处理工艺是正火。
正火是将钢材加热至高于临界温度，然后经过保温一段时间，最后通过风冷或水冷来快速冷却。
正火可以增加钢材的强度和硬度，改善其耐磨性能。
钢的热处理工艺
正火工艺较简单、经济，主要应用于以下方面：
（1）改善低碳钢的切削加工性能 碳量〈0.25％的低碳钢及低合金钢，退火后硬度过低，正火处理 可提高硬度，改善切削加工性能。 （2）消除中碳钢热加工缺陷 中碳结构钢铸、锻、轧及焊件，热加工后易出现魏氏组织、晶粒 粗大等过热缺陷和带状组织，正火可消除，达到细化晶粒、均匀组织、 消除内应力的目的。 （3）消除过共析钢网状碳化物
Ar1以下20℃左右进行较长时间的等温处理。
球化退火的关键在于使奥氏体中保留大量未溶的碳化物质点，
并造成奥氏体中碳浓度分布的不均匀性。如果加热温度过高或保温
时间过长，则使大部分碳化物溶解，并形成均匀的奥氏体，在随后冷却时球 化核心减少，使球化不完全。
渗碳体颗粒大小取决于冷却速度或等温温度，冷却速度快或等温温 度低，珠光体在较低温度下形成，碳化物聚集作用小，容易形成片状碳化物， 从而使硬度偏高。
表面脱碳会降低工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度。脱碳进行的速 度取决于化学反应速度和碳原子的扩散速度。加热温度越高，加热时间 越长，脱碳层越深。
为了防止工件氧化与脱碳，可采用盐浴加热、保护气氛加热、真空 加热或装箱加热等方法，还可以采用在工件表面热涂硼酸等方法，有效 防止或减少工件表面的氧化或脱碳。
３．淬火冷却
过共析钢淬火加热温度为Ac1以上30－50℃ 。（不完全淬火）
淬火前要球化退火，组织为粒状珠光体。加热后组织为细小奥氏体及未溶 粒状碳化物，淬火后得隐晶马氏体加细小粒状渗碳体，这种组织具有高硬 度、高强度、高耐磨性，且有较好的韧性。如淬火温度高于Accm，则渗 碳体全部溶入A中，含碳量增高，MS点降低，淬火后残余A量增多，降低 硬度和耐磨性，同时A晶粒粗大，冷却后得粗片状M，使钢的韧性降低。 低合金钢由于合金元素的加入，A化温度通常高于碳钢，一般为Ac1 或Ac3以上50－100℃ ；高合金工具钢含有较多的强碳化物形成元素，则 可采用更高的加热温度。