钢铁材料的一般热处理,一个表全懂了
常用钢材热处理参数表
火 等温℃
炉冷
710
炉冷
正 温度℃ 火 冷却
900-950 900-950
900-950 870-880
空冷
930-950
温度℃ 980
880
840 820
淬
硬度
火
61-64 58-60 ＞62
65
HRC
840
860 800
800 840
53-58 62-66 62 62-64 62-65
150℃ 63
810-870 800-870 780-800 炉冷
850-870
正 温度℃ 820-860 820-860 830-860 850-880
火 冷却
空冷
温度℃ 淬
硬度 火
HRC
810 57-64
810 57-64
870 ＞60
860 56-62
880 54-56
880 950 1050 1130 58-60 60-62 62-63 42-45
各 150℃ 61
61
61
56
54
59
60
63
42
种 200℃ 58
58
60
55
52
58
59
62
42
不 300℃ 54
54
56
51
48
53
58
59
43
同 400℃ 47
47
51
49
42
48
57
57
44
温 500℃
39
39
43
45
39
42
54
55
48
钢铁材料的一般热处理,一张表全懂了
热处理是指金属材料在固态下，通过加热、保温、冷却的手段，改变金属材料内部的组织状态，从而获得所需性能的一种热加工工艺。
常见的热处理的方法请参考下表。
名称热处理过程热处理目的1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。
防止零件加工后变形及开裂退火类别(1)完全退火将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900ºC)以上30—50ºC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却)细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件(2)球化退火将钢件加热到临界温度以上20～30ºC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢(3)去应力退火将钢件加热到500～650ºC，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般采用随炉冷却)消除钢件焊接和冷校直时产生的内应力，消除精密零件切削加工时产生的内应力，以防止以后加工和用过程中发生变形去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等2．正火将钢件加热到临界温度以上40～60ºC，保温一定时间，然后在空气中冷却①改善组织结构和切削加工性能②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理③消除内应力3．淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等淬火类别(1)单液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却单液淬火只适用于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。
常用材料及零件热处理
常用材料及零件热处理
3.表面热处理方法特点和应用
表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和朔性（即表面火），或同时表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表层硬度更高的处理方法。
6.钢的淬透性
不同的钢种，接受淬火的能力不同，淬透层深度愈大，表明该钢种的淬透性愈好。
淬透性大的钢，其力学性能沿截面分布均匀；而淬透性小的钢心部力学性能低。
但全部淬透的工件，通常表面残留拉应力，对工件承受疲劳不利，工件热处理中也易变形开裂。
未淬透工件表面可残留压应力，反而有一定好处。
淬透层深度是指由淬火表面马氏体---50％马氏体+50％珠光体层的深度。
碳钢的淬透性低。
在设计大尺寸零件时，用碳钢正火比用碳钢调质更经济，而效果相似。
直径较大并具有几个台阶的台阶轴，需经调质处理时，考虑到淬透性影响，应先粗车成形，然后调质。
如果以棒料先调质，再车外圆，由于直径大，表面淬透层浅，阶梯轴尺寸较小的部分调质后的组织在粗车时可能被车去，起不到调质作用。
7.几种典型零件热处理示例
机床齿轮等零件常用材料及热处理。
第3章钢的热处理
化学热处理
渗碳 碳氮共渗 渗氮 氮碳共渗 渗其它非金属 渗金属 多元共渗 溶渗
三、热处理的原理
铁碳合金相图是确定热处理工艺的重 要依据。它是表示平衡状态下不同化学成 分的铁碳合金在不同温度时所具有的组织 和状态的图形。
热处理的过程
金属材料零件
加热至某一温度区间 保温
奥氏体组织
屈氏体组织
马氏体组织 索氏体组织 贝氏体组织
3、球化退火的应用范围为( A. 亚共析钢和合金钢件 C. 不能用于过共析钢
4. 比较正火与退火的异同点，生产中如何选用退火与正火？
一、淬火
1、淬火的概念和目的 淬火是将工件加热到奥氏体化后，保持一 定的时间，以适当方式冷却（水冷或油冷）， 获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺 马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱 和固溶体，硬度较高，用M表示，马氏体中 含碳量越高，其硬度也越高。
工艺 特点
应用 范围
一、淬火
2、淬火方法和应用
一、淬火
2、淬火方法和应用 淬火开裂现象
一、淬火
3、钢的淬透性 淬透性是以在规定条件下钢试样淬硬深度 和硬度分布表征的材料特性。 淬硬深度是从淬硬的工件表面量至规定硬 度值(一般为550HV)处的垂直距离。 淬硬深度愈深，淬透性愈好。 影响钢淬透性的决定因素是马氏体临界冷 却速度。大多数合金元素(除钴外)降低钢的马 氏体临界冷却速度，因而能显著提高钢的淬透 性。
用于淬火返修件，消除淬火应力，细化 组织，防止重新淬火后变形或开裂。
练习
1、用锻、铸、方法制造的零件毛坯，为消除毛坯内应力，均匀 组织，改善切削加工性能，为后序工作做准备，常采用（ A、调质 B、淬火 C、回火 D退火或正火 ）
2、为了细化晶粒提高力学性能改善切削加工性，常对低碳钢件 进行的热处理是( A. 完全退火 ) B. 球化退火 ) B. 过共析钢和合金工具钢等 D. 以上都对 C. 正火 D. 淬火
常用钢材热处理硬度值参考表
。 用作冲压件、压延件，各类不承受载 荷的覆盖件、渗碳，渗氮、氰化件、制作 各类套筒、靠模、支架
强度、硬度较高，塑性好、焊接性尚 用于受力不大，温度<150℃的低载荷零
30 好，可在正火或调质后使用，适于热锻 件：如丝杆、拉杆、轴键、齿轮、轴套筒
、热压。被切削性良好
等，渗碳件表面耐磨性好，可作耐磨件
HRC55-62 强度韧性均好，承受高应力、耐磨件，齿轮、心轴。 8-12元/千克
HRC58-65 测力弹簧、一般机械的圆、方螺旋弹簧。
15-20元/千克
HRC45-50 小尺寸座垫脚石弹簧、发条、离合器簧片。
15-20元/千克
HRC55-62 强度耐磨性好，轴、万向接头轴等。
12-15元/千克
HRC60-64 硬度与耐磨性好，高碳铬轴承钢，轴承外圈。
最常用中碳调质钢，综合力学性能良 主要用于制造强度高的运动件，如透平机
优
45
好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型 叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗 件宜采用调质处理，大型件宜采用正火 杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应
质
处理
力退火
碳
含碳量最高的高碳结构钢，强度、硬度
素
比其他高碳钢高，但弹性略低，其他性 铁道车辆、扁形板弹簧、圆形螺旋弹簧
50-68元/千克 日本
HRC58-64 凸凹模、低切削速刀具、量具、耐磨件(脆)。
9-15元/千克
HRC55-60 硬度低、韧性和塑性高，易拉延、弯曲等，套筒。 10-12元/千克
HRC42-55 塑性、韧性、焊接性能好，强度低，螺栓、螺钉。 5-6元/千克
HRC42-55 强度高、韧性中等，轴类、螺栓、螺钉、齿轮。 6-8元/千克
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
热处理对钢铁材料的热膨胀系数的影响
热处理对钢铁材料的热膨胀系数的影响热处理对钢铁材料的性能有着重要的影响，其中之一就是对热膨胀系数的影响。
热膨胀系数是描述物体在温度变化时线膨胀或收缩程度的物理量。
钢铁材料在热处理过程中经历了晶体结构的改变，从而导致热膨胀系数的变化。
本文将对热处理对钢铁材料热膨胀系数的影响进行探讨。
一、钢铁材料热处理的概述热处理是通过加热和冷却的方式对钢铁材料进行物理和化学性能的改变，以达到提高材料硬度、强度、韧性等方面的目的。
常用的热处理方法包括淬火、回火、正火、退火等。
这些热处理方法能够改变钢铁材料内部的晶体结构，从而使得材料性能发生变化。
二、热处理对钢铁材料热膨胀系数的影响钢铁材料在热处理过程中会发生晶界的变化和晶格参数的改变，这些变化会直接影响材料的热膨胀系数。
通常情况下，经过热处理后的钢铁材料的热膨胀系数相对于未经处理的材料会发生变化。
热处理中的淬火过程会使钢铁材料中的奥氏体相转变为马氏体相。
由于马氏体相具有较高的硬度和脆性，这种结构的钢铁材料具有较小的热膨胀系数。
相反，回火过程是将淬火后的钢铁材料加热到一定温度并保温一段时间，使马氏体相分解为较软和韧性较好的渗碳体和残留奥氏体。
这些结构的钢铁材料通常具有较大的热膨胀系数。
因此，在淬火和回火过程中，热处理会对钢铁材料的热膨胀系数产生显著影响。
另外，热处理还会改变钢铁材料中的晶格参数。
晶格参数是描述晶体结构的重要参数，也是影响热膨胀系数的一个因素。
经过热处理后，钢铁材料的晶格参数会发生改变，而晶格参数的变化又会直接影响热膨胀系数。
由于热处理导致的晶格参数的改变是钢铁材料内部晶体结构的重构，因此热处理对钢铁材料的热膨胀系数具有重要的影响。
三、热处理参数对热膨胀系数的影响除了热处理过程本身对钢铁材料的热膨胀系数产生影响外，热处理参数也对热膨胀系数具有一定的影响。
热处理参数包括加热温度、保温时间等。
一般而言，热处理温度越高，钢铁材料的晶体结构就越容易发生变化，热膨胀系数也会随之变大。
钢材的热处理方法和特性(精)
-- 钢材的热处理方法和特性※均质退火处理简称均质化处理(Homogenization,系利用在高温进行长时间加热,使内部的化学成分充分扩散,因此又称为『扩散退火』。
加热温度会因钢材种类有所差异,大钢锭通常在1200℃至1300℃之间进行均质化处理,高碳钢在1100℃至1200℃之间,而一般锻造或轧延之钢材则在1000℃至1200℃间进行此项热处理。
※完全退火处理完全退火处理系将亚共析钢加热至Ac3温度以上30~50℃、过共析钢加热至Ac1温度以上50℃左右的温度范围,在该温度保持足够时间,使成为沃斯田体单相组织(亚共析钢或沃斯田体加上雪明碳体混合组织后,在进行炉冷使钢材软化,以得到钢材最佳之延展性及微细晶粒组织。
※球化退火处理球化退火主要的目的,是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成为球状,使改善钢材之切削性能及加工塑性,特别是高碳的工具钢更是需要此种退火处理。
常见的球化退火处理包括:(1在钢材A1温度的上方、下方反复加热、冷却数次,使A1变态所析出的雪明碳铁,继续附着成长在上述球化的碳化物上;(2加热至钢材A3或Acm温度上方,始碳化物完全固溶于沃斯田体后急冷,再依上述方法进行球化处理。
使碳化物球化,尚可增加钢材的淬火后韧性、防止淬裂,亦可改善钢材的淬火回火后机械性质、提高钢材的使用寿命。
※软化退火处理软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600℃至650℃范围内(A1温度下方,维持一段时间之后空冷,其主要目的在于使以加工硬化的工件再度软化、回复原先之韧性,以便能再进一步加工。
此种热处理方法常在冷加工过程反复实施,故又称之为制程退火。
大部分金属在冷加工后,材料强度、硬度会随着加工量渐增而变大,也因此导致材料延性降低、材质变脆,若需要再进一步加工时,须先经软化退火热处理才能继续加工。
※弛力退火处理弛力退火热处理主要的目的,在于清除因锻造、铸造、机械加工或焊接所产生的残留应力,这种残存应力常导致工件强度降低、经久变形,并对材料韧性、延展性有不良影响,因此弛力退火热处理对于尺寸经度要求严格的工件、有安全顾虑的机械构件事非常重要的。
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钢铁材料的一般热处理，一个表全懂了
钢铁材料的一般热处理名称热处理过程热处理目的
1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。
防止零件加工后变形及开裂退火类别(1)完全退火将钢件加热到临界温度(不
同钢材临界温度也不同，一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却)细化晶粒，均匀组织，
降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件(2)球化退火将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃
以下再出炉空冷降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢(3)去应力
退火将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般采用随炉冷却)消除钢件焊接和冷校直时产生的内
应力，消除精密零件切削加工时产生的内应力，以防止以后加工和用过程中发生变形去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等2．正火将钢件加热到临界温度以上
40～60oC，保温一定时间，然后在空气中冷却①改善组织
结构和切削加工性能②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理③消除内应力3．淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性②使钢件
在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等淬火类别(1)单液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却单液淬火只适用于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。
淬火时，对于直径或厚度大于5～8mm的碳素钢件，选用盐水或水冷却；合金钢件选用油冷却(2)双液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，先在水中快速冷却至300—400oC，然后移人油中冷却
(3)火焰表面淬火用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到零件
表面，使零件迅速加热到淬火温度，然后立即用水向零件表面喷射, 火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，如曲轴、齿轮和导轨等
(4)表面感应淬火将钢件放在感应器中，感应器在一定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电流，使钢件表面迅速加热(2一lOmin)到淬火温度，这时立即将水喷射到钢件表面。
经表面感应淬火的零件，表面硬而耐磨，
而心部保持着较好的强度和韧性。
表面感应淬火适用于中碳钢和中等含碳量的合金钢件
4．回火将淬火后的钢件加热到临界温度以下，保温一段时间，然后在空气或油中冷却回火是紧接着淬火以后进行的，也是热处理的最后一道工序①获得所需的力学性能。
在通常情况下，零件淬火后的强度和硬度有很大提高，但塑性和韧性却有明显降低，而零件的实际工作条件要求有良好的强度和韧性。
选择适当的回火温度进行回火后，可以获得所需的力学性能②稳定组织，稳定尺寸③消除内应力
(1)低温回火将淬硬的钢件加热到150-50oC,并在这个温度
保温一定时间，然后在空气中冷却,低温回火多用于切削刀具、量具、模具、滚动轴承和渗碳零件等消除钢件因淬火而产生的内应力类别(1)中温回火将淬火的钢件加热到350～450％，经保温一段时间冷却下来,一般用于各类弹簧及热冲模等零
件使钢件获得较高的弹性、一定的韧性和硬度
(1)高温回火将淬火后的钢件加热到500～650oC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力5．调质将淬火后的钢件进行高温(500～600oC)回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的细化晶粒，使钢件获得较高
韧性和足够的强度，使其具有良好的综合力学性能6．时效处理(1)人工时效将经过淬火的钢件加热到100～160℃，经过长时间的保温，随后冷却消除内应力，减少零件变形，稳定尺寸，对精度要求较高的零件更为重要(2)自然时效将铸件放在露天；钢件(如长轴、丝杠等)放在海水中或长期悬吊或
轻轻敲打要经自然时效的零件，最好先进行粗加工7．化学热处理将钢件放到含有某些活性原子(如碳、氮、铬等)的化
学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能
化学热处理(1)钢渗的碳将碳原子渗入钢件表层常用于耐磨
并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性(2)
钢渗的氮将氮原子渗入钢件表层常用于重要的螺栓、螺母、销钉等零件提高钢件表层的硬度、耐磨性、耐蚀性类别(3)
钢的氰化将碳和氮原子同时渗人到钢件表层适用于低碳钢、中碳钢或合金钢零件，也可用于高速钢刀具提高钢件表层的硬度和耐磨性8．发黑将金属零件放在很浓的碱和氧化剂溶液中加热氧化，使金属零件表面生成一层带有磁性的四氧化三铁薄膜常用于低碳钢、低碳合金工具钢由于材料和其他因素的影响，发黑层的薄膜颜色有蓝黑色、黑色、红棕色、棕褐色等，其厚度为0.6～O．8μm防锈、增加金属表面美观
和光泽，消除淬火过程中的应力。