钢的表面热处理
钢的热处理及表面处理技术
• M体转变特点：
• ①无扩散型转变 • ②降温形成:连续冷却完成 • ③瞬时性 • ④转变的不完全性
Fe-1.8CF，e-1冷.8至C，-10冷0℃至-60℃
M形成时体积↑，造成很大 内应力。
• 冷处理：P42
1)无扩散 Fe 和 C 原子都不进展扩散，M是C过饱 和的体心立方的F体，固溶强化显著。
↓ • 总结：A体晶粒越粗大，那么晶界越少，
形核几率越小，那么A体越稳定，C曲线 右移。淬透性越好
• 三、钢的淬透性
• 〔三〕淬透性的测 定
四、钢的回火〔P127〕
1．概念(Conception)
将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度， 保温后冷却下来的一种热处理工艺。
2.目的(purpose) 〔1〕稳定工件组织、性能和尺寸 〔2〕减小或消除剩余应力，防止工件的 变形和开裂 〔3〕降低工件的强度、硬度，提高其塑 性和韧性，以满足不同工件的性能要求
C %↑→ M 硬度↑， 片状M 硬度高，塑韧性差。板条M 强度高，塑韧性较好
二、共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变
共
析
碳
钢
连
续
冷
却
水淬
无
M+AR
B
体
转变终止线
P 退火
T
S 正火
T+ 油淬 M
亚共析钢连续冷却转变 过共析钢连续冷却转变
炉冷→ F + P 空冷→ F(少量) + S 油冷→ T + M+AR 水冷→ M +AR
(三〕淬透性的测定
〔一〕钢的淬透性与淬硬性的概念
• 淬透性：钢在淬火时能够获得M体的能力，它是 钢材本身固有的属性，主要取决于M体的临界冷 却速度
钢的表面热处理
第八章钢的表面热处理知识要点：表面热处理的目的、分类；常用的表面热处理工艺（感应加热表面淬火和渗碳）；了解表面热处理的典型零件。
一、表面热处理的目的1．提高零件的表面性能，具有高硬度、高耐磨和高的疲劳强度。
→保证高精度2．使零件心部具有足够高的塑性和韧性。
→防止脆性断裂。
“表硬心韧”二、表面热处理的分类及工艺特点主要有两大类：表面淬火和化学热处理。
（一）表面淬火1．工艺：将工件表面快速加热到奥氏体区，在热量尚未达到心部时立即迅速冷却，使表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持原始组织的一种局部淬火方法。
工艺特点：（1）不改变工件表面化学成分，只改变表面组织和性能；（2）表面与心部的成分一致，组织不同。
2．所用材料一般多用中碳钢、中碳合金钢，也有用工具钢、球墨铸铁等。
典型零件:如用40、45钢制作的机床齿轮齿面的强化、主轴轴颈处的硬化等。
3．常用表面淬火方法主要有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火和激光加热表面淬火。
（1）感应加热表面淬火原理：通以一定频率交变电流的感应线圈，产生的交变磁场在工件内产生一定频率的感应电流（涡流），利用工件的电阻而将工件加热；由于感应电流的集肤效应，使工件表层被快速加热至奥氏体化，随后立即快速冷却，在工件表面获得一定深度的淬硬层。
感应线圈→交变磁场→感应电流→工件电阻→加热，集肤效应→表层加热，快冷→淬硬层。
工件淬硬层的深度与频率有关：A. 0.2～2mm，高频感应加热（100—500KHz），适用于中小型齿轮、轴等零件；B．2～10mm，中频感应加热（0.5—10KHz），大中型齿轮、轴；C．〉10—15mm，工频感应加热（50Hz），用于大型轴、轧辊等零件。
特点：淬火质量好，表层组织细密、硬度高、脆性小、疲劳强度高；生产频率高、便于自动化，但设备较贵，不适于单件和小批量生产。
应用：主要零件类型是轴类、齿轮类、工模具，最常见的有：齿轮，如机床和精密机械上的中、小模数传动齿轮，蒸汽机车、内燃机车、冶金、矿山机械等上的大模数齿轮。
钢的表面热处理
第二节 钢的表面热处理
二、感应加热淬火 利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面受 到局部加热，并进行快速冷却的淬火工艺称为感应加热淬火。 原理：将工件放入空心钢管绕成的感应器中，通入一定 频率的交流电，以1产生交变磁场。于是，工件内部就会产 生频率相同，方向相反的2感应电流(涡流)。由于涡流的趋 肤效应，使涡流在工件截面上的分布是不均匀的。表面电流 密度大，内部电流密度小，感应器中的电流频率越高，3涡 流越集中于工件的表层。由于工件4表面涡流产生的热量， 使5工件层迅速加热到淬火温度(内部仍接近室温)随即6快速 冷却从而达到表面淬火的目的。为了得到不同的淬硬层深度， 可采用不同频率的电流进行加热。
第二节 钢的表面热处理
在动载荷及摩擦条件下工作的齿轮，曲轴等零件，要求 表面具有高硬度和耐磨性，而心部具有足够的塑性和韧性。 如汽车、拖拉机的传动齿轮，为了保证具有高的耐磨性，一 般要求表面硬度为58～64 HRC；为了使心部有足够的塑性 的和韧性，则一般要求硬度为40 HRC左右。 要达到上述要求，如果仅从选材方面去解决是困难的。 若采用高碳钢，硬度虽高，但心部韧性不足；若用低碳钢则 心部韧性虽好，但表面硬度低，不耐磨。因此，工业上广泛 采用表面热处理。 表面热处理是仅对工件表层进行热处理，以改变其组织 和性能的工艺。表面淬火是最常用的表面热处理。
回顾与小结
31、什么是渗氮？目的是什么？
32、渗碳后要经过哪些处理才能有？ 34、渗氮的适用范围？ 35、什么是碳氮共渗？常用的是哪种工艺? 36、碳氮共渗与渗碳相比有哪些优点？
第三节 钢的化学热处理
渗碳后需进行淬火及低温回火处理，才 能有效发挥渗碳层的作用，达到工件所需性 能要求。渗碳零件经淬火及低温回火后，表 层显微组织为针状马氏体和均匀分布的细粒 状渗碳体，硬度高达5 8～64 HRC，心部因 是低碳钢，其显微组织仍为铁素体和珠光体 (某些低碳合金钢，其心部组织为低碳马氏体 及铁素体)，所以心部具有较高韧性和适当的 强度。
钢的热处理及表面热处理
钢的热处理及表面热处理热处理1.定义：指在固态下将材料加热至一定温度，保持一定时间，并以适当速度冷却，以获得所需微观结构和性能的工艺方法。
2．热处理的工艺过程。
包括三个阶段：加热、保温和冷却，如图所示。
加热：热处理的第一道工序。
不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。
保温：目的是确保工件充分燃烧，防止脱碳、氧化等。
保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材料直接相关。
一般按每分钟1~2mm计算；工件越大，材料的导热性越差，保温时间越长。
冷却：最后一道工序，也是最重要一道工序。
冷却速度不同，工件热处理后的组织和性能不同。
3.目的和作用在工业生产中，热处理的应用很广泛。
据统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。
总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。
目的：第一，提高材料的使用性能，延长零件的使用寿命。
二是提高材料的工艺性能，保证后续加工的顺利进行。
它们的共同点是，它们只改变内部组织结构，而不改变表面形状和大小。
4．基本类型（1）根据加热和冷却方法的不同分类，以及微观结构和性能的特点（见教材）（2）根据热处理在零件生产过程中的地位和作用预备热处理：是零件加工过程中的一道中间工序（也称为中间热处理），其目的是改善锻、铸毛坯件组织、消除应力，为后续的机加工或进一步的热处理作准备。
最终热处理：指能够提供工件使用性能的热处理。
其目的是使通过成形过程达到所需形状和尺寸的零件达到所需的使用性能。
根据铁碳平衡相图，共析钢加热到超过a1温度时，全部转变为奥氏体；而亚共析钢和过共析钢加热到a3和acm以上获得单相奥氏体。
通常，加热过程中的实际临界温度标有字母“C”，如AC1、AC3和ACCM；冷却过程中的实际临界温度标有字母“R”，如AR1、Ar3、ARCM等。
其物理含义为：ac1：加热时珠光体向奥氏体转变的温度；ar1：冷却时奥氏体向珠光体转变的温度；AC3：加热过程中所有共析铁素体转变为奥氏体的最终温度；Ar3：冷却过程中奥氏体向铁素体转变的起始温度；ACCM：加热过程中所有二次渗碳体溶解为奥氏体的最终温度；ARCM：冷却过程中二次渗碳体从奥氏体中析出的温度。
钢的表面热处理
钢的表面热处理
钢的表面热处理是一种常见的工艺，用于改变钢材表面的性质以满足特定的功能要求。
常见的钢表面热处理包括渗碳、淬火、淬灭火、调质等。
1. 渗碳：钢材表面经过高温处理，与碳源（如固体碳或气体）接触，使碳原子渗透到钢材表面，形成高碳含量的渗碳层。
渗碳层可以提高钢材的表面硬度和耐磨性。
2. 淬火：将钢材加热至临界温度以上，然后迅速冷却。
这种快速冷却可以使钢材表面形成马氏体组织，提高钢材的硬度和强度。
淬火还可以改善钢材的耐磨性和韧性。
3. 淬灭火：将淬火后的钢材立即放入温和的液体中（如水或油）进行冷却。
淬灭火可以减缓淬火速度，从而减少残余应力和减少变形。
4. 调质：淬火后的钢材经过再加热，然后放置在适当的温度下保持一段时间，使钢材内部的残留应力得到释放和分散，从而提高钢材的韧性和强度。
钢的表面热处理可以根据具体要求选择不同工艺，以满足钢材的特定性能要求，如硬度、耐磨性、韧性等。
钢的五种热处理工艺
钢的五种热处理工艺热处理工艺——表面淬火、退火、正火、回火、调质工艺：1、把金属材料加热到相变温度（700度)以下,保温一段时间后再在空气中冷却叫回火。
2、把金属材料加热到相变温度（800度）以上,保温一段时间后再在炉中缓慢冷却叫退火。
3、把金属材料加热到相变温度(800度）以上，保温一段时间后再在特定介质中（水或油)快速冷却叫淬火.◆表面淬火•钢的表面淬火有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损,因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。
由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。
感应表面淬火后的性能:1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3单位（HRC）。
2。
耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高.这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小,碳化物弥散度高,以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果.3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高,缺口敏感性下降。
对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力,因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。
一般硬化层深δ＝（10～20）％D。
较为合适,其中D。
为工件的有效直径.◆退火工艺退火是将金属和合金加热到适当温度,保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。
总之退火组织是接近平衡状态的组织。
•退火的目的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，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备.③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。
表面热处理
定义： 将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质
中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成 分、组织和性能的一种热处理工艺。
化学热处理的基本过程: 渗剂分解出活性原子 →工件表面吸收活性原子 → 活性原子从工件表层向内部的扩散
7.3.2、表面化学热处理
一、什么是化学热处理？
钢件和铸铁件
采用低电压、大电流，通 过压紧在工件表面的滚轮与工 件形成回路，靠接触电阻热实 现快速加热，滚轮移去后即进 行自激冷淬火。
淬硬层达0.15-0.35mm， 硬度均匀，且变形小，目前主 要用于导轨的强化。
7.3.2 化学热处理
一、化学热处理原理 二、钢的渗碳 三、钢的渗氮 四、钢的碳氮和氮碳共渗
化学热处理
1）、气体渗碳 ➢ 按热源分为电加热炉和煤气加热炉。 井式气体渗碳炉
1）、气体渗碳
方法：滴注式渗碳
介质：苯、醇、煤油等液体
工艺：将工件装在密封的渗碳炉中，加热到900～950℃(常用
930℃)，向炉内滴入煤油、苯、 甲醇、丙酮等有机液体，在高 煤油
风扇电机
温下分解成CO、CO2、H2及 CH4等气体组成的渗碳气氛。
（3）二次淬火 目的：
• 第一次淬火TH > Ac3，细化心部组织↑其性能 • 第二次淬火TH > Ac1，细化表层组织↑其性能 •故可获得表面具有高硬度、耐磨性和疲劳强度，
心部具有良好的强韧性和塑性。
应用： 仅适用于本质粗晶粒钢和使用性能要求很高
的工件。这种方法工艺较复杂，因加热次数多， 工件易氧化、脱碳和变形，成本高等缺点，故目 前该工艺已很少采用。
改变钢的表层化学成份→化学热处理
7.3.1表面淬火
一、感应加热表面淬火
常用钢热处理工艺
常用钢热处理工艺热处理是一种通过改变金属结构来改善其力学性能的方法。
常用钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
下面对这几种常用钢热处理工艺进行详细介绍。
1. 退火退火是指将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却。
退火工艺分为完全退火和等温退火两种。
完全退火是将钢材加热至超过临界温度，然后慢慢降温。
等温退火是将钢材加热至超过临界温度，然后在等温时间内，使钢材的温度均匀，从而使钢材的组织变得均匀，于是提高了钢材的韧性。
2. 正火正火是将钢加热到一定温度，然后快速冷却。
正火一般分为低温正火，中温正火和高温正火三种。
低温正火使钢材的硬度提高，但是韧性降低。
高温正火使钢材的韧性提高，但是硬度降低。
中温正火平衡了钢材的硬度和韧性。
3. 淬火淬火是指将钢加热到超过临界温度，然后快速冷却。
淬火一般分为油淬、水淬和气淬三种。
油淬适用于要求较低的钢材，水淬适用于要求较高的钢材，气淬适用于要求最高的钢材。
淬火后钢材的硬度很高，但是韧性降低，此时需要回火来消除内部应力，提高钢材的韧性。
4. 回火回火是将淬火后的钢在一定温度下加热一段时间，然后由于自然冷却所形成的工艺。
回火分为低温回火和高温回火两种。
低温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。
高温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。
5. 表面淬火表面淬火是一种特殊的热处理工艺，用于提高钢材的表面硬度和耐磨性。
表面淬火和淬火不同的是，只在钢材表面进行加热和快速冷却。
这种技术对钢材表面的耐磨性提高很大，但是对钢材硬度的提高不大。
总之，钢材热处理是提高钢材力学性能的重要方法，常用的钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
选择适当的热处理工艺可以使钢材达到最佳的机械性能。
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————————————教学过程———————————— 回顾上节内容：上次课钢的整体热处理讲了钢在加热、保温、冷却过程中其组织、结构的变化，进而影响钢的性能，冷却方式是热处理的关键，四种热处理的目的、工艺各有不同，集中在加热的温度和冷却方式两方面。
导入新课：在扭转、弯曲等交变负荷、冲击载荷作用下的机械零件，它的表面层承受着比心部更高的应力，加上摩擦，因此对零件的表面层提出了强化的要求，要求具有更高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限。
而心部仍有足够的塑性和韧性。
新课2.2.3 钢的表面处理（或表面热处理）表面处理是做什么的？哪些零件需要做表面处理？钢的表面处理方法包括：表面淬火——只改变组织结构不改变化学成分化学热处理——既改变组织结构又改变化学成分一、表面淬火•工艺（概念）：对零件进行快速加热，在表面层迅速达到淬火温度，而心部未被加热的情况下立即淬火冷却，使表面层得到高硬度的马氏体，而心部仍保持原来较好的韧性和塑性。
•特点：快速加热，立即冷却•适用于中碳钢（0.25~0.60%）•分类：按加热方式可分为感应加热、火焰加热、电接触加热和电解加热等。
最常用的是前两种：（1）感应加热表面淬火：分“高频，中频、工频”三种。
（2）火焰加热表面淬火（一）感应加热表面淬火：•原理：线圈通以交流电→产生交变磁场→工件产生感应电流；感应电流在工件表层密度最大，而心部几乎为零（这种现象称为集肤效应）；工件表面由于存在电阻而被迅速加热，几秒钟之内迅速加热到远高于Ac3以上的淬火温度；迅速喷水冷却工件，在零件表面获得一定深度的硬化层（淬硬马氏体）；心部保持低温，仍为原始组织。
•电流频率越高，感应电流透入深度越浅，加热层也越薄。
→→→通过改变电流频率可以得到不同的淬硬层深度。
•感应加热的种类及应用•特点：1 加热温度高，升温快。
这是电感应加热的特点。
2 工件表层易得到细小的马氏体，硬度比普通淬火提高2～3HRC，且脆性较低。
3 工件表层存在残余压应力，因而疲劳强度较高。
4 工件表面质量好。
这是由于加热速度快，没有保温时间，工件不易氧化和脱碳，且由于内部未被加热，淬火变形小。
5 淬硬层深度易于控制；生产效率高，便于实现机械化、自动化。
简言之：感应淬火零件变形小，组织细，硬度高，表面质量好；劳动生产率高，节能，成本低；易实现机械化、自动化、大批量流水生产。
但设备昂贵，维修、调整较困难，不适于形状复杂的零件生产及单件生产。
•适用感应淬火的材料主要用于含碳量为0.4％～0.5％的中碳结构钢和中碳合金钢(40Cr、40MnB)，也可用于工具钢。
•在做表面淬火前通常要对零件进行正火或调质（保证零件心部有良好的强韧性，并使淬火表面的硬度分布均匀）；淬火后进行低温回火以降低淬火应力和脆性。
即：正火或调质→→表面淬火→→低温回火(二）火焰加热表面淬火：原理：利用氧炔焰加热工件表面，喷水冷却。
特点：设备简单，成本低；加热、淬火的质量不易控制；适宜大型零件，或单件、小批量生产的零件。
火焰加热表面淬火示意图二、化学热处理•工艺（概念）：将零件放入某种活性介质中，经加热、保温，使介质的原子渗入零件表层中，改变表层的化学成分、组织和性能。
•基本过程：包含分解、吸收、扩散三个过程1）化学渗剂在加热及催化剂作用下分解活性原子。
2）活性原子溶入铁的晶格形成固溶体，或与钢中某种元素形成化合物，即活性原子被工件表面吸收。
3）活性原子由外向内逐渐扩散，形成一定的扩散层。
•分类：（1）渗碳：（2）渗氮（俗称氮化）（3）碳氮共渗（俗称氰化）（4）渗金属还有渗硫、渗硼、渗铝、渗钒、渗铬等。
1、渗碳(1)基本概念经加热、保温，碳原子渗入零件表面，提高其含碳量，从而增加表面的硬度和耐磨性。
（2）分类（按渗碳方法）固体渗碳其中，气体渗碳生产率高，劳动条件好；渗碳过程易于控制，渗层质量好；适于大批量生产，应用最广。
气体渗碳的工艺方法●采用液体或气体碳氢化合物作为渗碳剂，如：煤油、甲苯或含碳的气体。
●渗碳温度是900~950℃；渗碳时间（保温时间）取决于要求的渗碳层深度，从几小时到十几小时不等。
井式气体渗碳炉（3）渗碳后的工件组织●渗碳通常用于含碳0.15%～0.20%的低碳钢。
注意：任何钢所能达到的最大硬度只取决于含碳量。
●渗碳表层的含碳量可达0.85%～1.05%，由外向内含碳量逐渐降低。
●渗碳层由外向内依次为过共析层、共析层、亚共析层和心部原始组织。
（4渗碳后必须淬火和低温回火，使表层获得高碳马氏体（表层组织为细小针状马氏体和粒状分布的渗碳体组织），具有高的硬度和耐磨性；即：渗碳→→淬火→→低温回火低碳钢渗碳淬火后，表层硬度高、耐磨性好，心部韧性好。
→→→渗碳主要用于承受较大冲击载荷（心部韧性要好）和在严重磨损（表层硬度要高）条件下工作的零件。
传动齿轮通常采用渗碳热处理工艺，以提高其硬度和耐磨性。
2、渗氮（氮化）渗氮是将氮原子渗入钢件表面，形成以氮化物为主的渗氮层，以提高渗层的硬度、耐磨、耐蚀和耐疲劳强度等多种性能。
1）渗氮过程将工件放入密封的渗氮炉，通入氨气，加热，保温20~50h。
氨气分解出氮原子渗入工件中，形成富氮层而完成氮化。
渗氮温度600℃，此时铁具有最好的吸氮能力。
2）氮化后的组织和性能※氮化后零件表面硬度比渗碳的还高，耐磨损性能很好，但脆性较大。
※氮化层具有一定的抗蚀性能。
※渗氮之前应进行调质处理，改善心部性能。
渗氮后无须再做其他热处理。
原因：不须淬火，是因为硬度已足够高，且淬火主要是影响碳，对氮无影响；即：调质处理→→渗氮※渗氮温度低→→零件变形小，通常毋需再加工。
综上，渗氮适合于精度高、冲击载荷小、抗磨损能力强的零件，如精密零件、精密齿轮。
缺点：成本高，生产周期长。
3、碳氮共渗又称氰化，钢件表面同时渗入碳原子和氮原子，形成碳氮共渗层，以提高工件的耐磨性和疲劳强度。
1）高温碳氮共渗（820~920℃）以渗碳为主，气氛中含有一定氮时，碳的渗入速度比相同温度下单独渗碳的速度要高，厚度更深。
2）低温碳氮共渗（520~580℃）以渗氮为主，共渗后表面形成白亮层，可大大提高工件的耐磨性和抗咬卡、抗擦伤的性能。
4、渗金属是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。
渗金属使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。
生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。
如渗钒后硬度可高达1800－2000HV。
适合于工具钢、模具钢，用于增强抗磨损能力。
举例说明热处理的作用例1：某机车柴油机曲轴选用42CrMo钢制造，制作工艺如下：下料→锻造成毛坯→退火→粗车加工→调质→精加工→中频表面淬火→低温回火→研磨→入库。
解释：共有四道热处理工序。
锻造之后毛坯件退火采用的球化退火，目的是消除带状组织，调整硬度以便切削。
这里的调质有两个重要目的：一是赋给曲轴较好的综合机械性能（后面的中频淬火达不到此目的），二是调整好表层组织，为中频淬火作组织准备。
中频淬火并低温回火，属于最终热处理，赋给曲轴的抗磨损性能。
例2：某汽车齿轮采用20CrMoTi钢制造，其制造工艺如下：下料→锻造成圆饼→退火→粗车并铣齿成型→精铣齿轮→渗碳淬火、低温回火→研磨→入库。
解释：退火是预备热处理，目的是降低锻造应力、降低锻造硬化、细火晶粒、均匀化学成分。
渗碳淬火并低温回火是最终热处理，目的是增强齿轮的耐磨性。
处理工艺缺陷与零件结构钢热处理后的缺陷常有硬度不高、硬度分布不均匀、变形与开裂等。
一热处理件结构工艺性：1．零件的尖角、棱角处要有倒角，如下图。
因为尖角、棱角部分是淬火时应力最为集中的地方，往往成为裂纹的起点。
2. 设计时要避免厚薄悬殊，以免淬火后薄壁处变形，如下图左；零件结构宜对称，如下图右，淬火后零件椭园度变大，为此开一个工艺孔可减少椭园度。
3．在选择材质时，严格按标准取用钢材，特别要注意其中的化学成分以及硫、磷含量、非金属夹杂杂等级是否符合标准。
4．合理安排加工工艺路线，通过淬火之前的热处理（退火、正火等）将组织调整到正常组织，内应力予以消除，特别要使组织细化。
5．前序的冷加工及热加工不要留下表面及内部裂纹及深的刀痕。
6．淬火前工件予留足够的加工余量。
零件淬火变形后可通过机械方法校直，减少变形量，但仍恢复不到要求的公差，因此需要要通过切削或磨削的办法消除变形，为此淬火之前必须留足加工余量。
-------------------------------------------------------------------------------------------- 按化学成分，钢材可分为碳素钢和合金钢两大类2.3 碳素钢一碳素钢的分类碳钢分类方法很多，常见的分类方法有：(1)按钢中碳含量分类低碳钢(Wc＜0.25%)、中碳钢(0.25≤Wc≤0.60%)高碳钢(Wc＞0.60%)。
(2)按钢的质量等级分类（硫、磷含量）①普通质量碳钢（Ws＞0.045%、Wp＞0.045%）不需要特别控制质量。
如：一般用途碳素结构钢、碳素钢筋钢。
②优质碳钢（硫、磷含量比普通质量碳钢少）需要特别严格控制质量。
如：机械工程结构用优质碳钢、冲压薄板的低碳结构钢。
③特殊质量碳钢（Ws≤0.020%、Wp≤0.020%）需要特别严格控制质量和性能。
如：保证淬透性碳钢、碳素弹簧钢、特殊易切削钢、碳素工具钢等。
(3)按钢的用途分类①碳素结构钢用于制造机械零件、工程结构件。
一般属于低、中碳钢。
②碳素工具钢用于制造刃具、量具和模具。
一般属于高碳钢。
(4)按冶炼时脱氧方法分类沸腾钢脱氧不完全镇静钢脱氧较完全半镇静钢脱氧程度介于上述之间二碳素钢的牌号、性能及用途1碳素结构钢牌号表示方法：例如： Q235－AF字母Q代表屈服强度，235表示屈服强度值，A是质量等级符号，F是脱氧方法。
Q235－AF表示屈服强度σs≥235 MPa，质量等级为A级，脱氧方法为沸腾钢的碳素结构钢。
质量等级：A表示Ws≤0.050%、Wp≤0.045%；B表示Ws≤0.045%、Wp≤0.045%；C表示Ws≤0.040%、Wp≤0.040%；D表示Ws≤0.035%、Wp≤0.035%。
脱氧方法：F（沸腾钢）、B（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）。
通常Z和TZ可省略。
碳素结构钢的牌号、性能特点及用途见下表所示。
2 优质碳素结构钢①特点：含锰（普通的碳素结构钢不含锰）；硫、磷等有害杂质含量较少。
②牌号表示法用两位数字表示平均含碳量的万分数；若含锰量高（0.7%～1.2%）,标字母“Mn”；低（0.35%～0.8%）则不标。
如 40钢，表示平均Wc＝0．40%。
60Mn钢，表示平均Wc＝0．60%，并含有较高的锰（0.7%～1.2%）。
高级优质钢，在牌号后面加“A”；特级优质钢，在牌号后面加“E”。