热处理PPT
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《铝合金热处理》课件
在建筑领域的应用
总结词
美观耐用、绿色环保
详细描述
铝合金在建筑领域的应用广泛，如铝合金门窗、幕墙等。通过热处理技术，可以提高铝合金的硬度和耐磨性，使 其更加美观耐用。同时，铝合金材料可回收利用，符合绿色环保的理念。
在电子产品领域的应用
总结词
精密制造、小型化趋势
详细描述
随着电子产品向小型化、精密化方向发展，铝合金热处理技术在电子产品制造中发挥着越来越重要的 作用。通过热处理技术，可以提高铝合金的精度和稳定性，满足电子产品对材料高精度和高稳定性的 要求。
固溶处理可以提高铝合金的塑性和韧性，改善其加工性能，同时为时效处理提供良 好的基的性能有重要影响，需要严格控制 。
时效处理
时效处理是将经过固溶处理的铝 合金在室温或加热到一定温度下 保温一定时间，使过饱和固溶体
分解，析出强化相的过程。
时效处理可以提高铝合金的强度 和硬度，改善其耐磨性和耐腐蚀
THANKS
感谢观看
详细描述
铝合金因其高强度、轻量化和耐腐蚀等特性，在航空航天领域被广泛使用。通 过热处理技术，可以进一步提高铝合金的性能，满足航空航天领域对材料高强 度和轻量化的严格要求。
在汽车工业领域的应用
总结词
大规模生产、节能减排
详细描述
汽车工业是铝合金热处理应用的重要领域，铝合金零件的大规模生产能够降低汽 车重量，从而减少能源消耗和排放。热处理技术能够提高铝合金的力学性能和耐 腐蚀性，使其在汽车制造中更具竞争力。
提高材料使用寿命
通过合理的热处理工艺，可以显 著提高铝合金的使用寿命，减少 维修和更换的频率，降低成本。
铝合金热处理的历史与发展
早期铝合金热处理
未来发展趋势
早期的铝合金热处理主要采用退火和 淬火等简单工艺，以改善材料的塑性 和硬度。
热处理工人培训讲义PPT课件
锅
g
小写
尾
钢轨钢
轨
U
小写
头
*
第二节我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么？（续） 二、我国钢号表示方法的分类说明
1．碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 2．优质碳素结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 3．碳素工具钢 ①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。 4．易切削钢 ①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。 5．合金结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。 ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的
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尾
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第二节我国钢铁产品牌号表示方法和原则是什么？（续） 二、我国钢号表示方法的分类说明
1．碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 2．优质碳素结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45号钢。②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 3．碳素工具钢 ①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。 4．易切削钢 ①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。 5．合金结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。 ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如，铆螺专用的
《金属材料热处理》课件
热裂纹
热处理过程中，材料可能出 现裂纹，需要注意控制冷却 速度和选择合适的退火工艺。
变形问题
热处理后，材料可能发生变 形，需要采取正确的工艺措 施来避免和修复变形。
残余应力
热处理后的材料可能存在残 余应力，需要进行调控和处 理，以避免影响其性能和使 用寿命。
热处理பைடு நூலகம்金属材料的影响及应用
热处理对金属组织和性能的影响
热处理可以改变金属材料的晶粒结构和性能特点，如提高强度、硬度、韧性等。
热处理的应用
热处理广泛应用于汽车制造、航空航天、钢铁冶金等领域，以提升材料的性能和使用寿命。
热处理中的安全问题
1
热处理的安全注意事项
在进行热处理时，需要注意防护措施、安全操作规程和材料的危险特性。
2
热处理中常见的安全事故
有时在热处理过程中可能发生火灾、爆炸、中毒等意外事故，要加强安全意识和 应急准备。
结语
热处理的重要性
热处理是金属材料加工过程中不可或缺的环节，对最终产品的质量和性能有重要影响。
热处理的研究和发展趋势
随着科技的进步和需求的变化，热处理技术将不断创新和发展，以满足不同行业的需求。
《金属材料热处理》PPT 课件
欢迎来到《金属材料热处理》的课件。本课程将介绍热处理的基本概念、工 艺和方法，以及对金属材料的影响和应用，同时会涉及一些安全注意事项。
热处理的基本概念和分类
热处理的定义
热处理是指通过加热、保温和冷却等手段， 对金属材料进行组织和性能改变的工艺。
热处理的分类
热处理可分为退火、淬火、回火、时效等不 同分类，每种方法都有特定的目的和效果。
热处理工艺和方法
1
热处理工艺流程
特殊热处理——真空渗碳(共37张PPT)
4
渗碳温度提高，渗碳效
真空渗碳工艺
零件的清洗
零件的放置
升温及均热 均热目的 均热时间确实定
渗碳期碳气的流量与渗碳压力 渗碳时间 渗碳期与扩散期时间确实定 脉冲渗碳方式的脉冲周期和次数确实定 渗碳后热处理
6
渗碳温度确实定
19
真空脉冲渗氮影响因素
渗氮温度：真空渗氮温度过高，合金化合物粗大，渗氮 温度过低，渗层浅，合金化合物少，硬度低；
炉压：炉压上限越高，渗层的深度和硬度也好真空度越 高，硬度和渗层的厚度较好；
氮化时间：时间增加，硬度增加，且有化合物层出现硬度增 加越明显，渗层也加深。脉冲时间过长，渗层变薄，排出气 不能充分燃烧，时间过短，外表脆性大
真空渗碳原理
渗碳气的分解
高纯天然气〔CH4〕或丙烷直接通入炉内。 CH4 =C+2H2-45.2kJ C3H8=C2H4 + CH4 吸收阶段
扩散阶段
1
渗碳气的分解过程
甲烷的具体反响过程：
CH4 = CH3+H
CH4 +CH3 = C2H6 +H
C2H6=C2H4 + H2
C2H4=C2H2 + H2
化学热处理的过程： 外表净化过程 吸附反响过程
吸收扩散形成渗层
3
渗碳过程的扩散阶段
渗碳温度、时间
与总渗碳深度的关系曲线
渗碳气中的碳浓度与奥 氏体中饱和溶解度相等 ，那么：
dT=802.6t1/2/10〔 6700/T〕=25.4Kt1/2
dT总渗碳深度，mm t-渗碳时间，h T-渗碳温度，℉+460 K-渗碳速度系数。
时间确实定
渗碳时间T 氨气流量：流量越多硬度越高，渗层加深
渗碳温度提高，渗碳效
真空渗碳工艺
零件的清洗
零件的放置
升温及均热 均热目的 均热时间确实定
渗碳期碳气的流量与渗碳压力 渗碳时间 渗碳期与扩散期时间确实定 脉冲渗碳方式的脉冲周期和次数确实定 渗碳后热处理
6
渗碳温度确实定
19
真空脉冲渗氮影响因素
渗氮温度：真空渗氮温度过高，合金化合物粗大，渗氮 温度过低，渗层浅，合金化合物少，硬度低；
炉压：炉压上限越高，渗层的深度和硬度也好真空度越 高，硬度和渗层的厚度较好；
氮化时间：时间增加，硬度增加，且有化合物层出现硬度增 加越明显，渗层也加深。脉冲时间过长，渗层变薄，排出气 不能充分燃烧，时间过短，外表脆性大
真空渗碳原理
渗碳气的分解
高纯天然气〔CH4〕或丙烷直接通入炉内。 CH4 =C+2H2-45.2kJ C3H8=C2H4 + CH4 吸收阶段
扩散阶段
1
渗碳气的分解过程
甲烷的具体反响过程：
CH4 = CH3+H
CH4 +CH3 = C2H6 +H
C2H6=C2H4 + H2
C2H4=C2H2 + H2
化学热处理的过程： 外表净化过程 吸附反响过程
吸收扩散形成渗层
3
渗碳过程的扩散阶段
渗碳温度、时间
与总渗碳深度的关系曲线
渗碳气中的碳浓度与奥 氏体中饱和溶解度相等 ，那么：
dT=802.6t1/2/10〔 6700/T〕=25.4Kt1/2
dT总渗碳深度，mm t-渗碳时间，h T-渗碳温度，℉+460 K-渗碳速度系数。
时间确实定
渗碳时间T 氨气流量：流量越多硬度越高，渗层加深
钢材的冷加工时效处理及热处理(共7张PPT)
材的屈服点提高，塑性和韧性降低。由于塑性变形中产生内应力，
故钢材的弹性模量Ｅ降低。
• 如图。钢材的应力-应变曲线为 OKCD，若钢材被拉伸至超过屈服 强度的任意值时，放松拉力，则 钢材将恢复到O1点。如此时再拉
伸，其应力-应变曲线为O1K1C1D1
，新屈服点比原屈服点提高， 但伸长率降低。在一定范围内 ，冷加工变形程度越大，屈服 强度提高越多，塑性和韧性降 低的越多。
低的现象称为时效。 3将）经淬过火冷(加拉热的至钢7筋2于3 ℃常以温上下，存在放空15气～中20缓ｄ慢，冷或却加的热过到程10) 0～200°Ｃ并保持一段时间，这个过程称为时效处理。 时效分为自然时效和人工时效两种。 将钢钢材材 产在生常时温效下的进主行要冷原拉因、是冷，拔溶或于冷α一轧F，e中使的产碳生、塑氮性原变子形，，向从晶而格提缺高陷屈处服移强动度和，集这中个的过速程度称大为为钢加材快的，冷这加将工使强滑化移处面理缺。陷处碳、氮原子富集，使
提高，而塑性和韧性降低。 钢材产 的生应时力效-应的变主曲要线原为因O是KC，D溶，于若α钢一材Fe被中拉的伸碳至、超氮过原屈子服，强向度晶的格任缺意陷值处时移，动放和松集拉中力的，速则度钢大材为将加恢快复，到这O将1点使。滑移面缺陷处碳、氮原子富集，使
晶冷格加畸 工变强加化剧的，原造理成是其：滑钢移材、在变塑形性更变为形困中难晶，格因的而缺强陷度增进多一，步而提缺高陷，的塑晶性格和严韧重性畸则变进，一对步晶降格低的，进而 一弹步性滑模移量将则起基到本阻恢碍复作。用，故钢材的屈服点提高 钢，材塑的 性应和力韧-性应降变低曲。线为OKCD，若钢材被拉伸至超过屈服强度的任意值时，放松拉力，则钢材将恢复到O1点。 将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织结构，从而获得需要性能的加工工艺，总称为钢的热处理。 钢材的冷应加力工-应、变时曲效线处为理O及KC热D处，理若钢材被拉伸至超过屈服强度的任意值时，放松拉力，则钢材将恢复到O1点。 1如）此退时火再(加拉热伸至，7其2应3 ℃力以-应上变，曲置线于为水O或1K油1中C1冷D却1，的新过屈程服) 点比原屈服点提高，但伸长率降低。 工2）地正或火预(加制热厂至钢7筋2混3 ℃凝以土上施，工在中退常火利炉用中这缓一慢原冷理却，过对钢程筋) 或低碳钢盘条按一定制度进行冷拉或冷拔加工，以提高屈服强度。 如钢此材时 的再冷拉加伸工，、其时应效力处理-应及变热曲处线理为O1K1C1D1，新屈服点比原屈服点提高，但伸长率降低。
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微镜下的六种不同的金相组织，证明 了钢在法加国热人和奥冷斯却蒙德确立的铁的同素 时异，构内理部论会，发以生及组英织改变，钢中高温 时国的人相奥在斯急汀冷最时早转制定的铁碳相图，为 变现为代一热种处较理硬工的艺相初。
1850～1880年，对于应用各种 气体(诸如氢气、煤气、
一氧化19碳01等～)进19行25保年护，加在热工曾业有生一产系中列应 专用利转。筒1炉8进89行～气18体90 年渗英碳国；人30莱年克代获出得现多露种点金电属位光差亮计热,使处 理炉的内专气20利氛世。的纪碳60势年达代到以来，热处理技术 运可用控等，离以子后场又，研发究出用二氧化碳红外 展仪了、离氧子探渗头氮等、进渗一碳工艺 ；激光、电
1）颗粒直径
第2二）相第的二强相化含机量制（：体积 分数）
3）第二相的分布状态
绕过机制
切割机制
➢ 复合强化： 利用两种或两种以上的强化方法，
来达到塑性金属 材料强化的目钢的的。形变热处理
加工硬化 固溶强化
回火索氏体
固溶强化第二相强化细晶强化
固态相变
塑性金属材料的强化机制表明： 通过热处理中的加热和冷却过程使合 金产固生态固相态变相变是，指从固而态合物金质组在织温发度生、 变压化力，、最电终场导、致磁材场料改性变能时产，生从变一化种。组
晶粒度对加工硬化曲线的影响
晶体结构对加工硬化曲线的影响
➢ 时效强化： 时效强化是指获得过饱和固溶体
后，在一定温度下保温析出过渡相、 第二相等而实现对材料强化的方法。
➢ 第二相强化（弥散强化）： 通过各种工艺手段使第二相质点
弥散分布，可以阻碍合金内部的位错 运获动得，第从二而相提的高途合径金：强度的方法。 1）生第产二中相可一通般过指对各马种氏化体合进物行质回点火。的 方法获得弥散分布
不同溶质原子在位错周围的分布状态
Cotrell气团模型：溶质原子与位错弹 性交互作用的结果，使溶质原子趋于 聚集在位错的周围，以减小点阵畸变，
➢ 细晶强化： 合金的晶粒越细小，内部的晶粒
和晶界的数目就越
多。细双晶晶强粒化的利拉用伸晶试界验上说原明子：排晶列界的对形变 不规则性，原子能
量高这一特点，对材料进行强化。
➢ 固溶强化： 当合金由单相固溶体构成时，
随溶质原子含量的增加，其塑性变形
抗力大大提高，表现为强度和硬度上 升，塑性σ和韧性δ值下降。
b
δ
Cu－Ni固溶体的机 械
性能与成分的关系
Al－Mg固溶体的应力－应变曲线
固溶强化的实质：晶体结构中的 弹性交互作用、 电 交互作用和化学 交互作用。其中最主要的是：溶质 原子与位错的弹性交互作用阻碍了位 错的运动。
的第二相；
2）也可通过共晶化合物进行热压力加
第二相在基体中的形态及分布： 以钢中Fe3C的形态与分布为例： a：过共析钢中， Fe3C呈连续网状分布 塑性、强度下降。 b：珠光体中， Fe3C与铁素体呈平行间 塑性、强度较高。（要求珠光体细小，片层间
c： 共析钢或过共析钢经球化退火后，F
弥散型两相合金强化的 主要影响因素：
材料科学研究中的固态相变主要 织结构会转变成另一种组织结构。 是指温度改变而产生的相变。固态相 变主要包括三种基本变化：1）晶体结 构的变化；2）化学成分的变化；3）
材料科学遇到的相变习惯上分为 扩散型相变和无扩散型相变两大类。
扩散型相变的特点是通过激活原 子运动而产生，要
求温度无高扩，散原型子相活变动的能特力点强是。相纯变金中属原 子的不同发素生异扩构散转、变原、 子固作溶有体规的则多的形近性程转迁变移、，以以及使脱点溶阵转改变 组等；均相属变于中此相类邻。原
第四章 金属材料热处理
第一节 热处理的发展史 第二节 热处理的理论基础 第三节 钢的热处理 第四节 固溶与时效处理
第一节 热处理的发展史
早在公元前770～前222年，中国 人在生产实践中就
已发公现，元铜前铁六的世性纪能，会钢因铁温兵度器和逐加渐压被 采变用形，的为影响了而提变高化钢。 的白口硬铸度铁，的淬柔火化工处艺理遂就得是到制迅造速农发具展的。 中重国要河工北艺省。易县燕
随着淬火技术的发展，人们逐渐
发现淬冷剂对淬火
质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕
西斜谷为诸葛亮打 制30中00国把出刀土，的相西传汉是(派公人元到前成20都6～取公水 元淬2火4)的中。山这靖说王明墓中中 国的在宝古剑代,心就部注含意碳到量不为同0.水15质～的0.冷4%却，能 而表面含碳量却达
1863年，英国金相学家和地质 学家展示了钢铁在显
变形程度的增加，强
度加、工硬硬度化升曲高线；：塑性、韧性下降的现 象曲。线加分工为硬三化阶（段冷变
形1））易是滑热移处阶理段不（能位强化的金属材料的 主要错强少化干方扰法）。 2）线性硬化阶段
（位错塞积）
加工硬化的实质： 是金属塑性变形时 内部产生滑移，使 晶粒变形和细化亚组织，因而产生大量 的位错，晶格严重 畸变，内部应力增加，其宏观效应就是 加工硬化。
结构材料 金属材料 高分子材料陶瓷材料
强度
屈服强度断裂强度 抗拉强度 疲劳强度
材料强度的唯一性判据 导致材料失效 的最大应力
通常研究的结构材料在室温工作条件下，最需要考虑的是屈
服强度和断裂强度。 屈服强度断裂强度ຫໍສະໝຸດ σb≥σkσb≤σk
脆性材料
塑性材料
脆性材料的 塑性材料的
强度
强度
大部通分常金以属σk材表料属于通塑常性以材σb料表， 其塑性变示形是靠位错的运示动而发生的，
第二节 热处理的理论基础
热处理是将金属材料以一定的速 度加热到预定温度并保持预定的时间， 再以预在定铸的造冷、却压速力度加进工行和冷焊却接的成综形合过 工程艺中方，法不。可避免地存在组织缺陷。对 金属材料进行热处理主要源于提高其 综合机械性能，符合材料在设计和制 备过程中所遵循的“成分－组织－性
金属材料的强化机制
双晶粒拉伸示意图
低碳钢的σs 与晶粒大小的关系
在右图中，低碳钢的σs 与晶粒直 径平方根的倒数呈线
性关系，可用下式表示：
细晶强化理论的提出：
σs＝ σ0+Kd－1/2
……
Hall－
Pet（ch1公）式针对不同常规材料，探索抑制
其晶粒长大的办法。
（2）在世界范围掀起了研究纳米材 料的狂潮。
➢ 加工硬化： 加工硬化是指金属材料随着塑性
1850～1880年，对于应用各种 气体(诸如氢气、煤气、
一氧化19碳01等～)进19行25保年护，加在热工曾业有生一产系中列应 专用利转。筒1炉8进89行～气18体90 年渗英碳国；人30莱年克代获出得现多露种点金电属位光差亮计热,使处 理炉的内专气20利氛世。的纪碳60势年达代到以来，热处理技术 运可用控等，离以子后场又，研发究出用二氧化碳红外 展仪了、离氧子探渗头氮等、进渗一碳工艺 ；激光、电
1）颗粒直径
第2二）相第的二强相化含机量制（：体积 分数）
3）第二相的分布状态
绕过机制
切割机制
➢ 复合强化： 利用两种或两种以上的强化方法，
来达到塑性金属 材料强化的目钢的的。形变热处理
加工硬化 固溶强化
回火索氏体
固溶强化第二相强化细晶强化
固态相变
塑性金属材料的强化机制表明： 通过热处理中的加热和冷却过程使合 金产固生态固相态变相变是，指从固而态合物金质组在织温发度生、 变压化力，、最电终场导、致磁材场料改性变能时产，生从变一化种。组
晶粒度对加工硬化曲线的影响
晶体结构对加工硬化曲线的影响
➢ 时效强化： 时效强化是指获得过饱和固溶体
后，在一定温度下保温析出过渡相、 第二相等而实现对材料强化的方法。
➢ 第二相强化（弥散强化）： 通过各种工艺手段使第二相质点
弥散分布，可以阻碍合金内部的位错 运获动得，第从二而相提的高途合径金：强度的方法。 1）生第产二中相可一通般过指对各马种氏化体合进物行质回点火。的 方法获得弥散分布
不同溶质原子在位错周围的分布状态
Cotrell气团模型：溶质原子与位错弹 性交互作用的结果，使溶质原子趋于 聚集在位错的周围，以减小点阵畸变，
➢ 细晶强化： 合金的晶粒越细小，内部的晶粒
和晶界的数目就越
多。细双晶晶强粒化的利拉用伸晶试界验上说原明子：排晶列界的对形变 不规则性，原子能
量高这一特点，对材料进行强化。
➢ 固溶强化： 当合金由单相固溶体构成时，
随溶质原子含量的增加，其塑性变形
抗力大大提高，表现为强度和硬度上 升，塑性σ和韧性δ值下降。
b
δ
Cu－Ni固溶体的机 械
性能与成分的关系
Al－Mg固溶体的应力－应变曲线
固溶强化的实质：晶体结构中的 弹性交互作用、 电 交互作用和化学 交互作用。其中最主要的是：溶质 原子与位错的弹性交互作用阻碍了位 错的运动。
的第二相；
2）也可通过共晶化合物进行热压力加
第二相在基体中的形态及分布： 以钢中Fe3C的形态与分布为例： a：过共析钢中， Fe3C呈连续网状分布 塑性、强度下降。 b：珠光体中， Fe3C与铁素体呈平行间 塑性、强度较高。（要求珠光体细小，片层间
c： 共析钢或过共析钢经球化退火后，F
弥散型两相合金强化的 主要影响因素：
材料科学研究中的固态相变主要 织结构会转变成另一种组织结构。 是指温度改变而产生的相变。固态相 变主要包括三种基本变化：1）晶体结 构的变化；2）化学成分的变化；3）
材料科学遇到的相变习惯上分为 扩散型相变和无扩散型相变两大类。
扩散型相变的特点是通过激活原 子运动而产生，要
求温度无高扩，散原型子相活变动的能特力点强是。相纯变金中属原 子的不同发素生异扩构散转、变原、 子固作溶有体规的则多的形近性程转迁变移、，以以及使脱点溶阵转改变 组等；均相属变于中此相类邻。原
第四章 金属材料热处理
第一节 热处理的发展史 第二节 热处理的理论基础 第三节 钢的热处理 第四节 固溶与时效处理
第一节 热处理的发展史
早在公元前770～前222年，中国 人在生产实践中就
已发公现，元铜前铁六的世性纪能，会钢因铁温兵度器和逐加渐压被 采变用形，的为影响了而提变高化钢。 的白口硬铸度铁，的淬柔火化工处艺理遂就得是到制迅造速农发具展的。 中重国要河工北艺省。易县燕
随着淬火技术的发展，人们逐渐
发现淬冷剂对淬火
质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕
西斜谷为诸葛亮打 制30中00国把出刀土，的相西传汉是(派公人元到前成20都6～取公水 元淬2火4)的中。山这靖说王明墓中中 国的在宝古剑代,心就部注含意碳到量不为同0.水15质～的0.冷4%却，能 而表面含碳量却达
1863年，英国金相学家和地质 学家展示了钢铁在显
变形程度的增加，强
度加、工硬硬度化升曲高线；：塑性、韧性下降的现 象曲。线加分工为硬三化阶（段冷变
形1））易是滑热移处阶理段不（能位强化的金属材料的 主要错强少化干方扰法）。 2）线性硬化阶段
（位错塞积）
加工硬化的实质： 是金属塑性变形时 内部产生滑移，使 晶粒变形和细化亚组织，因而产生大量 的位错，晶格严重 畸变，内部应力增加，其宏观效应就是 加工硬化。
结构材料 金属材料 高分子材料陶瓷材料
强度
屈服强度断裂强度 抗拉强度 疲劳强度
材料强度的唯一性判据 导致材料失效 的最大应力
通常研究的结构材料在室温工作条件下，最需要考虑的是屈
服强度和断裂强度。 屈服强度断裂强度ຫໍສະໝຸດ σb≥σkσb≤σk
脆性材料
塑性材料
脆性材料的 塑性材料的
强度
强度
大部通分常金以属σk材表料属于通塑常性以材σb料表， 其塑性变示形是靠位错的运示动而发生的，
第二节 热处理的理论基础
热处理是将金属材料以一定的速 度加热到预定温度并保持预定的时间， 再以预在定铸的造冷、却压速力度加进工行和冷焊却接的成综形合过 工程艺中方，法不。可避免地存在组织缺陷。对 金属材料进行热处理主要源于提高其 综合机械性能，符合材料在设计和制 备过程中所遵循的“成分－组织－性
金属材料的强化机制
双晶粒拉伸示意图
低碳钢的σs 与晶粒大小的关系
在右图中，低碳钢的σs 与晶粒直 径平方根的倒数呈线
性关系，可用下式表示：
细晶强化理论的提出：
σs＝ σ0+Kd－1/2
……
Hall－
Pet（ch1公）式针对不同常规材料，探索抑制
其晶粒长大的办法。
（2）在世界范围掀起了研究纳米材 料的狂潮。
➢ 加工硬化： 加工硬化是指金属材料随着塑性