材料工程基础课件-第九章 钢的热处理
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钢的热处理ppt课件
的频率，与材料的淬透性无关。
其它表面淬火方法
1.火焰加热表面淬火
淬硬深度：2～6mm。 特点：方便，成本低，但效果
差
2.激光加热表面淬火
特点： 淬硬深度：0.3～0.5mm。 特点：不需要冷却液，可对深
孔，盲空，沟槽进行淬火。
3.太阳能加热表面淬火
同激光，但受自然条件限制
钢的化学热处理
为什么亚共析钢要进行完全淬火
完全淬火—— 得到完全马 氏体。
不完全淬 火——马氏体 组织中有铁 素体出现。
为什么过共析钢只能进行不完全
淬火
完全淬火：马氏体 含碳量过高，易开 裂和形成大量残余 奥氏体；
不完全淬火：有细 小弥散渗碳体残余， 奥氏体含碳量低， 因而淬火时不易开 裂，且残余渗碳体 量少。
适用材料：低碳钢。 常用工艺：
气体渗碳 固体渗碳 特点：温度高，周期长， 渗碳后必须进行淬火。
渗碳件的淬火
直接淬火
优点：工艺简单， 降低成本
缺点：工件晶粒 粗大，易开裂。
一次淬火
优点：晶粒细化， 不易开裂
缺点：增加成本。
钢的气体氮化
原理：以氨气分解产生活性氮原子，渗入钢
表面后形成高硬度的弥散分布的氮化物。 优点：由于渗氮温度只有550～570℃，且渗后
目的：满足工件不 同部位的性能要求。
冷处理
目的：消除残余 奥氏体。
工艺：先进行普 通淬火，然后将 工件淬入低温溶 液中
常用冷处理液
冰水； 干冰+酒精； 液氮。
钢的淬透性
基本概念
淬透性：钢获得马 氏体的能力。
淬硬性：钢的硬化 能力
淬透层深度：从淬 火件表面至半马氏 体区的距离
时间/s 图2-68 T10钢过冷A等温转变曲线
其它表面淬火方法
1.火焰加热表面淬火
淬硬深度：2～6mm。 特点：方便，成本低，但效果
差
2.激光加热表面淬火
特点： 淬硬深度：0.3～0.5mm。 特点：不需要冷却液，可对深
孔，盲空，沟槽进行淬火。
3.太阳能加热表面淬火
同激光，但受自然条件限制
钢的化学热处理
为什么亚共析钢要进行完全淬火
完全淬火—— 得到完全马 氏体。
不完全淬 火——马氏体 组织中有铁 素体出现。
为什么过共析钢只能进行不完全
淬火
完全淬火：马氏体 含碳量过高，易开 裂和形成大量残余 奥氏体；
不完全淬火：有细 小弥散渗碳体残余， 奥氏体含碳量低， 因而淬火时不易开 裂，且残余渗碳体 量少。
适用材料：低碳钢。 常用工艺：
气体渗碳 固体渗碳 特点：温度高，周期长， 渗碳后必须进行淬火。
渗碳件的淬火
直接淬火
优点：工艺简单， 降低成本
缺点：工件晶粒 粗大，易开裂。
一次淬火
优点：晶粒细化， 不易开裂
缺点：增加成本。
钢的气体氮化
原理：以氨气分解产生活性氮原子，渗入钢
表面后形成高硬度的弥散分布的氮化物。 优点：由于渗氮温度只有550～570℃，且渗后
目的：满足工件不 同部位的性能要求。
冷处理
目的：消除残余 奥氏体。
工艺：先进行普 通淬火，然后将 工件淬入低温溶 液中
常用冷处理液
冰水； 干冰+酒精； 液氮。
钢的淬透性
基本概念
淬透性：钢获得马 氏体的能力。
淬硬性：钢的硬化 能力
淬透层深度：从淬 火件表面至半马氏 体区的距离
时间/s 图2-68 T10钢过冷A等温转变曲线
金属学与热处理课件-09-钢的热处理ppt.ppt
——专指溶入 A 中的Me，或者说成 分均匀化的。
0.5C
T
0.9C+0.5Mn 0.9C+1.2Mn
0.9+2.8Mn
Mn%↑ ，C曲线右移
τ
0.5C+2%Cr
0.5C+4%Cr
0.5C+8%Cr
τ
Cr%↑ ，C曲线右移
非碳化物形成元素：只改变C曲线位置 Co，Al，Ni，Cu，Si
T
Si
Co,Al Co, Al 外所有合金元素
例：球化退火，要求获得粒状珠光体 → 要求A 中 C 不均匀 → 控制第三、四阶段
三 奥氏体晶粒度及影响因素
1. 奥氏体晶粒度
奥氏体晶粒度表示奥氏体晶粒大小，工业上一般分为8级。 1 - 4 粗; 5 - 8 细，
8级以上 极细;
计算式： n = 2 N-1
N：晶粒度级别
n：1平方英寸视场中所包含的平均晶粒数(100X)。
1 高温转变产物 ——Fe、C均扩散 亚共析钢： F+P; 共析钢： P； 过共析钢： P+Fe3C
┗ 珠光体（Pearlite）类型
化学成分与晶格类型的转变均靠扩散实现 ——扩散类型
2 中温转变产物
——Fe不扩散，C部分扩散 α(C过饱和的）+Fe3C的机械混合物 ┗ 贝氏体类型( B) 化学成分的变化靠扩散实现 晶格类型的转变非扩散性 ——半扩散性
** 实际中由于CCT曲线测量难，可用TTT曲线代替CCT曲线作定性 分析，判断获得M的难易程度。
** 连续冷却的VC值是等温冷却C曲线中与鼻点相切的VC的1.5倍，故 可用等温冷却C曲线中VC代替或估算.
钢的珠光体转变
1 珠光体的组织形态
工程材料—钢的热处理课件
。
02
热处理工艺优化
通过深入研究材料的热处理行为，优化现有热处理工艺，提高材料性能
。
03
热处理与其它加工技术的结合
研究热处理与其它材料加工技术的结合应用，如焊接、切割、表面处理
等。
THANK YOU
感谢各位观看
03
钢的热处理效果
钢的硬度变化
总结词
随着热处理温度的升高，钢的硬度先升高后降低。
详细描述
在加热过程中，钢内部的原子或分子的运动速度会增加，导致原子之间的平均距 离变大，使钢的硬度降低。而在冷却过程中，原子或分子的运动速度会减慢，原 子之间的平均距离变小，使钢的硬度升高。
钢的抗拉强度变化
总结词
热处理可以显著提高钢的抗拉强度。
02
钢的热处理工艺
预处理
01
02
03
清理
去除钢材表面的污垢、锈 迹和其他杂质，确保热处 理的均匀性和质量。
矫直
将钢材进行矫直处理，消 除其弯曲、扭曲等形变， 保证热处理过程中的均匀 加热。
装炉
将预处理后的钢材按照工 艺要求装入热处理炉中， 确保加热的均匀性和质量 。
加热
温度控制
根据不同的钢种和热处理工艺要求，控制加热温 度，确保钢材充分奥氏体化。
组织转变
在保温过程中，钢材内部的组织 逐渐发生转变，如奥氏体向铁素 体的转变，为后续冷却过程做好 准备。
冷却
冷却方式
根据不同的热处理工艺要 求，选择适当的冷却方式 ，如空冷、水冷或油冷等 。
冷却速度
控制冷却速度，使钢材内 部的组织转变得以控制， 获得所需的组织和性能。
冷却均匀性
确保钢材在整个冷却过程 中均匀冷却，防止出现裂 纹、变形等问题，保证热 处理的质量和稳定性。
钢的热处理课件
热处理的工艺要素是温度和时间。任何热处理过程都是 由加热、保温和冷却三个阶段组成的。因此，要掌握钢的热 处理原理，主要就是要掌握钢在加热和冷却时的组织转变规 律。
温 度 加热 保 温 冷却
0 图3-1 热处理工艺曲线
时间
热处理的任务是通过改变钢材的组织，来改变钢材的性 能，以满足使用要求的。一般都有将钢加热到相变温度以上， 使常温组织变为高温组织--奥氏体。然后在冷却过程中使它 向要求的组织转变。因此，奥氏体在形成过程中，其成份、 晶粒大小等，将直接影响热处理的效果。为此，了解奥体的 形成过程和影响因素是很重要的。 以共析钢为例，说明奥氏体的转变(形成)过程。 其转变过程可归纳为四个阶段。 1．奥氏体（A）晶核的形成 2．奥氏体（A）晶核的长大 3．残余渗碳体（Fe3C）的溶解
② 改善低碳钢的可切削性 。
③ 作为中碳钢的预备热处理（可以替代部分退火热处理）。
三 、淬火
方法： 将钢加热到AC3(亚共析钢)或ACcm(共析钢或过共析钢)以上 30～50℃，保温一定时间使其奥氏体化，然后在冷却介质中迅速 冷却。 目的： 是获得均匀细小的马氏体组织，再经过回火处理，提高钢的 力学性能。 注意： ①淬火的关键是：确定淬火温度和冷却方式。 ②它是最常用的一种热处理，是决定产品质量的关键。
目前应用较广的是气体氮化法。把工件放在专门氮化的炉 子里，加热到500～600℃，同时通入氨气(NH3)，氨气加热到 450℃，就分解出活性氨原子，扩散渗入工件表层，形成氮化 层。 氮化的要素是温度和时间，用时间控制渗层厚度。
氮化处理的缺点是：时间长 , 一般要用合金钢 , 所以 成本高。只用于机床中高速传动轴；精密齿轮等。 一般氮化零件的工艺路线为： 锻造→退火→粗加工→调质→精加工→除应力退火→磨 削→氮化→精磨。 3．碳氮共渗 把碳和氮同时渗入零件表层的过程称为氰化 。 根据处理温度的不同分为高温、中温和低温氰化。 4．其它化学热处理方法 (1) 渗铝 目的：是使钢的表面具有高的抗氧化性能。 (2) 渗铬 目的：是增加零件抗蚀性能，还可提高碳钢 的硬度和耐磨性。
钢的热处理PPT课件
晶粒也越粗大，热处理时必须规定合适的加热 温度范围。 2.保温时间
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保 温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不 会无限制地长大下去。
.
13
§2 钢在加热和冷却时的转变
影响奥氏体晶粒长大的因素
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体 的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产 中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
连续冷却
等温冷却
时间
.
16
1、过冷奥氏 体的等温转变
共析钢的 等温转变图
§2 钢在加热和冷却时的转变
.
17
§2 钢在加热和冷却时的转变
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
热处理的分类 整体 热处理
热处理
表面 热处理
退火;正火; 淬火;回火;
表面淬火
感应淬火 火焰淬火
化学 热处理
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
.
3
§3-1 钢的热处理概述
箱 式 电 阻 炉
.
4
§3-1 钢的热处理概述
台 车 式 电 阻 炉
.
5
§3-1 钢的热处理概述
连 续ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式 热 处 理 炉
.
6
钢的临界点：
.
20
§2 钢在加热和冷却时的转变
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
随保温时间的延长，晶粒不断长大，但随保 温时间的延长，晶粒长大速度越来越慢，且不 会无限制地长大下去。
.
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§2 钢在加热和冷却时的转变
影响奥氏体晶粒长大的因素
3.加热速度
加热速度越快，奥氏体化的实际温度愈高，奥氏体 的形核率大于长大速度，获得细小的起始晶粒。生产 中常用快速加热和短时保温的方法来细化晶粒。
连续冷却
等温冷却
时间
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1、过冷奥氏 体的等温转变
共析钢的 等温转变图
§2 钢在加热和冷却时的转变
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§2 钢在加热和冷却时的转变
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
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稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
+ 产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体
物
区 A向产
区
Ms 物转变开始线
热处理的分类 整体 热处理
热处理
表面 热处理
退火;正火; 淬火;回火;
表面淬火
感应淬火 火焰淬火
化学 热处理
渗碳; 渗氮; 碳氮共渗;
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§3-1 钢的热处理概述
箱 式 电 阻 炉
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§3-1 钢的热处理概述
台 车 式 电 阻 炉
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§3-1 钢的热处理概述
连 续ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式 热 处 理 炉
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钢的临界点：
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20
§2 钢在加热和冷却时的转变
珠光体转变：扩散相变 (A1～550℃, A→P（F+Fe3C）)
钢的热处理钢的热处理工艺PPT课件
（３）为了消除中碳结构钢铸、锻、轧后组 织中的魏氏组织、晶粒粗大、带状组织， 常采用完全退火或正火工艺进行热处理。
（４）低碳结构钢（小于0.25%C）和低合金 钢，如果采用退火工艺处理，反而使少量 的珠光体球化，钢变的更软。为了提高硬 度和切削加工性能，大多采用正火处理， 以获得细片状的珠光体。
（５）工具钢常使用球化退火（不完全退火， 加热到加热到Ac1点以上20~30℃）。碳素 工具钢、一部分合金工具钢和轴承钢，在 轧（锻）后的堆冷或空冷时，组织中会出 现片状珠光体（甚至网状渗碳体），淬火 过程中工件容易开裂。
You Know, The More Powerful You Will Be
加热速度快、工件不易氧化脱碳、变形小。
常用盐浴成分及其使用温度
盐浴的配比 100%BaCl2 100%Na2Ba4O7 20~30%NaCl+BaCl2 20~30%NaCl+KCl 20~30%NaCl+KCl+BaCl2 50%Na2CO3+ 50%KCl
熔化温度（℃） 960 700 ~650
２．高温回火脆性（第二类回火脆性）
概念：钢在450~550℃或更高温度（650℃左 右）回火时出现的脆性，称为高温回火脆 性或第二类回火脆性。
特点：在上述温度范围内回火，如果快速冷 却（水冷或油冷），韧性并不降低；反之， 慢冷（空冷或炉冷）则韧性显著下降，冷 却越慢，韧性降低的越显著。一般都是沿 晶断裂。
退火与正火工艺的应用
（１）冷加工钢材，一般使用再结晶退火工 艺消除加工硬化。包括有色金属、软钢、 硅钢片、精密合金、各种冷加工的板、管、 丝、带、型钢等金属材料。
（２）结构钢热轧后，为了消除内应力，通 常 采 用 低 温 （ 低 于 Ac1 点 ， 约 650~700℃) 退火，均匀热透后出炉空冷或随炉冷却。
（４）低碳结构钢（小于0.25%C）和低合金 钢，如果采用退火工艺处理，反而使少量 的珠光体球化，钢变的更软。为了提高硬 度和切削加工性能，大多采用正火处理， 以获得细片状的珠光体。
（５）工具钢常使用球化退火（不完全退火， 加热到加热到Ac1点以上20~30℃）。碳素 工具钢、一部分合金工具钢和轴承钢，在 轧（锻）后的堆冷或空冷时，组织中会出 现片状珠光体（甚至网状渗碳体），淬火 过程中工件容易开裂。
You Know, The More Powerful You Will Be
加热速度快、工件不易氧化脱碳、变形小。
常用盐浴成分及其使用温度
盐浴的配比 100%BaCl2 100%Na2Ba4O7 20~30%NaCl+BaCl2 20~30%NaCl+KCl 20~30%NaCl+KCl+BaCl2 50%Na2CO3+ 50%KCl
熔化温度（℃） 960 700 ~650
２．高温回火脆性（第二类回火脆性）
概念：钢在450~550℃或更高温度（650℃左 右）回火时出现的脆性，称为高温回火脆 性或第二类回火脆性。
特点：在上述温度范围内回火，如果快速冷 却（水冷或油冷），韧性并不降低；反之， 慢冷（空冷或炉冷）则韧性显著下降，冷 却越慢，韧性降低的越显著。一般都是沿 晶断裂。
退火与正火工艺的应用
（１）冷加工钢材，一般使用再结晶退火工 艺消除加工硬化。包括有色金属、软钢、 硅钢片、精密合金、各种冷加工的板、管、 丝、带、型钢等金属材料。
（２）结构钢热轧后，为了消除内应力，通 常 采 用 低 温 （ 低 于 Ac1 点 ， 约 650~700℃) 退火，均匀热透后出炉空冷或随炉冷却。
钢的热处理 PPT课件
组织：球化珠光体（球粒状渗碳体 +铁素体）。
球 化 退 火
目的：消除应力，使钢的渗碳体球状化， 以降低硬度，改善切削加工性，并为以后 的热处理工序作好组织准备。 应用：主要用于共析碳钢、过共析碳钢 和合金工具钢。
加热温度：再结晶温度以上（一般为650 ～700℃
再 结 晶 退 火
目的：消除加工硬化，恢复塑性。
热处理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
整体热处理：退火、正火、淬火、回火 感应加热 表面淬火 火焰加热 电接触加热 激光加热 表面热处理 渗碳 渗氮 化学热处理 碳氮共渗 渗金属等
热处理工艺曲线
热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，其工艺过程用温度-时间坐标系中的 曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
应用：主要用于经冷塑性加工，如冷轧、 冷冲、冷拔而发生加工硬化的钢件。
去 应 力 退 火
加热温度：Ac1以下某一温度（一般为 500～650℃）
目的：消除由于塑性变形、焊接、切 削加工、铸造等形成的残余应力。
工艺方法：将工件加热到高温（1050～ 1150℃），并长时间保温，然后缓慢冷却 的退火工艺。
第 3章
一、概述
钢的热处理
二、钢在加热时的组织 三、钢在冷却时的组织 四、钢的退火与正火 五、钢的淬火 六、钢的回火
七、钢的表面热处理
八、热处理工艺的应用
概述
热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温 和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 热处理的目的
（1）提高钢的力学性能；
（2）改善钢的工艺性能。 热处理的理论依据：铁碳合金相图
温 度 加热 保 温 冷却
0
热处理工艺曲线
时间
一、钢在加热时的组织转变
球 化 退 火
目的：消除应力，使钢的渗碳体球状化， 以降低硬度，改善切削加工性，并为以后 的热处理工序作好组织准备。 应用：主要用于共析碳钢、过共析碳钢 和合金工具钢。
加热温度：再结晶温度以上（一般为650 ～700℃
再 结 晶 退 火
目的：消除加工硬化，恢复塑性。
热处理 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
整体热处理：退火、正火、淬火、回火 感应加热 表面淬火 火焰加热 电接触加热 激光加热 表面热处理 渗碳 渗氮 化学热处理 碳氮共渗 渗金属等
热处理工艺曲线
热处理的基本过程都是由加热、保温和冷却三个 阶段组成的，其工艺过程用温度-时间坐标系中的 曲线图表示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
应用：主要用于经冷塑性加工，如冷轧、 冷冲、冷拔而发生加工硬化的钢件。
去 应 力 退 火
加热温度：Ac1以下某一温度（一般为 500～650℃）
目的：消除由于塑性变形、焊接、切 削加工、铸造等形成的残余应力。
工艺方法：将工件加热到高温（1050～ 1150℃），并长时间保温，然后缓慢冷却 的退火工艺。
第 3章
一、概述
钢的热处理
二、钢在加热时的组织 三、钢在冷却时的组织 四、钢的退火与正火 五、钢的淬火 六、钢的回火
七、钢的表面热处理
八、热处理工艺的应用
概述
热处理的概念 将固态金属采用适当的方式进行加热、保温 和冷却以获得所需组织与性能的工艺。 热处理的目的
（1）提高钢的力学性能；
（2）改善钢的工艺性能。 热处理的理论依据：铁碳合金相图
温 度 加热 保 温 冷却
0
热处理工艺曲线
时间
一、钢在加热时的组织转变
钢的热处理及工艺课件(PPT44张)
1、奥氏体的形成过程
一、钢的临界温度 在缓慢加热和冷却 时，其固态转变 的临界温度是由 相图决定。 二、加热时组织转 变 是从室温组织转变 为A组织的过程， 故也称为奥氏体 化（A化）。 P （详述） A化一般包括四个连 续转变过程： F
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E
A AC3 A3 Ar3 Acm Arcm
ACcm
S
Ar1
(Hull–Mehl mechanism for pearlite initiation)
Formation of a binodule. Note that the formation of a in γ 2 (b) can catalyze the formation of u in both γ 1 and γ 2 (c). Light micrograph of a series of uninodules (A) and binodules (B) in a partially transformed eutectoid steel. Note that pearlite initiation is almost exclusively at the grain boundaries. In addition, complete coverage of the boundaries has led to site saturation. The approximate positions of the grain boundaries are delineated by the heavy lines. (Computer enhanced image, from an original in Mehl )
钢在冷却时的组织转变返回
钢经加热获得A组织，其最终性能是由随后的冷却所得到的组织来决定，因 此控制A在冷却时的转变过程是获得所需性能的关键。深入研究A在冷却时的 转变规律则需掌握A冷却方式、过冷A等温转变曲线、过冷A连续冷却转变曲 线等内容。(补充等温转变曲线的建立）
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2.亚共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变
亚共析钢过冷A在 高温时有一部分将转 变为F。
在中温转变区会 有少量贝氏体（上B） 产生。
如油冷的产物为 F+T+上B+M，F和 上B量很少，可忽略。
3.过共析钢过冷奥氏体的连续冷却转变
过共析钢过冷A在高 温区先析出二次渗碳体, 后转变为其它组织。
奥氏体中碳含量高， 油冷、水冷后组织中有 残余奥氏体。
转变温度越低，层间距越小。按层间距大小 分为:珠光体(P)、索氏体(S)和屈氏体(T)。
(a)珠光体 3800倍
(b) 索氏体 8000倍
(c)屈氏体 8000倍
奥氏体转变为珠光体是扩散型转变, 通过碳、 铁的扩散和晶体结构的重构来实现的。
(2) 中温转变
贝氏体转变区（550 ℃～Ms）：
过冷奥氏体的转变产物为贝氏体型组织。
三、钢的奥氏体晶粒度 钢的奥氏体晶粒大小根据标准晶粒度等级图确 定。标准晶粒度分为8级，1～4级为粗晶粒度， 5～8级为细晶粒度。
标准晶粒度 等级
放大100倍
1. 实际晶粒度和本质晶粒度
实际晶粒度：某一具体热处理或热加工条件 下的奥氏体的晶粒度。
它决定钢的性能。
本质晶粒度 钢加热到930 ℃±10℃、保温 8小时、冷却后测得的晶粒度。
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。
9.1 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。
第三篇 材料的改性
整体改性 — “四把火”：退火、正火、淬火、 回火
表面防护 — 腐蚀、磨损
表面改性
表面形变强化; 表面淬火、表面化学改性; 热喷涂; 电镀、电刷镀、化学镀; 热浸镀; 三束（激光、离子束、电子束）表面改性; 薄膜制备技术.
一、基本概念题 1. 名词解释：淬火、退火、正火、回火 2. 均匀化退火 3. 完全退火 4. 球化退火 5. 再结晶退火 6. 去应力退火 7. 低温回火 8. 中温回火 9. 高温回火 10. 材料表面改性有哪些主要方法 二、说明题 1. 说明五种退火工艺的主要目的 2. 亚共析钢和过共析钢的淬火温度如何确定 3. 比较真空蒸发镀膜和溅射镀膜的优缺点。 三、叙述题 1. 从加热温度、冷却速度、材料组织、热处理目的四方面说明四种热
贝氏体 渗碳体分布在碳过饱和的铁素体基体上 的两相混合物。
上贝氏体（上B) 550 ℃～350 ℃之间转变产物。 呈羽毛状, 小片状的渗碳体分布在成排的铁素体片 之间。
(a)光学显微照片 500×
(b) 电子显微照片 5000×
上贝氏体形态
上贝氏体强度、韧性都较差。
下贝氏体(下B) 在350 ℃～Ms之间转变
反映奥氏体晶粒长大的倾向。
本质细晶粒钢：晶粒细小。 本质粗晶粒钢：晶粒粗大。
实际晶粒度 本质晶粒度
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。
钢的退火有： 完全退火 等温退火 球化退火 扩散退火 去应力退火
1. 完全退火
目又的称：重结晶退火，把钢加热至Ac3以上20
℃●通～过30完℃全, 重保结温晶后，缓使慢热冷加却工(随造炉成冷的却粗或大埋、不 均入匀石的灰组和织砂均中匀冷化却和)细, 以化获；得接近平衡组织的
热处理工艺。 ●使中碳以上 的钢完得全到退接火近平 衡一状般态用的于组亚织共， 降切析削低钢亚加硬。共工度析，性钢改能善； 完●全消退除火内后应组力。 织为F+P。
过冷奥氏体的等 温转变
共析钢的 等温转变图
共析碳钢在不同过冷度下奥氏体等温转 变动力学曲线 （a）及曲线的建立（b）
共析钢过冷奥氏体等温转变：二个转变区
（1）高温转变
珠光体转变区（A1～550 ℃）：
过冷奥氏体转变产物为珠光体型组织。
珠光体型组织是铁素体和渗碳体的机械混合 物。渗碳体呈层片状分布在铁素体基体上。
4. 扩散退火 把钢锭、铸件或锻坯加热到固相线以下 100 ℃～200 ℃的温度，长时间保温（10 h～15 h），并进行缓慢冷却的热处理工艺， 称为扩散退火或均匀化退火。
加热时为Ac1、Ac3、Accm 冷却时为Ar1、Ar3、Arcm
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。
二、影响奥氏体转变速度的因素
1. 加热温度 随加热温度的提高, 奥氏体化速度加快。 2. 加热速度 加3. 热钢速中度碳越含快量，发生转变的温度越高，转变 所需碳4.的含合时量金间增元越加素短，。铁素体和渗碳体的相界面增 大，钴5.转、原变镍始速等组度加织加快快奥。氏体化过程； 铬原、始钼组、织钒中等渗减碳慢体奥为氏片体状化时过奥程氏；体形成速 度快硅，、渗铝碳、体锰间等距不越影小响，奥转氏变体速化度过越程快。。 合金元素的扩散速度比碳慢得多，合金钢的 热处理加热温度一般较高，保温时间更长。
9.2 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。
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。
产物。光学显微镜下为黑色针状, 电子显微镜 下可看到在铁素体针内沿一定方向分布着细 小的碳化物(Fe2.4C)颗粒。
(a) 光学显微照片 500倍
(b) 电子显微照片 12000倍
奥氏体向贝氏体下的贝转氏体变形属态于半扩散型转变， 铁下原贝子氏不体扩硬散度而高碳，原韧子性有好一，定具扩有散较能好力的。强 韧性。
c.马氏体形成时体积膨胀 体积膨胀在钢中造成很大的内应力, 严重时 导致开裂。
d.马氏体转变不彻底
总要残留少量奥氏体。
残余奥氏体的含量与MS、Mf的位置有关。 奥氏体中的碳含量越高，则MS、Mf越低，残余A
含量越高。碳质量分数少于0.6%时, 残余A可忽略。
奥氏体碳质量分数
与MS、的位置关系
碳质量分数 与残余A量的关系
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。
过共析钢的过冷A在高温转变区, 将先析
出Fe3CII, 其余的过冷A再转变为珠光体型 组织。
二、过冷奥氏体的连续冷却转变
晶胞中,增大了其正方度c/a 。
马氏体晶格：体心正方晶格
马氏体本质 碳在α-Fe中的过饱和固溶体。 过饱和碳使α-Fe 的晶格发生很大畸变, 产生 很强的固溶强化。
b.马氏体的形成速度很快
奥氏体冷却到Ms点以下后, 无孕育期, 瞬
时转变为马氏体。 随着温度下降，过冷A不断转变为马氏体,
是一个连续冷却的转变过程。
其中预备热处理的作用是消除锻造的缺陷，如晶 粒粗大、内应力、缺陷组织等，同时调整硬度，为后 续的切削做准备。最终热处理的作用是使材料具有使 用状态下的性能，如强度、硬度等。
9.3 钢的常规热处理 退火 正火 淬火 回火
一、退火
将钢加热到适当温度，保温一定时间， 然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）的热处 理工艺叫做退火。
低碳马氏体
高碳马氏体
马氏体形态与碳质量分数的关系
③马氏体的特点 a.硬度很高 硬度随马氏体的碳质量分数的增加而增加。
b.马氏体的塑性和韧性与碳含量密切相关 ●低碳马氏体不仅强度高，塑性、韧性也较 好。 ●高碳马氏体硬而脆，塑性、韧性极差。晶 粒细化得到的隐晶马氏体有一定的韧性。
c.马氏体的物理性能变化 ●马氏体的比容比奥氏体大。当奥氏体转 变为马氏体时，体积会膨胀。 ●马氏体是铁磁相，而奥氏体为顺磁相。 ●马氏体晶格畸变严重，因此电阻率高。
(2)过冷奥氏体低温转变
马氏体转变区 转变温度在Ms～Mf之间。
过冷A快速冷却，转变为马氏体。
马氏体转变观察
①马氏体转变特点:
a.过冷A转变为M是一种非扩散型转变 铁和碳原子都不进行扩散。 铁原子沿奥氏体一定晶面, 集体地按一定 角度进行切变, 使面心立方晶格改组为体心 正方晶格。 碳原子原地不动，过饱和地留在新组成的
处理工艺。
2. 从目的、工艺、性能特点等方面比较渗碳和氮化处理的异同点。
钢的热处理
热处理 将固态金属或合金在一定介质中 加热、保温和冷却，以改变材料整体或表 面组织，从而获得所需性能的工艺。
热处理作用：大幅度地改善金属材料的工艺性能 和使用性能，绝大多数机械零件必须热处理。
如： 45#钢 热轧钢板硬度18HRC 860℃加热，水冷，硬度55HRC
2. 等温退火
将钢件加热到高于Ac3 (或Ac1 ) 的温度,
保温后, 较快地冷却到珠光体区的某一温度 保温, 奥氏体等温转变，然后缓慢冷却的热 处理工艺。
与完全退火相同, 能获得均匀的组织; 对于奥氏体较稳定的 合金钢, 可缩短退火 时间。
3. 球化退火 使钢中碳化物球状化的热处理工艺。 主要用于共析钢和过共析钢。球化退火的