机械工程材料 第11讲 钢的普通热处理
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钢的热处理工艺课件
渗碳与渗氮的工艺特点
名称 处理温度 处理时 处理后是否 ( ℃ ) 间 ( h ) 需要热处理
渗碳 900～950 3～9 需要 渗氮 500～600 20～50 不需要
热处理新技术简介
可控气 氛热处
理电子束 表面淬火 Nhomakorabea真空热处 理
激光热处 理
形变热处 理
化学热处 理
1.可控气氛热处理
在炉气成分可控的热处理炉内进行的热处理称为可控 气氛热处理。在热处理时实现无氧化加热是减少金属氧 化损耗，保证制件表面质量的必备条件。
3)生产特点: 淬火件的质量好; 工件变 形小;不易氧化及脱碳;淬火层容易 控制;生产率高。设备投资大,不适 于复杂形状零件和小批量生产。
2.火焰加热表面淬火
1)火焰加热表面淬火的基本方法
2)火焰加热表面淬火的特点:
•设备简单, 操作方便, 成本低。 •淬火质量不稳定。 •适于单件、小批量及大型零件的生产。
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12. 820.12. 8Tuesd ay , December 08, 2020 天生我材必有用，千金散尽还复来。1 0:36:33 10:36:3 310:36 12/8/20 20 10:36:33 AM 安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 12.810:36:3310 :36Dec -208-D ec-20 得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。10:36:3310:3 6:3310:36Tues day , December 08, 2020 安全在于心细，事故出在麻痹。20.12. 820.12. 810:36:3310:3 6:33De cember 8, 2020 加强自身建设，增强个人的休养。202 0年12 月8日上 午10时 36分20 .12.820 .12.8 扩展市场，开发未来，实现现在。202 0年12 月8日星 期二上 午10时 36分33 秒10:3 6:3320. 12.8 做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2 020年1 2月上 午10时3 6分20. 12.810:36December 8, 2020 时间是人类发展的空间。2020年12月8 日星期 二10时 36分33 秒10:3 6:338 December 2020 科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午1 0时36 分33秒 上午10 时36分1 0:36:33 20.12.8 每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12. 820.12. 810:36 10:36:3 310:36:33Dec- 20 人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2 020年1 2月8日 星期二 10时36 分33秒 Tuesday , December 08, 2020 感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20. 12.8202 0年12 月8日星 期二10 时36分 33秒20 .12.8
钢的普通热处理
钢经淬火后应立即进行回火。
三、 回火的分类、组织及应用
回火 回火温度
类型
(℃ )
低温回火 150～250
中温回火 250～500
高温回火 500～600
回火后 组织
M回
T回
S回
回火后硬度
性能特点
(HRC)
58～64 硬度高， 耐磨性好，
脆性、 内应力降低。
35～50
良好弹性 ，屈强比高， 一定的韧性和抗疲劳性
一般规律： 随T回↑，钢的强度、硬度↓，塑性、韧性↑。（高合金钢不遵循）
40钢力学性能与回火温度的关系
淬火钢硬度随回火温度的变化
❖ 合金钢的回火（与碳钢相比）
➢ 回火稳定性高
回火温度相应升高
➢ 合金碳化物弥散析出
二次硬化
➢ 残余奥氏体多
需多次回火
四、钢的回火脆性
➢ 回火脆性的概念：淬火钢在某些温度范围内回
1. M在过冷奥氏体低温转变中形成， M回在 淬火钢低温回火中形成；二者形态相似，光镜下
M回比M黑；强度硬度相差不大，但M回脆性已大 大降低。
回火索氏体 马氏体
2. S在过冷奥氏体高温转变中形成，S回在淬 火钢高温回火中形成；S呈层片状，S回呈颗粒状； S回比S的塑性要好。
回火马氏体
淬火钢回火后性能的变化
淬火 精度要求高的工件
新型淬火介质： 聚乙烯醇、三硝盐水溶液等。
淬火工艺
淬火后的组织：一般，
亚共析钢 0.5%C时，为M 0.5%C时，为M+A残
共析钢：M＋A残 过共析钢： M+粒状Fe3C+A残
15钢淬火组织：M板条
45钢淬火组织：M板条＋M片状
T8钢淬火组织：M片状＋A残
三、 回火的分类、组织及应用
回火 回火温度
类型
(℃ )
低温回火 150～250
中温回火 250～500
高温回火 500～600
回火后 组织
M回
T回
S回
回火后硬度
性能特点
(HRC)
58～64 硬度高， 耐磨性好，
脆性、 内应力降低。
35～50
良好弹性 ，屈强比高， 一定的韧性和抗疲劳性
一般规律： 随T回↑，钢的强度、硬度↓，塑性、韧性↑。（高合金钢不遵循）
40钢力学性能与回火温度的关系
淬火钢硬度随回火温度的变化
❖ 合金钢的回火（与碳钢相比）
➢ 回火稳定性高
回火温度相应升高
➢ 合金碳化物弥散析出
二次硬化
➢ 残余奥氏体多
需多次回火
四、钢的回火脆性
➢ 回火脆性的概念：淬火钢在某些温度范围内回
1. M在过冷奥氏体低温转变中形成， M回在 淬火钢低温回火中形成；二者形态相似，光镜下
M回比M黑；强度硬度相差不大，但M回脆性已大 大降低。
回火索氏体 马氏体
2. S在过冷奥氏体高温转变中形成，S回在淬 火钢高温回火中形成；S呈层片状，S回呈颗粒状； S回比S的塑性要好。
回火马氏体
淬火钢回火后性能的变化
淬火 精度要求高的工件
新型淬火介质： 聚乙烯醇、三硝盐水溶液等。
淬火工艺
淬火后的组织：一般，
亚共析钢 0.5%C时，为M 0.5%C时，为M+A残
共析钢：M＋A残 过共析钢： M+粒状Fe3C+A残
15钢淬火组织：M板条
45钢淬火组织：M板条＋M片状
T8钢淬火组织：M片状＋A残
机械基础课件：钢的热处理
连续冷却: 使奥氏体化后的钢在温度连续下降的过程中发生 组织转变，包括水冷、 油冷、炉冷、空冷等。
等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到临界点A1以下 某一温度，恒温停留一段时间，在这段保温时间内发生组织
钢的热处理
1. 过冷奥氏体的等温转变曲线 以共析钢为例： 由于过冷温度和等温时间不同，过冷奥氏体的等温转变 过程及转变产物也不相同，表示过冷奥氏体不同的等温冷却 温度、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线叫做过冷 奥氏体的等温转变曲线，也称为C 1) C · 共析钢奥氏体的等温转变曲线是通过一系列不同过冷
3. (1) 从切削加工性考虑：钢件适宜的切削加工硬度为 170～230 HBS。因此，低碳钢、低碳合金钢应选用正火为预 备热处理。中碳钢也可选正火，含碳量超过0.5%的钢应选用
(2) 从零件的形状考虑：对于形状复杂的零件或大型铸 件，正火可能会因内应力过大而造成零件开裂，故应选用退
(3) 从经济性考虑：因正火比退火的操作简便，生产周 期短，成本低，在能满足使用要求的情况下，应尽量选用正
· 通过实验测出不同的过冷奥氏体在恒温下开始转变和 转变终了的时间，画到温度-时间坐标系中，然后把开始时间 和转变终了时间分别连接起来，即得到图3-4所示的共析钢C
钢的热处理
图3-4 共析钢C曲线
钢的热处理
2) 共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1) 珠光体类型(高温转变产物)： 共析钢A过冷到723~550℃之间，A等温转变产物属于P
钢的热处理
2. (1) (2) (3) 材料：中碳钢(45)、合金调质钢(40Cr) (4) 技术条件：表面50~55 HRC (5) 感应表面淬火方法如图3-6
钢的热处理
图3-6 钢的感应表面淬火
等温冷却：将奥氏体化后的钢迅速冷却到临界点A1以下 某一温度，恒温停留一段时间，在这段保温时间内发生组织
钢的热处理
1. 过冷奥氏体的等温转变曲线 以共析钢为例： 由于过冷温度和等温时间不同，过冷奥氏体的等温转变 过程及转变产物也不相同，表示过冷奥氏体不同的等温冷却 温度、等温时间与转变过程及产物之间关系的曲线叫做过冷 奥氏体的等温转变曲线，也称为C 1) C · 共析钢奥氏体的等温转变曲线是通过一系列不同过冷
3. (1) 从切削加工性考虑：钢件适宜的切削加工硬度为 170～230 HBS。因此，低碳钢、低碳合金钢应选用正火为预 备热处理。中碳钢也可选正火，含碳量超过0.5%的钢应选用
(2) 从零件的形状考虑：对于形状复杂的零件或大型铸 件，正火可能会因内应力过大而造成零件开裂，故应选用退
(3) 从经济性考虑：因正火比退火的操作简便，生产周 期短，成本低，在能满足使用要求的情况下，应尽量选用正
· 通过实验测出不同的过冷奥氏体在恒温下开始转变和 转变终了的时间，画到温度-时间坐标系中，然后把开始时间 和转变终了时间分别连接起来，即得到图3-4所示的共析钢C
钢的热处理
图3-4 共析钢C曲线
钢的热处理
2) 共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能 (1) 珠光体类型(高温转变产物)： 共析钢A过冷到723~550℃之间，A等温转变产物属于P
钢的热处理
2. (1) (2) (3) 材料：中碳钢(45)、合金调质钢(40Cr) (4) 技术条件：表面50~55 HRC (5) 感应表面淬火方法如图3-6
钢的热处理
图3-6 钢的感应表面淬火
《钢的热处理》PPT课件
231形成当a过冷到a1线以下时a产生了变化在晶界处产生了fe3c晶核长大使侧a的含量下降当fe3c长大时使到原有的a的c含量达到f时fe3c两侧形成的晶核当f长大时cmax0006向周围的a排出多原子增加了两侧a的c含量促进了fe3c片的形成如此反复24形成f与fe3c层片相间的混合组织与此同时在晶界其他部位又可能产生新的晶核fe3c小片并不断交替生核长大直到各种不同取向的p晶团群彼此相遇a全部转变为p
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组 织，与此同时，在晶界其他部位又可能 产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断 交替生核长大，直到各种不同取向的P晶 团（群）彼此相遇，A全部转变为P。 由此可见，P的形成，包含两个不 同的过程： 通过C的扩散而使成分产生改变，即 由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100
三) 转变产物的组织与性能
1.珠光体型 ( P ) 转变 ( A1～550℃ ) : A1～650℃ : P ; 5～25HRC; 片间距为0.6～0.7μm ( 500× )。
650～600℃ : 细片状P---索氏体(S); 片间距为0.2～0.4μm (1000×); 25～36HRC。
600～550℃:极细片状P---屈氏体(T); 片间距为＜0.2μm ( 电镜 ); 35～40HRC。
珠光体形貌像
光镜下形貌
电镜下形貌
索 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
屈 氏 体 形 貌 像
光镜形貌
电镜形貌
三) 转变产物的组织与性能
2.贝氏体型 ( B ) 转变 ( 550～230℃ ) :
形成，F 与 Fe3C 层片相间的混合组 织，与此同时，在晶界其他部位又可能 产生新的晶核（ Fe3C 小片），并不断 交替生核长大，直到各种不同取向的P晶 团（群）彼此相遇，A全部转变为P。 由此可见，P的形成，包含两个不 同的过程： 通过C的扩散而使成分产生改变，即 由含C量0.8％（0.77％）的A 含 C量极高的Fe3C和含C量极低的F转变；
( % ) 50 40 30 20 10 0 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 Wc 100
机械制造技术课件：钢的热处理
钢的热处理
2.球化退火 球化退火是将钢加热到Ac1以上20~30℃,充分保温后,随 炉冷却到600℃以下出炉 空冷。球化退火主要用于过共析钢, 其目的是使钢中的渗碳体球状化,以降低钢的硬度, 改善切削 加工性,并为以后的热处理工序做好组织准备。若钢的原始 组织中有严重的渗碳 体网,则在球化退火前应进行正火消除, 以保证球化退火效果。
炉后在空气中冷却的热处 理工艺称为正火。正火主要有以 下几方面的应用:
(1)加工要求不高的结构、零件。对力学性能要求不高 的结构、零件,可用正火作为最 终热处理,以提高其强度、硬 度和韧性。
(2)加工低、中碳钢。对于低、中碳钢,可用正火作为预 备热处理,以调整硬度,改善 切削加工性。
(3)加工过共析钢。对于过共析钢,正火可抑制渗碳体网 的形成,为球化退火做好组 织准备。
钢的热处理
1.完全退火与等温退火 完全退火是把钢加热到Ac3以上30~50℃,保温一定时间, 随炉冷至600℃以下,出炉 空冷。完全退火可获得接近平衡状 态的组织,主要用于亚共析钢的铸、锻件,有时也用于 焊接结 构。完全退火的目的在于细化晶粒、消除过热组织、降低硬 度和改善切削加工性能。 过共析钢不宜采用完全退火,以避免二次渗碳体以网状 形式沿奥氏体晶界析出,给切 削加工和以后的热处理带来不 利影响。 完全退火很费工时,生产中常采用等温退火来代替。
钢的热处理
(2)钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。淬硬性是 指钢淬火后能达到的最高硬 度,它主要取决于马氏体的含碳 量。淬透性好的钢其淬硬性不一定高。例如,低碳合金钢 淬 透性相当好,但其淬硬性却不高;高碳非合金钢的淬硬性高,但 其淬透性却差。
钢的热处理
2.1.5 钢的回火 回火是将淬火钢加热到 Ac1以下某一温度,保温一定时间,
《钢的热处理》PPT课件
度高、保温时间长, 晶粒粗大.
⑵加热速度: 加热速度越快,过热 度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
⑶合金元素：
Nb/%
Nb、Ti对奥氏体晶粒的影响
阻碍奥氏体晶粒长大的元素:
Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、
Mo、Cr、Al等碳化物和氮 化物形成元素。
析出颗粒 对黄铜晶 界的钉扎
ppt课件
16
促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。 ⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的
由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册
中的数据是以30-50℃/h 的速度加热或冷却时测得的.
ppt课件
8
第二节 钢在加热时的转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在
A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加 热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
一、奥氏体的形成过程
ppt课件
10
℃
第四步 奥氏体成分均匀 共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
化：Fe3C溶解后，其所 温 度
在部位碳含量仍很高， ，
通过长时间保温使奥氏
体成分趋于均匀。
ppt课件
11
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢基本 相同。但由于先共析 或 二次Fe3C的存在，要获得 全部奥氏体组织，必须相 应加热到Ac3或Accm以上.
常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均 匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
真空热处理炉
箱式可控气氛多用炉
ppt课件
17
第三节 钢在冷却时的转变
冷却是热处理更重要的工序。 一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程
⑵加热速度: 加热速度越快,过热 度越大, 形核率越高, 晶粒越细.
⑶合金元素：
Nb/%
Nb、Ti对奥氏体晶粒的影响
阻碍奥氏体晶粒长大的元素:
Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、
Mo、Cr、Al等碳化物和氮 化物形成元素。
析出颗粒 对黄铜晶 界的钉扎
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16
促进奥氏体晶粒长大的元素：Mn、P、C、N。 ⑷ 原始组织: 平衡状态的组织有利于获得细晶粒。 奥氏体晶粒粗大，冷却后的组织也粗大，降低钢的
由于加热冷却速度直接影响转变温度，因此一般手册
中的数据是以30-50℃/h 的速度加热或冷却时测得的.
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8
第二节 钢在加热时的转变
加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在
A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加 热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
一、奥氏体的形成过程
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10
℃
第四步 奥氏体成分均匀 共析钢奥氏体化曲线（875℃退火）
化：Fe3C溶解后，其所 温 度
在部位碳含量仍很高， ，
通过长时间保温使奥氏
体成分趋于均匀。
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11
共析钢奥氏体化过程
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢基本 相同。但由于先共析 或 二次Fe3C的存在，要获得 全部奥氏体组织，必须相 应加热到Ac3或Accm以上.
常温力学性能，尤其是塑性。因此加热得到细而均 匀的奥氏体晶粒是热处理的关键问题之一。
真空热处理炉
箱式可控气氛多用炉
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17
第三节 钢在冷却时的转变
冷却是热处理更重要的工序。 一、过冷奥氏体的转变产物及转变过程
钢的热处理newppt文档
钢的热处理new
• 9.1 概述 • 9.2 钢在加热时的转变 • 9.3 钢在冷却时的转变 • 9.4 钢的退火与正火 • 9.5 钢的淬火 • 9.6 钢的淬透性 • 9.7 钢的回火 • 9.8 钢的表面淬火 • 9.9 钢的化学热处理
9.4 钢的退火与正火
• 机械零件的一般加工工艺为：毛坯 (铸、锻) →预 备热处理→机加工→ 最终热处理。
各种淬火方法示意图
• 2、双液淬火法 • 工件先在一种冷却能力
强的介质中冷却，躲过 鼻尖后，再在另一种冷 却能力较弱的介质中发 生马氏体转变的方法。 如水淬油冷，油淬空冷.
• 优点是冷却理想，缺点 是不易掌握。用于形状 复杂的碳钢件及大型合金钢件。
• 3、分级淬火法 • 在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后
• 2、退火工艺 • 退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、
球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。 • ⑴ 完全退火 将工件加热到
Ac3+30~50℃ 保 温后缓冷的退火 工艺，主要用于 亚共析钢 .
• ⑵ 等温退火 • 亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到
Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停 留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件 在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢.
再取出缓冷。 可减少内应力，用于小尺
寸工件。
盐浴炉
• 4、等温淬火法 • 将工件在稍高于 Ms 的盐
浴或碱浴中保温足够长时 间，从而获得下贝氏体组 织的淬火方法。 • 经等温淬火零件具有良好 的综合力学性能，淬火应 力小. • 适用于形状复杂及要求较 高的小型件。
9.6 钢的淬透性
• 9.1 概述 • 9.2 钢在加热时的转变 • 9.3 钢在冷却时的转变 • 9.4 钢的退火与正火 • 9.5 钢的淬火 • 9.6 钢的淬透性 • 9.7 钢的回火 • 9.8 钢的表面淬火 • 9.9 钢的化学热处理
9.4 钢的退火与正火
• 机械零件的一般加工工艺为：毛坯 (铸、锻) →预 备热处理→机加工→ 最终热处理。
各种淬火方法示意图
• 2、双液淬火法 • 工件先在一种冷却能力
强的介质中冷却，躲过 鼻尖后，再在另一种冷 却能力较弱的介质中发 生马氏体转变的方法。 如水淬油冷，油淬空冷.
• 优点是冷却理想，缺点 是不易掌握。用于形状 复杂的碳钢件及大型合金钢件。
• 3、分级淬火法 • 在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后
• 2、退火工艺 • 退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、
球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。 • ⑴ 完全退火 将工件加热到
Ac3+30~50℃ 保 温后缓冷的退火 工艺，主要用于 亚共析钢 .
• ⑵ 等温退火 • 亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到
Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停 留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件 在炉内停留时间，更适合于孕育期长的合金钢.
再取出缓冷。 可减少内应力，用于小尺
寸工件。
盐浴炉
• 4、等温淬火法 • 将工件在稍高于 Ms 的盐
浴或碱浴中保温足够长时 间，从而获得下贝氏体组 织的淬火方法。 • 经等温淬火零件具有良好 的综合力学性能，淬火应 力小. • 适用于形状复杂及要求较 高的小型件。
9.6 钢的淬透性
钢的表面热处理ppt课件
• 原理 • 分类 • 运用 • 特点
感应加热外表淬火原理
• 感应线圈中通以交流电时，即在 其内部和周围产生一与电流一样 频率的交变磁场。假设把工件置 于磁场中，那么在工件内部产生 感应电流，并由于电阻的作用而 被加热。由于交流电的集肤效应， 接近工件外表的电流密度大，而 中心几乎为零。工件外表温度快 速升高到相变点以上，而心部温 度仍在相变点以下。感应加热后， 采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶 液放射淬火，淬火后进展180200℃低温回火，以降低淬火应 力，并坚持高硬度和高耐磨性。
化学热处置是将钢件置于一定温度 的活性介质中保温，使一种或几种 元素渗入它的外表，改动其化学成 分和组织，到达改良外表性能，满 足技术要求的热处置过程。
让我们首先学习 一下外表热处置 吧。。。。。。
外表淬火
• 按照实现方式，外表淬火可分为：
•
表淬火
•
感应加热外表淬火
电流频率与淬硬深度的关系
• 在淬火温度形状下， 电流透入的深度与感 应电流的频率有关， 如下式所示：
• •
感应加热外表淬火分类
名称 高频感应加热 中频感应加热 工频感应加热
频率（HZ） 100~1000K 500~10000
50
淬硬深度 （mm)
适用零件
0.2~2 2~8 10~15 以上
中小型，如小模数 齿轮，直径较小的
圆柱型零件
中大型，如直径较 大的轴，大中等模
数的齿轮
大型零件，如直径 大于300mm 的轧
辊及轴类零件
感应加热外表淬火运用范围
• 普通用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、 40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零 件的外表硬化，提高耐磨性。
• 为零件心部的性能，感应加热淬火的预 备热处置常采用正火或调质。
感应加热外表淬火原理
• 感应线圈中通以交流电时，即在 其内部和周围产生一与电流一样 频率的交变磁场。假设把工件置 于磁场中，那么在工件内部产生 感应电流，并由于电阻的作用而 被加热。由于交流电的集肤效应， 接近工件外表的电流密度大，而 中心几乎为零。工件外表温度快 速升高到相变点以上，而心部温 度仍在相变点以下。感应加热后， 采用水、乳化液或聚乙烯醇水溶 液放射淬火，淬火后进展180200℃低温回火，以降低淬火应 力，并坚持高硬度和高耐磨性。
化学热处置是将钢件置于一定温度 的活性介质中保温，使一种或几种 元素渗入它的外表，改动其化学成 分和组织，到达改良外表性能，满 足技术要求的热处置过程。
让我们首先学习 一下外表热处置 吧。。。。。。
外表淬火
• 按照实现方式，外表淬火可分为：
•
表淬火
•
感应加热外表淬火
电流频率与淬硬深度的关系
• 在淬火温度形状下， 电流透入的深度与感 应电流的频率有关， 如下式所示：
• •
感应加热外表淬火分类
名称 高频感应加热 中频感应加热 工频感应加热
频率（HZ） 100~1000K 500~10000
50
淬硬深度 （mm)
适用零件
0.2~2 2~8 10~15 以上
中小型，如小模数 齿轮，直径较小的
圆柱型零件
中大型，如直径较 大的轴，大中等模
数的齿轮
大型零件，如直径 大于300mm 的轧
辊及轴类零件
感应加热外表淬火运用范围
• 普通用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、 40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零 件的外表硬化，提高耐磨性。
• 为零件心部的性能，感应加热淬火的预 备热处置常采用正火或调质。
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机械工程材料
（3）去应力退火
为消除冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为 去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为 500℃～650℃)，保温后随炉冷却。
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（4）扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略 低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温 （10h～15h），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。
温度低于Ac3，淬火组织中会保留一部分先共析铁素体， 使钢的强度、硬度下降，并影响钢整体性能的均匀性。
机械工程材料
⑵共析钢、过共析钢的淬火加热温度为AC1+30℃~50℃，淬 火后得到M+Fe3C颗粒+A′组织。
温度过高,奥氏体含碳量增加会引起A′增加,工件硬度降低; 得到片状M,钢的脆性增加;增加工件的变形和开裂倾向等。
均匀，以提高其工艺性能和使用性能； ⑸细化晶粒，改善高碳钢中碳化物的分布和形态，为后续
热处理做好组织上的准备。
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2．退火的种类及应用 ⑴完全退火
完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退 火工艺。
完全退火加热温度为Ac3以上30℃~50℃，冷却方式可采用随炉缓慢冷 却。
机械工程材料
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常用淬火介质是水和油。 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢
和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的
分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质。
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（2）双介质淬火 工件先在一种冷却能力强
的介质中冷，却躲过鼻尖 后，再在另一种冷却能力 较弱的介质中发生马氏体 转变的方法。
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2.正火的目的及用途 （1）细化晶粒，消除网状二次渗碳体。 （2）作为最终热处理。为某些受力较小，性能要求不高
的碳素钢结构零件提供合适的力学性能。 （3）提高硬度，改善切削加工性能。 （4）改善和细化铸钢件的铸态组织。 （5）代替淬火，减小变形、开裂倾向。
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三、退火和正火工艺比较
讲）
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第一节 钢的退火和正火
退火是将工件加热到一定温度保温一定时间，然后缓慢冷 却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却，获得索氏体 的热处理工艺。
机械工程材料
铜棒 Ø 24 mm
电缆线Ø 0.15 mm
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如何消除拉拔过程中的硬化现象？
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第一第节二钢节的钢退的火淬和火正火
一、淬火的定义与目的
目的：获得M或B，提高钢的机械性能。
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二、淬火工艺参数的选择 1.淬火温度的选择 ⑴亚共析钢的淬火加热温度：AC3+30℃~50℃，使钢完全
奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。
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如果温度过高，奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织， 钢的塑性和韧性降低。
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完全退火的目的在于消除组织缺陷，均匀成分和细化晶粒，主要用于 消除亚共析成分铸件、锻件、焊件等的内应力和组织缺陷。
亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到Ac1+30~50℃， 保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷,称 为等温退火。
等温退火可缩短工件在炉内停留时间，来自适合于孕育期长的合金钢。切削件的硬度在170～ 230HB范围内，切削性 能较好。
刀具具有较高的韧性时， 不容易发生崩刃。
切削件的硬度如何调整？刀具如何才能 具有较高的韧性？
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加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力引起季裂 如何消除加工过程中产生的内应力？
机械工程材料
一、退火 ⑴降低钢件硬度，便于切削加工； ⑵消除残余应力，提高组织的稳定性，防止变形和开裂； ⑶消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工； ⑷改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不
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（2）球化退火
为使工件中的碳化物球状化而进行的退火工艺。 球化退火的加热温度为AC1以上20℃~30℃，保温后的随炉冷却或等温
退火。
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球化退火主要适用于共析和过共析成分的钢。 进行球化退火可得到硬度较低的球状珠光体，从而加工性能；同时获
得球状珠光体也是为淬火作组织准备，使淬火加热时奥氏体晶粒不易 长大，并可减小冷却时变形和开裂的倾向。
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（5）再结晶退火
为消除冷加工钢材的加工硬化，以提高塑形，而进行的退火，加热温 度在再结晶温度以上100~200℃。
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二、正火 正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 1.正火工艺参数的选择 正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃。
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四、淬火方法
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图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（1）单液淬火 加热工件在一种介质中连
续冷却到室温的淬火方法。 操作简单，易实现自动化。
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图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
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2.加热时间的确定 加热时间由升温时间和保温时间组成。
3.合金钢淬火加热条件的选择 合金钢的淬火温度一般为AC3或AC1+50℃~100℃。 需预热。
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三.淬火介质 淬火时既要保证奥氏体转变为马氏体，又要在淬火过程中
减少应力，减小变形，防止开裂，保证钢件的淬火质量。
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复习上节内容
一、过冷奥氏体的等温转变 珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变 二、过冷奥氏体的连续冷却转变
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第七章 钢的普通热处理
第一节 钢的退火和正火 第二节 钢的淬火 第三节 钢的回火（下次课讲） 第四节 钢的淬透性（下次课讲） 第五节 普通热处理的技术条件标注与工序安排（下次课
（3）去应力退火
为消除冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为 去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为 500℃～650℃)，保温后随炉冷却。
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（4）扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略 低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温 （10h～15h），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。
温度低于Ac3，淬火组织中会保留一部分先共析铁素体， 使钢的强度、硬度下降，并影响钢整体性能的均匀性。
机械工程材料
⑵共析钢、过共析钢的淬火加热温度为AC1+30℃~50℃，淬 火后得到M+Fe3C颗粒+A′组织。
温度过高,奥氏体含碳量增加会引起A′增加,工件硬度降低; 得到片状M,钢的脆性增加;增加工件的变形和开裂倾向等。
均匀，以提高其工艺性能和使用性能； ⑸细化晶粒，改善高碳钢中碳化物的分布和形态，为后续
热处理做好组织上的准备。
机械工程材料
2．退火的种类及应用 ⑴完全退火
完全退火是将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退 火工艺。
完全退火加热温度为Ac3以上30℃~50℃，冷却方式可采用随炉缓慢冷 却。
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机械工程材料
常用淬火介质是水和油。 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使用于形状简单的碳钢件。 油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小，使用于合金钢
和小尺寸的碳钢件。 熔盐作为淬火介质称盐浴，冷却能力在水和油之间,用于形状复杂件的
分级淬火和等温淬火。 聚乙烯醇、硝盐水溶液等也是工业常用的淬火介质。
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（2）双介质淬火 工件先在一种冷却能力强
的介质中冷，却躲过鼻尖 后，再在另一种冷却能力 较弱的介质中发生马氏体 转变的方法。
机械工程材料
2.正火的目的及用途 （1）细化晶粒，消除网状二次渗碳体。 （2）作为最终热处理。为某些受力较小，性能要求不高
的碳素钢结构零件提供合适的力学性能。 （3）提高硬度，改善切削加工性能。 （4）改善和细化铸钢件的铸态组织。 （5）代替淬火，减小变形、开裂倾向。
机械工程材料
三、退火和正火工艺比较
讲）
机械工程材料
第一节 钢的退火和正火
退火是将工件加热到一定温度保温一定时间，然后缓慢冷 却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却，获得索氏体 的热处理工艺。
机械工程材料
铜棒 Ø 24 mm
电缆线Ø 0.15 mm
机械工程材料
如何消除拉拔过程中的硬化现象？
机械工程材料
机械工程材料
第一第节二钢节的钢退的火淬和火正火
一、淬火的定义与目的
目的：获得M或B，提高钢的机械性能。
机械工程材料
二、淬火工艺参数的选择 1.淬火温度的选择 ⑴亚共析钢的淬火加热温度：AC3+30℃~50℃，使钢完全
奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。
机械工程材料
如果温度过高，奥氏体晶粒粗大而得到粗大的马氏体组织， 钢的塑性和韧性降低。
机械工程材料
完全退火的目的在于消除组织缺陷，均匀成分和细化晶粒，主要用于 消除亚共析成分铸件、锻件、焊件等的内应力和组织缺陷。
亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到Ac1+30~50℃， 保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷,称 为等温退火。
等温退火可缩短工件在炉内停留时间，来自适合于孕育期长的合金钢。切削件的硬度在170～ 230HB范围内，切削性 能较好。
刀具具有较高的韧性时， 不容易发生崩刃。
切削件的硬度如何调整？刀具如何才能 具有较高的韧性？
机械工程材料
加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力引起季裂 如何消除加工过程中产生的内应力？
机械工程材料
一、退火 ⑴降低钢件硬度，便于切削加工； ⑵消除残余应力，提高组织的稳定性，防止变形和开裂； ⑶消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工； ⑷改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不
机械工程材料
（2）球化退火
为使工件中的碳化物球状化而进行的退火工艺。 球化退火的加热温度为AC1以上20℃~30℃，保温后的随炉冷却或等温
退火。
机械工程材料
球化退火主要适用于共析和过共析成分的钢。 进行球化退火可得到硬度较低的球状珠光体，从而加工性能；同时获
得球状珠光体也是为淬火作组织准备，使淬火加热时奥氏体晶粒不易 长大，并可减小冷却时变形和开裂的倾向。
机械工程材料
（5）再结晶退火
为消除冷加工钢材的加工硬化，以提高塑形，而进行的退火，加热温 度在再结晶温度以上100~200℃。
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机械工程材料
二、正火 正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的热处理工艺。 1.正火工艺参数的选择 正火处理的加热温度通常在Ac3或Accm以上30℃~50℃。
机械工程材料
四、淬火方法
机械工程材料
图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
（c）分级淬火； （d）等温淬火
（1）单液淬火 加热工件在一种介质中连
续冷却到室温的淬火方法。 操作简单，易实现自动化。
机械工程材料
图 各种淬火方法示意图 （a）单介质淬火；（b）双介质淬火；
机械工程材料
2.加热时间的确定 加热时间由升温时间和保温时间组成。
3.合金钢淬火加热条件的选择 合金钢的淬火温度一般为AC3或AC1+50℃~100℃。 需预热。
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三.淬火介质 淬火时既要保证奥氏体转变为马氏体，又要在淬火过程中
减少应力，减小变形，防止开裂，保证钢件的淬火质量。
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复习上节内容
一、过冷奥氏体的等温转变 珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变 二、过冷奥氏体的连续冷却转变
机械工程材料
第七章 钢的普通热处理
第一节 钢的退火和正火 第二节 钢的淬火 第三节 钢的回火（下次课讲） 第四节 钢的淬透性（下次课讲） 第五节 普通热处理的技术条件标注与工序安排（下次课