热处理原理与工艺解读
热处理原理与工艺
热处理原理与工艺热处理是一种通过加热和冷却来改变材料性能的工艺。
它可以使金属材料获得所需的力学性能、物理性能和化学性能，从而满足不同工程要求。
热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火等，不同的工艺可以实现不同的效果。
下面将详细介绍热处理的原理和工艺。
首先，我们来介绍退火工艺。
退火是将金属材料加热到一定温度，保持一定时间后，再以适当速度冷却到室温。
退火的目的是消除材料内部的应力，改善塑性和韧性，降低硬度。
这种工艺适用于大多数金属材料，尤其是碳钢和合金钢。
其次，正火工艺是将金属材料加热到临界温度以上，保持一定时间后，再冷却到室温。
正火可以提高金属的硬度和强度，同时保持一定的韧性。
这种工艺适用于低碳钢、合金钢和工具钢等材料。
淬火是将金属材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却到室温。
淬火可以使金属材料获得高硬度和高强度，但同时会降低其韧性。
这种工艺适用于合金钢、高速钢和不锈钢等材料。
最后，回火是将经过淬火处理的金属材料加热到一定温度，然后保持一定时间后冷却。
回火可以降低金属的脆性，提高韧性和塑性。
这种工艺适用于经过淬火处理的合金钢和工具钢等材料。
在进行热处理工艺时，需要注意控制加热温度、保温时间和冷却速度，以确保获得所需的材料性能。
同时，还需要考虑材料的化学成分、组织结构和形状等因素，综合运用各种热处理工艺，以达到最佳的效果。
总之，热处理是一种重要的金属材料加工工艺，通过改变材料的组织结构和性能，可以满足不同工程要求。
各种热处理工艺都有其特定的原理和适用范围，只有深入理解这些原理，才能正确地选择和应用热处理工艺，从而获得优质的金属材料。
热处理基本知识及工艺原理
将淬火后的金属材料加热到适当温度，保温一定时间后冷 却至室温。回火可以消除淬火产生的内应力，提高金属材 料的韧性和塑性。
02
热处理工艺原理
加热与冷却
加热
热处理过程中，将金属材料加热至所 需温度，以实现所需的相变和组织转 变。加热方式包括电热、燃气热、微 波加热等。
冷却
热处理过程中，金属材料在加热后需 进行冷却，以控制相变和组织转变的 过程。根据冷却速度的不同，可分为 缓慢冷却和快速冷却。
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热处理的分类
1. 退火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后缓慢冷却至 室温。退火可以提高金属材料的塑性和韧性，消除内应力 。
3. 淬火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后快速冷却至 室温。淬火可以提高金属材料的硬度和耐磨性，但可能导 致内应力增大。
2. 正火
将金属材料加热到适当温度，保温一定时间后在空气中自 然冷却。正火可以提高金属材料的强度和韧性，细化组织 结构。
离子注入技术
将具有特定能量的离子注 入材料表面，改变其物理 和化学性质，提高耐磨、 耐腐蚀等性能。
提高热处理效率与节能减排
高效加热方式
采用电磁感应、微波加热 等高效加热方式，缩短加 热时间，提高热处理效率。
余热回收利用
对热处理过程中的余热进 行回收和再利用，减少能 源浪费，降低碳排放。
环保材料与工艺
热处理基本知识及工艺艺原理 • 常见热处理工艺 • 热处理的应用 • 热处理的发展趋势与挑战
01
热处理基本概念
热处理的定义
热处理：通过加热、保温和冷却等工 艺手段，改变金属材料的内部组织结 构，以达到改善其性能、满足使用要 求的一种工艺方法。
热处理原理
热处理原理
热处理是一种通过加热和冷却来改变材料结构和性能的工艺。
它在金属加工和
制造业中起着至关重要的作用。
热处理的原理是利用材料在高温下的晶体结构变化，通过控制加热和冷却过程，使材料获得所需的力学性能和物理性能。
下面将介绍热处理的基本原理和常见的热处理工艺。
首先，热处理的基本原理是通过改变材料的组织结构来改变其性能。
在加热过
程中，材料的晶粒会发生再结晶，晶粒尺寸会增大，晶格缺陷会得到修复，从而提高材料的塑性和韧性。
而在冷却过程中，晶粒会重新结晶，晶粒尺寸会减小，晶格缺陷会增加，从而提高材料的硬度和强度。
其次，常见的热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火。
退火是将材料加热至
临界温度以上，然后缓慢冷却到室温，目的是消除材料内部的应力和提高塑性。
正火是将材料加热至临界温度以上，然后在空气中冷却，目的是提高材料的硬度和强度。
淬火是将材料加热至临界温度以上，然后迅速冷却到介质中，目的是使材料获得高硬度和强度。
回火是将经过淬火处理的材料加热至较低的温度，然后保温一段时间，最后冷却，目的是降低材料的脆性和提高韧性。
此外，热处理的效果受到许多因素的影响，包括加热温度、保温时间、冷却速
度等。
在进行热处理时，必须根据材料的具体情况和要求来选择合适的热处理工艺参数，以获得所需的性能。
总之，热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程来改变其结构和性能的工艺。
通过合理选择热处理工艺和参数，可以使材料获得所需的力学性能和物理性能，从而满足不同工程和制造的需求。
希望本文能够帮助大家更好地理解热处理的原理和工艺，并在实际生产中加以应用。
热处理原理与工艺ppt
1 2
空气冷却器
利用空气作为冷却介质，通过换热器将热量带 走。
水冷装置
利用水作为冷却介质，通过循环水将热量带走 。
3
油冷装置
利用油作为冷却介质，通过油循环将热量带走 。
辅助设备
输送装置
包括输送带、辊道等， 用于工件的输送和定位 。
装料装置
包括料仓、料斗、抓斗 等，用于工件的装料和 卸料。
加热元件
包括电热丝、硅碳棒等 ，用于加热设备中的加 热元件。
热处理质量控制
为了保证热处理效果的一致性和可靠性，需要对热处理过 程进行严格的质量控制，包括温度控制、时间控制和气氛 控制等。
展望
01
新技术的发展
随着科技的不断进步，新的热处理技术也不断涌现。例如，真空热处
理、保护气氛热处理和激光热处理等新技术的应用，将进一步提高热
处理质量和效率。
02
节能减排的需求
Байду номын сангаас
04
热处理的应用
工业应用
航空航天领域
为了提高航空航天构件的强度、硬度、韧性和疲劳性能，通常 需要进行热处理。
汽车工业
汽车零部件如齿轮、轴、弹簧等需要进行热处理，以提高其耐 磨性和抗疲劳性能。
机械制造
在机械制造过程中，对金属材料进行热处理可以改变其内部结 构，提高材料的使用性能。
日常生活应用
餐具
THANKS
热处理原理应用
广泛应用于机械制造业、 冶金工业、电子工业等领 域。
热处理的过程
加热
将金属材料加热到一定温 度，使其发生相变或奥氏 体化。
保温
保持一定时间，使金属材 料充分吸收热量，达到预 期的组织结构。
冷却
《热处理原理及工艺》课件
热处理的基本原理
热处理基于材料的相变和晶体结构变化。通过控制加热温度、保温时间和冷 却速率，可以调控晶粒尺寸、相组成和硬度。
热处理工艺流程
热处理工艺包括加热、保温和冷却阶段。常见的工艺流程包括退火、淬火、 回火和表面处理。
热处理常用的设备和工具
热处理设备包括炉子、加热器、冷却介质和测温仪器。常用的工具有夹具、 夹具和渗碳等。每种方法具有不同的应用场景和效果。
热处理的应用范围和优势
热处理广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。它能够提高材料 的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
热处理的注意事项和常见问题解答
热处理过程中需要注意温度控制、冷却方式和工艺参数的选择。课件中还将解答常见问题，帮助您更好地理解 和应用热处理技术。
热处理原理及工艺
热处理是一种关键的金属加工工艺，通过加热和冷却改变金属的物理和化学 性质。本课件将深入探讨热处理的原理、工艺和应用，并分享一些注意事项 和常见问题解答。
热处理的定义和作用
热处理是通过加热和冷却控制材料的结构和性能，从而改变其力学性质、导 热性、电性能等。它广泛应用于金属加工、材料改良和工业制造。
热处理培训资料
热处理培训资料热处理是一项重要的材料加工技术，在各个行业中广泛应用。
它通过改变材料的组织结构和性能来提高材料的强度、硬度和耐磨性，从而满足特定的工程要求。
为了帮助大家更好地了解热处理技术，本文将提供一份热处理培训资料，介绍热处理的基本原理、常见方法和注意事项。
一、热处理的基本原理热处理是利用材料在高温下发生相变和晶界扩散的原理，通过加热和冷却的过程来改变材料的组织结构和性能。
常见的几种热处理方法包括淬火、回火、正火、退火等，每种方法都有不同的适用范围和效果。
1. 淬火淬火是将加热至高温状态的金属材料迅速冷却至室温或低温，使其产生明显的组织和性能改变。
通过淬火，材料可以获得高强度和高硬度，但同时也会导致脆性的增加。
因此，在淬火后通常需要进行回火处理以提高材料的韧性和可靠性。
2. 回火回火是将已经淬火的材料加热至适当的温度，然后再经过一段时间的保温处理。
回火的目的是减轻淬火后产生的内应力，并提高材料的塑性和韧性。
回火过程还可以调控材料的硬度和强度，使其达到最佳的性能状态。
3. 正火正火是将材料加热至适当的温度，保温一定时间后进行冷却。
正火的目的是通过控制组织形态和材料的相变来调整材料的性能，以满足特定的工程要求。
正火适用于一些对硬度、强度和韧性要求均有的工件。
4. 退火退火是将已经加工或者变形的材料加热至一定温度，然后经过一定时间的保温处理，最后缓慢冷却。
退火的目的是通过晶界扩散来恢复材料的塑性和韧性，减少材料的内应力和变形。
退火可以改善材料的加工性能，提高材料的韧性和可塑性。
二、热处理的常见方法热处理有许多不同的方法和工艺，下面介绍几种常见的热处理方法：1. 淬火和回火工艺淬火和回火是最常用的热处理方法之一。
淬火可以通过控制冷却速度和介质的选择来改变材料的结构和性能，而回火则可以通过加热和保温的方式来调节材料的硬度和韧性。
2. 预淬火和再回火工艺预淬火和再回火是为了进一步改善材料的组织和性能而进行的热处理工艺。
热处理原理及工艺
热处理原理及工艺热处理是一种用于改善材料性能的重要工艺。
通过控制材料的加热和冷却过程，可以改变材料的晶体结构、力学性能和化学性能，从而提高材料的强度、硬度、耐腐蚀性等。
热处理的原理是基于固体材料的晶体结构与物理性能之间的关系。
晶体结构是由原子或分子的周期性排列所组成，不同的结构会导致不同的物理性能。
在加热过程中，材料中的原子或分子会随着温度的升高而具有更高的热运动能力，从而使晶体结构发生变化。
通过控制加热温度和时间，可以实现晶体结构的改变。
常见的热处理工艺包括退火、淬火、回火、表面处理等。
退火是将材料加热到特定温度，然后缓慢冷却至室温，目的是消除内部应力和改善材料的韧性。
淬火是在材料加热到高温后，迅速冷却至室温，通过快速冷却可以使材料形成硬脆结构，提高材料的硬度和强度，但也会导致内部应力增大，需要进行回火处理来消除应力。
回火是将淬火后的材料加热到适当温度，然后保温一段时间，最后缓慢冷却，目的是降低材料的硬度，提高韧性。
表面处理是在材料表面形成一层特定的化合物或合金层，用于改善材料的耐磨性、耐腐蚀性等。
热处理工艺的选择要根据材料的组成和应用要求进行。
不同材料具有不同的热处理敏感性和适用温度范围。
合理选择热处理工艺可以使材料在满足力学性能和物理性能要求的同时，减少成本和能源消耗。
总之，热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程，改善材料性能的重要工艺。
通过热处理可以改变材料的晶体结构和物理性能，提高材料的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性等。
选择合适的热处理工艺对于提高材料的性能和使用寿命至关重要。
热处理是一种将金属或合金材料通过加热和冷却处理来改变其物理和机械性能的工艺。
它是材料加工中非常重要的一部分，因为可以通过控制热处理工艺，使材料的硬度、强度、韧性、耐腐蚀性等性能得到改善。
热处理的核心原理是通过控制材料的加热温度和冷却速度，使材料的晶体结构发生变化。
材料的晶体结构决定了其宏观性能。
例如，在晶体结构较均匀的钢中，碳原子分布均匀，这样就有利于提高钢材的硬度和强度。
热处理基本知识及工艺原理
热处理基本知识及工艺原理1. 热处理的基础热处理听起来很高大上，其实说白了就是给金属“洗澡”，不过这澡可不是一般的洗澡，它是通过加热和冷却，让金属变得更结实、更耐用。
就像人要适当运动一样，金属也需要“锻炼”才能有更好的表现。
大家常常听到的“热处理”这两个字，实际上是金属加工中的一个重要环节，尤其是在制造一些需要承受高强度和高温的零件时，它的重要性就显得尤为突出。
1.1 热处理的类型热处理可分为几种主要的类型，比如淬火、回火、退火、正火等等。
这些名字听起来有点像高深的武功秘籍，但其实它们各有各的妙处。
淬火就像是给金属来个猛击，迅速让它从热状态转为冷状态，达到硬化的效果；而回火则是帮金属放松一下，避免太过刚强造成的脆弱。
退火则是金属的“慢养”，通过长时间的加热和缓慢冷却，让金属的内部结构得到调整。
正火呢，就像是在金属身上做个深层按摩，让它恢复到最佳状态。
1.2 热处理的原理那热处理的原理又是什么呢？其实也不复杂。
热处理过程中，金属的内部原子结构会发生变化，就像是大海中的波涛汹涌，时而平静，时而激烈。
加热的时候，原子就像聚会的朋友，欢快地跳动；冷却时，它们就得迅速找到自己的位置，有时候甚至会出现“打架”的情况，这就影响了金属的强度和韧性。
2. 热处理的工艺2.1 工艺步骤热处理的工艺流程一般包括加热、保温和冷却三个步骤。
先是加热，像开车一样，把温度开到理想值，这个过程要慢慢来，别着急；接着就是保温，保持一段时间，让金属的“细胞”好好“吸收养分”；最后是冷却，冷却的方法可以是水、油，甚至空气，各种各样的方式让金属在不同的环境中“转身”。
这整个流程下来，金属的性能就提升了好几个档次。
2.2 影响因素当然，热处理的效果也受很多因素影响，比如温度、时间、冷却速度等。
就好比炒菜，如果温度掌握不好，时间控制不当，最终的味道可就大相径庭了。
为了得到理想的效果，工艺参数的选择可得仔细斟酌。
3. 热处理的应用热处理在我们生活中无处不在，特别是在汽车、航空、机械等行业，都是大显身手的地方。
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A1
奥 氏体
P A
AB
过冷A区
粗珠光体 5~20 HRC 细珠光体 30~40 HRC 上贝 氏体 40~45 HRC 下贝 氏体 50~60 HRC
温度/ oC
500 400 300 200 100 0
Ms
Mf
马氏体+残余奥 氏体 60~65 HRC
-100
1
10
100
1000
化学成分
1.2 钢在冷却时的组织转变
实际生产当中冷却速度较快，转变在较 大过冷度下进行，不能用相图来分析。 转变的方式通常有两种
保 温 临界点
温度
等温冷却
加热
却 冷 续 连
保 温 时 间
1.2.1 过冷奥氏体的等温转变
共析钢的TTT曲线（C，S曲线） 转变温度不同，产物不同，性能不同
位错马氏体：高强度、良好的韧性，脆性转 变温度低，缺口敏感性小； 孪晶马氏体：硬而脆(本质、速率，方向)。
中温转变产物－贝氏体
两相混合物(过饱和F,粒状碳化物) 与M相比，上贝氏体强度低，不用。下 贝氏体强度硬度较高、塑性韧性好，等 温转变变形小。
粒状贝氏体
形成时：由块状的铁素体和高碳岛状奥 氏体组成； 岛状奥氏体在随后的冷却过程中转变成 黑色的珠光体、马氏体或以残余奥氏体 的形式存在。
加热温度越高和保温时间越长，A晶粒越粗。其中 加热温度是主要因素 加热速度大，过热度大，获得细小的初始晶粒 随着奥氏体含碳量的增加，Fe、C原子的扩散速度 增大，奥氏体晶粒长大的倾向增加。 强碳化物元素Nb、Ti等元素碳化物不易溶解、阻止 C扩散等原因强烈阻止A晶粒粗化，可细化晶粒 Mn，P，O等促进晶粒长大（界面能）
170~230 HBS 25~35 HRC 35~40 HRC
珠光体类型组织的性能
珠光体的片层间距=F和Fe3C片的厚度之 和； 珠光体的片层间距取决于形成温度（冷 却速度）； 珠光体的片层间距越小，P的力学性能越 好－与细化晶粒类似。 片状珠光体相比，粒状P的强度硬度较低， 但是塑性韧性较好。
奥氏体形核
奥氏体长大
残余渗碳体的溶解
奥氏体均匀化
对于非共析钢，在继 续升温时，先共析产 物也会转化为A； 加热温度不同时，得 到的组织、奥氏体的 组成（含碳量）不同； 完全奥氏体化后，合 金成分与奥氏体相同
1.1.3 影响奥氏体化速度的因素
加热条件：温度高，速度快；速度快? 合金成分
低温转变产物－马氏体
马氏体是碳在-Fe中的过饱和固溶体？ 马氏体的成分与过冷奥氏体完全相同。 很强的固溶强化效应，同时M内又存在大 量晶体缺陷，与同成分其他组织相比具 有较高的强度和硬度。
马氏体的性能
M的强度、硬度较高。强化机制：固溶 强化、相变（亚结构）强化及时效强化。 M的硬度主要取决于它的含碳量，碳含量 越高，强度和硬度越高，而塑性、韧性 也越低。 M的塑性和韧性主要取决于其亚结构。
亚共析钢和过共析钢的C曲线
亚共析钢和过共析钢的TTT曲线和共析钢 相比多了一条先共析F和Fe3C的析出线 渐近线
魏氏组织
魏氏组织是沿原奥氏体特定晶面形成的 具有几何学特征的冷却转变组织，德国 魏德曼施泰登(A．J．Widmannstatten) 首先在陨铁中发现的，故名，亦称魏氏 体。此类组织在钢和铝青铜中都有发现。 它是一种先共析转变组织。 铁素体魏氏组织呈针（片）状，魏氏组 织与母相之间保持严格的晶体学关系， 并在试样磨面上呈现浮凸（切变特征）。
考试大纲要求
掌握钢的热处理原理 掌握制定机械零件、工模具（含钢、铸 铁、有色金属）热处理工艺的知识与技 能 能够分析现场出现的一般工艺问题
1 钢的热处理原理
钢在加热时的转变 钢在冷却时的转变 回火转变
1.1 钢在加热时的组织转变
Βιβλιοθήκη 加热是热处理的第一步，加热温度依据 相图和热处理目的而定。 (钢)加热一般是为了获得晶粒细小、适当 成分的奥氏体 加热以后得到的组织接近平衡组织—— 基本上可以根据相图来确定。
热处理原理与工艺
河北工业大学 教授 金属材料系 主任
武建军 博士
热处理工艺
材料的组织和性能受成分、加工工艺的 影响，改善钢的性能主要有合金化、热 处理、塑性变形等途径。 热处理是将固态金属或合金在一定介质 中加热、保温和冷却，改变材料的组织 结构，从而获得所需性能的加工工艺。 比较重要的部件一般都需要进行热处理， 比如汽车、拖拉机工业中70~ 80%的 零件、工具模具等都需要进行热处理。
1.1.1 钢的临界温度
A1、A3、Acm为相图上的平衡转变温度线。 实际生产中温度变化较快，转变出现滞后。
为了区分加热、冷却时的 临界点，加热冠以“c”， 冷却冠以“r”。如AC1表示 加热时由P→A的开始温度 线 AC1是常数吗？ AC3是常数吗？
1.1.2 奥氏体的形成
奥氏体的形成是形核长大过程。 共析钢的原始组织为P，当加热到Acl以上温度时，发 生P转变。 在转变过程中要发生晶格改组和碳原子的重新分布。 包括如下四个基本环节
10000
100000 1000000
时 间 / s
高温转变产物－珠光体类型
珠光体
组织名称 珠光体 索氏体 屈氏体
2500
符号 P S T
索氏体
5000
硬度
屈氏体
5000
形成温度/℃ A1~650 650~600 600~500
片层间距/m >0.4 0.4~0.2 <0.2
能分辨片层的 放大倍数 <500 >1000 >2000
本质晶粒度的测定方法：930±10℃保温3~8小时 (100×示意图)
本质粗
本质细
实际晶粒度与本质晶 粒度、加热条件有关。 本质细晶粒钢，加热 温度超过950℃可能 得到粗大晶粒； 本质粗晶粒钢，加热 温度较低时，可能得 到很细的晶粒。 实际用途？
影响奥氏体晶粒大小的因素
加热条件
C含量高-相界面积大-A形核率高； 合金元素影响相图、C等的扩散、碳化物稳 定性等；
原始组织
细小，碳化物分散度大，A形成容易； 片比球界面积更大；
1.1.4 奥氏体的晶粒度
奥氏体的晶粒度表示奥氏体晶粒的大小。 在100X时，1 in2内晶粒个数n与晶粒度 等级G之间符合n=2G-1. 冶金行业标准中，常用奥氏体晶粒度分 为8级。1级最粗，8级最细（可拓展）。 起始晶粒度：奥氏体化刚完成时 实际晶粒度：实际加热条件下 本质晶粒度：规定加热条件下