第三章热处理1
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热处理通用技术规程1
热处理通用技术规程第一章基本要求1 前言钢制焊接容器，在焊接过程中由于焊接接头的收缩，所有焊接部位将产生较大的焊接残余应力。
为了消除焊接接头德高残余应力和减轻焊缝附近的局部脆化，目前，国内广泛采用焊后热处理工艺，针对不同的工程内容，提出了多种施工方法，有内部燃烧法、热风加热法、电加热法以及爆炸能消除应力法等。
从总的趋势看，多选用以轻柴油或液化气为燃料的内部燃烧法或电加热法进行整体热处理。
2 适用范围2．1 本规程适用于现场组焊的各类球罐整体热处理或局部热处理工作和各类分段组对容器的局部热处理工作。
2．2 本规程列述了燃油法内热式整体热处理工艺、燃气法整体热处理工艺、电加热整体热处理工艺以及焊接过程中的预热、后热和局部热处理的基本工艺要求。
本规程中各类热处理工艺及要求均为通用工艺文件及要求，如与图纸及专用热处理工艺要求相抵触时，应按后者执行。
3 编制依据3．1 《钢制压力容器》GB150-19983．2 《钢制球形储罐》GB12337-983．3 《球形储罐施工及验收规范》GB50094-983．4 《压力容器安全技术监察规程》3．5 其它有关标准及文献4 热处理目的4．1 残余应力的消除，稳定容器的几何尺寸，改变焊缝的冶金性质。
4．2 减少硬化组织，提高金属的韧性和抗应力腐蚀的能力。
4．3 进一步进行焊后消氢，防止延迟裂纹的产生，预防滞后破坏和提高耐疲劳强度和蠕变强度。
5 预热和后热处理5．1 预热温度应根据钢种、板厚、产品结构钢性及焊接环境温度综合考虑决定。
5．2 环境温度是保证焊接质量的一个重要条件；对于低合金钢，当环境温度低于5℃时；对于碳钢，当环境温度低于0℃时，凡常温下不要预热的焊件，一律在焊缝两侧各100mm范围内预热至15℃后才允许施焊。
5．3 预热方式采用电加热进行，坡口两侧预热范围应大于3倍板厚，且不得小于100mm，内外壁的温度均不得低于预热温度。
5．4 要求焊前预热的焊缝，施焊时层间温度不得低于预热温度的下限值。
第三章--钢的热处理PPT课件
• 如果加热温度过高，或者保温时间过长，将会促使奥氏体晶粒粗化。奥氏 体晶粒粗化后，热处理后钢的晶粒就粗大，会降低钢的力学性能。
04.03.2021
6
电厂金属材料
三、 晶粒度的评定
• 晶粒的大小，或叫晶粒的粗细，是用晶粒度来表示的。
1．起始晶粒度：指钢加热至奥氏体的过程中，当铁素体向奥氏体转变刚刚完了是所形成 的晶粒度，既当奥氏体成核长大时 ，奥氏体晶粒的边界刚刚相碰时的晶粒的大小。
04.03.2021
8
电厂金属材料
• 钢的本质晶粒度是由钢的成分和冶炼条件决定的。含有钛、钒、钨等合金元 素的钢，大多属于本质细晶粒钢。冶炼时采用铝脱氧的钢也为本质细晶粒钢， 而只用硅、锰脱氧的钢则为本质粗晶粒钢。
•这是因为钛、钒、钨及铝等合金元素在钢中能形成金属化合物，这些化合物微粒分 布在奥氏体晶界上能机械地阻止奥氏体晶粒的长大。但是，当温度升得较高时，这些 化合物微粒会发生聚集甚至溶入奥氏体，这样也失去了机械阻碍的作用，晶粒便会迅 速长大。
二、奥氏体化过程
珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。由于珠光体是铁素体和渗碳体的 机械混合物，铁素体与渗碳体的晶包类型不同，含碳量差别很大，转变为奥氏 体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。
奥氏体化大致可分为四个过程，如图3－2所示。
04.03.2021
4
电厂金属材料
1．奥氏体形核
• 奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。由于界面上的碳浓度处于中间 值，原子排列也不规则，原子由于偏离平衡位置处于畸变状态而具有较高的能量。同时位 错和空间密度较高 铁素体和渗碳体的交接处在浓度结构和能量上为奥氏体形核提供了有利 条件。
• 钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。
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电厂金属材料
三、 晶粒度的评定
• 晶粒的大小，或叫晶粒的粗细，是用晶粒度来表示的。
1．起始晶粒度：指钢加热至奥氏体的过程中，当铁素体向奥氏体转变刚刚完了是所形成 的晶粒度，既当奥氏体成核长大时 ，奥氏体晶粒的边界刚刚相碰时的晶粒的大小。
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电厂金属材料
• 钢的本质晶粒度是由钢的成分和冶炼条件决定的。含有钛、钒、钨等合金元 素的钢，大多属于本质细晶粒钢。冶炼时采用铝脱氧的钢也为本质细晶粒钢， 而只用硅、锰脱氧的钢则为本质粗晶粒钢。
•这是因为钛、钒、钨及铝等合金元素在钢中能形成金属化合物，这些化合物微粒分 布在奥氏体晶界上能机械地阻止奥氏体晶粒的长大。但是，当温度升得较高时，这些 化合物微粒会发生聚集甚至溶入奥氏体，这样也失去了机械阻碍的作用，晶粒便会迅 速长大。
二、奥氏体化过程
珠光体转变为奥氏体是一个从新结晶的过程。由于珠光体是铁素体和渗碳体的 机械混合物，铁素体与渗碳体的晶包类型不同，含碳量差别很大，转变为奥氏 体必须进行晶包的改组和铁碳原子的扩散。
奥氏体化大致可分为四个过程，如图3－2所示。
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电厂金属材料
1．奥氏体形核
• 奥氏体的晶核上首先在铁素体和渗碳体的相界面上形成的。由于界面上的碳浓度处于中间 值，原子排列也不规则，原子由于偏离平衡位置处于畸变状态而具有较高的能量。同时位 错和空间密度较高 铁素体和渗碳体的交接处在浓度结构和能量上为奥氏体形核提供了有利 条件。
• 钢的加热程度就是奥氏体的形成过程，这种组织转变可以称为奥氏体化。
[材料科学]工程材料第三章热处理ppt课件
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先在奥氏体晶界上构成，在长大过程中，其两侧奥
氏体的含碳 量下降，促 进了铁素体 形核，两者 相间形核并 长大，构成一个珠光体团。
珠光体转变是分散型转变(铁、碳原子均分散〕。
二、 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形状及 性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为 贝氏体类型组织，贝氏 体用符号B表示。
物，根据片层 厚薄不同,又细 分为珠光体、 索氏体和屈氏 体(或托氏体).
屈氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体：
构成温度为A1-650℃， 片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
⑵ 索氏体
电镜形貌
光镜形貌
构成温度为650-600℃, 片层较薄，800-1000 倍光镜下可辨，用符 号S 表示。
转变〔碳原子分散，铁原子不分散〕。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
三、 马氏体转变
当奥氏体过冷到Ms以下将 转变为马氏体类型组织。
马氏体转变是强化钢的重 要途径之一。
1、马氏体的晶体构造 碳在-Fe中的过饱和固溶
体称马氏体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保管到马氏体中.
和Fe3C方向长大。
第三步 剩余Fe3C溶解: 铁素体的成分、构造更接近 于奥氏体，因此先消逝。剩余的Fe3C随保温时间延 伸继续溶解直至消逝。
第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部 位碳含量仍很高，经过长时间保温使奥氏体成分趋于 均匀。
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢根本 一样。但由于先共析 或二次Fe3C的存在，要 获得全部奥氏体组织，必 需相应加热到Ac3或Accm 以上.
冷却是热处置更重要的工序。 过冷奥氏体的转变产物及转变过程: 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥
氏体的含碳 量下降，促 进了铁素体 形核，两者 相间形核并 长大，构成一个珠光体团。
珠光体转变是分散型转变(铁、碳原子均分散〕。
二、 贝氏体转变
1、贝氏体的组织形状及 性能
过冷奥氏体在550℃230℃ (Ms)间将转变为 贝氏体类型组织，贝氏 体用符号B表示。
物，根据片层 厚薄不同,又细 分为珠光体、 索氏体和屈氏 体(或托氏体).
屈氏体
珠光体 索氏体
⑴ 珠光体：
构成温度为A1-650℃， 片层较厚，500倍光镜 下可辨，用符号P表示.
⑵ 索氏体
电镜形貌
光镜形貌
构成温度为650-600℃, 片层较薄，800-1000 倍光镜下可辨，用符 号S 表示。
转变〔碳原子分散，铁原子不分散〕。
上贝氏体 贝氏体组织的透射电镜形貌
下贝氏体
三、 马氏体转变
当奥氏体过冷到Ms以下将 转变为马氏体类型组织。
马氏体转变是强化钢的重 要途径之一。
1、马氏体的晶体构造 碳在-Fe中的过饱和固溶
体称马氏体，用M表示。
马氏体组织
马氏体转变时，奥氏体中的碳全部保管到马氏体中.
和Fe3C方向长大。
第三步 剩余Fe3C溶解: 铁素体的成分、构造更接近 于奥氏体，因此先消逝。剩余的Fe3C随保温时间延 伸继续溶解直至消逝。
第四步 奥氏体成分均匀化：Fe3C溶解后，其所在部 位碳含量仍很高，经过长时间保温使奥氏体成分趋于 均匀。
亚共析钢和过共析钢的奥 氏体化过程与共析钢根本 一样。但由于先共析 或二次Fe3C的存在，要 获得全部奥氏体组织，必 需相应加热到Ac3或Accm 以上.
冷却是热处置更重要的工序。 过冷奥氏体的转变产物及转变过程: 处于临界点A1以下的奥氏体称过冷奥氏体。过冷奥
热处理手册1
热处理手册1热处理手册1：热处理基础、工艺、设备及应用一、热处理基础热处理是金属材料加工过程中的重要环节，通过对金属材料进行加热、保温和冷却，改变其内部结构，进而改变其物理和机械性能。
热处理过程可以增强材料的硬度、韧性和耐磨性，提高其抗腐蚀能力，优化材料的加工性能。
二、热处理工艺热处理工艺主要包括以下几种：1. 退火：将金属加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。
这种方法主要用于消除金属内部的应力，提高其韧性。
2. 正火：将金属加热到一定温度，保温一段时间，然后迅速冷却。
这种方法可以细化晶粒，提高材料的强度和硬度。
3. 淬火：将金属加热到一定温度，保温一段时间，然后迅速冷却。
这种方法可以增加金属的硬度和耐磨性。
4. 回火：将淬火后的金属加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢冷却。
这种方法可以降低金属的脆性，提高其韧性。
三、热处理设备热处理设备包括加热设备、冷却设备和保温设备等。
其中，加热设备包括电炉、燃气炉等，冷却设备包括水冷设备、风冷设备等，保温设备包括炉罐、保温材料等。
四、热处理材料热处理材料包括各种金属材料和非金属材料。
其中，金属材料包括钢铁、有色金属等，非金属材料包括陶瓷、玻璃等。
五、热处理缺陷热处理过程中可能出现一些缺陷，如氧化、脱碳、变形等。
这些缺陷会影响金属材料的性能和外观质量。
因此，在进行热处理时，应采取相应的措施避免这些缺陷的产生。
六、热处理安全热处理过程中存在一定的安全隐患，如高温烫伤、电气事故等。
因此，在进行热处理时，应采取相应的安全措施，如穿戴防护用具、定期检查电气设备等。
七、热处理应用热处理广泛应用于各种工业领域，如机械制造、航空航天、汽车制造等。
通过对金属材料进行热处理，可以提高其性能和可靠性，进而提高产品的质量和竞争力。
八、热处理发展随着科技的不断进步，热处理技术也在不断发展。
新型的热处理工艺和设备不断涌现，如真空热处理、离子注入等。
这些新技术可以进一步提高金属材料的性能和质量，满足各种工业领域的需求。
热处理概述精品PPT课件
热处理概述
视频《钢丝的水冷与空冷实验》
小实验
将一根直径为1m m左右的弹簧丝剪成 两段，放在酒精灯上 同时加热到赤红色， 然后分别放入水中和 空气中，冷却后用手 进行弯折，对比观察 两根钢丝性能的差异 。（小实验 见视频）
实验现象：放在 水中冷却的钢丝硬而 脆，很容易折断；而 放在空气中冷却的钢 丝较软且有较好的塑 性，可以卷成圆圈而 不断裂。
四、热处理的分类
根据加热和冷却的规范以及钢 的组织、性能变化的特点，热 处理可以分为三大类。
热处理
普通 热处理
表面 热处理
其他 热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 电接触表面淬火理
碳氮共渗
渗硼 可控气氛热处理
真空热处理
复合热处理
形变热处理 气相沉积
由这个实验可以 看出，虽然钢的成分 相同，加热温度也相 同，但采用不同的冷 却方法，却得到了不 用的力学性能，这主 要是因为在不同的冷 却速度情况下，钢的 内部组织发生了不同 的变化。(引出热处理
的概念）
一、热处理的概念
热处理是将固态金属或合金采用适当的方式 进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构 与性能的工艺。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个阶段 ，温度和时间是决定热处理工艺的主要因素，通 常用温度-时间曲线来表示热处理工艺过程。
页码数
温度
保温
热 加
临界温度
冷 却
热处理工艺曲线
时间 热处理
二、热处理的目的
热处理的目的： 通过改变金属材 料的内部组织来 获得所需要的性 能。
三、热处理的应用范围
整个制造业
视频《钢丝的水冷与空冷实验》
小实验
将一根直径为1m m左右的弹簧丝剪成 两段，放在酒精灯上 同时加热到赤红色， 然后分别放入水中和 空气中，冷却后用手 进行弯折，对比观察 两根钢丝性能的差异 。（小实验 见视频）
实验现象：放在 水中冷却的钢丝硬而 脆，很容易折断；而 放在空气中冷却的钢 丝较软且有较好的塑 性，可以卷成圆圈而 不断裂。
四、热处理的分类
根据加热和冷却的规范以及钢 的组织、性能变化的特点，热 处理可以分为三大类。
热处理
普通 热处理
表面 热处理
其他 热处理
退火 正火 淬火 回火
表面淬火
火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 电接触表面淬火理
碳氮共渗
渗硼 可控气氛热处理
真空热处理
复合热处理
形变热处理 气相沉积
由这个实验可以 看出，虽然钢的成分 相同，加热温度也相 同，但采用不同的冷 却方法，却得到了不 用的力学性能，这主 要是因为在不同的冷 却速度情况下，钢的 内部组织发生了不同 的变化。(引出热处理
的概念）
一、热处理的概念
热处理是将固态金属或合金采用适当的方式 进行加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构 与性能的工艺。
热处理工艺包括加热、保温和冷却三个阶段 ，温度和时间是决定热处理工艺的主要因素，通 常用温度-时间曲线来表示热处理工艺过程。
页码数
温度
保温
热 加
临界温度
冷 却
热处理工艺曲线
时间 热处理
二、热处理的目的
热处理的目的： 通过改变金属材 料的内部组织来 获得所需要的性 能。
三、热处理的应用范围
整个制造业
金属工艺学 第3章 钢的热处理
再结晶退火：消除冲压件冷变形所产生的加工硬化（再结晶温度以上150— 250℃），降低硬度，恢复塑性。
11/12/2020
正火
将钢加热到Ac3 线以上30—50 ℃ （亚共析钢）或 Accm以上30——50 ℃ （过共析钢） ，保温后在空气中 冷却。得到的是细 珠光体组织（索氏 体）。
应用：（1）取代部分完全退火； （2）用于普通结构件的最终热处理； （3）用于过共析钢，减少或消除网状二次渗碳体， 为球化处理作准备。
11/12/2020
复习思考题
1 某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：下料→ 锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回 火④→喷丸→磨削。请说明①、②、③、④四项热处 理工艺的目的。
2 说明固溶强化的强化原理。
第4章 非金属材料
11/12/2020
自学
目的：
Ø降低硬度，便于机加工。 Ø细化晶粒，提高塑性和韧性。 Ø消除应力。
应用：铸件、锻件、焊接及其它毛
坯的热处理。
1、完全退火：将亚共析钢加热到Ac3线以上20—30℃，保温后缓慢冷却. 2、球化退火: 将过共析钢加热到Ac1线以上20—30℃，保温后缓慢冷却. 3、低温退火: 将钢加热到Ac1线以下，保温后缓慢冷却.
11/12/2020
钢的热处理
3.2 化学热处理
1 渗碳 2 渗氮 3 碳氮共渗
基本程序： （1）将工件加热到一定的温度，使有利 于吸收渗入元素活性原子。 （2）由化合物分解或离子转化而得到渗 入元素的活性原子。 （3）活性原子被吸附，并溶入工件表面， 形成固溶体，在活性原子浓度很高时，还 可形成化合物。 （4）渗入原子在一定温度，由表层向内 扩散，形成一定的扩散层。
工程材料导论
11/12/2020
正火
将钢加热到Ac3 线以上30—50 ℃ （亚共析钢）或 Accm以上30——50 ℃ （过共析钢） ，保温后在空气中 冷却。得到的是细 珠光体组织（索氏 体）。
应用：（1）取代部分完全退火； （2）用于普通结构件的最终热处理； （3）用于过共析钢，减少或消除网状二次渗碳体， 为球化处理作准备。
11/12/2020
复习思考题
1 某汽车齿轮选用20CrMnTi制造，其工艺路线为：下料→ 锻造→正火①→切削加工→渗碳②→淬火③→低温回 火④→喷丸→磨削。请说明①、②、③、④四项热处 理工艺的目的。
2 说明固溶强化的强化原理。
第4章 非金属材料
11/12/2020
自学
目的：
Ø降低硬度，便于机加工。 Ø细化晶粒，提高塑性和韧性。 Ø消除应力。
应用：铸件、锻件、焊接及其它毛
坯的热处理。
1、完全退火：将亚共析钢加热到Ac3线以上20—30℃，保温后缓慢冷却. 2、球化退火: 将过共析钢加热到Ac1线以上20—30℃，保温后缓慢冷却. 3、低温退火: 将钢加热到Ac1线以下，保温后缓慢冷却.
11/12/2020
钢的热处理
3.2 化学热处理
1 渗碳 2 渗氮 3 碳氮共渗
基本程序： （1）将工件加热到一定的温度，使有利 于吸收渗入元素活性原子。 （2）由化合物分解或离子转化而得到渗 入元素的活性原子。 （3）活性原子被吸附，并溶入工件表面， 形成固溶体，在活性原子浓度很高时，还 可形成化合物。 （4）渗入原子在一定温度，由表层向内 扩散，形成一定的扩散层。
工程材料导论
第3章钢的热处理ppt课件
第二节 退火与正火
.
第三节 淬火与回火
第三节 淬火与回火
.
一、淬火
1、淬火的概念和目的
淬火是将工件加热到奥氏体化后，保持一 定的时间，以适当方式冷却（水冷或油冷）， 获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺
马氏体是碳或合金元素在α-Fe中的过饱 和固溶体，硬度较高，用M表示，马氏体中 含碳量越高，其硬度也越高。
分类方法
整体热处理
表面热处理
退火 正火 淬火 淬火和回火 调质 稳定化处理 固溶处理 时效
第一节 热处理概述
表面淬火和回火 物理气相沉积 化学气相沉积
等离子体化气相沉积
.
化学热处理
渗碳 碳氮共渗
渗氮 氮碳共渗 渗其它非金属
渗金属 多元共渗
溶渗
三、热处理的原理
铁碳合金相图是确定热处理工艺的重 要依据。它是表示平衡状态下不同化学成 分的铁碳合金在不同温度时所具有的组织 和状态的图形。
工件加热奥
氏体化后浸入温 度稍高或稍低于 Ms点的碱浴或盐 浴中保持适当时 间，在工件整体 达到介质温度后 取出空冷以获得 马氏体的淬火。
工件加热奥
氏体化后快冷到 贝氏体转变温度 区间等温保持， 使奥氏体转变为 贝氏体的淬火。
第三节 淬火与回火
.
一、淬火
2、淬火方法和应用
种类
工艺 特点
单介质淬火 双介质淬火 马氏体分级淬火 贝氏体等温淬火
Ac1+(1020)℃
Ac1 － (100- Ac3+(150200)℃ ， 一 般 200)℃，一般在 在500－600℃ 1050－1150℃
第二节 退火与正火
.
一、退火
2、退火的方法和应用
钢的热处理课件
注意：同一成分的钢在冷却时，由于冷却方式的不同，奥氏体被过 冷到不同的温度，将转变成不同的组织，体现出不同的性能。
第三节 钢的普通热处理
教学目的和要求：
1．掌握有几种热处理工艺。
2．掌握各种热处理工艺有何异同，如何操作 ，及其目的。
重点分析：
各种热处理工艺操作方法及其目的。
整体热处理 退火、正火、淬火、回火
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。
（2）中温回火（350—500℃），目的是使钢获得高弹 性，并保持较高硬度（35—50HRC)和一定的韧性。如弹簧 、锻模等。
（3）高温回火—调质处理（500—650℃目的是获得得 强度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等 。
第四节 钢的表面热处理
有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心 部高韧性。
1）等温冷却
把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到A1线 以下的一定温度，然后保持此温度，使奥氏体恒 温进行组织转变，当组织转变结束后再继续冷却 到室温
2）连续冷却 把加热到奥氏体的钢先以某一速度（在一定介质 中）冷却至室温，使奥氏体在A1线以下的连续冷 却中发生组织转变
一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立 1）过冷奥氏体（A） 在A1温度以下还没有转变成其它组织的奥氏体 2）过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）
根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的 退火方法有：完全退火（普通退火）；球化退火（不完全退火）； 去应力退火（低温退火）等。
第三节 钢的普通热处理
教学目的和要求：
1．掌握有几种热处理工艺。
2．掌握各种热处理工艺有何异同，如何操作 ，及其目的。
重点分析：
各种热处理工艺操作方法及其目的。
整体热处理 退火、正火、淬火、回火
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。
（2）中温回火（350—500℃），目的是使钢获得高弹 性，并保持较高硬度（35—50HRC)和一定的韧性。如弹簧 、锻模等。
（3）高温回火—调质处理（500—650℃目的是获得得 强度及韧性等综合力学性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等 。
第四节 钢的表面热处理
有些零件，采用表面热处理可以获得表面高硬度和心 部高韧性。
1）等温冷却
把加热到奥氏体的钢先以较快的速度过冷到A1线 以下的一定温度，然后保持此温度，使奥氏体恒 温进行组织转变，当组织转变结束后再继续冷却 到室温
2）连续冷却 把加热到奥氏体的钢先以某一速度（在一定介质 中）冷却至室温，使奥氏体在A1线以下的连续冷 却中发生组织转变
一、过冷奥氏体等温转变曲线的建立 1）过冷奥氏体（A） 在A1温度以下还没有转变成其它组织的奥氏体 2）过冷奥氏体等温转变曲线（C曲线）
根据钢的成分和退火目的不同应采用不同的退火方法，常用的 退火方法有：完全退火（普通退火）；球化退火（不完全退火）； 去应力退火（低温退火）等。
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Pearlite40H
C
γg+pearlite
Bs g+bainiteBf
B upper
BainiteB lower
40ell 43kw 52oc
R
200
M s
g+martensite
57
100
Mf
66
0 0.1 1.0 10
102 103 104 105 106
Time Secs
2，共析钢奥氏体等温转变图分析 （TTT 曲线或C曲线）
课堂讨论
3、比较下列材料的各方面的性能优劣：
铸造性能（A共晶白口铸铁，B 高碳钢） A
轧制性能（A 低碳钢， B 中碳钢）
A
焊接性能（A 低碳钢，B中碳钢）
A
抗拉强度（A 低碳钢， B 中碳钢）
B
断裂韧度（A 中碳钢，B 高碳刚）
A
硬度（A中碳钢，B 高碳钢）
B
硬度（A 共析钢， B过共析钢）
B
抗拉强度（A 共析钢，B 亚共析钢）
A
中碳钢由于含 碳量较高，有 较大的淬硬倾 向，焊缝容易 产生冷裂纹， 因此焊接性比 低碳钢差
回复：加热到回复温度， 不能引起显微组织的变化， 保持拉长、破碎的晶粒外 形，晶格畸变减轻，保留 加工硬化 性能，但使 内应 力降低。
1) 回 复 温 度 ： T 回 ＝ 0.25～0.3T熔（K）；
2) 回复应用：如冷卷弹 簧去应力退火 ，使内应力 下降，E不变；
铁素体
a cementite
a
(b)
nucleation Growth
(d)
900
800
)
°C (
700
re eratu
600 500
p m
400
e
T 300
200
M s
100
Austenite
s
s
A1
e n
11d
Ps
P f
Coarse pearlite
r a
Fine pearlitePearlit4e0CH
共析钢
过共析钢
奥氏体化：把亚共析钢、 共析钢、过共析钢分别 加热到A3、A1和Acm温 度以上，都会形成单相 奥氏体，
共析钢的奥氏体化过程
α? γ
奥氏体形核
铁素体和渗碳体相界
α? γ
奥氏体长大
渗碳体溶解
残余渗碳体溶解
奥氏体均匀化
影响奥氏体化的因素
奥氏体化
加热温度 加热速度 原始组织
加热温度高，奥氏体形核多， C 扩 散快，奥氏体化速度快
加热速度快，发生转变温度高， 转变温度范围大，转变时间短
原始组织的渗碳体和铁素体越细 小、相界越多、形核位置越多， 奥氏体化速度越快
亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程
亚共析钢 过共析钢
先共析铁素体
珠光体
同素 异构 转变
奥氏体
珠光体
溶入
先共析二次渗碳体
二、奥氏体晶粒大小
奥氏体实际晶粒度 奥氏体晶粒度
第三章 钢的热处理
热处理 (Heat-treatment, heat-treating） 金属材料在固态下通过加热、保温、冷却的方法，改变钢 的内部组织，从而获得所需性能的一种工艺。
热处理中的淬火
热处理与Fe-Fe3C相图
495
0.09 0.17 0.53
钢的加热转变
G P
6.69
E
A3 平衡相图
第二节 奥氏体转变图
奥氏体
A G A3
P
S
E
Acm
A1
A1,A3, Acm以下
过冷奥氏体
不稳定,在不同的温 度,转变为不同产物
等温转变
连续转变
一、奥氏体的等温转变图 Time-Temperature Transformation (TTT)
1，奥氏体等温 转变图测定原理:
奥氏体恒温盐浴 /金属浴测量转 变开始时间和结 束时间 .
γg+pearlite
Bs g+bainiteBf
Bu
Bainite
Bl
40ell 43w
k
52oc
R
g+martensite
57
Mf
66
0 0.1 1.0
10
102 103 104 105 106
Time Secs
再结晶：加热到再结晶温度 （高于回复温度），位错密 度大大降低，显微组织发生 明显变化，破碎、拉长晶粒 变成细小均匀的无变形的等 轴晶粒，强度、硬度下降， 韧性上升。内应力完全消失， 加工硬化完全消失。最低再 结晶温度：
T再＝0.4T熔点（K）
再结晶应用：冷轧带钢、冷 拔钢丝、深冲工件（弹壳） 的再结晶退火
奥氏体本质晶粒度 奥氏体实际晶粒度：在具体的加热条件下得到的奥氏体晶粒大小
实际晶粒度
加热温度 温度升高，晶粒长大 保温时间 时间延长，晶粒长大
实际晶粒度
冷却后组织大小
强度 塑性 韧性
奥氏体化过程出现的缺陷
过热 加热时奥氏体晶粒大小超过规定的尺寸
过烧
可以通过热处理消除 正火，淬火
加热时奥氏体晶界发生熔化现象，不可恢复
3，过冷奥氏体等温转变过程和产物
（1）珠光体转变 A1~560 ℃之 间
珠光体转变机制
奥氏体晶界
g grain boundary
cementite nucleus
(a)
New cementite nucleus
New cementite nucleus
(c)
C浓度降低
铁素体
渗碳体
渗碳体
珠光体
C浓度降低
2，共析钢奥氏体等温转变图分析 （TTT 曲线或C曲线）
C曲线的特点：
1，560度孕育期最短
2,转变类型随等温温度 而变化
900
800
° C) (
700
erature
600 500
p m
400
e
T 300
Austenite
s
s
A1
e n
11d
Ps
P f
Coarse pearlite
ar
Fine
pearlite
本质晶粒度的意义
长时间的热处理工艺：要使用本质细晶 粒钢，如渗碳工艺，900-950度，5-8h
较高温度的处理工艺：本质细晶粒钢 如焊接工艺，焊接热影响区的过热度轻
钢的本质晶粒度测量
930摄氏度保温3-8h，冷却后制成金相样品，100x显 微镜与标准晶粒等级图比较。
1-4级 本质粗晶粒 5-8级 本质细晶粒
Acm
A1
S
热处理
热处理的分类
退火
普通热处理
正火 淬火
整体
回火
表面热处理
表面淬火
表面与心部
要求不同 表面化学热处理
特种热处理
真空热处理 可控气氛热处理 形变热处理
第一节 钢在加热时的转变
第一节 钢在加热时的转变
一、奥氏体形成
A
G A3
E
Acm
F+A
P
A+Fe3C
S
A1
F+P P P+Fe3C
亚共析钢
奥氏体的本质晶粒度
奥氏体的本质晶粒度：加热时奥氏体晶粒长大的倾向， 不表示奥氏体实际晶粒度大小
本质细晶粒钢
含Al,Nb,Ti,V,等合金元素，形成
AlN,Al2O3,NbC,TiC, VC等硬质粒子， 阻止奥氏体晶粒长大
本质粗晶粒钢
Si, Mn脱氧钢，不含硬质粒子，奥 氏体容易长大
钢的本质晶粒度