1概述及钢在加热时的转变
其中淬火+回火，它可提高钻头的硬度（达到 HRC60-65）、耐磨性和红硬性，可以切削加工其它 金属，达到工程所要求的使用性能。—最终热处理
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概述
二、热处理与相图
钢为什么可进行热处理？热处理后为什么能获得前 面所述的效果？是不是所有金属材料都能进行热处理 呢？这些问题与合金相图有关。
原则上只有在加热或冷却时有固态相变发生的合金 或溶解度发生显著变化的合金才能进行热处理。在固
态下不发生相变的纯金属、某些单相合金等不能用热 处理手段强化，只能采用加工硬化的方法。
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概述
例如：某二元合金系相图如右图
①位于F点以左的合金：
在固态加热或冷却过程中均无相 变发生。-不可热处理。
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概述
A.热处理原理部分
第一章 钢在加热和冷却时的转变
1.1 概 述
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2020/5/20
概述
一、热处理的作用 1、什么是热处理？ 零件的加工过程为：下料→锻造（或铸造）→ 热处理→成形加工→热处理→精加工→包装。 第一道热处理是为了便于后续机加工和为后续 热处理做组织准备，满足的是零件加工的工艺性 能；第二道热处理使零件具有高的机械性能（硬 度、韧性、耐磨性等），赋予零件最终的使用性 能。
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概述
热处理的目的： 主要是改变钢的组织结 构，使其具备工程技术上所需要的性能， 包括工艺性能与使用性能。
正确的热处理工艺还可以消除钢材经 铸造、锻造、焊接等热加工工艺造成的各 种缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应 力，使组织和性能更加均匀。
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件进行最终热处理可显著提高其机械性能，延长
零件的使用寿命，从而充分挖掘材料的潜力，节
约材料和能源。
பைடு நூலகம்
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概述
例如:用高速钢（W18Cr4V）制造钻头或车刀， 其工艺流程如下：
锻造→球化退火→机加工→淬火、回火→精加工 （磨）。
其中球化退火可改善锻件毛坯组织，降低硬度 （达到HB207-255，相当于HRC17-25)，这样才能进 行切削加工，达到工艺性能要求。 —预备热处理
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概述
➢热处理：将钢在固态下加热到预定 的温度，保温一定的时间，然后以预 定的方式冷却，以获得需要的组织结 构与性能的一种热加工工艺。
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概述
➢热处理的过程：任何热处
理都要经过加热、保温和冷 却三个过程，它可以用热处 理工艺曲线表示。
因此，加热温度，保温时 间，冷却速度就成为热处理 工艺的三大要素。
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概述
➢ 平衡临界温度：
A1、A3、Acm
➢ 实际加热临界温度：
Ac1、Ac3、Accm
➢ 实际冷却临界温度：
实际相变温度与理论转变温度之间的关系
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Ar1、Ar3、Arcm
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第一章 钢在加热和冷却时的转变
1.2 钢在加热时的转变 （奥氏体的形成）
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Fe-Fe3C相图
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概述
➢钢的临界点：
• 对于加热：实际加热条件下的相变温度高于平衡条 件下的相变温度；
• 对于冷却：实际冷却条件下的相变温度低于平衡条 件下的相变温度。
• 这个温差叫滞后度：加热转变 → 过热度 冷却转变 → 过冷度
过热度或过冷度随加热或冷却速度的增大而增大。
1概述及钢在加热时的转变
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绪论
二、教学安排
（1）理论教学（40学时） A 热处理原理部分
第一章 钢在加热和冷却时的转变 • 钢在加热时的转变 • 钢的过冷奥氏体转变曲线 • 珠光体转变 • 马氏体转变 • 贝氏体转变
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绪论
第二章 钢的回火转变及合金时效 钢的回火转变 合金的时效
B 热处理工艺部分
第一章 退火和正火 第二章 钢的淬火及回火 第三章 钢的表面淬火 第四章 金属的化学热处理
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绪论
（2）实践教学内容（16学时）
序号 1
实验名称 奥氏体晶粒度的测定
奥氏体化过程
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一、奥氏体形成的热力学条件
以共析钢为例：
奥氏体形成时，系统总自由能变化 ΔG可由下式表示：
G G V G S G e
式中：ΔGv:新相奥氏体与母相之间体 积自由能之差，是转变的驱动力； ΔGs:形成奥氏体时所增加的界面能， 是P→γ的阻力。 ΔGe:形成奥氏体时所增加的应变能， 是P→γ的阻力。
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概述
③成分位于D点以右的合金： α固溶体在温度变化时溶解度
发生显著变化。-可热处理
④如果相图α相中的溶解度曲线 DF变成垂直线DF′：
溶解度不随温度变化，所有合金在固态下均无相变发 生。-所有成分的合金不可热处理
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概述
因为钢在加热或冷却 过程中越过临界温度就 要发生固态相变，所以 能进行热处理。如能根 据其变化规律，采取特 定的加热和冷却方法， 控制相变过程，便可获 得所需的组织、结构和 性能。
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概述
热处理的种类按工艺流程可分为：预备热处理和
最终热处理。
预备热处理：为随后冷拔、冲压和切削加工或最
终热处理作好组织准备的热处理。一般预备热处
理可获得工程上所要求的工艺性能。
最终热处理：在生产工艺流程中，工件经切削加
工等成形工艺而得到最终的形状和尺寸后，再进
行的赋予工件所需使用性能的热处理。通过对工
②成分在FF′之间的合金 ：
α相自t1温度缓慢冷至DF时，β相又开始析出，继续冷 却B在α相中的溶解度又会发生显著变化，这一过程为固
态相变的平衡脱溶沉淀。如果合金从t1温度时的α相状态 快速冷却，会得到过饱和到α′固溶体，这一过程为固态
相变的不平衡脱溶沉淀（固溶处理）。-可热处理
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2
过冷奥氏体等温转变曲线的测定
3
钢的热处理显微组织分析
4
常见热处理显微缺陷分析
类型 验证
学时 4
综合 8
验证 2
验证 2
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绪论
三、考核方式
• 期末考试：80％ • 实验及平时成绩：20％
四、学习方法
• 认真听讲，做好笔记，勤看书，多思考，要记忆， 要理论联系实际。
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钢在加热时的组织转变
钢在加热时的组织转变
1. 钢在加热过程中的组织变化
钢是一种具有高强度和韧性的金属材料，广泛用于机械制造、建筑、船舶、桥梁等领域。
在钢材加工过程中，热处理是一项重要的工艺步骤，可以改善钢的力学性能、提高其使用寿命。
而钢在加热过程中的组织变化，是影响其热处理效果和性能表现的关键因素之一。
2. 软化和晶粒长大
钢材经过冷加工和热加工后，其组织结构会发生变化。
加热可以使钢材发生软化，原因是钢的晶界杂质和碳化物颗粒会被空气中的氧化物气体消耗掉，在高温下形成低能量状态的组织结构，从而改变了材料的硬度和韧度，有利于加工和使用。
同时，钢材在加热时晶粒也会长大，因为温度升高会使晶界能量降低，晶界的迁移和改变也会导致晶粒的长大。
3. 相变和组织重构
除了软化和晶粒长大，加热还可以使钢材发生相变和组织重构。
钢材中的相是指金属组织的多种形态和状态，在不同的温度下会发生相变。
例如，铁素体（ferrite）和奥氏体（austenite）是钢中常见的相，钢的性能也与其相的形态和含量密切相关。
因此，在加热过程中应该控制温度和时间，以使钢材中的相变完成，并尽量避免相的不均匀分布。
4. 总结
总之，钢材在加热时会产生多种组织变化，包括软化、晶粒长大、相变和组织重构等。
这些变化会影响钢材的力学性能、延展性和可加
工性，同时也决定了热处理工艺的制定和实施。
因此，在进行热处理
之前，应该准确了解材料的组织结构和特性，并选择合适的工艺参数
和方式，以使钢材发挥最佳性能。
7-第七讲-钢在加热时的转变
（a）加热温度和加热速度 提高加热温度会加强。加热 速度的增大，可使转变终了温度提高和转变温 度范围扩大，并缩短奥氏体的形成时间。
薛小怀 副教授
7
（b）原始组织 原始组织中珠光体越细，奥氏体形成速度 越快。这是由于珠光体越细，其内部F和Fe3C 的相界面就越多，有利于奥氏体晶核的形成。 球状珠光体向奥氏体转变的速度要慢于片状珠
薛小怀 副教授
14
加热时钢的晶粒长大倾向示意图
薛小怀 副教授
15
实际晶粒度：在具体加热条件下得到的奥 氏体晶粒大小。实际晶粒度直接影响钢在冷 却后的组织和性能。
薛小怀 副教授
16
奥氏体晶粒长大的影响因素？ （a）奥氏体化温度越高，保温时间越长， 晶粒长大越明显，其中加热温度比保温时间的 影响大； （b）在一定范围内，奥氏体晶粒长大倾向 与碳含量有关。因为C含量增加，C在A中的扩散 速度也增加所致。但是当C超过一定值以后，形 成过剩的二次Fe3C阻碍奥氏体晶粒长大；
大小，对冷却后的组织和性能有很大的影响。奥氏体晶
粒过大，会使冷却后的钢材强度、塑性和韧性下降，尤
其是塑性和韧性下降更为显著。
薛小怀 副教授
10
奥氏体晶粒尺寸和对冷却后钢的性能的影响根 据Holl-Petch关系：组织越细小，性能越好。
薛小怀 副教授
11
钢的奥氏体晶粒度 分为8级，1级最粗， 8级最细。将钢制成 金相样品，放在100 倍显微镜下与标准晶
粒度等级图进行比较
定级。
薛小怀 副教授
12
奥氏体晶粒度分为起始晶粒度、本质晶粒度 和实际晶粒度。 起始晶粒度：是指加热过程中，奥氏体化刚 完成时的晶粒大小。一般来说，奥氏体的起始晶 粒比较细小，但这种晶粒会随加热温度升高或保
钢加热时的转变
17
实际生产中采 用晶粒度级别N 晶粒度级别N越大， 晶粒尺寸越小； 1〜4级为粗晶粒 5〜8级为细晶粒
1级
2级
3级
八级以外的晶粒
为超粗、超细晶粒
6级
4级
5级
7级
8级
18
图9-8 八级A晶粒度标准
晶粒度级别G(或N) 与晶粒大小之间的关系
n2
N 1
n ：放大100倍时每平方英寸（6.45cm ）
20
三种晶粒度之间的关系
实际晶粒度＞起始晶粒度
本质粗晶粒钢 本质细晶粒钢 并非其实际晶粒度 粗大 细小
实际晶粒度与钢的具体加热条件（加热温度、 保温时间）有关 在相同条件下，实际晶粒度取决于本质晶粒度。
本质粗晶粒钢→ 实际晶粒度也大 本质细晶粒钢→ 实际晶粒度也小
因此，剩余Fe3C有必要继续溶解
8
一、共析钢奥氏体的形成过程
A均匀化
不均匀 均匀
原是Fe3C的部位ωc高 原是 F 的部位ωc低
扩散
扩散的重要性
9
亚共析钢和过共析钢的A化
与共析钢的A化过程基本相同 不同之处：温度只超过Ac1时，只有原始组织 中的P转变为A，仍部分保留先共析相（F和 Fe3C ） ，温度继续升高超过 Ac3、Accm,并保 温足够时间后，才能获得均匀的单相A组织。 A
§9－2 钢在加热时的转变
保温
温 度
加热
冷却
时间
“奥氏体”化： 把钢加热获得奥氏体的组织转变。
1
§9－2 钢在加热时的转变
A
2
§9－2 钢在加热时的转变
一、共析钢奥氏体的形成过程
α 或F ＋ Fe3C
Wc=6.69% 正交晶格 ＞ Ac1
钢在加热时的转变
4
可以看出，珠光体向奥氏体的转变包括铁原子的晶格改组、碳原子的扩散和渗碳体的溶 解。共析珠光体向奥氏体的转变包括奥氏体晶核的形成、晶核的长大、残余渗碳体的溶解和 奥氏体成分均匀化四个阶段，如图4-3所示。
（a）奥氏体形核 （b）奥氏体长大 （c）剩余渗碳体的溶解 （d）奥氏体成分均匀化 图4-3 共析钢中奥氏体形成过程示意图
6
3）残余渗碳体的溶解
由于铁素体转变为奥氏体的速度远高于渗碳体的溶解速度，在铁素体完全转变之后尚有 不少未溶解的“残余渗碳体”存在，还需一定时间保温，让渗碳体全部溶解。
4）奥氏体成分均匀化
即使渗碳体全部溶解，奥氏体内的成分仍不均匀，在原铁素体区域形成的奥氏体含碳量 偏低，在原渗碳体区域形成的奥氏体含碳量偏高，还需保温足够时间，让碳原子充分扩散， 奥氏体成分才可能均匀。
14
工程材料及热处理
1）起始晶粒度
它是指奥氏体化过程刚刚完成时的晶粒度。此时的奥氏体晶粒非常细小，但难以测定， 也没有实际应用意义。
12
2）本质晶粒度
它是指在规定的加热条件下（930℃±10℃，保 温3h或8h）所得到的奥氏体的晶粒度。晶粒度在5～ 8级者称为本质细晶粒钢，在1～4级者称为本质粗晶 粒钢。本质晶粒度并不代表实际晶粒大小，只是描 述晶粒长大的倾向性。
7
2 亚共析钢和过共析钢奥氏体的形成过程
亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢基本相同。不同的是，转 变过程还有亚共析钢的铁素体的转变与过共析钢的二次渗碳体的溶解。
亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在Ac3以上，过共析钢要在Accm以上。若亚共析钢仍在 Ac1～Ac3温度之间加热，则加热后的组织为铁素体与奥氏体。若过共析钢在Ac1～Accm温度之间 加热，则加热后的组织为二次渗碳体与奥氏体。加热后冷却过程的组织转变也仅是奥氏体向 其他组织的转变，其中的铁素体及二次渗碳体在冷却过程中不会发生转变。
可以看出，珠光体向奥氏体的转变包括铁原子的晶格改组、碳原子的扩散和渗碳体的溶 解。共析珠光体向奥氏体的转变包括奥氏体晶核的形成、晶核的长大、残余渗碳体的溶解和 奥氏体成分均匀化四个阶段，如图4-3所示。
（a）奥氏体形核 （b）奥氏体长大 （c）剩余渗碳体的溶解 （d）奥氏体成分均匀化 图4-3 共析钢中奥氏体形成过程示意图
6
3）残余渗碳体的溶解
由于铁素体转变为奥氏体的速度远高于渗碳体的溶解速度，在铁素体完全转变之后尚有 不少未溶解的“残余渗碳体”存在，还需一定时间保温，让渗碳体全部溶解。
4）奥氏体成分均匀化
即使渗碳体全部溶解，奥氏体内的成分仍不均匀，在原铁素体区域形成的奥氏体含碳量 偏低，在原渗碳体区域形成的奥氏体含碳量偏高，还需保温足够时间，让碳原子充分扩散， 奥氏体成分才可能均匀。
14
工程材料及热处理
1）起始晶粒度
它是指奥氏体化过程刚刚完成时的晶粒度。此时的奥氏体晶粒非常细小，但难以测定， 也没有实际应用意义。
12
2）本质晶粒度
它是指在规定的加热条件下（930℃±10℃，保 温3h或8h）所得到的奥氏体的晶粒度。晶粒度在5～ 8级者称为本质细晶粒钢，在1～4级者称为本质粗晶 粒钢。本质晶粒度并不代表实际晶粒大小，只是描 述晶粒长大的倾向性。
7
2 亚共析钢和过共析钢奥氏体的形成过程
亚共析钢与过共析钢的珠光体加热转变为奥氏体过程与共析钢基本相同。不同的是，转 变过程还有亚共析钢的铁素体的转变与过共析钢的二次渗碳体的溶解。
亚共析钢加热后组织全为奥氏体需在Ac3以上，过共析钢要在Accm以上。若亚共析钢仍在 Ac1～Ac3温度之间加热，则加热后的组织为铁素体与奥氏体。若过共析钢在Ac1～Accm温度之间 加热，则加热后的组织为二次渗碳体与奥氏体。加热后冷却过程的组织转变也仅是奥氏体向 其他组织的转变，其中的铁素体及二次渗碳体在冷却过程中不会发生转变。
钢在加热时的转变 ppt课件
测定奥氏体的 转变量与时间 的关系
24
热 处 理 原 理
共析钢奥氏体等温形成图(TTA)
Time-Temperature-Austenitization
参考《钢的热处理》P23合金钢等温TTA曲线
25
热
处
4.2 连续加热时奥氏体形成特征
理 原
理
实际生产中，绝大多数情况下奥 氏体是在连续加热过程中形成的。
➢ 一般认为奥氏体在铁素体和渗碳体交界面上形成 晶核。
➢ 奥氏体晶核也可以在以往的粗大奥氏体晶界上 （原始奥氏体晶界）形核并且长大，由于这样的 晶界处富集较多的碳原子和其他元素，给奥氏体 形核提供了有利条件。
➢ 下图b)所示为在原始粗大奥氏体晶界上开始形成 许多细小的奥氏体晶粒。
16Biblioteka 热 处 理 原 理➢临界点A3和Acm也附加脚标c,r,即：Ac3、Ar3、 Accm、Arcm。
13
热
处
加热和冷却时的临界点
理 原
理
《钢的热处理》P15
14
热
处
3.1 奥氏体形成的热力学条件
理 原
理
➢驱动力
珠光体和奥氏体的自由能随温度变化的示意图
《钢的热处理》P15
15
热
处
3.2 奥氏体晶核的形成
理 原
理
3.2.1 形核地点
➢因此，一般来说 奥氏体形成后总是剩下渗碳体。 之后，进行渗碳体的溶解过程。
➢虽然珠光体中铁素体片厚度比渗碳体片大得多 （约7倍），仍然是铁素体先消失。
《钢的热处理》P25 扩散定律
33
热 处 理 原 理
4.4 影响奥氏体形成速度的因素
一切影响奥氏体的形核率和增大 速度的因素都影响奥氏体的形成 速度。
钢的热处理概述+加热时组织转变
板条马氏体
片状马氏体
热处理工艺分类
1. 根据加热和冷却方式，以及组织和性能特点的不同分类： 根据加热和冷却方式，以及组织和性能特点的不同分类： 加热和冷却方式 组织和性能特点的不同分类
普通热处理：退火、正火、淬火、回火 普通热处理：退火、正火、淬火、
热处理 表面热处理：表面淬火、化学热处理 表面热处理：表面淬火、
热处理工艺：
制定正确的热处理规范， 制定正确的热处理规范，如 热处理规范 加热温度、保温时间、 加热温度、保温时间、冷却 方式等。 方式等。
高速钢淬火、 高速钢淬火、回火工艺曲线
热处理原理： 热处理原理：
阐述材料在不同加热和冷却条件下，组织和性能的变化规律， 阐述材料在不同加热和冷却条件下，组织和性能的变化规律，确 保热处理质量，它是制定正确的热处理工艺的理论基础 制定正确的热处理工艺的理论基础。 保热处理质量，它是制定正确的热处理工艺的理论基础。
“ZG 后面加两组数字组成：第一组数字代表屈服强度，第二组数字 ZG”后面加两组数字组成 第一组数字代表屈服强度， ZG 后面加两组数字组成： 代表抗拉强度值。 代表抗拉强度值。
65Mn钢跟65钢有什么区别？ 65Mn钢跟65钢有什么区别？ 钢跟65钢有什么区别
65Mn钢含锰量比较高，淬透性好，适合横截面积比较大的零部件。 65Mn钢含锰量比较高，淬透性好，适合横截面积比较大的零部件。 钢含锰量比较高
复习提问
优质碳素工具钢的牌号是？ 优质碳素工具钢的牌号是？
用两位数字表示，这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。 用两位数字表示，这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。 45表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。 表示平均含碳量为0.45 45表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。
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。
钢在加热时的转变
N-----晶粒度级别
标准晶粒度等级图
通常1—4级为粗晶粒，5－8级为细晶粒，8级 以外的晶粒称为超细晶粒。
1. 起始晶粒度 ——刚完成P→A转变的A晶粒大小。 2. 实际晶粒度 ——在某一具体加热条件下得到的
奥氏体晶粒大小。
3. 本质晶粒度 ——反映了奥氏体晶粒长大的倾向性。
根据本质晶粒度的大小分为两种钢：
P（α＋ Fe3C） >Ac1 As（ ）
Wc%: 0.02 6.69
0.77
晶格：b.c.c 复杂晶格 f.c.c
转变是靠铁、碳原子
p
的扩散和铁原子的晶格
Fe
改组来完成的。
A（）
s
Ac1 A1
P（ α ＋ Fe3C）
0.77 Wc（％）
2.2 亚（过）共析钢奥氏体（A）形成
非共析钢加热后的奥氏体要分两步完成：
4 加热缺陷
氧化：高温作用下表面铁原子与加热介质中的氧、二氧 化碳和水分子发生氧化反应，或者合金元素与氧化性介 质在晶界氧化。
脱碳：保温过程中钢中固溶的碳原子与炉气中的氧、二 氧化碳、水分子等发生反应，使表层的碳浓度降度。
过热：加热温度过高或者时间过长，晶粒显著粗大，使 得性能变差的现象称为过热，过热可以挽救。
第一步是加热到Ac1以上，完成珠光体的奥氏体化； 第二步是继续加热至Ac3 或Acc ｍ以上，完成铁素
体或二次渗碳体的奥氏体化。
由此可见，对于非共析钢要获得单一奥氏体相，必须 加热到Ac3 或Accｍ以上，才能完成全部奥氏体化。
完全奥氏体化加热与不完全奥氏体化加热 :
将亚共析钢和过共析钢分 别加热到Ac3或 Accm以上完全 转变为A，此时称为完全奥氏 体化加热。
由于铁素体F的碳浓度与结构和奥氏体A接近，故 铁素体先消失，而在所形成的奥氏体中尚有未溶解的 渗碳体存在。
标准晶粒度等级图
通常1—4级为粗晶粒，5－8级为细晶粒，8级 以外的晶粒称为超细晶粒。
1. 起始晶粒度 ——刚完成P→A转变的A晶粒大小。 2. 实际晶粒度 ——在某一具体加热条件下得到的
奥氏体晶粒大小。
3. 本质晶粒度 ——反映了奥氏体晶粒长大的倾向性。
根据本质晶粒度的大小分为两种钢：
P（α＋ Fe3C） >Ac1 As（ ）
Wc%: 0.02 6.69
0.77
晶格：b.c.c 复杂晶格 f.c.c
转变是靠铁、碳原子
p
的扩散和铁原子的晶格
Fe
改组来完成的。
A（）
s
Ac1 A1
P（ α ＋ Fe3C）
0.77 Wc（％）
2.2 亚（过）共析钢奥氏体（A）形成
非共析钢加热后的奥氏体要分两步完成：
4 加热缺陷
氧化：高温作用下表面铁原子与加热介质中的氧、二氧 化碳和水分子发生氧化反应，或者合金元素与氧化性介 质在晶界氧化。
脱碳：保温过程中钢中固溶的碳原子与炉气中的氧、二 氧化碳、水分子等发生反应，使表层的碳浓度降度。
过热：加热温度过高或者时间过长，晶粒显著粗大，使 得性能变差的现象称为过热，过热可以挽救。
第一步是加热到Ac1以上，完成珠光体的奥氏体化； 第二步是继续加热至Ac3 或Acc ｍ以上，完成铁素
体或二次渗碳体的奥氏体化。
由此可见，对于非共析钢要获得单一奥氏体相，必须 加热到Ac3 或Accｍ以上，才能完成全部奥氏体化。
完全奥氏体化加热与不完全奥氏体化加热 :
将亚共析钢和过共析钢分 别加热到Ac3或 Accm以上完全 转变为A，此时称为完全奥氏 体化加热。
由于铁素体F的碳浓度与结构和奥氏体A接近，故 铁素体先消失，而在所形成的奥氏体中尚有未溶解的 渗碳体存在。
钢的热处理钢在加热和冷却时组织转变课件
钢在冷却时的组织转变
珠光体的形成
总结词
珠光体是钢在冷却过程中形成的一种组织，由铁素体和渗碳体的层片状交替排 列构成。
详细描述
当钢在冷却时，奥氏体中的碳原子开始扩散并偏聚在铁素体和渗碳体的界面处， 形成富碳的铁素体和贫碳的渗碳体。随着温度的降低，这些富碳的铁素体和贫 碳的渗碳体会逐渐形成层片状结构，最终形成珠光体。
马氏体的转变
总结词
马氏体是钢在冷却过程中形成的一种组织，其特点是具有较 高的硬度和强度。
详细描述
当钢在冷却时，如果冷却速度足够快，奥氏体中的碳原子来 不及扩散，就会形成一种过饱和的固溶体，即马氏体。马氏 体的硬度高、强度大，因此在制造高强度、耐磨性好的刀具、 模具等产品时具有重要的应用。
贝氏体的转变
奥氏体的形成是一个扩 散过程，需要一定的时 间和温度。
04
奥氏体的形成与钢的成 分、加热速度和温度等 因素有关。
奥氏体晶粒的长大
01
02
03
04
随着温度的升高，奥氏体晶粒 逐渐长大。
晶粒的大小对钢的性能有重要 影响，晶粒越细，钢的强度和
韧性越好。
加热温度和时间是影响奥氏体 晶粒大小的主要因素。
为了获得细小的奥氏体晶粒， 通常采用快速加热和短时间保
回火
总结词
回火是一种将淬火后的金属重新加热至低温 并保持一段时间的过程，主要用于消除淬火 过程中产生的内应力、提高金属的韧性和塑 性。
详细描述
回火的主要目的是通过低温加热使金属内部 组织结构发生转变，消除淬火过程中产生的 内应力，提高金属的韧性和塑性。回火工艺 通常包括将淬火后的金属加热到低温回火温
开裂
是指热处理过程中，由于内应力过大 或组织转变不均匀，导致钢的表面出 现裂纹。开裂可以通过优化热处理工 艺、控制冷却速度和改善材料成分来 减少。
第一节 钢在加热和冷却时的转变
马氏体的透射电镜形貌
板条马氏体 针状马氏体
23
图12 马氏体透射电镜图
（二）奥氏体转变产物的组织和性能
(4) 马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点
3. 马 氏 体 转 变
是： ①无扩散性 铁和碳原子都不 扩散，因而马氏 体的含碳量与奥 氏体的含碳量相 同。
图13 马氏体组织图
3. 马 氏 体 转 变
状。在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶 马氏体。
光镜下
21
电镜下
图12 针状马氏体结构图
（二）奥氏体转变产物的组织和性能
70 60 硬度 ( HRC ) 50 1400 40 1000 30 20 10 600
(3) 马氏体的性能
2000 1800
200
0
0.1
0.2
0.3
A1～550℃;高温转变 区;扩散型转变; P 转变 区。
550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
物
0
1
10
102
103
104
时间(s)
图 9 3 共析钢C曲线分析
（二）奥氏体转变产物的组织和性能
（1）普通珠光体 形成温度为A1～650℃，片层较厚，500倍 光镜下可辨，用符号P表示.
3. 马 氏 体 转 变
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) 马氏体的晶体结构 碳在-Fe中的过饱和固溶 体称马氏体，用M表示。
马氏体转变时，奥氏体中的
马氏体组织
碳全部保留到马氏体中。
19
图10 马氏体组织金相图
（二）奥氏体转变产物的组织和性能
板条马氏体 针状马氏体
23
图12 马氏体透射电镜图
（二）奥氏体转变产物的组织和性能
(4) 马氏体转变的特点 马氏体转变也是形核和长大的过程。其主要特点
3. 马 氏 体 转 变
是： ①无扩散性 铁和碳原子都不 扩散，因而马氏 体的含碳量与奥 氏体的含碳量相 同。
图13 马氏体组织图
3. 马 氏 体 转 变
状。在电镜下，亚结构主要是孪晶，又称孪晶 马氏体。
光镜下
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电镜下
图12 针状马氏体结构图
（二）奥氏体转变产物的组织和性能
70 60 硬度 ( HRC ) 50 1400 40 1000 30 20 10 600
(3) 马氏体的性能
2000 1800
200
0
0.1
0.2
0.3
A1～550℃;高温转变 区;扩散型转变; P 转变 区。
550～230℃;中温转变 区; 半扩散型转变; 贝氏体( B ) 转变区;
物
0
1
10
102
103
104
时间(s)
图 9 3 共析钢C曲线分析
（二）奥氏体转变产物的组织和性能
（1）普通珠光体 形成温度为A1～650℃，片层较厚，500倍 光镜下可辨，用符号P表示.
3. 马 氏 体 转 变
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) 马氏体的晶体结构 碳在-Fe中的过饱和固溶 体称马氏体，用M表示。
马氏体转变时，奥氏体中的
马氏体组织
碳全部保留到马氏体中。
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图10 马氏体组织金相图
（二）奥氏体转变产物的组织和性能