热处理工艺2-绪论

1、热处理原理及工艺热处理原理及工艺 第二篇第二篇 热处理工艺热处理工艺 16学时学时 李国喜李国喜 钢的组织与结构钢的组织与结构 晶粒排列形态晶粒排列形态显微组织显微组织 原子排列规律原子排列规律结构结构 显微组织的晶粒越细小，钢的强度越高，塑性越好，显微组织的晶粒越细小，钢的强度越高，塑性越好， 所以，获得细晶粒是提高钢的力学性能的主要途径。所以，获得细晶粒是提高钢的力学性能的主要途径。 方法有锻造、轧制和热处理。方法有锻造、轧制和热处理。 截断磨光截断磨光 显微镜观察显微镜观察电镜观察电镜观察 结构不同，性能也不同。面心立方晶格结构变形加工时容易滑移，所以钢的成型结构不同，性能也不同。面心立

2、方晶格结构变形加工时容易滑移，所以钢的成型 加工都要把钢加热到呈面心立方晶格结构的温度区域。一般在加工都要把钢加热到呈面心立方晶格结构的温度区域。一般在900 以上。以上。 X射线射线 制备与加工制备与加工 一、金属材料整体总结一、金属材料整体总结金属材料生产流程金属材料生产流程 矿物矿物冶金冶金 钢坯钢坯 钢锭钢锭 铸锭铸锭 粉体粉体 成型成型 厚板、棒厚板、棒 型材型材 薄板薄板 线材线材 管材管材 元件元件 加工机器零件加工机器零件 工程结构工程结构 冲压件冲压件 建筑建筑 流体输送流体输送 器件器件 化学化学 物理物理 物理化学物理化学 力学力学 物理物理 机械机械 铸造铸造 如何把材

3、料制造出来：用什么样的设备，控制什么样的条如何把材料制造出来：用什么样的设备，控制什么样的条 件与参数，达到产品标准或用户的技术要求件与参数，达到产品标准或用户的技术要求即怎么即怎么 做做技术技术。 不同的材料表现出不同的性能不同的材料表现出不同的性能为什么？为什么？科学科学。 材料内部组织、结构与性能的关系材料内部组织、结构与性能的关系材料科学材料科学 怎样改变内部组织、结构？怎样改变内部组织、结构？其中的一种方法是热处其中的一种方法是热处 理。理。 火法冶金火法冶金 湿法冶金湿法冶金 电冶金电冶金 轧制轧制 拉拔拉拔 锻造锻造 铸造铸造 粉压粉压 焊接焊接 钢坯是炼钢炉炼成的钢水经过铸造后

4、得到的产品。钢坯是炼钢炉炼成的钢水经过铸造后得到的产品。 钢坯从制造工艺上主要可分为两种：模铸坯和连铸坯，目前模铸工艺已基本淘汰。钢坯从制造工艺上主要可分为两种：模铸坯和连铸坯，目前模铸工艺已基本淘汰。 从外形上主要分为两种：从外形上主要分为两种： 板坯：截面宽、高的比值较大，主要用来轧制板材。板坯：截面宽、高的比值较大，主要用来轧制板材。 方坯：截面宽、高相等，或差别不大，主要用来轧制型钢、线材。方坯：截面宽、高相等，或差别不大，主要用来轧制型钢、线材。 钢锭：合金钢钢锭：合金钢 铝锭：重熔铸造用铝锭：重熔铸造用 珠光体珠光体 类组织类组织 珠光体珠光体 索氏体索氏体 屈氏体屈氏体 上贝氏体

5、上贝氏体 下贝氏体下贝氏体 贝氏体贝氏体 马氏体马氏体 回火马氏体回火马氏体 回火屈氏体回火屈氏体 回火索氏体回火索氏体 A3、Acm A1 T 奥氏体奥氏体 铁素体铁素体+奥氏体奥氏体奥氏体奥氏体+碳化物碳化物 相间沉淀相间沉淀 t 室温室温 碳原子重布碳原子重布-时效时效 共析钢的过冷奥氏体的转变组织共析钢的过冷奥氏体的转变组织 亚共析钢，过共析钢、合金钢？亚共析钢，过共析钢、合金钢？ 二、热处理原理总结二、热处理原理总结 推荐：东尼推荐：东尼.博赞著的思维导图博赞著的思维导图 组织的区分组织的区分 组织是由组成相和相的形态这两个因素决定：组织是由组成相和相的形态这两个因素决定： 奥氏体：

6、相：碳溶于奥氏体：相：碳溶于- -铁中间隙固溶体（铁中间隙固溶体（A A或或） 铁素体：相：碳溶于铁素体：相：碳溶于- -铁中间隙固溶体（铁中间隙固溶体（F F或或） 渗碳体：相：铁与碳的间隙化合物渗碳体：相：铁与碳的间隙化合物Fe3C （Cm） 珠光体：相：珠光体：相：+ + Cm；形态：；形态： Cm呈片状呈片状/粒状粒状 贝氏体：相：贝氏体：相： + + Cm；形态：上贝氏体的；形态：上贝氏体的和和Cm为条状，为条状， 下贝氏体下贝氏体为碳过饱和为碳过饱和的的针片状和其内部弥散分布的粒状针片状和其内部弥散分布的粒状 Cm。 马氏体：相：马氏体：相：碳过饱和碳过饱和的的相；形态：低碳板条高

7、碳片状。相；形态：低碳板条高碳片状。 回火马氏体：相回火马氏体：相:+ +；形态；形态: :针状针状, ,粒状在针内粒状在针内 回火屈氏体：相回火屈氏体：相:+ +；形态；形态: :针状针状, ,粒片状在针外粒片状在针外 回火索氏体：相回火索氏体：相:+ + Cm；形态；形态:多边形多边形, , Cm粗粒状。粗粒状。 获得组织的边界条件获得组织的边界条件 组织存在的边界条件主要是温度和成分：组织存在的边界条件主要是温度和成分： 奥氏体：奥氏体：A3、Acm以上，加入足够以上，加入足够Ni、Mn等室温下稳定。等室温下稳定。 铁素体：铁素体：A3以下亚共析钢中。以下亚共析钢中。 珠光体：珠光体：A

8、1A1以下以下200300等温或缓慢冷却。等温或缓慢冷却。 贝氏体：过冷奥氏体在贝氏体：过冷奥氏体在300500等温或中速冷却。等温或中速冷却。 马氏体：过冷奥氏体以大于临界冷速快速连续冷却。马氏体：过冷奥氏体以大于临界冷速快速连续冷却。 回火马氏体：淬火高碳钢在回火马氏体：淬火高碳钢在100300加热。加热。 回火屈氏体：淬火中高碳钢在回火屈氏体：淬火中高碳钢在300500加热。加热。 回火索氏体：淬火中高碳钢在回火索氏体：淬火中高碳钢在500 A1加热。加热。 各种组织的机械性能各种组织的机械性能 奥氏体：塑性好，强度低，滑移系多。奥氏体：塑性好，强度低，滑移系多。 铁素体：塑性好，强度低

9、。铁素体：塑性好，强度低。 珠光体：塑性好但低于铁素体，强度低。珠光体：塑性好但低于铁素体，强度低。 上贝氏体：强度中等，韧性差。上贝氏体：强度中等，韧性差。 下贝氏体：强度中等，韧性好。下贝氏体：强度中等，韧性好。 马氏体：板条状具有高强度和一定韧性，片状具马氏体：板条状具有高强度和一定韧性，片状具 有高硬度和低韧性。有高硬度和低韧性。 回火马氏体：硬度最高。回火马氏体：硬度最高。 回火屈氏体：弹性极限最好。回火屈氏体：弹性极限最好。 回火索氏体：最佳的强度和韧性组合。回火索氏体：最佳的强度和韧性组合。 如何识别组织，组织存在的条件，以及各如何识别组织，组织存在的条件，以及各 种组织的性能，

10、这些属于基本概念，属于种组织的性能，这些属于基本概念，属于 原理或理论范畴。原理或理论范畴。 想要获得某一组织所用的方法，这个方法想要获得某一组织所用的方法，这个方法 叫什么，方法的内容是什么？这些属于工叫什么，方法的内容是什么？这些属于工 艺或技术范畴。艺或技术范畴。第二篇第二篇 热处理工艺热处理工艺 热处理工艺热处理工艺 绪论绪论 一、热处理工艺涉及的内容一、热处理工艺涉及的内容 一、定义：给获得某种预期组织的工艺过一、定义：给获得某种预期组织的工艺过 程起个名字程起个名字明确概念。明确概念。 二、某种工艺能解决什么问题，达到什么二、某种工艺能解决什么问题，达到什么 目的，用在什么地方？目

11、的，用在什么地方？ 三、对某种产品的具体性能要求，如何选三、对某种产品的具体性能要求，如何选 材及制定热处理工艺？材及制定热处理工艺？ 四、热处理是怎样进行操作的？四、热处理是怎样进行操作的？ 五、对于丝、板、棒；小件、大件；不同五、对于丝、板、棒；小件、大件；不同 材质；进行热处理时工艺有何差别？材质；进行热处理时工艺有何差别？ 10 500 工件比炉膛长不超过工件比炉膛长不超过1/3 工件与炉膛长度刚好相等工件与炉膛长度刚好相等 对铸件进行热处理对铸件进行热处理 铸件温度：铸件温度：700c 热处理工艺要求：热处理工艺要求：900c，恒温，恒温3小时；在炉中随炉冷却小时；在炉中随炉冷却10

12、小时到小时到300c出出 炉。炉。 请思考：怎样使用炉子最节约能源？请思考：怎样使用炉子最节约能源？ 二、二、 什么叫热处理？什么叫热处理？ 热处理热处理 冷处理冷处理 都涉及到通过温度的改变来处理都涉及到通过温度的改变来处理 什么东西的过程。什么东西的过程。 金属材料的热处理工艺金属材料的热处理工艺： 将金属材料在一定的介质中，加热到一定将金属材料在一定的介质中，加热到一定 的温度，保温一段时间，然后以不同的方的温度，保温一段时间，然后以不同的方 式冷却以使性能改变的一种式冷却以使性能改变的一种热加工工艺热加工工艺。 用热处理工艺曲线来表示：用热处理工艺曲线来表示： 热处理的特点：工件形状尺

13、寸没变，内在热处理的特点：工件形状尺寸没变，内在 性能变了。性能变了。是改性工艺。是改性工艺。 根据金属学知识：组织、结构改变或成分根据金属学知识：组织、结构改变或成分 改变改变性能改变。性能改变。 金属材料的组织结构：取决于它的化学成金属材料的组织结构：取决于它的化学成 分和加工工艺过程。分和加工工艺过程。 改变金属材料组织结构的方法改变金属材料组织结构的方法 改变金属材料整体或表面的成分改变金属材料整体或表面的成分 改变整体成分：熔炼时加合金元素改变整体成分：熔炼时加合金元素冶金冶金。 改变表面成分：表面合金化改变表面成分：表面合金化化学热处理化学热处理。 塑性变形塑性变形 热加工：通过压

14、碎铸态组织中的粗大树枝晶和再结热加工：通过压碎铸态组织中的粗大树枝晶和再结 晶来获得等轴细晶使晶粒细化晶来获得等轴细晶使晶粒细化锻造锻造。 冷加工：使晶粒发生形变和形成亚晶粒使位错密度冷加工：使晶粒发生形变和形成亚晶粒使位错密度 增加而提高强度增加而提高强度冷拔冷拔。 热处理热处理 对对能发生固态相变能发生固态相变的材料，通过加热和冷却产生相变的材料，通过加热和冷却产生相变 来改变组织中各相的形态、大小和结构。来改变组织中各相的形态、大小和结构。 还有什么途径还有什么途径?（热处理是改性途径之一）（热处理是改性途径之一） 三、热处理的目的：三、热处理的目的： （1）改善工艺性能，保证后道工序顺

15、利进行。）改善工艺性能，保证后道工序顺利进行。 例如：扩散退火改善热加工性能，中间退火改善冷加例如：扩散退火改善热加工性能，中间退火改善冷加 工性能，正火和球化退火改善高碳钢的切削性能。工性能，正火和球化退火改善高碳钢的切削性能。 （2）提高使用性能（力学性能），充分发挥）提高使用性能（力学性能），充分发挥 材料潜力。材料潜力。 例如：例如：LY12硬铝合金，经淬火和时效处理后，抗拉强硬铝合金，经淬火和时效处理后，抗拉强 度可从度可从196MPa提高到提高到392490MPa。共析钢热轧空冷，。共析钢热轧空冷， 硬度仅为硬度仅为HRC25左右，但经过淬火和回火处理，硬度左右，但经过淬火和回火处

16、理，硬度 可达可达HRC62以上。以上。25SiMn低合金钢筋，轧制后空冷，低合金钢筋，轧制后空冷， 抗拉强度为抗拉强度为588MPa，但经过淬火和回火处理，抗拉，但经过淬火和回火处理，抗拉 强度可提高到强度可提高到1372MPa。 四、热处理工艺在工业生产流程中的位置四、热处理工艺在工业生产流程中的位置 在金属材料加工生产中的位置在金属材料加工生产中的位置 扩散退火扩散退火 退火、正火、淬火退火、正火、淬火 板、型材板、型材 铸锭铸锭 热轧热轧 棒、管材棒、管材冷轧、冷拔冷轧、冷拔再结晶退火再结晶退火 热锻热锻锻件锻件退火、正火、淬火退火、正火、淬火 冶炼冶炼铸造铸造 铸件铸件去应力退火去应

17、力退火 在机械零件制造中的位置在机械零件制造中的位置 受力不大，耐磨性要求不高受力不大，耐磨性要求不高： 下料下料锻造锻造正火、退火正火、退火切削加工切削加工调质调质精加工精加工表面或化学热处表面或化学热处 理理精磨精磨 受力较大，耐磨要求高受力较大，耐磨要求高： 下料下料锻造锻造正火、退火正火、退火切削加工切削加工渗碳、淬火及回火渗碳、淬火及回火精磨精磨 五、热处理工艺的应用五、热处理工艺的应用 （1）机械制造：）机械制造： 汽车、拖拉机：汽车、拖拉机：7080%的零件的零件 机床工业：机床工业： 6070%的零件的零件 轴承、工具、模具：轴承、工具、模具：100%的零件的零件 （2）材料生

18、产：）材料生产： 材料压力加工：板、管、丝材料压力加工：板、管、丝 六、热处理所依据的原理六、热处理所依据的原理 要使性能改变要使性能改变使材料内在的组织、结使材料内在的组织、结 构改变构改变(用固态相变原理用固态相变原理)一般热处理一般热处理 使材料（表面）成分改变使材料（表面）成分改变(用扩散原理用扩散原理) 化学热处理化学热处理 1对一般热处理：对一般热处理： 怎样使金属的组织、结构改变呢？怎样使金属的组织、结构改变呢？运运 用固态相变的理论。用固态相变的理论。 平衡组织只有一个，而非平衡组织多种多样，平衡组织只有一个，而非平衡组织多种多样， 因此，对应于多种不同的性能。因此，对应于多种

19、不同的性能。 通过合适的热处理工艺可以获得某种组织，通过合适的热处理工艺可以获得某种组织， 从而具有所需的性能。从而具有所需的性能。 2对化学热处理对化学热处理 怎样使金属（表面）的成分改变呢？怎样使金属（表面）的成分改变呢？ 不能把表面熔化不能把表面熔化这样会改变形状、尺这样会改变形状、尺 寸，就成冶炼了。寸，就成冶炼了。应用扩散的原理。应用扩散的原理。 把金属放到一定的介质（含需要加入元素把金属放到一定的介质（含需要加入元素 的活性原子）中，加热到高温，的活性原子）中，加热到高温， 保温一定保温一定 的时间。使所需的元素渗入金属表面，达的时间。使所需的元素渗入金属表面，达 到一定的渗层深度

20、。到一定的渗层深度。 表面成份改变表面成份改变组织、结构变化组织、结构变化性能变性能变 化。化。 七、热处理的种类七、热处理的种类 普通热处理普通热处理 退火退火 正火正火 淬火（固溶处理）淬火（固溶处理） 回火（时效）回火（时效） 化学热处理化学热处理 渗碳渗碳 渗氮渗氮 碳氮共渗碳氮共渗 渗硼渗硼 又分为：又分为： 整体热处理整体热处理 表面淬火表面淬火 火焰加热火焰加热 表面热处理表面热处理 感应加热感应加热 化学热处理化学热处理 另外，另外， 还有形变热处理还有形变热处理把热处理强化把热处理强化 和形变强化相结合的一种热处理工艺。和形变强化相结合的一种热处理工艺。 形变热处理工艺曲线形

21、变热处理工艺曲线 从材料角度看，又分为：从材料角度看，又分为： 钢（黑色金属）钢（黑色金属） 的热处理的热处理 有色金属有色金属 铝与铝合金铝与铝合金 的热处理的热处理 铜与铜合金铜与铜合金 钛与钛合金钛与钛合金 八、热处理的重要性八、热处理的重要性 “热处理是提高机械产品质量的关键。热处理是提高机械产品质量的关键。” “搞搞 好热处理，零件一顶几。好热处理，零件一顶几。” 热处理是机械工业中的一项十分重要的基础工艺，对提高机电产品内在热处理是机械工业中的一项十分重要的基础工艺，对提高机电产品内在 质量和使用寿命，加强产品在国内外市场竞争能力具有举足轻重的作用。质量和使用寿命，加强产品在国内外

22、市场竞争能力具有举足轻重的作用。 但是人们认识到这一点却花了相当长的时间和很大的代价。由于热处理但是人们认识到这一点却花了相当长的时间和很大的代价。由于热处理 影响的是产品的内在质量，它一般不会改变制品的形状，不会使人直观影响的是产品的内在质量，它一般不会改变制品的形状，不会使人直观 地感到它的必要性，弄不好还会严重畸变和开裂；破坏制品的表面质量地感到它的必要性，弄不好还会严重畸变和开裂；破坏制品的表面质量 和尺寸精度，致使制造过程前功尽弃。所以在我国的制造业中长期存在和尺寸精度，致使制造过程前功尽弃。所以在我国的制造业中长期存在 着着“重冷（冷加工）轻热（热加工）重冷（冷加工）轻热（热加工）

23、”现象，以致这个行业一直处于落现象，以致这个行业一直处于落 后状态。后状态。（为什么？）（为什么？） 决定材料能否加工成型和最终性能决定材料能否加工成型和最终性能 科普知识需要：市场上销售的钢材一般都标记有科普知识需要：市场上销售的钢材一般都标记有 最终的热处理状态最终的热处理状态交货状态。交货状态。 九、热处理原理及工艺课程的九、热处理原理及工艺课程的 性质、任务以及目的性质、任务以及目的 性质性质:热处理原理及工艺是金属材料工程专业的重要热处理原理及工艺是金属材料工程专业的重要 专业课。通过这门课程的学习，为将来从事热处理研究与专业课。通过这门课程的学习，为将来从事热处理研究与 生产工作打

24、下必要的理论与技术基础。生产工作打下必要的理论与技术基础。 本课程的任务：是阐明黑色金属和有色金属热处理的基本本课程的任务：是阐明黑色金属和有色金属热处理的基本 理论、介绍各种热处理工艺方法，并介绍一些热处理设备。理论、介绍各种热处理工艺方法，并介绍一些热处理设备。 本课程的目的：是使大家通过学习，能够根据不同的金属本课程的目的：是使大家通过学习，能够根据不同的金属 材料、不同零部件的工作条件或者加工需要，合理选择、材料、不同零部件的工作条件或者加工需要，合理选择、 制定合适的热处理工艺，并通过相应的热处理设备进行处制定合适的热处理工艺，并通过相应的热处理设备进行处 理，从而获得所需要的性能。

25、理，从而获得所需要的性能。 十、热处理工艺课程的内容十、热处理工艺课程的内容 这门课程的内容包括：这门课程的内容包括： 热处理工艺热处理工艺 热处理设备热处理设备 热处理的生产管理。热处理的生产管理。 三个部分的内容。三个部分的内容。 按材料分，又分为：按材料分，又分为： 黑色金属热处理原理、工艺、设备；黑色金属热处理原理、工艺、设备； 有色金属热处理原理、工艺、设备；有色金属热处理原理、工艺、设备； 课程内容与学时分配课程内容与学时分配 1.绪论绪论 2.热处理加热及加热设备热处理加热及加热设备 3.钢的热处理工艺钢的热处理工艺 3.1钢的基本热处理工艺钢的基本热处理工艺 3.2钢材生产过程

26、中的热处理钢材生产过程中的热处理 3.3机械零件制造中的热处理机械零件制造中的热处理 3.4形变热处理形变热处理 4.非铁金属的热处理非铁金属的热处理 4.1铝及铝合金的热处理铝及铝合金的热处理 4.2钛及钛合金的热处理钛及钛合金的热处理 4.3镁合金的热处理镁合金的热处理 4.4铜及铜合金的热处理铜及铜合金的热处理 5.铁基粉末冶金件及硬质合金的热处理铁基粉末冶金件及硬质合金的热处理 6.功能合金的热处理功能合金的热处理 十一、金属热处理的发展史、现状十一、金属热处理的发展史、现状 与发展趋势与发展趋势 （一）（一） 发展史发展史 在我国历史上，热处理工艺出现于铁器时代。在我国历史上，热处理

27、工艺出现于铁器时代。 1当铸铁一出现，就出现了如何提高其韧性的当铸铁一出现，就出现了如何提高其韧性的 问题。铸铁的柔化处理就是根据这一要求最早出问题。铸铁的柔化处理就是根据这一要求最早出 现的热处理工艺，包括石墨化退火及脱碳退火。现的热处理工艺，包括石墨化退火及脱碳退火。 这种处理方法出现在春秋时期，至西汉时期已发这种处理方法出现在春秋时期，至西汉时期已发 展比较成熟。例如展比较成熟。例如1974 年在洛阳出土的战国早期年在洛阳出土的战国早期 的几件铁器，经分析发现其中一件铁锛、一件铁的几件铁器，经分析发现其中一件铁锛、一件铁 铲都是生铁铸成的，表面层脱碳，稍向内为相当铲都是生铁铸成的，表面层

28、脱碳，稍向内为相当 于黑心可锻铸铁的组织。于黑心可锻铸铁的组织。 2我国古代的炼钢是采用铸铁脱碳退火以及反复锻打方我国古代的炼钢是采用铸铁脱碳退火以及反复锻打方 法进行，也即所谓法进行，也即所谓“百炼成钢百炼成钢”。 随着炼钢技术发展，随着炼钢技术发展， 热处理技术也得到发展。热处理技术也得到发展。1974 年河北省易县燕下都出土年河北省易县燕下都出土 了一批战国中、晚期钢铁兵器。据分析，其中的两把剑和了一批战国中、晚期钢铁兵器。据分析，其中的两把剑和 一把戟都经过了淬火处理，金相组织中有马氏体存在。这一把戟都经过了淬火处理，金相组织中有马氏体存在。这 说明在战国中、晚期，我国已发明了淬火技术

29、。在这些兵说明在战国中、晚期，我国已发明了淬火技术。在这些兵 器中也发现曾进行过正火处理以及淬火钢的回火处理。器中也发现曾进行过正火处理以及淬火钢的回火处理。 至西汉，我国的热处理技术已发展到相当水平，不仅能进至西汉，我国的热处理技术已发展到相当水平，不仅能进 行一般热处理，而且还能进行局部热处理。当时，化学热行一般热处理，而且还能进行局部热处理。当时，化学热 处理主要是渗碳和碳氮共渗两个方面。例如出土的西汉中处理主要是渗碳和碳氮共渗两个方面。例如出土的西汉中 期中山靖王刘胜的配剑和错金书刀的内层的含碳量最低处期中山靖王刘胜的配剑和错金书刀的内层的含碳量最低处 为为0 .05%，而表面含量却高

30、达，而表面含量却高达0.6%以上，有一定的碳浓以上，有一定的碳浓 度梯度，说明那时候就已经有了渗碳技术。度梯度，说明那时候就已经有了渗碳技术。 3从汉代开始，我国的热处理技术已经有文字从汉代开始，我国的热处理技术已经有文字 记载，内容包括一般淬火技术、淬火介质以及渗记载，内容包括一般淬火技术、淬火介质以及渗 碳工艺等等，几乎涉及热处理技术的各个方面。碳工艺等等，几乎涉及热处理技术的各个方面。 例如史记、天官书当中记载有例如史记、天官书当中记载有“火与水合为火与水合为 火卒火卒 ”、汉书、王褒传当中记载有、汉书、王褒传当中记载有“清清 水淬其锋水淬其锋”，二者都记载有淬火工艺。二者都记载有淬火工

31、艺。 在在 晋书当中所记载的晋书当中所记载的“大夏龙雀大夏龙雀”的兵器，与的兵器，与 西汉中期的刀剑相比，其组织均匀、含碳量适中西汉中期的刀剑相比，其组织均匀、含碳量适中 （均为（均为0.650.7%），）， 经淬火，它的刀口锋利，表面经过氧化处理，抗经淬火，它的刀口锋利，表面经过氧化处理，抗 腐蚀性能良好。腐蚀性能良好。 4 在淬火介质方面三国时期（公元在淬火介质方面三国时期（公元222265 年）的蒲年）的蒲 元和南北朝的綦（元和南北朝的綦（qi)母怀文都做出过较大的贡献。根据母怀文都做出过较大的贡献。根据 蒲元别传所记载，蒲元在今天的陕西省眉县一带一个蒲元别传所记载，蒲元在今天的陕西省眉

32、县一带一个 叫斜谷的地方为诸葛亮制剑三千把，他说叫斜谷的地方为诸葛亮制剑三千把，他说“汉中的水钝弱，汉中的水钝弱， 不任淬；蜀水爽烈不任淬；蜀水爽烈”于是派人到成都取水，淬之果然锋利。于是派人到成都取水，淬之果然锋利。 削装铁珠的竹筒削装铁珠的竹筒“应手虚落，若雉生雏，称绝当世，因曰应手虚落，若雉生雏，称绝当世，因曰 神刀神刀”。 在新唐书卷在新唐书卷222 中谈到了用马血淬火；元中谈到了用马血淬火；元 朝格致粗谈当中记有用地溲（可能是石油）淬火；清朝格致粗谈当中记有用地溲（可能是石油）淬火；清 朝续广博物志第八卷中谈到用一种硝黄、盐卤、人尿朝续广博物志第八卷中谈到用一种硝黄、盐卤、人尿 合成

33、淬火剂。这些都说明我国在使用淬火介质方面已经积合成淬火剂。这些都说明我国在使用淬火介质方面已经积 累了丰富的经验。累了丰富的经验。 5在化学热处理方面也有记载，明代宋应星在在化学热处理方面也有记载，明代宋应星在 天工开物卷十中谈到一种制针的渗碳工艺，天工开物卷十中谈到一种制针的渗碳工艺， 渗碳在釜中进行，有消除应力的过程（工序），渗碳在釜中进行，有消除应力的过程（工序）， 采用采用“松木松木”、“火矢火矢”、“豆豉豆豉”作为渗碳剂，作为渗碳剂， 用试验针指示渗碳程度等，用试验针指示渗碳程度等， 记载相当详细，已是记载相当详细，已是 成熟的工艺。明代便民图篆卷成熟的工艺。明代便民图篆卷15 制造

34、类、清制造类、清 朝陈克怒篆刻针度卷七朝陈克怒篆刻针度卷七“炼刀法炼刀法”中分别介中分别介 绍了几种膏剂渗碳法。此外还使用一些含氮渗剂，绍了几种膏剂渗碳法。此外还使用一些含氮渗剂， 实际上是进行了碳氮共渗。实际上是进行了碳氮共渗。 61965 年在湖北省出土了两把亮锃锃的宝剑，其中一把年在湖北省出土了两把亮锃锃的宝剑，其中一把 上面嵌有上面嵌有“越王勾践自作自制越王勾践自作自制”八个字。这两把剑埋在地八个字。这两把剑埋在地 底下已经有底下已经有2500 多年，至今依然光彩夺目，没有锈蚀斑，多年，至今依然光彩夺目，没有锈蚀斑， 而且锋利异常，七八张报纸叠在一起，它轻轻一拉便可将而且锋利异常，七八

35、张报纸叠在一起，它轻轻一拉便可将 其切透。这两把剑是用什么材料做成的呢？表面涂了什么其切透。这两把剑是用什么材料做成的呢？表面涂了什么 物质？科学家希望解开这个迷。在对宝剑不动一根毫毛的物质？科学家希望解开这个迷。在对宝剑不动一根毫毛的 情况下，科学家利用激光束照射物体表面，宝剑吸收了激情况下，科学家利用激光束照射物体表面，宝剑吸收了激 光能量之后发热，蒸发出蒸气，再由一对处在临界放电状光能量之后发热，蒸发出蒸气，再由一对处在临界放电状 态的电极对蒸气进行气体放电放电激励发光，利用光谱仪态的电极对蒸气进行气体放电放电激励发光，利用光谱仪 记录它的光谱。科学家利用这种技术做极微量成分分析，记录它

36、的光谱。科学家利用这种技术做极微量成分分析， 既获得了这两把宝剑的成分，又没有在宝剑的本身留下任既获得了这两把宝剑的成分，又没有在宝剑的本身留下任 何损伤痕迹。何损伤痕迹。 从上面出土文物的考证以及一些文字的记载可以从上面出土文物的考证以及一些文字的记载可以 清楚地看到，我国热处理工艺历史悠久，其技艺清楚地看到，我国热处理工艺历史悠久，其技艺 曾发展到非常高超的程度，这是当时其他国家所曾发展到非常高超的程度，这是当时其他国家所 不及的，作为中国的热处理工作者应当以为荣。不及的，作为中国的热处理工作者应当以为荣。 但是长期的封建统治，落后的生产关系，阻碍了但是长期的封建统治，落后的生产关系，阻碍

37、了 生产力的发展、阻碍着科学技术发展、也阻碍着生产力的发展、阻碍着科学技术发展、也阻碍着 热处理技术的发展。在以后相当长一段时间内我热处理技术的发展。在以后相当长一段时间内我 国的热处理技术的发展处于停滞状态，有的技术国的热处理技术的发展处于停滞状态，有的技术 甚至失传。甚至失传。（学历史晓过去，知未来）（学历史晓过去，知未来） 在国外，热处理技术的发展较我国更晚。但是到在国外，热处理技术的发展较我国更晚。但是到 了产业革命以后的资本主义发展时期，其生产关了产业革命以后的资本主义发展时期，其生产关 系有利于生产力发展，热处理技术也得到迅速发系有利于生产力发展，热处理技术也得到迅速发 展。特别是

38、光学显微镜的出现，使得可以用显微展。特别是光学显微镜的出现，使得可以用显微 镜来观察钢和铸铁的组织。例如：镜来观察钢和铸铁的组织。例如： 11831 年，安诺索夫在世界上首先使用化学药年，安诺索夫在世界上首先使用化学药 品腐蚀金属的磨光表面并借助于显微镜来研究金品腐蚀金属的磨光表面并借助于显微镜来研究金 属。属。 19 世纪中期，英国的索拜和德国的马登斯世纪中期，英国的索拜和德国的马登斯 等人采用抛光、腐蚀等方法来观察、研究钢，并等人采用抛光、腐蚀等方法来观察、研究钢，并 用光学显微镜成功地显示了钢的显微组织，大大用光学显微镜成功地显示了钢的显微组织，大大 推动了热处理技术的发展。推动了热处理

39、技术的发展。 2与此同时俄国的切尔诺夫发现了钢的组织影响它本身与此同时俄国的切尔诺夫发现了钢的组织影响它本身 的性质，并发现了当在加热和冷却过程中存在着组织变化的性质，并发现了当在加热和冷却过程中存在着组织变化 的临界点，为钢的热处理技术奠定了理论基础。的临界点，为钢的热处理技术奠定了理论基础。 （1868 年，年，切尔诺夫用肉眼对钢的加热和冷却过程进行观察，他切尔诺夫用肉眼对钢的加热和冷却过程进行观察，他 发现当钢在冷却的时候，当自然冷却到已经是暗红色的时发现当钢在冷却的时候，当自然冷却到已经是暗红色的时 候，钢的颜色又变成明亮了一些，切尔诺夫考虑这是由于候，钢的颜色又变成明亮了一些，切尔诺

40、夫考虑这是由于 钢的内部发生了某种转变，同时还放出了热量造成的，经钢的内部发生了某种转变，同时还放出了热量造成的，经 过更深入地研究这一现象，他发现同一成分的钢是在同一过更深入地研究这一现象，他发现同一成分的钢是在同一 个固定的温度下发生这种变化的，而且钢的成分不同，这个固定的温度下发生这种变化的，而且钢的成分不同，这 一变化的温度是不同的。一变化的温度是不同的。 切尔诺夫了不起地将这种钢的切尔诺夫了不起地将这种钢的 色彩变化同钢的内部结构的变化联系了起来，并将这一转色彩变化同钢的内部结构的变化联系了起来，并将这一转 变温度称为变温度称为“临界点临界点”。由此就为以后确立钢以及其它合。由此就为

41、以后确立钢以及其它合 金因为加热和冷却条件的不同，其组织和性能可能发生变金因为加热和冷却条件的不同，其组织和性能可能发生变 化的金属学、以及热处理理论奠定了基础。）（化的金属学、以及热处理理论奠定了基础。）（观察仔细）观察仔细） 3不久英国的奥斯汀和法国的奥斯摩特应不久英国的奥斯汀和法国的奥斯摩特应 用相律建立了用相律建立了Fe-C 平衡图，使得钢的热处平衡图，使得钢的热处 理有了依据。理有了依据。 41930 年贝茵研究了过冷奥氏体的等温年贝茵研究了过冷奥氏体的等温 变化，建立了钢的过冷奥氏体的等温转变变化，建立了钢的过冷奥氏体的等温转变 曲线，创立了等温淬火工艺，为以后制定曲线，创立了等温淬火工艺，为以后制定 各种热处理工艺提供了科学依据。从此，各种热处理工艺提供了科学依据。从此， 热处理才真正形成一门较完整的科学。热处理才真正形成一门较完