第4章 钢的热处理

第四章钢的热处理概述1.热处理的定义:将钢在固态下加热、保温、冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺。

时间温度临界温度

热加保温冷却2.热处理的主要目的:改变钢的性能3.热处理的应用范围:整个制造业4.热处理的分类：普通热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火

化学热处理感应加热淬火火焰加热淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;热处理三阶段：加热、保温、冷却平衡临界点：

A1A3Acm；加热时:Ac1、Ac3、Accm冷却时:Ar1、Ar3、Arcm实际热处理中，有滞后现象：即：过冷与过热

第一节钢在加热时的转变一、奥氏体的形成（以共析钢为例）PA，是成分相差悬殊，晶格截然不同的两相混合物转变为单相固溶体的过程，必然发生晶格重构与原子扩散。C%0.770.02186.690.77

晶格Bcc复杂Fcc对亚共析钢:F+PAc1以上F+AAc3以上A对过共析钢:Fe3C+PAc1以上Fe3C+AAccm以上A二、奥氏体晶粒长大及其影响因素钢加热时，当珠光体刚刚转变为奥氏体时，奥氏体晶粒大小叫起始晶粒度。随加热温度升高或保温时间延长，奥氏体晶粒将进一步长大，这是一个自发的过程。1、奥氏体晶粒长大本质晶粒度:有的钢材加热时A晶粒很容易长大，而有的钢材就不容易长大，这说明不同的钢材的晶粒长大倾向是不同的。本质晶粒度是反映钢材加热时A晶粒长大倾向的一个指标。930℃,8h实际晶粒度:在每一个具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小，称为奥氏体的“实际晶粒度”。2、奥氏体晶粒度的标准:晶粒度级别指数3、影响奥氏体晶粒长大的因素钢料的化学成分和冶炼方法a随含碳量增加，晶粒长大倾向先增大后减小：形成的碳化物阻碍奥氏体晶粒的长大；b加入适量的形成难熔化合物的合金元素，强烈地阻碍奥氏体晶粒长大。A奥氏体形成后随着加热温度升高和保温时间延长，晶粒急剧长大；B加热速度越大，奥氏体转变时的过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，则奥氏体的形核率越高，起始晶粒越细。加热温度、速度、保温时间3、影响奥氏体晶粒长大的因素

第二节钢在冷却时的转变奥氏体化后的钢只有通过适当的冷却，才能得到所需要的组织和性能。冷却是热处理的关键工序。

热加保温时间温度临界温度连续冷却等温冷却热处理中采用不同的冷却方式，过冷奥氏体将转变为不同组织，性能具有很大的差异。

45钢经840℃加热在不同条件冷却后的力学性能

过冷奥氏体：冷却到相变温度以下且尚未转变的奥氏体，处在不稳定的过冷状态。一、过冷奥氏体的等温转变T

---

timeT

---

temperatureT

---

transformation过冷奥氏体的等温转变图是表示奥氏体急速冷却到临界点A1以下在各不同温度下的保温过程中转变产物与转变时间的关系曲线，又称C曲线或TTT曲线。⑴取一批小试样(1.5mm)并进行奥氏体化；⑵将试样分组淬入低于A1点的不同温度的盐浴中，隔一定时间取一试样淬入水中。⑶测定每个试样的转变量，确定各温度下转变量与转变时间的关系。⑷将各温度下转变开始时间及终了时间标在温度—时间坐标中，并分别连线。1、建立共析钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线TTT曲线

(

C曲线

)共析碳钢TTT曲线建立过程示意图时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1鼻温~Ms

随等温温度↓△T↑,原子扩散能力↓，孕育期变长，转变速度↓。孕育期——由图可知，过冷A在各个温度等温时，都要在该温度下经过一段时间才能发生转变。把金属在一定过冷度条件下等温转变时，等温停留开始至转变开始之间的时间称为孕育期。孕育期鼻温A1~鼻温随等温温度↓△T↑,孕育期变短，转变速度↑;2、共析碳钢TTT曲线的分析稳定的奥氏体区过冷奥氏体区A向产物转变开始线A向产物转变终止线

A+产物区产物区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;230--50℃;低温转变区;非扩散型转变;马氏体(M)转变区。时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf3.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---托氏体(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光镜形貌电镜形貌

索氏体形貌像托氏体形貌像电镜形貌光镜形貌15~2525~3535~42珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，只是形态上的粗细之分。片间距越小，钢的强度、硬度越高，而塑性和韧性略有改善。

2)贝氏体类型组织与性能550℃~Ms半扩散型转变上贝氏体（B上）550~350℃

羽毛状下贝氏体（B下）350℃~Ms

贝氏体B-----是含碳过饱和的F和渗碳体（Fe3C）（或碳化物）组成的两相混合物，转变时必须进行碳的重新分布和铁的晶格重构。贝氏体分：B上=过饱和碳

α-Fe条状+Fe3C细条状过饱和α-Fe条状Fe3C细条状羽毛状上贝氏体（B上）550℃~350℃呈羽毛状强度低（铁素体条宽）、塑韧性差（Fe3C分布于F间），40~50HRC避免出现B下=过饱和碳

α-Fe针叶状+Fe3C细片状过饱和

α-Fe针叶状Fe3C细片状针叶状下贝氏体（B下）350℃~Ms（230℃）针叶状∴强度、塑韧性均高于B上(弥散强化加固溶强化）。50~60HRC生产中用“等温淬火”获得B下。上贝氏体电镜下光镜下下贝氏体光镜下电镜下在电镜下为细片状碳化物分布于铁素体针内，并与铁素体针长轴方向呈55-60º角。3)马氏体型(M)转变(230℃-50℃):定义:马氏体是一种碳在α–Fe中的

过饱和固溶体。转变特点:连续冷却：冷却中止，转变中止;转变速度极快,即瞬间形核与长大：无扩散转变(Fe、C原子均不扩散),

M与原A的成分相同,造成晶格畸变。转变不完全性,QM=f(T)马氏体具有体心正方晶格（a=b≠c）轴比c/a称马氏体的正方度。C%越高，正方度越大，正方畸变越严重。当＜0.25%C时，c/a=1，此时马氏体为体心立方晶格.马氏体的晶体结构:板条马氏体立体形态为细长的扁棒状又称位错马氏体。低碳马氏体(＜0.2%C)光镜下电镜下马氏体的形态针（片）状马氏体立体形态为双凸透镜形的片状。又称孪晶马氏体。高碳马氏体(＞1%C);电镜下光镜下片状马氏体的形成过程示意图

马氏体的形态主要取决于其含碳量C%小于0.2%时，组织几乎全部是板条马氏体。C%大于1.0%C时几乎全部是针状马氏体.C%在0.2~1.0%之间为板条与针状的混合组织。马氏体形态与含碳量的关系0.45%C0.2%C1..2%C马氏体的性能高硬度是马氏体性能的主要特点。马氏体的硬度主要取决于其含碳量。含碳量增加，其硬度增加。当含碳量大于0.6%时，其硬度趋于平缓。合金元素对马氏体硬度的影响不大，可提高强度。马氏体硬度、韧性与含碳量的关系C%

亚（过）共析钢的TTT曲线

F（Fe3CⅡ）AP+FS+FTBM+A残A3（ACM）时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf4、影响奥氏体等温转变的因素1)奥氏体中含碳量的影响:过共析钢共析钢亚共析钢时间温度A12)合金元素的影响除Co、Al(＞2.5%)外,所有合金元素向右移向下移MsA1A1MsMo、W、Mn、Ni、Cr等碳化物形成元素使贝氏体转变区与珠光体转变区分离3）加热温度和保温时间的影响:

加热温度越高,保温时间越长,

碳化物溶解充分,奥氏体成分均匀,提高了过冷奥氏体的稳定性,从而

使TTT曲线向右移。三、过冷奥氏体的连续冷却转变1、建立共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线----CCT曲线C---continuousC---coolingT---transformation通过测定不同冷速下过冷奥氏体的转变量获得的。Vk共析碳钢CCT曲线建立过程示意图时间(lgτ)温度℃A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk1炉冷空冷2、共析碳钢TTT曲线与CCT曲线的比较稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfCCT曲线TTT曲线V'kVkCCT曲线位于TTT曲线右下方。CCT曲线获得困难，TTT曲线容易测得。共析钢的CCT曲线没有贝氏体转变区，在珠光体转变区之下多了一条转变中止线。当连续冷却曲线碰到转变中止线时，珠光体转变中止，余下的奥氏体一直保持到Ms以下转变为马氏体。马氏体临界冷却速度

Vk=1.5V'k亚共析碳钢钢连续冷却转变曲线稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf三)在连续冷却过程中TTT曲线的应用(以共析钢为例）V1V2VkV3V4V1=5.5℃/s:炉冷;PV2=20℃/s:空冷;SV3=33℃/s:油冷;T+M+A残V4≥138℃/s:水冷;M+A残第三、四节钢的普通热处理工艺毛坯生产预备热处理机械加工最终热处理机械精加工预备热处理--主要用于提高工艺（机加工、热处理）性能

:退火;正火最终热处理--提高使用性能

:淬火;回火；性能要求不高时退火与正火一般零件生产的工艺路线:一、退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却(炉冷)的热处理工艺叫做退火。

1、退火目的⑴调整硬度，便于切削加工。适合加工的硬度为170-250HB。⑵消除内应力，防止加工中变形。⑶细化晶粒，为最终热处理作组织准备。

真空退火炉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。（1）完全退火亚共析钢Ac3以上20~30℃奥氏体化随炉缓慢冷却组织：接近平衡态组织目的：消除铸焊件魏氏组织、锻件带状组织，细化晶粒和均匀组织；消除内应力，降低硬度，便于切削加工。⑵等温退火亚共析钢Ac3+30~50℃；共析、过共析钢Ac1+30~50℃（等温球化）保温快冷到Ar1以下某温度停留，相变完成后空冷。目的：减少退火时间高速钢等温退火与普通退火的比较⑶球化退火共析钢和过共析钢Ac1+30-50℃

保温缓冷（普通球化）或冷却到略低于

Ar1的温度下保温后空冷（等温球化）目的：粒状珠光体优点：硬度降低，便于切削；A不易长大，淬火组织细密球化退火组织(化染)粒状珠光体：颗粒状渗碳体分布在铁素体上

（5）均匀化退火（扩散退火）

Ac3+150~250℃保温

缓冷（炉冷）目的：消除偏析缺点：需要完全退火或正火来消除过热缺陷，细化晶粒。

（4）去应力退火500~650℃保温缓冷（炉冷）目的：去除应力二、正火

亚共析钢加热到Ac3+30~50℃；共析钢加热到Ac1+30~50℃；过共析钢加热到Accm+30~50℃保温后空冷：比退火冷却速度大。组织：

●<0.6%C时，组织为F+S；

●0.6~1.0%C时，组织为S

●1.0%C时，组织为S+Fe3C

伪共析组织：亚（过）共析钢过冷越大，先共析相越少；若冷却曲线靠近鼻尖，则无先共析相析出。

亚（过）共析钢的TTT曲线

P+FS+FTBM+A残A3（ACM）时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf空冷目的⑴对于低、中碳钢(≤0.6C%)，目的与退火的相同。⑵

对于过共析钢，用于消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。⑶

普通件最终热处理退火、正火后钢的组织和性能组织：均是铁素体和渗碳体的机械混合物。（先共析相+）索氏体；（先共析相+）珠光体正火可以抑制先共析网状渗碳体析出，而完全退火的则有网状渗碳体存在。要改善切削性能：低碳钢用正火中碳钢用退火或正火高碳钢用球化退火热处理与硬度关系

淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于Vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。淬火目的是为获得M组织，提高钢的硬度与耐磨性。真空淬火炉三、钢的淬火与回火淬火后的钢加热到Ac1线以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺，称为回火。淬火钢一般不直接使用，必须进行回火。1、淬火加热工艺1）加热温度a.亚共析钢淬火组织：M+A’（少量）。45钢正常淬火组织淬火温度为Ac3+30-50℃。20钢正常淬火组织在Ac1~Ac3之间的加热淬火称亚温淬火。35钢亚温淬火组织亚温淬火组织为F+M，强度硬度低，但塑韧性好。c.过共析钢

Ac1+30~50℃均匀细小（隐针）M+Fe3C粒状+A‘（少量）b.共析钢

Ac1+30~50℃M+A‘

T12钢正常淬火组织T12钢过热淬火组织若加热温度过高：A碳含量增高；Ms下移；A‘增加；硬度下降；M淬火应力增加晶粒粗大，韧性下降增加钢件淬火变形开裂倾向；是为钢件淬火软而裂现象2、淬火冷却工艺

（冷却剂=淬火剂）

欲得M,V冷>VK;但↑应力,变形、开裂…选则淬火介质和冷却方法十分重要。关键因素1）理想淬火冷却速度时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf慢慢快时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf2）常用淬火冷却介质Vk时间(lgτ)温度℃A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk1炉冷空冷水水的冷却能力强，但低温却能力太大，只适用于形状简单的碳钢件。水温越高冷却能力越小。加入少量的盐或碱，可提高冷却能力。油冷却能力较水低，工件不易产生裂纹和变形，但难以使M转变充分，高温区冷却能力太小，一般合金钢件适用。盐浴熔化的NaNO3，冷却能力介于水和油之间，常用于处理形状复杂、尺寸较小和变形严格的工件。水玻璃-碱（盐）水溶液、氯化锌-碱水溶液、过饱和硝盐水溶液、聚乙烯醇等也是工业常用的淬火介质2）常用淬火冷却介质（3)常用的淬火方法图7-9各种淬火方法的冷却曲线示意图(a)单液淬火(b)双液淬火(c)分级淬火(d)等温淬火均温降应力

不同冷却条件下的转变产物（T8钢）等温退火P退火(炉冷)正火(空冷)S(油冷)T+M+A’等温淬火B下M+A’分级淬火M+A’淬火(水冷)A1MSMf时间温度淬火PP细A？？？局部淬火法：仅对钢件需要硬化的局部进行加热淬火的方法。即可保证钢件局部的高硬度，又避免其它部分产生变形或开裂。T10A制造的直径为60mm以上的较大卡规的淬火方法。（4）冷处理目的:尽量减少钢中残余奥氏体以获得最大数量的马氏体,提高钢的硬度和耐磨性,稳定钢件的尺寸。方法:将淬冷至室温的钢继续冷却至-70~-80℃（或更低），保温。可在干冰和酒精的混合剂中冷却。3、热处理工件结构设计一）零件应尽量避免尖角、棱角

零件的尖、棱角处容易产生过热、应力集中，导致裂纹产生，在设计零件时应将其设计为圆角或倒角。

二）零件截面厚度应力求均匀。零件截面尺寸差别较大时，容易造成冷却速度和组织转变不一致，产生很大的应力，导致较大的变形或开裂。避免尖角设计避免厚薄悬殊（三）零件的形状应尽量对称和封闭零件的几何形状不对称易造成淬火时冷却速度不同，应力分布不均匀而产生变形。采用对称结构槽口淬火回火后切开弹簧卡头(四)零件各部分可采用组合结构。对一些形状复杂或各部分性能要求不同而采取不同热处理的零件，可分别设计成几个零件，单独加工热处理后再组装。四、钢的回火定义：把淬火后的零件重新加温到

A1线以下某个温度，保温一段时间，然后冷却到室温。1、回火的目的:获得所需要的组织与性能。淬火钢一般硬度高，脆性大；回火可转变组织，调整性能。减少或消除淬火内应力，防止变形或开裂。稳定尺寸。淬火M和A’都是非平衡组织，有自发向平衡组织转变的倾向。回火可使M与A’转变为平衡或接近平衡的组织。淬火M和A’都是不稳定组织，在回火过程中都会向稳定的铁素体和渗碳体（或碳化物）的两相组织进行转变，称为回火转变。2、回火转变与组织淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。随加热温度升高，淬火钢组织发生四阶段变化。300四、钢的回火1）马氏体的分解100℃回火时，钢的组织无变化。100-200℃加热时，马氏体将发生分解,从马氏体中析出-碳化物(-Fe2.4C)，使马氏体过饱和度降低。析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，用M回表示。硬度不降低，但内应力减小，韧性有所提高。透射电镜下的回火马氏体形貌200-300℃时，马氏体分解继续；残余奥氏体转变为：B下或M回，使硬度升高；；过饱和度降低，使硬度降低。2）残余奥氏体分解回火马氏体回火第二阶段：硬度不显著下降，淬火应内力进一步减小。组织称为回火托氏体，用T回表示。铁素体仍保持原来M的板条状或片状形态。内应力基本消除，强硬度下降，塑韧性提高。发生于300-400℃，碳原子继续析出，同时转变为Fe3C，M转变为铁素体。钢的组织为铁素体基体内分布着极细小颗粒渗碳体。回火托氏体3）-碳化物转变为Fe3C回火索氏体4）Fe3C聚集长大和α相的再结晶（F多边形化）400℃以上，Fe3C聚集长大。450℃以上F发生多边形化，由针片状变为多边形。组织为：多边形铁素体基体上分布着颗粒状Fe3C，称回火索氏体S回。23、回火过程中力学性能的变化（1）硬度：温度↑硬度↓；（2）强度：温度↑强度↓；（3）塑性：温度↑塑性↑

。高碳钢硬度稍变高低碳钢强度稍变高1）第一类回火脆性又称不可逆回火脆性。是指淬火钢在250-350℃回火时出现的脆性。原因：认为碳化物沿马氏体的晶界分布；防止办法：回火时应避开这一温度范围。淬火钢的韧性并不总是随温度升高而提高。在某些温度范围内回火时，会出现冲击韧性下降的现象，称回火脆性。

4、回火脆性2）第二类回火脆性又称可逆回火脆性。是指淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。回火后快冷不出现，是可逆的。原因：合金、杂质元素向原奥氏体晶界偏聚防止办法：⑴回火后快冷。⑵加入合金元素W(约1%)、Mo(约0.5%)。该法更适用于大截面的零部件。四、回火种类及应用广泛用于各种结构件如轴、齿轮等热处理。也可作为要求较高精密件、量具等预备热处理。适用于各种高碳钢、渗碳件及表面淬火件。应用获得良好的综合力学性能，即在保持较高的强度同时，具有良好的塑韧性。

提高e及s，同时使工件具有一定韧性。在保留高硬度、高耐磨性的同时，降低应力。

回火目的S回=F多+Fe3C球T回=F针+Fe3C粒M回=α0.3%C+ε回火组织500-650℃350-500℃150-250℃回火温度高温回火中温回火低温回火适用于弹簧热处理5、调质与时效（1）调质处理-----钢件淬火及高温回火获得综合力性的复合热处理工艺，S回

=F+Fe3C粒

S回比正火S具有更高的σb、δ、ak。

∴重要件多用调质处理。（2）时效处理（人工处理、稳定化处理）精密件（量具、轴承…）100~150℃（10~50h）保温。目的：↓残余应力，稳定尺寸第五节钢的淬透性与淬硬性一、钢的淬透性实际淬火中常出现两种情况：淬透与淬不透1、淬透性的定义淬透性是指钢在淬火时获得M的能力。其大小是用规定条件下获得的淬硬层深度来表示。淬硬层深度是指由工件表面到半马氏体区(50%M+50%非马氏体)的深度。同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷却能力强，淬硬层深。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。它只用于不同材料之间的比较，在尺寸、冷却介质相同时，通过比较淬硬层深度来确定的。2.淬透性表示方法---临界淬透直径临界淬透直径是指圆形钢棒在介质中冷却，中心被淬成半马氏体的最大直径，用D0表示。D0与介质有关，如45钢D0水=16mm，D0油=8mm。只有冷却条件相同时，才能进行不同材料淬透性比较，如45钢D0油=8mm，40CrD0油=20mm。3、影响淬透性的因素钢的淬透性取决于临界冷却速度Vk，

Vk越小，淬透性越高。Vk取决于C曲线的位置，C

曲线越靠右，Vk越小。

凡是影响C曲线的因素都是影响淬透性的因素。1）含碳量的影响，随C%，淬透性先后；2）合金元素的影响，除Co、Al外，均提高淬透性；3）奥氏体化条件的影响，A越稳定，淬透性越好。4、淬透性的实际意义淬透性不同的钢调质后机械性能的比较淬透性好的钢材经调质处理后，整个截面都是S回，力学性能均匀，强度高，韧性好；而淬透性差的钢表层为S回，心部为片状S+F，心部强韧性差。钢的淬透性是进行选材的重要依据。二、钢的淬硬性钢淬火后能够达到的最高硬度叫钢的淬硬性，又叫可硬性。它主要决定于马氏体的含碳量，奥氏体中固溶的碳越多，淬火后马氏体的硬度也就越高。淬透性和淬硬性的含义是不同的：淬硬性高的钢，其淬透性不一定高。淬透性淬硬性钢种小高碳素工具钢(T10A)大低低碳合金结构钢(18Cr2Ni4WA)大高高碳高合金工具钢(Cr12MoV)第六节钢的表面热处理工艺的核心:使零件具有“表硬里韧”的力学性能。表硬心韧：表层：高硬度耐磨损的细针状M。心部：仍保持塑韧性较好的原始组织（正火、退火或调质组织）。表面淬火化学热处理表面淬火是指在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。火焰加热一、钢的表面淬火感应加热表面淬火

表面淬火加工的方法:

感应(高、中、工频)、火焰、电接触加热等。1、表面淬火用材料⑴

0.4-0.5%C的中碳钢。含碳量过低，则表面硬度、耐磨性下降。含碳量过高，心部韧性下降；⑵铸铁提高其表面耐磨性。机床导轨表面淬火齿轮2、预备热处理⑴工艺：对于结构钢为调质或正火。前者性能高，用于要求高的重要件，后者用于要求不高的普通件。⑵目的:①为表面淬火作组织准备；②获得最终心部组织。回火索氏体索氏体3、表面淬火后的回火采用低温回火，温度不高于200℃。回火目的为降低内应力，保留淬火高硬度、耐磨性。

4、表面淬火+低温回火后的组织表层组织为M回；心部为S回(调质)或F+S(正火)。5、表面淬火常用加热方法⑴感应加热表面淬火:原理：利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，使工件表面迅速加热的方法。淬硬层深度(δ)与电流频率(f)的关系:

感应加热表面淬火的特点a.加热速度极快，温度高于一般淬火温度；b.奥氏体晶粒不易长大，工件表层易得到细小的隐晶马氏体；c.工件表层存在残余压应力，疲劳强度较高；d.工件表面质量好；不易氧化、脱碳、心部无变化，变形小。e.生产效率高，便于实现机械化、自动化。淬硬层深度也易于控制。但设备贵，维修调整困难，不适用单件生产。2、火焰加热表面淬火特点：*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。化学热处理是将工件置于特定介质中加热保温，使介质中活性原子渗入工件表层从而改变工件表层化学成分和组织,进而改变其性能的热处理工艺。二、化学热处理

(ChemicalHeatTreatment)与表面淬火相比，化学热处理不仅改变钢的表层组织，还改变其化学成分。化学热处理也是获得表硬里韧性能的方法之一。根据渗入的元素不同，化学热处理可分为渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。

可控气氛渗碳炉渗碳回火炉一、化学热处理的基本过程1、介质(渗剂)的分解:分解的同时释放出活性原子。如：渗碳CH4→2H2+[C]

氮化2NH3→3H2+2[N]2、工件表面的吸收:活性原子向固溶体溶解或与钢中某些元素形成化合物。3、原子向内部扩散。

氮化扩散层化学热处理进行的条件:1.渗入元素的原子必须是活性原子,而且具有较大的扩散能力。2.零件本身具有吸收渗入原子的能力,

即对渗入原子有一定的溶解度或能与之化合,形成化合物。化学热处理的种类:渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。二、钢的渗碳

是指向钢的表面渗入碳原子的过程。1、渗碳目的提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。2、渗碳用钢为含0.1-0.25%C的低碳钢或低碳和近钢。碳高则心部韧性降低。经渗碳的机车从动齿轮零件渗碳剂试棒盖泥封渗碳箱固体渗碳法示意图将工件和固体渗碳剂装入渗碳箱中，用盖子和耐火泥封好，然后放在炉中加热至900℃-950℃，保温足够长时间，得到一定厚度的渗碳层。

3、渗碳方法固体渗碳剂通常是一定粒度的木炭与15%～20%的碳酸盐（BaCO3或Na2CO3）的混合物，反应如下：

BaCO3BaO+CO2CO2+C（木炭）2CO2COCO2+[C]（渗入钢中）CO2+BaOBaCO3木炭提供渗碳所需要的活性炭原子，碳酸盐起催化作用。渗碳层厚度取决于保温时间，0.1~0.15mm/h气体渗碳法示意图将工件置于密封的气体渗碳炉内，通入渗碳剂并加热到900℃~950℃，使钢在气体渗碳剂中进行渗碳。常用的渗碳剂有含碳气体（如煤气、天然气等）和碳氢化合物的有机液体（如煤油、苯、等）。CH42H2+[C]CO22CO+[C]CO+H2H2O+[C]速度：0.20~0.25mm/h4、渗碳层的含碳量和渗碳层深度渗碳层的含碳量在0.85~1.05%范围内；5、渗碳后的热处理工艺1）直接（预冷）淬火法：操作简单，成本低；2）一次淬火法：心部组织可细化，较重要件；该工艺复杂、成本高、效率低、变形大，仅用于要求表面高耐磨性和心部高韧性的重要零件。第一次淬火加热温度一般为心部的Ac3以上，目的是细化心部组织，同时消除表层的网状碳化物。二次淬火加热温度一般为Ac1以上，使渗层获得细小粒状碳化物和隐晶马氏体，以保证获得高强度和高耐磨性。3）二次淬火法：6、热处理后的组织心部组织表层组织钢种低碳M回+F30-45HRCM回+Cm+A残58-64HRC低碳合金钢F+P<