机械制造基础课程课题三钢的热处理

课题三钢的热处理学习情境1了解钢在加热时的转变学习情境2

掌握普通热处理学习情境3掌握表面热处理目前一页\总数一百三十页\编于一点 【课题要点】本课题主要介绍钢加热、冷却时的转变规律；以及钢的退火、正火、淬火、回火、表面热处理等工艺。目前二页\总数一百三十页\编于一点【学习目标】 （1）了解钢在加热时的转变规律，掌握奥氏体在冷却时的转变规律及转变产物。 （2）掌握退火、正火、淬火、回火、表面热处理的目的、工艺及应用。（3）熟悉淬透性的概念。目前三页\总数一百三十页\编于一点1、热处理定义将固态金属或合金通过加热、保温和冷却的方式，改变材料整体或表面的组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。热加保温冷却点只改变组织，不特改变形状和尺寸热处理工艺曲线时间温度临界温度目的：改善使用和工艺性能基本过程前提：固态相变目前四页\总数一百三十页\编于一点2.

热处理的过程热处理的过程：任何一种热处理都要经过加热，保温，冷却三个过程，因此，最高加热温度，保温时间，冷却速度就成为热处理工艺的三大要素。目前五页\总数一百三十页\编于一点三个要素：1.加热到预定的温度（最高加热温度）2.在预定的温度下适当保温（保温时间），保温的时间与工件的尺寸和性能有关；3.以预定的冷却速度冷却（冷却速度）。冷却速度取决于所需的组织和性能。热处理工艺曲线的示意图目前六页\总数一百三十页\编于一点热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。在机床制造中约60-70%的零件要经过热处理。在汽车、拖拉机制造业中需热处理的零件达70-80%。至于模具、滚动轴承则要100%经过热处理。总之，重要的零件都要经过适当的热处理才能使用。

目前七页\总数一百三十页\编于一点3、热处理特点：热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。

铸造轧制4、热处理适用范围：只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。

目前八页\总数一百三十页\编于一点5、根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下：其他热处理普通热处理表面热处理热处理退火正火淬火回火真空热处理形变热处理激光热处理控制气氛热处理表面淬火—感应加热、火焰加热、电接触加热等化学热处理—渗碳、氮化、碳氮共渗、渗其他元素等目前九页\总数一百三十页\编于一点目前十页\总数一百三十页\编于一点提问：模具为什么要进行热处理？因为在钢的化学成分一定的条件下，热处理能够改变钢的性能，从而适合各个方面对钢材性能的要求。加工其他金属材料的模具，要求具有足够的硬度，那么怎么来加工模具呢？可以通过热处理，使模具材料变软，加工好之后，再通过热处理变硬。因此，通过热处理可改变材料的性能，适合人们对它的性能要求。目前十一页\总数一百三十页\编于一点学习情境1了解钢在加热时的转变【情境导航】 加热温度的确定 奥氏体化过程 奥氏体在冷却时的转变目前十二页\总数一百三十页\编于一点【相关知识】热处理的第一道工序就是加热。在多数情况下，加热的目的主要是获得细小的奥氏体。钢中奥氏体的形成过程称为钢的奥氏体化目前十三页\总数一百三十页\编于一点

一、加热温度的确定 铁碳合金相图是确定加热温度的理论基础。由铁碳相图知道，钢在常温下的平衡组织是铁素体和珠光体（亚共析钢）、珠光体（共析钢）、珠光体和二次渗碳体（过共析钢）。在对钢缓慢加热时，它将按铁碳相图发生转变。共析钢加热温度超过A1临界点后，珠光体就转变为奥氏体。目前十四页\总数一百三十页\编于一点一、加热温度的确定钢在室温下的组织（即奥氏体化前的组织为平衡组织的情况）：

对于亚共析钢→F+P共析钢→P过共析钢→P+Fe3CⅡ加热目的：使钢发生同素异构转变（得到奥氏体A，消除铁素体F和渗碳体）在对钢缓慢加热时，它将按铁碳相图发生转变，但实际加热的过程呢？目前十五页\总数一百三十页\编于一点过热度与过冷度对于加热：非平衡条件下的相变温度高于平衡条件下的相变温度；对于冷却：非平衡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→过冷度目前十六页\总数一百三十页\编于一点钢在加热和冷却时的相变临界点

实际相变温度与理论转变温度之间的关系平衡状态相变线：A1、A3、Acm或T1、T3、Tcm加热实际相变线：Ac1、Ac3、Accm或Tc1、Tc3、Tccm冷却实际相变线：Ar1、Ar3、Arcm或Tr1、Tr3、Trcm目前十七页\总数一百三十页\编于一点共析钢加热转变（奥氏体形成）过程温度：室温→Ac1F+Fe3C→A结构：体心复杂面心含碳量：0.02186.690.77目前十八页\总数一百三十页\编于一点

二、奥氏体化过程将共析钢加热到Ac1时，珠光体向奥氏体转变。加热到Ac1以上时，便全部转变为奥氏体。珠光体刚完成向奥氏体的转变时，其晶粒细小；若继续加热或延长保温时间，奥氏体晶粒会继续长大。奥氏体晶粒粗化后，热处理后钢的晶粒就粗大，使钢的强度和韧性降低。因此，加热时，应防止奥氏体晶粒粗化。目前十九页\总数一百三十页\编于一点二、奥氏体化过程加热是热处理的第一道工序。加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。现以共析钢为例说明奥氏体的形成过程目前二十页\总数一百三十页\编于一点1.奥氏体的形成的基本过程

奥氏体化也是形核和长大的过程，分为四步。现以共析钢为例说明：

第一步：奥氏体晶核形成：首先在与Fe3C相界形核。

A

形核目前二十一页\总数一百三十页\编于一点第二步：奥氏体晶核长大：晶核通过碳原子的扩散向和Fe3C方向长大。A

长大目前二十二页\总数一百三十页\编于一点第三步：残余Fe3C溶解。铁素体在成分、结构上比Fe3C更接近于奥氏体，因而先于Fe3C消失，而残余Fe3C则随保温时间延长不断溶解直至消失。残余Fe3C溶解目前二十三页\总数一百三十页\编于一点

第四步：奥氏体均匀化。Fe3C溶解后，其所在部位碳含量仍很高，通过长时间保温使奥氏体成分趋于均匀。A成分均匀化目前二十四页\总数一百三十页\编于一点目前二十五页\总数一百三十页\编于一点共析钢奥氏体化过程目前二十六页\总数一百三十页\编于一点亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同。但由于先共析

或二次Fe3C的存在，要获得全部奥氏体组织，必须相应加热到Ac3或Accm以上。

实际相变温度与理论转变温度之间的关系目前二十七页\总数一百三十页\编于一点三、奥氏体在冷却时的转变

连续冷却1.钢在热处理时的冷却方式时间温度临界温度热加保温等温冷却把加热到奥氏体状态的钢，以不同的冷却速度连续冷却到室温。把加热到奥氏体状态的钢，快速冷却到低于A1的某一温度，并等温停留一段时间，使奥氏体发生转变，然后再冷却到室温。目前二十八页\总数一百三十页\编于一点

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量与转变时间的关系曲线。又称C曲线或TTT曲线。(Time-Temperature-Transformation)目前二十九页\总数一百三十页\编于一点1、C曲线的建立以共析钢为例：

⑴取一批小试样并进行奥氏体化。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。目前三十页\总数一百三十页\编于一点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。转变开始点的连线称转变开始线。转变终了点的连线称转变终了线。目前三十一页\总数一百三十页\编于一点共析钢过冷奥氏体等温冷却转变

目前三十二页\总数一百三十页\编于一点650℃600℃550℃350℃A1MSMf时间PSTB上B下MM+A’A→PA→SA→TA→B上A→B下A→M过冷A过冷A过冷A过冷A过冷A“五线四区三转变”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～Ms(230℃)；中温转变区；半扩散型转变；贝氏体(B)转变区。Ms～Mf(-50℃)；低温转变区；非扩散型转变；马氏体(M)转变区.稳定的奥氏体区共析钢C曲线2.过冷奥氏体的等温冷却转变目前三十三页\总数一百三十页\编于一点3、C曲线的分析⑴转变开始线与纵坐标之间的距离为孕育期。孕育期越小，过冷奥氏体稳定性越小。

孕育期最小处称C曲线的“鼻尖”。碳钢鼻尖处的温度为550℃。时间温度A1MSMfA过冷APBMA→MA→BA→P转变开始线转变终了线目前三十四页\总数一百三十页\编于一点在鼻尖以上，温度较高，相变驱动力小。在鼻尖以下，温度较低，扩散困难。从而使奥氏体稳定性增加。⑵C曲线明确表示了过冷奥氏体在不同温度下的等温转变产物。时间温度A1MSMfA过冷APBMA→MA→BA→P转变开始线转变终了线目前三十五页\总数一百三十页\编于一点（3）A1-Ms间及转变开始线以左的区域为过冷奥氏体区。转变终了线以右及Mf以下为转变产物区。两线之间及Ms与Mf之间为转变区。时间温度A1MSMfA过冷APBMA→MA→BA→P转变开始线转变终了线目前三十六页\总数一百三十页\编于一点(a)高温转变区：A1和曲线的“鼻尖”550℃之间发生转变等温冷却转变产物的组织与性能富碳区贫碳区珠光体(P)转变铁素体和渗碳体片层相间的机械混合物

珠光体转变也是形核和长大的过程。渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成，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，形成一个珠光体团。目前三十七页\总数一百三十页\编于一点珠光体转变目前三十八页\总数一百三十页\编于一点光镜形貌电镜形貌⑴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。目前三十九页\总数一百三十页\编于一点光镜形貌电镜形貌⑵索氏体形成温度为650-600℃，片层较薄，800-1000倍光镜下可辨，用符号S表示。目前四十页\总数一百三十页\编于一点⑶托氏体形成温度为600-550℃，片层极薄，电镜下可辨，用符号T

表示。电镜形貌光镜形貌目前四十一页\总数一百三十页\编于一点

S8000×

T8000×

P3800×目前四十二页\总数一百三十页\编于一点珠光体、索氏体、屈氏体三种组织无本质区别，都是铁素体与渗碳体的机械混合物，只是片层的厚度不同而已。片层愈薄，塑性变形的抗力愈大，则强度、硬度愈高，塑性、韧性也会有所改善。目前四十三页\总数一百三十页\编于一点(b)中温转变区：曲线的“鼻尖”550℃和Ms230℃之间发生转变贝氏体(B)转变ε上贝氏体下贝氏体目前四十四页\总数一百三十页\编于一点B上B下2、贝氏体转变过程

贝氏体转变也是形核和长大的过程。发生贝氏体转变时，首先在奥氏体中的贫碳区形成铁素体晶核。目前四十五页\总数一百三十页\编于一点当转变温度较高（550-350℃）时，条片状铁素体从奥氏体晶界向晶内平行生长，随铁素体条伸长和变宽，其碳原子向条间奥氏体富集，最后在铁素体条间析出Fe3C短棒，奥氏体消失，形成B上

。目前四十六页\总数一百三十页\编于一点当转变温度较低（350-230℃）时，铁素体在晶界或晶内某些晶面上长成针状，由于碳原子扩散能力低，其迁移不能逾越铁素体片的范围，碳在铁素体的一定晶面上以断续碳化物小片的形式析出。目前四十七页\总数一百三十页\编于一点(c)低温转变区：Ms230℃以下发生转变马氏体(M)转变当将奥氏体过冷到Ms以下，过冷奥氏体转变为马氏体（用M表示）组织。但这种转变是在连续冷却过程中进行的。目前四十八页\总数一百三十页\编于一点4)马氏体的组织形态:板条状---低碳马氏体(＜0.2%C);30～50HRC;δ=9～17%。目前四十九页\总数一百三十页\编于一点4)马氏体的组织形态:针、片状---高碳马氏体(＞1%C);66HRC左右;δ≈1%。目前五十页\总数一百三十页\编于一点马氏体的碳浓度Wc100507040602030100.10.30.20.400.50.60.70.80.91.0硬度(HRC)

2000抗拉强度σb(Mpa)

1800

1400

1000

600

2005)马氏体的性能:

主要取决于马氏体中的碳浓度。目前五十一页\总数一百三十页\编于一点亚共析钢的TTT曲线

FAP+FS+FTBM+A残A3时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf目前五十二页\总数一百三十页\编于一点过共析钢的TTT曲线P+Fe3CⅡS+Fe3CⅡTBM+A残

Fe3CⅡAACM时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf目前五十三页\总数一百三十页\编于一点

4.影响C曲线形状

与位置的因素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A1目前五十四页\总数一百三十页\编于一点2).奥氏体中含合金元素的影响:

除Co、Al(＞2.5%)外,所有合金元素溶入奥氏体中,会引起:向右移向下移MsA1目前五十五页\总数一百三十页\编于一点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C曲线向右移。目前五十六页\总数一百三十页\编于一点过冷奥氏体转变产物（共析钢）

板状马氏体①马氏体变温形成，与t保无关；②马氏体转变不完全性，钢中常存在残余A（性能下降）,常要求淬火T接近Mf“冷处理”.③马氏体性能与含碳量有关非扩散型（Fe和C均不扩散）C在α-Fe中的过饱和固溶体（bcc）240～-50M片（针）状马氏体马氏体板状：低碳钢中，F和Fe2.4C的复相组织。片状：高碳钢中，复相组织。F饱和+Fe2.4C350～240B下下贝氏体羽毛状：在平行密排的过饱和F板条间，不均匀分布短杆（片状）Fe3C,脆性大，工业上不应用半扩散型（只有C扩散）F饱和+Fe3C550～350B上上贝氏体贝氏体间距：0.03～0.08μm，2000×600～550T屈氏体间距：0.25~0.08μm，1000×650～600S索氏体片层间距：0.25～1.9μm，500×扩散型（Fe和C均扩散）F+Fe3CA1～650P珠光体珠光体特征转变类型相组成转变温度/℃符号组织名称目前五十七页\总数一百三十页\编于一点

（二）奥氏体的连续冷却转变 在实际生产中，如一般淬火、正火、退火等，过冷奥氏体的转变大多数是在连续冷却的过程中进行的。因此，研究过冷奥氏体的连续冷却转变，对实际生产具有重要的指导意义。目前五十八页\总数一百三十页\编于一点在连续冷却过程中TTT曲线的应用稳定的奥氏体区时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMfV1V2

Vk临界冷却速度V3V4V1=5.5℃/s:炉冷;PV2=20℃/s:空冷;SV3=33℃/s:油冷;T+MV4≥138℃/s:水冷;M+A残目前五十九页\总数一百三十页\编于一点Vk时间(lgτ)温度℃A1PfPsA+PKMsMf水冷油冷Vk1炉冷空冷目前六十页\总数一百三十页\编于一点第三章6----24三、分支程序与循环程序设计休息一下，巩固所学的知识目前六十一页\总数一百三十页\编于一点学习情境2掌握普通热处理【情境导航】钢的退火和正火钢的淬火与回火【相关知识】热处理工艺按其作用可分为预备热处理和最终热处理两类。预备热处理是为了消除热加工（铸、锻、轧、焊等）所造成的缺陷，或为随后的冷加工和最终热处理作准备的热处理。最终热处理是使工件获得使用性能的热处理。目前六十二页\总数一百三十页\编于一点铜棒Ø24mm如何消除拉拔过程中的硬化现象？电缆线Ø0.15mm钢的退火和正火目前六十三页\总数一百三十页\编于一点

切削件的硬度在170～230HB范围内，切削性能较好。

刀具具有较高的韧性时，不容易发生崩刃。切削件的硬度如何调整？刀具如何才能具有较高的韧性？目前六十四页\总数一百三十页\编于一点季裂加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力如何消除加工过程中产生的内应力？目前六十五页\总数一百三十页\编于一点在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺！！目前六十六页\总数一百三十页\编于一点为什么将其安排在铸/锻造与切削加工之间呢?为什么退火与正火有着非常广泛的应用?目前六十七页\总数一百三十页\编于一点在铸/锻造/焊接之后，钢件中不但残留有铸造或锻造应力，而且还往往存在着成分和组织上的不均匀性，因而机械性能较低，还会导致以后淬火时的变形和开裂。也会存在硬度偏高或偏低的现象，严重影响后续的切削加工性能。经过退火和正火后，便可得到细而均匀的组织，并消除应力，改善钢件的机械性能并为随后的淬火作了准备经过退火与正火后，钢的组织接近于平衡组织，其硬度适中，有利于下一步的切削加工。如果工件的性能要求不高时，退火或正火常作为最终热处理。

目前六十八页\总数一百三十页\编于一点一.钢的退火

完全退火

等温退火

球化退火

去应力退火

扩散退火

二.钢的正火三.退火和正火的选择目前六十九页\总数一百三十页\编于一点定义：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（炉冷、坑冷、灰冷），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。目的：减轻钢的成分及组织的不均匀性，细化晶粒，调整硬度，消除内应力，为淬火作组织准备返回一.钢的退火目前七十页\总数一百三十页\编于一点名称由来：经历完全奥氏体化过程问题2：奥氏体区的温度区间很大，如果你是热处理工程师，你认为完全退火应该具体在哪一个温度段保温？问题1:在相图的哪一个区域可以获得完全奥氏体组织？目的：①细化，均匀化粗大、不均匀组织②接近平衡组织→调整硬度→切削性③消除内应力1、完全退火目前七十一页\总数一百三十页\编于一点加热温度：Ac3以上30-50度温度过高：奥氏体晶粒粗大，综合机械性能下降温度过低：测温仪器的偏差，适当顾及热处理效率目前七十二页\总数一百三十页\编于一点答：完全退火不能用于过共析钢，因为加热到Accm以上再缓慢冷却时会得到平衡组织，即在晶界处析出网状渗碳体，造成钢的脆化。完全退火应用范围：亚共折钢，共析钢，

不适用于过共析钢。

反问：过共析钢的平衡组织？网状渗碳体问题：为什么不适用于过共析钢呢？目前七十三页\总数一百三十页\编于一点完全退火组织P+F问题：亚共析钢（共析钢）的平衡状态组织？返回目前七十四页\总数一百三十页\编于一点2、等温退火：先以较快的速度，将工件加热到Ac3以上30～50℃，保温一定时间后，先以较快的冷速冷到珠光体的形成温度等温，使奥氏体转变成珠光体，待等温转变结束再快冷。这样就可大大缩短退火的时间。完全退火的缺点：所需时间很长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要几十小时解决：为了缩短退火时间，可采用等温退火。目前七十五页\总数一百三十页\编于一点可见等温退火所需时间比完全退火缩短很多。等温温度根据要求的组织和性能而定：等温温度越高，则珠光体组织越粗大，钢的硬度越低。返回目前七十六页\总数一百三十页\编于一点目的：使Fe3C球化，降低硬度；提高韧性，改善切削加工性；为以后淬火做准备。实质：通过球化退火，使层状渗碳体和网状渗碳体变为球状渗碳体，球化退火后的组织是由铁素体和球状渗碳体组成的球状珠光体。3、球化退火目前七十七页\总数一百三十页\编于一点球化退火工艺：Ac1以上30-50度保温，缓冷球化退火应用范围：过共析钢，共析钢组织：球状P（F+球状Fe3C）返回目前七十八页\总数一百三十页\编于一点去应力退火目的：消除铸、锻、焊件、冷冲压件（或冷拔件）及机加工的残余内应力。切削加工或使用中的变形和开裂；降低机器的精度；甚至会发生事故。4、去应力退火目前七十九页\总数一百三十页\编于一点将工件随炉缓慢加热至500～600℃（＜A1点），保温一段时间后随炉缓慢冷却，至200℃出炉空冷。退火温度愈高，内应力消除越充分，退火所需的时间越短。在去应力退火中不发生相变。返回目前八十页\总数一百三十页\编于一点

为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线（固相线以下100℃～200℃）的温度，长时间保温（10h～15h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火。返回扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般再进行完全退火或正火处理。目前八十一页\总数一百三十页\编于一点正火：将工件加热到Ac3或Accm以上30～50℃，保温后从炉中取出在空气中冷却。冷速快（空冷），组织细，强/硬度提高。应用范围广保温温度高二.钢的正火目前八十二页\总数一百三十页\编于一点共析钢正火后组织：S，Ｔ而退火后组织：P。目前八十三页\总数一百三十页\编于一点正火的应用（2）用于低、中碳钢作为预先热处理，得合适的硬度便于切削加工。（3）用于过共析钢，消除网状Fe3CⅡ，有利于球化退火的进行。（1）用于普通结构零件，作为最终热处理，细化晶粒提高机械性能。返回目前八十四页\总数一百三十页\编于一点（2）从使用性能上考虑如工件性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火，那么往往用正火来提高其机械性能。但若零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹的危险，应采用退火。（3）从经济上考虑正火比退火的生产周期短，耗能少，操作简便，故在可能的条件下，应优先考虑正火。（1）从切削加工性上考虑一般金属的硬度在HB170～230范围内，切削性能较好。高则过硬，难加工，刀具磨损快；低则切屑不易断，刀具发热和磨损，加工后零件表面粗糙度大。对于低、中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢、工具钢和中碳以上合金钢则以退火为宜。正火和退火的区别目前八十五页\总数一百三十页\编于一点正火和退火工艺总结目前八十六页\总数一百三十页\编于一点

淬火的定义和目的

钢的淬火工艺钢的淬透性二、钢的淬火与回火目前八十七页\总数一百三十页\编于一点概念：将钢件加热到Ac3或Ac1以上30～50℃，保温一定时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而得马氏体（或下贝氏体）的一种操作。目的：获得马氏体（或下贝氏体）。目前八十八页\总数一百三十页\编于一点下Ｂ板条Ｍ针状Ｍ返回目前八十九页\总数一百三十页\编于一点淬火加热温度的选择

淬火冷却介质淬火方法中国古代淬火技术返回目前九十页\总数一百三十页\编于一点淬火加热温度是淬火工艺的主要参数。它的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以使淬火后获得细小的马氏体组织。为防止奥氏体晶粒粗化，淬火加热温度一般限制在临界点以上30一50℃范围。细小细小目前九十一页\总数一百三十页\编于一点亚共析钢:温度：Ac3＋(30～50℃)。组织：均匀细小的马氏体组织。温度过高:粗大马氏体组织，严重变形温度过低:组织中出现铁素体，硬度不足。“软点”淬火加热温度的选择目前九十二页\总数一百三十页\编于一点共析钢和过共析钢温度：Ac1＋(30～50℃)组织：共析钢:均匀细小M+少量A’过共析钢:均匀细小M+粒状Fe3C+少量A’

有利于获得最佳硬度和耐磨性。淬火加热温度的选择目前九十三页\总数一百三十页\编于一点为什么过共析钢的淬火温度不能高于Accm？1）由于渗碳体全部溶于奥氏体，淬火后耐磨性下降。2）温度过高会引起奥氏体粗化，淬火后得到粗大的马氏体，显微裂纹倾向增大。3）渗碳体溶解于奥氏体，导致奥氏体中碳含量增加，Ms点下降，那么淬火后，残余奥氏体量增加，导致钢的硬度下降。4）温度过高，会使钢氧化脱碳加剧，淬火变形和开裂倾向加大。目前九十四页\总数一百三十页\编于一点为得到马氏体组织，淬火冷却速度必须大于临界冷却速度Vk。但这必然会产生很大的内应力，往往会引起工件变形和开裂，为此人们提出了理想的淬火冷却曲线。淬火加热温度的选择返回目前九十五页\总数一百三十页\编于一点时间(s)3001021031041010800-100100200500600700温度(℃)0400A1MsMf

在“鼻尖”温度以上，在保证不出现珠光体类型组织的前提下，可以尽量缓冷；在“鼻尖”温度附近则必须快冷，以躲开“鼻尖”，保证不产生非马氏体相变；而在Ms点附近又可以缓冷，以减轻马氏体转变时的相变应力。

淬火冷却介质目前九十六页\总数一百三十页\编于一点淬火冷却介质生产中常用的淬火介质目前九十七页\总数一百三十页\编于一点淬火冷却介质目前九十八页\总数一百三十页\编于一点单液淬火：是将奥氏体化后的钢件淬入一种介质中连续冷却获得马氏体组织的一种淬火方法双液淬火：是先将奥氏体化后的钢件淬入冷却能力较强的介质中冷至接近MS点温度时快速转入冷却能力较弱的介质中冷却，直至完成马氏体转变。分级淬火：是将奥氏体化后的钢件淬入稍高于MS点温度的盐浴中，保持到工件内外温度接近后取出，使其在缓慢冷却条件下发生马氏体转变。

等温淬火：是将奥氏体化后的钢件淬入高于MS点温度的盐浴中，等温保持，以获得下贝氏体组织的一种淬火工艺。淬火冷却介质目前九十九页\总数一百三十页\编于一点亚共析钢连续冷却转变炉冷→F+P空冷→F+S油冷→T+M水冷→M过共析钢连续冷却转变炉冷→P+Fe3CⅡ空冷→S+Fe3CⅡ油冷→T+M+A'水冷→M+A'返回目前一百页\总数一百三十页\编于一点

中国在春秋晚期已掌握冶铁技术。战国时期，冶铁业已逐渐盛行，到了晚期，不仅能炼出高碳钢，并掌握了淬火技术，于是开始进入以铁兵器代替铜兵器的时代。战国晚期还出现了铁制铠甲。目前一百零一页\总数一百三十页\编于一点西汉《史记·天官书》中有“水与火合为淬”一说，正确地说出了钢铁加热、水冷的淬火热处理工艺要点。《汉书·王褒传》中记载有“清水淬其锋”的制剑技术。明代科学家宋应星在《天工开物》一书中对钢铁的退火、淬火、渗碳工艺作了详细的论述。返回目前一百零二页\总数一百三十页\编于一点钢的淬透性1、淬透性的概念钢的淬透性是指奥氏体化后的钢在淬火时获得马氏体的能力，其大小可用钢在一定条件下淬火获得淬透层的深度表示。淬透层越深，表明钢的淬透性越好。HBσbσsak（a）（b）（c）淬火得M组织淬火后未得M组织目前一百零三页\总数一百三十页\编于一点淬透性与淬硬性？淬透性是钢淬火时获得M的能力！淬硬性是钢淬火获得M的硬度！淬透性与具体工件的淬透深度？淬透性是钢的一种属性，在相同的奥氏体化温度下淬火时，其淬透性是不变的！具体工件的淬透深度是指在实际生产条件下得到半马氏体区至工件表面的距离，是不确定的，受淬透性、工件尺寸、冷却介质等的影响。钢的淬透性目前一百零四页\总数一百三十页\编于一点2、淬透性的影响因素

主要为化学成分，除Co外，合金使VK↓,淬透性↑钢的淬透性目前一百零五页\总数一百三十页\编于一点回火的主要目的是：降低脆性稳定组织和工件尺寸获得要求的机械性能回火是将淬火钢加热到临界点Acl以下的某一温度，保温后以适当方式冷却到室温的一种热处理工艺。目前一百零六页\总数一百三十页\编于一点一.回火组织

碳钢的主要回火组织分为三类：回火马氏体

回火托氏体

回火索氏体

二、回火钢的性能淬火钢在回火过程中，回火温度—回火组织—钢的性能之间存在着一一对应关系。回火温度越高，钢的硬度越低在较低温度（200-300℃）回火时，因淬火引起的内应力被消除，钢的屈服强度和抗拉强度都得到提高。目前一百零七页\总数一百三十页\编于一点三、回火种类淬火钢回火后的组织和性能决定于回火温度。按回火温度范围的不同，可将钢的回火分为三类：

低温回火：回火温度范围一般为150～250℃，得到回火马氏体组织。（HRC58-64）中温回火：回火温度范围通常为350～500℃，得到回火托氏体组织。

（HRC35-50）高温回火：回火温度范围通常为500～650℃，得到回火索氏体组织。（HRC25-35）调质处理目前一百零八页\总数一百三十页\编于一点⑴低温回火工件在150~250℃进行的回火。目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。力学性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。应用范围：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。目前一百零九页\总数一百三十页\编于一点⑵中温回火工件在350～500℃之间进行的回火。目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。回火后得到回火托氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）的复相组织。力学性能：35～50HRC，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。应用范围：弹簧、锻模、冲击工具等。目前一百一十页\总数一百三十页\编于一点⑶高温回火工件在500℃-650℃以上进行的回火。目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。力学性能：较好的综合力学性能。应用范围：广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴类零件等。工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。目前一百一十一页\总数一百三十页\编于一点四、回火脆性1.低温回火脆性

淬火钢在250～400℃温度范围内回火出现的脆性称为低温回火脆性，也叫第一类回火脆性。

2.高温回火脆性淬火钢在500-650℃温度范围内回火出现的脆性称为高温回火脆性，又叫第二类回火脆性。

不可逆回火脆性可逆回火脆性，快速冷却可消除目前一百一十二页\总数一百三十页\编于一点第三章6----24三、分支程序与循环程序设计休息一下，巩固所学的知识目前一百一十三页\总数一百三十页\编于一点学习情境3掌握表面热处理【情境导航】表面淬火化学热处理

目前一百一十四页\总数一百三十页\编于一点钢的表面淬火概念：表面淬火是采用快速加热的方法使工件表面奥氏体化，然后快冷获得表层淬火组织，而心部仍保持原来组织的一种热处理工艺。应用：中低碳钢和中低碳合金钢特点：

a.加热速度快(几秒——几十秒)b.加热时实际晶粒细小，淬火得到极细马氏体

c.残余压应力，提高寿命

d.不易氧化、脱碳、变形小

e.工艺易控制，设备成本高目前一百一十五页\总数一百三十页\编于一点表面淬火方法1.感应加热表面淬火

（１）

（２）2.火焰加热表面淬火3.接触电阻加热表面淬火4.电解液加热表面淬火5.激光加热表面淬火5.6钢的表面淬火目前一百一十六页\总数一百三十页\编于一点感应加热表面淬火感应加热表面淬火示意图集肤效应示意图感应加热表面淬火示意图感应