热处理基本知识及工艺原理

1常见热处理设备目录1234金属学与热处理基本原理工业用钢及其热处理钢的热处理工艺5热处理常见缺陷2024/8/111金属学与热处理基本知识1一铁碳合金及其相图1

纯铁的晶体结构与性能（1）纯铁冷却中晶体结构的变化：

1538℃1394℃912℃L→δ－Fe→γ－Fe→α－Febccfccbcc纯铁在冷却过程中经历两次同素异构转变（2）纯铁性能：

强度低、硬度低、塑性好

、铁磁性2024/8/112金属学与热处理基本知识12

铁碳合金与铁碳相图（1）铁碳合金中的基本相与基本组织基本组元：Fe、C基本相：铁素体(α或F)C在体心立方α－Fe中的间隙固溶体；0.0218%(727℃)强硬度低；塑韧性好；与工业纯铁相同奥氏体(γ或A)C在面心立方γ－Fe中的间隙固溶体强硬度较低；塑性较好,变形抗力较低,易于锻压成形;顺磁性。渗碳体(Fe3C)Fe与C形成的金属化合物，含6.69%C，复杂正交晶系。强度低；硬度高；

无塑性;弱的铁磁性(<230℃)2024/8/113金属学与热处理基本知识1（2）铁碳相图（1）铁素体(F)（2）奥氏体(γ)（3）渗碳体(Fe3C)（4）珠光体(P)：F＋Fe3C共析反应产物（5）莱氏体(Ld)：γ＋Fe3C共晶反应产物（6）变态莱氏体(Ld′)：P＋Fe3C2024/8/114金属学与热处理基本知识1铁碳合金含碳量为2.11%—6.69%的铁碳合金。共晶白口铸铁：

含碳量为4.3%；亚共晶白口铸铁：含碳量在2.11%—4.3%之间；过共晶白口铸铁：含碳量在4.3%—6.69%之间；含碳量小于0.0218%的铁碳合金。工业纯铁碳钢白口铸铁含碳量为0.0218%—2.11%的铁碳合金。根据金相组织的不同，可分为三种:共析钢：含碳量为0.77%;亚共析钢：含碳量在0.0218%—0.77%之间；过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；（2）铁碳合金分类附件：2024/8/115金属学与热处理原理1二热处理基本原理1热处理基本概念与知识

定义：在一定介质中，通过加热、保温、冷却以使金属的组织发生转变以获得所需性能的一种工艺过程。三个基本过程：TtT保温t保温V冷却V加热加热、保温、冷却四个重要参数：V加热、T保温、t保温、V冷却2024/8/116金属学与热处理原理1冷却方式V冷却

小→大随炉空冷油冷水冷HRC15~1818~2440~5052~60组织P+FP+F（少）组织细M+PM45#钢V冷却不同对其性能的影响示例2024/8/117金属学与热处理原理12钢在加热时的转变目的：获成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒形核Fe3C的溶解长大γ的均匀化奥氏体化：将钢件加热至临界点以上，使之转变为γ，称为奥氏体化。共析碳钢奥氏体形成过程示意图2024/8/118金属学与热处理原理1亚共析钢：F+P→F+A→A

过共析钢：Fe3C+P→Fe3C+A→A2024/8/119金属学与热处理原理13钢在冷却时的转变A1冷却方式有两种：一是等温冷却（常用于理论研究）

二是连续冷却（常用于生产）2024/8/1110金属学与热处理原理1（1）过冷奥氏体等温转变图

（C曲线或TTT曲线）共析钢C曲线2024/8/1111金属学与热处理原理1亚共析钢和过共析钢的C曲线2024/8/1112金属学与热处理原理1共析钢的CCT曲线（2）过冷奥氏体连续冷却转变图

（CCT曲线）2024/8/1113金属学与热处理原理1亚共析钢和过共析钢的CCT曲线2024/8/1114金属学与热处理原理1转变温度扩散性组织（图片见下页）珠光体转变高温（Ar1-550℃）Fe、C、Me扩散珠光体（α+Fe3C）贝氏体转变上贝氏体（550-350℃）C扩散;Fe、Me不扩散贝氏体（铁素体＋碳化物）下贝氏体（350℃-Ms）马氏体转变＜MsC、Fe、Me均不扩散马氏体C在α-Fe中过饱和的间隙固溶体（3）几种转变的特点2024/8/1115金属学与热处理原理1片状珠光体粒状珠光体2024/8/1116金属学与热处理原理1上贝氏体下贝氏体2024/8/1117金属学与热处理原理1板条状马氏体针状马氏体2024/8/1118钢的热处理工艺2热处理工艺分类（加热冷却方式、组织性能）普通热处理退火、正火、淬火、回火表面热处理表面淬火、化学热处理形变热处理高温形变热处理、低温形变热处理热处理分类工艺（生产工艺中的位置与作用）预备热处理最终热处理2024/8/1119钢的热处理工艺2一退火1定义：钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢随炉冷却或控制其冷速，获平衡组织的工艺。2024/8/1120钢的热处理工艺22目的：①降低硬度，改善切削加工性能；适合机加工的硬度范围：150～250HB；②细化晶粒；均匀组织；③消除内应力。2024/8/1121钢的热处理工艺23各种退火工艺及其特点：（1）球化退火工艺规范：2024/8/1122钢的热处理工艺2特点：①工艺：不完全奥氏体化②组织：球状(粒状)珠光体目的：①降低(过)共析钢硬度,适合切削

②为最终热处理做组织准备适用范围：含碳量较高的工、模具钢的预备热处理2024/8/1123钢的热处理工艺2（2）完全退火工艺规范：特点：①工艺：完全奥氏体化②组织：层片状珠光体目的：①降低硬度，改善切削加工性能②细化晶粒；消除内应力；减轻组织不均匀性(消除魏氏组织等)适用范围：亚共析钢、合金钢的铸、锻、热轧、焊件的预备热处理2024/8/1124钢的热处理工艺2（3）均匀化退火工艺规范：特点：(1)高温、长时间(2)需再经重结晶工艺(完全退火或正火)以细化晶粒目的：消除或减轻偏析、带状组织等适用范围：合金钢锭、大型铸钢件2024/8/1125钢的热处理工艺2（4）再结晶退火工艺规范：目的：①消除加工硬化②完全消除残余应力适用范围：冷塑性变形件2024/8/1126钢的热处理工艺2（5）去应力退火工艺规范：目的：消除内应力，防工件变形适用范围：铸、锻、焊、冲压、机加工件2024/8/1127钢的热处理工艺2（6）等温退火工艺规范：

AC3+20~30℃AC3

Ar1

tTAc1

AC1+20~30℃

Ar1-20~30℃特点：(1)缩短时间；(2)组织更均匀；2024/8/1128二正火1定义：钢加热到AC3或ACm以上的γ区域，保持一定时间后在空气中冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺。正火退火钢的热处理工艺2Tt2024/8/11292目的：①细化晶粒，消除铸锻焊件组织缺陷；②提高低碳钢硬度，改善切削加工性能；③消除高碳钢网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备；④型材或大型复杂铸钢件的最终热处理钢的热处理工艺22024/8/1130区别正火退火1加热温度较高加热温度较低2冷却速度较快冷却速度较慢3获得组织较细（索氏体）获得组织较粗（珠光体）4强硬度与塑韧性较高硬度较低5生产效率较高生产时间较长3正退火区别钢的热处理工艺22024/8/113145#钢退火态与正火态性能对比状态σb(MPa)δ(%)αk

(J.cm-2)HB正火700~80015~2050~80220完全退火650~70015~2040~60180钢的热处理工艺2示例2024/8/1132钢的热处理工艺24正火与退火的选用

原则：①能用正火处则不用退火②正火可作为大件或不重要工件的最终热处理，而退火一般不作为最终热处理含碳量选用工艺C%<0.25%多用正火、提高硬度C%:0.25~0.5%可以正火、也可完全退火（含碳量偏上限时多用完全退火）C%:0.5~0.75%完全退火C%>0.75%球化退火C%>0.9%正火消网＋球化退火2024/8/1133钢的热处理工艺2三

淬火淬火与回火时不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺1定义：钢加热到AC3

或AC1以上，保温一定时间后使其奥氏体化，然后以大于其临界冷速的速度急剧冷却，获马氏体或贝氏体体组织的工艺方法。等温淬火

AC1

MS

VC

VC′淬火2目的：淬火可以显著提高钢的硬度、强度及耐磨性等。Tt2024/8/1134钢的热处理工艺23.加热温度亚共析钢(碳钢)AC3+30~50共析钢(碳钢)AC1+30~50过共析钢(碳钢)AC1+30~50低合金钢AC3或AC1+50~100℃高合金钢AC3或AC1+300~400℃2024/8/1135钢的热处理工艺2AC3

AC1

ACmM+ARAM+AR+A+Fe3C(C↑)(↑)A+FM+FFe3C亚共析钢与过共析钢加热温度为何有区别？亚共析钢:若AC3~AC1保温，F多，硬度等↓过共析钢:若T>ACm

①C%↑，AR↑，硬度等↓②组织粗大2024/8/1136钢的热处理工艺24．淬火介质理想：650℃以上，慢，减小热应力

650-400℃，快，避免C曲线

400℃以下，慢，减轻相变应力TtA1MS理想水油2024/8/1137钢的热处理工艺25．淬透性与淬硬性淬透性：淬火条件下得到M组织的能力，取决于VK（上临界冷却速度）淬硬性：钢在淬火后获得硬度的能力，取决于M中C%，C%↑→淬硬性↑2024/8/1138钢的热处理工艺2

淬透层深度：由工件表面→半马氏体点(50%M)的深度。淬透层深度50%M2024/8/1139钢的热处理工艺2淬透性影响因素C%亚共析钢C%↑→淬透性↑过共析钢C%↑→淬透性↓奥氏体化温度T↑→淬透性↑合金元素除Co以外，C曲线右移，↑淬透性未溶第二相↓淬透性2024/8/1140钢的热处理工艺2TtA1MS分级淬火双液淬火等温淬火单液淬火5．几种淬火方法序号淬火方法适用范围及特点1单液淬火尺寸小、形状简单的碳钢、合金钢件2双液淬火尺寸较大碳钢件3分级淬火稍高于MS，盐浴；小尺寸工模具、变形小、精密件4等温淬火淬火热应力、组织应力小，变形小；形状复杂、尺寸精密件。5冷处理高碳轴承钢2024/8/1141钢的热处理工艺2四.回火1.定义：将淬火后的钢在A1以下温度加热，使其转变为稳定的回火组织，并以适当方式冷却的工艺过程。2.目的：①消除淬火应力，降低脆性；②稳定工件尺寸，由于M、残余A不稳定③获得要求的强度、硬度及塑性、韧性的配合回火脆性钢→水、油冷；高合金钢的多次回火2024/8/1142钢的热处理工艺23.回火与温度的关系不同含碳量的碳钢回火温度与硬度之间的关系2024/8/1143钢的热处理工艺24.回火种类回火类型组织性能特点应用范围低温回火（150~250℃）回火马氏体①保持高强硬度；②内应力和脆性↓；韧性略↑。①工、模具钢；②低碳马氏体钢中温回火（350~500℃）回火屈氏体①基体已回复；内应力↓↓；②弹性极限高；较高的强硬度与良好韧性。弹簧钢、热作模具钢（0.6~0.9%）高温回火（550~680℃）回火索氏体①内应力基本消除，强度与韧性最佳配合；②综合机械性能高重要结构件，轴、齿轮2024/8/1144钢的热处理工艺25.调质处理淬火+高温回火→调质处理42CrMo调质工艺及其金相组织2024/8/1145钢的热处理工艺2五.表面淬火表面淬火：不改变表面化学成分，只改变其表面组织的局部热处理方法。目的：心部保持较高的综合机械性能，表面具有高硬度和耐磨性。感应加热表面淬火原理：电磁感应及集肤效应分类：a.高频200-300KHz淬硬深度0.5-2mm小工件

b.中频2500-8000Hz

淬硬深度2-5mm

尺寸较大的工件

c.低频50Hz

淬硬深度10-15mm大型工件适用范围：中碳钢和中碳低合金钢，如：40、45、50和40Cr、40MnB等2024/8/1146钢的热处理工艺2特点：组织：M→M＋F＋T→F＋Pb.加热T↑，γ形核↑，不易长大，实际晶粒组度小，淬火得到极细隐晶马氏体，硬度↑，脆性↓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2024/8/1147钢的热处理工艺2定义：将工件在特定的介质中加热、保温，使介质中的某些元素渗入工件表层，以改变其表层化学成分和组织，获得与心部不同性能的热处理工艺。分类：渗碳、渗氮、渗硼、渗铬、碳氮共渗等基本过程：分解、吸附和扩散三个基本过程六.化学热处理2024/8/1148钢的热处理工艺21渗碳目的：提高表面硬度（62-68HRC），耐磨性，而使心部仍保持一定的强度和良好的塑性和韧性。分类：气体渗碳、液体渗碳及固体渗碳气体渗碳原理：在高温（900~950℃）气体介质中的渗碳适用范围：低碳钢、低碳合金钢碳原子的分解CO→[C]+1/2O2CH4→[C]+2H2碳原子的吸收碳原子的扩散2024/8/1149钢的热处理工艺2组织：过共析层回火M+细小碳化物+残γ共析渗碳层回火M亚共析过渡层回火M＋F2024/8/1150钢的热处理工艺2淬火方法：（1）直接淬火（如图a、b曲线）奥氏体晶粒大，马氏体粗大，残余γ多，耐磨性低，变形大。只适用于本质细晶钢或耐磨性要求低和承载低的零件。（2）一次淬火（如图c曲线）（3）二次淬火（如图d曲线）2024/8/1151钢的热处理工艺22其他化学热处理渗氮500-600℃比渗碳更高的表面硬度（65-72HRC）、疲劳强度及耐磨性，热稳定性好碳氮共渗高温（900-950℃）表面硬度、耐磨性、耐蚀性、疲劳强度等优于渗碳处理，但耐磨性、疲劳低于渗氮处理中温（700-880℃）低温（500-570℃）软氮化提高耐磨性及疲劳强度2024/8/1152工业用钢及其热处理31碳钢优点：价廉、实用；缺点：(1)淬透性低：水淬，D临

=10～20mm(2)强度、屈强比较低；

20钢与16Mn的σs：240、360MN/m2；40钢与35CrNi3Mo的σs/σb：0.43、0.74(3)回火稳定性差，综合机械性能较差(4)不能满足特殊性能要求一.概述2024/8/1153工业用钢及其热处理3合金钢：提高淬透性：Si、Mn、Cr、B、Ni、W、Mo、Cu固溶强化：Si、Mn、Ni细化晶粒：Al、V、Ti、W、Mo、Nb、Zr提高回火稳定性：W、Mo、V、Si、Cr消除高温回火脆性：W、Mo特殊耐蚀、耐热性2024/8/1154工业用钢及其热处理3二.工业用钢1结构钢要求:(1)尺寸大，形状复杂，需承受较大的载荷，因此，要求钢材必须具有较高的强度(包括屈服强度和抗拉强度)和足够的韧性；(2)具有良好的塑性与焊接性能(3)必须具有良好的冷脆性和耐候性成分特点：(1)低碳、C＜0.2%，

满足成型、焊接性要求

(2)

Me(＜3%)，微合金化或低合金化

Mn（0.8～1.7%）：固溶强化、增加珠光体量、细化珠光体V、Ti、Nb：弥散强化、细化晶粒2024/8/1155工业用钢及其热处理3种类：碳素结构钢：Q195、Q215、Q235等低合金高强度结构钢：Q345、Q390、Q460等热处理:使用状态一般为热轧，组织为铁素体＋珠光体；有时也在正火及正火加回火状态下使用，使组织更加均匀、细化。2024/8/1156工业用钢及其热处理32渗碳钢渗碳钢是指经渗碳处理后使用的钢种，碳氮共渗用钢与渗碳钢大体相同。主要应用为汽车及机床上的齿轮、活塞销等要求:(1)具备高的耐磨性、接触疲劳强度、弯曲疲劳强度和屈服强度(2)较高的塑性与韧性成分特点：(1)低碳、0.10～0.25%

(2)加入提高淬透性的元素

(3)加入能够细化晶粒的元素

2024/8/1157工业用钢及其热处理3种类及应用：渗碳钢分类按其淬透性或强度级别可以分为三类分类强度范围典型钢种应用低淬透性渗碳钢（低强度）＜800MPa15、20、20Cr、20MnV小型渗碳件：套筒、链条等中淬透性渗碳钢（中强度）800～1200MPa20CrNiMo、20CrMnTi较为重要的部件：汽车齿轮、活塞销高淬透性渗碳钢（高强度）＞1200MPa20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18CrNi3MoA截面较大的重负荷渗碳件：航空发动机齿轮、坦克齿轮等热处理：见第二章2024/8/1158工业用钢及其热处理33调质钢经调质处理后使用的结构钢称为调质钢。主要用作汽车、机床及其他设备等的重要零件如曲轴、连杆等要求:(1)比较全面的力学性能：高强度、良好塑韧性、高的疲劳强度；(2)脆性转变温度较低成分特点：(1)中碳：0.25～0.45%

(2)加入提高淬透性的元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、B等

(3)加入防止第二类回火脆性的元素，如Mo、W、V等2024/8/1159工业用钢及其热处理3种类及应用：调质钢分类按其淬透性高低可以分为三类分类油淬临界直径典型钢种应用低淬透性调质钢30～40mm45、40Cr、40Mn连杆、螺栓、传动轴等中淬透性调质钢40～60mm42CrMo、35CrMo、40CrMn、40CrNi截面尺寸较大的中、大型零件：曲轴、尺寸、刀柄高淬透性调质钢＞60mm45CrNiMoVA40CrNiMo大截面承受重载荷的重要零件：航空发动机轴、螺纹钎头等2024/8/1160工业用钢及其热处理3热处理:（1）预备热处理：正火（含碳量较低、合金元素较低）正火＋高回（合金元素较高）

退火（含碳量较高）（2）最终热处理：淬火＋高回2024/8/1161工业用钢及其热处理34弹簧钢用于制作各种弹性元件的钢种，起缓和机械振动和冲击、吸收冲击能量的作用。要求:(1)高的弹性极限和屈强比(2)高的疲劳极限(3)一定的塑性和韧性成分特点：

(1)中、高碳普通碳素弹簧钢含碳0.60～0.90%

合金弹簧钢含碳0.50～0.60%(2)含Si、Mn(3)含Cr、V、W2024/8/1162工业用钢及其热处理3种类：碳素弹簧钢：65、70、85等，用于制造小截面弹簧合金弹簧钢65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrV、50CrV等热处理:(1)热成型弹簧(大型弹簧)

d>10~15mm淬火+中温回火（400℃～500℃）回火托氏体

(2)冷成型弹簧(小型弹簧)d<8～18mma:铅淬冷拔钢丝（T8A、T9A、T10A）：500℃～520℃铅浴等温淬火回火索氏b:淬火回火钢丝：淬火+中温回火2024/8/1163工业用钢及其热处理35滚动轴承钢用于制造滚动轴承套圈和滚动体的专用钢称为滚动轴承钢。要求:(1)很高的强度与硬度(2)很高的接触疲劳强度(3)很高的耐磨性成分特点：(1)高碳：0.95~1.10%C(2)含Cr：0.4~1.65%；大型轴承，可以进一步加入Si、Mn、Mo

(3)高的冶金质量：ws＜0.02%、wp＜0.027%2024/8/1164工业用钢及其热处理3典型钢种：高碳铬轴承钢常见牌号有：GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo热处理:(1)预备热处理：

球化退火：a：降低硬度；b：获得均匀分布的细粒状珠光体(2)最终热处理：

淬火＋低回：隐晶马氏体、细小均匀分布的碳化物及少量的残留奥氏体

2024/8/1165GCr15精密轴承热处理规范工业用钢及其热处理32024/8/11666碳素工具钢、低合金刃具钢碳素工具钢是含碳0.65~1.35%高碳钢。低合金刃具钢是在其基础上加入Cr、Mn、Si、W、V等元素形成的合金工具钢。其含碳量为0.75~1.45%要求:(1)高硬度(2)较高的耐磨性(3)高的热硬性成分特点：碳素工具钢是含碳0.65~1.35%高碳钢。低合金刃具钢是在其基础上加入Cr、Mn、Si、W、V等元素形成的合金工具钢，其含碳量为0.75~1.45%，合金元素总量小于5%

工业用钢及其热处理32024/8/1167种类：种类常用钢种特点用途碳素工具钢T8、T8A、T10、T12淬透性较低用来制造截面较小、形状简单的刃具：如凿子、锤子及木工工具等低合金刃具钢9SiCr、CrWMn、Cr2淬透性较高用于制造截面加大、耐磨及淬火变形小的刃具，如丝锥、板牙、铰刀等工业用钢及其热处理3热处理：a.预备热处理：球化退火b.最终热处理：淬火＋低温回火使用组织：细针状高碳回火马氏体＋粒状Fe3C＋少量AR使用硬度：＞60HRC2024/8/1168工业用钢及其热处理37高速钢高速钢是由大量W、Mo、Cr、Co、V等元素组成的高碳、高合金钢，是一种适用于高速切削的刃具钢。广泛用于制造各种机加工刃具如车刀、铣刀、锉刀及钻头等。要求:(1)很高的热硬性(2)很高的淬透性成分特点：(1)高碳：0.70~1.60%C(2)加入W、Mo、V、Cr等碳化物形成元素，Me>15%；Cr:淬透性；回火后形成细小碳化物

W、Mo：高的红硬性；二次硬化V：红硬性；细化晶粒2024/8/1169种类：种类特点W系：W18Cr4V、W18Cr4V2Co5耐磨性稍高、韧性较差W-Mo系：W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Al热硬性较好、脱碳和过热倾向大工业用钢及其热处理32024/8/1170热处理特点:莱氏体钢：粗大的共晶碳化物

a.反复锻造；打碎粗大的鱼骨状共晶碳化物b.分级预热（650℃、850℃）；

c.高温淬火（1250℃～1300℃）；

d.分级淬火（600℃、400℃）；

e.多次回火（560℃，三次以上）目的：①产生二次硬化；

②消除残余奥氏体：淬火：20～30％AR

一次回火：15％AR二次回火：5～7％AR三次回火：1～2％AR；工业用钢及其热处理32024/8/1171f：淬火组织：隐晶马氏体+粒状碳化物+

20～30％AR回火组织：极细回火马氏体+大量粒状碳化物+少量（<

1～2％）AR硬度：HRC63～65

600℃：HRC60工业用钢及其热处理32024/8/1172工业用钢及其热处理3W18Cr4V钢的热处理规范2024/8/1173工业用钢及其热处理38模具钢用来制造各种锻造、冲压或压铸成形工件模具的钢种。根据其工作条件，模具钢分为冷作模具钢和热作模具钢

（一）冷作模具钢用来制作使金属冷变形的模具，如冷冲、切边、冷挤压、拉丝等模具。要求：(1)承受较大的变形抗力

(2)高强度、高硬度、高耐磨性及一定的韧性成分特点：(1)高强韧模具钢含碳0.55%～0.70%、高硬度高耐磨的冷作模具钢含碳0.85%～2.30%；

(2)含W、Mo、V、Cr、Mn等元素2024/8/1174工业用钢及其热处理3种类：高碳高铬模具钢热处理:a.预备热处理：球化退火b.最终热处理：淬火（如Cr12、Cr12MoV950℃～1000℃）

低温回火（150℃～180℃）61～63HRC

（200℃～275℃）57～59HRC275～375℃回火脆性区尺寸小、形状简单、负荷轻的冷作模具模具T8A、T10A、T12A尺寸较大、形状复杂、淬透性要求较大的冷作模具9SiCr、9Mn2V、CrWMn尺寸大、形状复杂、负荷重、变形要求严的冷作模具Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V2024/8/1175工业用钢及其热处理3（二）热作模具钢使热态金属或液态金属成形的模具用钢，如热锻模、热挤压模和压铸模要求：(1)高温硬度、高温强度

(2)良好的耐磨性及一定的韧性(3)高的抗疲劳性能和抗氧化能力(4)高的淬透性和较小的热处理变形成分特点：(1)中碳0.30%～0.60%

(2)加入W、Mo、Si等提高钢的高温硬度、强度和回火稳定性

(3)加入Cr、Ni、Si、Mn等提高淬透性的元素2024/8/1176工业用钢及其热处理3典型热作模具钢及其热处理：典型钢种热处理方式性能及组织热锻模5CrNiMo5CrMnMo淬火：830℃～860℃油回火：520℃～580℃35～43HRC回火索氏体热挤压模压铸模3Cr2W8V4Cr5MoSiV以3Cr2W8V为例淬火：1050℃～1100℃油回火：550℃～600℃×2～3次44～48HRC

回火马氏体2024/8/11779不锈钢不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢成分特点：(1)低碳：0.10%～0.20%(2)Cr＞13%(3)添加Ni、Mn、Cu、Ti等工业用钢及其热处理32024/8/1178工业用钢及其热处理3类别成分特点常见牌号热处理方式马氏体钢较高碳、较低铬：0.1%～0.4%C、13%～15%Cr1Cr13、2Cr13、3Cr13淬火+低回回火索氏体铁素体型低碳高铬：＜0.15%C、＞15%Cr1Cr17退火铁素体奥氏体型低碳高铬高镍：C<0.1%、18%Cr、9%～11%Ni0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Nb固溶单相奥氏体典型不锈钢及其热处理：2024/8/1179热处理常见缺陷4热处理过程中常见缺陷如下表：退火与正火魏氏组织、网状碳化物、球化组织不良、氧化、脱碳、过热、过烧淬火淬火裂纹、淬火应力、软点回火回火脆性、性能不合格渗碳渗碳硬化层深度不合格2024/8/1180热处理常见缺陷4

加热过程中，若不进行表面防护，将发生氧化脱碳等缺陷。氧化与脱碳往往同时发生氧化：加热过程中，钢件与气氛中的O2、H2O、CO2及H2等氧化性气氛发生反应。脱碳：加热过程中，钢中的碳与气氛中的O2、H2O、CO2及H2等发生反应，使钢件表面的含碳量降低，这种现象称为脱碳。一

氧化与脱碳2024/8/1181热处理常见缺陷4危害：氧化：1.影响尺寸精度2.表面光洁度3.氧化皮造成淬火软点与淬火开裂脱碳：1.降低钢的淬火硬度、耐磨性及疲劳性能应对措施：1.防氧化脱碳涂料2.加入无水分的木炭3.保护气氛4.真空根本方法2024/8/1182淬火后，在工件表面的局部区域硬度低于正常值，这种硬度不均匀的现象叫软点。热处理常见缺陷4二软点例如：材质为GCr15的工件淬火后正常硬度应为60-65HRC，而由于发生脱碳、部分位置表面不清洁等造成软点，硬度只有50HRC2024/8/1183热处理常见缺陷4产生原因：（1）工件原来的显微组织不均匀（2）钢件的淬透性不足，而工件的截面又较大（3）加热不足，如加热温度低或保温时间不足（4）淬火介质：搅拌、冷却能力等（5）工件表面不够清洁，如有黑皮、铁锈、污物等（6）装炉不合理，工件之间的间隙不足。应对策略：（1）在淬火前进行预先的正火、球化处理等，使组织均匀（2）改用淬透性较高的钢材（如选用含Cr、Ni、Si、Mn多得合金钢）。（3）改善加热条件：提高加热温度或保温时间（4）充分搅拌、提高淬火介质的冷却能力（5）工件进炉前进行清洗。（6）调整装炉量，使工件间隙增大2024/8/1184三过热、过烧过热：由于加热温度过高或保温时间过长，往往会引起晶粒普遍长大，而使淬火后组织粗大。过热一般表现为晶粒粗大，魏氏组织等。过烧：当钢加热到接近熔化温度，并在此温度长时间停留，不仅奥氏体晶粒长大，而且奥氏体晶界发生晶界弱化的变化，如晶粒边界被烧熔氧化等共同特征：表现为组织粗化，使材料冲击韧性显著降低。热处理常见缺陷42024/8/1185热处理常见缺陷4补救措施：过热：可以通过正火、退火进行补救，重新结晶后，组织细小，可以消除过热。过烧：无补救措施，只能报废2024/8/1186四淬火裂纹

淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹称淬火裂纹。热处理常见缺陷42024/8/1187热处理常见缺陷4产生原因：（1）由于淬火加热温度过高或冷却太急，热应力和组织应力大于钢材的断裂强度（2）钢材本身所有的缺陷在淬火时形成应力集中；（3）零件淬火后回火不足或未及时回火内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因应对策略：（1）按要求的加热温度进行加热；冷却要在适宜的速度范围内（2）在最终热处理前进行正火、退火等预备热处理以消除组织内部的缺陷；（3）零件淬火后应立即按要求回火2024/8/1188热处理常见缺陷4随回火温度提高，淬火钢韧性在某些温度区间显著下降的现象。分类：

第一类回火脆性(低温~）250~400℃，不可逆性；所有工业用钢第二类回火脆性（高温~）450~650℃，可逆性；碳钢不产生高温回火脆性，合金钢（含Mn、Cr、Ni、Si等）易产生六回火脆性2024/8/1189热处理常见缺陷4防止方法：第一类：避免在此温度区间回火；第二类：（1）回火后快冷；

（2）选用含有Mo、W、V等合金元素的合金钢2024/8/1190常见热处理设备5热处理设备是指用于实施热处理工艺的装备。通常把完成通常把完成热处理工艺操作的设备称为主要设备。把与主要设备配套的和维持生产所需的设备称为辅助设备。一热处理设备概述2024/8/1191常见热处理设备5主要设备热处理炉辅助设备清洗清理设备加热装置炉气氛、加热介质、渗剂制备设备表面改性装置淬火介质循环冷却装置表面氧化装置起重运输设备表面机械强化装置质量检测设备淬火冷却设备动力输送管路及辅助设备冷处理设备防火、除尘等生产安全设备工艺参数检测、控制仪表夹具等1热处理设备分类：2024/8/1192常见热处理设备52热处理炉分类：分类原则炉型分类原则炉型热源电阻炉、燃料炉、煤气炉、油炉、煤炉作业方式间歇式炉、连续式炉、脉动式工作温度高温炉（>1000℃）中温炉（650~1000℃）低温炉（<650℃）适用介质空气介质炉、火焰炉、可控气氛炉、盐浴炉、油浴炉、铅浴炉、流态化炉、真空炉炉膛形式箱式炉、井式炉、罩式炉、贯通式炉、转底式炉、管式炉机械形式台车式炉、升降底式炉、推杆式炉、输送带式炉、辊底式炉、振底式炉、步进式炉工艺用途退火炉、淬火炉、回火炉、渗碳炉、渗氮炉、实验炉控制形式温度控制炉、工艺过程控制炉、计算机仿真控制炉2024/8/1193常见热处理设备5二常用热处理炉常用的热处理设备主要有以下几类：箱式炉、井式炉、盐浴炉、推盘炉、网带炉、真空炉等。2024/8/1194常见热处理设备5应用：中小型零件的热处理，退火、正火、淬火、回火和固体渗碳等，特别是对单件和小批量生产的车间采用的较多1箱式炉箱式炉是一种周期性作业的热处理设备特