碳鋼的熱處理培訓(xùn)課件

普通熱處理：退火、正火、淬火、回火

熱處理

表面淬火：火焰加熱、

感應(yīng)加熱、電接觸加熱、

表面熱處理

激光加熱、等離子體加熱

化學(xué)熱處理：滲碳、氮化、

滲V、滲B、滲Nb

二、熱處理的分類

普通熱處理：退1三、熱處理在機(jī)械零件制造工藝中的位置坯料→鍛造→熱處理Ｉ→粗加工→半精加工→熱處理Ⅱ→精加工→熱處理Ⅲ→（拋光）→成品熱處理Ｉ：稱為改善材料切削加工性能熱處理最佳切削硬度：HB170-230三、熱處理在機(jī)械零件制造工藝中的位置坯料→鍛造→熱處理Ｉ→2（1）低碳鋼含有大量柔軟的鐵素體；切削加工性能較差，易產(chǎn)生“粘刀”現(xiàn)象，影響加工面的表面質(zhì)量（粗糙度），刀具壽命也受到影響，故加工前應(yīng)進(jìn)行正火熱處理，以提高硬度，以改善加工性能。（2）高碳鋼含有較多的網(wǎng)狀滲碳體，難以切削，應(yīng)退火處理，再加工。（1）低碳鋼3

（3）冷加工硬化的坯料，應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶退火，以降低硬度，改善切削加工性能。

熱處理Ⅱ：改善零件機(jī)械性能熱處理。

正火，淬火＋回火，化學(xué)熱處理

熱處理Ⅲ：消除加工殘余應(yīng)力熱處理。

去應(yīng)力退火、時效（3）冷加工硬化的坯料，應(yīng)進(jìn)行再結(jié)晶退火，4四、熱處理在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

汽車制造業(yè)：70％—80％的零件需進(jìn)行

熱處理

機(jī)床創(chuàng)造業(yè)：60％—70％的零件需進(jìn)行

熱處理

各種工具、軸承等：100％的零件需進(jìn)行

熱處理

四、熱處理在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用

汽車制造業(yè)：70％5五、熱處理的主要工藝參數(shù)

1、加熱速度

2、加熱溫度

3、保溫時間

4、冷卻速度

五、熱處理的主要工藝參數(shù)6第一節(jié)

鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成

大多數(shù)熱處理工藝的加熱溫度都高于鋼的臨界點（A1或A3），使鋼具有奧氏體組織，然后以一定的冷卻速度冷卻，以獲得所需的組織和性能。第一節(jié)

鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變一、奧氏體的形成7

鐵碳合金緩慢加熱時奧氏體的形成可以從Fe-Fe3C相圖中反映出來，珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變屬于擴(kuò)散型相變。以共析鋼為例，珠光體組織在A1（727℃）以下，組織保持不變（α相中碳的溶解度及Fe3C的形狀稍有變化）；當(dāng)加熱到A1點以上時，珠光體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。鐵碳合金緩慢加熱時奧氏體的形成可以8奧氏體的形成過程可以分為四個步驟：

①奧氏體晶核的形成

②奧氏體晶粒長大

③殘余滲碳體溶解

④奧氏體成分均勻化奧氏體的形成過程可以分為四個步驟：9

對于亞共析鋼（過共析鋼），當(dāng)緩慢

加熱到A1以上時，除珠光體全部轉(zhuǎn)化為奧

氏體外，還有少量先共析鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W

氏體（過共析鋼二次滲碳體溶解）,隨著

溫度升高，先共析鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)

變，當(dāng)溫度高于A3時，組織為單相奧氏體。對于亞共析鋼（過共析鋼），當(dāng)緩慢

10二、奧氏體形成的熱力學(xué)條件

鋼加熱時組織轉(zhuǎn)變的動力是奧氏體與舊相之間的體積自由能之差ΔFv，而相變進(jìn)行的條件是系統(tǒng)總的自由能降低。根據(jù)相變理論，奧氏體形成晶核時，系統(tǒng)總自由能變化ΔF為：ΔF=-ΔFv+ΔFs+ΔFe

式中：ΔFs——形成奧氏體時所增加的表面能

ΔFe——形成奧氏體時所增加的應(yīng)變能

二、奧氏體形成的熱力學(xué)條件鋼加熱時組織轉(zhuǎn)變的11

由于奧氏體是在高溫下形成的，其相變應(yīng)變能ΔFe很小，可以忽略，故上式可寫為：

ΔF=-ΔFv+ΔFs

顯然，只有當(dāng)ΔFv能克服因奧氏體形成所增加的表面能ΔFs時，珠光體才能自發(fā)地形成奧氏體，因此奧氏體的形成必須有一定的過熱度ΔT。由于奧氏體是在高溫下形成的，其相變應(yīng)12體積自由能溫度FpFAA1T1ΔFv℃奧氏體形成的熱力學(xué)條件體積自由能溫度FpFAA1T1ΔFv℃奧氏體形成的熱力學(xué)條件13b、利用一切機(jī)會和醫(yī)生單獨接觸，上班時間、晚上值班時間、到醫(yī)生家里做各種工作等。8、考核要求19.2賣方在接到買方的索賠通知后十(10)天內(nèi)未作答復(fù)，視同賣方已接受上述索賠要求。如果在接受買方要求后十(10)天內(nèi)或買方同意的延長期限內(nèi)，賣方未能按照上述買方要求的任一方式處理索賠，則買方將從支付合同款項或履約保證金中扣款。2．業(yè)務(wù)服務(wù)禮儀服務(wù)的策略與制度需要領(lǐng)導(dǎo)的支持，凡是服務(wù)讓顧客滿意的企業(yè)，它的領(lǐng)導(dǎo)肯定意識到了服務(wù)的重要性。否則，制度和質(zhì)量目標(biāo)很難得到有效執(zhí)行。因此，企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)平常應(yīng)該搜集各種信息，下定決心把服務(wù)做好，把服務(wù)當(dāng)成企業(yè)競爭的核心價值。___________________________________________________________還信用卡也要注意服務(wù)禮儀。使用完畢以后，要將單據(jù)、發(fā)票和信用卡一并奉還。最好是雙手奉上，同時要禮貌道謝。肢體語言、體態(tài)語言也是服務(wù)的一部分，讓顧客覺得舒適，他會很樂意再繼續(xù)來這里消費，或者繼續(xù)跟這個公司往來。服務(wù)本身也是一種公關(guān)和營銷。（1）選擇診所的條件：9.4下列任何情況發(fā)生時，磋商保證金將被不予退還：2、采購代理機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)自中標(biāo)人確定之日起2個工作日內(nèi)，采購代理機(jī)構(gòu)將向中標(biāo)人簽發(fā)《中標(biāo)通知書》，并在省級以上人民政府財政部門指定的媒體上同時進(jìn)行公告。6．包裝與標(biāo)記如果保持以上念﹐不管怎樣﹐在5S活動進(jìn)行時﹐造成的效果相信是十分大的。①做為銷售免費服務(wù)點；三、影響珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的因素1、溫度的影響

提高溫度，原子的擴(kuò)散能力增大。特別是碳原子在奧氏體中的擴(kuò)散能力增大，奧氏體的形成速率加快。

b、利用一切機(jī)會和醫(yī)生單獨接觸，上班時間、晚上值班時間、到醫(yī)142、含碳量的影響

鋼中含碳量增加，鐵素體與滲碳體的相界面總量增多，有利于加速奧氏體形成。3、合金元素的影響

鋼中加入合金元素，可影響奧氏體的形成：強(qiáng)碳化物元素（減緩C的擴(kuò)散，減緩A的形成）；非碳化物形成元素加速A

形成。2、含碳量的影響

鋼中含碳量增加，鐵素體與154、鋼組織中珠光體越細(xì)，奧氏體形成速度越

快（相界面積大）。

5、加熱速度越快，奧氏體形成溫度升高，形

成速度越快。4、鋼組織中珠光體越細(xì)，奧氏體形成速度越

快（相界面積大16四、奧氏體晶粒度及其影響因素1、奧氏體晶粒度的概念a、起始晶粒度：指珠光體剛剛?cè)哭D(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時的晶粒度。b、實際晶粒度：指鋼在具體的熱處理或熱加工條件下實際獲得的奧氏體晶粒度。四、奧氏體晶粒度及其影響因素1、奧氏體晶粒度的概念a、起始晶17

c、本質(zhì)晶粒度：不是指具體的晶粒大小，只表示鋼的奧氏體晶粒長大的傾向性（易長大，還是不易長大）。一般將鋼的奧氏體晶粒長大傾向分為兩類：如圖：c、本質(zhì)晶粒度：不是指具體的晶粒大小，只一般將鋼的奧氏1821930加熱溫度℃4級晶粒度級別Ac1曲線1：隨加熱溫度的升高，奧氏體晶粒一直長大，逐漸粗化。曲線2：一定溫度下（Ac1）加熱，奧氏體晶粒長大緩慢，保持細(xì)小晶粒，超過一定溫度（930℃后），奧氏體晶粒急劇長大，突然粗化。21930加熱溫度℃4級晶粒度級別Ac1曲線1：隨加熱溫19凡是符合曲線1的鋼—本質(zhì)粗晶粒鋼凡是符合曲線2的鋼—本質(zhì)細(xì)晶粒鋼

一般鋼的奧氏體晶粒度分為8級，

1級最粗，8級最細(xì)。

晶粒度1-4級的鋼，稱為本質(zhì)粗晶粒鋼

晶粒度5-8級的鋼，稱為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。

鎮(zhèn)靜鋼為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，沸騰鋼為本質(zhì)粗晶粒鋼。凡是符合曲線1的鋼—本質(zhì)粗晶粒鋼凡是符合曲線2的鋼—本質(zhì)細(xì)晶20

需經(jīng)熱處理強(qiáng)化的零件一般都采用本質(zhì)細(xì)晶粒鋼---鎮(zhèn)靜鋼制作。

需經(jīng)熱處理強(qiáng)化的零件一般都212、影響奧氏體晶粒度的因素

高溫下，奧氏體晶粒長大，晶界總面積減少，系統(tǒng)自由能降低，是自發(fā)過程。a、奧氏體轉(zhuǎn)化溫度越高，晶粒越容易長大；

保溫時間越長，晶粒越容易長大。b、奧氏體含碳量越高，晶粒長大的傾向越大。2、影響奧氏體晶粒度的因素高溫下，奧氏體晶粒長大，晶22c、在鋼中加入合金元素

絕大多數(shù)合金元素都阻礙奧氏體晶粒長大，而錳、磷則會加速奧氏體晶粒長大。

c、在鋼中加入合金元素

絕大多數(shù)合金元素都阻礙奧氏體晶23第二節(jié)

鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變

通過加熱使鋼轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W氏體組織后，僅完成了熱處理的加熱準(zhǔn)備工作，將高溫奧氏體以不同的冷卻速度冷卻，獲得所需的組織與性能，才是熱處理的最終目的。第二節(jié)

鋼在冷卻時的組織轉(zhuǎn)變通過加熱使鋼轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆?4

高溫奧氏體組織是穩(wěn)定的，如冷卻到A1以下，奧氏體就處于不穩(wěn)定狀態(tài)（過冷態(tài)），稱為過冷奧氏體。不同的過冷度，奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變的過程不同：

①轉(zhuǎn)變開始與轉(zhuǎn)變終了的時間不同

②轉(zhuǎn)變后產(chǎn)物的組織與性能不同高溫奧氏體組織是穩(wěn)定的，如冷卻到A1以下，奧氏體25強(qiáng)化員工的服務(wù)意識3、容器的維護(hù)與管理22.5投標(biāo)文件如有涂改之處，應(yīng)由投標(biāo)人的法定代表人或法定代表人授權(quán)代表簽字和蓋章。建立貼心服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2、帳套管理：包括“帳套備份”、“帳套恢復(fù)”、“數(shù)據(jù)接口”、“導(dǎo)入導(dǎo)出”、“年終結(jié)轉(zhuǎn)”及“帳套切換”、“帳套升級”等功能。其中，“數(shù)據(jù)接口”功能，是前后臺之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的重要途徑之一；“導(dǎo)入導(dǎo)出”功能，可以將其它軟件中有關(guān)客戶、供貨商、商品等基礎(chǔ)資料導(dǎo)入到本系統(tǒng)中。16.1投標(biāo)人提供的貨物與服務(wù)以人民幣報價（如標(biāo)書中另有規(guī)定，則從其規(guī)定）。④做藥店營業(yè)員的工作。5.2技術(shù)人員、（設(shè)備）維修人員、各加氣站負(fù)責(zé)人的安全考核：10.1賣方應(yīng)保證合同項下所供貨物是全新的、未使用過的，技術(shù)水平是先進(jìn)的、成熟的，并完全符合合同規(guī)定的數(shù)量、質(zhì)量、工藝、設(shè)計、型式、規(guī)格和技術(shù)性能，滿足合同技術(shù)規(guī)范的要求。賣方還須保證，合同項下提供的全部貨物不存在設(shè)計、材料或工藝上的缺陷。貨物在其正確安裝、正常使用和保養(yǎng)條件下，在其使用壽命期內(nèi)應(yīng)具有滿意的性能。d.系統(tǒng)性原則是反映企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營各類統(tǒng)計指標(biāo)，由于彼此間的相互依存和相互制約關(guān)系，從而形成系統(tǒng)的指標(biāo)群──統(tǒng)計指標(biāo)體系。指標(biāo)體系通過一系列的指標(biāo)系統(tǒng)描述生產(chǎn)經(jīng)營全過程及基本特征。18．違約賠償費在建議欄﹐可以記入上司的指示﹑對同僚的呼吁等﹐把它當(dāng)做一個“涂鴨欄”來使用。2、裝修管理一、珠光體型轉(zhuǎn)變——高溫轉(zhuǎn)變（A1~550℃）1、轉(zhuǎn)變過程及特點

過冷奧氏體在A1~550℃溫度范圍內(nèi)，將分解為珠光體類組織。強(qiáng)化員工的服務(wù)意識一、珠光體型轉(zhuǎn)變——高溫轉(zhuǎn)變（A1~55026

當(dāng)奧氏體被過冷至A1以下溫度時，在奧氏體晶界處（含碳量高）優(yōu)先產(chǎn)生滲碳體的核心，然后依靠奧氏體不斷供應(yīng)碳原子（隨著冷卻，奧氏體溶解碳的能力下降，碳從奧氏體內(nèi)向晶界擴(kuò)散），滲碳體沿一定方向逐漸長大，而隨著滲碳體的長大，又使其周圍的奧氏體碳濃度下降，這就促使貧碳的奧氏體局部區(qū)域轉(zhuǎn)變成鐵素體（即滲碳體兩側(cè)出現(xiàn)鐵素體晶核），在滲碳體長大的同時，鐵素體也不斷長大，而隨著鐵素體的長大，必然將多余的碳排擠出去，這就有利于形成新的滲碳體晶核。最終形成了相互交替的層片狀滲碳體和鐵素體——珠光體。當(dāng)奧氏體被過冷至A1以下溫度時，在奧氏體晶界27珠光體珠光體28轉(zhuǎn)變特點：

過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w是擴(kuò)散型相變。

2、分類

在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)形成的珠光體類組織，雖然都是滲碳體與鐵素體的混合物，但由于過冷度大小不同，其片層距差別很大：轉(zhuǎn)變特點：2、分類在高溫轉(zhuǎn)變區(qū)形成的珠光體類組織，雖29A1~650℃,形成的組織層間距較大，在400-500倍的金相顯微鏡下即可分辨，稱為珠光體P。650℃~600℃，形成的組織分散度較大，層間距較小，在800-1000倍的金相顯微鏡下才能分辨，稱為索氏體S。600℃~550℃，形成的組織，層間距很小，只有在電子顯微鏡下放大幾千倍才能分辨，稱為屈氏體或托氏體T。A1~650℃,形成的組織層間距較大，在400-500倍30索氏體索氏體31屈氏體屈氏體32二、貝氏體型轉(zhuǎn)變—中溫轉(zhuǎn)變（550℃~Ms）1、轉(zhuǎn)變過程及特點過冷奧氏體在550℃~Ms（共析鋼的Ms約230℃）溫度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w類組織。二、貝氏體型轉(zhuǎn)變—中溫轉(zhuǎn)變（550℃~Ms）1、轉(zhuǎn)變過程及特33

由于過冷度增大，鐵原子的擴(kuò)散很困難，碳原子的擴(kuò)散能力也顯著減弱，擴(kuò)散不充分，形成滲碳體所需的時間增長。

過冷奧氏體在這一溫度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物仍是鐵素體和滲碳體的混合物，但它與珠光體有本質(zhì)的區(qū)別：貝氏體轉(zhuǎn)變由于冷卻速度快，滲碳體已不能呈片狀析出。碳的擴(kuò)散速度受到很大限制，部分碳來不及析出，固溶在鐵素體中形成過飽和的鐵素體。由于過冷度增大，鐵原子的擴(kuò)散很困難，過冷奧氏34

上貝氏體(UpperBainite)上貝氏體35下貝氏體(LowerBainite)下貝氏體(LowerBainite)36因此，貝氏體型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是:

過飽和的鐵素體與滲碳體的混合物。轉(zhuǎn)變特點：

過冷奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)變是一種半擴(kuò)散型相變。

因此，貝氏體型轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是:轉(zhuǎn)變特點：372、分類

貝氏體組織形態(tài)比較復(fù)雜，根據(jù)其中鐵素體與滲碳體的分布形態(tài)的不同，分為上貝氏體B上和下貝氏體B下。2、分類貝氏體組織形態(tài)比較復(fù)雜，根據(jù)其中鐵素體38(六)團(tuán)籍由企業(yè)團(tuán)委管理的共青團(tuán)員或35周歲以下青年黨員，大專及其以上學(xué)歷。6.2氣體充裝前應(yīng)檢查氣瓶閥門、壓力表及連接管線等符合要求，無異常。專注6統(tǒng)計方法的應(yīng)用程序8.2報表編號（13）財務(wù)狀況、繳納稅收和社會保障資金證明(3) 向承包方及時提供有關(guān)機(jī)組主設(shè)備設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、維護(hù)的圖紙、資料，包括設(shè)備的技術(shù)規(guī)范、竣工圖紙及維護(hù)手冊或說明書等承包方履行本合同所需的資料，避免影響生產(chǎn)準(zhǔn)備和機(jī)組的運行。業(yè)主應(yīng)該及時明確有關(guān)文件資料的移交流程和操作程序等管理制度。4.2如果發(fā)生第三方就賣方向買方提供的本合同項下所涉及的貨物及服務(wù)對買方進(jìn)行侵權(quán)指控，賣方應(yīng)承擔(dān)由此而引起的一切經(jīng)濟(jì)和法律責(zé)任。俗語說“不打不相識”，善用顧客的抱怨，解決得好，會加深這個顧客的印象，反而會成為主顧。掌握了這幾條原則，在面對問題的時候，心理上主動、積極，處理起顧客的抱怨問題來會無往而不勝。第一條服務(wù)青年成長成才，是黨政所需、青年所望，是企業(yè)共青團(tuán)工作的出發(fā)點和落腳點。共青團(tuán)組織向企業(yè)黨政和各重要部門、崗位推薦優(yōu)秀青年人才，既符合黨政中心工作對青年人才的迫切要求，又符合青工崗位成才的強(qiáng)烈愿望。根據(jù)“黨建帶團(tuán)建”工作的有關(guān)要求，為認(rèn)真做好推薦優(yōu)秀青年人才上崗的工作，特制定本辦法。采購代理機(jī)構(gòu)在成交供應(yīng)商確定后2個工作日內(nèi)，在青海政府采購網(wǎng)、青海招標(biāo)投標(biāo)網(wǎng)上公告成交結(jié)果，同時向成交供應(yīng)商發(fā)出成交通知書。（3）糾正這些偏離或保留將會對投標(biāo)競爭產(chǎn)生不公正的影響。有的產(chǎn)品本身沒有特別的地方，但是功能性結(jié)合整體服務(wù)讓使用者得到心理上的滿足。例如，可以是滿足消費者的從眾心理，或者追求品牌時尚；也可以是服務(wù)本身令客戶產(chǎn)生尊貴的感受，或者顧客關(guān)系的認(rèn)同，都能帶來滿意的效果。此外，如果整體服務(wù)的硬件設(shè)施、空間氛圍等環(huán)節(jié)發(fā)揮得當(dāng)，也能使客戶的滿意度提升。上貝氏體B上：是過冷奧氏體在550℃~350℃范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，其中過飽和鐵素體形成密集而相互平行的羽毛狀扁片，一排一排地由晶界伸向晶內(nèi)，滲碳體呈短桿狀斷斷續(xù)續(xù)地分布在鐵素體扁片之間。上貝氏體由于轉(zhuǎn)變溫度較高，滲碳體長得較大

上貝氏體的組織形態(tài)決定了其強(qiáng)度較低，塑性、韌性較差。(六)團(tuán)籍由企業(yè)團(tuán)委管理的共青團(tuán)員或35周歲以下青年黨39下貝氏體B下：是過冷奧氏體在350℃~Ms范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。

其中過飽和的鐵素體呈針片狀，比較散亂地成角度分布，而極細(xì)小的滲碳體質(zhì)點呈彌散狀分布在過飽和鐵素體內(nèi)。在金相顯微鏡下下貝氏體呈竹葉狀特征。

下貝氏體由于轉(zhuǎn)變溫度較低，滲碳體來不及長大，而呈質(zhì)點狀下貝氏體B下：是過冷奧氏體在350℃~Ms范圍其中過40

下貝氏體組織具有較高的強(qiáng)度、硬度，良好的塑性、韌性，即具有良好的綜合機(jī)械性能。生產(chǎn)上常用等溫淬火法來獲得下貝氏體組織。下貝氏體組織具有較高的強(qiáng)度、硬生產(chǎn)上常用等溫淬火法來41三、馬氏體型轉(zhuǎn)變—低溫轉(zhuǎn)變（Ms~Mz）1、轉(zhuǎn)變過程

當(dāng)過冷度很大，奧氏體被快速冷卻至Ms時，由于碳原子已無法擴(kuò)散，上述珠光體或貝氏體等擴(kuò)散型相變已不可能進(jìn)行，奧氏體只能進(jìn)行非擴(kuò)散型的晶格轉(zhuǎn)變。碳原子來不及擴(kuò)散，被完全固溶于鐵素體內(nèi)，形成過飽和的鐵素體，這種過飽和的鐵素體就是馬氏體M。三、馬氏體型轉(zhuǎn)變—低溫轉(zhuǎn)變（Ms~Mz）1、轉(zhuǎn)變過程42所以：

馬氏體的含碳量與相應(yīng)的奧氏體含碳量相同

室溫下鐵素體的含碳量僅為0.0008%,而馬氏體的含碳量與奧氏體相同，故馬氏體的過飽和程度很大，此時過飽和的鐵素體的某些棱邊被撐長，形成了體心正方晶格。所以：室溫下鐵素體的含碳量僅為0.0008%,43

由于碳原子過飽和造成的晶格畸變嚴(yán)重，故馬氏體具有很高的硬度，而塑性、韌性較低。

馬氏體的高硬度決定了它是鋼中的重要強(qiáng)化組織，也是淬火鋼的基本組織，凡是要求高硬度、高耐磨性的零件，都需要經(jīng)過淬火獲得馬氏體組織。由于碳原子過飽和造成的晶格畸變嚴(yán)重，44硬度HRC含碳量%合金元素含量????????????????合金元素碳

馬氏體的硬度主要與含碳量有關(guān)，與其他合金元素關(guān)系不大。因為合金元素在馬氏體晶格中，不是處于間隙位置，而是置換了某些鐵原子的位置，它對馬氏體晶格歪扭和畸變的作用遠(yuǎn)不及碳的作用大。硬度HRC含碳量%合金元素含量???????????????452、分類馬氏體按組織形態(tài)分為：a、板條狀馬氏體

每一馬氏體的晶體呈細(xì)長的薄板條晶片平行成束地分布，在金相顯微鏡下呈板條狀。2、分類馬氏體按組織形態(tài)分為：a、板條狀馬氏體

46

板條狀馬氏體板條狀馬氏體47b、針狀馬氏體

每一馬氏體晶體呈中間厚、兩端薄的透鏡式晶片，在金相顯微鏡下呈針片狀或竹葉狀。

板條狀馬氏體主要存在于低碳鋼的淬火組織中

針狀馬氏體主要存在于中、高碳鋼的淬火組織中

b、針狀馬氏體48片針狀馬氏體片針狀馬氏體493、轉(zhuǎn)變特點a、馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型相變

由于過冷度很大，原子來不及擴(kuò)散。馬氏體的晶粒度完全取決于原來奧氏體的晶粒度。b、馬氏體轉(zhuǎn)變是變溫轉(zhuǎn)變3、轉(zhuǎn)變特點a、馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴(kuò)散型相變b、馬氏體轉(zhuǎn)變是變溫50

馬氏體轉(zhuǎn)變是從轉(zhuǎn)變開始點Ms到轉(zhuǎn)變終了點Mz的一個溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，在某一溫度下，只能形成一定數(shù)量的馬氏體，保溫時間的延長并不增加馬氏體的數(shù)量，要使馬氏體的數(shù)量增加，只能繼續(xù)降溫。Ms、Mz與含碳量有關(guān)，而與冷卻速度無關(guān)。馬氏體轉(zhuǎn)變是從轉(zhuǎn)變開始點Ms到轉(zhuǎn)變51含碳量%T℃MsMzc、馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性

由于馬氏體的轉(zhuǎn)變終了溫度Mz一般在零下幾十度，

所以室溫下進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變不可能獲得完全的馬氏體

組織，必有一定量的奧氏體組織沒有轉(zhuǎn)變——這部分

奧氏體組織稱為殘余奧氏體A’，即馬氏體轉(zhuǎn)變不完全。含碳量%T℃MsMzc、馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性52

殘余奧氏體的存在會顯著降低零件的強(qiáng)度、硬度以及耐磨性，此外殘余奧氏體是一種不穩(wěn)定組織，會逐漸分解，引起零件尺寸變化，這對精密零件是不允許的。

為了減少殘余奧氏體的含量，可將淬火零件繼續(xù)冷卻到零下幾十度——冷處理，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

殘余奧氏體的存在會顯著降低零件的強(qiáng)度、53殘余奧氏體殘余奧氏體54d、奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，體積增大

奧氏體比容<珠光體比容<馬氏體比容

比容：單位重量的體積值

這個特點，使馬氏體內(nèi)部存在較大的

內(nèi)應(yīng)力，易導(dǎo)致零件淬火變形、開裂。d、奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，體積增大

55第三節(jié)

過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線圖

在過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變過程中，冷卻速度（過冷度）對轉(zhuǎn)變有很大影響。由于冷卻速度較高，因此這種相變就不再符合Fe-Fe3C相圖所反映的規(guī)律。

為了弄清澳實體在冷卻過程中組織變化的全過程，找出轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時間與奧氏體轉(zhuǎn)變過程及其產(chǎn)物之間的相互關(guān)系和轉(zhuǎn)變規(guī)律，通常采用兩種方法：第三節(jié)

過冷奧氏體轉(zhuǎn)變曲線圖在過冷奧氏體的56

一是在不同過冷度下等溫測定奧氏體的轉(zhuǎn)變過程，繪出過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖

二是在不同冷卻速度的連續(xù)冷卻過程中測定奧氏體的轉(zhuǎn)變過程，繪出過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線圖一是在不同過冷度下等溫測定奧氏體的轉(zhuǎn)變57一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖（TTT圖）

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖是分析過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度、轉(zhuǎn)變時間、轉(zhuǎn)變產(chǎn)物之間關(guān)系的曲線圖，即TTT圖（Temperature,Time,Transformation），又稱C曲線。1、TTT圖的建立（以共析鋼為例）一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線圖（TTT圖）過冷58等溫轉(zhuǎn)變曲線圖是用實驗方法建立的。

選取一組共析鋼試樣加熱到稍高于A1溫度，使其全部轉(zhuǎn)變成均勻的奧氏體，然后分別快速投入不同溫度的等溫槽中，保持不同的時間，并觀察共析鋼奧氏體在不同溫度下組織的變化。把轉(zhuǎn)變開始與終了的時間記錄下來，然后描繪在以溫度為縱坐標(biāo)，一時間為橫坐標(biāo)的圖面上，把開始點與終了點分別連接起來，即可得到共析鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線。等溫轉(zhuǎn)變曲線圖是用實驗方法建立的。

選取一組共析鋼592、TTT圖分析

在共析鋼的TTT曲線中，高于臨界點A1的區(qū)域為穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體區(qū)；左邊曲線為過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變曲線，右邊曲線為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變終了線；開始線與縱坐標(biāo)表之間的區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)。終了線以右區(qū)域為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)，兩曲線之間為過冷奧氏體轉(zhuǎn)變區(qū)（即過冷奧氏體與轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)）。2、TTT圖分析在共析鋼的TTT曲線中，高60

從縱坐標(biāo)到轉(zhuǎn)變開始點的距離（轉(zhuǎn)變開始前的準(zhǔn)備時間），叫做“孕育期”，其長短表示某一溫度下過冷奧氏體的穩(wěn)定程度，如550℃部位孕育期最短（共析鋼約1秒左右）；而在700℃左右，孕育期大于1000秒，故時間坐標(biāo)采用對數(shù)坐標(biāo)。

不同鋼種具有不同形狀的過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線。從縱坐標(biāo)到轉(zhuǎn)變開始點的距離（轉(zhuǎn)變開始前61時間s溫度MsA1550℃轉(zhuǎn)變起始線轉(zhuǎn)變終了線共析鋼的TTT曲線時間s溫度MsA1550℃轉(zhuǎn)變起始線轉(zhuǎn)變終了線共析鋼的TTT623、影響TTT圖的因素a、含碳量的影響

亞共析鋼的C曲線隨含碳量的增加而右移，即過冷奧氏體的穩(wěn)定性提高；過共析鋼的C曲線隨含碳量的增加而左移，即過冷奧氏體的穩(wěn)定性降低；因此在碳鋼中，以共析鋼的過冷奧氏體最為穩(wěn)定，C曲線處于最右端。3、影響TTT圖的因素a、含碳量的影響亞共析鋼63

亞共析鋼C曲線拐點上部區(qū)域多一條先共析鐵素體轉(zhuǎn)變曲線；過共析鋼C曲線拐點上部區(qū)域多一條先共析滲碳體轉(zhuǎn)變曲線。b、合金元素的影響

除鈷元素以外，其他所有合金元素溶入奧氏體后，都增加了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。亞共析鋼C曲線拐點上部區(qū)域多一條先共b、合金元64

非碳化物形成元素（Ni,Si,Cu等）不改變C曲線的形狀；而碳化物形成元素（Cr,W,V,Mo,Ti等）使C曲線的形狀也發(fā)生改變。非碳化物形成元素（Ni,Si,Cu等）不改變65C、加熱溫度、保溫時間的影響

隨著加熱溫度的提高或保溫時間的延長，奧氏體的成分更加均勻，晶粒隨之長大，晶界相對減少，未溶質(zhì)點（碳化物、氮化物等）也顯著減少，這些因素都使奧氏體轉(zhuǎn)變時形核困難，提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移。C、加熱溫度、保溫時間的影響

66V1V2V3VkV4時間溫度4、C曲線的應(yīng)用V1V2V3VkV4時間溫度4、C曲線的應(yīng)用67

實際生產(chǎn)中，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變大多數(shù)是在連續(xù)冷卻過程中進(jìn)行的，但仍可以利用C曲線估計過冷奧氏體轉(zhuǎn)變情況。如圖：V1<V2<V3<Vk<V4分別表示不同冷卻速度的冷卻曲線。實際生產(chǎn)中，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變大多數(shù)是68V1相當(dāng)于爐冷，冷卻速度約為10℃/min，V1與C曲線相交于710-650℃范圍內(nèi)，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為100%珠光體，HRC=12

V2相當(dāng)于空冷，冷卻速度約為10℃/S，V2與C曲線相割于650-600℃范圍內(nèi)，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體組織，HRC=26

V1相當(dāng)于爐冷，冷卻速度約為10℃/min，69V3相當(dāng)于油冷，冷卻速度約為150℃/S，V3只與C曲線的轉(zhuǎn)變起始線相交，表明一部分過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榍象w，而剩余部分過冷奧氏體隨后冷卻到Ms以下，轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，從而獲得屈氏體與馬氏體混合組織，其HRC=45-55V3相當(dāng)于油冷，冷卻速度約為150℃/S，70V4相當(dāng)于水冷，冷卻速度600℃/S，它與C曲線不相交，而直接與Ms相交，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體（還有小部分殘余奧氏體），HRC=60-64V4相當(dāng)于水冷，冷卻速度600℃/S，71Vk與C曲線相切，稱為臨界冷卻速度。它表示過冷奧氏體不轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類產(chǎn)物，而直接轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織的最小冷卻速度。

Vk取決于C曲線的位置，C曲線右移，Vk降低，容易獲得馬氏體組織，即易淬火。Vk與C曲線相切，稱為臨界冷卻速度。72PsPzK時間溫度二、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線圖（CCT圖）

實際生產(chǎn)中，大多數(shù)轉(zhuǎn)變是在連續(xù)冷卻過程中進(jìn)行的，定量研究需要測定CCT圖。（ContinuousCoolingTransformation）

方法：金相法，膨脹法，磁性法等。

如圖：Ps線表示過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的起始線

Pz線表示過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w的終了線

K線表示過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w終止線PsPzK時間溫度二、過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線圖（CCT圖）

73第四節(jié)

鋼的退火與正火一、退火和正火的目的

1、改善鋼件的硬度，以便于進(jìn)行切削加工（最佳切削硬度范圍HB170-230）。

2、消除殘余應(yīng)力，防止零件變形、開裂。

3、細(xì)化晶粒，改善組織以提高零件的機(jī)械性能。

4、為最終熱處理（淬火、回火）做好組織上的準(zhǔn)備。

第四節(jié)

鋼的退火與正火一、退火和正火的目的74二、退火和正火工藝及應(yīng)用

1、退火

包括：完全退火，等溫退火，球化退火，擴(kuò)散

退火，去應(yīng)力退火。

二、退火和正火工藝及應(yīng)用

75a、完全退火（重結(jié)晶退火，退火）

應(yīng)用：亞共析碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材、焊接結(jié)構(gòu)

目的：細(xì)化晶粒，改善組織，消除殘余應(yīng)力，降低

硬度，提高塑性，便于切削加工。工藝：將亞共析鋼加熱到Ac3+30-50℃，保溫一定

時間后，隨爐緩慢冷卻（或埋入沙或石灰中）

到500℃以下，空冷。

a、完全退火（重結(jié)晶退火，退火）

76b、等溫退火

等溫退火的目的與完全退火相同。由于完全退火所需要的時間很長，尤其對于某些奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼，往往需要數(shù)十小時甚至數(shù)天的時間，采用等溫退火可明顯縮短退火時間。b、等溫退火

等溫退火的目的與完全退火相同77等溫退火：

對應(yīng)于鋼的C曲線上珠光體形成溫度進(jìn)行奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變處理，而在其前后可以快速冷卻。工藝：加熱過程與完全退火相同，Ac3+30-50℃，保溫一定時間后，開爐門較快速冷卻到稍低于A1的某一溫度（550-700℃），在該溫度下保溫到奧氏體完全轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，然后空冷。等溫退火：工藝：加熱過程與完全退火相同，Ac3+30-50℃78優(yōu)點：（ⅰ）縮短了退火時間

（ⅱ）可以較好地控制組織與硬度（通過選擇保溫溫度）

（ⅲ）工件氧化、脫碳傾向較小

優(yōu)點：（?。┛s短了退火時間

（ⅱ）可以較好地控79c、球化退火（不完全退火）

應(yīng)用：過共析碳鋼和合金鋼的刀具、模具、量具、軸承等零件。

目的：降低硬度，改善切削加工性，為最終淬火作準(zhǔn)備。c、球化退火（不完全退火）

應(yīng)用：過共析碳鋼和合金鋼的80

過共析組織為珠光體和網(wǎng)狀的二次滲碳體。由于網(wǎng)狀二次滲碳體的存在，增加了鋼的硬度和脆性，不僅給切削加工帶來困難，而且會引起淬火時工件產(chǎn)生變形和開裂。

球化退火工藝：

將過共析鋼加熱到Ac1+30-50℃，保溫后，緩慢冷卻。過共析組織為珠光體和網(wǎng)狀的二次滲碳體。81

由于加熱到Ac1+30-50℃，此時未溶的滲碳體小質(zhì)點可作為冷卻時滲碳體析出的核心，使?jié)B碳體發(fā)生球化，變成球狀或粒狀滲碳體長大，故稱為球化退火。由于加熱溫度在Ac1+30-50℃，鋼組織沒有全部奧氏體化，故稱為不完全退火。由于加熱到Ac1+30-50℃，此時未溶的由于加82

經(jīng)過球化退火的過共析鋼，可獲得鐵素體與球狀滲碳體的混合組織，叫做“球化體”，HB163。

有的鋼種一次球化退火難以達(dá)到球化目的，可采用循環(huán)退火法（或稱周期退火法）進(jìn)行球化。經(jīng)過球化退火的過共析鋼，可獲得鐵83Ac1T℃T℃Ac1球化退火循環(huán)退火sAc1T℃T℃Ac1球化退火循環(huán)退火s84d、去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火又叫消除內(nèi)應(yīng)力退火，低溫退火。目的：主要用于消除鑄件、鍛件及焊接件、

熱軋件的內(nèi)應(yīng)力。否則，會引起鋼件在一定時間后產(chǎn)生變形，降低耐蝕性。

d、去應(yīng)力退火85去應(yīng)力退火工藝：

將鋼件隨爐緩慢加熱（100-150℃/小時），到500-600℃（<A1），經(jīng)過一段時間保溫后，隨爐緩慢冷卻（冷速50-100℃/小時）到300-200℃以下出爐。

去應(yīng)力退火工藝：86e、擴(kuò)散退火

目的：是利用高溫下原子具有較強(qiáng)的擴(kuò)散能力，來減輕或消除鋼中化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象。由于加熱溫度高，晶粒也會因此長大，所以擴(kuò)散退火后，往往要經(jīng)過一次完全退火來細(xì)化晶粒。e、擴(kuò)散退火

目的：是利用高溫下原子具有較強(qiáng)的擴(kuò)87擴(kuò)散退火工藝：

把鋼加熱到高于Ac3或Accm的溫度(約1050-1250℃)，保溫較長時間（約10-20小時），然后緩冷。

擴(kuò)散退火主要用于合金鋼，尤其是高合金鋼的鋼錠及鑄件。擴(kuò)散退火工藝：88三、正火工藝及應(yīng)用1、定義

所謂正火是指把鋼加熱到Ac3（亞共析碳鋼）或Accm（過共析碳鋼）以上30-50℃，保溫一定時間，隨后在空氣中冷卻。三、正火工藝及應(yīng)用1、定義

所謂正火是指把鋼加892、目的

對于亞共析鋼，正火的目的與退火相同，主要是

細(xì)化晶粒，由于正火冷卻速度較快，得到的珠光體組

織較細(xì)，且與退火相比，鐵素體數(shù)量較少（冷速快，

鐵素體析出少），故碳鋼正火處理后強(qiáng)度、硬度均高

于退火處理。

對于過共析鋼，正火用于消除網(wǎng)狀滲碳體。由于

冷速較快，析出的二次滲碳體較?。ɡ渌倏?，滲碳體

來不及長大），且不易形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。2、目的903、正火工藝的主要應(yīng)用范圍：a、用于普通零件作為最終熱處理b、用于中、低碳結(jié)構(gòu)鋼，作為預(yù)先熱處理，便于切削加工c、用于過共析鋼，可抑制或消除網(wǎng)狀二次滲碳體的形成，以便在進(jìn)一步的球化退火中獲得良好的球化體，為淬火做好組織上的準(zhǔn)備。3、正火工藝的主要應(yīng)用范圍：91

正火比退火生產(chǎn)周期短，耗能低，操作簡便，故一般盡可能用正火代替退火，常用中低碳鋼的鋼材都以正火狀態(tài)交貨。正火比退火生產(chǎn)周期短，耗能低，操作簡92第五節(jié)

鋼的淬火

將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上30-50℃，經(jīng)保溫后，快速冷卻獲得馬氏體的熱處理操作稱為淬火。第五節(jié)

鋼的淬火93一、淬火的目的1、提高鋼的硬度及耐磨性（如工具、軸承等要求

高耐磨性的零件）2、獲得良好的綜合機(jī)械性能（中碳鋼經(jīng)淬火+高溫

回火可獲得強(qiáng)、韌兼?zhèn)浣M織；各種彈簧都要求

強(qiáng)度高、彈性好，一般用高碳鋼制作，經(jīng)淬火+

中溫回火后，彈性大大提高）3、獲得特殊物理、化學(xué)性能（許多不銹鋼、耐熱

鋼零件，淬火后可使耐腐蝕、耐熱性能提高）。

一、淬火的目的94二、淬火溫度的確定

1、亞共析鋼

合適的淬火溫度為：Ac3+30-50℃

淬火組織為：馬氏體

溫度太低（低于Ac3）則淬火后組織中出現(xiàn)

鐵素體，導(dǎo)致硬度、耐磨性下降

溫度太高，則獲得粗大的馬氏體組織，鋼的

性能惡化，同時引起鋼件嚴(yán)重變形。

二、淬火溫度的確定

1、亞共析鋼

952、過共析鋼合適的淬火溫度為：Ac1+30-50℃

淬火組織為：馬氏體+粒狀二次滲碳體由于滲碳體的硬度高與馬氏體，所以當(dāng)二次滲碳體以粒狀彌散分布于馬氏體基體之上時，可以提高組織的硬度和耐磨性——彌散強(qiáng)化2、過共析鋼96馬氏體＋球狀滲碳體馬氏體＋球狀滲碳體97

淬火加熱溫度過高，不僅會得到粗大的馬氏體組織，還會引起零件嚴(yán)重的變形甚至開裂，而且由于二次滲碳體隨著加熱溫度的升高會大量溶入奧氏體中，使得Ms、Mz降低，從而增加了組織中殘余奧氏體的含量，影響淬火硬度和耐磨性。

淬火溫度過低，<Ac1則得不到馬氏體組織。淬火加熱溫度過高，不僅會得到粗大的馬氏98

對于合金鋼，由于奧氏體晶粒長大傾向受到合金碳化物等的抑制，故可適當(dāng)提高淬火溫度。（T↑→C曲線右移）三、加熱、保溫時間的確定

原則：既要保證工件表面和心部都達(dá)到指定的加

熱溫度，又要保證組織轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行和化

學(xué)成分?jǐn)U散均勻，同時不能使A

晶粒長大。

適當(dāng)?shù)谋貢r間，對于保證鋼的淬火質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率很重要。對于合金鋼，由于奧氏體晶粒長大傾向受三、加熱99四、淬火冷卻介質(zhì)

淬火時，通過快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這一過程體積膨脹，內(nèi)應(yīng)力很大，所以要使零件在不淬裂、變形小的前提下淬成馬氏體，并不是一件容易的事。

四、淬火冷卻介質(zhì)淬火時，通過快速冷卻，使奧氏體100

根據(jù)C曲線，淬火時，要求在650-400℃范圍內(nèi)快速冷卻，以避過C曲線拐點部位，使奧氏體不發(fā)生高溫、中溫組織轉(zhuǎn)變；而冷卻到300℃以下、Ms附近時，則希望冷速慢一些，以免產(chǎn)生太大的內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致零件變形、開裂。根據(jù)C曲線，淬火時，要求在650-400℃范101最常用的淬火冷卻介質(zhì)是水、油、硝鹽浴或堿浴。水：高溫區(qū)冷卻速度很大，但低溫區(qū)冷卻速度也大，能淬硬，但易淬裂。油：高溫區(qū)冷速較低，低溫區(qū)冷速較合適，淬不裂，但可能淬不硬且價格高、易燃。

堿?。焊邷貐^(qū)冷速比水弱，比油強(qiáng)，低溫區(qū)比油弱。鹽?。焊邷貐^(qū)冷速比水弱，比油略弱，低溫區(qū)比油弱。最常用的淬火冷卻介質(zhì)是水、油、硝鹽浴或堿浴。水：高溫區(qū)冷卻速102五、常用淬火方法

由于實際冷卻介質(zhì)不能滿足淬火要求，所以必須從淬火方法上加以彌補(bǔ)。1、單液淬火法（普通淬火法）

將加熱后的鋼件放入一種淬火冷卻介質(zhì)中冷卻。

單液淬火法操作簡單，易實現(xiàn)自動化操作，但存在明顯缺點：水淬易變形、開裂；油淬硬度不足，只適用于形狀簡單的工件。五、常用淬火方法

由于實際冷卻介質(zhì)不能滿1032、雙液淬火法（水淬油冷法）

對于形狀復(fù)雜的高碳鋼零件，為了防止淬火后產(chǎn)生過大的變形或開裂，可在水中淬火至Ms附近，然后立即放入油中（或空氣）繼續(xù)冷卻，故雙液淬火法又稱水淬油冷法。用這種方法既能淬硬，又能防止淬裂。

缺點：對操作技術(shù)要求較高。適用于高碳鋼形狀復(fù)雜的零件。

2、雙液淬火法（水淬油冷法）1043、分級淬火法

不管是單液淬火法，還是雙液淬火法，都存在零件表面與心部溫差較大，易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力導(dǎo)致零件變形、開裂的問題，分級淬火法能很好地解決這個問題。

3、分級淬火法

不管是單液淬火法，還是雙液淬105

所謂分級淬火法就是：先將加熱好的零件淬入溫度稍高于Ms的鹽浴或堿浴中，保持一定時間，使零件表面與心部的溫度均勻并與熱浴一致，然后取出空冷，在熱浴中停留的時間以不發(fā)生奧氏體中溫轉(zhuǎn)變?yōu)橐恕?/p>

缺點：冷卻能力較低，只適用于小尺寸零件。所謂分級淬火法就是：先將加熱好的零件1064、等溫淬火法

將加熱好的零件淬入溫度稍高于Ms的鹽浴或堿浴中，保溫足夠的時間，使奧氏體等溫轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織，然后空冷至室溫。

等溫淬火法可獲得強(qiáng)、韌兼?zhèn)涞慕M織，且零件的內(nèi)應(yīng)力可減低到最小程度，不易變形。

缺點：生產(chǎn)周期長，僅適用于形狀復(fù)雜的小零件。4、等溫淬火法

將加熱好的零件淬入溫度稍高1075、局部淬火法

有些零件只需要局部硬度高、耐磨性好，因此可進(jìn)行局部淬火，以避免其它部位產(chǎn)生變形或開裂。

局部淬火法包括：①局部加熱淬火法

②局部冷卻淬火法5、局部淬火法

1086、冷處理

高碳鋼、合金鋼的Mz都在零下幾十度，為了減少殘余奧氏體的數(shù)量，可在淬火后進(jìn)行冷處理，即加熱零件淬火至室溫后，再放入低溫槽中繼續(xù)冷卻，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

冷處理介質(zhì)：干冰（-80℃）、液化乙烯（-107℃）、液氮（-192℃）

冷處理的目的：穩(wěn)定尺寸，提高硬度。6、冷處理109第六節(jié)

鋼的淬透性

一、什么叫淬透性

鋼在淬火過程中，沿工件截面各處的實際冷卻速度是不同的，表層的實際冷卻速度總大于內(nèi)部，而中心部的冷卻速度最低。

第六節(jié)

鋼的淬透性

110

如果表層的冷卻速度大于臨界冷卻速度Vk，而心部的冷卻速度低于臨界冷卻速度，則表層獲得馬氏體表層與心部之間依次為馬氏體、屈氏體、索氏體、珠光體，也即鋼僅被淬火到一定深度。

如果心部的冷卻速度也大于臨界冷卻速度Vk，則沿工件截面均獲得馬氏體組織，即鋼被淬透。

如果表層的冷卻速度大于臨界冷卻速度Vk，111屈氏體＋馬氏體屈氏體＋馬氏體112所謂鋼的淬透性是指:

鋼在淬火冷卻時，獲得淬透層深度的能力（獲得馬氏體層厚度的能力）。如何定義淬透層深度：

從表層馬氏體到半馬氏體（50%馬氏體）處的深度。

獲得馬氏體層的厚度越大，即淬透層深度越大，鋼的淬透性越好。所謂鋼的淬透性是指:如何定義淬透層深度：

從表層馬氏113注意：

鋼的淬透性與淬硬性是兩個不同的概念。淬硬性是指鋼在淬火后所能獲得的最大硬度值。它主要取決于含碳量，含碳量越高，淬硬性越大，但淬硬性的鋼淬透性不一定好，鋼的淬透性受很多因素的影響。

注意：114HRCσbσ0.2AkHRCσbσ0.2Ak淬透件未淬透件二、淬透性對鋼機(jī)械性能的影響

1、對機(jī)械性能的影響

將淬透性不同的兩種鋼制成直徑相同的軸,進(jìn)行淬

火+高溫回火熱處理（調(diào)質(zhì)），其中一件完全淬透，另

一件未淬透，兩者的機(jī)械性能比較見圖：HRCσbσ0.2AkHRCσbσ0.2Ak淬透件未淬透件二115σs/σb(RM-RQ)，HRC2、淬火不完全程度與屈強(qiáng)比的關(guān)系

如圖，（RM-RQ）表示淬火不完全程度，HRC

RM—表示淬火最高硬度（100%馬氏體硬度），HRC

RQ—表示淬火的實際硬度，HRC

(RM-RQ)越大，表示淬火不完全程度越大

可見，(RM-RQ)越大，σs/σb越小，對材料強(qiáng)度的利

用率越低（零件在工作中不允許出現(xiàn)塑性變形）。σs/σb(RM-RQ)，HRC2、淬火不完全程度與屈強(qiáng)比的116σ-1100%馬氏體20%馬氏體3、淬火鋼中馬氏體含量對回火后鋼的疲勞極限的影響

淬火后馬氏體含量越高，回火后鋼的疲勞極限越高

綜上：零件截面尺寸越大，淬透性對機(jī)械性能的影響越大。σ-1100%馬氏體20%馬氏體3、淬火鋼中馬氏體含量對回火117三、影響鋼淬透性的因素

影響鋼淬透性的決定因素是臨界冷卻速

度Vk，Vk越小，淬透性越大。

臨界冷卻速度與C曲線的位置有關(guān)，C曲

線越右，Vk越小。

三、影響鋼淬透性的因素

影響鋼淬透性1181、含碳量的影響

亞共析鋼，C%↑→C曲線右移→Vk↓→淬透性↑過共析鋼，C%↑→C曲線左移→Vk↑→淬透性↓碳鋼中以共析鋼的淬透性最好。2、合金元素的影響

除Co以外，其它合金元素都使C曲線右移，Vk↓，淬透性提高，故合金鋼的淬透性大大高于碳鋼。1、含碳量的影響

1193、奧氏體化溫度的影響

提高溫度或延長保溫時間，可使

C曲線

右移，Vk↓，淬透性提高，但作用有限，因

為奧氏體晶粒會長大。3、奧氏體化溫度的影響

120四、淬透性的測定方法

最常用的是末端淬火法（端淬法）測定鋼的淬透性。將Ф25×100mm

的標(biāo)準(zhǔn)試樣加熱后對末端進(jìn)行噴水冷卻（水壓恒定），試樣末端相當(dāng)于淬火零件的表面，距末端的距離越遠(yuǎn)，冷卻速度越低，相當(dāng)于淬火零件的內(nèi)部。四、淬透性的測定方法最常用的是末端淬火法（端淬121碳鋼的熱處理培訓(xùn)課件122

端淬試樣冷卻后，沿其長度方向磨出一狹條平面，每隔一定距離測量硬度值，可以繪出淬透性曲線，對應(yīng)于半馬氏體的硬度點至末端的距離d，就是淬透層深度，d越大，鋼的淬透性越好。

45：d=3.3mm；40Cr：d=10.5mm

端淬試樣冷卻后，沿其長度方向磨出一狹條123表示方法：J**/d

J——末端淬透性

d——至水冷端（末端）的距離，mm

**——此處的實測硬度值，HRC

J45/10-15表示距末端10-15mm處，淬火硬度為45HRC。

J42-45/10

表示距末端10mm處，淬火硬度為42-45HRC。表示方法：J**/d

124五、機(jī)械零件設(shè)計中對鋼淬透性的考慮（選材）

1、重要零件，要求表面與心部機(jī)械性能一致，

應(yīng)選用淬透性好的鋼材。

2、對心部機(jī)械性能要求不高的零件，可選用

淬透性低的鋼材（便宜）。

3、焊接件，不能采用淬透性高的鋼材。防止

焊縫出現(xiàn)淬火組織→脆、裂紋。五、機(jī)械零件設(shè)計中對鋼淬透性的考慮（選材）

1、重要零件，1254、小尺寸試樣的性能數(shù)據(jù)，不能用于大尺寸工

件的強(qiáng)度計算。

5、淬透性低的大尺寸零件，淬火應(yīng)安排在切削

加工之后進(jìn)行。

6、碳鋼的淬透性很低，設(shè)計大尺寸零件時，應(yīng)

采用正火工藝代替調(diào)質(zhì)處理，以防止淬不透。

二者的性能相差不大，但成本相差很大4、小尺寸試樣的性能數(shù)據(jù)，不能用于大尺寸工126第七節(jié)

鋼的回火一、回火的概念

將淬火鋼件重新加熱到A1以下某一溫

度，經(jīng)保溫，冷卻到室溫的操作，稱為回火。第七節(jié)

鋼的回火一、回火的概念

127二、回火的目的

淬火后鋼的組織為馬氏體、殘余奧氏體、

過共析鋼還有少量滲碳體，而馬氏體組織硬

度高，脆性大，組織不穩(wěn)定，且淬火后鋼件

存在較大的內(nèi)應(yīng)力，易導(dǎo)致鋼件變形、開裂，

故淬火后應(yīng)及時進(jìn)行回火。

通過回火，馬氏體、殘余奧氏體可轉(zhuǎn)變

為比較穩(wěn)定的組織，內(nèi)應(yīng)力也被消除，組織

脆性降低，零件尺寸穩(wěn)定。二、回火的目的

淬火后鋼的組織為馬氏體、128三、淬火鋼回火時組織與性能的變化（一）馬氏體的分解

從室溫到200℃左右范圍內(nèi)回火時，馬氏體中一部分過飽和的碳以及細(xì)小的ε-碳化物（FexC或Fe2.4C）形式析出，并分布在馬氏體基體上，使馬氏體中的含碳

量下降，體心正方的正方度c/a

減?。催^飽和程度降低），使馬氏體的脆性下降，硬度稍降。三、淬火鋼回火時組織與性能的變化（一）馬氏體的分解129此時組織為：

過飽和程度稍低的馬氏體和極細(xì)小的

ε-碳化物組成的混合組織，稱為“回火馬氏

體組織”，M回。

ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C轉(zhuǎn)變

的過渡相。

此時組織為：

過飽和程度稍低的馬氏體和極細(xì)130（二）殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變

約在

200-300℃，馬氏體繼續(xù)分解的同時，殘余奧氏體也發(fā)生轉(zhuǎn)變，變成了下貝氏體組織。此時主要組織仍是回火馬氏體，但由于加熱溫度較高，馬氏體的過飽和程度進(jìn)一步降低，組織的硬度降低，塑性提高。由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^高的下貝氏體，因此鋼的硬度下降不大。

此時組織為

“回火馬氏體+下貝氏體”。（二）殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變約在200-300131（三）滲碳體形成和鐵素體恢復(fù)

約在300-400℃之間，α固溶體中過飽和

的碳逐漸析出，ε-碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的較小

的Fe3C顆粒，α固溶體中的含碳量幾乎達(dá)到

平衡成分，故馬氏體變成鐵素體（c/a≈1），

體心正方晶格變成體心立方晶格。

此時組織為：

“鐵素體與彌散在其中的細(xì)粒狀滲碳體的混合

物”,

稱為

“回火屈氏體”，T回。

（三）滲碳體形成和鐵素體恢復(fù)約在3132（四）滲碳體的聚集長大和鐵素體的再結(jié)晶

約在400-650℃

之間，滲碳體不斷聚集長

大，內(nèi)應(yīng)力與晶格歪扭完全消除，組織是由鐵

素體和球化的滲碳體所組成的混合物，稱為“回

火索氏體”，S回。

此時，碳固溶強(qiáng)化作用消失，強(qiáng)度取決于

Fe3C質(zhì)點的尺寸和彌散度?；鼗饻囟仍礁?，滲

碳體質(zhì)點越大，彌散度越低，強(qiáng)度越低。（四）滲碳體的聚集長大和鐵素體的再結(jié)晶133

回火索氏體組織具有良好的綜合機(jī)械性能，即強(qiáng)、韌兼?zhèn)??；鼗鸾M織較正火組織具有較高的強(qiáng)度、韌性。

若繼續(xù)升溫到650℃以上，滲碳體繼續(xù)粗化，組織變?yōu)閺?qiáng)度更低的球狀珠光體組織，綜合機(jī)械性能下降，一般不用?；鼗鹚魇象w組織具有良好的綜合機(jī)回火組織較正火134四、回火的分類

低溫回火：150-250℃組織為M回硬度：HRC58-64

中溫回火：350-500℃組織為T回硬度：HRC35-45

高溫回火：500-650℃組織為S回硬度：HRC23-35

淬火+低溫回火→工具、量具、軸承等，提高硬度、耐

磨性

淬火+中溫回火→各種彈簧，提高σs/σb

淬火+高溫回火→調(diào)質(zhì)，軸、齒輪、交變載荷零件，綜

合機(jī)械性能

四、回火的分類

低溫回火：150-250℃組織135注：

在250-350℃范圍內(nèi)回火很少使用，因為在此溫度范圍內(nèi)，從馬氏體中析出的ε碳化物呈細(xì)片狀，從而引起鋼的脆性，稱為低溫回火脆性。

當(dāng)溫度超過350℃，ε碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀的Fe3C，鋼的韌性恢復(fù)。注：

在250-350℃范圍內(nèi)回火很少使用，因為在此136其它回火：

①某些高合金鋼在640-680℃進(jìn)行回火軟化。

②某些精密零件（如量具），為了保持淬火

后的高硬度，又要保持尺寸穩(wěn)定性，僅在

100-150℃進(jìn)行長時間回火（10-50h），

稱為“尺寸穩(wěn)定處理”或

“時效處理”。其它回火：137第八節(jié)

鋼的表面淬火

承受交變載荷、沖擊載荷的零件，表面比心部承受較高的應(yīng)力，且表面由于受到磨損、腐蝕等，故零件表面失效較快，需進(jìn)行表面強(qiáng)化，使零件表面具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞極限、耐腐蝕性；而心部仍保持足夠的塑性、韌性，防止脆斷，即具有“外硬內(nèi)韌”組織。

第八節(jié)

鋼的表面淬火承受交變載荷、沖擊138一、表面淬火的概念

表面淬火是通過對鋼件表面快速加熱與立即冷卻相結(jié)合，在零件表面獲得淬火馬氏體層的熱處理方法。

快速加熱使鋼表面很快達(dá)到淬火溫度，迅速冷卻使熱量不能傳遞到零件中心，這樣零件表面被淬成馬氏體組織，而心部仍為未淬火組織，從而獲得“外硬內(nèi)韌”組織。一、表面淬火的概念表面淬火是通過對鋼件表面快139二、表面淬火用鋼

表面淬火用鋼的含碳量以

0.40%-0.50%

為宜(中碳鋼),

因為含碳量太高,盡管表面淬硬

性增大,

但心部塑性降低;

而含碳量太低,盡管

心部塑、韌性提高,

但表層淬火硬度不足。

（這也是物理熱處理的局限性：簡單但作用有限）

二、表面淬火用鋼140三、表面淬火的分類

根據(jù)加熱方式的不同，表面淬火可分為：

①

感應(yīng)加熱表面淬火

②

火焰加熱表面淬火

③

電接觸加熱表面淬火

④

激光加熱表面淬火

⑤

等離子體加熱表面淬火

工業(yè)上使用最多的是

①②三、表面淬火的分類141四、感應(yīng)加熱表面淬火

通過使零件表面產(chǎn)生一定頻率的感

應(yīng)電流，將零件表面迅速加熱到淬火溫

度，然后迅速噴水冷卻的一種表面淬火

方法。

四、感應(yīng)加熱表面淬火

通過使零件表面產(chǎn)生1421、感應(yīng)加熱的原理

零件放在感應(yīng)器（空心銅管繞成）中，感應(yīng)器中通以中頻或高頻交流電（500-300000Hz）以產(chǎn)生交變磁場，于是零件表面就有感應(yīng)產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電流。

這種感應(yīng)電流在零件表層電流密度很大，離開表層則很快衰減，零件內(nèi)部感應(yīng)電流幾乎為零━集膚效應(yīng)，且頻率越高，電流集中層越淺。1、感應(yīng)加熱的原理

143

由于零件本身存在電阻，因此集中于表層的電流，可使零件表層迅速被加熱，在幾秒鐘內(nèi)升溫到

800-1000℃，而心部溫度接近室溫，經(jīng)迅速噴水淬火冷卻，使零件表層淬硬，心部仍保持較好的塑性、韌性。由于零件本身存在電阻，因此集中于表層1442、感應(yīng)加熱頻率的選用

感應(yīng)電流集中層的厚度取決于電流頻

率，頻率越高，集中層越薄，即淬透層越

薄，因此可通過控制電流頻率來控制淬硬

層深度，非常方便。

高頻加熱：100-500KHz，常用200-300KHz

中頻加熱：500-10000Hz,常用2500-8000Hz

工頻加熱：50Hz

2、感應(yīng)加熱頻率的選用

感應(yīng)電流集中層1453、感應(yīng)加熱表面淬火的特點

優(yōu)點：

①加熱速度極大，使珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的轉(zhuǎn)變溫

度升高，轉(zhuǎn)變時間極短（不需保溫），轉(zhuǎn)變速度

極快。

②淬火后，可使零件表層獲得極細(xì)的“隱晶馬氏體”

組織，零件表層具有比普通淬火稍高的硬度（高

2-3HRC），較低的脆性，較高的疲勞強(qiáng)度。

③零件不易氧化、脫碳，且變形小。

④零件淬硬層深度易于控制，操作易實現(xiàn)自動化，生

產(chǎn)率高。3、感應(yīng)加熱表面淬火的特點146缺點：

設(shè)備投資大，只適用于外形簡單的零件，形狀復(fù)雜的零件，感應(yīng)器不易制造。4、表面淬火的預(yù)熱處理

為了保證淬火質(zhì)量，改善零件心部機(jī)械性能，表面淬火前，可進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)預(yù)熱處理。

對心部機(jī)械性能要求不高的零件，可進(jìn)行正火預(yù)熱處理；對心部機(jī)械性能要求高的零件，可進(jìn)行調(diào)質(zhì)預(yù)熱處理。缺點：4、表面淬火的預(yù)熱處理

為了保證淬火質(zhì)量，改善147五、火焰加熱表面淬火

用氧-乙炔、氧-煤氣混合氣體燃燒產(chǎn)生的火焰，噴射在零件表面，使之快速升溫，當(dāng)溫度達(dá)到淬火溫度時，迅速噴水冷卻，從而獲得表面淬硬層的淬火方法。

火焰加熱表面淬火的淬硬層一般為2～6mm，若要獲得更深的淬硬層，則會引起零件表面過熱，且易淬裂。五、火焰加熱表面淬火用氧-乙炔、氧-煤氣混148碳鋼的熱處理培訓(xùn)課件149優(yōu)點：簡單，不需特殊設(shè)備，操作靈活，尤適合

局部表面淬火。缺點：生產(chǎn)效率低，淬火質(zhì)量不穩(wěn)定，表面易過

熱。優(yōu)點：簡單，不需特殊設(shè)備，操作靈活，尤適合150六、等離子體加熱表面淬火

等離子體：氣體放電過程中所形成的有關(guān)

離子的集合體。

等離子體加熱表面淬火，能耗低，效率高，

設(shè)備便宜，是激光加熱表面淬火的替代技術(shù)。

六、等離子體加熱表面淬火

等離子體：氣體放電過程中151

前述熱處理，都屬于物理熱處理，簡單而有效，這是這種古老技術(shù)目前仍廣泛使用的原因。

由于沒有改變材料的化學(xué)成分，因此其作用是有限的。

例如：表面淬火→中碳鋼。

前述熱處理，都屬于物理熱處理，簡單而有152第九節(jié)

鋼的化學(xué)熱處理

表