第三章 鋼的熱處理 課件

第三章鋼的熱處理§3-1概述隨著科學(xué)和現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對鋼鐵材料的性能要求越來越高。一、提高鋼鐵材料性能的主要途徑1、合金化提高鋼材的性能（在鋼中特意加入一些合金元素）（下一章）2、對鋼進行熱處理。二、鋼的熱處理及熱處理的作用、特點1、鋼的熱處理：指采用適當?shù)姆绞綄ぜM行加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得預(yù)期的性能的一種工藝方法。2、作用（1）充分發(fā)揮鋼材的潛力，提高工件的使用性能，延長工件的使用壽命；（2）改善零件切削加工性能，減輕工件的重量，節(jié)約材料，降低成本。在現(xiàn)代機床工業(yè)中要經(jīng)過熱處理的工件占60%～70%，在汽車拖拉機工業(yè)中占70%～80%，而在滾動軸承和各種工具、模具與量具中則幾乎100%?？梢?，鋼的熱處理在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中有非同小可的作用。3、熱處理最大的特點：在處理前后不改變工件的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，只改變其內(nèi)部組織和性能。三、熱處理的分類1、根據(jù)熱處理的目的和工序位置不同（1）預(yù)先熱處理

工序位置一般安排在毛坯生產(chǎn)之后，切削加工之前，（或粗加工之后，半精加工之前）主要作用

消除毛坯生產(chǎn)中的缺陷與內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整硬度改善切削加工性能，細化晶粒，改善組織，為最終熱處理作好組織上的準備。（2）最終熱處理工序位置常比較靠后，一般均安排在半精加工之后，精加工之前。最終熱處理常依據(jù)零件對性能要求的不同而具體實施，因而其作用也各不相同，旨在滿足工件的組織和使用性能要求。2、根據(jù)加熱和冷卻方法的不同§3-2鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變

熱處理方法較多，用熱處理工藝曲線表示，但都是由加熱、保溫和冷卻三個階段組成，如圖

1所示。因此，要了解各種熱處理方法對鋼的組織與性能的改變情況，必須首先研究鋼在加熱（包括保溫）和冷卻過程中的相變規(guī)律。圖

2實際加熱和冷卻時Fe-Fe3C相圖上各相變溫度的位置Al、A3、Acm：為平衡條件下的相變臨界點AC1、AC3、Accm：加熱的相變點Arl、Ar3、Arcm：冷卻時的相變點AC1點：組織由珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變點奧氏體化：加熱時獲得奧氏體組織的轉(zhuǎn)變稱為“奧氏體化”。一、奧氏體的形成過程二、奧氏體晶粒長大及其控制措施下一節(jié)一、奧氏體的形成過程（一）共析碳鋼奧氏體的形成過程共析碳鋼在室溫下的組織為珠光體，珠光體由具有體心立方晶格、且在A1溫度時由ωc=0.0218%的鐵素體和具有復(fù)雜晶格、ωc=6.69%的滲碳體組成。加熱轉(zhuǎn)變后的奧氏體具有面心立方晶格，在A1溫度時ωc=0.77%。因此，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變過程中，必須進行晶格改組和鐵、碳原子的擴散，并遵循形核和核長大的基本規(guī)律。奧氏體形成過程分為四個階段如下：（a）A晶核形成（b）A晶核長大（c）殘留Fe3C溶解（d）A均勻化圖

3共析鋼奧氏體形成過程示意圖1.奧氏體晶核的形成(圖

3a)奧氏體晶核優(yōu)先在鐵素體和滲碳體的相界面上形成。這是由于相界面上原子排列比較紊亂，位錯密度較高，空位較多，成分不均勻，而且奧氏體含碳量處于鐵素體和滲碳體之間，于是在濃度和結(jié)構(gòu)兩方面為奧氏體晶核形成提供了有利條件。2.奧氏體晶核的長大(圖

3b)奧氏體晶核形成后，通過鐵、碳原子的擴散，使相鄰的鐵素體體心立方晶格不斷轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц竦膴W氏體，與其相鄰的滲碳體則不斷溶入奧氏體中，使奧氏體晶核逐漸向鐵素體和滲碳體兩個方向長大，直至鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體為止。3.殘留滲碳體溶解(圖

3c)

由于滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)和含碳量都與奧氏體有很大差別，因此，當鐵素體全部消失后，仍有部分滲碳體尚未溶解，隨著保溫時間的延長，殘留滲碳體不斷溶入奧氏體，直至全部消失為止。4.奧氏體均勻化(圖

3d)

殘留滲碳體完全溶解后，奧氏體中碳的濃度不均勻，原先滲碳體處碳濃度高于原先鐵素體處，只有延長保溫時間，通過碳原子的擴散，才能使奧氏體成分逐漸趨于均勻小結(jié)：奧氏體晶粒的長大是朝向兩側(cè)母相內(nèi)發(fā)展，但向鐵素體一側(cè)發(fā)展較快。當鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體之后，尚有部分滲碳體要在繼續(xù)保溫過程中逐步溶于奧氏體。此時，奧氏體相的成分尚未均勻，原滲碳體處碳濃度較高，原鐵素體處碳濃度較低。進一步延長保溫時間才能使奧氏體成分均勻化。因此，熱處理加熱后進行的保溫，除了熱透工件和使相變完全外，還能獲得成分均勻的奧氏體，以便在冷卻后得到良好的組織和性能。（二）亞共析碳鋼奧氏體的形成過程亞共析鋼加熱到AC1點以上時，原始組織中珠光體已奧氏體化，隨后在AC1～AC3點的升溫過程中，先共析鐵素體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，直至加熱溫度超過AC3點時，亞共析鋼的奧氏體化全部完成。此時，獲得細小的單相奧氏體晶粒，繼續(xù)提高溫度或延長保溫時間，奧氏體晶粒逐漸長大。（三）過共析碳鋼奧氏體的形成過程過共析鋼在室溫下平衡組織為珠光體和二次滲碳體，當加熱至AC1～Accm溫度范圍內(nèi)，珠光體已先轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，先共析二次滲碳體才逐步溶入奧氏體中，當溫度超過Accm點時，先共析二次滲碳體完全溶解于奧氏體中，過共析鋼的奧氏體化結(jié)束，全部組織為奧氏體，但此時的奧氏體組織已經(jīng)粗化?！魜喒参鲣摵瓦^共析鋼的加熱溫度處于上、下臨界點之間，其組織由奧氏體與一部分尚未轉(zhuǎn)變的先共析相所組成，這種加熱方法稱為“不完全奧氏體化”。（四）奧氏體形成速度的影響因素：鋼的成分、原始組織、溫度和加熱速度等因素的影響。（1）鋼中含碳量增加，鐵素體和滲碳體相界面總量增多，有利于奧氏體的形成；（2）在鋼中加入合金元素雖不改變奧氏體形成的基本過程，但卻顯著影響奧氏體的形成速度；（3）若鋼的成分相同，組織中珠光體越細小，奧氏體形成速度越快，層片狀比粒狀珠光體相界面大，加熱時奧氏體形核容易；（4）在連續(xù)加熱時，隨加熱速度增快，奧氏體形成溫度升高，形成奧氏體的溫度范圍擴大，所需時間縮短。返回二、奧氏體晶粒長大及其控制措施

鋼中奧氏體晶粒的大小直接影響到冷卻后的組織和性能，奧氏體晶粒越細小，則其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的晶粒也越細小，其力學(xué)性能也就越好；反之，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的晶粒粗大，其力學(xué)性能也就越差。因而，細化奧氏體晶粒對提高鋼的力學(xué)性能有著重要的意義。起始晶粒度：將鋼加熱到臨界點以上時，由珠光體剛剛轉(zhuǎn)變成的奧氏體晶粒是細小的，此時稱為起始晶粒度。實際晶粒度：鋼在某一具體加熱條件下實際獲得的奧氏體晶粒大小，稱為奧氏體的實際晶粒度。本質(zhì)晶粒度：某種鋼在規(guī)定的加熱條件下，奧氏體晶粒大小的傾向，不是晶粒大小的實際度量。

實際晶粒一般總比起始晶粒大，因為熱處理生產(chǎn)中都要加熱和保溫，結(jié)果使奧氏體晶粒有不同程度的長大。1、奧氏體晶粒長大的影響因素

（1）加熱溫度↑或保溫時間↑――奧氏體晶粒長大↑通常加熱溫度對奧氏體晶粒長大的影響比保溫時間更顯著。（2）當加熱溫度確定后，加熱速度越快――奧氏體晶粒越細小。因此，快速高溫加熱和短時間保溫是生產(chǎn)中常用的一種細化晶粒方法。另外，在鋼中加入一定量的合金元素也能不同程度地阻止奧氏體晶粒長大。鋼的原始組織越細，奧氏體晶粒越細小。2、控制奧氏體晶粒的長大的措施（1）合理選擇加熱溫度和保溫時間（2）選用合金元素含量多的鋼種；（3）采用快速加熱方式或循環(huán)加熱方式的熱處理工藝。返回§3-3

鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變

奧氏體化不是鋼熱處理的最終目的，它的作用在于為隨后的冷卻轉(zhuǎn)變作組織準備。鋼的性能最終取決于奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變后的組織，可見，冷卻過程是鋼的熱處理的關(guān)鍵，它對控制鋼在冷卻后的組織與性能具有決定性的意義。表

1為45鋼在同樣奧氏體化條件下，不同方式冷卻后的力學(xué)性能?？梢?，成分相同的鋼奧氏體化后，采用不同方式冷卻，獲得的組織和性能明顯不相同，這是由于鋼的內(nèi)部組織隨冷卻速度的不同而發(fā)生的變化不同。過冷奧氏體：奧氏體在臨界點A1以下就處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必然要發(fā)生相變。但過冷到A1點以下的奧氏體并不是立即發(fā)生轉(zhuǎn)變，而是要經(jīng)過一個孕育期后才開始轉(zhuǎn)變，這種在孕育期內(nèi)暫時存在的、處于不穩(wěn)定狀態(tài)的奧氏體稱為“過冷奧氏體”。一、過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變方式在熱處理生產(chǎn)中，常見的過冷奧氏體冷卻轉(zhuǎn)變方式有兩種：1、等溫轉(zhuǎn)變:工件奧氏體化后，快速冷卻到相變點Ar1以下某一溫度，并等溫停留一段時間，使過冷奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫；2、連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變即工件奧氏體化后，以不同冷卻速度連續(xù)冷卻到室溫，在冷卻的過程中過冷奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變。熱處理生產(chǎn)中冷卻速度一般較快，而Fe-Fe3C相圖是在極其緩慢加熱或冷卻條件下建立的，它沒有考慮到冷卻條件對相變的影響，實際熱處理中奧氏體的組織轉(zhuǎn)變不符合Fe-Fe3C相圖所示的規(guī)律。為了更好地了解和掌握鋼熱處理后的組織與性能的變化規(guī)律，必須研究奧氏體在冷卻過程中的變化規(guī)律。在熱處理中，通常都是根據(jù)上述兩種冷卻方式分別測繪出過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線和過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，這兩種曲線能正確說明奧氏體在冷卻時的冷卻條件與相變間的關(guān)系，是熱處理的重要基礎(chǔ)。二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變（一）共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立

將共析鋼制成若干小圓形薄片試樣，加熱至AC1以上使其奧氏體化后，分別迅速放入到A1以下不同溫度(如710℃、650℃、600℃、550℃……)的恒溫鹽浴槽中，進行等溫轉(zhuǎn)變。分別測出在各溫度下，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的開始時間、終止時間及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物量，將這些時間畫在溫度-時間坐標圖上，并把各轉(zhuǎn)變開始點和轉(zhuǎn)變終了點分別用光滑曲線連起來，便得到共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變圖，如圖

5a。由于曲線形狀與字母“C”相似，故又稱C曲線。因過冷奧氏體在不同過冷度下，轉(zhuǎn)變所需時間相差很大，因而圖中采用對數(shù)坐標表示時間。（二）共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的分析圖5b中左邊一條曲線為過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變開始線，右邊一條曲線為過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變終止線。1、A1線以上是奧氏體穩(wěn)定區(qū)；2、A1線以下，轉(zhuǎn)變開始線以左是過冷奧氏體存在區(qū)；3、A1線以下，轉(zhuǎn)變終止線以右是轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)；4、轉(zhuǎn)變開始線和轉(zhuǎn)變終止線之間是過冷奧氏體和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物共存區(qū)。孕育期：工件的不平衡組織在給定溫度恒溫保持時，從到達該溫度至開始發(fā)生組織轉(zhuǎn)變所經(jīng)歷的時間為孕育期，也就是轉(zhuǎn)變開始線與縱坐標軸之間的時間。5、孕育期越長，過冷奧氏體越穩(wěn)定，反之越不穩(wěn)定。共析鋼等溫轉(zhuǎn)變曲線拐彎處(或稱鼻尖)約為550℃左右，孕育期最短，過冷奧氏體最不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變速度最快。6、Ms稱為上馬氏體點(或Ms點)，是指工件經(jīng)奧氏體化后以大于或等于馬氏體臨界冷卻速度淬火冷卻時，過冷奧氏體開始向馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度；7、Mf稱為下馬氏體點(或Mf點)，是指工件淬火冷卻到Ms點后，繼續(xù)冷卻時，馬氏體量不斷增多，一直到奧氏體停止向馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度。8、符號A＇表示殘留奧氏體(殘存奧氏體)，它是指工件淬火冷卻至室溫后殘存的奧氏體。（三）共析鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的

組織和性能共析鋼按轉(zhuǎn)變溫度和轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織不同，可分為三種不同類型的轉(zhuǎn)變：A1點至C曲線鼻尖區(qū)間的高溫轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是珠光體，故又稱為珠光體型轉(zhuǎn)變；C曲線鼻尖至Ms點區(qū)間的中溫轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是貝氏體，故又稱為貝氏體型轉(zhuǎn)變；在Ms點以下的低溫轉(zhuǎn)變，其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體，故又稱為馬氏體型轉(zhuǎn)變。

1.珠光體型轉(zhuǎn)變（A1～550℃）在高溫區(qū)間的過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變是擴散型相變，要進行鐵、碳原子的擴散和晶格改組。其轉(zhuǎn)變過程也是通過形核和核長大來完成的（1）在A1～650℃范圍內(nèi)，因轉(zhuǎn)變溫度較高，過冷度較小，故得到鐵素體與滲碳體相間的、片層間距較大(<0.4μm)的珠光體(P)，在低倍(<500倍)顯微鏡下就能分辨出片層形態(tài)，硬度<25HRC；（2）在650～600℃范圍內(nèi)，因過冷度增大，轉(zhuǎn)變速度加快，得到片層間距較小(0.2～0.4μm)的細珠光體，稱為索氏體，用符號“S”表示，只有在600倍以上的光學(xué)顯微鏡下，才能分辨出片層的形態(tài)，如圖6，硬度為25～35HRC；（3）在600～550℃范圍內(nèi)，因過冷度更大，轉(zhuǎn)變速度更快，得到片層間距更小(<0.2μm)的極細珠光體，稱為托氏體，用符號“T”表示，只有在電子顯微鏡下，才能分辨出片層的形態(tài)，如圖7，硬度為35～40HRC。※片狀珠光體的性能主要取決于片層間距離，片層間距越小，相界面就越多，變形抗力也越大，強度和硬度越高。另外因滲碳體片變薄，容易隨鐵素體一同變形而不脆斷，同時塑性與韌性也有所改善。2.貝氏體型轉(zhuǎn)變（550℃～Ms）中溫區(qū)間的過冷奧氏體在此溫度范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，用符號“B”表示，貝氏體是由過飽和α固溶體和碳化物組成的兩相組織。由于轉(zhuǎn)變溫度較低，只有碳原子的擴散，鐵原子基本不擴散，故貝氏體轉(zhuǎn)變是半擴散型轉(zhuǎn)變。按轉(zhuǎn)變溫度和貝氏體組織形態(tài)不同，貝氏體分為上貝氏體(B上)和下貝氏體(B下)兩種。（1）溫度范圍為550～350℃，形成上貝氏體，它是由大致平行、碳輕微過飽和的鐵素體板條為主體，板條間分布著短棒狀或短片狀碳化物所組成的兩相組織，在顯微鏡下觀察呈羽毛狀，如圖8。其硬度(40～45HRC)、強度比珠光體類型高，但塑性較低，脆性較大，很少使用。（2）下貝氏體形成溫度范圍為350℃～Ms，它是由雙凸透鏡片狀、碳過飽和的鐵素體為主體，片中分布著與片的縱向軸呈55°～65°角平行排列的碳化物所組成的兩相組織，在光學(xué)顯微鏡下觀察呈黑色針(片)狀，如圖9。下貝氏體硬度(45～55HRC)、強度較高，塑性、韌性良好。生產(chǎn)中常采用等溫淬火獲得下貝氏體，以提高零件的強韌性。3．馬氏體型轉(zhuǎn)變當奧氏體過冷到MS以下，即發(fā)生馬氏體型轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物是馬氏體，用符號“M”表示。因為馬氏體轉(zhuǎn)變是在連續(xù)冷卻過程中進行的，故馬氏體轉(zhuǎn)變詳細內(nèi)容將在后面的過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中討論。

亞共析鋼和過共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線與共析鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線相比，分別多出一條先析出鐵素體和先析出二次滲碳體的析出線。先共析相的量隨著過冷度的增加而逐漸減少，隨著轉(zhuǎn)變溫度越低時，先共析相的量就越少，珠光體的量相應(yīng)地就越多，因而鋼的性能也就不同。三、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變

在生產(chǎn)實際中，大多熱處理工藝都是在連續(xù)冷卻過程中進行的，如一般淬火、正火、退火等。因此，為了研究過冷奧氏體在連續(xù)冷卻時的轉(zhuǎn)變規(guī)律，必須要先測出過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線。圖10是用實驗方法測得的共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線圖。

Ps線為過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的開始線

Pf線為過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變終了線

K線為過冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變中止線即當冷卻速度與K線相交時，過冷奧氏體不再向珠光體轉(zhuǎn)變，而一直保留到Ms點以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。vk

稱為上臨界冷卻速度(或稱馬氏體臨界冷卻速度)，它是獲得全部馬氏體的最小冷卻速度。vk′稱為下臨界冷卻速度，它是獲得全部珠光體的最大冷卻速度。1、共析鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線較等溫轉(zhuǎn)變曲線向右下方移一些，且只有C曲線上半部分，沒有下半部分，即不發(fā)生貝氏體轉(zhuǎn)變。2、在連續(xù)冷卻過程中，由于過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變是在一個溫度區(qū)間內(nèi)進行的，因而，在同一冷卻速度下，先后轉(zhuǎn)變獲得的組織粗細不均勻。有時在某種冷卻速度下還可獲得幾種轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的混合組織。1、馬氏體轉(zhuǎn)變當冷卻速度大于臨界冷卻速度vk時，奧氏體被過冷到MS點以下，就開始發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。（1）由于這時轉(zhuǎn)變溫度低，過冷度很大，鐵、碳原子均不能擴散，只有依靠鐵原子作短距離移動來完成γ—Fe向α—Fe

晶格改組；（2）馬氏體形成速度極快，使原來固溶于奧氏體中的碳來不及析出，被全部保留在α—Fe晶格中，即過冷奧氏體直接轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚讦痢狥e中的過飽和固溶體，這就是馬氏體，用符號“M”表示。（3）馬氏體中的含碳量與原來奧氏體中的含碳量是相同的。2、馬氏體的組織形態(tài)

馬氏體組織形態(tài)主要有針片狀和板條狀兩種，其組織形態(tài)主要取決于奧氏體的含碳量（1）若ωc>1.0%時，形成針片狀高碳馬氏體，其立體形態(tài)呈雙凸透鏡狀，在顯微鏡下看到的是截面形態(tài)，故呈片狀或針狀，如圖11。（2）若ωc<0.20%時，形成板條狀低碳馬氏體，其立體形態(tài)呈橢圓形截面的細長條狀，成群相互平行地定向排列，故在顯微鏡下看為一束束細長板條狀組織，如圖12。若ωc

在0.20%～1.0%之間，形成針片狀和板條狀的混合組織。

圖11針片狀馬氏體顯微組織（T12A鋼）圖12板條狀馬氏體顯微組織（15鋼）3.馬氏體的性能（1）馬氏體的強度、硬度主要取決于馬氏體含碳量，如圖13。馬氏體強度、硬度隨馬氏體含碳量的增加而升高，尤其是含碳量較低時增高比較明顯，當馬氏體的含碳量超過0.6%以后圖13馬氏體強度、硬度與含碳量關(guān)系就趨于平緩。（2）馬氏體的塑性和韌性也與馬氏體含碳量有關(guān)。針片狀高碳馬氏體的塑性和韌性很差，而板條狀低碳馬氏體有良好的塑性和韌性，強韌性高，韌脆轉(zhuǎn)變溫度低?？梢姡樒瑺铖R氏體的性能特點是硬度高而脆性大；而板條狀馬氏體不僅具有較高的強度和硬度，還具有良好的塑性和韌性。此外，鋼的組織不同，其比體積(即單位質(zhì)量物質(zhì)的體積，俗稱比容)也不同，馬氏體比體積最大，奧氏體比體積最小，珠光體比體積介于二者之間。（3）鋼淬火得到馬氏體時體積要膨脹，產(chǎn)生應(yīng)力，易導(dǎo)致鋼件變形和開裂。

4.馬氏體轉(zhuǎn)變的特點（1）過冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變是無擴散型相變，即只有晶格的改組，沒有鐵、碳原子的擴散。馬氏體轉(zhuǎn)變的速度極快。（2）馬氏體轉(zhuǎn)變是在一個溫度范圍內(nèi)形成的，若在MS與Mf間的某一溫度等溫，則馬氏體量不會顯著增加，即馬氏體形核數(shù)取決于溫度，與時間無關(guān)；（3）MS與Mf的位置與冷卻速度無關(guān)，主要取決于奧氏體的含碳量，含碳量越高，MS與Mf溫度越低。（4）馬氏體轉(zhuǎn)變的不完全性，當奧氏體的含碳量超過0.50%時，Mf降至室溫以下，因此淬火至室溫時，馬氏體轉(zhuǎn)變并未百分之百的完成，而是保留了一定數(shù)量的殘留奧氏體。殘留奧氏體量隨奧氏體含碳量的增加而增多。

殘留奧氏體的存在不僅降低了淬火鋼的硬度和耐磨性，而且在零件長期使用中，殘留奧氏體將繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使零件尺寸發(fā)生變化，尺寸精度降低。因此，對某些高精度零件(如精密量具、精密絲杠等)，淬火冷卻至室溫后，繼續(xù)在一般制冷設(shè)備或低溫介質(zhì)中冷卻(如干冰+酒精可冷卻到-78℃，液態(tài)氧可冷卻到-183℃)，以盡量減少殘留奧氏體量，這種處理稱為“冷處理”。（三）過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用由于過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線的測定比較困難，而且有些使用較廣泛的鋼種的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線至今尚未被測出，所以，目前生產(chǎn)技術(shù)中常應(yīng)用過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線定性地、近似地來分析奧氏體在連續(xù)冷卻中的轉(zhuǎn)變。下面以共析鋼為例，將連續(xù)冷卻速度曲線畫在等溫轉(zhuǎn)變圖上，根據(jù)與C曲線相交的位置，可估計出連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，如圖14。圖中v1相當于隨爐冷卻(退火)，根據(jù)它與C曲線相交的位置，可估計出連續(xù)冷卻后轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體，硬度為170～220HBS；v2相當于空冷(正火)，可估計出轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，硬度為25～35HRC；v3相當于油冷(油淬)，它只與C曲線轉(zhuǎn)變開始線相交于550℃左右處，未與轉(zhuǎn)變終了線相交，這表明只有一部分過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w，其余的被過冷到MS點以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，最后得到托氏體與馬氏體兩相的混合組織，硬度為45～55HRC；v4相當于水或鹽水冷(淬火)，冷卻曲線不與C曲線相交，一直被過冷到與MS點相交，過冷奧氏體開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，最后得到馬氏體和殘留奧氏體組織，硬度為55～65HRC?！?-4鋼的退火與正火

在機械零件及工模具等加工中，往往要經(jīng)過各種冷、熱加工，而且在加工工序中還要穿插熱處理工序。退火與正火主要是用于消除鑄造、鍛造、焊接等熱加工過程中產(chǎn)生的某些缺陷，為隨后的切削加工或最終熱處理作組織上的準備。所以退火與正火屬于預(yù)先熱處理；對于某些性能要求不高的零件，經(jīng)退火與正火后可直接使用，此時退火與正火也就成為最終熱處理。退火或正火的主要目的：1．降低或調(diào)整鋼件硬度，提高塑性，以利于隨后的切削加工或塑性變形加工，如沖壓、拉拔等。2．消除殘余應(yīng)力，以穩(wěn)定鋼件尺寸并防止其變形和開裂。3．細化晶粒，均勻成分，改善組織，提高鋼的力學(xué)性能。4．為最終熱處理（淬火、回火等）作組織上的準備。一、鋼的退火將工件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后緩慢冷卻以獲得穩(wěn)定的組織的一種熱處理工藝方法。根據(jù)鋼的成分與退火工藝目的的不同，常用的幾種退火方法及應(yīng)用如下：1、完全退火將亞共析鋼工件加熱到AC3以上20～50℃，保溫一定時間，隨爐緩慢冷卻到600℃左右時，再出爐在空氣中冷卻的工藝方法。用途：完全退火主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、焊件等。不宜用于過共析鋼，因為加熱到Accm溫度以上緩慢冷卻時會沿奧氏體晶界析出網(wǎng)狀二次滲碳體，使鋼的脆性明顯增大。但完全退火所需時間比較長，是一種較費時的工藝。為縮短完全退火時間，生產(chǎn)中常采用等溫退火方法等溫退火:即將工件加熱到高于Ac3(或Ac1)的溫度，保持適當時間后，較快地冷卻到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間的適當溫度并等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w類型組織后，出爐在空氣中冷卻的退火工藝。等溫退火與完全退火目的相同，但所用時間比完全退火縮短約1／3，并能獲得均勻的組織。等溫退火主要用于過冷奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼。2．球化退火將過共析鋼加熱到Acl以上20～30℃，充分保溫后隨爐緩冷到600℃以下再出爐空冷的工藝方法。適用范圍：主要適用于共析鋼、過共析鋼和合金鋼。目的：使鋼中的片狀滲碳體和網(wǎng)狀二次滲碳體變?yōu)榱睿越档弯摰挠捕?，改善切削加工性，并為后續(xù)熱處理做好組織準備。碳化物呈顆粒狀彌散分布于鐵素體基體中的珠光體稱為粒狀珠光體，如圖15。若鋼中存在有嚴重的網(wǎng)狀二次滲碳體，應(yīng)在球化退火前進行一次正火。圖15粒狀珠光體顯微組織3．均勻化退火均勻化退火是將工件加熱到AC3以上150～250℃（通常為1000～1200℃），并長時間保溫（約10～15h），然后再隨爐緩慢冷卻，以使工件化學(xué)成分和組織達到均勻化的工藝方法。也有的稱為擴散退火適用范圍：主要用于合金鋼鑄錠或鑄件，目的是為了消除鑄造結(jié)晶過程中產(chǎn)生的枝晶偏析，使成分均勻化。。均勻化退火后，鋼的晶粒過分粗大，因此，隨后還應(yīng)進行一次完全退火或正火來消除過熱缺陷。均勻化退火耗費能量很大，時間長，成本高。主要用于質(zhì)量要求高的優(yōu)質(zhì)合金鋼的鑄錠或鑄件。4．去應(yīng)力退火通常將工件加熱到500～600℃，保溫后隨爐緩冷至200℃以下出爐空冷。由于加熱溫度低于Acl，故鋼在去應(yīng)力退火過程中不發(fā)生相變目的：為了去除工件由塑性變形加工、切削加工或焊接造成的應(yīng)力以及鑄件內(nèi)存在的殘余應(yīng)力而進行的退火。適用范圍：去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件、鍛壓件、焊件、切削加工件的殘留應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減小變形，對于形狀復(fù)雜和壁厚不均勻的零件尤為重要。二、鋼的正火指將工件加熱到完全奧氏體化，經(jīng)保溫后在空氣中冷卻的熱處理工藝1、正火的加熱溫度與鋼的化學(xué)成分有關(guān)。一般低碳鋼的加熱溫度為AC3以上100～150℃；中碳鋼的加熱溫度為AC3以上50～100℃；過共析鋼的加熱溫度為Accm以上30～50℃。保溫后一般在空氣中冷卻，但一些大型工件或在氣溫較高的夏天，有時也采用吹風(fēng)或噴霧冷卻。2、正火的特點（與退火相比）（1）奧氏體化溫度高；（2）冷卻速度稍快，過冷度較大，因此正火后所得到的組織比較細小，強度和硬度比退火高一些，對含碳為0.6～1.4%的鋼經(jīng)正火后，組織中一般不出現(xiàn)先共析相，只形成偽共析的珠光體或索氏體，所以使強度和硬度得到提高；（3）具有操作簡便、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、成本低等特點。生產(chǎn)中一般優(yōu)先采用正火工藝。3、生產(chǎn)中正火主要作用（1）改善低碳鋼和低碳合金鋼切削加工性能，一般認為鋼的硬度在160～230HBS范圍內(nèi)為最佳。低碳鋼和低碳合金鋼退火后鐵素體所占比例較大，硬度偏低，切削加工時都有“粘刀”現(xiàn)象，而且表面粗糙度參數(shù)值都較大。通過正火能適當提高硬度，改善切削加工性。因此，低碳鋼、低碳合金鋼都選擇正火作為預(yù)備熱處理；而ωc>0.5%的中高碳鋼、合金鋼都選擇退火作為預(yù)備熱處理。（2）消除過共析鋼中的網(wǎng)狀滲碳體，為球化退火作組織準備。對于過共析鋼，正火加熱到Accm以上可使網(wǎng)狀滲碳體充分溶解到奧氏體中，空氣冷卻時滲碳體來不及析出，因而消除了網(wǎng)狀滲碳體組織，同時細化了珠光體組織，有利于以后的球化處理。（3）作為使用性能要求不高的普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理；對一些大型的或形狀較復(fù)雜的零件，淬火可能有開裂危險時，用正火代替調(diào)質(zhì)處理，而作為這類零件的最終熱處理，如鐵道車輛的車軸。（4）用于淬火返修件，消除應(yīng)力，細化組織，防止重新淬火時產(chǎn)生變形與開裂。退火與正火的加熱溫度范圍及熱處理工藝曲線，示意于圖16中§3-5鋼的淬火淬火：將工件加熱奧氏體化后以適當方式冷卻，獲得馬氏體或(和)貝氏體組織的熱處理工藝。淬火目的：為了得到馬氏體或(和)貝氏體組織。淬火是強化鋼最重要的熱處理方法。適用范圍：重要的結(jié)構(gòu)件，特別是承受動載荷和劇烈摩擦作用的零件，以及各種類型的工具必須指出，馬氏體不是熱處理所要求的最終組織。在淬火之后必須配以適當?shù)幕鼗鸸に?；淬火馬氏體在不同回火溫度下可獲得不同組織，從而使鋼具有不同的力學(xué)性能，以滿足各類工具或零件的使用要求。淬火作用：是為回火時調(diào)整和改善鋼的性能作好組織準備，而回火才能最后決定工件的使用性能和壽命，所以一般淬火后必須進行回火。一、淬火工藝（一）淬火加熱溫度（二）淬火加熱時間（三）淬火冷卻介質(zhì)二、常用淬火方法（一）單介質(zhì)淬火(水淬或油淬)（二）雙介質(zhì)淬火(雙液淬火)（三）馬氏體分級淬火(分級淬火)（四）貝氏體等溫淬火三、鋼的淬透性（一）淬透性與淬硬性概念

（二）淬透性的應(yīng)用四、淬火缺陷

過熱與過燒；氧化與脫碳；硬度不足和軟點；變形和開裂。

§3-6淬火鋼的回火一、淬火工藝（一）淬火加熱溫度鋼的化學(xué)成分是決定其淬火加熱溫度的最主要因素，碳鋼的淬火加熱溫度一般可利用Fe-Fe3C相圖來選擇，如圖17所示。其原則為：1、亞共析鋼淬火加熱溫度一般為AC3+(30～50℃)，以得到全部細小的奧氏體晶粒，淬火后為均勻細小的馬氏體組織。原因：（1）若加熱溫度在AC1～AC3之間，淬火后組織中將有一部分先共析鐵素體存在，使鋼的淬火硬度降低；（2）若加熱溫度超過AC3過高時，奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗大的馬氏體組織，鋼的性能變差，淬火應(yīng)力增大，導(dǎo)致變形和開裂。2、共析鋼和過共析鋼淬火加熱溫度為AC1+(20～30℃)，淬火后共析鋼得到細小馬氏體，過共析鋼為馬氏體和少量滲碳體組織，滲碳體的存在不降低硬度還可提高鋼的硬度和耐磨性。原因：（1）若加熱溫度在Accm以上，由于滲碳體全部溶入奧氏體中，提高了奧氏體含碳量，淬火后殘留奧氏體量增多，鋼的硬度和耐磨性將會降低；另外，因奧氏體晶粒粗化，淬火后得到粗大馬氏體，使鋼的脆性增大。（2）若加熱溫度低于ACl，工件沒有發(fā)生相變，達不到淬火目的。3、合金鋼的淬火加熱溫度的選擇原則：（1）根據(jù)其臨界點來確定。但大多數(shù)合金元素有阻礙奧氏體晶粒長大的作用，所以合金鋼的淬火溫度一般可以高出臨界點多一點，這有利于合金元素在奧氏體中的溶解，獲得更好的淬火效果。（2）工件的形狀與尺寸、淬火冷卻介質(zhì)或淬火方法等不同，其淬火加熱溫度也有所不同。故在實際生產(chǎn)中必須全面考慮各種因素的影響，結(jié)合具體情況來確定合適的淬火加熱溫度。返回（二）淬火加熱時間：升溫時間(工件加熱到預(yù)定處理溫度的時間)和保溫時間。加熱時間的影響因素：加熱介質(zhì)、加熱速度、鋼的種類、工件形狀和尺寸、裝爐方式、裝爐量等。生產(chǎn)中常根據(jù)實際情況,綜合考慮上述各個影響因素，并通過實驗才能合理地選定。也可依據(jù)有關(guān)資料中的經(jīng)驗公式計算確定。返回（三）淬火冷卻介質(zhì)（冷卻速度）：淬火冷卻介質(zhì)是指工件進行淬火時所用的介質(zhì)1、依據(jù)：在淬火冷卻時，既要快速冷卻(淬火冷卻速度必須大于臨界冷卻速度Vk)以保證淬火工件得到馬氏體組織，但又要減小變形和防止開裂(快冷不可避免地會帶來較大的內(nèi)應(yīng)力)。因此，冷卻是關(guān)系到淬火質(zhì)量高低的關(guān)鍵操作。圖18理想的淬火冷卻曲線（1）A1點處過冷奧氏體較穩(wěn)定，冷卻速度可慢些（2）曲線鼻尖處過冷奧氏體最不穩(wěn)定，必須進行快速冷卻，且冷卻速度應(yīng)大于馬氏體臨界冷卻速度，以保證過冷奧氏體能避開非馬氏體型的組織轉(zhuǎn)變；（3）在Ms點及以下的冷卻速度要更緩慢一些，以減小產(chǎn)生的淬火應(yīng)力，避免由此而產(chǎn)生的變形和開裂。

找到具有理想淬火冷卻曲線的介質(zhì)是困難的?，F(xiàn)生產(chǎn)中常用的冷卻介質(zhì)都不能完全滿足理想冷卻速度的要求，在淬火時應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實際情況合理地選用。2、冷卻介質(zhì)水：是經(jīng)濟的且冷卻能力較強的淬火介質(zhì)，主要用于形狀簡單、截面尺寸較大的碳鋼工件。淬火油：（礦物油或植物油）是另一種使用較廣的淬火介質(zhì)，其主要用于形狀復(fù)雜的中、小合金鋼工件。熔融狀態(tài)的鹽或堿：只用于形狀復(fù)雜和變形要求嚴格的小件的分級淬火或等溫淬火此外，還有在水中加入鹽、堿、聚醚、聚乙烯醇、水玻璃等所形成的各種水溶液，乳化液，肥皂液等也都是生產(chǎn)中常用的淬火冷卻介質(zhì)。返回二、常用淬火方法

根據(jù)鋼材成分及對組織、性能和鋼件尺寸精度的要求，在保證技術(shù)要求規(guī)定的前提下，應(yīng)選擇簡便而經(jīng)濟的淬火方法。（一）單介質(zhì)淬火(水淬或油淬)單介質(zhì)淬火是將工件加熱奧氏體化后浸入某一種冷卻介質(zhì)中冷卻的淬火工藝，如圖19中①所示。特點：此法操作簡便，易實現(xiàn)機械化和自動化，但易產(chǎn)生變形和開裂適用范圍：一般形狀簡單的碳鋼件在水中淬火，合金鋼件和尺寸較小的碳鋼件在油中淬火。（二）雙介質(zhì)淬火(雙液淬火)

例如先水淬后油冷、先水淬后空冷等。雙介質(zhì)淬火是將工件加熱奧氏體化后先浸入冷卻能力強的介質(zhì)，在組織即將發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變時立即轉(zhuǎn)入冷卻能力弱的介質(zhì)中冷卻的淬火工藝，如圖5-19中②所示。特點：此種方法操作時的困難在于水中停留時間不易控制，過早淬不硬，過遲仍有變形淬裂可能。如能控制好工件在水中停留的時間，就能有效的防止淬火變形和開裂，因此要求有較高的操作技術(shù)。適用范圍：主要用于形狀復(fù)雜的高碳鋼件和尺寸較大合金鋼件的淬火（三）馬氏體分級淬火(分級淬火)馬氏體分級淬火是將工件加熱奧氏體化后浸入溫度稍高或稍低于Ms點的堿浴或鹽浴中保持適當時間，在工件整體達到介質(zhì)溫度后取出空冷以獲得馬氏體的淬火工藝，如19中③所示。特點：馬氏體分級淬火比雙介質(zhì)淬火易于操作，能夠減小工件中的熱應(yīng)力，并緩和相變產(chǎn)生的組織應(yīng)力，可有效地防止工件的變形和開裂。適用范圍：主要用于尺寸較小、形狀較復(fù)雜工件的淬火。（四）貝氏體等溫淬火(等溫淬火)貝氏體等溫淬火是將工件加熱奧氏體化后快冷到貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間等溫保持，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的淬火工藝，如圖19中④所示。特點：貝氏體等溫淬火后的工件淬火應(yīng)力很小，不易變形和開裂，具有較高的強度、韌性和耐磨性，但生產(chǎn)周期長，效率低。適用范圍：主要用于處理形狀復(fù)雜和尺寸要求精確，強韌性要求較高的各種中、高碳鋼和合金鋼制造的小型復(fù)雜工件，如某些工模具和彈簧等。應(yīng)當指出，由于馬氏體具有轉(zhuǎn)變不完全的特點，而對于量具、精密軸承、精密絲杠、精密刀具等這類工件，殘余奧氏體的存在會影響其在使用中的尺寸穩(wěn)定，甚至造成報廢。故對于這類工件均應(yīng)在淬火之后進行一次冷處理，這樣可以消除殘余奧氏體，穩(wěn)定工件尺寸，獲得更多的馬氏體，還提高了硬度。大多數(shù)鋼種的Mf點在-60℃左右，所以生產(chǎn)實際中的冷處理大多選用-70～-80℃。選高了起不到冷處理的效果，選低了又不經(jīng)濟。返回三、鋼的淬透性（一）淬透性與淬硬性概念鋼的淬透性是評定鋼淬火質(zhì)量的一個重要參數(shù)，它對于鋼材選擇，編制熱處理工藝都具有重要意義。（1）淬透性：指在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。換句話說，淬透性是鋼材的一種屬性，是指鋼淬火時獲得馬氏體的能力?？捎迷谝?guī)定條件下的有效淬硬層深度來表示。有效淬硬層深度：指從淬硬的工件表面量至規(guī)定硬度值處(一般為550HV)的垂直距離；也可用臨界直徑d0來表示(鋼制圓柱試樣在某種介質(zhì)中淬冷后，中心得到全部或50%馬氏體組織的最大直徑)。淬透性主要影響因素：鋼中合金元素的種類和含量，除鈷外，大多數(shù)合金元素都能顯著提高鋼的淬透性。此外，奧氏體化條件對淬透性也有較大影響。鋼淬火后可以獲得較高硬度，不同化學(xué)成分的鋼淬火后所得馬氏體組織的硬度值是不相同的。（2）淬硬性：以鋼在理想條件下淬火所能達到的最高硬度來表征的材料特性，稱為淬硬性。淬硬性主要影響因素：主要與鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)有關(guān)，更確切地說，它取決于淬火加熱時間。

溶于奧氏體中的碳的質(zhì)量分數(shù)的多少。奧氏體中碳的質(zhì)量分數(shù)越高，鋼的淬硬性越高，淬火后硬度值也越高。（3）淬硬性與淬透性的區(qū)別①淬硬性：是指鋼在淬火時的硬化能力，用淬火后馬氏體所能達到的最高硬度表示，它主要取決于馬氏體中的含碳量，合金元素對它沒有顯著影響。②淬透性：是鋼的一種工藝性能，對于一種鋼它是完全確定的，它的大小用規(guī)定條件的淬硬層深度表示，其主要取決于鋼被加熱奧氏體化后的成分。③淬火后硬度高的鋼，不一定淬透性就高；淬火后硬度低的鋼，不一定淬透性就低。如低碳合金鋼的淬透性相當好，但它的淬硬性卻不高；再如高碳工具鋼的淬透性較差，但它的淬硬性很高。（4）零件的淬硬層深度與淬透性的區(qū)別淬硬層深度：是指在具體條件下淬火得到的馬氏體到半馬氏體層的厚度，是不確定的，除取決于鋼的淬透性外，還與零件形狀、尺寸、采用的冷卻介質(zhì)及其它外界因素有關(guān)。如同一鋼種在相同的奧氏體化條件下，水淬要比油淬的淬硬層深；小件要比大件的淬硬層深。這決不能因此就說成是，同一種鋼水淬比油淬的淬透性好，小件比大件的淬透性好。返回（二）淬透性的應(yīng)用鋼的淬透性是選用材料和制訂熱處理工藝規(guī)程時的主要依據(jù)，在機械設(shè)計中也有重要的指導(dǎo)作用。（1）若工件整個截面都被淬透，回火后工件表面和心部組織和性能均勻一致。（2）若工件整個截面未被淬透，回火后整個截面硬度雖近似一致，但未淬透部分的屈服點和韌性卻明顯降低。（3）機械中許多大截面和形狀復(fù)雜的重要零件，以及軸向承受拉應(yīng)力或壓應(yīng)力或交變應(yīng)力、沖擊載荷的連桿、螺柱、鍛模、錘桿等，應(yīng)選用淬透性高的鋼；（4）對承受交變彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、沖擊載荷和局部磨損的軸類零件，其表面受力很大，心部受力較小，不要求全部淬透，可選用淬透性較低的鋼；（5）焊接件一般選用淬透性低的鋼，否則易在焊縫和熱影響區(qū)出現(xiàn)淬火組織，導(dǎo)致變形和開裂；（6）承受交變應(yīng)力和振動的彈簧，為防止心部淬不透，導(dǎo)致工作時產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)選用淬透性高的鋼。返回四、淬火缺陷工件在淬火加熱和冷卻過程中，由于加熱溫度高，冷卻速度快，很容易產(chǎn)生某些缺陷。在熱處理過程中設(shè)法減輕各種缺陷的影響，對提高產(chǎn)品質(zhì)量有重要的實際意義。1、過熱與過燒（1）過熱：工件在熱處理加熱時，由于加熱溫度偏高而使晶粒過度長大，導(dǎo)致力學(xué)性能顯著降低的現(xiàn)象稱為過熱。危害：工件過熱后，形成粗大的奧氏體晶粒，可以通過正火和退火來消除。（2）過燒：工件加熱溫度過高，致使晶界氧化和部分熔化的現(xiàn)象稱為過燒。危害：過燒工件淬火后強度低，脆性大，且無法補救，只能報廢防止措施：過熱和過燒主要都是由于加熱溫度過高引起的，因此，合理確定加熱規(guī)范，嚴格控制加熱溫度和時間可以防止過熱和過燒。返回2、氧化與脫碳氧化：工件在加熱時，介質(zhì)中的O2、CO2、H2O等與之反應(yīng)生成氧化物的過程稱為氧化。

危害：氧化使工件表面燒損，增大表面粗糙度參數(shù)值，減小工件尺寸，甚至使工件報廢。脫碳：工件在加熱時介質(zhì)與其表層的碳發(fā)生反應(yīng)，使表層碳的質(zhì)量分數(shù)降低的現(xiàn)象稱為脫碳。危害：脫碳使工件表面碳的質(zhì)量分數(shù)降低，使力學(xué)性能下降，引起工件早期失效。防止措施：（1）控制加熱介質(zhì)的化學(xué)成分和性質(zhì)，使之對工件不發(fā)生氧化與脫碳反應(yīng)，如采用可控氣氛、氮基氣氛等；（2）工件表面進行涂層保護和真空加熱。返回3、硬度不足和軟點硬度不足：鋼件淬火后硬度達不到技術(shù)要求，稱為硬度不足。加熱溫度過低或保溫時間過短；淬火介質(zhì)冷卻能力不夠；工件表面氧化脫碳等，均容易使工件淬火后達不到要求的硬度值。軟點：鋼件淬火硬化后，其表面存在硬度偏低的局部小區(qū)域，該小區(qū)域稱為軟點。防止措施：工件產(chǎn)生硬度不足和大量的軟點時，可在退火或正火后，重新進行正確的淬火即可消除硬度不足和大量的軟點。返回4．變形和開裂變形：淬火時工件產(chǎn)生形狀或尺寸偏差的現(xiàn)象。開裂：淬火時工件產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。工件產(chǎn)生變形與開裂的主要原因：由于熱處理過程中工件內(nèi)部存在著較大的內(nèi)應(yīng)力造成的。熱應(yīng)力：指工件加熱和(或)冷卻時，由于不同部位出現(xiàn)溫差而導(dǎo)致熱脹和(或)

冷縮不均所產(chǎn)生的應(yīng)力。相變應(yīng)力：熱處理過程中，因工件不同部位組織轉(zhuǎn)變不同步而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力淬火應(yīng)力：工件在淬火時，熱應(yīng)力和相變應(yīng)力同時存在，這兩種應(yīng)力總稱為淬火應(yīng)力。當淬火應(yīng)力大于鋼的屈服點時，工件就會發(fā)生變形；當淬火應(yīng)力大于鋼的抗拉強度時，工件就會產(chǎn)生開裂。防止措施：為減少工件淬火時產(chǎn)生變形和開裂現(xiàn)象，要從工件的整個工藝過程考慮（1）正確選擇材料、編制熱冷加工搭配合理的工序和合理設(shè)計工件的結(jié)構(gòu)外，還必須在熱處理工藝方面采取措施，采用合理的熱處理工藝；（2）正確編制淬火時的加熱溫度、保溫時間和冷卻方式，淬火后及時進行回火處理，采用正確的操作方法可以有效地減少工件變形和開裂現(xiàn)象。返回§3-6淬火鋼的回火淬火的缺點：淬火鋼的組織主要由馬氏體和少量殘余奧氏體組成(有時還有未溶碳化物)，其內(nèi)部存在很大的內(nèi)應(yīng)力，脆性大，韌性低，一般都不能直接使用，如不及時消除，將會引起工件的變形，甚至開裂?；鼗穑簩⒐ぜ慊鸷?，重新加熱到AC1以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。目的：1、減少和消除淬火時產(chǎn)生的淬火應(yīng)力，降低脆性，減小工件變形，防止開裂；

2、穩(wěn)定組織與尺寸，保證工件在使用中不發(fā)生變形，獲得強度和韌性之間較好的配合，達到工件所要求的使用性能。一、淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變與性能變化（一）淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變

馬氏體分解，殘余奧氏體分解，碳化物轉(zhuǎn)變，碳化物的聚集長大與鐵素體的再結(jié)晶（二）淬火鋼回火時的性能變化二、回火種類及應(yīng)用

1、低溫回火(<250℃)2、中溫回火(250～500℃)3、高溫回火(>500℃)三、回火脆性

1、低溫回火脆性

；2、高溫回火脆性§3-7鋼的表面熱處理

1．回火第一階段(≤200℃)——馬氏體分解（1）在80℃以下溫度回火時，淬火鋼沒有明顯的組織轉(zhuǎn)變，此時只發(fā)生馬氏體中碳的偏聚，沒有開始分解。（2）100℃以上回火時，馬氏體開始分解，碳以ε碳化物(Fe2.4C的過渡型碳化物)形式析出，使馬氏體碳的過飽和度逐漸降低，在這一階段中，由于回火溫度較低，馬氏體中僅析出了一部分過飽和的碳原子，但此時α相仍保持針狀特征，它仍是碳在α-Fe中的過飽和固溶體。這種由過飽和度較低的α相與極細的ε碳化物所組成的混合組織，稱為回火馬氏體，如21所示。特點：硬度降低不明顯，但由于碳化物的析出，晶格畸變降低，使淬火應(yīng)力有所減小。返回2．回火第二階段(200～300℃)——殘余奧氏體分解淬火鋼中殘留奧氏體從200℃開始分解，到300℃左右基本結(jié)束，殘余奧氏體分解是通過碳原子的擴散先形成偏聚區(qū)，進而分解為α相和碳化物的混合組織，即轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w。由于在回火的第一階段馬氏體分解尚未結(jié)束，在此階段中馬氏體分解繼續(xù)進行，到350℃左右馬氏體含碳量降至接近平衡成分，馬氏體分解才基本結(jié)束。特點：馬氏體的繼續(xù)分解雖然會使鋼的硬度降低，但同時由于較軟的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)檩^硬的下貝氏體，故此階段內(nèi)鋼的硬度沒有明顯降低，淬火應(yīng)力且進一步減小。返回3．回火第三階段(250～400℃)——碳化物轉(zhuǎn)變在250℃以上回火時，隨著溫度的升高，碳原子的擴散能力增強，鐵原子也恢復(fù)了擴散能力，馬氏體分解和殘余奧氏體分解析出的過渡ε碳化物逐漸向穩(wěn)定的滲碳體轉(zhuǎn)變，到400℃時全部轉(zhuǎn)變?yōu)闃O其細小球狀顆粒滲碳體。隨著碳化物的析出和轉(zhuǎn)變，馬氏體中碳的質(zhì)量分數(shù)不斷降低,馬氏體的晶格畸變消失，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體，但仍保持針狀，于是得到由針狀鐵素體和極其細小的球狀顆粒滲碳體組成的兩相組織，稱為回火托氏體。特點：淬火應(yīng)力基本消除，硬度有所下降，塑性、韌性得到提高。返回4．回火第四階段(>400℃)——碳化物的聚集長大與

鐵素體的再結(jié)晶在400℃以上回火時，由于回火溫度已經(jīng)很高，碳原子和鐵原子均具有較強的擴散能力，高度彌散分布的滲碳體逐漸聚集長大，在500～600℃以上時，α相逐漸發(fā)生再結(jié)晶，使鐵素體形態(tài)失去原來的板條狀或片狀，轉(zhuǎn)變成為多邊形晶粒。這種在多邊形鐵素體基體上分布著球粒狀滲碳體的兩相組織，稱為回火索氏體，回火索氏體具有良好的綜合力學(xué)性能。特點：應(yīng)力和晶格畸變完全消除，硬度明顯下降。綜上所述，淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變是在不同溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生的，但多半又是交叉重疊進行的，即在同一回火溫度，可能進行幾種不同的變化。返回（二）淬火鋼回火時的性能變化淬火鋼回火后的性能取決于組織變化，隨著回火溫度升高，強度、硬度降低，塑性、韌性提高。溫度越高，其變化越明顯。1、在較低溫度（200～300℃）回火時，因內(nèi)應(yīng)力消除，鋼的強度得到提高，隨著回火溫度的進一步提高，鋼的強度迅速下降。而鋼的塑性和韌性隨回火溫度的提高穩(wěn)步增長，在600℃左右回火時，塑性和韌性達到較高的數(shù)值，并保持相當高的強度。圖

2340鋼回火后的力學(xué)性能與回火溫度的關(guān)系在硬度相同時，回火托氏體和回火索氏體比由過冷奧氏體直接轉(zhuǎn)變的一般托氏體和索氏體的性能高，它們具有較高的強度、塑性和韌性。這主要是由于回火組織中滲碳體呈粒狀形態(tài)存在的緣故。2、回火溫度是決定工件回火后硬度的主要因素，回火時間增長，工件的硬度也下降，但增長到一定程度后硬度下降就趨向平緩。3、冷卻方式對回火后的性能影響不大。為防止回火后重新產(chǎn)生應(yīng)力，回火后一般采用在空氣中緩慢冷卻。返回1．低溫回火(<250℃)特點：經(jīng)低溫回火后組織為回火馬氏體，保持了淬火組織的高硬度和耐磨性，降低了淬火應(yīng)力，減小了鋼的脆性，低溫回火后硬度一般為58～64HRC。適用范圍：低溫回火主要用于高碳鋼、合金工具鋼制造的刃具、量具、冷作模具、滾動軸承及滲碳件、表面淬火件等。2．中溫回火(250～500℃（卓越)特點：淬火鋼經(jīng)中溫回火后組織為回火托氏體，大大降低了淬火應(yīng)力，使工件獲得高的彈性極限和屈服強度，并具有一定的韌性。中溫回火后硬度為35～50HRC。適用范圍：主要用于處理彈性元件，如各種卷簧、板簧、彈簧鋼絲；以及熱作模具，如熱鍛模、壓鑄模等。有些受小能量多次沖擊載荷的結(jié)構(gòu)件，為了提高強度，增加小能量多沖抗力，也采用中溫回火。返回3．高溫回火(>500℃)特點：組織為回火索氏體，淬火應(yīng)力可完全消除，強度較高，有良好的塑性和韌性，即具有良好的綜合力學(xué)性能，高溫回火后硬度一般為200～350HBS。適用范圍：主要用于各種重要結(jié)構(gòu)件，如軸、連桿、螺栓、齒輪等工件?！{(diào)質(zhì)處理：工件經(jīng)淬火后再進行高溫回火的復(fù)合熱處理工藝又稱為調(diào)質(zhì)處理。（1）在抗拉強度大致相同的情況下，調(diào)質(zhì)后的塑性和韌性均顯著高于正火，見表

2。（2）調(diào)質(zhì)處理可作為最終熱處理，但由于調(diào)質(zhì)處理后鋼的硬度不高，便于切削加工，并能得到較好的表面質(zhì)量，因此也可作為表面淬火和化學(xué)熱處理的預(yù)備熱處理。返回三、回火脆性：隨回火溫度提高而韌性下降的現(xiàn)象稱為鋼的

回火脆性1．低溫回火脆性發(fā)生在250～400℃的脆性為低溫回火脆性，也稱為第一類回火脆性。原因：由于碳化物以斷續(xù)的薄片沿馬氏體晶界析出造成的不可逆回火脆性：若使已產(chǎn)生低溫回火脆性的鋼在較高溫度下進行回火，這種脆性將消除并不會重新產(chǎn)生，即使再一次在低溫回火脆性溫度范圍內(nèi)回火，也不會出現(xiàn)脆性。為了防止低溫回火脆性，一般是不在該溫度范圍內(nèi)回火。幾乎所有的鋼在此溫度范圍內(nèi)回火時，都會不同程度地產(chǎn)生這種脆性。返回2．高溫回火脆性發(fā)生在500～600℃的脆性為高溫回火脆性，也稱為第二類回火脆性。原因：當淬火鋼在上述溫度范圍內(nèi)長時間保溫，或以緩慢的冷卻速度通過時，會發(fā)生明顯的脆化現(xiàn)象；但快速冷卻時，脆化現(xiàn)象消失或受到抑制。（與雜質(zhì)及某些合金元素向晶界偏聚有關(guān)；組織粗大）材質(zhì)：這類回火脆性主要發(fā)生在含有鉻、鎳、硅、錳等合金元素的合金鋼中。可逆回火脆性：若將已產(chǎn)生脆性的鋼件重新加熱，并快速通過脆化溫區(qū)時，可消除脆性；相反，如將已消除脆性的鋼件重新加熱，然后慢冷，則脆性將會再次出現(xiàn)。所以，高溫回火脆性又稱為可逆回火脆性。防止措施：（1）快冷（2）在鋼中加入鉬、鎢等合金元素，也可有效地抑制這類回火脆性。返回§3-7鋼的表面熱處理

表面淬火：不改變表層化學(xué)成分，只改變工件表面的組織和性能的熱處理工藝化學(xué)熱處理：是通過改變其表層化學(xué)成分，同時改變工件表面的組織和性能的熱處理工藝。一、表面淬火

(一)感應(yīng)加熱表面淬火

1．感應(yīng)加熱表面淬火的基本原理

2．感應(yīng)加熱表面淬火的特點

3、感應(yīng)加熱表面淬火的種類

4．感應(yīng)加熱表面淬火的介質(zhì)及應(yīng)用

5、注意事項

(二)火焰加熱表面淬火二、化學(xué)熱處理

(一)鋼的滲碳

1．氣體滲碳2．固體滲碳3．滲碳后的組織及熱處理

(二)鋼的滲氮

1．氣體滲氮

2．離子氮化

(三)鋼的碳氮共滲§3-8熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性一、表面淬火

通過快速加熱，使表面奧氏體化并立即快冷獲得馬氏體，以使鋼的表面強化的一種特殊淬火工藝。目的：使工件表面獲得高硬度和耐磨性，而心部保持較好的塑性和韌性，以提高其在扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變循環(huán)載荷或在摩擦、沖擊、接觸應(yīng)力大等工作條件下的使用壽命。適用范圍：表面淬火主要用于要求表面有高的強度、硬度和耐磨性，而心部應(yīng)具有足夠的強度、塑性和韌性的零件，如齒輪、曲軸、凸輪軸等。種類：感應(yīng)加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電接觸加熱表面淬火、激光加熱表面淬火及電解液加熱表面淬火等。返回(一)感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火是指利用感應(yīng)電流通過工件所產(chǎn)生的熱量，使工件表層、局部或整體加熱并快速冷卻的淬火工藝。1．感應(yīng)加熱表面淬火的基本原理將工件放入銅管制成的感應(yīng)器(線圈）

中，感應(yīng)器通入一定頻率的交流電，以產(chǎn)生交變磁場，于是在工件中產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電流，此電流在工件內(nèi)自成回路，故稱為“渦流”?！皽u流”在工件截面上分布是不均勻的，表面密度大，心部密度小，電流頻率越高，“渦流”集中的表面層越薄，稱此現(xiàn)象為“集膚效應(yīng)”。“集膚效應(yīng)”可使工件表面層迅速被加熱到淬火溫度，而心部溫度仍接近于室溫，在隨即噴水快冷后，工件表面層被淬硬。返回2．感應(yīng)加熱表面淬火的特點（1）感應(yīng)加熱表面淬火的加熱速度極快(一般僅需幾秒～幾十秒)，加熱溫度高(高頻感應(yīng)淬火為AC3以上100～200℃)。奧氏體晶粒均勻細小，且不易長大，淬火后表面層得到細小馬氏體，硬度比普通淬火高2～3HRC，且脆性較低，而心部仍保持原來的退火、正火或調(diào)質(zhì)組織，塑性、韌性較好；（2）因馬氏體體積膨脹，工件表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，疲勞強度可提高20%～30%；（3）工件表面層不易氧化和脫碳，變形小，淬硬層深度易控制，易實現(xiàn)機械化和自動化，生產(chǎn)率高。（4）感應(yīng)加熱設(shè)備昂貴，維修、調(diào)整比較困難，形狀復(fù)雜的工件不易制造感應(yīng)器，且不適于單件生產(chǎn)。返回3、種類所用電流頻率不同，感應(yīng)加熱表面淬火分為以下三種：(1)高頻感應(yīng)加熱表面淬火

常用頻率為200～300kHz，淬硬層深度為0.5～2mm。適用于淬硬層較薄的中、小模數(shù)齒輪和中、小尺寸的軸類零件等。(2)中頻感應(yīng)加熱表面淬火

常用頻率為2500～8000Hz，淬硬層深度為2～10mm。適用于大、中模數(shù)齒輪和較大直徑軸類零件等。(3)工頻感應(yīng)加熱表面淬火

電流頻率50Hz，淬硬層深度為10～20mm。適用于大直徑軋輥、火車車輪等零件的表面淬火和穿透加熱。返回4．感應(yīng)加熱表面淬火的介質(zhì)及應(yīng)用淬火的介質(zhì)：（1）中碳鋼淬火劑用水；（2）合金鋼可用聚乙烯醇水溶性淬火劑，如用油淬火，以埋入油中淬火較為安全，噴油很易著火應(yīng)用：（1）用于中碳鋼(如45鋼)和中碳合金鋼(如40Cr、40MnB等)

制造的中小型工件的成批生產(chǎn)。（2）可用于高碳工具鋼、低合金工具鋼和鑄鐵等工件。返回5、注意事項（1）淬火時工件表面加熱深度主要取決于電流頻率，頻率愈高，電流透入深度愈淺，工件表層淬硬層愈薄。生產(chǎn)上可通過選擇不同的電流頻率來達到不同要求的淬硬層深度。（2）為保證零件心部有良好的強韌性，并使淬火表面獲得均勻的高硬度和耐磨性，通常表面淬火前進行正火或調(diào)質(zhì)。（3）為降低淬火應(yīng)力和脆性，感應(yīng)加熱表面淬火后需要進行低溫回火，但回火溫度比普通低溫回火溫度稍低。生產(chǎn)中有時采用自回火法，即當工件淬火冷至200℃左右時，停止噴水，利用工件中的余熱達到回火的目的。（4）感應(yīng)器一般用方形或圓形紫銅管制成，感應(yīng)器與工件表面間隙一般為1.5～3.0mm。為避免感應(yīng)器與工件不同心造成加熱不均勻，工件在加熱時以能旋轉(zhuǎn)為宜。（5）在加熱過程中，應(yīng)注意工件不能與感應(yīng)器接觸，否則有產(chǎn)生局部燒毀的危險。（6）感應(yīng)器內(nèi)部應(yīng)通冷卻水，感應(yīng)器下面常帶有一個噴水套，其表面開有小孔以噴水冷卻實現(xiàn)淬火。返回(二)火焰加熱表面淬火1、原理利用氧—乙炔火焰(最高溫度達3000℃)或其它可燃氣火焰使工件表層快速加熱，并隨后噴水冷卻的表面淬火方法。加熱層的溫度和深度通過調(diào)節(jié)火焰噴嘴移動速度、噴嘴與工件距離、噴嘴與冷卻水的距離來控制。火焰加熱表面淬火的淬硬層深度一般為2～6mm，若淬硬層過深，往往使工件表面嚴重過熱，產(chǎn)生變形與裂紋。2、特點：火焰加熱表面淬火操作簡便，設(shè)備簡單，成本低，靈活性大。但加熱溫度不易控制，工件表面易過熱，質(zhì)量不穩(wěn)定。3、適用范圍：單件小批生產(chǎn)，以及大型工件(如大模數(shù)齒輪、大軸軸頸等)的表面淬火。返回二、化學(xué)熱處理原理：化學(xué)熱處理是將工件置于適當?shù)幕钚越橘|(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝方法。種類及應(yīng)用：通常以滲入元素來命名，如滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲硅、滲金屬及多元共滲等。由于滲入元素的不同，工件表面處理后獲得的性能也不同。滲碳、滲氮、碳氮共滲是以提高工件表面硬度和耐磨性為主；滲金屬的主要目的是提高耐腐蝕性和抗氧化性等?；瘜W(xué)熱處理的三個基本過程：分解：即滲入活性介質(zhì)在一定溫度下通過化學(xué)反應(yīng)進行分解，形成滲入元素的活性原子；吸收：滲入元素的活性原子被工件表面吸收，吸收的方式有兩種，即活性原子溶入鋼的固溶體中，或與鋼中某種元素形成化合物；擴散：被吸收的活性原子由工件表面逐漸向內(nèi)部擴散，形成一定深度的滲層。返回(一)鋼的滲碳：滲碳是將工件在滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使碳原子滲入工件表層，以提高表層的含碳量并在其中形成一定的碳含量梯度的化學(xué)熱處理工藝。滲碳的目的：提高工件表層硬度和耐磨性，并保持心部良好的韌性。為此，滲碳后應(yīng)進行淬火和低溫回火。適用范圍：用于承受較大沖擊載荷和在嚴重磨損條件下工作的零件，如汽車齒輪、套筒等。滲碳用鋼：低碳鋼和低碳合金鋼。主要牌號有15、20、20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4等。滲碳種類：按滲碳時介質(zhì)的物理狀態(tài)不同，滲碳工藝可分為氣體滲碳、固體滲碳和液體滲碳，常用的是前兩種，尤其是氣體滲碳應(yīng)用最廣泛。(電梯)返回1．氣體滲碳原理：氣體滲碳是指工件在含碳氣體中進行的滲碳，如圖。氣體滲碳時將工件置于密封的井式滲碳爐中加熱至900～950℃（常用930℃），并向爐內(nèi)通入滲碳劑，目前使用的氣體滲碳劑有兩類，一類為氣體，如煤氣、液化石油氣等；另一類為易分解的有機液體，如煤油、苯、甲醇、丙酮等。這些物質(zhì)在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)，產(chǎn)生活性碳原子[C]，即2CO→CO2+[C]CH4→2H2+[C]CO+H2→H2O+[C]活性碳原子[C]被工件表面吸收而溶于高溫奧氏體中，并向內(nèi)部擴散形成一定深度的滲碳層。氣體滲碳速度平均為0.2～0.5mm／h。特點及適用范圍：氣體滲碳生產(chǎn)率高，滲碳過程容易控制，滲碳層質(zhì)量好，勞動條件較好，易實現(xiàn)機械化和自動化。但設(shè)備成本高，不適宜單件、小批生產(chǎn)，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。返回2．固體滲碳原理：固體滲碳是將工件放在填充粒狀滲碳劑的密封箱中進行滲碳的工藝。滲碳劑由木炭和碳酸鹽(BaCO3或Na2CO3)組成，木炭提供活性碳原子，碳酸鹽可加速滲碳速度。在滲碳溫度下，產(chǎn)生活性碳原子[C]，活性碳原子被工件表面吸收溶入高溫奧氏體中，并逐漸向內(nèi)部擴散，形成滲碳層。固體滲碳平均速度為0.1mm／h。特點及適用范圍：固體滲碳法生產(chǎn)率低，勞動條件差，質(zhì)量不易控制。但因設(shè)備簡單，成本低，目前在一些中、小型工廠仍有使用，此法主要用于單件小批生產(chǎn)。返回3．滲碳后的組織及熱處理（1）滲碳后的組織：低碳鋼滲碳后，表面含碳量可達過共析成分，往里碳濃度逐漸降低，直至鋼的原始含碳量，滲碳緩冷后的組織如圖5-28，表層為過共析鋼組織(珠光體+網(wǎng)狀二次滲碳體)，與其相鄰內(nèi)層為共析鋼組織(珠光體)，再往里為亞共析鋼組織的過渡層(珠光體+鐵素體)，心部為原低碳鋼組織(鐵素體+少量珠光體)。滲碳層表面的含碳量：ωc=0.85%～1.05%為最佳。含碳量過低時，耐磨性差，疲勞抗力小。含碳量過高時，則組織中易出現(xiàn)網(wǎng)狀或塊狀滲碳體，滲層變脆，易剝落，同時殘余奧氏體量過大，對耐磨性和疲勞強度也不利。滲碳層厚度：應(yīng)根據(jù)零件工作條件和具體尺寸來確定，一般為0.5～2.5mm。滲碳層太薄時，易產(chǎn)生表面疲勞剝落；太厚時承受沖擊載荷的能力降低。工作中磨損輕、接觸應(yīng)力小時，滲碳層可以薄些。滲碳鋼含碳量較低時，滲碳層可厚些。合金鋼的滲碳層可以比碳鋼的薄些。（2）滲碳后的熱處理：工件經(jīng)滲碳后必須進行淬火和低溫回火。淬火、低溫回火后表層組織是回火馬氏體、少量細粒狀滲碳體和殘留奧氏體，硬度58～64HRC，耐磨性好。心部組織取決于淬透性和工件截面尺寸，一般低碳鋼心部組織為鐵素體和珠光體，硬度110～160HBS；低碳合金鋼(如20CrMnTi鋼)通常心部組織為回火低碳馬氏體和鐵素體，硬度35～45HRC，有較高的強韌性和一定的塑性。注意：對工件不需要滲碳的部位應(yīng)事先進行防滲保護，如鍍銅、刷防滲涂料等；也可以留出加工余量，待滲碳后淬火前再切削去除掉該部位的滲碳層。返回(二)鋼的滲氮（也稱為氮化

）在一定溫度下于一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。目的：提高工件表面硬度、耐磨性、疲勞強度、耐蝕性和耐熱性等。1．氣體滲氮：在可提供活性氮原子的氣體中進行的滲氮。（1）方法：是將工件放入通有氨氣(NH3)的井式滲氮爐中，加熱到500～570℃，使氨氣分解出活性氮原子[N]，反應(yīng)式為2NH3→3H2+2[N]活性氮原子被工件表面吸收，并向內(nèi)部逐漸擴散形成滲氮層。滲氮鋼：

38CrMoAl，鋼中鉻、鉬、鋁等合金元素，在氮化過程中形成高度彌散、硬度很高的穩(wěn)定氮化物。（2）特點：※使?jié)B氮后的工件表面有高的硬度(約為1100～1200HV)和高的耐磨性，不需進行淬火，而且硬度在600℃左右時無明顯下降，熱硬性高。

※氮原子滲入使?jié)B氮層內(nèi)形成殘余壓應(yīng)力，可提高疲勞強度25%～35%；

※滲氮層是一層致密連續(xù)的氮化物，使鋼具有很高的耐蝕性；

※滲氮溫度低，心部不發(fā)生相變，滲氮后變形小，比滲碳和表面淬火件小很多

※滲氮層很薄(<0.60～0.70mm)，滲氮層精度高，滲氮后只需精磨或研磨或拋光缺點：※滲氮層較脆，不能承受沖擊；

※生產(chǎn)周期長(0.3～0.5mm的滲