機械加工基礎(chǔ)與技能實訓(xùn) 課件 第三章 鋼的熱處理

第五章鋼的熱處理

將固態(tài)金屬或合金（固態(tài)鋼件）通過加熱、保溫和冷卻的工藝方法，使合金（鋼件）的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以獲得所需性能的加工工藝。什么叫熱處理？為什么要熱處理？

改變零件或毛坯的內(nèi)部組織和力學(xué)性能，而不改變其形狀和尺寸。（1）提高鋼的力學(xué)性能（2）改善鋼的工藝性能熱處理的理論依據(jù)：鐵碳相圖熱處理方法熱處理普通熱處理表面熱處理特殊熱處理退火正火淬火回火表面淬火化學(xué)熱處理火焰加熱感應(yīng)加熱(高、中、低頻)滲碳氮化碳氮共滲其他形變真空其他第一節(jié)鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變

固態(tài)相變同樣需要一定的過冷度（降溫）或過熱度（升溫），因此，加熱轉(zhuǎn)變實際發(fā)生溫度在平衡臨界點之上，而冷卻轉(zhuǎn)變的實際發(fā)生溫度在平衡臨界點之下。Ac1、Ac3、、Accm為升溫引起的奧氏體化溫度上移線；

Ar1、Ar3和Arcm則為降溫時奧氏體分解溫度的下移線；

A1、A3、Acm、為平衡條件下合金獲得奧氏體的溫度線。第一節(jié)鋼在加熱時的組織轉(zhuǎn)變?nèi)魏纬煞值奶间摷訜岬紸C1點以上時，其組織都要發(fā)生珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變稱為奧氏體化。一、奧氏體的形成以共析鋼(Wc＝0.77%)為例，共析鋼在室溫下的組織為層片珠光體，在加熱到Ac1以上，其將轉(zhuǎn)變?yōu)锳，奧氏體化過程。這一過程是形核與長大過程

。晶格轉(zhuǎn)變；Fe、C原子的擴散。一、奧氏體的形成奧氏體晶核的形成；

在鐵素體與滲碳體的相界面上形成。奧氏體的長大；3.殘余滲碳體的溶解；4.奧氏體成分均勻化。亞共析鋼和過共析鋼與共析鋼的區(qū)別是有先共析相。其奧氏體的形成過程是先完成珠光體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，然后再進行先共析相的溶解。這個P→A的轉(zhuǎn)變過程同共析鋼相同，也是經(jīng)過前面的四個階段。亞共析鋼的加熱過程：過共析鋼的加熱過程：

二、奧氏體的形成速度

共析鋼加熱到Ac1點以上某一溫度，奧氏體并不是立即出現(xiàn)，而是需要保溫一定時間才開始形成，這段時間稱為孕育期。因為形成奧氏體晶核需要原子的擴散，擴散需要一定時間。

隨著溫度的升高，原子擴散速度加快，孕育期縮短。

加熱溫度愈高，

原始組織愈細小，奧氏體形成速度愈快。三、奧氏體晶粒大小及其影響因素（一）奧氏體的晶粒度晶粒度分8級，如下圖（二）影響奧氏體晶粒長大的因素

奧氏體晶粒長大的過程是奧氏體晶界遷移的過程，其實質(zhì)是原子在晶界附近的擴散過程。所以一切影響原子擴散遷移過程的因素都能影響奧氏體晶粒的長大。

１．加熱溫度隨加熱溫度升高，奧氏體晶粒急劇長大;

２．保溫時間隨保溫時間的延長，晶粒不斷長大;

３．加熱速度加熱速度愈大，奧氏體轉(zhuǎn)變時的過熱度愈大，奧氏體的實際形成溫度愈高，奧氏體的形核率大于長大速率，因此獲得細小的起始晶粒。奧氏體晶粒均勻細小，熱處理后鋼的力學(xué)性能提高。粗大的奧氏體晶粒在淬火時容易引起工件產(chǎn)生較大的變形甚至開裂。奧氏體晶粒大小對鋼的力學(xué)性能的影響第二節(jié)鋼在非平衡冷卻時的轉(zhuǎn)變不完全符合Fe－Fe3C相圖所反映的規(guī)律。

過冷奧氏體：經(jīng)奧氏體化的鋼快速冷卻至Ar1點以下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)還未進行轉(zhuǎn)變的奧氏體，稱為過冷奧氏體。過冷奧氏體冷卻到室溫，有兩種方式：等溫冷卻：將鋼迅速過冷到臨界點(Ar1)以下某一溫度，使奧氏體保持在該溫度下進行等溫轉(zhuǎn)變。連續(xù)冷卻：將鋼以某一固定速度不停頓地冷卻(到室溫)，使奧氏體在連續(xù)降溫的過程中轉(zhuǎn)變。等溫冷卻：TTT曲線（Temperature－Time—Transformation）：在某一溫度下A轉(zhuǎn)變量與時間的關(guān)系的曲線。連續(xù)冷卻：CCT曲線（ContinuousCoolingTransformation）：在連續(xù)冷卻過程中，A轉(zhuǎn)變量與時間的關(guān)系曲線。冷卻方式σb（MPa）σs（MPa）δ（%）HRC隨爐冷卻53028032.515～18空氣中冷卻670～72034015～1818～24油中冷卻90062018～2040～50水中冷卻11007207～852～60表5-145鋼在不同冷卻速度時的力學(xué)性能

一、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線1、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線的建立

圖5－5共析碳鋼TTT曲線建立方法示意圖

過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線常用金相法來測定。它是將若干組奧氏體化的共析碳鋼薄片快速冷卻到A１線以下不同溫度（如720℃、700℃、650℃、600℃……）的等溫浴槽中保溫，然后測定各個不同溫度下過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始的時間和轉(zhuǎn)變終止的時間，如圖5－5。由于曲線的形狀與“C”字相似，故共析碳鋼過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線又簡稱“C”曲線圖5-6共析碳鋼C曲線及轉(zhuǎn)變產(chǎn)物2、C曲線的特征（右下圖為共析鋼的C曲線）（1）在A1線溫度以上，奧氏體穩(wěn)定區(qū)，不會發(fā)生轉(zhuǎn)變。（2）在A1線以下，C曲線以左區(qū)域為過冷奧氏體區(qū)，轉(zhuǎn)變終了線以右的區(qū)域為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物區(qū)，兩條線之間為轉(zhuǎn)變過渡區(qū)。（3）由縱坐標軸到轉(zhuǎn)變開始線之間的水平距離表示過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變前所經(jīng)歷的時間，稱為“孕育期”。不同溫度下等溫轉(zhuǎn)變對應(yīng)的孕育期不同，在C曲線“鼻尖”處的孕育期最短。（4）Ms為馬氏體轉(zhuǎn)變開始線，Mf為馬氏體轉(zhuǎn)變終了線，兩線之間為奧氏體＋馬氏體兩相混合區(qū)。A1550230-50二、過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的組織與性能

轉(zhuǎn)變類型1、高溫轉(zhuǎn)變（珠光體型轉(zhuǎn)變）過冷奧氏體在A1到550℃溫度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，在轉(zhuǎn)變過程中鐵原子和碳原子都可進行擴散，故珠光體型轉(zhuǎn)變屬于擴散型相變。過冷奧氏體在550℃~Ms點溫度范圍內(nèi)等溫保溫時，將轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織，用符號B表示。由于過冷度較大，轉(zhuǎn)變溫度稍低，貝氏體轉(zhuǎn)變時只發(fā)生碳原子擴散，鐵原子不擴散，因此，貝氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榘霐U散型轉(zhuǎn)變。2、中溫轉(zhuǎn)變（貝氏體型轉(zhuǎn)變）3、低溫轉(zhuǎn)變（馬氏體型轉(zhuǎn)變）如果將奧氏體以極大的冷卻速度快冷到Ms以下，使其冷卻曲線不與C曲線相遇，則將發(fā)生馬氏體型轉(zhuǎn)變。

1、高溫轉(zhuǎn)變（珠光體型轉(zhuǎn)變）組織名稱符號轉(zhuǎn)變溫度(℃)相組成轉(zhuǎn)變類型特征HRCσb（MPa）珠光體型珠光體PA1～650F+Fe3C擴散型（鐵原子和碳原子都擴散）片層間距＝0.6～0.8μm，500×可分辨10～201000索氏體S650～600片層間距＝0.25～0.4μm，1000×可分辨，又稱細珠光體25～301200托氏體T600～550片層間距＝0.1～0.2μm，2000×可分辨，又稱極細珠光體30～401400表5-2共析碳鋼三種珠光體型組織珠光體索氏體屈氏體2、中溫轉(zhuǎn)變（貝氏體型轉(zhuǎn)變）半擴散相變(550～230℃)550～350℃形成上貝氏體，組織為過飽和片狀F＋滲碳體，呈羽毛狀，性脆無實用價值。350～230℃形成下貝氏體，組織為過飽和針狀F＋彌散碳化物，呈針片狀，綜合性能好。上貝氏體顯微組織實例性能特點：通常上貝氏體中的Fe3C粗大，較脆，且韌性低，工業(yè)生產(chǎn)中的機械零件應(yīng)避免獲得這種組織。下貝氏體顯微組織實例性能特點：下貝氏體有較高的強度和硬度，還有較好的韌性，即有較好的綜合力學(xué)性能。在生產(chǎn)實際中這是一種常用的狀態(tài)。3、馬氏體轉(zhuǎn)變的特點及組織形態(tài)

形成：奧氏體急冷至Ms（約230℃）線以下，過冷度極大，相變驅(qū)動力極大，奧氏體極快地由fcc

變成bcc（），碳原子來不及擴散，形成碳在α–Fe中的過飽和間隙固溶體，即馬氏體。馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散形轉(zhuǎn)變（1）馬氏體轉(zhuǎn)變是非擴散型轉(zhuǎn)變（2）奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變無孕育期；（3）馬氏體形成速度極快，接近聲速；（4）奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體后，鋼件的體積會產(chǎn)生約1%的膨脹，形成很大的內(nèi)應(yīng)力；（5）奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體具有不徹底性，鋼中會有部分殘余奧氏體存在，殘余奧氏體量隨奧氏體含碳量的增加而增多。

轉(zhuǎn)變特點馬氏體的形態(tài)

決定于奧氏體的含碳量：

C＞1.0wt%：形成針片狀馬氏體M針；

C＜0.2wt%:形成板條狀馬氏體M板條；

0.2wt%＜C＜1.0wt%:形成混合馬氏體。板條馬氏體的形態(tài)（低C馬氏體）馬氏體內(nèi)有大量位錯，也稱為“位錯馬氏體”性能：具有較高的強度和韌性，即良好的綜合力學(xué)性能。一個A晶粒內(nèi)可形成幾個不同位向的M群針片狀馬氏體的形態(tài)（高C馬氏體）不管是板條馬氏體還是片狀馬氏體，都具有相當高的硬度強度和耐磨性，其原因是：C在

-Fe中的過飽和固溶→晶格畸變→固溶強化→高硬度。在一個原奧氏體晶粒中，首先形成一個貫穿整個晶粒的馬氏體片，以后形成的馬氏體片存在于馬氏體和奧氏體之間或馬氏體片之間。最后的三角區(qū)為殘余奧氏體。馬氏體中有大量孿晶，也稱“孿晶馬氏體”性能：片狀馬氏體具有高的硬度和強度，但塑性和韌性很低。三、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

實際熱處理生產(chǎn)中，鋼被加熱后的冷卻方式大多采用連續(xù)冷卻，此時過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變是在不斷的降溫過程中完成的。圖5-12是用膨脹法測得的共析碳鋼連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線，也稱為連續(xù)冷卻Ｃ曲線，根據(jù)英文字頭，又稱為CCT曲線。CCT曲線

Continuous、

Cooling、

Transformation1、連續(xù)冷卻C曲線只有上半部分，而沒有下半部分，這就是說共析碳鋼在連續(xù)冷卻時，只發(fā)生珠光轉(zhuǎn)變和馬氏體轉(zhuǎn)變，而沒有貝氏體轉(zhuǎn)變。2、連續(xù)冷卻C曲線珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)有三條曲線構(gòu)成：Ps線為A→P轉(zhuǎn)變開始線；Pf線為A→P轉(zhuǎn)變終了線；K線為A→P轉(zhuǎn)變中止線，它表示當冷卻曲線碰到K線時，過冷奧氏體就不再發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，而一直保留到Ms點以下轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。三、過冷奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線

由于過冷奧氏體連續(xù)冷卻C曲線的測定比較困難，因此用等溫冷卻Ｃ曲線來定性地、近似地分析連續(xù)冷卻的轉(zhuǎn)變過程。圖5-13在C曲線上估計連續(xù)冷卻后過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物冷卻速度大小的順序：

冷卻速度Vk與C曲線鼻尖相切，是保證過冷奧氏體在連續(xù)冷卻過程中不發(fā)生分解而全部過冷到馬氏體區(qū)的最小冷卻速度，稱為馬氏體臨界冷卻速度，用Vk表示。

第三節(jié)鋼的常用熱處理工藝

熱處理工藝一般分為預(yù)先熱處理和最終熱處理。預(yù)先熱處理是為了消除或改善前道工序引起的某些缺陷，為最終熱處理做準備。退火和正火是零件預(yù)先熱處理的主要方式。在某些情況下，若零件經(jīng)退火或正火后已滿足要求，這時的退火和正火工藝就作為最終熱處理。一、鋼的退火和正火退火：將鋼加熱保溫，然后隨爐冷卻或埋入灰中緩慢冷卻。退火目的：1、退火細化晶粒，改善組織，提高鋼的塑性和韌性；降低鋼的硬度，提高切削性能；消除、減少內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸；消除阻止缺陷，使成分均勻化，為下一道熱處理工序（如淬火）作準備。第三節(jié)鋼的常用熱處理工藝退火種類：

表5-3退火和正火的熱處理工藝熱處理名稱熱處理工藝熱處理后的組織應(yīng)用場合目的完全退火將亞共析碳鋼加熱到Ac3以上30～50℃，保溫，隨爐緩冷到600℃以下，出爐空冷鐵素體＋珠光體用于亞共析碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件細化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度以便于隨后的切削加工。等溫退火將奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度，等溫保溫，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，空冷至室溫。鐵素體＋珠光體用于奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼與完全退火相同，但所需時間可縮短一半，且組織也較均勻表5-3退火和正火的熱處理工藝（續(xù)）熱處理名稱熱處理工藝熱處理后的組織應(yīng)用場合目的球化退火將過共析碳鋼加熱到Ac1以上20～30℃，保溫2～4h，使片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開成細小的鏈狀或點狀，形成均勻的顆粒狀滲碳體鐵素體基體上均勻分布的粒狀滲碳體組織---球狀珠光體用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼降低硬度、改善切削加工性能；獲得均勻組織，為以后的淬火作組織準備均勻化退火將工件加熱到Ac3或Accm以上150-300℃，保溫10～15h，隨爐緩冷到350℃，再出爐空冷。工件經(jīng)均勻化退火后，奧氏體晶粒十分粗大，必須進行一次完全退火或正火來細化晶粒，消除過熱缺陷用于高質(zhì)量要求的優(yōu)質(zhì)高合金鋼的鑄錠和成分偏析嚴重的合金鋼鑄件高溫長時間保溫，使原子充分擴散，消除晶內(nèi)偏析，使成分均勻化去應(yīng)力退火將工件隨爐緩慢加熱到500～650℃，保溫，隨爐緩慢冷卻至200℃出爐空冷組織無變化用于鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件及機加工件消除殘余內(nèi)應(yīng)力，提高工件的尺寸穩(wěn)定性，防止變形和開裂

T10鋼球化退火組織(化染)500

2、正火方法：加熱到Ac3或Accm以上30～50℃保溫，在空氣中冷卻。目的：細化晶粒，并使組織均勻化，提高低碳鋼工件的硬度和切削加工性能；消除過共析鋼中的網(wǎng)狀碳化物，為后續(xù)熱處理做組織準備。退火與正火的主要區(qū)別：正火的冷卻速度比退火稍快些應(yīng)用范圍:1.預(yù)備熱處理:調(diào)整低、中碳鋼的硬度;消除過共析鋼中的Fe3CⅡ。2.最終熱處理:用于力學(xué)性能要求不高的普通零件。3、正火與退火的選擇圖5-14幾種退火和正火的加熱溫度范圍及工藝曲線示意圖3、正火與退火的選擇（1）從使用性能上考慮：（2）從切削加工性上考慮：低碳鋼用正火，高碳鋼和工具鋼采用退火（3）從作用上考慮：過共析鋼在球化退火之前往往要先進行一次正火，以抑制網(wǎng)狀二次滲碳體的形成。（4）從經(jīng)濟上考慮優(yōu)先選用正火

淬火是將鋼加熱到Ac3或Ac1以上，保溫一定時間后快速冷卻（大于臨界冷卻速度），以獲得馬氏體組織的熱處理工藝。

淬火鋼得到的組織主要是馬氏體（或下貝氏體），其目的是提高鋼的硬度、強度和耐磨性。

二、鋼的淬火圖5-15碳鋼的淬火加熱溫度范圍二、鋼的淬火（一）加熱溫度和淬火組織●亞共析鋼：Ac3+30~50℃

保溫時組織：A

淬火組織：M+A’（少量）●共析、過共析鋼：Ac1+30~50℃

保溫時組織：A+Fe3C（粒）淬火組織：

M+A’（少量）+Fe3C（粒）

粒狀的Fe3C可以提高淬火組織的耐磨性。（二）淬火加熱時間τ＝αKD式中：τ－加熱時間（min）；α－加熱系數(shù)（min/mm）K－裝爐修正系數(shù)；D－工件有效厚度（mm）淬火加熱缺陷：過熱、過燒或表面氧化、脫碳等

過熱是指工件在淬火加熱時，由于溫度過高或時間過長，造成奧氏體晶粒粗大的現(xiàn)象。使馬氏體粗大，引起脆斷、淬火裂紋。

糾正過熱工件：進行細化晶粒的退火或正火。

過燒是指工件在淬火加熱時，溫度過高，使奧氏體晶界發(fā)生氧化或出現(xiàn)局部熔化的現(xiàn)象，過燒的工件無法補救，只得報廢。

表面氧化、脫碳：工件與加熱介質(zhì)相互作用。（三）淬火冷卻介質(zhì)１．理想淬火冷卻速度

理想冷卻速度快慢慢圖5-16鋼的理想淬火冷卻速度淬火介質(zhì)決定了冷卻速度→淬火后的組織。理想的淬火介質(zhì)應(yīng)達到的兩個要求：（1）足夠高的冷卻速度；得到盡可能多的馬氏體。（2）防止零件變形、開裂，在繞過“鼻尖”部后，應(yīng)減緩冷卻速度所以理想的冷卻速度如圖所示，開始冷卻緩慢，在快要發(fā)生組織轉(zhuǎn)變時快冷，隨后再慢冷讓馬氏體轉(zhuǎn)變慢慢的進行。2.常用淬火介質(zhì)

水：淬火冷卻能力較強，冷卻特性不理想，用于尺寸較小的碳鋼零件；鹽水：冷卻能力很強（水的10倍），用于淬透性較差的碳鋼零件；礦物油：冷卻速度比水小很多，常用于淬透性較高的合金鋼，或尺寸小，形狀復(fù)雜的碳鋼件。硝鹽浴和堿?。豪鋮s能力介于水和油之間，適用于截面不大，形狀復(fù)雜，變形要求嚴格的碳素工具鋼和合金鋼，分級淬火、等溫淬火等。（四）淬火方法１．單液淬火２．雙液淬火法３．分級淬火４．等溫淬火

圖5-17鋼的常用淬火方法單液淬火：直冷，簡單易操作。雙液淬火：先快后慢，降低組織應(yīng)力。分級淬火：快-恒-快，降低熱應(yīng)力與組織應(yīng)力。等溫淬火：得到B下（工模具、彈簧）。局部淬火：量具等的局部區(qū)域。冷處理：-70～-80℃，降低A殘%，穩(wěn)定尺寸?？ㄒ?guī)局部淬火特點（五）鋼的淬透性１、淬透性指鋼在一定條件下淬火后，獲得淬硬層深度的能力。一般規(guī)定，由鋼的表面至內(nèi)部馬氏體組織量占50%處的距離稱為淬硬性深度。在熱處理生產(chǎn)中常用臨界淬透直徑（心部能淬透的最大直徑）來衡量淬透性的大小。

表5－6列出部分常用鋼材的臨界淬透直徑。

淬硬性是指鋼淬火后形成的馬氏體組織所能達到的最高硬度，它主要取決于馬氏體中的含碳量，合金元素的含量對淬硬性影響不大。2、影響淬透性的因素

主要取決于臨界冷卻速度Vk，臨界冷卻速度越小，淬透性越好。（1）化學(xué)成分大多數(shù)合金元素（除Co外）都能顯著提高鋼的淬透性。共析鋼的淬透性最好（2）加熱溫度及保溫時間提高奧氏體化溫度和延長保溫時間，會使奧氏體成分均勻，晶粒粗大，過冷奧氏體穩(wěn)定性增加，臨界冷卻速度減小，淬透性提高。三、鋼的回火回火：將淬火鋼重新加熱到A1以下某一溫度，保溫后冷卻下來的一種熱處理工藝。回火的目的：消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，穩(wěn)定工件的尺寸；調(diào)整硬度，提高塑韌性，獲得工件最終所需要的力學(xué)性能。（一）淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變鋼淬火后組織：馬氏體+少量殘余奧氏體(不穩(wěn)定非平衡組織)

階段轉(zhuǎn)變特征馬氏體分解100～200℃以ε相（Fe2.4C）的形式析出殘余奧氏體分解200～300℃馬氏體繼續(xù)分解，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成下貝氏體回火托氏體(屈氏體）的形成250～400℃馬氏體分解結(jié)束，α相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。在鐵素體基體上分布著細顆粒狀滲碳體的混合物組織，稱為回火托氏體

滲碳體聚集長大和鐵素體再結(jié)晶

400℃以上彌散分布的滲碳體長大成顆粒狀，同鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，失去淬火馬氏體的板條狀或片狀形態(tài)，而成為等軸多邊形態(tài)，此時鐵素體和滲碳體的混合物稱為回火索氏體1.馬氏體的分解（100～200℃）

回火馬氏體 回火時馬氏體中過飽和的碳以ε相（Fe2.4C）的形式析出，過飽和α相含碳量下降。

低過飽和α＋ε碳化物

回火馬氏體2．殘余奧氏體的分解（200～300℃）

馬氏體繼續(xù)分解，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成下貝氏體。

組織：回火馬氏體＋下貝氏體

（一）淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變3．回火托氏體(屈氏體)的形成（250～400℃） 馬氏體分解結(jié)束，α相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。過渡碳化物ε相（Fe2.4C）轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定滲碳體，形成了在鐵素體基體上分布著細顆粒狀滲碳體的混合物組織，稱為回火托氏體。

F＋Fe3C（彌散分布）→回火托氏體4．滲碳體聚集長大和鐵素體再結(jié)晶（回火索氏體的形成）（

400℃以上） 彌散分布的滲碳體長大成顆粒狀，同時鐵素體發(fā)生再結(jié)晶，失去淬火馬氏體的板條狀或片狀形態(tài)，而成為等軸多邊形態(tài)，此時鐵素體和滲碳體的混合物稱為回火索氏體

組織：等軸晶F＋顆粒狀Fe3C→回火索氏體

（一）淬火鋼在回火時的轉(zhuǎn)變回火組織實例回火馬氏體組織金相圖回火托氏體組織金相圖回火索氏體組織金相圖（二）回火的分類及應(yīng)用回火種類回火溫度回火產(chǎn)物低溫回火150～250℃回火馬氏體，硬度58～62HRC中溫回火350～500℃回火托氏體，硬度35～45HRC高溫回火500～650℃回火索氏體，硬度25～35HRC1）低溫回火回火溫度為150－200℃，組織：回火馬氏體，

性能：高硬度，58－62HRC，高耐磨性。應(yīng)用：刃具、量具、冷作模具、滾動軸承和滲碳工件2）中溫回火回火溫度為350－500℃

組織：回火托氏體

性能：具有較高的彈性極限和屈強比，沖擊韌性。應(yīng)用：彈簧鋼等彈性零件和熱鍛模如刀桿、軸套等。（二）回火的分類及應(yīng)用（二）回火的分類及應(yīng)用3）高溫回火回火溫度為500－650℃組織：回火索氏體，性能：具有良好的綜合力學(xué)性能。應(yīng)用：主要用于重要結(jié)構(gòu)零件，特別是交變載荷下的結(jié)構(gòu)零件，如各種軸、連桿、齒輪等。調(diào)質(zhì)處理：工業(yè)上通常將淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理：工業(yè)上通常將淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)處理。表5-745鋼（Φ20mm～Φ40mm）調(diào)質(zhì)與正火處理后力學(xué)性能的比較熱處理狀態(tài)σb（MPa）δ（%）αk（J）HBS組織正火700～80015～2040～64163～220索氏體(片狀)調(diào)質(zhì)750～85020～2564～96210～250回火索氏體(顆粒狀)（三）回火脆性圖5-19鋼的回火脆性示意圖低溫回火脆性（第一類），250℃～350℃，析出薄片狀碳化物引起的，不可消除。高穩(wěn)回火脆性（第二類），450℃～600℃，冷卻速度較慢引起，可消除，可逆回火脆性。一般情況下，回火溫度升高，硬度、強度下降；塑性、韌性提高?；鼗鸫嘈裕涸诨鼗疬^程中出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象稱為回火脆性,主要是由于碳化物析出和長大所致。第四節(jié)鋼的表面熱處理工藝為什么要進行表面熱處理許多零件（齒輪，軸承等）需要表面具有高硬度，高耐磨性，而心部具有好的塑韌性，表面淬火即可達到這一要求。表面淬火是只對工件表層進行淬火的工藝。一、鋼的表面淬火淬火工藝：將鋼件表面迅速加熱到奧氏體化后，急冷使表面層形成馬氏體。而心部組織不發(fā)生變化，這樣表面具有強硬特征而心部保持好的韌性。用于表面淬火用鋼大多為低C或中C鋼（即為亞共析鋼）。一、鋼的表面淬火方法1、感應(yīng)加熱表面淬火

將工件置于交變磁場中，在工件上有感應(yīng)電流，由于電流的集膚效應(yīng)，電流集中于表層，大的電流產(chǎn)生的熱量使溫度迅速升高至AC1（共析）或AC3（亞共析）或Acm（過共析）以上，發(fā)生奧氏體化，然后迅速置于水中或噴水冷卻，達到表層淬硬的結(jié)果。

感應(yīng)功率越大，電流頻率越高，淬硬層越淺。感應(yīng)加熱表面淬火淬火件的質(zhì)量好，表面硬度高于普通淬火硬度，工件變形?。徊灰籽趸懊撎?，淬火層容易控制；生產(chǎn)率高；不適于復(fù)雜形狀零件和小批量生產(chǎn)。主要適用于中碳鋼和中碳低合金鋼2、火焰加熱表面淬火乙炔-氧火焰設(shè)備簡單,操作方便,成本低；淬火質(zhì)量不穩(wěn)定；適用于中碳鋼、中碳合金鋼及鑄鐵的單件小批量生產(chǎn)以及大型零件（如大型軸類、模數(shù)齒輪等）的表面淬火。硬化層深度2～6mm。二、鋼的化學(xué)熱處理注意：表面淬火是通過改變表面的組織來提高表面性能；

化學(xué)熱處理是通過改變表面的化學(xué)成分來提高表面性能?；瘜W(xué)熱處理：是指將材料置于一定的化學(xué)介質(zhì)中加熱、保溫，使介質(zhì)中一種或幾種元素的原子滲入工件表層，以改變工件表層化學(xué)成分（進而改變組織結(jié)構(gòu)），來獲得心部和表層具有不同性能的熱處理工藝。

二、鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理的基本過程:分解：化學(xué)介質(zhì)在高溫下分解釋放出滲入元素的活性原子。

2CO→CO2+〔C〕吸收：活性原子被零件表面吸收和溶解。擴散：吸收滲入的原子向內(nèi)部擴散，形成一定的擴散層。種類：滲C（形成Fe3C或C固溶），（彌散強化＋固溶強化）滲N（Fe（N）固溶），（固溶強化）C－N共滲（彌散強化＋固溶強化）(一)、鋼的滲碳

向鋼的表層滲入活性碳原子，增加零件表層含碳量并得到一定滲碳層深度的化學(xué)熱處