鋼的熱處理§1.6.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變§1.6.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變§1.6.3鋼的整體熱處理工藝§1.6.4鋼的表面熱處理工藝§1.6.5熱處理新技術(shù)簡介鋼的熱處理§1.6.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變1第6節(jié)鋼的熱處理

熱處理：將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改變其整體或表面組織，從而獲得所需性能的工藝方法。熱處理的三個階段：加熱、保溫、冷卻。如圖1-29所示是最基本的熱處理工藝曲線。溫度加熱保溫冷卻時間圖1-29熱處理工藝曲線第6節(jié)鋼的熱處理熱處理：將固態(tài)金屬或合金在一定2熱處理的主要目的:改變鋼的性能。熱處理整體熱處理表面熱處理退火;正火;淬火;回火;表面淬火

化學(xué)熱處理感應(yīng)淬火火焰淬火滲碳;滲氮;碳氮共滲;熱處理的分類熱處理的主要目的:改變鋼的性能。熱處理整體表3箱式電阻爐箱式電阻爐4臺車式電阻爐臺車式電阻爐5連續(xù)式熱處理爐連續(xù)式熱處理爐6

鋼的臨界點：平衡臨界點：加熱臨界點：冷卻臨界點：A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm鋼的臨界點：平衡臨界點：加熱臨界點：冷卻臨界點：A1、A7共析鋼加熱到Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這包括奧氏體晶核的形成、奧氏體晶核的長大、剩余滲碳體的溶解及奧氏體成分的均勻化四個基本過程。亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體形成過程與共析鋼基本相同,但必須加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上時才獲得單一的奧氏體組織。

1、奧氏體的形成(PA)1.6.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變共析鋼加熱到Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這包括奧氏體8

⑴奧氏體形核與晶核長大奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進行的。⑵殘留滲碳體的溶解鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時間的延長，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。⑶奧氏體均勻化滲碳體全部溶解完畢時，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長保溫時間，通過碳原子的擴散才能獲得均勻化的奧氏體。亞共析鋼的加熱過程：過共析鋼的加熱過程：

⑴奧氏體形核與晶核長大92.影響奧氏體晶粒長大的因素1.加熱溫度

加熱溫度愈高，晶粒長大速度越快，奧氏體晶粒也越粗大，熱處理時必須規(guī)定合適的加熱溫度范圍。2.保溫時間

隨保溫時間的延長，晶粒不斷長大，但隨保溫時間的延長，晶粒長大速度越來越慢。3.微量元素鋼中加入鈦、釩、鈮、鋯、鋁等元素，有利于得到本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，因為碳化物、氧化物和氮化物彌散分布在晶界上，能阻礙晶粒長大。錳和磷促進晶粒長大。2.影響奧氏體晶粒長大的因素1.加熱溫度104.含碳量的影響(有臨界值)隨著奧氏體含碳量的增加，F(xiàn)e、C原子的擴散速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向增加。當(dāng)超過奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現(xiàn)了殘余滲碳體，產(chǎn)生機械阻礙作用，使晶粒長大傾向減小。奧氏體晶粒大小直接影響鋼冷卻后的組織和性能P124.含碳量的影響(有臨界值)11

熱加保溫時間溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻等溫冷卻過冷奧氏體的兩種冷卻方式把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，快速冷卻到低于A1的某一溫度，并等溫停留一段時間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度連續(xù)冷卻到室溫。1.6.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變熱保溫時間溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻等溫冷卻過冷奧氏體的12穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開始線A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線

A+產(chǎn)物區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1～550℃;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴散型轉(zhuǎn)變;P轉(zhuǎn)變區(qū).550～Ms(230℃);中溫轉(zhuǎn)變區(qū);半擴散型轉(zhuǎn)變;貝氏體(B)轉(zhuǎn)變區(qū).Ms～Mf(-50℃);低溫轉(zhuǎn)變區(qū);非擴散型轉(zhuǎn)變;馬氏體(M)轉(zhuǎn)變區(qū).時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf1、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)A向產(chǎn)物131）珠光體轉(zhuǎn)變：擴散相變

(A1～550℃,A→P（F+Fe3C）)1）在A1～650℃形成的珠光體，因為過冷度小，片間距較大(0.4m)，在500×以上的光學(xué)顯微鏡下，能分辨其片層狀形態(tài)；即為粗珠光體，習(xí)慣上稱為珠光體（P）。2）在650～600℃形成片間距較小的珠光體(0.2~0.4m)，在光學(xué)顯微鏡800~1500×能分辨出其為鐵素體薄層和碳化物（滲碳體）薄層交替重疊的復(fù)相組織稱為細(xì)珠光體或索氏體，用字母S表示（以英國冶金學(xué)家H?C?Sorby的名字命名）。1）珠光體轉(zhuǎn)變：擴散相變

(A1～550℃,A→P（F+F143）在600～550℃形成片層間距極小的珠光體(0.2m)，在電子顯微鏡下可觀測到很薄的鐵素體層和碳化物（滲碳體）層交替重疊的復(fù)相組織，稱為極細(xì)珠光體或托氏體，用字母T表示（以法國金相學(xué)家L?Troost的名字命名）。珠光體型組織是鐵素體和滲碳體的機械混合物,滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上，轉(zhuǎn)變溫度越低，層間距越小，可將珠光體型組織按層間距大小分為珠光體(P)、索氏體(S)和屈氏體(T)。3）在600～550℃形成片層間距極小的珠光體(0.2152）貝氏體轉(zhuǎn)變：半擴散相變（C）

550℃～Ms,A→B上貝氏體：550～350℃，過飽和片狀F＋滲碳體：性脆無實用價值下貝氏體：550℃～Ms，過飽和F＋碳化物：綜合性能好2）貝氏體轉(zhuǎn)變：半擴散相變（C）

550℃～Ms,A→B上162、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變P13-14過冷奧氏體在一個溫度范圍內(nèi)，隨溫度下降發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。油冷V3：相當(dāng)于在油中的冷卻（在油中淬火的冷卻方式），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物應(yīng)是托氏體和馬氏體的混合組織，硬度45~55HRC。水冷V4：相當(dāng)于在水中冷卻（在水中淬火的冷卻方式），它不與C曲線相交，過冷奧氏體將直接冷卻至Ms以下進行馬氏體轉(zhuǎn)變。最后得到馬氏體和殘余奧氏體組織，硬度55~65HRC。爐冷V1：比較緩慢，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體，硬度170~220HBS?？绽銿2：相當(dāng)于在空氣中冷卻（正火的冷卻方式），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，硬度25~35HRC。2、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變P13-14過冷奧氏體在一個溫17過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用馬氏體臨界冷卻速：圖中冷卻速度Vk與C曲線的開始轉(zhuǎn)變線相切，這時過冷奧氏體不發(fā)生分解，全部過冷到MS線以下向馬氏體轉(zhuǎn)變所需要的最小冷卻速度。過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用馬氏體臨界冷卻速：圖183馬氏體轉(zhuǎn)變：非擴散相變，Ms以下,A→M馬氏體：碳在α-Fe中的過飽和固溶體稱為馬氏體，用符號“M”表示。在MS線以下過冷奧氏體發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱馬氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變通常在連續(xù)冷卻時進行，是一種低溫轉(zhuǎn)變。馬氏體性能：馬氏體的強度和硬度主要取決于馬氏體的含碳量。隨著馬氏體含碳量的提高，其強度與硬度也隨之提高。低碳馬氏體具有良好的強度及一定的韌性；高碳馬氏體硬度高、脆性大。3馬氏體轉(zhuǎn)變：非擴散相變，Ms以下,A→M馬氏體：碳在α19

退火就是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火主要用于鑄、鍛、焊毛坯或半成品零件。1.6.3鋼的退火與正火

退火的目的：降低鋼的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能；均勻鋼的成分，細(xì)化晶粒，改善組織與性能；消除工件的內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂；為最終熱處理作準(zhǔn)備。退火就是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢201、完全退火1.6.3鋼的退火與正火

將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。目的：降低鋼的硬度、以利于切削加工；消除應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸，防止變形和開裂；細(xì)化晶粒，改善組織，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。加熱溫度：Ac3以上20～40℃。應(yīng)用范圍：亞共析碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及熱軋型材等。過共析鋼不宜采用完全退火。P151、完全退火1.6.3鋼的退火與正火將212、等溫退火1.6.3鋼的退火與正火

將鋼加熱到Ac3或Ac1以上20～40℃，保溫適當(dāng)時間后，較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度，等溫一定時間，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷至室溫的退火工藝。目的：與完全退火相同，但所用時間比完全退火縮短約1/3，并能得到均勻的組織和性能。加熱溫度：Ac3(Ac1)以上20～40℃。應(yīng)用范圍：亞共析、過共析碳鋼，合金鋼的鑄件、鍛件等。2、等溫退火1.6.3鋼的退火與正火將鋼加熱到223、球化退火

使鋼中的碳化物球狀化而進行的退火工藝。目的：使網(wǎng)狀Fe3CⅡ或片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙顫B碳體，降低硬度，便于切削加工，為淬火作好組織準(zhǔn)備。加熱溫度：Ac1以上20～40℃。應(yīng)用范圍：過共析鋼和合金工具鋼、軸承鋼等。對網(wǎng)狀Fe3CⅡ比較嚴(yán)重的鋼，在球化退火前先進行一次正火處理。1.6.3鋼的退火與正火

3、球化退火使鋼中的碳化物球狀化而進行的退火工藝。1234、去應(yīng)力退火將鋼加熱到Ac1以下，保溫一定時間，然后隨爐冷卻的退火工藝。目的：消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減少變形。加熱溫度：Ac1以下溫度，一般500～650℃。應(yīng)用范圍：鑄件、鍛壓件、焊件、切削加工件等。去應(yīng)力退火因加熱溫度低于A1，故不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，只消除內(nèi)應(yīng)力。1.6.3鋼的退火與正火

4、去應(yīng)力退火將鋼加熱到Ac1以下，保溫一定時間，然245、均勻化退火將工件加熱到高溫，并長時間保溫，然后緩慢冷卻的退火工藝。目的：減少化學(xué)成分偏析和組織不均勻性。加熱溫度：1050～1150℃高溫。應(yīng)用范圍：質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠和鑄件等。均勻化退火后，鋼件晶粒粗大，應(yīng)進行完全退火或正火。1.6.3鋼的退火與正火

5、均勻化退火將工件加熱到高溫，并長時間保溫，然后緩256.正火

正火是將工件加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上30～500C，保溫適當(dāng)時間，在自由流通的空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。

正火主要應(yīng)用于：1）對不太重要的零件，可細(xì)化晶粒，組織均勻，提高機械性能，作為最終熱處理；2）對低碳鋼火低碳合金鋼，可提高硬度，改善切削加工性；3）對于過共析鋼或工具鋼，可減少二次滲碳體，并使其不呈連續(xù)網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火。6.正火正火主要應(yīng)用于：1）對不太重要的零件261.6.3鋼的退火與正火

1.6.3鋼的退火與正火271、淬火加熱1.6.4鋼的淬火

1）加熱溫度

鋼的含碳量是決定其淬火加熱溫度的主要因素。2）加熱時間加熱時間包括升溫時間和保溫時間兩部分。加熱時間長短與加熱介質(zhì)、加熱速度、鋼的種類、工件形狀和尺寸、裝爐方式及裝爐量有關(guān)。具體加熱時間可通過經(jīng)驗公式計算，再用實際經(jīng)驗修正后決定。1、淬火加熱1.6.4鋼的淬火1）加熱溫度282、淬火冷卻

1.6.4鋼的淬火

1）冷卻介質(zhì)

鋼淬火的目的是為了獲得馬氏體，但又要減少工件變形和防止工件開裂。由C曲線可知，冷卻介質(zhì)的理想淬火冷卻速度如右圖所示。生產(chǎn)上常用的冷卻介質(zhì)有水、礦物油、鹽水、堿水等。2、淬火冷卻1.6.4鋼的淬火1）冷卻介質(zhì)鋼291.6.4鋼的淬火

2）淬火方法

1）單介質(zhì)淬火2）雙介質(zhì)淬火3）馬氏體分級淬火4）貝氏體等溫淬火1.6.4鋼的淬火2）淬火方法1）單介質(zhì)淬火2）雙303、鋼的淬透性和淬硬性1.6.4鋼的淬火

1）鋼的淬透性

鋼的淬透性是以在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布的特性。淬硬深度是從淬硬的工件表面到規(guī)定硬度值（一般為550HV）處的垂直距離。淬硬深度越深，淬透性越好。P172）鋼的淬硬性鋼的淬硬性是指鋼試樣在規(guī)定條件下淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度的能力。其含義是鋼試樣在規(guī)定條件下淬火時馬氏體組織所能達(dá)到的硬度。鋼的淬硬性主要取決于鋼中含碳量。鋼中含碳量越高，淬硬性越好。3、鋼的淬透性和淬硬性1.6.4鋼的淬火1）鋼的淬透311.6.5鋼的回火

回火是將淬硬后的工件加熱到Ac1點以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。是緊接淬火之后的熱處理工序。

目的：獲得工件所需要的力學(xué)性能；消除或減少內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，防止工件變形和開裂；穩(wěn)定工件組織和尺寸，保證精度。1.6.5鋼的回火回火是將淬硬后的工件加熱321.6.5鋼的回火

1、回火方法

1）低溫回火加熱溫度在250℃以下進行的回火。目的：保持淬火工件高硬度和高耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)力和脆性?；鼗鸷蠼M織：回火馬氏體。力學(xué)性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。應(yīng)用范圍：各種刃具、模具、滾動軸承、滲碳及表面淬火等要求硬而耐磨的零件。1.6.5鋼的回火1、回火方法1）低溫331.6.5鋼的回火

2）中溫回火加熱溫度在350～500℃之間進行的回火。目的：使工件獲得較高的彈性和強度，適當(dāng)?shù)捻g性和硬度?；鼗鸷蠼M織：回火托氏體。力學(xué)性能：35～50HRC，較高的彈性極限、屈服點和一定的韌性。應(yīng)用范圍：各種彈性元件及熱鍛模等。1.6.5鋼的回火2）中溫回火341.6.5鋼的回火

3）高溫回火

加熱溫度在500℃以上進行的回火。目的：使工件獲得強度、塑性和韌性都較好的綜合力學(xué)性能。回火后組織：回火索氏體。力學(xué)性能：200～350HBS，較好的綜合力學(xué)性能。應(yīng)用范圍：各種較重要的受力結(jié)構(gòu)件。調(diào)制處理：P171.6.5鋼的回火3）高溫回火351.6.5鋼的回火

2、回火脆性淬火鋼在某些溫度區(qū)間或回火后緩冷通過該溫度區(qū)間時，出現(xiàn)脆化的現(xiàn)象稱回火脆性?；鼗鸫嘈苑謨煞N：在250℃～350℃范圍內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性稱第一類回火脆性，又稱“低溫回火脆性”或“不可逆回火脆性”。不管是碳素鋼還是合金鋼，都應(yīng)避免這種回火脆性。含鉻、鎳、錳等元素的合金鋼淬火后，在450℃～650℃范圍內(nèi)回火，緩冷易產(chǎn)生第二類回火脆性，又稱“高溫回火脆性”或“可逆回火脆性”。為防止第二類回火脆性的出現(xiàn)，小零件可采用回火時快冷；大零件可選用含鎢或鉬的合金鋼。1.6.5鋼的回火2、回火脆性淬火鋼在361.6.6鋼的表面熱處理表面熱處理是只對工件表層進行熱處理以改變其組織和性能的熱處理工藝。常用的方法是表面淬火。表面淬火是僅對工件表層進行淬火的熱處理工藝。表面淬火不改變零件表層的化學(xué)成分，只改變表層的組織，并且心部仍保留原來退火、正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。目的是使工件表層具有高硬度、耐磨性，而心部具有足夠的強度和韌性。工業(yè)上常用的表面淬火方法有火焰淬火和感應(yīng)淬火。1.6.6鋼的表面熱處理表面熱處理是只對工件表層371.6.6鋼的表面熱處理1）感應(yīng)淬火

感應(yīng)淬火是指利用感應(yīng)電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，使工件表層、局部或整體加熱，并快速冷卻的淬火工藝。特點：加熱速度快；工件表面質(zhì)量高，淬火變形小；易實現(xiàn)機械化和自動化及大批量生產(chǎn)，勞動生產(chǎn)率高；設(shè)備昂貴，維修調(diào)整較難。主要用于中碳鋼或中碳低合金鋼，也可用于工具鋼，不宜用于形狀復(fù)雜的零件及單件生產(chǎn)。1.6.6鋼的表面熱處理1）感應(yīng)淬火感應(yīng)淬381.6.6鋼的表面熱處理2）火焰表面淬火火焰表面淬火是應(yīng)用氧－乙炔（或其它可燃?xì)怏w）火焰，對零件表面加熱，然后快速冷卻的淬火，淬硬層深度一般為2～6mm。特點：淬火設(shè)備簡單，成本低，使用方便靈活。但生產(chǎn)效率低，淬火質(zhì)量較難控制。適用于單件、小批量生產(chǎn)或用于中碳鋼、中碳低合金鋼制造的大型工件，如大齒輪、軸等零件的表面淬火。1.6.6鋼的表面熱處理2）火焰表面淬火火391.6.7鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件放入一定溫度的活性介質(zhì)中加熱并保溫，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。常用的化學(xué)熱處理是滲碳和滲氮。1.鋼的滲碳

滲碳是將工件放入富碳的介質(zhì)中加熱到高溫，使碳原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。

2.鋼的滲氮（氮化）

滲氮是在一定溫度下使活性氮原子滲入工件表面的化學(xué)熱處理工藝。1.6.7鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是將工件40鋼的熱處理§1.6.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變§1.6.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變§1.6.3鋼的整體熱處理工藝§1.6.4鋼的表面熱處理工藝§1.6.5熱處理新技術(shù)簡介鋼的熱處理§1.6.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變41第6節(jié)鋼的熱處理

熱處理：將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改變其整體或表面組織，從而獲得所需性能的工藝方法。熱處理的三個階段：加熱、保溫、冷卻。如圖1-29所示是最基本的熱處理工藝曲線。溫度加熱保溫冷卻時間圖1-29熱處理工藝曲線第6節(jié)鋼的熱處理熱處理：將固態(tài)金屬或合金在一定42熱處理的主要目的:改變鋼的性能。熱處理整體熱處理表面熱處理退火;正火;淬火;回火;表面淬火

化學(xué)熱處理感應(yīng)淬火火焰淬火滲碳;滲氮;碳氮共滲;熱處理的分類熱處理的主要目的:改變鋼的性能。熱處理整體表43箱式電阻爐箱式電阻爐44臺車式電阻爐臺車式電阻爐45連續(xù)式熱處理爐連續(xù)式熱處理爐46

鋼的臨界點：平衡臨界點：加熱臨界點：冷卻臨界點：A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm鋼的臨界點：平衡臨界點：加熱臨界點：冷卻臨界點：A1、A47共析鋼加熱到Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這包括奧氏體晶核的形成、奧氏體晶核的長大、剩余滲碳體的溶解及奧氏體成分的均勻化四個基本過程。亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體形成過程與共析鋼基本相同,但必須加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上時才獲得單一的奧氏體組織。

1、奧氏體的形成(PA)1.6.1鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變共析鋼加熱到Ac1以上時，珠光體將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。這包括奧氏體48

⑴奧氏體形核與晶核長大奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體的界面上形成。奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、碳原子的擴散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不斷溶入到奧氏體中去而進行的。⑵殘留滲碳體的溶解鐵素體全部消失以后，仍有部分剩余滲碳體未溶解，隨著時間的延長，這些剩余滲碳體不斷地溶入到奧氏體中去，直至全部消失。⑶奧氏體均勻化滲碳體全部溶解完畢時，奧氏體的成分是不均勻的，只有延長保溫時間，通過碳原子的擴散才能獲得均勻化的奧氏體。亞共析鋼的加熱過程：過共析鋼的加熱過程：

⑴奧氏體形核與晶核長大492.影響奧氏體晶粒長大的因素1.加熱溫度

加熱溫度愈高，晶粒長大速度越快，奧氏體晶粒也越粗大，熱處理時必須規(guī)定合適的加熱溫度范圍。2.保溫時間

隨保溫時間的延長，晶粒不斷長大，但隨保溫時間的延長，晶粒長大速度越來越慢。3.微量元素鋼中加入鈦、釩、鈮、鋯、鋁等元素，有利于得到本質(zhì)細(xì)晶粒鋼，因為碳化物、氧化物和氮化物彌散分布在晶界上，能阻礙晶粒長大。錳和磷促進晶粒長大。2.影響奧氏體晶粒長大的因素1.加熱溫度504.含碳量的影響(有臨界值)隨著奧氏體含碳量的增加，F(xiàn)e、C原子的擴散速度增大，奧氏體晶粒長大的傾向增加。當(dāng)超過奧氏體飽和碳濃度以后，由于出現(xiàn)了殘余滲碳體，產(chǎn)生機械阻礙作用，使晶粒長大傾向減小。奧氏體晶粒大小直接影響鋼冷卻后的組織和性能P124.含碳量的影響(有臨界值)51

熱加保溫時間溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻等溫冷卻過冷奧氏體的兩種冷卻方式把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，快速冷卻到低于A1的某一溫度，并等溫停留一段時間，使奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。把加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼，以不同的冷卻速度連續(xù)冷卻到室溫。1.6.2鋼在冷卻時的轉(zhuǎn)變熱保溫時間溫度臨界溫度A1連續(xù)冷卻等溫冷卻過冷奧氏體的52穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變開始線A向產(chǎn)物轉(zhuǎn)變終止線

A+產(chǎn)物區(qū)產(chǎn)物區(qū)A1～550℃;高溫轉(zhuǎn)變區(qū);擴散型轉(zhuǎn)變;P轉(zhuǎn)變區(qū).550～Ms(230℃);中溫轉(zhuǎn)變區(qū);半擴散型轉(zhuǎn)變;貝氏體(B)轉(zhuǎn)變區(qū).Ms～Mf(-50℃);低溫轉(zhuǎn)變區(qū);非擴散型轉(zhuǎn)變;馬氏體(M)轉(zhuǎn)變區(qū).時間(s)3001021031041010800-100100200500600700溫度(℃)0400A1MsMf1、過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變穩(wěn)定的奧氏體區(qū)過冷奧氏體區(qū)A向產(chǎn)A向產(chǎn)物531）珠光體轉(zhuǎn)變：擴散相變

(A1～550℃,A→P（F+Fe3C）)1）在A1～650℃形成的珠光體，因為過冷度小，片間距較大(0.4m)，在500×以上的光學(xué)顯微鏡下，能分辨其片層狀形態(tài)；即為粗珠光體，習(xí)慣上稱為珠光體（P）。2）在650～600℃形成片間距較小的珠光體(0.2~0.4m)，在光學(xué)顯微鏡800~1500×能分辨出其為鐵素體薄層和碳化物（滲碳體）薄層交替重疊的復(fù)相組織稱為細(xì)珠光體或索氏體，用字母S表示（以英國冶金學(xué)家H?C?Sorby的名字命名）。1）珠光體轉(zhuǎn)變：擴散相變

(A1～550℃,A→P（F+F543）在600～550℃形成片層間距極小的珠光體(0.2m)，在電子顯微鏡下可觀測到很薄的鐵素體層和碳化物（滲碳體）層交替重疊的復(fù)相組織，稱為極細(xì)珠光體或托氏體，用字母T表示（以法國金相學(xué)家L?Troost的名字命名）。珠光體型組織是鐵素體和滲碳體的機械混合物,滲碳體呈層片狀分布在鐵素體基體上，轉(zhuǎn)變溫度越低，層間距越小，可將珠光體型組織按層間距大小分為珠光體(P)、索氏體(S)和屈氏體(T)。3）在600～550℃形成片層間距極小的珠光體(0.2552）貝氏體轉(zhuǎn)變：半擴散相變（C）

550℃～Ms,A→B上貝氏體：550～350℃，過飽和片狀F＋滲碳體：性脆無實用價值下貝氏體：550℃～Ms，過飽和F＋碳化物：綜合性能好2）貝氏體轉(zhuǎn)變：半擴散相變（C）

550℃～Ms,A→B上562、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變P13-14過冷奧氏體在一個溫度范圍內(nèi)，隨溫度下降發(fā)生組織轉(zhuǎn)變。油冷V3：相當(dāng)于在油中的冷卻（在油中淬火的冷卻方式），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物應(yīng)是托氏體和馬氏體的混合組織，硬度45~55HRC。水冷V4：相當(dāng)于在水中冷卻（在水中淬火的冷卻方式），它不與C曲線相交，過冷奧氏體將直接冷卻至Ms以下進行馬氏體轉(zhuǎn)變。最后得到馬氏體和殘余奧氏體組織，硬度55~65HRC。爐冷V1：比較緩慢，轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為珠光體，硬度170~220HBS。空冷V2：相當(dāng)于在空氣中冷卻（正火的冷卻方式），轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為索氏體，硬度25~35HRC。2、過冷奧氏體的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變P13-14過冷奧氏體在一個溫57過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用馬氏體臨界冷卻速：圖中冷卻速度Vk與C曲線的開始轉(zhuǎn)變線相切，這時過冷奧氏體不發(fā)生分解，全部過冷到MS線以下向馬氏體轉(zhuǎn)變所需要的最小冷卻速度。過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線在連續(xù)冷卻中的應(yīng)用馬氏體臨界冷卻速：圖583馬氏體轉(zhuǎn)變：非擴散相變，Ms以下,A→M馬氏體：碳在α-Fe中的過飽和固溶體稱為馬氏體，用符號“M”表示。在MS線以下過冷奧氏體發(fā)生的轉(zhuǎn)變稱馬氏體轉(zhuǎn)變，馬氏體轉(zhuǎn)變通常在連續(xù)冷卻時進行，是一種低溫轉(zhuǎn)變。馬氏體性能：馬氏體的強度和硬度主要取決于馬氏體的含碳量。隨著馬氏體含碳量的提高，其強度與硬度也隨之提高。低碳馬氏體具有良好的強度及一定的韌性；高碳馬氏體硬度高、脆性大。3馬氏體轉(zhuǎn)變：非擴散相變，Ms以下,A→M馬氏體：碳在α59

退火就是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。退火主要用于鑄、鍛、焊毛坯或半成品零件。1.6.3鋼的退火與正火

退火的目的：降低鋼的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能；均勻鋼的成分，細(xì)化晶粒，改善組織與性能；消除工件的內(nèi)應(yīng)力，防止變形與開裂；為最終熱處理作準(zhǔn)備。退火就是將工件加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢601、完全退火1.6.3鋼的退火與正火

將鋼完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡組織的退火工藝。目的：降低鋼的硬度、以利于切削加工；消除應(yīng)力，穩(wěn)定工件的尺寸，防止變形和開裂；細(xì)化晶粒，改善組織，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。加熱溫度：Ac3以上20～40℃。應(yīng)用范圍：亞共析碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及熱軋型材等。過共析鋼不宜采用完全退火。P151、完全退火1.6.3鋼的退火與正火將612、等溫退火1.6.3鋼的退火與正火

將鋼加熱到Ac3或Ac1以上20～40℃，保溫適當(dāng)時間后，較快地冷卻到珠光體溫度區(qū)間的某一溫度，等溫一定時間，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w組織，然后空冷至室溫的退火工藝。目的：與完全退火相同，但所用時間比完全退火縮短約1/3，并能得到均勻的組織和性能。加熱溫度：Ac3(Ac1)以上20～40℃。應(yīng)用范圍：亞共析、過共析碳鋼，合金鋼的鑄件、鍛件等。2、等溫退火1.6.3鋼的退火與正火將鋼加熱到623、球化退火

使鋼中的碳化物球狀化而進行的退火工藝。目的：使網(wǎng)狀Fe3CⅡ或片狀滲碳體轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙顫B碳體，降低硬度，便于切削加工，為淬火作好組織準(zhǔn)備。加熱溫度：Ac1以上20～40℃。應(yīng)用范圍：過共析鋼和合金工具鋼、軸承鋼等。對網(wǎng)狀Fe3CⅡ比較嚴(yán)重的鋼，在球化退火前先進行一次正火處理。1.6.3鋼的退火與正火

3、球化退火使鋼中的碳化物球狀化而進行的退火工藝。1634、去應(yīng)力退火將鋼加熱到Ac1以下，保溫一定時間，然后隨爐冷卻的退火工藝。目的：消除工件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減少變形。加熱溫度：Ac1以下溫度，一般500～650℃。應(yīng)用范圍：鑄件、鍛壓件、焊件、切削加工件等。去應(yīng)力退火因加熱溫度低于A1，故不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，只消除內(nèi)應(yīng)力。1.6.3鋼的退火與正火

4、去應(yīng)力退火將鋼加熱到Ac1以下，保溫一定時間，然645、均勻化退火將工件加熱到高溫，并長時間保溫，然后緩慢冷卻的退火工藝。目的：減少化學(xué)成分偏析和組織不均勻性。加熱溫度：1050～1150℃高溫。應(yīng)用范圍：質(zhì)量要求高的合金鋼鑄錠和鑄件等。均勻化退火后，鋼件晶粒粗大，應(yīng)進行完全退火或正火。1.6.3鋼的退火與正火

5、均勻化退火將工件加熱到高溫，并長時間保溫，然后緩656.正火

正火是將工件加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上30～500C，保溫適當(dāng)時間，在自由流通的空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。

正火主要應(yīng)用于：1）對不太重要的零件，可細(xì)化晶粒，組織均勻，提高機械性能，作為最終熱處理；2）對低碳鋼火低碳合金鋼，可提高硬度，改善切削加工性；3）對于過共析鋼或工具鋼，可減少二次滲碳體，并使其不呈連續(xù)網(wǎng)狀碳化物，便于球化退火。6.正火正火主要應(yīng)用于：1）對不太重要的零件661.6.3鋼的退火與正火

1.6.3鋼的退火與正火671、淬火加熱1.6.4鋼的淬火

1）加熱溫度

鋼的含碳量是決定其淬火加熱溫度的主要因素。2）加熱時間加熱時間包括升溫時間和保溫時間兩部分。加熱時間長短與加熱介質(zhì)、加熱速度、鋼的種類、工件形狀和尺寸、裝爐方式及裝爐量有關(guān)。具體加熱時間可通過經(jīng)驗公式計算，再用實際經(jīng)驗修正后決定。1、淬火加熱1.6.4鋼的淬火1）加熱溫度682、淬火冷卻

1.6.4鋼的淬火

1）冷卻介質(zhì)

鋼淬火的目的是為了獲得馬氏體，但又要減少工件變形和防止工件開裂。由C曲線可知，冷卻介質(zhì)的理想淬火冷卻速度如右圖所示。生產(chǎn)上常用的冷卻介質(zhì)有水、礦物油、鹽水、堿水等。2、淬火冷卻1.6.4鋼的淬火1）冷卻介質(zhì)鋼691.6.4鋼的淬火

2）淬火方法

1）單介質(zhì)淬火2）雙介質(zhì)淬火3）馬氏體分級淬火4）貝氏體等溫淬火1.6.4鋼的淬火2）淬火方法1）單介質(zhì)淬火2）雙703、鋼的淬透性和淬硬性1.6.4鋼的淬火

1）鋼的淬透性

鋼的淬透性是以在規(guī)定條件下鋼試樣淬硬深度和硬度分布的特性。淬硬深度是從淬硬的工件表面到規(guī)定硬度值（一般為550HV）處的垂直距離。淬硬深度越深，淬透性越好。P172）鋼的淬硬性鋼的淬硬性是指鋼試樣在規(guī)定條件下淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度的能力。其含義是鋼試樣在規(guī)定條件下淬火時馬氏體組織所能達(dá)到的硬度。鋼的淬硬性主要取決于鋼中含碳量。鋼中含碳量越高，淬硬性越好。3、鋼的淬透性和淬硬性1.6.4鋼的淬火1）鋼的淬透711.6.5鋼的回火

回火是將淬硬后的工件加熱到Ac1點以下某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。是緊接淬火之后的熱處理工序。

目的：獲得工件所需要的力學(xué)性能；消除或減少內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，防止工件變形和開裂；穩(wěn)定工件組織和尺寸，保證精度。1.6.5鋼的回火回火是將淬硬后的工件加熱721.6.5鋼的回火

1、回火方法

1）低溫回火加熱溫度在250℃以下進行的回火。目的：保持淬火工件高硬度和高耐磨性，降低淬火殘留應(yīng)力和脆性?；鼗鸷蠼M織：回火馬氏體。力學(xué)性能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。應(yīng)用范圍：各種刃具、模具、滾動軸承、滲碳及表面淬火等要求硬而耐磨的零件。1.6.5鋼的回火1、回火方法1）低溫731.6.5鋼的回火

2）中溫回火加熱溫度在350～500℃之間進行的