第一篇：金屬熱處理原理及工藝 期末總結(jié)

正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)AC3或ACM以上的適當(dāng)溫度保持一定時間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。

退火：將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度，保溫一段時間后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝

固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝 時效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現(xiàn)象。Al-4Cu合金在時效過程中，過飽和固溶體的各個沉淀階段，其順序可概括為： ?過飽和?G.P.區(qū)????過渡相???過渡相??(CuAl2)穩(wěn)定相 固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工成型 時效處理：在強(qiáng)化相析出的溫度加熱并保溫，使強(qiáng)化相沉淀析出，得以硬化，提高強(qiáng)度時效處理有自然時效和人工時效兩種。

淬火：將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝

回火：將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝

調(diào)質(zhì)處理：將鋼件淬火，隨之進(jìn)行高溫回火，這種復(fù)合工藝稱調(diào)質(zhì)處理。表面熱處理：改變鋼件表面組織或化學(xué)成分，以其改面表面性能的熱處理工藝。表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變的目的。適用于中碳鋼?；瘜W(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原子，借助高溫時原子擴(kuò)散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝 滲碳：向鋼的表面滲入碳原子，提高表面含碳量，提高材料表面硬度、抗疲勞性和耐磨性。

滲氮：在工件表面滲入氮原子，形成一個富氮硬化層的過程。提高材料表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，且滲氮性能優(yōu)于滲碳。碳氮共滲：碳氮同時滲入工件表層。提高表面硬度、抗疲勞性和耐磨性，并兼具滲碳和滲氮的優(yōu)點(diǎn)

完全退火和等溫退火又稱重結(jié)晶退火，一般簡稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預(yù)先熱處理。

球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。

去應(yīng)力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。鐵素體(F)1.組織: 碳在α-Fe（體心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體2.特性: 呈體心立方晶格.溶碳能力最小,最大為0.02%;硬度和強(qiáng)度很低,HB=80-120,σb=250N/mm^2;而塑性和韌性很好,δ=50%,ψ=70-80%.因此,含鐵素體多的鋼材(軟鋼)中用來做可壓、擠、沖板與耐沖擊震動的機(jī)件.這類鋼有超低碳鋼,如 0Cr13,1Cr13、硅鋼片等

奧氏體1.組織: 碳在γ-Fe（面心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。2.特性:呈面心立方晶格.最高溶碳量為2.06%,在一般情況下,具有高的塑性,但強(qiáng)度和硬度低,HB=170-220,奧氏體組織除了在高溫轉(zhuǎn)變時產(chǎn)生以外,在常溫時亦存在于不銹鋼、高鉻鋼和高錳鋼中,如奧氏體不銹鋼等 滲碳體(C)1.組織: 鐵和碳的穩(wěn)定化合物(Fe3C)2.特性: 呈復(fù)雜的八面體晶格.含碳量為6.67%,硬度很高,HRC70-75,耐磨,但脆性很大,因此,滲碳體不能單獨(dú)應(yīng)用,而總是與鐵素體混合在一起.碳在鐵中溶解度很小,所以在常溫下,鋼鐵組織內(nèi)大部分的碳都是

以滲碳體或其他碳化物形式出現(xiàn)

珠光體(P)1.組織;鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）鐵素體片和滲碳體

片交替排列的層狀顯微組織, 2.特性: 是過冷奧氏體進(jìn)行共析反應(yīng)的直接產(chǎn)物.其片層組織的粗細(xì)隨奧氏體過冷程度不同,過冷程度越大,片層組織越細(xì)性質(zhì)也不同.奧氏體在約600℃分解成的組織稱為細(xì)珠光體(有的叫一次索氏體),在500-600℃分解轉(zhuǎn)變成用光學(xué)顯微鏡不能分辨其片層狀的組織稱為極細(xì)珠光體(有的一次屈氏體),它們的硬度較鐵素體和奧氏體高,而較滲碳體低,其塑性較鐵素體和奧氏體低而較滲碳體高.正火后的珠光體比退火后的珠光體組織細(xì)密,彌散度大,故其力學(xué)性能較好,但其片狀滲碳體在鋼材承受負(fù)荷時會引起應(yīng)力集中,故不如索氏體 萊氏體(L)1.組織: 滲碳體和奧氏體組成的機(jī)械混合物（含碳4.3%）2.特性: 鐵合金溶液含碳量在2.06%以上時,緩慢冷到1130℃便凝固出萊氏體.當(dāng)溫度到達(dá)共析溫度萊氏體中的奧氏轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w.因此,在723℃以下萊氏體是珠光體與滲碳體機(jī)械混合物(共晶混合).萊氏體硬而脆(＞HB700),是一種較粗的組織,不能進(jìn)行壓力加工,如白口鐵.在鑄態(tài)含有萊氏體組織的鋼有高速工具鋼和Cr12型高合金工具鋼等.這類鋼一般有較大有耐磨性和較好的切削性

淬火與馬氏體1.組織: 碳在α-Fe中的過飽和固溶體,顯微組織呈針葉狀2.特性:淬火后獲得的不穩(wěn)定組織.具有很高的硬度,而且隨含碳量增加而提高,但含碳量超過0.6%后的硬度值基本不變,如含C0.8%的馬氏體,硬度約為HRC65,沖擊韌性很低,脆性

很大,延伸率和斷面收縮率幾乎等于零.奧氏體晶粒愈大,馬氏體針葉愈粗大,則沖擊韌性愈低;淬火溫度愈低,奧氏體晶粒愈細(xì),得到的馬氏體針葉非常細(xì)小,即無針狀馬氏組織,其韌性最高 回火馬氏體(S)1.組織: 與淬火馬氏體硬度相近,而脆性略低的黑色針葉狀組織

2.特性:淬火鋼重新加熱到150-250℃回火獲得的組織.硬度一般只比淬火馬氏體低HRC1-3格,但內(nèi)應(yīng)力比淬火馬氏體小

索氏體(S)1.組織: 鐵索體和較細(xì)的粒狀滲碳體組成的組織2.特性:淬火鋼重新加熱到500-680℃回火后獲得的組織.與細(xì)珠光體相比,在強(qiáng)度相同情沖下塑性及韌性都高,隨回火溫度提高,硬度和強(qiáng)度降低,沖擊韌性提高.硬度約為HRC23-35.綜合機(jī)械性能比較好.索氏體有的叫二次索氏體或回火索氏體

屈氏體屈氏體(T)組織或特性

1.組織: 鐵索體和更細(xì)的粒狀滲碳體組成的組織2.特性:淬火鋼重新加熱到350-450℃回火后獲得的組織.它的硬度和強(qiáng)度雖然比馬氏體低,但因其組織很致密,仍具有較高的強(qiáng)度和硬度,并有比馬氏體好的韌性和塑性,硬度約為

HRC35-45.屈氏體有的叫二次屈氏體或回火屈氏體

下貝氏體(B)1.組織: 顯微組織呈黑色針狀形態(tài),其中的鐵素體呈現(xiàn)針狀,而碳化物呈現(xiàn)極小的質(zhì)點(diǎn)以彌散狀分布在針狀鐵素體內(nèi)2.特性:過冷奧氏體在400-240℃等溫度轉(zhuǎn)變后的產(chǎn)物.具有較高的硬度,約為HRC40-55,良好的塑性和很高的沖擊韌性,其綜合機(jī)械性能比索氏體更好;因此,在要求較大的、韌性和高強(qiáng)度相配合時,常以含有適當(dāng)合金元素的中碳結(jié)構(gòu)鋼等溫淬火,獲得貝氏體以改善鋼的機(jī)械性能,并減小內(nèi)應(yīng)力和變形 低碳馬氏體具有高強(qiáng)度與良好的塑性、韌性相結(jié)合的特點(diǎn)(σb=1200-1600N/mm^2，σ0.2=1000-1300N/mm^2,δ5≥10%,ψ≥40%αk≥60J/cm^2);同時還有低的冷脆轉(zhuǎn)化溫度(≤-60℃);在靜載荷、疲勞及多次沖擊載荷下,其缺口敏感度和過載敏感性都較低.低碳馬氏體狀態(tài)的20SiMn2MoVA綜合力學(xué)性能,比中碳合金鋼等溫淬火獲得的下貝氏體更好.保持了低碳鋼的工藝性能,但切削加工較難.工藝

1.低碳鋼及低碳合金鋼制模具 例如，20，20Cr，20CrMnTi等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→冷擠壓成形→再結(jié)晶退火→機(jī)械精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

2.高合金滲碳鋼制模具 例如12CrNi3A，12CrNi4A鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→正火并高溫回火→機(jī)械粗加工→高溫回火→精加工→滲碳→淬火、回火→研磨拋光→裝配。3.調(diào)質(zhì)鋼制模具 例如，45，40Cr等鋼的工藝路線為：下料→鍛造模坯→退火→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工→修整、拋光→裝配。

4.碳素工具鋼及合金工具鋼制模具 例如T7A～T10A，CrWMn，9SiCr等鋼的工藝路線為：下料→鍛成模坯→球化退火→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械半精加工→機(jī)械精加工→淬火、回火→研磨拋光→裝配。

5.預(yù)硬鋼制模具

例如5NiSiCa，3Cr2Mo（P20）等鋼。對于直接使用棒料加工的，因供貨狀態(tài)已進(jìn)行了預(yù)硬化處理，可直接加工成形后拋光、裝配。對于要改鍛成坯料后再加工成形的，其工藝路線為：下料→改鍛→球化退火→刨或銑六面→預(yù)硬處理（34～42HRC）→機(jī)械粗加工→去應(yīng)力退火→機(jī)械精加工→拋光→裝配。氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－除應(yīng)力－粗磨－氮化－精磨或研磨。適用于各種高速傳動精密齒輪、機(jī)床主軸（如鏜桿、磨床主軸），高速柴油機(jī)曲軸、閥門等。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強(qiáng)度的心部組織，所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。論述鋼材在熱處理過程中出現(xiàn)脆化現(xiàn)象的主要原因及解決方法。答：①過共析鋼奧氏體化后冷卻速度較慢出現(xiàn)網(wǎng)狀二次滲碳體時，使鋼的脆性增加，脆性的網(wǎng)狀二次滲碳體在空間上把塑性相分割開，使其變形能力無從發(fā)揮。解決方法，重新加熱正火，增加冷卻速度，抑制脆性相的析出。②淬火馬氏體在低溫回火時會出現(xiàn)第一類回火脆性，高溫回火時有第二類回火脆性，第一類回火脆性不可避免，第二類回火脆性，可重新加熱到原來的回火溫度，然后快冷恢復(fù)韌性。③工件等溫淬火時出現(xiàn)上貝氏體時韌性降低，重新奧氏體化后降低等溫溫度得到下貝氏體可以解解。④奧氏體化溫度過高，晶粒粗大韌性降低。如：過共析鋼淬火溫度偏高，晶粒粗大，獲得粗大的片狀馬氏體時，韌性降低；奧氏體晶粒粗大，出現(xiàn)魏氏組織時脆性增加。通過細(xì)化晶?？梢越鉀Q。

20CrMnTi、40CrNiMo、60Si2Mn、T12屬于哪類鋼？含碳量為多少？鋼中合金元素的主要作用是什么？淬火加熱溫度范圍是多少？常采用的熱處理工藝是什么？最終的組織是什么？性能如何？

20CrMnTi為滲碳鋼，含碳量為0.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體，表面為高碳馬氏體（滲碳后），強(qiáng)度、硬度高，耐磨性好；心部低碳馬氏體（淬透）強(qiáng)韌性好。Mn與Cr 提高淬透性，強(qiáng)化基體，Ti阻止奧氏體晶粒長大，細(xì)化晶粒。

40CrNiMo為調(diào)質(zhì)鋼，含碳量為0.4%，最終

熱處理工藝是淬火加高溫回火，得到回火索氏

體，具有良好的綜合機(jī)械性能，Cr、Ni提高淬透性，強(qiáng)化基體，Ni提高鋼的韌性，Mo細(xì)化晶粒，抑制第二類回火脆性。

60Si2Mn為彈簧鋼，含碳量為0.6%，最終熱處理工藝是淬火加中溫回火，得到回火托氏體（或回火屈氏體），具有很高的彈性極限，Si、Mn提高淬透性，強(qiáng)化基體，Si提高回火穩(wěn)定性。

T12鋼為碳素工具鋼鋼，含碳量為1.2%，最終熱處理工藝是淬火加低溫回火，得到回火馬氏體＋粒狀Fe3C＋殘余奧氏體（γ'），強(qiáng)度硬度高、耐磨性高，塑性、韌性差。

用T12鋼（鍛后緩冷）做一切削工具，工藝過程為：正火→球化退火→機(jī)加工成形→淬火→低溫回火。各熱處理工藝的目的是什么？得到什么組織？各種組織具有什么性能。

① 正火：消除網(wǎng)狀的二次滲碳體，同時改善鍛

造組織、消除鍛造應(yīng)力，得到片狀的珠光體，片狀的珠光體硬度較高，塑性韌性較差。② 球化退火：將片狀的珠光體變成粒狀珠光

體，降低硬度，便于機(jī)械加工；組織為粒狀珠光體，這種組織塑性韌性較好，強(qiáng)度硬度較低。

③ 淬火：提高硬度、強(qiáng)度和耐磨性；組織為馬

氏體＋粒狀碳化物＋殘余奧氏體；這種組織具有高強(qiáng)度高硬度，塑性韌性差。

④ 低溫回火：減少或消除淬火應(yīng)力，提高塑形

和韌性；組織為回火馬氏體＋粒狀碳化物＋殘余奧氏體?；鼗鸾M織有一定的塑性韌性，強(qiáng)度、硬度高，耐磨性高。

什么是淬火？目的是什么？具體工藝有哪些？簡述淬火加熱溫度的確定原則。

把鋼加熱到臨界點(diǎn)（Ac1或Ac3）以上保溫并隨之以大于臨界冷卻速度（Vc)冷卻，以得到介穩(wěn)狀態(tài)的馬氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝方法稱為淬火。

淬火目的：提高工具、滲碳零件和其它高強(qiáng)度耐磨機(jī)器零件等的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；結(jié)構(gòu)鋼通過淬火和回火之后獲得良好的綜合機(jī)械性能；此外，還有很少數(shù)的一部分工件是為了改善鋼的物理和化學(xué)性能。如提高磁鋼的磁性，不銹鋼淬火以消除第二相，從而改善其耐蝕性等。

具體工藝有：單液淬火法；中斷淬火法(雙淬火介質(zhì)淬火法)；噴射淬火法；分級淬火法；等

溫淬火法。

淬火加熱溫度，主要根據(jù)鋼的相變點(diǎn)來確定。對亞共析鋼，一般選用淬火加熱溫度為Ac3＋(30～50℃)，過共析鋼則為Ac1＋(30～50℃)，合金鋼一般比碳鋼加熱溫度高。確定淬火加熱溫度時，尚應(yīng)考慮工件的形狀、尺寸、原始組織、加熱速度、冷卻介質(zhì)和冷卻方式等因素。在工件尺寸大、加熱速度快的情況下，淬火溫度可選得高一些。另外，加熱速度快，起始晶粒細(xì)，也允許采用較高加熱溫度。

某車床主軸（45鋼）加工路線為： 下料→鍛造→正火→機(jī)械加工→淬火（淬透）→高溫回火→花鍵高頻表面淬火→低溫回火→半精磨→人工時效→精磨。正火、淬火、高溫回火、人工時效的目的是什么？花鍵高頻表面淬火、低溫回火的目的是什么？表面和心部的組織是什么？

正火處理是為了得到合適的硬度，以便切削加工，同時改善鍛造組織，消除鍛造應(yīng)力。淬火是為了得到高強(qiáng)度的馬氏體組織，高溫回火是為了得到回火索氏體，淬火＋高溫回火稱為調(diào)質(zhì)，目的是為使主軸得到良好的綜合力學(xué)性能。人工時效主要是為了消除粗磨削加工時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力?；ㄦI部分用高頻淬火后低溫回火是為了得到回火馬氏體，增加耐磨性。表面為回火馬氏體，心部為回火索氏體組織。

低碳鋼（15、20）、中碳鋼（40、45）、共析鋼（T8）獲得良好綜合力學(xué)性能的最終熱處理工藝及組織。

低碳鋼：淬火加低溫回火，組織為回火馬氏體。中碳鋼：淬火加高溫回火，組織為回火索氏體。共析鋼：等溫淬火，組織為下貝氏體。三

十九、正火、退火工藝選用的原則是什么？ 含0．25％C以下的鋼，在沒有其它熱處理工序時，可用正火來提高強(qiáng)度。對滲碳鋼，用正火消除鍛造缺陷及提高切削加工性能。對含碳0．25～0．50％的鋼，一般采用正火。對含碳0．50～0．75％的鋼，一般采用完全退火。含碳0．75～1．0％的鋼，用來制造彈簧時采用完全退火作預(yù)備熱處理，用來制造刀具時則采用球化退火。含碳大于1．0％的鋼用于制造工具，均采用球化退火作預(yù)備熱處理。珠光體、貝氏體、馬氏體的特征、性能特點(diǎn)是什么？

片狀P體，片層間距越小，強(qiáng)度越高，塑性、韌性也越好；粒狀P體，F(xiàn)e3C顆粒越細(xì)小，分布越均勻，合金的強(qiáng)度越高。第二相的數(shù)量越多，對塑性的危害越大；片狀與粒狀相比，片狀強(qiáng)度高，塑性、韌性差；上貝氏體為羽毛狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，韌性差；下貝氏體為黑針狀或竹葉狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，位錯密度高于上貝氏體，綜合機(jī)械性能好；低碳馬氏體為板條狀，亞結(jié)構(gòu)為位錯，具有良好的綜合機(jī)械性能；高碳馬氏體為片狀，亞結(jié)構(gòu)為孿晶，強(qiáng)度硬度高，塑性和韌性差。

常用的熱處理方法

一、退火目的：

1、降低硬度，便于切削加工；

2、細(xì)化晶粒，均勻組織，以改善鋼件毛坯的機(jī)械性能，或者為下一步淬火做好準(zhǔn)備；

3、消除內(nèi)應(yīng)力具體工藝有：擴(kuò)散退火、完全退火、不完全退火、球化退火、再結(jié)晶退火和消除應(yīng)力退火。

二、正火目的是使低碳和中碳鋼件及滲碳機(jī)件的組織細(xì)化，增加強(qiáng)度與韌性，減少內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能。正火實(shí)質(zhì)上是退火的一種特殊形式具有與退火相似的目的所不同的是冷卻速度比退火快，可以縮短生產(chǎn)周期，比較經(jīng)濟(jì)。

三、淬火目的是提高鋼件的硬度和強(qiáng)度。對于工具剛來說，淬火的主要目的是提高它的硬度，以保證刀具的切削性能和沖模工具及量具的耐磨性。有很多零件如齒輪、曲軸等，他們在工作時一方面要受磨，另一方面又要受到?jīng)_擊作用，因此要求零件表面有很高的硬度，而中心有較好的韌性。這時可以利用表面淬火的方法來達(dá)到上述要求。表面淬火是應(yīng)用將工件的表面迅速加熱到淬火溫度（這時金屬內(nèi)部的溫度仍比較低），隨后立即用水噴到工件表面上，進(jìn)行急速冷卻。這樣就能獲得表面硬、中心韌的要求。表面加熱時，可用氧炔焰、高頻電流或中頻電流加熱。

四、回火目的是消除淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整組織，提高鋼件的塑性和沖擊韌性。對于工具來說，是為了盡可能減少脆性保留硬度。對于零件來說是為了提高韌性，但不可避免的會使硬度降低。

五、調(diào)質(zhì)淬火后高溫回火，叫做調(diào)質(zhì)。

目的是使鋼件獲得很高的韌性和足夠的強(qiáng)度，使其具有良好的綜合機(jī)械性能。很多重要零件如主軸、絲杠、齒輪等都是經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的。調(diào)質(zhì)一般是在零件機(jī)械加工后進(jìn)行的，也可把鍛坯或經(jīng)過粗加工的光坯調(diào)質(zhì)后再進(jìn)行機(jī)械加工。

第二篇：金屬學(xué)與熱處理期末復(fù)習(xí)總結(jié)

一、名詞解釋：

1熱強(qiáng)性：在室溫下，鋼的力學(xué)性能與加載時間無關(guān)，但在高溫下鋼的強(qiáng)度及變形量不但與時間有關(guān)，而且與溫度有關(guān)，這就是耐熱鋼所謂的熱強(qiáng)性。

2形變熱處理：是將塑性變形同熱處理有機(jī)結(jié)合在一起，獲得形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化綜合效果的工藝方法。

3熱硬性：熱硬性是指鋼在較高溫度下，仍能保持較高硬度的性能。

4固溶處理：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

5回火脆性：是指淬火鋼回火后出現(xiàn)韌性下降的現(xiàn)象。

6二次硬化：某些鐵碳合金（如高速鋼）須經(jīng)多次回火后，才進(jìn)一步提高其硬度。7回火穩(wěn)定性：淬火鋼在回火時，抵抗強(qiáng)度、硬度下降的能力稱為回火穩(wěn)定性。8淬硬性：指鋼在淬火時硬化能力，用淬成馬氏體可能得到的最高硬度表示。9水韌處理：將鋼加熱至奧氏體區(qū)溫度（1050-1100℃，視鋼中碳化物的細(xì)小或粗大而定）并保溫一段時間（每25mm壁厚保溫1h），使鑄態(tài)組織中的碳化物基本上都固溶到奧氏體中，然后在水中進(jìn)行淬火，從而得到單一的奧氏體組織。

10分級淬火：將奧氏體狀態(tài)的工件首先淬入溫度略高于鋼的Ms點(diǎn)的鹽浴或堿浴爐中保溫，當(dāng)工件內(nèi)外溫度均勻后，再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉(zhuǎn)變。

11臨界淬火冷卻速度：是過冷奧氏體不發(fā)生分解直接得到全部馬氏體（含殘留奧氏體）的最低冷卻速度。

12季裂：它指的是經(jīng)冷變形后的金屬內(nèi)有拉伸應(yīng)力存在又處于特定環(huán)境中所發(fā)生的斷裂。

13奧氏體化：將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程。14本質(zhì)晶粒度：本質(zhì)晶粒度用于表征鋼加熱時奧氏體晶粒長大的傾向。

二、簡答： 何為奧氏體化？簡述共析鋼的奧氏體化過程。

答：

1、將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上使形成奧氏體的金屬熱處理過程。

2、它是一種擴(kuò)散性相變，轉(zhuǎn)變過程分為四個階段。

（1）形核。將珠光體加熱到Ac1以上，在鐵素體和滲碳體的相界面上奧氏體優(yōu)先形核。珠光體群邊界也可形核。在快速加熱時，由于過熱度大，鐵素體亞邊界也能形核。

（2）長大。奧氏體晶粒長大是通過滲碳體的溶解、碳在奧氏體和鐵素體中的擴(kuò)散和鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變。為了相平衡，奧氏體的兩個相界面自然地向鐵素體和滲碳體兩個方向推移，奧氏體便不斷長大。

（3）殘余滲碳體的溶解。鐵素體消失后，隨著保溫時間的延長，通過碳原子擴(kuò)散，殘余滲碳體逐漸溶入奧氏體。

（4）奧氏體的均勻化。殘余滲碳體完全溶解后，奧氏體中碳濃度仍是不均勻的。只有經(jīng)長時間的保溫或繼續(xù)加熱，讓碳原子進(jìn)行充分地?cái)U(kuò)散才能得到成分均勻的奧氏體。奧氏體晶粒大小對冷卻轉(zhuǎn)變后鋼的組織和性能有何影響？簡述影響奧氏體晶粒大小的因素。

答：

1、奧氏體晶粒度大小對鋼冷卻后的組織和性能有很大影響。奧氏體晶粒度越細(xì)小，冷卻后的組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也越細(xì)小，其強(qiáng)度也越高，此外塑性，韌性也較好。但奧氏體化溫度過高或在高溫下保持時間過長會顯著降低鋼的沖擊韌度、減少裂紋擴(kuò)展功和提高脆性轉(zhuǎn)變溫度。

2、奧氏體晶粒大小是影響使用性能的重要指標(biāo)，主要有下列因素影響奧氏體晶粒大小。

（1）加熱溫度和保溫時間的影響加熱溫度越高，保溫時間越長，奧氏體晶粒越粗大。

（2）加熱速度的影響加熱速度越快，奧氏體的實(shí)際形成溫度越高，形核率和長大速度越大，則奧氏體的起始晶粒越細(xì)小，但快速加熱時，保溫時間不能過長，否則晶粒反而更加粗大。（3）鋼的化學(xué)成分的影響在一定含碳量范圍內(nèi)，隨著奧氏體中含碳量的增加，碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度及鐵的自擴(kuò)散速度增大，晶粒長大傾向增加，但當(dāng)含碳量超過一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻礙奧氏體晶粒長大，使奧氏體晶粒長大傾向減小。

（4）鋼的原始組織的影響鋼的原始組織越細(xì)，碳化物彌散速度越大，奧氏體的起始晶粒越細(xì)小，相同的加熱條件下奧氏體晶粒越細(xì)小。簡述影響過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的因素。

答：奧氏體成分（含碳量、合金元素）、奧氏體狀態(tài)（鋼的原始組織、奧氏體化的溫度和保溫時間）及應(yīng)力和塑性變形。

1、含碳量的影響

亞共析鋼隨奧氏體含碳量增加，使C曲線右移，Ms和Mf點(diǎn)降低。過共析鋼隨含碳量的增加，使C曲線向左移，Ms和Mf點(diǎn)降低。

2、合金元素的影響

除Co、Al（WAl>2.5%）外，所有合金元素的溶解到奧氏體中后，都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，使C曲線右移，Ms和Mf點(diǎn)降低。

3、奧氏體狀態(tài)的影響

奧氏體化溫度越低，保溫時間越短，奧氏體晶粒越細(xì)小，C曲線左移。

4、應(yīng)力和塑性變形的影響

在奧氏體狀態(tài)下承受拉應(yīng)力會加速奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變，承受壓應(yīng)力則會阻礙這種轉(zhuǎn)變。

對奧氏體進(jìn)行塑性變形有加速奧氏體轉(zhuǎn)變的作用，C曲線左移。

4簡述片狀珠光體和粒狀珠光體的組織和性能。

答：

1、片狀珠光體 組織：WC=0.77%的奧氏體在近于平衡的緩慢冷卻條件下形

成的珠光體是由鐵素體和滲碳體組成的片層相間的組織。

性能：主要決定于片間距。

片間距越小，鋼的斷裂強(qiáng)度和硬度均隨片間距的縮小而增大。隨片間距減小，鋼的塑性顯著增加。片間距減小，塑性變形抗力增大，故強(qiáng)度。硬度提高。

2、粒狀珠光體 組織：滲碳體呈顆粒狀分布在連續(xù)的鐵素體基體中的組織

性能：主要取決于滲碳體顆粒的大小，形態(tài)與分布。

鋼的成分一定時，滲碳體顆粒越細(xì)，相界面越多，則剛的硬度和強(qiáng)度越高。碳化物越接近等軸狀、分布越均勻，則鋼的韌性越好。

粒狀珠光體的硬度和強(qiáng)度較低，塑性和韌性較好，冷變形性能，可加工性

能以及淬火工藝性能都比珠光體好。

5何為馬氏體？簡述馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、性能及轉(zhuǎn)變特點(diǎn)。

答：是碳在α-Fe中過飽和的間隙固溶體。

2、馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)在鋼中有兩種:體心正方結(jié)構(gòu)WC<0.25%，c/a=1。

體心正方結(jié)構(gòu)WC>0.25%,c/a>1。

組織形態(tài)：板條馬氏體、片狀馬氏體

200℃以上，WC<0.2%，完全形成板條馬氏體，因其體內(nèi)含有大量位錯又稱

位錯馬氏體。特點(diǎn)強(qiáng)而韌

0.2%

200℃以下，WC>1.0%，完全形成片狀馬氏體，因其亞結(jié)構(gòu)主要為孿晶又稱

孿晶馬氏體。特點(diǎn)硬而脆

4、（1）馬氏體的顯著特點(diǎn)是高硬度和高強(qiáng)度，原因包括固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)

化、時效強(qiáng)化、原始奧氏體晶粒大小及板條馬氏體束大小。

馬氏體的硬度主要取決于馬氏體的含碳量。合金元素對馬氏體的硬度影

響不大，但可以提高其強(qiáng)度。

（2）馬氏體的塑性和韌性主要取決于馬氏體的亞結(jié)構(gòu)。

5、（1）無擴(kuò)散性。奧氏體成分保留在馬氏體中

（2）馬氏體轉(zhuǎn)變的切變共格性

（3）馬氏體轉(zhuǎn)變具有特定的慣習(xí)面和位向關(guān)系（4）馬氏體轉(zhuǎn)變是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的 簡述淬火鋼的回火轉(zhuǎn)變、組織及淬火鋼在回火時的性能變化。答：

1、鋼的回火轉(zhuǎn)變包括五個方面

（1）80℃-100℃以下溫度回火，馬氏體中碳的偏聚，組織是馬氏體

馬氏體：碳溶于α-Fe的過飽和的固溶體

（2）80℃-100℃回火，馬氏體開始分解，組織是回火馬氏體

回火馬氏體：低碳馬氏體和ε碳化物組成的混合物,稱為回火馬氏體。（3）200℃-300℃回火，殘余奧氏體開始轉(zhuǎn)變，組織是回火馬氏體（4）200℃-400℃回火，碳化物的轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3C,組織是回火托氏體 回火托氏體：由針狀α相和無共格聯(lián)系的細(xì)粒狀滲碳體組成的機(jī)械混合物。

（5）500℃-650℃滲碳體的聚集長大和α相回復(fù)或再結(jié)晶，組織是回火索氏體

回火索氏體：回復(fù)或再結(jié)晶的鐵素體和粗粒狀滲碳體的機(jī)械混合物。

2、回火時力學(xué)性能變化總的趨勢是隨回火溫度提高，鋼的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度下降，塑性、韌性提高。簡述回火脆性的分類、特點(diǎn)及如何消除。

答：1分類：第一類回火脆性（低溫回火脆性250℃-400℃）和第二類回火脆性（高溫回火脆性450℃-650℃）2特點(diǎn) 第一類回火脆性：（1）具有不可逆性

第二類回火脆性：（1）具有可逆性；

（2）與回火后的冷卻速度有關(guān)

（3）與組織狀態(tài)無關(guān)，但以M的脆化傾向 3如何消除

第一類回火脆性：無法消除,合金元素會提高脆化溫度。第二類回火脆性：（1）選擇含雜質(zhì)元素極少的優(yōu)質(zhì)鋼材以及采用形變熱處理；

（2）加入適量的Mo、W等合金元素阻礙雜質(zhì)元素在晶界上便聚；（3）對亞共析鋼在A1~A3臨界區(qū)可采用亞溫淬火

（4）采用高溫回火后快冷的方法可抑制回火脆性，但不適用于對回火脆性敏感的較大工件。敘述淬透性和淬硬性及淬透性和實(shí)際條件下淬透層深度的區(qū)別。答：

1、淬透性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時獲得馬氏體的能力，它反映過冷奧氏體的穩(wěn)定性，與鋼的臨界冷卻速度有關(guān)。臨界冷卻速度越慢，淬透性越大。其大小以鋼在一定條件下淬火獲得的淬透層深度和硬度分布來表示。

2、淬硬性：是指奧氏體化后的鋼在淬火時硬化的能力，主要取決于馬氏體中的含碳量，含碳量越高，淬硬性越大。用淬火馬氏體可能達(dá)到的最高硬度來表示。

3、實(shí)際條件下的淬透層深度：是指具體條件下測定的半馬氏體區(qū)至表面的深度。

4、區(qū)別：（1）同一材料的淬透層深度與工件尺寸、冷卻介質(zhì)有關(guān).工件

尺寸小、介質(zhì)冷卻能力強(qiáng)，淬透層深。

（2）淬透性與工件尺寸、冷卻介質(zhì)無關(guān)，它是鋼的一種屬性。相同奧氏體化溫度下的同一鋼種，其淬透性是確定不不變的。何謂淬火熱應(yīng)力、組織應(yīng)力？影響因素都是什么？簡述熱應(yīng)力和組織應(yīng)力造成的變形規(guī)律。

答：

1、淬火熱應(yīng)力：工件在加熱或冷卻時由于內(nèi)外的溫度差異導(dǎo)致熱漲（或冷縮）的不一致所引起的內(nèi)應(yīng)力。

2、組織應(yīng)力：工件在冷卻過程中，由于內(nèi)外溫差造成組織轉(zhuǎn)變不同時，引起內(nèi)外比體積的不同變化而引起的內(nèi)應(yīng)力。

3、影響因素：

（1）含碳量的影響：隨著含碳量的增加熱應(yīng)力作用逐漸減弱組織應(yīng)力逐漸增強(qiáng)。

（2）合金元素的影響：加入合金元素?zé)釕?yīng)力和組織應(yīng)力增加。

（3）工件尺寸的影響：a.在完全淬透的情況下隨著工件直徑的增大淬火后殘余應(yīng)力將 由組織應(yīng)力性逐漸變成熱應(yīng)力性。

b.在未完全淬透的情況下所產(chǎn)生的應(yīng)力特性是與熱應(yīng)力相似的，工件直徑越大淬硬層越薄，熱應(yīng)力特性越明顯。

（4）淬火介質(zhì)和冷卻方法的影響:如果在高于Ms點(diǎn)以上的溫度區(qū)域冷卻速度快而在溫度低于Ms點(diǎn)區(qū)域冷卻速度慢則為熱應(yīng)力性，反之則為組織應(yīng)力型。

4、變形規(guī)律：

（1）熱應(yīng)力引起的變形①沿最大尺寸方向收縮，沿最小尺寸方向伸長；②平面凸起，直角變鈍，趨于球形；③外徑脹大，內(nèi)徑縮小。

（2）組織應(yīng)力引起變形與熱應(yīng)力相反。何謂回火？敘述回火工藝的分類，得到的組織，性能特點(diǎn)及應(yīng)用。

答：

1、回火：回火是指將淬火鋼加熱到A1以下的某溫度保溫后冷卻的工藝。

2、分類: 低溫回火：（1）得到回火馬氏體。

（2）在保留高硬度、高強(qiáng)度及良好的耐磨性的同時又適當(dāng)提高了韌性，降低內(nèi)應(yīng)力。（3）適用于刀具、量具、滾動軸承、滲碳件及

高頻表面淬火件。

中溫回火：（1）得到回火托氏體。

（2）基本消除了淬火應(yīng)力，具有高的彈性極限，較高的強(qiáng)度和硬度，良好的塑性和韌性。

（3）適用于彈簧熱處理及熱鍛模具。

高溫回火：（1）得到回火索氏體。

（2）獲得良好的綜合力學(xué)性能，即在保持較高的強(qiáng)度同時，具有良好的塑性和韌性。

（3）廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件如軸、齒輪等熱處理。

也可作為要求較高精密件、量具等預(yù)備熱處理。簡述化學(xué)熱處理的一般過程；滲碳的工藝、滲層深度、滲碳后表層含碳量、用鋼、熱處理、組織和應(yīng)用。

答：

1、過程：（1）介質(zhì)(滲劑)的分解

（2）工件表面的吸收

（3）原子向內(nèi)部擴(kuò)散。

2、滲碳工藝：氣體滲碳法，固體滲碳，離子滲碳

3、滲碳層厚度（由表面到過度層一半處的厚度）：一般為0.5-2mm。

4、滲碳層表面含碳量：以0.85%-1.05%為最好。

5、用剛：為含0.1-0.25%C的低碳鋼和低碳合金鋼。碳高則心部韌性降低。

6、熱處理：常用方法是滲碳緩冷后，重新加熱到Ac1+30-50℃淬火（分三類：遇冷直接淬火、一次淬火、二次淬火）+低溫回火。

7、組織：表層：高碳M回+顆粒狀碳化物+A(少量)心部：低碳M回+鐵素體（淬透時）、鐵素體+索氏體

8、應(yīng)用：拖拉機(jī)履帶板，坦克履帶板

第三篇：熱處理工藝總結(jié)

1.退火

將鋼件加熱到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的溫度后，一般隨爐溫緩慢冷卻。

目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能 2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備 3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

應(yīng)用要點(diǎn)：1.適用于合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應(yīng)狀態(tài)不合格的原材料 2.一般在毛坯狀態(tài)進(jìn)行退火。

2.正火

將鋼件加熱到Ac3以上30~50度，保溫后以稍大于退火的冷卻速度冷卻。

目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工與壓力加工性能 2.細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能，為下一步工序做準(zhǔn)備 3.消除冷、熱加工所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。

應(yīng)用要點(diǎn)：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預(yù)先熱處理工序。對于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結(jié)構(gòu)鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對于一般中、高合金鋼，空冷可導(dǎo)致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。

3.淬火

將鋼件加熱到相變溫度Ac3或Ac1以上，保溫一段時間，然后在水、硝鹽、油、或空氣中快速冷卻。

目的：淬火一般是為了得到高硬度的馬氏體組織，有時對某些高合金鋼（如不銹鋼、耐磨鋼）淬火時，則是為了得到單一均勻的奧氏體組織，以提高耐磨性和耐蝕性。

應(yīng)用要點(diǎn)：1.一般用于含碳量大于百分之零點(diǎn)三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發(fā)揮鋼的強(qiáng)度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進(jìn)行回火以得到較好的綜合力學(xué)性能。4.回火

將淬火后的鋼件重新加熱到Ac1以下某一溫度，經(jīng)保溫后，于空氣或油、熱水、水中冷卻。

目的：1.降低或消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，減少工件的變形和開裂；2.調(diào)整硬度，提高塑性和韌性，獲得工作所要求的力學(xué)性能；3.穩(wěn)定工件尺寸。

應(yīng)用要點(diǎn)：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強(qiáng)度時用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強(qiáng)度時用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在230~280度、不銹鋼在400~450度之間回火，因?yàn)檫@時會產(chǎn)生一次回火脆性。

5.調(diào)質(zhì)

淬火后高溫回火稱調(diào)質(zhì)，即將鋼件加熱到比淬火時高10~20度的溫度，保溫后進(jìn)行淬火，然后在400~720度的溫度下進(jìn)行回火。

目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光潔程度；2.減小淬火時的變形和開裂；3.獲得良好的綜合力學(xué)性能。

應(yīng)用要點(diǎn)：1.適用于淬透性較高的合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和高速鋼；2.不僅可以作為各種較為重要結(jié)構(gòu)的最后熱處理，而且還可以作為某些緊密零件，如絲杠等的預(yù)先熱處理，以減小變形。

6.時效

將鋼件加熱到80~200度，保溫5~20小時或更長時間，然后隨爐取出在空氣中冷卻。

目的：1.穩(wěn)定鋼件淬火后的組織，減小存放或使用期間的變形；2.減輕淬火以及磨削加工后的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定形狀和尺寸。

應(yīng)用要點(diǎn)：1.適用于經(jīng)淬火后的各鋼種；2.常用于要求形狀不再發(fā)生變化的緊密工件，如緊密絲杠、測量工具、床身機(jī)箱等。

7.冷處理 將淬火后的鋼件，在低溫介質(zhì)（如干冰、液氮）中冷卻到－60～－80度或更低，溫度均勻一致后取出均溫到室溫。

目的：1．使淬火鋼件內(nèi)的殘余奧氏體全部或大部轉(zhuǎn)換為馬氏體，從而提高鋼件的硬度、強(qiáng)度、耐磨性和疲勞極限；2． 穩(wěn)定鋼的組織，以穩(wěn)定鋼件的形狀和尺寸。

應(yīng)用要點(diǎn)：1．鋼件淬火后應(yīng)立即進(jìn)行冷處理，然后再經(jīng)低溫回火，以消除低溫冷卻時的內(nèi)應(yīng)力；2．冷處理主要適用于合金鋼制的緊密刀具、量具和緊密零件。

8．火焰加熱表面淬火

用氧－乙炔混合氣體燃燒的火焰，噴射到鋼件表面上，快速加熱，當(dāng)達(dá)到淬火溫度后立即噴水冷卻。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點(diǎn)：1．多用于中碳鋼制件，一般淬透層深度為2～6mm；2．適用于單件或小批量生產(chǎn)的大型工件和需要局部淬火的工件。

9．感應(yīng)加熱表面淬火

將鋼件放入感應(yīng)器中，使鋼件表層產(chǎn)生感應(yīng)電流，在極短的時間內(nèi)加熱到淬火溫度，然后噴水冷卻。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點(diǎn)：1．多用于中碳鋼和中堂合金結(jié)構(gòu)鋼制件；2． 由于肌膚效應(yīng)，高頻感應(yīng)淬火淬透層一般為1～2mm，中頻淬火一般為3～5mm，高頻淬火一般大于10mm．

10．滲碳

將鋼件放入滲碳介質(zhì)中，加熱至900～950度并保溫，使鋼件便面獲得一定濃度和深度的滲碳層。

目的：提高鋼件表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍然保持韌性狀態(tài)。

應(yīng)用要點(diǎn)：1．用于含碳量為0．15％～0．25％的低碳鋼和低合金鋼制件，一般滲碳層深度為0．5～2．5mm；2．滲碳后必須進(jìn)行淬火，使表面得到馬氏體，才能實(shí)現(xiàn)滲碳的目的。

第四篇：金屬熱處理的工藝過程介紹

金屬熱處理的工藝過程介紹 熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。

加熱是熱處理的重要工序之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn)而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進(jìn)行間接加熱。

金屬加熱時，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)加熱。，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。

冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬硬。

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。

鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長時間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。

“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。

使過多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。

不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其他合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進(jìn)行其他熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說，它可以保證和提高工件的各種性能，如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài)，以利于進(jìn)行各種冷、熱加工。

例如白口鑄鐵經(jīng)過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼 ；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。

第五篇：(金屬學(xué)與熱處理)工程材料學(xué)總結(jié)

《工程材料學(xué)》總結(jié)

第一部分：晶體結(jié)構(gòu)與塑性變形 一、三種典型的金屬晶體結(jié)構(gòu)

1．bcc、fcc、hcp的晶胞結(jié)構(gòu)、內(nèi)含原子數(shù)，致密度、配位數(shù)。Bcc：體心立方，內(nèi)包含2個原子，致密度為0.68，配位數(shù)為8 Fcc：面心立方，4個原子，致密度0.74，配位數(shù)12 Hcp：密排六方，6個原子，致密度0.74，配位數(shù)12 2．立方晶系的晶向指數(shù)[uvw]、晶面指數(shù)(hkl)的求法和畫法。

3．晶向族〈?〉/晶面族{?}的意義（原子排列規(guī)律相同但方向不同的一組晶向/晶面，指數(shù)的數(shù)字相同而符號、順序不同），會寫出每一晶向族/晶面族包括的全部晶向/晶面。4．bcc、fcc晶體的密排面和密排方向。

密排面 密排方向

fcc {111} <110> bcc {110} <111>

二、晶體缺陷

1．點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷包括那些具體的晶體缺陷。

點(diǎn)缺陷：特征“三個方向尺寸都很小”空位，間隙原子，置換原子 線缺陷：特征“兩個方向上的尺寸很小”位錯：刃型位錯，螺型位錯

面缺陷：特征“在一個方向上尺寸很小”外表面，內(nèi)界面：晶界，亞晶界，孿晶界，堆垛層錯和相界 2．刃型位錯的晶體模型。

三、塑性變形與再結(jié)晶

1．滑移的本質(zhì)：滑移是通過位錯運(yùn)動進(jìn)行的。2．滑移系 =滑移面 + 其上的一個滑移方向。滑移面與滑移方向就是晶體的密排面和密排方向。

3．強(qiáng)化金屬的原理及主要途徑：阻礙位錯運(yùn)動，使滑移進(jìn)行困難，提高了金屬強(qiáng)度。

主要途徑是細(xì)晶強(qiáng)化（晶界阻礙）、固溶強(qiáng)化（溶質(zhì)原子阻礙）、彌散強(qiáng)化（析出相質(zhì)點(diǎn)阻礙）、加工硬化（因塑變位錯密度增加產(chǎn)生阻礙）等。

4．冷塑性變形后金屬加熱時組織性能的變化過程：回復(fù)→再結(jié)晶→晶粒長大。5．冷、熱加工的概念

冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工變形，產(chǎn)生纖維組織和加工硬化、內(nèi)應(yīng)力。

熱加工：在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的加工變形，同時進(jìn)行再結(jié)晶，產(chǎn)生等軸晶粒，加工硬化、內(nèi)應(yīng)力全消失。6．熱加工應(yīng)使流線合理分布，提高零件的使用壽命。第二部分：金屬與合金的結(jié)晶與相圖

一、純金屬的結(jié)晶

1．為什么結(jié)晶必須要過冷度？

由熱力學(xué)可知，在某種條件下，結(jié)晶能否發(fā)生，取決于固相的自由度是否低于液相的自由度，即 G =GS-GL<0；只有當(dāng)溫度低于理論結(jié)晶溫度 Tm 時，固態(tài)金屬的自由能才低于液態(tài)金屬的自由能，液態(tài) 金屬才能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，因此金屬結(jié)晶時一定要有過冷度。

2．結(jié)晶是晶核形成和晶核長大的過程。

3．細(xì)化鑄態(tài)金屬的晶粒有哪些主要方法？（三種方法）控制過冷度，變質(zhì)處理，振動攪動 二、二元合金的相結(jié)構(gòu)與相圖

1．固溶體和金屬化合物的區(qū)別。（以下哪一些是固溶體，哪一些是金屬化合物：α-Fe、γ-Fe、Fe3C、A、F、P、Ld、S、T、B上、B下、M片、M條？）

’2．勻晶相圖

①在兩相區(qū)內(nèi)結(jié)晶時兩相的成分、相對量怎樣變化？ ②熟練掌握用杠桿定律計(jì)算的步驟：

⑴將所求材料一分為二，⑵注意杠桿的位置和長度，⑶正確列出關(guān)系式。3．共晶（析）相圖

①熟悉共晶（析）相圖的基本形式（水平線、一變二）。②會區(qū)分共晶（析）體、先共晶（析）相、次生相（二次相）。

③會在相圖中填寫組織組成物（或相組成物），掌握不同合金在室溫時的平衡組織, 會熟練應(yīng)用杠桿定律計(jì)算相組成物和組織組成物的相對量。

三、Fe-Fe3C 相圖（重點(diǎn)）

1.默繪相圖并牢記共晶轉(zhuǎn)變和共析轉(zhuǎn)變的溫度與各相成分。包晶轉(zhuǎn)變：1495攝氏度 共晶轉(zhuǎn)變：溫度1148攝氏度 共析轉(zhuǎn)變：727攝氏度

2.掌握各類合金平衡結(jié)晶過程與室溫時的平衡組織，會畫符合要求的平衡組織示意圖： ①各組織組成物的形態(tài)，②在相圖上標(biāo)注各組織組成物。3.會用杠桿定律計(jì)算相組成物和組織組成物的相對量。第三部分：各類材料與鋼鐵熱處理（重點(diǎn)）

一、各類材料的牌號、熱處理和用途

1． 會根據(jù)牌號確定鋼的化學(xué)成分（碳及合金元素的含量范圍）。①結(jié)構(gòu)鋼鋼號特征： 前二位數(shù)字(萬分比)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（如Q235等）、普通低合金鋼（如Q295等）包括：⑴工程構(gòu)件用鋼： 含碳量小于0.20%。

熱處理：熱軋空冷后(相當(dāng)于正火)直接使用 ⑵機(jī)器零件用鋼： 按含碳量區(qū)分，由低到高是 滲碳鋼(0.100.50%)(碳素鋼：40, 45;合金鋼：40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo)、熱處理：調(diào)質(zhì)處理，即淬火＋高溫回火 用途：軸，彈簧鋼(0.500.60%的工具鋼, 如：3Cr2W8V，5CrNiMo 熱處理：淬火＋高溫回火

⑶量具用鋼：C:0.9-1.5%, 碳素工具鋼:T10A, T12A 熱處理：水（油淬）＋低溫回火 低合金工具鋼：9SiCr, GCr15, 熱處理：淬火（油）＋冷處理＋低溫回火

③不銹鋼鋼： Cr含量≥13%, 如：1Cr18Ni9Ti，3Cr13 2．鋼的熱處理工序及應(yīng)用

①預(yù)先熱處理： 完全退火（用于亞共析鋼，用于組織均勻化，Ac3+30 C）

球化退火（用于共析鋼、過共析鋼, Ac1+30 C）

正火（過共析鋼中消除網(wǎng)狀二次碳化物，低碳亞共析鋼中代替完全退火但強(qiáng)度硬度高一些, Ac3(ACcm)+30 C）

②最終熱處理

⑴一般： 低溫回火（用于刃具、冷模具等）

淬火 + 中溫回火（用于彈簧等）

高溫回火（即調(diào)質(zhì)，用于軸類等）

⑵特殊： 構(gòu)件用鋼：不淬火，在熱軋或正火（空冷）狀態(tài)使用；

滲碳鋼：先滲碳，再淬火 + 低溫回火。

3． 鑄鐵、有色金屬材料的分類

①要求掌握鑄鐵的分類并認(rèn)識牌號（HT、QT、KT等）。②了解鑄鐵中石墨形態(tài)（幾種形態(tài)？）對鑄鐵性能的影響。③ 要求認(rèn)識鋁合金、銅合金、鈦合金的類型和強(qiáng)化途徑。4.材料力學(xué)性能各指標(biāo)的符號、名稱。

二、熱處理原理 1． 2． 3． 4． 鋼加熱到臨界點(diǎn)（AC1/AC3/ACm）以上形成奧氏體，應(yīng)控制加熱溫度和保溫時間以避免晶粒長大。共析鋼的TTT曲線示意圖。

P、S、T、B上、B下、M片、M條的形態(tài)。

M的性能：硬度決定于馬氏體內(nèi)含碳量，韌性決定于馬氏體的粗細(xì)及形態(tài)。

5．TTT曲線的應(yīng)用： 冷卻方式 畫冷卻曲線 所得組織 6．回火形成粒狀組織M回、T回、S回（T回、S回與片狀組織T、S無關(guān)）。

三、熱處理工藝 1.會確定加熱溫度 ①退火、正火、淬火：

碳鋼：臨界點(diǎn)（AC1/AC3/ACm）+ 30℃；合金鋼原則相同，但溫度較高。②回火： 低溫回火，中溫回火，高溫回火（用于淬火后的熱處理）2.冷卻方式與目的

① 退火—爐冷；②正火—空冷；③淬火—單液淬火，水淬油冷，分級淬火（減小內(nèi)應(yīng)力），等溫淬火（獲得B下）3．淬透性與淬硬性的區(qū)別

淬透性：鋼淬火獲得M多少的能力，決定于C曲線左右的位置。

淬硬性：鋼淬火獲得M的硬度高低，決定于M內(nèi)的含碳量。故高碳鋼的淬硬性好而淬透性不好，低碳合金鋼的淬透性好而淬硬性不夠（如20CrMnTi）。

四、要求會定性分析合金元素在鋼中主要作用的原因。①提高淬透性，②固溶強(qiáng)化，③彌散強(qiáng)化，④細(xì)化晶粒 ⑥所有合金元素都提高回火穩(wěn)定性。

五、高速鋼

1．萊氏體鋼的鍛造： 萊氏體鋼內(nèi)存在不均勻分布的粗大共晶碳化物，嚴(yán)重降低鋼的性能，不能用熱處理方法消除，必須進(jìn)行反復(fù)多向的鍛造擊碎之，使之分布均勻，改善組織性能。高速鋼及Cr12型鋼都是萊氏體鋼。2．為獲得高速鋼的紅硬性，其熱處理工藝應(yīng)當(dāng)： ① 高溫淬火形成高碳高合金度的馬氏體

高溫加熱（W18Cr4V 1280℃；W6Mo5Cr4V2 1220℃）使大量碳化物溶入奧氏體，形成高碳高合金度的奧氏體，經(jīng)淬火形成高碳高合金度的馬氏體 + 大量殘余奧氏體 + 未溶碳化物，為二次硬化作準(zhǔn)備。② 560℃多次回火時發(fā)生二次硬化，原因是：

⑴彌散強(qiáng)化，回火溫度達(dá)500℃以上時，從馬氏體內(nèi)析出大量穩(wěn)定的特殊合金碳化物，彌散分布，使硬度上升, 至560℃硬度達(dá)到峰值。

⑵二次硬化，在回火冷卻時發(fā)生A向 M回 轉(zhuǎn)變，也使硬度上升。多次回火可繼續(xù)降低殘余奧氏體量，進(jìn)一步提高硬度。最終組織：回火馬氏體 + 少量殘余奧氏體 + 碳化物

，六、典型零件的選材、熱處理及工藝路線（綜合應(yīng)用）

1、選材原則：力學(xué)性能；工藝性能；經(jīng)濟(jì)性；（輕型、高壽命）2． 軸類零件: 調(diào)質(zhì)鋼，如：40，40Cr等

熱處理：調(diào)質(zhì)（即淬火 + 高溫回火）。（S回）

彈簧零件：彈簧鋼。如：60Si2Mn 熱處理：淬火 + 中溫回火。(T回)機(jī)床齒輪：調(diào)質(zhì)鋼，如： 40，40Cr 熱處理：調(diào)質(zhì)?表面淬火（高頻）+ 低溫回火。

汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪：滲碳鋼，如：20Cr或20CrMnTi

熱處理：滲碳 + 淬火 + 低溫回火。

2．一般工藝路線： 鍛（鑄）造成形 → 預(yù)先（備）熱處理 → 粗加工 → 最終熱處理 → 精加工