1、热处理定义：把固态金属材料通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。
目的及意义：金属材料改变性能的方法，改变使用性能和工艺性能，充分利用材料的潜能，控制产品质量，节省资源和材料，缩短生产周期、降低成本2、固态相变定义：成分、温度、压力等因素改变时，固态物质内部发生的组织结构变化。
研究意义：控制过程→获得预期的组织→得到预期性能。
三种基本变化：成分；结构；有序度主要特点：相变阻力大，相界面结构关系，存在一定的位向关系和惯习面，非均匀、缺陷处形核，新相有特定形状`，原子迁移率低驱动力：新/旧两相自由能差,晶体缺陷能阻力：1，界面能界面能产生原因：界面有一定厚度和体积；原子错排；结合键受破坏→能量高三种界面类型：完全共格：界面原子完全匹配，除孪晶外，少见。
半共格：界面能与位错密度、错配度有关，借助弹性畸变保持界面的匹配。
非共格：界面能最大2，应变能产生原因：新/旧相比容不同（比容差应变能）。
界面错配→新/旧相硬匹配（共格应变能）共格界面应变能最大，非共格最小比容差应变能与新相几何形状有关，球形应变能最大，针状居中，片状最小3、奥氏体性能←力学性能：塑性好、强度低。
←物理性能：顺磁性。
比容小。
热膨胀系数大。
导热性能差。
←化学性能:抗腐蚀；耐热。
形成条件：（1）Ac1、Ac3、Accm以上，有一定的过热度。
（2），过热度大，容易形成（3），实际相变温度与加热速度有关，不是固定值，加热速度越快，Ac1、Ac3、Accm越高。
奥氏体形成（1）形核←球化体：优先在晶界的F/碳化物界面上形成，其次在晶内的F/碳化物界面上形成←片状P：优先在P团的界面上形成，其次在F/碳化物界面上形成←相界形核原因碳浓度起伏，如F中高浓度区有利于向A转变结构起伏→晶体结构改组容易能量起伏→杂质、晶体缺陷多→形核→降低界面能、应变能（2）长大←球化体：A包围碳化物，使碳化物与F分开，A形成F/A和C/A两个界面，双向推进长大。
←片状P：垂直片方向（在A、F中存在碳浓度差，引起碳在以上两相中的扩散。
为维持相界碳浓度的平衡，原始组织F和碳化物相就会不断溶解）。
示意图平行片方向（体扩散+界面扩散）界面迁移路程短，是主要长大方式→平行方向长大速度快（3）残余碳化物的溶解（4）奥氏体成分均匀化影响A形成速度的因素（1），加热温度：T↑→A化速度↑。
（2），加热速度：V↑→转变温度↑，转变时间↓。
（3），含碳量亚共析钢C%↑→界面多→转变快过共析钢（半A化）C%↑→碳化物多→转变慢（4），合金元素：改变相变点；影响扩散系数，碳化物稳定性好，A形成速度慢，合金元素自扩散慢，A形成速度慢（5），原始组织：P 片间距小→相界面多→A化速度↑球状P →A化速度↓4、晶粒度: 设n为放大100倍时每平方英寸面积内的晶粒数，G即为晶粒度。
n=2 G-1←晶粒越细，晶粒度G数字越大。
←评定方法：测定尺寸对比评级照片截距法：单位长度上与晶粒相交的数目,5，钢的冷却转变按发生转变的温度范围可分为：高温转变：Fe，C原子能充分扩散（珠光体转变）。
中温转变：Fe难以扩散，C原子能扩散（贝氏体转变）。
低温转变：Fe、C原子均不能充分扩散（马氏体转变）6，珠光体定义：共析成分的奥氏体冷却到A1以下时，将分解为铁素体和渗碳体的混合物形态：片状P【珠光体P索氏体S屈氏体（托氏体）T】粒状P，Ac1附近长时保温获得性能：片状P：渗碳体呈片状；间距越小→强度、硬度高；Fe3C%多→塑性、韧性降低；C%↑→韧脆转化温度↑；适合切削加工，连续冷却组织不均匀会影响切削性能。
球状P：硬度、强度<片状P；塑性、韧性>片状P；疲劳强度>片状P；韧脆转化温度优于（低于）片状P；形态细、圆、均匀好；适合低、中碳钢冷挤压、冷拔、冷镦；适合高碳钢切削。
综上所述：不宜制造重要零件，通常是加工、成形时所需要的组织，共析钢P的性能主要取决于形成温度冷却温度对组织与性能的影响特定条件下过冷奥氏体分解：A1以上：奥氏体化温度较低，保温时间较短，加热转变未充分进行，奥氏体中有许多残留碳化物（Ｋ）（组织愈不均匀愈容易得球状P）A1以下：转变为Ｐ的等温温度高，等温时间长或冷速极慢影响P转变的动力学其他因素：A晶粒度：细→P形成快A成分：（1）碳：亚共析钢：碳%增加→F形成困难→P形成慢过共析钢：碳%增加→Fe3C形成容易→P形成快共析钢：P形成最慢（C曲线最右）（2）合金←溶入A中，除Co、> 2.5 Al %外，其他→慢←未熔碳化物→促进←除Mn、Ni外，其他元素→鼻温升高（3）、A均匀化程度：未溶F、渗碳体、杂质→促进（4）、应力状态：A处于拉应力→促进先共析相→形核，长大，但长大速度几乎不受影响；A处于压应力→反之7、退火（Annealing ）定义：将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成品零件。
目的：降低钢的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能；均匀钢的成分，细化晶粒，改善组织与性能；消除工件的内应力，防止变形与开裂；为最终热处理作准备。
分类：完全退火：加热使钢完全得到A后慢冷的工艺1、目的：改善组织；调整硬度；去除应力2、工艺：碳钢选用Ac3以上30～50℃，合金钢选用Ac3以上50～90℃。
→A化→炉冷550 ℃→出炉空冷3、加热速度：碳钢的加热速度常用150～200℃/小时，合金钢加热速度常用50～100℃/小时。
4、时间：经验值，得到比较均匀的奥氏体。
5、冷却方式：随炉冷却，冷速＜30°C/h6、适用范围：中C钢铸件、焊接件、热轧或热锻件等温退火：温度与完全退火相同，冷却时则在Ar1以下的某一温度等温，使之发生P转变，然后出炉空冷到室温。
←目的：同上←工艺：Ac3+20~40℃→A化→Ar1以下等温←特点：时间短、组织均匀。
所用时间比完全退火缩短约1/3，并能得到均匀的组织和性能。
←适用范围：亚共析、过共析碳钢，合金钢的铸件、锻件等。
球化退火←目的：为最终热处理作组织准备；调整硬度以便成形加工←组织：片Fe3C →球状←球化体组织：具有最佳塑性、最低硬度←获得球化体的途径：•P球化：片Fe3C →球状• A →球化体•M在Ac1下分解←适用范围：低、中、高C钢←影响球化因素：冷却速度慢、组织细（不能有网状碳化物）、A成分不均匀→球化容易扩散退火（均匀化退火）←目的：消除钢锭、铸件的成分偏析←工艺：Ac3或Acm+150~300℃，长时间（1050～1150℃高温）←特点：远高于Ac3，一般为1100－1200°C，成本高、周期长；粗晶←适用：高合金钢铸锭和铸件。
其它钢轧制时适当延时。
均匀化退火后，钢件晶粒粗大，应进行完全退火或正火。
低温（去应力）退火←目的：消除机加工、热处理、焊接等工艺的残余应力←工艺：Ac1以下，←冷却：炉冷←组织：无变化再结晶退火←目的：恢复冷变形金属塑性，降低硬度←工艺：Ac1以下50-150℃~T再+30-50℃←T再＝（0.35～0.40）T熔←组织：晶粒外形变化7、正火（Normalizing）定义：将钢加热到Ac3或Accm以上30－50°C保温，然后空气中自然冷却。
获得细珠光体组织←目的：细化晶粒，使组织均匀化，改善铸件的组织和低碳钢的切削加工性←工艺：Ac3 或Accm + 30～50℃完全A化→缓冷→接近平衡组织特点：方便、经济、高效；组织细，索氏体%多；性能：强度、硬度> 退火态；塑性略有降低，残余应力> 退火态应用←低C钢：提高硬度→以便切削←高C钢：消除网状碳化物→保证后续球化质量←中C钢：细化晶粒，提高性能（代替完全退火）→结构钢预备热处理←普通结构钢零件的最终热处理←返修、消除缺陷8、退火与正火工艺的选用根据钢种、冷热加工工艺、使用性能、经济性综合考虑←低于0.25C%→正火←0.25~0.5C% →正火代替退火←0.5~0.75C%；中碳合金钢→完全退火←0.75C%以上→球化退火9、立方结构中C可能所处的位置及分布：面心、棱边中点，即扁八面体中心分布不均匀80%位于Z轴扁八面体中心wc%>0.2% →体心正方正方度c/a←体心立方：c/a＝1←M的正方度与碳含量有关，总是大于1←wc %高→c/a 大（线性关系4-1公式反常正方度←反常正方度：M转变时，c/a与C%的关系不符合4-1式←反常低(Mn 钢)低温时a≠b（正交），碳在A中部分无序分布，∴c/a低室温时，碳在A中重新分布，有序度增加，c/a接近4-1公式。
←反常高(高Al 钢)低温时，碳处于同一组空隙位置（完全有序状态）∴c/a高室温时，温度回升，碳无序分布，∴c/a下降10、马氏体转变的特点：表面浮凸和切变共格；无扩散性；新/母相取向关系及惯习面；转变不完全性；可逆性组织形态：钢中马氏体根据成分（含碳量）和冷却条件呈现不同的形态←按照亚结构分为位错型马氏体、孪晶马氏体←根据形态分为板条马氏体、针片状马氏体、蝶状马氏体、薄板状马氏体、薄片状马氏体分类：板条M（Lath）（1）构成：←板条：窄而细的M单晶；基本单元；条/ 条之间小角度，平行成群分布；有残余A薄膜←束：尺寸相近、平行、成群分布的板条群，它们的惯习面指数相同（4个方向对应于4个{111}γ）。
束/束之间大角度。
←块：在一个束中黑白相间的板条，有时不存在。
惯习面指数、与母相取向关系相同的板条构成。
块/块之间大角度。
（2）亚结构：位错，又称位错M（3）晶体学取向：K-S（4）惯习面：{111}γ、{225}γ（5）形成温度高，又称高温M（6）含碳%低，又称低碳M（7）A化温度（晶粒大小）对板条宽度影响不大；但对束尺寸有影响（8）板条各自单独形核，随后长大合并透镜片（针）状M（Lenticular）←形貌：立体为透镜状、相互不平行，中间分布残余A。
形成时容易产生撞击，故韧性差。
←亚结构：中脊→孪晶（形成温度越低此区大）、边缘→少量位错。
又称孪晶M←惯习面与形成温度有关：温度较高时为{225}γ，位向关系符合K-S关系温度较低时为{259}γ，位向关系符合西山关系←形成温度低，又称低温M←碳%高，又称高碳M11、Ms←物理意义：M相变所需要的最小过冷度对应的温度←工程意义制订等温、分级淬火……的依据Ms点的高低决定残余AR %，影响变形……Ms点的高低决定M的形态、亚结构，影响性能影响Ms的因素A的成分←碳：影响显著，随C%↑，Ms，Mf↓，且Mf比Ms下降得快←氮：与碳相似←合金：除Co、Al外，其余使Ms下降以碳化物形式存在影响不大（比如过共析钢）各种元素相互影响（经验公式）应力和塑性变形←拉应力：Ms升高→诱发M←应变诱发M：Md~Ms之间塑性变形→Ms升高→诱发M原因：产生的晶体缺陷有利于M形核变形量↑→诱发M%↑，但抑制后续M转变←Md：高于该温度形变不再能诱发马氏体的形成，与成分、工艺有关。