1
金属学与热处理原理
片状珠光体
粒状珠光体
1
金属学与热处理原理
上贝氏体
下贝氏体
1
金属学与热处理原理
板条状马氏体
针状马氏体
2
钢的热处理工艺
2
钢的热处理工艺
一 退火
1 定义：钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢随炉冷却或控 制其冷速，获平衡组织的工艺。
2
钢的热处理工艺
2 目的： ① 降低硬度，改善切削加工性能；
热处理基本知识及工艺原理
1
金属学与热处理基本原理
2
目
录
3
钢的热处理工艺 工业用钢及其热处理
4
热处理常见缺陷
5
常见热处理设备
2
1 金属学与热处理基本知识
一 铁碳合金及其相图
1 纯铁的晶体结构与性能
（1）纯铁冷却中晶体结构的变化：
1538℃
1394℃
912℃
L → δ－Fe → γ－Fe → α－Fe
2
钢的热处理工艺
2 目的：① 细化晶粒，消除铸锻焊件组织缺陷； ② 提高低碳钢硬度，改善切削加工性能； ③ 消除高碳钢网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备； ④ 型材或大型复杂铸钢件的最终热处理
2
钢的热处理工艺
3 正退火区别
2
钢的热处理工艺
示例
2
钢的热处理工艺
4 正火与退火的选用
原则：①能用正火处则不用退火 ②正火可作为大件或不重要工件的最终热处理，而
以获得所需性能的一种工艺过程。
三个基本过程： 加热、保温、冷却
四个重要参数：
V加热、 T保温、
t保温、V冷却
T
T保温 t保温
V加热
V冷却
t
1
金属学与热处理原理
示例
45#钢 V冷却不同对其性能的影响
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可
1
金属学与热处理原理
2 钢在加热时的转变
奥氏体化：将钢件加热至临界点以上，使之转变为γ，称为奥氏体化。 目的：获成分均匀、晶粒细小的奥氏体晶粒
1 金属学与热处理基本知识
（2）铁碳合金分类 工业纯铁 含碳量小于0.0218%的铁碳合金。
附件：
铁
碳钢
碳
合
含碳量为0.0218%—2.11%的铁碳合金。根据金 相 组织的不同，可分为三种: 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.0218%—0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；
A1
1
金属学与热处理原理
（1）过冷奥氏体等温转变图 （C曲线或TTT曲线）
共析钢C曲线
1
金属学与热处理原理
亚共析钢和过共析钢的C曲线
1
金属学与热处理原理
（2）过冷奥氏体连续冷却转变图 （CCT曲线）
共析钢的CCT曲线
1
金属学与热处理原理
亚共析钢和过共析钢的CCT曲线
1
金属学与热处理原理
（3）几种转变的特点
形核
长大
Fe3C 的溶解
γ的均匀化
共析碳钢奥氏体形成过程示意图
1
金属学与热处理原理
亚共析钢：F + P → F + A → A
过共析钢： Fe3C + P → Fe3C + A → A
1
金属学与热处理原理
3 钢在冷却时的转变
冷却方式有两种：一是等温冷却（常用于理论研究） 二是连续冷却（常用于生产）
等温淬火
MS淬火 VC来自VC ′t2
钢的热处理工艺
3.加热温度
2
钢的热处理工艺
A (C↑)
ACm
AC3
A+Fe3C
A+F
AC1
M+AR+Fe3C
M+F M+AR(↑)
亚共析钢与过共析钢加热温度为何有区别？
亚共析钢:若AC3 ~ AC1保温， F多，硬度等↓ 过共析钢:若T > ACm ①C%↑，AR↑，硬度等↓
（6）等温退火
工艺规范：
T
AC3 +20~30℃
AC1 +20~30℃ Ar1 -20~30℃
AC3 Ac1 Ar1
t
特点：(1)缩短时间；
(2)组织更均匀；
2
钢的热处理工艺
二 正火
1 定义：钢加热到AC3或ACm以上的γ区域，保持一定时间后在
空气中冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺。
T
正火 退火 t
目的：消除或减轻偏析、带状组织等 适用范围：合金钢锭、大型铸钢件
2
钢的热处理工艺
（4）再结晶退火 工艺规范：
目的：① 消除加工硬化 ② 完全消除残余应力
适用范围：冷塑性变形件
2
钢的热处理工艺
（5）去应力退火 工艺规范：
目的：消除内应力，防工件变形 适用范围：铸、锻、焊、冲压、机加工件
2
钢的热处理工艺
bcc
fcc
bcc
纯铁在冷却过程中经历两次同素异构转变
（2）纯铁性能： 强度低、硬度低、塑性好 、铁磁性
1 金属学与热处理基本知识
2 铁碳合金与铁碳相图 （1）铁碳合金中的基本相与基本组织
基本组元： Fe、C 基本相：
1 金属学与热处理基本知识
（2）铁碳相图
（1）铁素体(F) （2）奥氏体(γ) （3）渗碳体(Fe3C) （4）珠光体(P) ：F ＋Fe3C 共析反应产物 （5）莱氏体(Ld)：γ＋Fe3C 共晶反应产物 （6）变态莱氏体(Ld′)：P＋ Fe3C
2
钢的热处理工艺
（2）完全退火 工艺规范：
特点：①工艺：完全奥氏体化 ②组织：层片状珠光体
目的：①降低硬度，改善切削加工性能 ②细化晶粒；消除内应力；减轻组织不均匀性(消除魏氏组织等)
适用范围：亚共析钢、合金钢的铸、锻、热轧、焊件的预备热处理
2
钢的热处理工艺
（3）均匀化退火 工艺规范：
特点：(1)高温、长时间 (2)需再经重结晶工艺(完全退火或正火)以细化晶粒
退火一般不作为最终热处理
2
钢的热处理工艺
三 淬火
淬火与回火时不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺
1 定义：钢加热到AC3 或AC1以上，保温一定时间后使其奥氏体 化，然后以大于其临界冷速的速度急剧冷却，获马氏体或贝
氏体体组织的工艺方法。
T
2 目的：淬火可以显著提高钢
AC1
的硬度、强度及耐磨性等。
金 含碳量为2.11%—6.69%的铁碳合金。
白口铸铁
共晶白口铸铁： 含碳量为4.3% ； 亚共晶白口铸铁：含碳量在2.11%—4.3%之间； 过共晶白口铸铁：含碳量在4.3%—6.69%之间；
1
金属学与热处理原理
二 热处理基本原理
1 热处理基本概念与知识 定义：在一定介质中，通过加热、保温、冷却以使金属的组织发生转变
适合机加工的硬度范围：150～250HB；
② 细化晶粒；均匀组织；
③ 消除内应力。
2
钢的热处理工艺
3 各种退火工艺及其特点 ： （1）球化退火 工艺规范：
2
钢的热处理工艺
特点：①工艺：不完全奥氏体化 ②组织：球状(粒状)珠光体
目的：①降低(过)共析钢硬度,适合切削 ②为最终热处理做组织准备
适用范围：含碳量较高的工、模具钢的预备热处理