黑市唐僧
范文一：钢的普通热处理
第七章 钢的普通热处理
知识要点:退火、正火、淬火、回火的目的,退火、正火、淬火、回火的工艺过程及其对零件加工和使用的影响。
第一节 钢的退火和正火
生产中，常用零件的预备热处理工艺，安排在锻造之后机加工之前。 一、钢的退火工艺
1(定义
将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢
冷却的热处理工艺。又称“焖火”。
2(工艺
加热温度:临界点(Ac、 Ac 或Ac)以上或以下。 13cm
冷却方式:一般采用炉冷。生产中为了提高生产率，通常冷却到 500?左右出炉空冷或等温冷却方式，等温的温度和时间根据钢的“C曲线”确定。
保温时间:保证透烧，一般以1.0,1.5mm/min计算，并钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式有关。
3(常用退火工艺、目的及应用
(1)完全退火
应 用:适用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件、焊接件及热轧型材。不适用于过共析钢。
目 的:?细化晶粒，均匀组织;?调整硬度，改善切削加工性能;?消除内应力。
加热温度:Ac，20-30?，单相奥氏体区，完全奥氏体化。 3
室温组织:P+F，可认为是平衡组织。
2(球化退火(不完全退火)
定义:使钢中碳化物球化而进行的退火工艺称为球化退火。
应用:主要用于共析钢、过共析钢和高碳合金钢的刃具、量具、模具等的预备热处理。
目的:使钢中碳化物球化，降低硬度，提高塑性和切削加工性能;为淬火作组织准备。
加热温度:Ac，20,30?，A和二次渗碳体两相区，不完全奥氏体化。原因,过共析钢1
加热至 Ac 以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降cm
低。
组 织:球状珠光体(F基体上分布颗粒状FeC) 3
3(扩散退火(均匀化退火)
应 用:主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。
目 的:消除偏析，使成分均匀化。
加热温度:Ac 或以上150,200?(1050-1150?)，保温10,20h。 3
组 织:亚共析钢为P+F。
后 果:晶粒粗大。由于加热温度高、时间长，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此，一般还需要进行一次完全退火或正火，细化晶粒、消除过热缺陷。
注意,高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高。只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细化晶粒，消除铸造应力。
4(去应力退火
工 艺:将工件缓慢加热到 Ac以下适当温度，保温1,3h后随炉缓冷。一般地，1
钢件在 500,650?;铸铁件在 500,550?;焊接件为 500,600?。
目的、应用:消除铸、锻、焊件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。如机床床身(铸件)，内燃机汽缸体，冷卷弹簧。
5(再结晶退火
工 艺:加热到Ac以下50-150?，或T+30-50?，保温，缓冷。 再1
目 的:消除加工硬化，恢复钢材的塑韧性。
应 用:冷加工后的工件消除加工硬化。如在钢丝拉拔过程中，中间进行的退火。
二、钢的正火
定 义:把钢件加热到完全奥氏体化，保温，然后在空气中冷却的热处理工艺。
加热温度:亚共析钢A+30-50? ;共析钢A+30-50? ;过共析钢 Accm+30-50? C3C1
保温时间:以工件透烧为准，同时考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。
冷却方式:空气中自然冷却;对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢件的冷却速度。
组 织:共析钢S 、亚共析钢(F+S)、过共析钢(FeC，S ) 3?
目的、应用:
1(对力学性能要求不高的普通结构钢零件作为最终热处理。 目的:细化晶粒，均匀组织;同时，使亚共析钢组织中F%?、P%?，从而提高钢的强度硬度和塑韧性。
2(消除过共析钢中的网状FeC，细化晶粒，为球化退火作准备。 3II
3(改善低碳钢或低碳合金钢(Wc<0.25,)的切削加工性能。>
4(消除中碳结构钢经过铸、锻、轧制以及焊接等热加工后出现的粗大晶粒和带状组织等缺陷。
5(对某些大型 或形状复杂的工件，在保证使用性能的前提下可用正火代替淬火，以避免可能发生的严重变形和开裂现象。
三、退火、正火的选择
1(退火与正火的主要区别
主要区别在于冷却速度不同，正火冷却速度较大，得到的珠光体组织比较细。因而，同一种钢，正火后经强度硬度比退火的高。
2(退火与正火的选择
图6-16 钢的热处理与硬度(阴影部分为合适的切削加工硬度范围)
根据具体情况，一般以下三个方面考虑:
(1)改善切削加工性
低碳钢宜采用正火;
含碳量在 0.25,0.45,之间的中碳钢既可采用退火，也可采用正火;
含碳量在 0.45,0.77,之间的高碳钢则必须采用完全退火;
过共析钢则宜采用球化退火。
低、中碳结构钢?正火,中高碳结构钢?完全退火，合金工具钢?球化退火。
(2)热处理工艺性
形状复杂、尺寸大或重要零件采用退火。退火冷却慢，内应力小，工件不易变形开裂。
一般零件，可采用正火。
(3)加工成本。正火成本低，退火成本高。在保证质量前提下尽量采用正火，降低成本，提高生产效率。
第二节 钢的淬火
淬火是热处理中应用最广的工艺之一。
一、淬火的目的
定义:将钢件加热到 A或A 临界温度以上，保温一定时间，然后以适当速度冷却C3C1
获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。
目的:获得马氏体和(或)贝氏体组织，提高硬度、强度、耐磨性以满足零件的使用性能。淬火是发挥材料性能潜力的重要手段之一。
从工艺的角度出发，淬火温度和淬火介质的选择是影响淬火效果的重要因素，而这些都取决于钢和合金的性质。
二、淬火加热温度的确定
1(碳钢加热温度的确定
碳钢的淬火加热温度由Fe,Fe C相图确定，其目的是3
淬火后得到高硬度的细小马氏体。(图示)
亚共析钢:Ac+30,50?;完全A化，获得细小A晶粒，3
淬火后可得细小M组织，无F相，强度硬度较高。
共 析 钢:Ac+30,50?。得到细小M。 1
过共析钢:Ac+30,50?。原因:保留一定量的 FeC，HRC?，耐磨性?;同时，A中13
C%?，获得的M中C%?M过饱和度?，从而使M脆性?，Ar,?;若淬火温度过高?A粗大?M粗大?力学性能?，同时，淬火应力??变形，开裂?。
所以，过共析钢在此温度范围内加热，其组织为细小晶粒A和细小均匀分布的未溶碳化物。淬火后组织为片状M基体上均匀分布着细小的碳化物和极少量Ar，这种组织具有高的强度硬度，耐磨性好，脆性相对较小。
2(合金钢加热温度的确定
对于合金钢的淬火温度，可根据其临界温度及所含合金元素的性质，参照上述原则确定。一般是:Ac 或Ac，50,100?。 13
知识扩展,在生产实践中选择工件的淬火加热温度时，除了遵守上述一般原则外，还要考虑工件的化学成分、技术要求、尺寸形状、原始组织以及加热设备、冷却介质等诸多因素的影响，对加热温度予以适当调整。
强韧化新工艺选用的淬火加热温度与常用淬火温度有所区别。如亚温淬火是亚共析钢在略低于Ac的温度奥氏体化后淬火，这样可提高韧性，降低脆性转折温度，并可消除回火3
脆性。如45、40Cr、60Si2等材料制成的工件亚温淬火加热温度为Ac,,5:10?,。 3
低、中碳钢采用高温淬火可获得较多的板条状马氏体或全部板条马氏体组织，提高钢的强度和韧性。如16Mn钢在940?淬火，5CrMnMo钢在890?淬火，20CrMnMo钢在920?淬火，效果较好。
高碳钢低温、快速、短时加热淬火工艺。适当降低高碳钢的淬火加热温度，或采用快速加热及缩短保温时间的办法，可减少奥氏体中的碳含量，提高钢的韧性。 三、淬火介质
00理想淬火介质:650C以上，慢，减小热应力;650-400C，快，避免与C曲线相交;
0400C以下，慢，减小淬火应力，防止变形和开裂。
常用淬火介质有:水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等。
新型淬火剂: 有聚乙烯醇水溶液和三硝水溶液等。
水 盐水或碱水 机油 盐浴或碱浴
冷却能力 强 更强 较弱 介于水油之间
变形开裂倾向 大 更大 较小 小
适用范围 小而简单 碳钢及低 合金钢淬火 小而复杂、变形要
的碳钢件 合金结构钢 求小的重要零件
四、淬火方法
淬火方法的分类是以冷却方式的不同划分的，常用的淬火工艺方法有:单介质淬火、双介质淬火、分级淬火和等温淬火。(每种方法要有举例)
1(单介质淬火
将加热奥氏体化后的钢件放入单一淬火介质中，连续冷却到室温的操作方法。碳钢的水中淬火，合金钢的油中淬火都是单介质淬火法。特点:操作简单，易于实现自动控制，但水中淬火变形与开裂倾向大;油中淬火冷却速度小，淬透直径小，大件无法淬透。只适用于形状简单、尺寸较小碳钢和合金钢工件。
2(双介质淬火
用两种冷却介质。先浸入一种冷却能力强的介质中，待冷却到接近Ms点时立即转入下一种冷却能力弱的介质中的操作方法。如先水后油、先水后空气等。特点:在马氏体转变区冷速减慢，可减小应力，减少变形、开裂倾向，但不好掌握。适用于中等尺寸、形状复杂的高碳钢和尺寸较大的合金钢工件。
3(马氏体分级淬火
将加热奥氏体化的钢件，先浸入温度稍高或稍低于钢的Ms点的液态介质中，等温保持适当时间，然后取出空冷到室温，以获得马氏体组织的淬火工艺，也称分级淬火。
淬火介质:燃点较高的油、盐浴和碱浴。
等温目的:使工件表面和心部温度均匀。等温过程中不发生组织转变，马氏体中空冷条件下进行。
淬火后组织:马氏体。
特点:工件温度均匀，组织转变缓慢，减小应力，变形开裂倾向显著降低。
应用:适用于变形要求严格且尺寸不大的工件。
4(下贝氏体等温淬火
将奥氏体化后的钢件放入稍高于Ms温度的盐浴中，等温保持一定时间，使奥氏体转变为下贝氏体的淬火工艺，也叫等温淬火。
淬火介质:盐浴或碱浴。
等温目的:得到综合性能良好的下贝氏体组织。等温时间由钢的TTT曲线确定，一般为30,60min，较分级淬火时间要长，等温过程中过冷A向下贝氏体组织转变。
淬火后组织:下贝氏体。
特点:减小淬火应力，防止变形和开裂，零件综合力学性能好。
应用:主要适于形状复杂、截面不大、要求精度高并具有良好强韧性的零件。
另外，还有采用复合淬火工艺的。工件急冷至Ms以下获得10,,20,马氏体，然后在下贝氏体温度区等温。这种冷却方法可使截面较大的工件获得(M+B)组织。预淬时形下
成的马氏体可促进贝氏体转变，在等温时又使马氏体回火。复合淬火多用于合金工具钢工件，可避免第一类回火脆性，减少残余奥氏体量即变形开裂倾向。
5(冷处理
马氏体的转变特点是转变不彻底，总是存在残余奥氏体。为了减少组织中残余奥氏体量，生产中常采用冷处理的方法。
工艺过程:把淬火后的钢件冷却到室温以下某一温度，并停留一定时间，使残余奥氏体充分转变成马氏体。
冷却介质:常用的是干冰和液氮。
目的:(1)减少残余奥氏体量，稳定尺寸;(2)提高硬度和耐磨性。
应用:主要用于要求高硬度高耐磨及要求精密度高的零件，如精密轴承、精密模具、量具等。
第三节 钢的淬透性和淬硬性 一、淬透性和淬硬性的概念
钢在淬火时获得马氏体的能力。淬透性是钢本身固有的一种属性，与工件大小及冷却介质的类型无关，取决于V。 淬透的含义是使工件从表面到心部都得到全部马氏体k
组织。
淬硬性指钢钢在淬火后获得最高硬度的能力，取决于M中C%，C%??淬硬性?。
淬透性好的钢，淬硬性不一定好，即淬火易得到马氏体组织，但硬度不一定高;反之亦然。如:低碳合金钢的淬透性好，但硬度不高;而碳素工具钢的淬透性较差，但淬硬性较高，即淬火后的硬度高。
二、影响淬透性的因素
钢的淬透性取决于V，而V取决于C曲线的位置。C曲线越靠右，Vkkk越小，意味着越容易得到马氏体。主要影响因素:
1(含碳量
亚共析钢， C%?，C曲线右移，V?，淬硬性?; k
过共析钢，C%?，C曲线左移，V?，淬硬性?; k
共析钢的C曲线最靠右，V最小，淬透性最好。 k
问题讨论,比较35、T8、T12哪种钢的淬透性最好,
2(合金元素。除Co元素外，其它溶入A中的
Me使C曲线右移，V?，淬透性?。 k
3(奥氏体化条件
主要是加热温度和保温时间。
三、淬透性的测定方法
常用临界淬火直径法和端淬试验法。
1(临界淬火直径法
指钢棒在规定介质中冷却时，心部获得50,马氏体时的最大直径，用Dc表示。其中，50,马氏体转变量是为了便于测量而人为选定的，可通过金相检验和硬度测量确定。
生产中常用钢的临界淬火直径表示淬透性的大小。钢的临界淬火直径可通过查阅合金钢手册获得。如表～，Dc值越大，淬透性越好。
注意～测量要在同一标准条件下，表中同一种钢淬火介质不同，Dc值不同，水比油的大。
2(端淬试验法
用φ25×100mm的标准试样，经加热奥氏体化后对末端喷水冷却。冷却后，将试样沿轴线方向在相对180?的两边各磨去0.2,0.5mm深度，再从试样末端起每隔1.5mm测量一次硬度值HRC，即可得到沿试样轴向的硬度分布曲线，称作钢的淬透性曲线。试样上距末端越远，冷却速度越小，其硬度也随之下降。淬透性高的，硬度下降趋势较缓慢;淬透性低的，硬度急剧下降。如40Cr比45钢的淬透性好。由于钢的化学成分允许在一个范围内波动，所以在手册中给出的各种钢的淬透性曲线不是一条线，而是一个范围。
HRC表示方法:用J表示钢的淬透性值。式中J表示端淬试样法，d为至水冷端距离。d
40如J表示距水冷端距离为20mm处试样的硬度值为40HRC。 20
钢的淬透性曲线在合理选材，预测组织以及制定热处理工艺方面，具有实际操作价值。
图 末端淬火试验测定钢的淬透性曲线 四、淬透性的应用—实际意义
两个方面:一是合理选材;二是为制定热理工艺提供依据。
为保证工件淬火时得到完全马氏体组织，一般要求选用的钢有足够的淬透性。如淬透性不同的钢棒淬火并高温回火后的力学性能:完全淬透的钢高温回火后，其力学性能沿截面是均匀的;淬透性低的钢心部未能淬透，则心部的力学性能特别是冲击韧性较低。对同一成分钢,选用冷却能力强的淬火介质可以使钢件表面温度快速降低，淬硬深度增加。但温度梯度增大，增加工件变形和开裂倾向。因此在实际淬火操作中，常需要采用较缓和的冷却介质，如油或空气流等，这就要求钢具有高的淬透性。能在空气中冷却形成马氏体的钢称为空淬钢，如一些高合金模具钢。某些情况下又不要求工件完全淬透，如工具和有些机器部件往往希望高疲劳强度或耐磨的硬表面，表面层淬成马氏体而心部不淬透，使表面层中产生压应力，有利于防止疲劳裂纹的形成并阻止其扩展。
选材的一般规律:(1)表面和心部力学性能一致的零件，即要求表面和心部组织一致，如螺栓、连杆、锻 模、弹簧、锤杆(承受拉压载荷)，选用淬透性高的钢。(2)表面心部力学性能不一致的零件，通常是要求表面强度硬度高、心部塑性韧性好，即要求组织不一致，如轴类零件、冷镦模具、齿轮，可选用淬透性低的钢。(3)焊接件，选用淬透性低的钢。在此基础上，还需考虑尺寸效应。
第四节 钢的回火
钢(尤其是中碳和高碳钢)淬火态的特征是强度硬度高，但很脆，残余内应力大，组织不稳定，必须经过回火处理才能使用。回火是紧接淬火后的一道工序，也是最后一道热处理工序，是决定工件使用状态下组织和性能及使用寿命的一道关键工序。
一、回火的目的
定义:把淬火后的钢件再加热到 A 以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温 1
的热处理工艺称为回火。
目的:(1)降低或消除内应力，降低脆性;
(2)稳定组织，以稳定零件的尺寸和形状。马氏体和残余奥氏体都是亚稳定组
织，有自发向稳定组织转变的趋热，这将影响零件的精度和性能。
(3)调整工件的内部组织，获得所需的力学性能。
二、回火分类、组织及应用
根据回火温度的高低，把回火分为三类:低温回火、中温回火和高温回火。
1(低温回火
0回火温度:150C-250?。
回火组织:回火马氏体(M)，为低过饱和度 a 固溶体上分布着极细小的 ε碳化物， 回
形态与回火前的马氏体基本相同。
性能特点:内应力和脆性降低，仍保持高硬度、强度和良好的耐磨性能，硬度58,64HRC。
应用:适用于各种刃具、量具、模具、滚动轴承件以及渗碳、碳氮共渗和表面淬火件的回火处理。
2(中温回火
回火温度:，350-500?。
回火组织:回火屈氏体(T)，为马氏体形F 基体上分布着细小粒状 FeC。F尚未再回3结晶，仍保持马氏体的形态。
性能特点:内应力完全消失，硬度降低(35,50HRC)，具有高的弹性极限σ和屈强e比σ/σ，良好的塑韧性。 sb
应用:主用于弹性元件及热作模具的热处理。
3(高温回火
0回火温度:500-650C。
回火组织:回火索氏体(S)，为等轴状F 基体上分布着颗粒状FeC。F已再结晶，回3呈等轴状。
性能特点:硬度降低(25,35HRC，220,330HBS)，强度高，塑韧性好，具有良好综合力学性能，优于正火得到的组织。
应用:生产中，把“淬火，高温回火”的复合热处理工艺称为调质处理。广泛用于中碳结构钢、低合金结构钢制作的汽车、拖拉机、机床等承受较大载荷的结构零件，如曲轴、连杆、螺栓、机床主轴及齿轮等重要零件的回火处理;此外，还常作为表面淬火、渗碳的前处理工序。
一般规律:随回火温度?，强度，硬度?，塑性韧性?。
高碳回火马氏体,强度、硬度高，塑性韧性差。
低碳回火马氏体,高的强韧性，综合力学性能好。
回火屈氏体,屈服强度与弹性极限高。
回火索氏体,具有良好的综合力学性能。
T、S与T、S相比,在硬度相同时，前者具有更高的强度、塑性和韧性。 回回
M与M的力学性能 差不多，但内应力和脆性降低了。 回
T、S为层片状F+FeC。T,极细的珠光体层片。S,片层较细的珠光体。 3
三、回火脆性
指有些钢淬火后，在250,400?或500,650?范围内回火时，出现冲击韧性明显下降的脆化现象，称为钢的回火脆性。根据回火脆性形成温度的不同，分为低温回火脆性和高温回火脆性。
1( 低温回火脆性(第一类回火脆性)
在250,400?范围内回火时出现的脆化现象。几乎
所有工业用钢都不同程度存在。
产生原因:普遍认为，淬火钢在250,400?范围内
回火时，碳化物以断续的薄片状在原奥氏体晶界或在马
氏体界面上析出，形成薄壳，低了马氏体界面处的断裂
强度，是导致低温回火脆性的主要原因。这类回火脆性一旦产生无法消除。
图 钢的韧性与回火温度的关系
防止办法:(1)钢中加入硅元素，使马氏体的分解推迟，提高低温回火温度;(2)避免在此温度范围内回火。必要时采用等温淬火。
2(高温回火脆性(第二类回火脆性)
许多合金钢淬火后在500,550?之间回火,或在600?以上温度回火后以缓慢的冷却速度通过500,550?区间时发生的脆化现象。如果重新加热到600?以上温度后快速冷却，可以恢复韧性,因此又称为可逆回火脆性。
产生原因:已经证明,钢中P、Sn、Sb、As等杂质元素在500,550?温度向原奥氏体晶界偏聚，导致高温回火脆性。
防止办法:
?快冷可避免;一旦产生采用重新加热保温后再快速冷却消除。钢在 600?以上温度回火后快速冷却可以抑止杂质元素的偏析，在热处理操作中常用来避免发生高温回火脆性。
?钢中加入适量的钼、钨等元素，抑制杂质元素向晶界偏聚。
?降低钢中杂质元素的含量。
?采用高温形变淬火热处理工艺，可大大减轻回火脆性的产生。
其中，较为实用的是第二种和第四种方法。
四、钢在回火后的性能及回火工艺的选择
淬火钢回火后的性能取决于它的内部显微组织;钢的显微组织又随其化学成分、淬火工艺及回火工艺而异。回火温度是决定回火后工件硬度的主要因素，其高低应根据工件的工作条件、性能要求和钢种等因素确定，并应避开低温回火脆性温度区。
碳素结构钢:在100,250?之间回火后能获得较好的力学性能。
合金结构钢:为了获得良好的综合力学性能，往往在三个不同温度范围回火:超高强度钢约在200,300?;弹簧钢在460?附近;调质钢在550,650?回火。
碳素及合金工具钢:要求具有高硬度和高强度，回火温度一般不超过200?。回火时具有二次硬化的合金结构钢、模具钢和高速钢等在500,650?范围内回火。
回火时间:应保证工件透烧和组织转变的充分进行，一般为,,,小时。
冷却方式:回火后一般采空中缓冷，防止重新产生内应力;对于有高温回火脆性的钢件，回火后应进行油冷或水冷，以抑制回火脆性。
知识扩展,退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中淬火与回火关系密切，常配合使用，缺一不可。
“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，可演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质处理。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或较低的温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理。在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。
范文二：钢的普通热处理
2.4.3 钢的普通热处理
一.退火
将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般为随炉冷却)，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。
钢的退火分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火等。
碳钢各种退火和正火工艺规范示意图
1. 完全退火
完全退火又称重结晶退火，是把钢加热至A以上20?,30?, 保温一定时间后缓慢冷却(随炉冷却或埋c3
入石灰和砂中冷却), 以获得接近平衡组织的热处理工艺。完全退火一般用于亚共析钢。
完全退火的目的在于，通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的组织均匀化和细化，以提高性能;或使中碳以上的碳钢和合金钢得到接近平衡状态的组织，以降低硬度，改善切削加工性能。由于冷却速度缓慢，还可消除内应力。
2. 等温退火
等温退火是将钢件加热到高于A (或A ) 的温度, 保温适当时间后, 较快地冷却到珠光体区的某一温c3c1
度, 并等温保持, 使奥氏体等温转变，然后缓慢冷却的热处理工艺。
等温退火的目的与完全退火相同, 能获得均匀的预期组织; 对于奥氏体较稳定的合金钢, 可大大缩短退火时间。
3.球化退火
球化退火为使钢中碳化物球状化的热处理工艺。目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化(退火前正火将网状渗碳体破碎)，以降低硬度，改善切削加工性能;并为以后的淬火作组织准备。球化退火主要用于共析钢和过共析钢。
过共析钢球化退火后的显微组织为在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。球化退火的加热温度略高于A。球化退火需要较长的保温时间来保证二次渗碳体的自发球化。保温后随炉冷却。 c1
4. 扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性，将其加热到略低于固相线(固相线以下100?,
200?)的温度，长时间保温(10h,15h)，并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退火或均匀化退火。
扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此一般再进行完全退火或正火处理。
5. 去应力退火
为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于A的某一温度(一般为500?,650?)，保温后随炉冷却, c1
这种处理可以消除约50%,80%的内应力, 不引起组织变化。
二.正火(常化)
钢材或钢件加热到A(对于亚共析钢)和A(对于过共析钢)以上30?,50?, 保温适当时间后, 在自由c3ccm
流动的空气中均匀冷却的热处理称为正火。正火后的组织:亚共析钢为F+S, 共析钢为S, 过共析钢为S+FeC。 3II
正火的目的是使钢的组织正常化，亦称常化处理，一般应用于以下方面:
1(作为最终热处理 正火可以细化晶粒，使组织均匀化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。
2(作为预先热处理 截面较大的合金结构钢件，在淬火或调质处理(淬火加高温回火)前常进行正火， 以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。
3. 改善切削加工性能
三.淬火
将钢加热到相变温度以上(亚共析钢为A以上30?,50?;共析钢和过共析钢为A以上30?,50?)，c3c1
保温一定时间后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。
钢的淬火温度范围
常用的冷却介质是水和油。为了减少零件淬火时的变形，可用盐浴作介质。
常用的淬火方法有单介质淬火，双介质淬火，分级淬火和等温淬火等。
1.钢的淬透性
钢接受淬火时形成马氏体的能力叫做钢的淬透性。
钢的淬透性可用末端淬火法测定。
影响淬透性的因素:
?碳含量 在碳钢中，共析钢的临界冷速最小，淬透性最好;亚共析钢随碳含量减少，临界冷速增加，淬透性降低;过共析钢随碳含量增加，临界冷速增加，淬透性降低。
?合金元素 除钴以外，其余合金元素溶于奥氏体后，降低临界冷却速度，使C曲线右移，提高钢的淬透性，因此合金钢往往比碳钢的淬透性要好。
?奥氏体化温度 提高奥氏体化温度，将使奥氏体晶粒长大、成分均匀，可减少珠光体的生核率，降低钢的临界冷却速度，增加其淬透性。
?钢中未溶第二相 钢中未溶入奥氏体中的碳化物、氮化物及其它非金属夹杂物，可成为奥氏体分解的非
自发核心，使临界冷却速度增大，降低淬透性。
钢材经调质处理后, 淬透性好的钢棒整个截面都是回火索氏体, 机械性能均匀, 强度高, 韧性好，而淬透性差的钢心部为片状索氏体+铁素体, 只表层为回火索氏体, 心部强韧性差。
(a)完全淬透; (b)淬透较大厚度; (c)淬透较小厚度
淬透性不同的钢调质后机械性能的比较
2.钢的淬硬性 钢淬火后能够达到的最高硬度叫钢的淬硬性，它主要决定于M的碳含量。
? 做一做:比较T10 、20CrMnTi 、40Cr 三种钢的淬透性和淬硬性的高低。
钢的淬透性测定及淬透性曲线的应用 1.钢的淬透性测定
用末端淬火法测定钢的淬透性
淬透性可用“末端淬火法”来测定(见GB225-63)。将标准试样(Φ25×100mm)加热奥氏体化后, 迅速放入末端淬火试验机的冷却孔中, 喷水冷却。规定喷水管内径12.5mm, 水柱自由高度65?5mm, 水温20,30?。显然, 喷水端冷却速度最大, 距末端沿轴向距离增大, 冷却速度逐渐减小, 其组织及硬度亦逐渐变化。在试样
测面沿长度方向磨一深度0.2-0.5mm的窄条平面, 然后从末端开始,每隔一定距离测量一个硬度值, 即可测得试样沿长度方向上的硬度变化, 所得曲线称为淬透性曲线。
实验测出的各种钢的淬透性曲线均收集在有关手册中。同一牌号的钢, 由于化学成分和晶粒度的差异, 淬透性曲线实际上为有一定波动范围的淬透性带。
根据GB225-63规定, 钢的淬透性值用 表示。其中J表示末端淬火的淬
透性, d表示距水冷端的距离, HRC为该处的硬度。例如, 淬透性值 , 即表示距水冷端5mm试样硬度为42HRC。
在实际生产中, 往往要测定淬火工件的淬透层深度, 所谓淬透层深度即是从试样表面至半马氏体区(马氏体和非马氏体组织各占一半)的距离。在同样淬火条件下, 淬透层深度越大, 则反映钢的淬透性越好。
淬火试样断面上马氏体量和硬度的变化
2. 淬透性曲线的应用
利用淬透性曲线比较钢的淬透性
利用淬透性曲线, 可比较不同钢种的淬透性。淬透性是钢材选用的重要依据之一。 利用半马氏体硬度曲线和淬透性曲线，找出钢的半马氏体区所对应的距水冷端距离。该距离越大，则淬透性越好。图中可知40Cr钢的淬透性比45钢要好。
淬透性不同的钢材经调质处理后, 沿截面的组织和机械性能差别很大。如直径为30mm的40CrNiMo钢棒整个截面都是回火索氏体, 机械性能均匀, 强度高, 韧性好。而直径为30mm的40钢的表层为回火索氏体, 心部为片状索氏体+铁素体, 心部强韧性较差。截面较大、形状复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻模、锤杆等工件，要求截面机械性能均匀，应选用淬透性好的钢。而承受弯曲或扭转载荷的轴类零件、外层受力较大，心部受力较小，可选用淬透性较低的钢种。
四.回火
钢件淬火后, 为了消除内应力并获得所要求的组织和性能, 将其加热到A以下某一温度, 保温一定时间, c1
然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。
1(低温回火
回火温度为150?,250?。在低温回火时，从淬火马氏体内部会析出碳化物薄片(FeC), 马氏体的过2.4饱和度减小。部分残余奥氏体转变为下贝氏体, 但量不多可忽略。所以亚共析钢低温回火后组织为回火马氏体(回火M)。过共析钢低温回火后组织为回火马氏体，碳化物，残余奥氏体。
低温回火的目的是降低淬火应力，提高工件韧性，保证淬火后的高硬度(一般为58HRC,64HRC)和高耐磨性。
2(中温回火
回火温度为350?,500?，得到铁素体基体与大量弥散分布的细粒状渗碳体的混合组织，叫做回火屈氏体(回火T)。铁素体仍保留马氏体的形态，渗碳体比回火马氏体中的碳化物粗。
回火屈氏体具有高的弹性极限和屈服强度，同时也具有一定的韧性，硬度一般为35HRC,45HRC。 3. 高温回火
回火温度为500?,650?, 得到粒状渗碳体和铁素体基体的混和组织, 称回火索氏体(回火S)。
淬火钢中马氏体的碳含量、残余奥氏体量、
回火索氏体
内应力及碳化物粒子大小与回火温度的关系
回火索氏体综合机械性能最好, 即强度、塑性和韧性都比较好，硬度一般为25HRC,35HRC。通常把淬火加高温回火称为调质处理。
钢在回火时会产生回火脆性现象, 即在250?,400?和450?,650?两个温度区间回火后, 钢的冲击韧性明显下降。
钢回火时性能的变化:
钢的硬度随回火温度的变化
40钢机械性能与回火温度的关系
范文三：钢的普通热处理
《热处理原理与工艺》教学设计
课题 热处理原理与工艺 主讲 贾燕群 授课模式 理论 授课年级 中职一年级 课时 1课时 一、 教学课题:
1.5钢的常用热处理常识
二、 教学目的
掌握部分:1、热处理的目的、分类;
2、常用热处理工艺的方法和应用。
了解部分:典型零件的常用热处理工艺分析。
三、教学重点 钢的常用热处理工艺(四把火)。 四、教学难点 退火、正火、淬火和回火的区别与应用。
教法:讲授法、举例法、任务驱动法 五、教学方法 学法:比较研究法、自主探索
六、教学环境 普通教室、黑板、粉笔、教案、学生自带课本、笔记本和笔 七、教学过程
导入方法:历史事件导入法，实例导入法。
一、历史事件导入:列举人类社会发展过程经历过的石器时代——铜器时代——铁器时代人类所使用过的工具和武器。让学生思考这样的工具和武器有哪些特点,
二、实例导入:
中国第一艘航母辽宁号的建造过程，所碰到钢材短缺的问题来说明热处理对国防和经济建设的重要性，吸引学生对钢的热处理知识的关注。
新 课
1.5钢的常用热处理常识
一、钢的热处理:(概念解释)
1、钢的热处理是采用适当的方式对钢铁材料或工件进行加热、保温和冷却以获得预期的组织结构与性能的工艺。
2、热处理能显著提高钢的力学性能，满足零件使用要求和延长寿命;还可以改善钢的加工性能，提高加工质量和劳动生产率。
3、热处理自机械制造中应用很广，汽车、拖【】拉机中70%----80%的零件进行热处理，各种刀具、量具、模具等几乎100%要进行热处理。
二、常用热处理的工艺方法:
主要有退火、正火、淬火和回火，简称“四把火”。任何一种热处理工艺都由加热、保温、冷却三个阶段组成。
(一)退火
1. 定义
退火是将钢加热到一定温度500-600?,保温一定时间,然后随炉冷或将工件埋入石灰、沙堆等冷却能力弱的介质中缓慢冷却至室温的热处理工艺。
2、目的与作用
消除铸件、锻件、焊接件、机加工工件中的内应力，降低硬度，改善加工性
能。
(二)正火
1. 定义
正火是将钢加热到一定温度500-600?，在炉外的空气中冷却下来的热处理 工艺。
2. 目的与作用:
正火与退火相比:
二者的加热温度相同;正火冷却速度较快，转变温度较低，所以设备利用率高;钢材正火改善钢的切削加工性能、消除工件的热加工缺陷。一般来说:低、中碳钢采用正火而不采用退火。
(钢件在铸造、锻造、热轧、焊接等热加工过程中容易产生粗大晶粒、内应力等缺陷，通过正火处理可以消除这些缺陷，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。)
(三)、淬火
1. 定义
淬火就是把钢件加热到一定温度，经过保温后，在水、盐水或矿物油(如机油、变压器油和柴油等)中迅速冷却至室温的热处理工艺。
2、目的与作用:
淬火的目的主要是提高材料的硬度和耐磨性，是改善零件使用性能最主要的热处理工艺。
(四)、回火
1、定义
回火是把淬火后的工件重新加热到某一温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。
根据加热温度的高低，回火又可以分为高温、中温和低温回火。
2. 目的与应用
(1) 减少或消除淬火内应力，防止工件变形或开裂。
(2) 获得工艺要求的力学性能。例如轴、齿轮在高温回火后强度得到提升不
容易开裂，弹簧在中温回火后弹性和强度得到极大的提高。
知识扩展:
“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，可演变出不同的热处理工艺。 为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质处理。
三、应用实例
(一)菜刀的热处理加工过程
(二)车床齿轮的热处加工过程
小结与作业
小结:退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中淬火与回火关系密切，常配合使用，缺一不可。
根据所学知识，让学生讨论哪些零件需要表面热处理。
作业:预习下节:钢的表面热处理。
感谢这位同学的回答，对，首先要通过热处理降低钢件的硬度，然后方可将其切削成钻头形状，成形后的钻头太软，在进行热处理提高钻头的硬度和耐磨。由此我们可以总结出钢的热处理的概念:钢的热处理，就是将固态下的钢按预定方式加热、保温和冷却，从而获得所需组织和性能的一种热加工工艺。这样，我们就解决了第一个问题。
哪位同学来分享一下自己的预习效果呢,
好，小明。
感谢小明同学的回答，那除了小明说的退火和正火，淬火和回火之外别的同学还有补充的吗,
小红。
噢，正火和回火的目的是调整钢材的硬度，消除残余应力，提高机械性能 同学们回答的都不错，现在老师来归纳一下同学们刚刚的回答:
钢常用的普通热处理方式有退火与正火、淬火与回火，其中，退火和回火的主要目的有
1、 调整钢材的硬度，便于进行切削加工:
2、 消除残余应力，稳定工件尺寸，提高机械性能，防止工件的变形和开裂: 3、 改善组织形态，为最终热处理做好组织准备
教学过程
教学 教师活动 学生活动 设计意图 环节
1、现代生活中的通信方式有哪些,
2、日常生活中的电话号码由哪两部分学生踊跃回答开门见山，提
组成,能重复吗, 并陷入思考 出疑问，带入新课教师:那因特网上的每台计算机又以什新课 引入 么形式进行识别的呢,带着这些问题我
们来进入我们今天的新课“IP地址和域
名”
同学们，这节课我们主要要解决的是4 提出本节课
个问题。 要解决四个提出第一，什么是IP地址, 学生进入思问题，让学生问题考，回顾预习对本课内容一 内容 及任务有大
致了解
相信同学们预习后都有所了解了吧，那
IP地址是什么呢,I就是网际的意思，即 结合现实生
Internet，P，protocol，协议的意思，也学生认真听讲 活总结归纳分析就是网际层地址。IP地址是TCP/IP网络出IP地址的解决中实现异种网互联的一种关键技术，是概念 问题网际层中用于标示通信实体的身份标 一 识。就好比我们现实生活中每个人都有
一个身份证号一样，是用来标识和区别
个体的。
提出我们知道了IP地址的概念，那谁能告诉学生专心致志 顺利进入第问题老师IP地址书写格式是什么, 二个问题 二
分析 由提问巩固解决同学们回答的都不错，现在老师来归纳学生各抒己见 知识，也可防问题一下同学们刚刚的回答: 止学生开小二 IP地址的格式: 差，跟上课程
1、TCP/IP协议规定，IPV4地址是32位 进度
二进制数。 学生思考、回
2、为了便于记忆，我们将IPV4地答，学生理解
址的32位二进制数分成4个字节，每个 归纳总结，使
字节8位，中间用小数点隔开，然后将 学生对IP地
每8位二进制数转换成一个十进制数， 址的格式有
称为点分十进制表示法。 了系统的认
(点分十进制的表示方法:32位的二进 识，进一步巩
制，8个一组，形成4组，每组二进制数 固知识
转换成十进制，记作:W.X.Y.Z的格式。
每组十进制值的范围为0~255。例如:
202.113.29.119)
3、点拨:所以我们实际使用的IP地
址都是转换后的点分十进制表示法。
历年真题
【单选】以下所列的IP地址中，有效的根据IP地址的真题讲解，让
IP地址是() 格式规定，快学生动手练
A、202.16.257.17 B、10.167.267.202 而准确地解决习，加深印象
了历年真题 有助理解
范文四：钢的热处理工艺—普通热处理教学讲义
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三一工学院 教 案 首 页
2 36 授课日期 课 时 授课序号
09钳1 09钳2 09钳3 09钳4 授课班级 教学方式 第十讲 钢的普通热处理工艺 课 题
通过学习，使学生了解热处理基本知识，不同热处理工艺对钢力学性能的影响。 教学目的
(1) 普通热处理工艺方法、目的、用途 教学重点
(2) 淬硬性、淬透性的概念 和难点
教学方法 演示、总结归纳和多媒体教学 与手段
(一) 新课导入 5分钟
(二) 新课讲解 60分钟
一、热处理转变临界温度
二、钢的普通热处理
1、 钢的退火 教学过程
2、钢的正火 设 计
3、 钢的淬火
4、 钢的回火
(三) 课堂讨论练习 20分钟
(四) 课堂小结 5分钟
补充练习题 作业布置
课后小结
1
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注 解 具 体 内 容
我为三一而自豪:
复习上次课主要内容
一、钢的热处理原理
热处理:金属或合金在固态下于一定介质中加热到一定温度，保温一定时间，以一定速度
冷却下来的一种综合工艺。
热处理工艺曲线:
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
共析碳钢 C曲线的分析
温度 共析碳钢 C曲线的分析
(?) 稳定的奥氏体区 800 A1
700 A1,550?;高温转变区; 过 产 A 冷产600 P 转变区 奥物 物 氏区500 A转变终止线 体区 区 550,230?;中温转变区;贝氏400 A转变开始线 体( B ) 转变区 300 Ms
200
230, - 50?; 低温转变区; 100
马氏体 ( M ) 转变区 0 Mf
-100 2 3 4 1010100 1 10 时间(s)
2
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具 体 内 容 注 解
第十讲 钢的普通热处理工艺 一、热处理转变临界温度
二、钢的普通热处理
(一) 钢的退火
(1)定义:把零件加温到临界温度以上，保温一段时间，然后随炉冷却。 (2)目的:消除应力;降低硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理作好组织准备。 1. 完全退火
将亚共析钢加热至Ac3以上20~30?，保温足够时间奥氏体化后，随炉缓慢冷却，从而获得接近平衡状态的组织，这种热处理工艺称为完全退火。
完全退火的目的为:
(1) 细化晶粒和均匀组织;
(2) 消除铸、锻件中存在的内应力，降低硬度，便于切削加工。
完全退火只适用于亚共析钢，不适用于过共析钢。
适用范围:亚共析钢、合金钢的铸、锻、热轧、焊件的预备热处理(切削加工前或热处理前的预备热处理)
45钢锻造后与完全退火后机械性能
σ δ ψ α σb sk状态 HB (Mpa) (Mpa) (%) (%) (kJ.m-2)
锻造 650~750 300~400 5~15 20~40 200~400 230 完全退火 600~700 300~350 15~20 40~50 400~600 200 完全退火后强硬度有所下降，而塑韧性较大幅度提高——主要目的:改善组织与加工性能 2. 不完全退火
将亚共析钢在Ac1~Ac3之间或过共析钢在Ac1~Accm之间两相区加热，保温足够时间后缓慢冷却的热处理工艺，称为不完全退火。
不完全退火的目的是:改善珠光体组织，消除内应力，降低硬度以便切削加工。 亚共析钢不完全退火的温度一般为740~780?，其优点是加热温度低，操作条件好，节省燃料和时间。
3
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注 解 具 体 内 容
3. 球化退火
球化退火是一种将钢中渗碳体或碳化物由片状变为粒状，均匀分布在铁素体基体上的热处理工艺。主要用于过共析钢，是一种不完全退火。
球化退火的目的是:消除钢中的片状珠光体，获得粒状珠光体。
球化退火的加热温度范围一般为:Ac1+20~30?
4. 扩散退火
扩散退火是通过高温长时间加热，使合金元素扩散均匀，以消除或减弱枝晶偏析的热处理工艺。主要用于合金钢锭或铸件。
扩散退火温度通常为1100~1200?，保温时间为10~15小时。
5. 软化退火
软化退火是消除钢锭或合金结构钢锻轧钢材内应力，降低其硬度的热处理工艺。
软化退火温度通常为650~720?，保温后出炉空冷。
6. 再结晶退火
再结晶退火是将冷加工后的钢材加热至T再~Ac1之间，通常为650~700?，使变形晶粒恢复成等轴状晶粒，从而消除加工硬化的热处理工艺。
(二)钢的正火
把零件加温到临界温度Ac3或Accm以上30,50?，保温足够时间，然后在静止空气中冷却的热处理工艺。
根据钢中过冷奥氏体的稳定性和钢的截面大小，正火后可获得不同的组织，如粗细不同的珠光体、贝氏体、马氏体或它们的混合组织。
正火的目的
(1) 对于大锻件、截面较大的钢材、铸件，用正火来细化晶粒，均匀组织，为淬火处理作好组织准备，此时正火相当于退火的效果。
(2) 低碳钢退火后硬度太低，切削加工中易粘刀，光洁度较差。改用正火，可提高硬度，改善切削加工性。
(3) 可以作为某些中碳钢或中碳低合金钢工件的最终热处理，以代替调质处理，具有一定的综合力学性能。
(4) 用于过共析纲，可消除网状二次碳化物，为球化退火作好组织上的准备。
小结:退火和正火工艺参数的比较
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具 体 内 容 注 解
(三) 钢的淬火 将钢加热到临界点Ac1或Ac3以上的一定温度，保温一定时间，然后在水或油等冷却介质
中快速冷却，这种热处理工艺称为淬火。
淬火的主要目的是:为了获得马氏体组织，提高钢的硬度和耐磨性。获得所需要的力学性
能。
淬火工艺参数
(1) 加热温度
亚共析钢的淬火加热温度为:Ac3+30~50?;过共析钢的淬火加热温度为:Ac1+30~50? (2) 保温时间
保温时间是指工件装炉后，炉温回升到淬火加热温度后所需保持的时间。 保温的目的是:
? 使工件透热，即工件整个截面都达到规定的淬火加热温度;
? 完成加热时的转变过程，获得所需成分的细晶粒奥氏体。 (3) 冷却介质及冷却方法:
温度
(?)
800 A1
700
600
500
400
300 Ms
200
100
Mf 0
-100 2 3 4 0 1 10 101010时间(s) 理想淬火冷却介质
常用的淬火冷却方法有以下几种:? 单液淬火 ? 双液淬火
? 分级淬火 ? 等温淬火
工件淬硬层与冷却速度的关系:
钢的淬硬性:
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注 解 具 体 内 容
1、定义:是指钢在淬火后所能达到的最高硬度。
2、影响钢的淬硬性的因素:主要取决于马氏体的含碳量。
钢的淬透性:
1、定义:是指钢在淬火时所能得到的淬硬层 (马氏体组织占50%处) 的深度。
2、影响钢的淬透性的因素:主要是临界淬火冷却速度VK 的大小，VK 越大，钢的淬透性越小。
淬硬性与淬透性之间的关系
钢 种 淬硬性 淬透性
碳素结构钢 ( 20 ) 低 小
碳素工具钢( T10A ) 高 小
低 大 低碳合金结构钢
( 18Cr2Ni4WA )
高碳高合金工具钢 高 大
( Cr12MoV )
(四) 钢的回火
回火是将淬火钢件加热到低于A1的某一温度，保温一段时间，然后以适当方式冷却至室温的热处理工艺。
回火的主要目的为:
(1)消除淬火应力,降低脆性;
(2) 稳定组织与尺寸;
(3)调整淬火零件的力学性能。
1. 低温回火
在150~250?之间进行，回火后组织为回火马氏体。
目的:是在保持高强度、高硬度的前提下，降低钢的淬火内应力，减小其脆性。
用途:主要用来处理刀具、量具、冷作模具、滚动轴承和渗碳件等。
2. 中温回火
目的:中温回火后具有最高的弹性极限和足够的韧性。
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具 体 内 容 注 解
3. 高温回火 目的:淬火加高温回火的热处理工艺称为调质处理。调质处理后工件既具有较高的强度，
又具有良好的塑性和韧性，即具有高的综合力学性能。
用途:调质处理广泛用于要求高强度并受冲击或交变负荷的重要工件，如连杆、轴等。 课后练习
1、用15钢制造的凸轮，要求凸轮表面高硬度，而心部具有良好的韧性，应采用( B ) 2、用45钢制造的凸轮，要求凸轮表面高硬度，而心部具有良好的韧性，应采用( C )
A. 表面淬火+低温回火 B. 渗碳+淬火+低温回火 C. 氮化
3、现有45钢制的汽车轮壳螺栓，其淬火加热温度应选择( B )
A. 750? B. 840? C. 1000? D. 20?
4、用40Cr制造齿轮，锻造后的典型热处理工艺应为( C )
A. 正火处理 B. 完全退火 C. 调质处理 D. 淬火+低温回火 5、零件渗碳后，一般需经过( A )才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A. 淬火+低温回火 B. 正火 C. 调质处理 D. 淬火+高温回火 6、试述铁碳相图在理论和实践中的重要意义，并举例说明之
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注 解 具 体 内 容
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范文五：钢的普通热处理实验
“钢的普通热处理实验”实验报告
一、实验目的
（1） 了解普通热处理的设备及操作方法。
（2） 深入理解钢的成分（如碳含量、合金元素等）、加热温度和冷却速度对淬火后钢
性能的影响。
（3） 深入理解不同回火温度对钢的性能的影响。
二、实验原理
热处理是通过加热、保温、冷却的三个过程，使钢的内部组织发生变化，以获得所需要性能的一种加工工艺。由于加热温度、冷却速度和处理目的的不同，钢的热处理种类很多，其中常用的普通热处理方法有淬火、回火、退火和正火等。
钢经热处理后的性能取决于处理后的组织，热处理后的组织又取决于钢的成分、加热温度和冷却速度。
1、 加热温度的确定（淬火、正火和退火）
碳钢的淬火、正火、完全退火和不完全退火的正常加热温度由于含碳量和热处理方法的不同而不同。亚共析钢的淬火与完全退火温度为AC3以上30~50℃，使钢的组织完全奥氏体化；共析与过共析钢的淬火和不完全退火温度为AC1以上30~50℃，这时钢的组织为奥氏体和渗碳体。加热温度过低，相变不能完全；加热温度低于AC1以下，则不发生相变。加热温度过高，将造成奥氏体晶粒粗化（冷却后的组织也粗大），氧化脱碳严重， 淬火后残余奥氏体数量增加（使淬火后钢的硬度降低）。
合金钢的加热温度一般比相同含碳量的碳钢高。一方面合金元素能提高AC1的温度；另一方面合金元素扩散速度较慢。为促使合金元素溶入奥氏体中，需提高加热温度。 2、 冷却速度
经正常加热，并用不同的速度冷却后，钢的性能就不同。因为冷却速度不同，所获得的组织不同。45钢经860℃加热后，用不同的冷却速度获得的组织不同。空冷后组织为铁素体和索氏体；油冷后组织为屈氏体和极少数铁素体；水冷后组织为淬火马氏体（板条和片状马氏体混合物）和极少量残余奥氏体。
索氏体和屈氏体都是铁素体与片状渗碳体的机械混合物，不同的是它们的层片间距比珠光体小，屈氏体中层片间距又比索氏体小，故其硬度关系是：屈氏体>索氏体>珠光体。马氏体是碳（也可以是其他合金元素）在体心立方体中的过饱和固溶体，因此它的硬度比前几种组织都高，而且随着过饱和程度的增加，其硬度也增高。所以经正常加热并大于临界冷却速度冷却后，马氏体的硬度取决于含碳量（马氏体的含碳量和加热时奥氏体的含碳量基本相同）。
在相同冷却速度下，相同含碳量的合金钢比碳钢的硬度大。有些高合金钢甚至在空气中冷却，就能获得淬火马氏体组织。 3、 回火温度对钢的性能的影响
钢经正常淬火后，必须进行及时回火。因为淬火中急冷时产生较大内应力和淬火马氏体本身较脆，故不能直接使用。通过回火，一方面可消除内应力而提高钢的韧性，更重要的是通过不同温度回火，使淬火组织发生转变，从而获得不同的回火组织，以达到钢的预期性能要求。
碳钢在250℃一下回火时，淬火组织中只有淬火马氏体转变为回火马氏体，其他组
成物不发生变化，故钢基本上保持淬火态的温度。
当回火温度升高到350~500℃时，淬火马氏体和残余奥氏体都分解为回火屈氏体组织（是铁素体和极细颗粒渗碳体的机械混合物），因此钢的硬度下降。当回火温度进一步提高，渗碳体颗粒发生长大，得到铁素体和较细颗粒渗碳体的机械混合物——回火索氏体组织，钢的硬度进一步下降。当回火温度为650℃~AC1时，渗碳体颗粒继续长大，形成球状珠光体组织，钢的硬度比回火索氏体硬度还要低。
合金钢（特别是高合金钢）回火时，其硬度下降的趋势比碳钢慢，亦即在相同的回火温度下，合金钢的硬度比碳钢高。这是由于含有合金元素的淬火马氏体和残余奥氏体比较稳定，要达到更高温度时才能分解；另一方面合金钢中往往有合金碳化物或特殊碳化物存在，他们聚集长大的倾向较小。
三、实验装置及试样
加热炉与温度控制仪、冷却水槽与油槽、洛氏硬度计、不同含碳量的碳钢和合金钢试样若干、钳子、砂皮纸等。
四、实验步骤
（1） 每人领取热处理试样一块（本人为45钢，空冷）；
（2） 在洛氏硬度计上测量试样的原始硬度值（回火组进行，本人未做）； （3） 按规定的加热温度与冷却方法进行热处理：
1 、 将试样放入炉中加热前，先测量试样的最小厚度或直径（45钢直径16mm）； 2 、 把试样放入预定温度的炉子中加热并保温（45钢为860℃保温16min）。保温时间：碳钢按1min/mm、合金钢按1.2min/mm来计算（试样放入炉子达到预定温度左右开始计时）
3 、 当达到保温时间后，用钳子把试样从炉子中取出，并迅速放入规定的介质（如水、油或空气）中冷却（要不断地移动试样，以使其冷却均匀，同样试样也不能露出水、油液的表面）； 4 、 若是要进行回火，则在规定温度的炉中保温20min（按要求应保温60~90min，因实验时间不够而缩短）后取出空冷；
（4） 测量经不同热处理后钢的硬度（测量前用砂皮纸清除试样表面的氧化层和脱碳
层）；
（5） 把所有实验数据记录于表中。
五、实验结果
六、实验结果分析与讨论
（1） 根据实验数据，分析不同碳钢经正常淬火后，钢的硬度与碳含量的关系，并说明
其原因。
在水淬方式下，从20号钢、45号钢到T10钢，其洛氏硬度从33、60到66。这表明钢淬火后的硬度随着钢含碳量的上升而变大。因为正常淬火条件下，对于不同的碳钢完全奥氏体化后形成不同含碳量的奥氏体，其发生马氏体转变时，含碳量愈高，所形成的固溶体碳的过饱和度愈大，所形成的马氏体硬度愈高。故钢淬火后的硬度随着钢含碳量的上升而变大。但由数据可见，在含碳量较大时，淬火后硬度增加缓慢，这是由于含碳量增加后残余奥氏体增多造成的，残余奥氏体的存在会使钢的硬度降低。
（2） 根据实验数据，分析同种钢在相同加热温度时，冷却速度对钢的硬度的影响，并
说明其原因；同种钢在相同冷速下，不同加热温度对钢处理后硬度的影响，并说明其原因。
对于碳钢，在相同加热温度时，冷却速度越快，其冷却后的硬度越高。因为冷却速度不同时，其获得的组织组成不同。而其组织组成又取决于其冷却速度曲线与C曲线的相交情况。以45钢为例，860℃加热后，水冷获得的组织为淬火马氏体和极少量残余奥氏体，油冷获得的组织为屈氏体和极少数铁素体，空冷获得的组织为铁素体和索氏体。而硬度关系为：马氏体>屈氏体>索氏体>珠光体>铁素体。故冷却速度越快，钢的硬度越高。
对于Gr12合金钢，其硬度随着冷却速度的提高没有太大变化。这是因为合金元素使C曲线右移，使它在空气中冷却就能得到淬火马氏体组织。
对于碳钢，在相同冷速下，钢的硬度随着加热温度的上升而上升。这是因为，对于亚共析钢而言，其淬火和完全退火温度为AC3以上30~50℃，使钢的组织完全奥氏体化。加热温度过低，相变不能完全。加热到AC1~AC3之间，存在着未溶铁素体（其硬度较低）；加热温度低于AC1以下，则不发生相变。
（3） 画出回火温度与钢的硬度关系曲线，并指出不同回火温度下钢的组织。
对于碳钢，回火温度为200℃时，淬火组织中的淬火马氏体转变为回火马氏体，其他组成物不发生变化；回火温度为400℃时，淬火马氏体和残余奥氏体都分解为回火屈氏体组织；回火温度为600℃时，渗碳体颗粒发生长大，转变为回火索氏体组织。
而对于合金钢，其硬度下降的趋势比碳钢慢，其淬火马氏体和残余奥氏体要达到更高温度才能分解。
（4） 分析合金钢热处理的特点及原因。
合金钢的加热温度一般比相同含碳量的碳钢高。一方面合金元素能提高AC1的温度；另一方面合金元素扩散速度较慢。为促使合金元素溶入奥氏体中，需提高加热温度。
在相同冷却速度下，相同含碳量的合金钢比碳钢的硬度大。有些高合金钢甚至在空气中冷却，就能获得淬火马氏体组织。
合金钢（特别是高合金钢）回火时，其硬度下降的趋势比碳钢慢，亦即在相同的回火温度下，合金钢的硬度比碳钢高。这是由于含有合金元素的淬火马氏体和残余奥氏体比较稳定，要达到更高温度时才能分解；另一方面合金钢中往往有合金碳化物或特殊碳化物存在，他们聚集长大的倾向较小。
