钢的热处理(原理及四把火)
钢的热处理
钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理
热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）
1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；
2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等；
3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却
一、钢在加热时的转变
加热的目的：使钢奥氏体化
（一）奥氏体（ A）的形成
奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。（F比Fe 3 C先消失）
3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。
（二）奥氏体晶粒的长大
奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为 00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1~10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。影响 A晶粒粗大因素
1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）
2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。
二、钢在冷却时的转变
生产中采用的冷却方式有：等温冷却和连续冷却
（一）过冷奥氏体的等温转变
A在相变点A 1 以上是稳定相，冷却至A 1 以下就成了不稳定相，必然要发生转变。
1、奥氏体等温转变图：表示奥氏体过冷在不同温度下的等温过程中，转变温度、转变时间与转变产物量的关系曲线图。曲线形状与“C”字相似，所以又称C曲线。
2、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能
1）高温珠光体型转变： A 1 ~550℃
（ 1）珠光体（P） A 1 ~650℃粗层状约0.3 μ m < 25HRC
（ 2）索氏体（S） 650~600℃细层状 0.1~0.3 μ m 25~35HRC
（ 3）托氏体（T） 600~550℃极细层状约0.1 μ m 35~40HRC
2）中温贝氏体型转变： 550~Ms
（ 1）上贝氏体（B 上） 550~350 ℃羽毛状 40~45HRC 脆性大，无使用价值
（2）下贝氏体（B 下） 350~M S 黑色针状 45~55HRC 韧性好，综合力学性能好
3）低温马氏体型转变： M s ~M f 当 A被迅速过冷至M S 以下时，则发生马氏体（M）转变，主要形态是板条状和片状。（当 W C ＜ 0.2％时，呈板条状，当 W C ＞ 1.0％呈针片状，当 W C ＝ 0.2％～1.0％时，呈针片状和板条状的混合物）
（二）过冷奥氏体的连续冷却转变
1．奥氏体连续冷却转变图（共析钢的连续冷却转变如图）连冷却转变图是表示钢经A后，在不同冷却速度的连冷却条件下，过冷A转变开始及转变终了
时间与转变温度之间的关系曲线图。
2．共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织和性能
（1）随炉冷 P 170~220HBS （700～650℃）
（2）空冷 S 25~35HRC （650～600℃）
（3）油冷 T＋M 45~55HRC 550℃
（4）水冷 M+A ′ 55~65HRC
3．马氏体转变
当冷速 > V K 时，奥氏体发生M转变，即碳溶于α— F e 中的过饱和固溶体，称为 M（马氏体）。（ V K ——马氏体临界冷却速度）
1）转变特点： M 转变是在一定温度范围内进行（M s ～M f ） ,M 转变是在一个非扩散型转变（碳、铁原子不能扩散） ,M 转变速度极快（大于V k ） ,M 转变具有不完全性（少量的残A） ,M转变只有α－ Fe、γ－Fe的晶格转变 .
（2） M 的组织形态
(3) M 的力学性能
① M的强度与硬度 C的上升M的硬度、强度上升
② M的塑性与韧性低碳板条状M良好板条状 M 具有较高的强度、硬度和较好塑性和韧性相配合的综合力学性能。针片状 M 比板条 M具有更高硬度，但脆性较大，塑、韧性较差。
钢的退火与正火
常用的热处理工艺分为两大类：
预备热处理目的：消除坯料、半成品中的某些缺陷，为后续冷加工，最终热处理作组织准备。
最终热处理目的：使工件获得所要求的性能。
退火与正火的目的 : 消除钢材经热加工所引起的某些缺陷,或为以后的切削加工及最终热处理做好组织准备。一、钢的退火
1、概念：将钢件加热到适当温度 (Ac 1 以上或以下)，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。
2、目的：
（ 1）降低硬度，提高塑性，
（ 2）细化晶粒，消除组织缺陷
（ 3）消除内应力
（ 4）为淬火作好组织准备
3、类型：(根据加热温度可分为在临界温度（Ac 1 或Ac 3 ）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。)
（1）完全退火：
1）概念：将亚共析钢（ Wc＝0.3％~0.6％）加热到AC 3 +（30~50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接近平衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。
2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。
3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在 Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至 600℃
左右即可出炉空冷。
4）适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸，焊，锻，轧制件等。
注意事项：低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢加热至 Ac cm 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低。
（2）球化退火
1）概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。
2）工艺：一般球化退火工艺Ａ c 1 +(1０~2０)℃随炉冷至
500~600 ℃空冷。
3）目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。
4）适用范围：主要用于共析钢、过共析钢的刃具、量具、模具等。
过共析钢中有网状二次渗碳体时，不仅硬度高，难以进行切削加工，而且增大钢的脆性，容易产生淬火变形及开裂。为此，钢热加工后必须加一道球化退火，使网状二次渗碳体和珠光体中的片状渗体发生球化，得到粒状珠光体。冷却速度和等温温度也会影响碳化物获得球化的效果，冷却速度快或等温温度低，珠光体在较低温度下形成，碳化物颗粒太细，聚集作用小，容易形成片状碳化物，从而使硬度偏高。如果冷却速度过慢或等温温度过高，形成碳化物颗粒较粗大，聚集作用也很强烈，易形成粗细不等的粒状碳化物，使硬度偏低。
（３）均匀化退火（扩散退火）
1）工艺：把合金钢铸锭或铸件加热到 Ac 3 以上150~00℃，保温10~15h 后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。
2）目的：消除结晶过程中的枝晶偏析，使成分均匀化。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，以细化晶粒、消除过热缺陷。
3）适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。
4）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
1) 概念：为去除由于塑性变形加工 ,焊接等而造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火。（去应力退火不发生扭变）
2) 工艺：将工件缓慢加热到 Ac 1 以下100~200℃（500~600℃）保温一定时间（1~3h）后随炉缓冷至200℃，再出炉冷却。
钢的一般在 500～600℃
铸铁一般在 500～550℃超过550扣容易造成珠光体的石墨化。
焊接件一般为 500～600℃。
3）适用范围：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。
二、钢的正火
1、概念：将钢件加热到Ac 3 (或Ac cm )以上３０～５０℃，保温适
当时间后；在静止空气中冷却的热处理工艺称为钢的正火。
2、目的：细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。
3、组织：共析钢 S 、亚共析钢F+S、过共析钢Fe 3 CⅡ＋S
4、工艺：正火保温时间和完全退火相同，应以工件透烧，即心部达到要求的加热温度为准，还应考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中自然冷却。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，达到要求的组织和性能。
5、应用范围：
1）改善钢的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于“粘刀”，通过正火处理，可以减少自由铁素体，获得细片状珠光体，使硬度提高，可以改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。
2）消除热加工缺陷。中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。
3）消除过共析钢的网状碳化物，便于球化退火。过共析钢在淬火之前要进行球化退火，以便于机械加工并为淬火作好组织准备。但当过共析钢中存在严重网状碳化物时，将达不到良好的球化效果。通过正火处理可以消除网状碳化物。 4）提高普通结构零件的机械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理，达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。
三、退火和正火的选择
退火与正火的主要区别：
1、正火的冷却速度比退火稍快，过冷度较大
2、正火后所得到的组织比较细，强度和硬度比退火高一些。
退火与正火的选择：
１、含碳量＜0.25％的低碳钢，通常采用正火代替退火。因为较快的冷却速度可以防止低碳钢沿晶界析出游离三次渗碳体，从而提高冲压件的冷变形性能；用正火可以提高钢的硬度，低碳钢的切削加工性能；在没有其它热处理工序时，用正火可以细化晶粒，提高低碳钢强度。
２、含碳量在 0.25～0.5％之间的中碳钢也可用正火代替退火，虽然接近上限碳量的中碳钢正火后硬度偏高，但尚能进行切削加工，而且正火成本低、生产率高。
３、含碳量在 0.5～0.75％之间的钢，因含碳量较高，正火后的硬度显著高于退火的情况，难以进行切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。
４、含碳量＞ 0.75％的高碳钢或工具钢一般均采用球化退火作为预备热处理，如有网状二次渗碳体存在，则应先进行正火消除。
退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。缓冷是退火的主要特点，退火件一般随炉冷却至 550℃以下时出炉空冷。
退火是应用非常广泛的热处理，在工模具或机械零件等的制造过程中，经
常作为预备热处理安排在铸锻焊之后，切削（粗）加工之前，用以消除前一道工序所带来的某些缺陷，并为随后的工序做好准备。
退火目的①降低材料硬度，以利于切削加工；②消除各类应力，防止零件变形；
③细化粗大晶粒，改善内部组织，为最终热处理做好准备。
钢的淬火
钢的淬火是热处理工艺中最重要、也是用途最广泛的工序。淬火可以显著提高钢的强度和硬度。
一、钢的淬火的定义
定义：将钢件加热到 Ac 3 或Ac 1 以上某一温度，保持一定时间。然后以适当速度冷却获得 M或B 下组织的热处理工艺。
二、淬火温度的选择
主要学习碳钢与合金钢的淬火
1.碳钢的淬火加热温度由Fe－Fe 3 C相图来确定，其目的是为了①淬火后希望得到全部细小的马氏体；②淬火后希望硬度高。
①亚共析钢 Ac 3 +(30~50)℃,可获得细小的均匀的马氏体，如温度过高则有晶粒粗化现象，淬火后获得粗大的M，使钢的脆性增大；如温度过低则淬火后M+F，有铁素体出现，淬火硬度不足。
②共析钢与过共析钢 Ac 1 +(30~50)℃，由于有高硬度的渗碳体和马氏体存在，能保证得到高的硬度和耐磨性。如果加热温度超过Ac cm 将会使碳化物全部溶入奥氏体中，使奥氏体中的含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，降低钢的硬度和耐磨性；淬火温度过高，奥氏体晶粒粗化、含碳量又高，淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体，使钢的脆性增大。
例如：原始组织为球状珠光体的 T8钢，如淬火加热温度为600℃（＜Ac 3 ＝，则淬火后的硬度与淬火前的退火状态基本相同；如淬火加热温度为780℃（Ac 3 ＋30～50℃），则淬火后的硬度能达到63HRC；如淬火温度提高至1000℃（》Ac 3 ），虽然淬火后硬度能达到63HRC，但是冲击韧性却显著降低。
2.合金钢
①对含有阻碍奥氏体晶粒长大的强碳化物形成元素（如钛、铌等），淬火温度可以高一些，以加速其碳化物的溶解，获得较好的淬火效果 .
②对含有促进奥氏体晶粒长大的元素（如锰等），淬火加热温度应低一些，以防止晶粒粗大。
理想冷却速度： 650℃以上应当慢冷，以尽量降低淬火热应力。650~400℃之间应当快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定的区域，避免发生珠光体或贝氏体转变。 400以下至Ms点附近应当缓以尽量减小马氏体转变时产生的组织应力。具有这种冷却特性的冷却介质可以保证在获得马氏体组织条件下减少淬火应力、避免工件产生变形或开裂
三、淬火介质
淬火介质：钢从奥氏体状态冷至 Ms点以下所用的冷却介质。常用的有三种：
水： 650~400℃范围内冷却速度较小，不超过200℃/s ，但在需要慢冷的马氏体转变温度区，其冷却速度又太大，在340℃最大冷却速度高达775℃/s ，
很容易引起工件变形和开裂。
此外，水温对水的冷却特性影响很大，水温升高，高温区的冷却速度显著下降，而低温区的冷却速度仍然很高。因此淬火时水温不应超过 30℃，加强水循环和工件的搅动可以加速工件在高温区的冷却速度。
水虽不是理想淬火介质，但却适用于尺寸不大、形状简单的碳钢工件淬火。
油：在 650~550℃内冷却较慢，不适用于碳钢，300~200℃范围内冷很慢，有利于淬火工件的组织应力，减少工件变形和开裂倾向。与水相反，提高油温可以降低粘度，增加流动性，故可以提高高温区的冷却能力。但是油温过高，易着火，一般应控制在 60～80℃。适用于对过冷奥氏体比较稳定的合金钢。
可见水与油作为淬火介质各有优缺点，均不是属于理想的冷却介质。水的冷却能力很大，但冷却特性不好；油冷却特性较好，但其冷却能力又低。因此，寻找冷却能力介于油水之间，冷却特性近于理想淬火介质的新型淬火介质是人们努力的目标。由于水是价廉、容易获得、性能稳定的淬火介质，因此目前世界各国都在发展有机水溶液作为淬火介质。美国应用浓度为 15％聚乙烯醇、0.4％抗粘附剂、0.1％防泡剂的淬火介质，以及国内使用比较广泛的新型淬火介质有过饱和硝盐水溶液等。它们的共同特点是冷却能力介于水、油之间，接近于理想淬火介质。例如在398℃时最大冷速为418℃/S，300～200℃时的平均冷速为190℃/S。主要用于贝氏体等温淬火，马氏体分级淬火，常用于处理形状复杂、尺寸较小和变形要求严格的工件。
常用的淬火方法：单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火。
四、淬火方法
1、单介质淬火
优点：操作简单、易实现机械化、应用广泛。
缺点：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。
2、双介质淬火
优点：减少热应力与相变应力，从而减少变形、防止开裂。
缺点：工艺不易掌握，要求操作熟练。
适用于中等形状复杂的高碳钢和尺寸较大的合金钢工件。
3、局部淬火为了避免工件其它部分产生变形或开裂，即可用局部淬火。
4、马氏分级淬火
优点：使过冷奥氏体在缓冷条件下转变成马氏体，从而头减少变形。
缺点：只适用于尺寸较小的零件，否则淬火介质冷却能力不足，温度也难于控制。
5、马氏体等温度淬火优点：下贝氏体的硬度略低于马氏体，但综合力学性能较好，应用广泛。
五、钢的淬透性与淬硬性
（一）淬透性
定义：决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性，即应该是全淬成马氏体的深度。
1. 影响淬透性有两方面
（1）钢的化学成分。除钴以外的合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷
奥氏体稳定性，降低马氏体临界冷却速度，从而提高钢的淬透性。
（2）奥氏体化条件。提高奥氏体代温度，延长保温时间，使奥氏体晶粒粗大，成分均匀，残余渗碳体和碳化物的溶解彻底，使过冷奥氏体起稳定，使 C 曲线越向右移，马氏全临界冷却速度就越小，则钢的淬透性越好。
2. 淬透性表示方法。常用临界直径大小来定理的比较不同钢种的淬透性大小。临界直径是指钢材在某种介质中淬冷后，心部得到全部马氏体（或 50％马氏体）组织的最大直径。用Dc表示。在同一冷却介质中，钢的临界直径越大，其淬透性越好；但同一钢种在冷却能力大的介质中，比冷却能力小的介质中所得的临界直径要大些。
3. 淬透性的实用意义：
1）淬透——性能均匀一致
2）未淬透——韧性降低
（二）钢的淬硬性
定义：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度的能力。
值得注意的：钢的淬透性与淬硬性是两个不同的概念。淬透性好的钢其淬硬性不一定高，而淬火后硬度低的钢也可能是具有高的淬透性。如低合金钢淬透性相当好，但其淬硬性却不高；高碳钢的淬硬性高，但其淬透性却很差。
八、钢的淬火缺陷及其防止
1. 淬火工件的过热和过烧
工件在淬火加热时，由于温度过高或者时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷称为过热。
由于过热不仅在淬火后得到粗大马氏体组织，而且易于引起淬火裂纹。因此，淬火过热的工件强度和韧性降低，易于产生脆性断裂。轻微的过热可用延长回火时间补救。严重的过热则需进行一次细化晶粒退火，然后再重新淬火。淬火加热温度太高，使奥氏体晶界出局部熔化或者发生氧化的现象称为过烧。过烧是严重的加热缺陷，工件一旦过烧无法补救，只能报废。过烧的原因主要是设备失灵或操作不当造成的。高速钢淬火温度高容易过烧，火焰炉加热局部温度过高也容易造成过烧。
2. 淬火加热时的氧化和脱碳
淬火加热时，钢件与周围加热介质相互作用往往会产生氧化和脱碳等缺陷。氧化使工件尺寸减小，表面光洁程度降低，并严重影响淬火冷却速度，进而使淬火工件出现软点或硬度不足等新的缺陷。工件表面脱碳会降低淬火后钢的表面硬度、耐磨性，并显著降低其疲劳强度。因此，淬火加热时，在获得均匀化奥氏体时，必须注意防止氧化和脱碳现象。在空气介质炉中加热时，防止氧化和脱碳最简单的方法是在炉子升温加热时向炉内加入无水分的木炭，以改变炉内气氛，减少氧化和脱碳。此外，采用盐炉加热、用铸铁屑覆盖工件表面，或是在工件表面热涂硼酸等方法都可有效地防止或减少工件的氧化和脱碳。
3. 淬火时形成的内应力
有两种情况：①工作在加热或冷却时，由于同部位存在着温度差别而导致热胀或冷缩不一致所引起的应力称为热应力。②由于热处理过程中各部位冷速的差异使工件各部位相转变的不同时性所引起的应力称为相变应力。
当两力相复合超过钢的屈服强度时，工件就变形；当复合力超过钢的抗拉强度时，工件就开裂。
解决办法：①工件在加热炉中安放时，要尽量保证受热均匀，防止加热时变形；②对形状复杂或导热性差的高合金钢，应缓慢加热或多次预热，以减少加热中产生的热应力；③选择合适的淬火冷却介质和淬火方法，以减少冷却中热应力和相变应力。
但淬火不是最终热处理，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。钢淬火后再经回火，是为了使工件获得良好的使用性能，以充发挥材料的潜力。如：轴承通过淬火加低温回火可以提高硬度和耐磨性；弹簧钢通过淬火加中温回火可以显著提高弹性极限。所以淬火和回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
钢的回火
钢件淬火后，再加热到 A 1 以下某一温度，保持一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。
１、回火目的
1）稳定组织，消除淬火应力
2）调整硬度、强度、塑性、韧性
２、淬火钢在回火时组织的转变
1）马氏体的分解（＞ 100℃）
2）残余奥氏体的转变（ 200~300℃）
3）碳化物的转变（ 250~450℃）
4）渗碳体的聚集长大和铁素体再结晶（＞ 450℃）
３、钢在回火时性能变化
1）回火方法：
（1）低温回火（150℃~250℃），组织是回火马氏体，和淬火马氏体相比，回火马氏体既保持了钢的高硬度、高强度和良好耐磨性，又适当提高了韧性。硬度为58~64ＨＲＣ，主要用于高碳钢，合金工具钢制造的刃具、量具、模具及滚动轴承，渗碳、碳氮共渗和表面淬火件等。
（２）中温回火（ 350 ℃ ~500 ℃），组织为回火托氏体，对于一般碳钢和低合金钢，中温回火相当于回火的第三阶段，此时碳化物开始聚集，基体开始回复，淬火应力基本消失。硬度为 35～50ＨＲＣ，具有高的弹性极限，有良好的塑性和韧性，主用于弹性件及模具处理。
（３）高温回火（ 500~650℃），组织为回火索氏体，硬度为220~330ＨＢＳ，广泛用于各种重要结构件。淬火和随后的高温回火称为调质处理，经调质处理后，钢具有优良的综合机械性能。因此，高温回火主要适用于中碳结构钢或低合金结构钢，用来制作汽车、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的机器零件。通常在工业上将钢件经淬火＋高温回火的复合热处理工艺称为调质。钢经正火后和调质后的硬度很相近，但重要的
结构件一般都要进行调质而不采用正火。在抗拉强度大致相同情况下，经调质后的屈服点、塑性和韧性指标均显著超过正火，尤其塑性和韧性更为突出。
2）回火时间：一般为１~３小时
3）回火冷却：一般空冷。一些重要的机器和工模具，为了防止重新产生内应力和变形、开裂，通常都采用缓慢的冷却方式。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。
４、回火脆性
第一类回火脆性：３００℃左右，无法消除，低温回火脆性。产生这类回火脆性的原因，一般认为在此回火温度范围内碳化物以断续的薄片沿马氏体片或马氏体条的界面析出，这样硬而脆的薄片与马氏体间结合较弱，降低了马氏体晶界处强度，因而使冲击韧性降低。
第二类回火脆性：４００~５００℃，，高温回火脆性。产生这类原因是由于经高温回火后缓冷通过脆化温度区所产生的脆性。办法：快冷；提高钢的纯洁度，减少有害元素的含量等。
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钢的热处理(原理及四把火)
钢的热处理 钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。 第一节钢的热处理原理 热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。 热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下） 1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质； 2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等； 3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。 热处理的三阶段：加热、保温、冷却
一、钢在加热时的转变 加热的目的：使钢奥氏体化 （一）奥氏体（ A）的形成 奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。 1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。 2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。（F比Fe 3 C先消失） 3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。 （二）奥氏体晶粒的长大 奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为 00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1~10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。影响 A晶粒粗大因素 1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理） 2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。
金属热处理原理及工艺总结 整理版(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】 5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 答：如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ 答：①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 8.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？答：①金属结晶的基本规律是形核和核长大。②受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。 9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？答：①采用的方法：变质处理，钢模铸造以及在砂模中加冷铁以加快冷却速度的方法来控制晶粒大小。②变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒。③机械振动、搅拌。 第二章金属的塑性变形与再结晶 2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？ 答：①随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将迅速增大，即强度和
第四章 有色金属热处理原理与工艺
第四章有色金属热处理原理与工艺 一、概述 热处理是有色加工的重要组成部分 有色金属材料：黑色金属以外的所有金属及其合金。 分类：轻有色、重有色、稀有色、贵金属 作用：改善工艺性能，保证后续工序顺利进行；提高使用性能，充分发挥材料潜力。 类型：退火、淬火、时效、形变热处理 退火：加热到适当温度，保温一定时间，缓慢速度冷却。 有色中的退火：去应力退火、再结晶退火、均匀化退火 二、均匀化退火 对象：铸锭、铸件—→浇铸冷速大，造成成分偏析以及内应力 目的：提高铸件的性能，消除内应力，稳定尺寸与组织，消除偏析枝晶，改善性能。 非平衡铸态组织特征：晶内偏析or枝晶偏析；伪共晶or离异共晶；非平衡第二相；最大固溶度偏移。非平衡组织对性能的影响：枝晶偏析&非平衡脆性相—→塑性↓； 晶内偏析、浓度差微电池—→耐腐蚀性↓； 粗大的枝晶和严重的偏析—→各向异性&晶间断裂倾向↑； 非平衡针状组织—→性能不稳定。 固相线以下100~200℃长时间保温—→也称为扩散退火 组织变化：获得均匀的单相、晶粒长大、过饱和固溶体的分解、第二相聚集与球化 性能变化：塑性↑、改善冷变形的工艺性能、耐蚀性↑、尺寸形状稳定、消除残余应力 缺点：加热温度高，时间长，耗时耗能；高温长时间出现变形、氧化以及吸气缺陷；产品强度下降。制定均匀化推过规程的原则： （1）加热温度：温度越高，原子扩散越快，均匀化过程越快，但不宜过高，易发生过烧。一般为 0.90~0.95T m ①高温均匀化退火：在非平衡相线温度以上但在平衡固相线温度以下进行均匀化退火。 适用：大截面工件or铝合金 ②分级加热均匀化退火：现在低于非平衡固相线温度加热，待非平衡相部分溶解及固溶体 内成分不均匀部分降低，从而非平衡固相线温度升高后，再加热 至更高温度保温，在此温度下完成均匀化退火过程。 目的：均匀化更迅速、更彻底，且避免过烧 适用：镁合金 （2）保温时间：包括非平衡相溶解及消除晶内偏析所需的时间 取决于退火温度：T↑，D↑，时间↓； 铸锭原始组织特征：合金化程度、第二相分散度、尺寸 铸锭的致密程度 （3）加热速度与冷却速度 原则：铸锭不产生裂纹和大的变形，不能过快or过慢 主要采用均匀化退火的合金：Al合金、Mg合金、Cu合金中的锡磷青铜、白铜
热处理工艺
热处理工艺 摘要：现代机器制造对金属材料的性能不断提出更高的要求，如果完全依赖原材料的原始性能来满足这些要求，常常是不经济的，甚至是不可能的。热处理可提高零件的强度、硬度、韧性、弹性，同时，还可改善毛胚或原材料切削性能，使之易于加工。可见，热处理是改善原材料或毛胚的工艺性能、保证产品质量、延长使用寿命、挖掘材料潜力不可缺少的工艺方法。热处理在机械制造业中的应用极其广泛。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。 Modern machine manufacturing of metal material performance continuously put forward higher requirements, if totally dependent on the raw performance of the raw materials to meet these requirements, often not economical, even is impossible. Heat treatment can improve the strength, hardness, toughness and elasticity of the parts, and it also can improve the cutting performance of hair germ or raw material, so it is easy to be processed. Heat treatment is an essential method to improve the processing performance of raw materials or hair germ, guarantee the product quality, extend the service life and excavate the potential of material. Heat treatment in the mechanical manufacturing industry is very extensive. Iron and steel is the most widely used material in mechanical industry. The microstructure of steel is controlled by heat treatment, so the heat treatment is the main content of metal heat treatment. 关键词：热处理退火正火淬火回火温度 Heat treatment ，Annealing ，Normalizing ，Quenching ，Tempering ，Temperature 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又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，称为调制。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，
金属热处理原理与工艺复习提纲精选版
金属热处理原理与工艺 复习提纲 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
一、名词解释 1.正火：把零件加热到临界温度以上30-50℃，保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。 2.退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 3.回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。 4.淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 5.淬硬性：钢淬火后的硬化能力。 6.淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 7.贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。 8.马氏体：C原子溶入 -Fe形成的饱和间隙固溶体。 9.贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。 10.马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。 11.脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。 12.固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体的处理工艺。 13.固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 14.渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。
15.渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。 16.化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 17.表面淬火:在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、简答题 1.材料的强韧化机制及其应用 答：固溶强化； 位错强化； 第二相强化； ④细晶强化。 2.相变应力/组织应力是什么对组织性能有什么影响 3. 答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。 热应力：金属制品在加热和冷却过程中，由于各部分加热速度或冷却速度不同造成制品各部分温度差异，从而热胀冷缩不均匀所引起的内应力。4.奥氏体化的形成及控制（形成过程、机理、及控制措施）其中包含的化学反应有哪些？ 答：奥氏体：C溶于γ–Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体
热处理种类应用
1.热处理工艺的分类 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。 8.5补充手段之二 1．退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。 2．正火：指将钢材或钢件加热到或（钢的上临界点温度）以上，30～50℃保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。 3．淬火：指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。 4．回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。 5．调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。 6．渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
《金属热处理原理与工艺》课程设计
2.1、什么是热处理 所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。不同金相组织的钢具有不同的性能。因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。 2.2、热处理的作用 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。 材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。
热处理四把火工艺
退火、正火、淬火、回火工艺 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度， 并在此温度中保持一定时间 后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一， 与其它加工工艺相比， 热处理一般不改变工 件的形状和整体的化学成分， 而是通过改变工件内部的显微组织， 分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量， 到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、 物理性能和化学性能, 形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。 钢铁是机械工业中应用 最广的材料， 钢铁显微组 织复杂，可以通过热处理予以控制， 所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。 另外，铝 铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、 物理和化学性能，以获得不同的使 用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。 早在公 元前770?前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变 形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。 中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟， 其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过 淬火的。 随着淬火技术的发展， 人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。 三国蜀人蒲元曾在今陕西 斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到 不同水质的冷却能力了， 同时也注意了油和尿的冷却能力。 中国出土的西汉（公元前206?公 元24）中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15?0.4%，而表面含碳量却达 0.6%以上，说明 已应用了渗碳工艺。但当时作为个人 手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证 明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的 相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论， 以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图， 为 现代热处理工艺初步奠定了理论基础。 与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中 对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850?1880年，对于应用各种气体（如氢气、煤气、一氧化碳等 ）进行保护加热曾有一 系列专利。1889?1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用， 使金属热处理工艺得到更大 发展。一个显著的进展是 1901?1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳 ；30年 代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探 头等进一步控制炉内气氛碳势的方法； 60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展 了离子渗氮、渗碳工艺； 激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学 热处理方法。 二金属热处理的工艺 热处理工艺一般包括加热、 保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。 这些 过程互相衔接，不可间断。 加热是热处理的重要步骤之一。 金属热处理的加热方法很多， 最早是采用木炭和煤作为 热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制， 且无环境污染。利用这些热源 或改变工件表面的化学成 而这一般不是肉眼所能看 除合理选用材料和各种成
热处理工艺的“四把火”
热处理工艺的“四把火” 金属热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的热处理工艺。按照其处理工艺可以分为退火、正火、淬火、回火四种基本工艺，称为“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3 或ACM 以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 退火：是将工件加热到适当温度（AC3以上20-40度），根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。 目的和作用 (1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工; (2)细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理做准备; (3)消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。 淬火：淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后将工件放入水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却以获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降
低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 目的和作用 使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。 (注：淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1-2次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等。) 回火：回火就是将经过碎火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 目的和作用 (1)合理地调整力学性能，使工件满足使用要求； (2)稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的尺寸、形状不变； (3)降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。 钢的热处理温度Al、A3与Acl、Ac3、Arl和Acm 铁碳合金可以查阅Fe-C相图，如果是合金钢只能根据具体牌号查阅。 A1：在平衡状态下，奥氏体、铁素体、渗碳体或碳化物共存的温度； A3：亚共析钢在平衡状态下，奥氏体和铁素体共存的最高泪度； Acl：钢加热时，开始形成奥氏体的温度； Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体均转变为奥氏体的温度； Arl：钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度； Acm：过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳体或碳化物共存的最高温度，即过共析钢的上临界点。 即一般所说的下转变温度是Al或Acl，上转变温度是A3或Ac3或Acm。不同化学成分，有不同的临界点。 Q245R钢:Acl是735 、Ac3 是855 、Arl是680 、Ar3 是855 . Q345R钢: Ac1是735 、Ac3 是863 、Arl是685 、Ar3 是840 . 45钢: Ac1是740 、Ac3 是850 、Arl是735 、Ar3 是785 .
金属热处理工艺学课后习题答案及资料
1.热处理工艺：通过加热，保温和冷却的方法使金属和合金内部组织结构发生变化，以获得工件使用性能所要求的组织结构，这种技术称为热处理工艺。 2.热处理工艺的分类：（1）普通热处理（退火、正火、回火、淬火）(2)化学热处理（3）表面热处理（3）复合热处理 3.由炉内热源把热量传给工件表面的过程，可以借辐射，对流，传导等方式实现，工件表面获得热量以后向内部的传递过程，则靠热传导方式。 4.影响热处理工件加热的因素：（1）加热方式的影响，加热速度按随炉加热、预热加热、到温入炉加热、高温入炉加热的方向依次增大；（2）加热介质及工件放置方式的影响：①加热介质的影响；②工件在炉内排布方式的影响直接影响热量传递的通道；③工件本身的影响：工件的几何形状、表面积与体积之比以及工件材料的物理性质等直接影响工件内部的热量传递及温度场。 5.金属和合金在不同介质中加热时常见的化学反应有氧化，脱碳；物理作用有脱气，合金元素的蒸发等。 6.脱碳：钢在加热时不仅表面发生氧化，形成氧化铁，而且钢中的碳也会和气氛作用，使钢的表面失去一部分碳，含碳量降低，这种现象称为脱碳钢脱碳的过程和脱碳层的组织特点： ①钢件表面的碳与炉气发生化学反应（脱碳反应），形成含碳气体逸出表面， 使表面碳浓度降低②由于表面碳浓度的降低，工件表面与内部发生浓度差，从而发生内部的碳向表面扩散的过程。 半脱碳层组织特点;自表面到中心组织依次为珠光体加铁素体逐渐过渡到珠光体，再至相当于该钢件未脱碳时的退火组织。(F+P—P+C—退火组织) 全脱碳层组织特点：表面为单一的铁素体区，向里为铁素体加珠光体逐渐过渡到相当于钢原始含碳量缓冷组织 在强氧化性气体中加热时，表面脱碳与表面氧化往往同时发生。在一般情况下，表面脱碳现象比氧化现象更易发生，特别是含碳量高的钢。 7.碳势：即纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。 8.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。退火的目的在于均匀化学成分，改善机械性能及工艺性能，消除或减少内应力，并为零件最终热处理准备合适的内部组织。 9.钢件退火工艺按加热温度分类：（1）在临界温度以上的退火，又称相变重结晶退火，包括完全退火，不完全退火。扩散退火和球化退火。（2）在临界温度以下的退火，包括软化退火，再结晶退火及去应力退火。按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火。 10.正火：是将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上适当温度，保温适当时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。目的是获得一定的硬度，细化晶粒，并获得比较均匀的组织和性能。 11.扩散退火: 将金属铸锭，铸件或锻坯，在略低于固相线的温度下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显微组织（枝晶）的不均匀性，以达到均匀化目的的热处理工艺称为扩散退火，又称均匀化退火。 12.完全退火：将钢件或钢材加热到Ac3点以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近于平衡组织的热处理工艺称为完全退火。
金属热处理原理复习参考
《金属热处理原理及工艺》习题一 （参考答案） 1.金属固态相变有哪些主要特征？哪些因素构成了相变阻力？ 主要特征：①界面能－惯习面 ②界面能－位向关系 ③弹性应变能 ④缺陷的影响 ⑤原子迁移率低 ⑥有亚稳过渡相形成 相变阻力：界面能＋弹性应变能。 2.固态相变的形核位置有哪些？为什么非均匀形核成为固态相变的主要形核方式？ 均匀形核、晶界形核（界面、界棱、界隅）、位错、空位等。 原因：1)固态下原子激活能大，均匀形核率低； 2)非均匀形核降低了临界形核功，提供补充能量。 3.试计算奥氏体含2.11％的碳（wt％）时，平均几个γ－Fe晶胞才有一个碳原子？ 设n个晶胞有一个碳原子： = n .2 48 4.以共析钢为例，说明奥氏体是怎样形成的。并讨论为什么在铁素体消失的瞬间，还有 部分渗碳体未溶解？ 奥氏体形成驱动力：奥氏体与珠光体自由能差值，转变通过扩散进行，分以下4个阶段： 1）奥氏体核在铁素体和渗碳体交界处通过C原子扩散形成； 2）奥氏体核通过渗碳体溶解、C在奥氏体中扩散以及在奥氏体两侧边界向铁素体、渗碳体推移进行；
3）渗碳体溶解； 4）奥氏体均匀化。 铁素体消失的瞬间，还有部分渗碳体未溶解的原因：奥氏体/渗碳体界面处的碳浓度差远远大于奥氏体/铁素体界面处的浓度差，所以只需溶解一小部分渗碳体就可以使其相界面处的奥氏体达到饱和，而必须溶解大量的铁素体才能使其相界面处奥氏体的碳浓度趋于平衡。故在共析钢中总是铁素体先消失，有剩余渗碳体残留下来。 5.快速加热时奥氏体的形成与恒温下的奥氏体形成对比，有哪些不同？为什么？ ①快速加热A形成是在一定温度范围内形成。 ②加热速度越快，A晶粒越细小，但易长大。 ③随加热速度加快，A成分不均匀性增大。 6.什么叫组织遗传？如果淬火过热，应如何返修？ 组织遗传：相变后，新相仍保持旧相晶粒的大小和形状。 返修：1）中速加热； 2）采用快速或慢速加热到高于临界点150~200℃，使粗晶粒通过再结晶细化； 3）先进行一次退火以获得平衡组织，然后再进行加热。 7.试计算奥氏体八面体间隙大小。 8.试讨论Fe-Fe3C状态图所给出临界点与实际加热冷却时临界点的关系。 在平衡点有ΔGv＝0，实际加热过程中过冷（热）度提供了相变的驱动力。且随着加热温度或加热速度的提高，相变临界点升高；随冷却温度或冷却速度的降低，临界点降低。有A C1>A1>A r1、A C3>A3>A r3、A Ccm>A cm>A rcm。
金属材料热处理中的“四把火”
金属材料热处理中的“四把火” 来源：对钩网 热处理是一种常见的金属材料加工工艺，目的是在不破坏金属材料形状的前提之下，通过改变材料表面化学成分或内部显微结构，从而提升材料某些方面的性能。顾名思义，热处理是以温度控制为手段的，工艺流程一般包括加热、保温和冷却三个环节。早在公元前六世纪，钢铁冶炼技术被人类发明并得到普遍推广。那时候，人们就已经开始使用简单的热处理工艺，以增加钢铁材料的硬度。随着相关科学理论的不断完善，近年来，这种金属材料加工工艺得到了更大的发展。其中最常用的手段被称为“四把火”。 热处理工艺中的“四把火”，这是四种不同处理方法的总称，依次分别是退火、正火、淬火和回火。因为都带一个“火”字，所以合称“四把火”。这“四把火”都与金属材料加热后的冷却处理有关，但因为冷却的方法和媒介不同而有所区别。 退火 当金属加热到适宜温度以后，先保温达到足够的时间，保温时间的长短是根据材料性质和工件的形状、尺寸来决定的，然后再进行缓慢冷却，这种方法称为退火。经过退火处理的金属材料，硬度降低，切削加工性得到改善，残余应力被消除，在加工过程中不容易发生变形或出现裂纹。 正火 正火，又称常化，其过程与退火类似，只是冷却时需将工件放置在空气中，或对其进行喷水、喷雾、吹风等手段辅助冷却。对金属材料进行正火处理，也可以起到去除内应力和改善切削工艺的效果，只是得到的材料硬度更大、组织更细。退火和正火通常都作为改善材料性能的预备热处理，但对一些要求不太高的材料，正火也可以作为最终热处理而使用。 淬火 将工件加热保温，使之全部或部分奥氏体1化以后，借助水、油或其它无机盐、有机水溶液作为介质，对金属进行快速冷却处理的工艺称为淬火。淬火可以大大提高工件硬度，尤其是表面淬火技术，因工件氧化和脱碳量较少，常被应用在机床主轴和齿轮的加工制造当中。但经过淬火后的金属材料通常脆性也会增加，需要及时进行下一步回火工序。 回火 回火是将淬火后的工件重新加热到低于下临界温度范围以内的某一合适温度，然后放置在高于室温而低于650℃的环境内长时间保温，最后进行冷却。这一工序可以有效降低钢件脆性，提高其延性和韧性。回火与淬火经常配合使用，淬火后的工件如果进行高温回火工艺，整个过程统称为调质处理；如果在略高于室温的环境下进行回火，则把整个过程统称为时效处理。 复杂热处理 除简单的“四把火”外，热处理工艺还经常与其他工艺结合使用，形成更复杂的热处理工艺，以达到更好的加工效果。如在对材料进行热处理的流程中，加入了压力加工形变这道工序，这样的结合可以很好地增强工件强度和韧性，这种方法称为形变热处理。如把热处理过程置于负压气氛或真空环境中进行，将有效避免工件发生氧化、脱碳等现象，处理出来的工件表面光洁，性能也有所提升，
金属热处理原理与工艺复习提纲
、名词解释 1.正火：把零件加热到临界温度以上30-50 C,保温一段时间，然后在空气中冷却的热处理工艺。 2.退火：将钢加热、保温后，随炉冷却后，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。 3.回火：将淬火钢重新加热到A1线以下某一温度，保温一定时间后再冷却到室温的热处理工艺。 4.淬火：将钢加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间，以大于临界冷却速度进行快速冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 5.淬硬性：钢淬火后的硬化能力。 6.淬透性：钢淬火时获得马氏体的能力。 7.贝氏体：过冷奥氏体中温转变的产物。 8.马氏体：C原子溶入-Fe形成的饱和间隙固溶体。 9.贝氏体转变：奥氏体中温转变得到贝氏体的过程。 10.马氏体转变：将奥氏体快速冷却到Ms点以下得到马氏体组织的过程。 11.脱溶：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）、形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。 12.固溶：将双相组织加热到固溶度线以上某一温度保温足够时间，获得均匀的单相固溶体的处理工艺。 13.固溶强化：当溶质原子溶入溶剂原子而形成固溶体时，使强度、 硬度提高，塑性、韧性下降的现象。 14.渗碳：向钢的表面渗入碳原子的过程。
15.渗氮：向钢的表面渗入氮原子的过程。 16.化学热处理：将零件放在特定的介质中加热、保温，以改变其表层化学成分和组织，从而获得所需力学或化学性能的工艺总称。 17.表面淬火：在不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的热处理方法。 二、简答题 1.材料的强韧化机制及其应用 答：固溶强化； 位错强化； 第二相强化； ④细晶强化。 2.相变应力/组织应力是什么？对组织性能有什么影响？ 答：组织应力又称相变应力：金属制品在加热和冷却时发生相变，由于新旧相之间存在着结构和比容差异，制品各部分又难以同时发生相变，或者各部分的相变产物有所不同，也会引起应力，这种因组织结构转变不均均而产生的应力称为组织应力。 热应力：金属制品在加热和冷却过程中，由于各部分加热速度或冷却速度不同造成制品各部分温度差异，从而热胀冷缩不均匀所引起的内应力。 3.奥氏体化的形成及控制（形成过程、机理、及控制措施）其中包含的化学反应有哪些？ 答：奥氏体：C溶于Y- Fe的八面体间隙形成间隙式固溶体 形成过程：形核：通常在铁素体与渗碳体的两相界面处或珠光体团的边界
热处理工艺之四把火
热处理工艺之四把火 热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。 一、热处理工艺的分类 热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的晶相组织结构，来改变其性能的一种金属热加工工艺。 热处理工艺大体分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。 整体热处理分为正火，退火，淬火，回火，调质，稳定化处理，固溶处理，水韧处理，失效处理。其中正火、退火、淬火、回火称为热处理中的“四把火”。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理。化学热处理主要分为渗碳，渗氮，碳氮共渗等。 以下主要介绍整体热处理“四把火”及常见的调质热处理工艺的目的及应用范围。 二、整体热处理中“四把火“及调质热处理工艺的目的及应用范围 （1）正火 1）正火定义：正火又称为常化，是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm 是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。 2）正火的目的：①去除材料的内应力；②增加材料的硬度。 3）正火的主要应用范围有：①用于低碳钢；②用于中碳钢；③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等；④用于铸钢件；⑤用于大型锻件；⑥用于球墨铸铁。 （2）退火 1）退火定义：指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)。 2）退火的目的：①降低硬度，改善切削加工性；②消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；③细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷；④均匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。 3）退火的主要应用范围：①完全退火主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件，以消除组织缺陷，使组织变细和变均匀，以提高钢件的塑性和韧性；②不完全退火主要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件，使晶粒变细，同时也降低硬度，消除内应力，改善被切削性；③球化退火只应用于钢的中退火方法，其中中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大；④去应力退火主要适用于毛坯件及经过切削加工的零件，目的是为了消除毛坯和零件中的残余应力，稳定工件尺寸及形状，减少零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向。（3）淬火
金属热处理原理
金属热处理原理 绪论 一、研究的内容和任务 金属热处理原理是以金属学原理为基础，着重研究金属及合金固态相变的基本原理和热处理组织与性能之间关系的一门课程。 金属学原理：着重讨论的是金属及合金的本质及影响因素、缺陷及其交互作用和它们对性能的影响、状态图、塑性变形、回复、再结晶等等。 热处理原理：着重讨论的是金属及合金在固态下的相变规律、影响因素、动力学、非平衡转变，以及在热处理中的应用，研究热处理组织和性能之间的关系等等。 金属材料从服役条件出发，选择什么样的材料、如何对材料进行处理，在使用和处理过程中会出现什么问题，如何解决出现的问题，最终可能得到什么样的性能，如何改进现有材料、挖掘其潜力，试制新材料等，无不与热处理原理有着密切的关系。 固态金属（包括纯金属及合金）在温度和压力改变时，组织和结构会发生变化，这种变化统称为金属固态相变。金属中固态相变的类型很多，有的金属在不同的条件下会发生几种不同类型的转变。掌握金属固态相变的规律及影响因素，就可以采取措施控制相变过程，以获得预期的组织，从而使其具有预期的性能。对于金属材料常用的措施就是特定加热和冷却，也就是热处理。 二、热处理发展概况 人们在开始使用金属材料起，就开始使用热处理，其发展过程大体上经历了三个阶段。 1、民间技艺阶段 根据现有文物考证，我国西汉时代就出现了经淬火处理的钢制宝剑。史书记载，在战国时期即出现了淬火处理，据秦始皇陵开发证明，当时已有烤铁技术，兵马俑中的武士佩剑制作精良，距今已有两千多年的历史，出土后表面光亮完好，令世人赞叹。古书中有“炼钢赤刀，用之切玉如泥也”，可见当时热处理技术发展的水平。但是中国几千年的封建社会造成了贫穷落后的局面，在明朝以后热处理技术就逐渐落后于西方。虽然我们的祖先很有聪明才智，掌握了很多热处理技术，但是把热处理发展成一门科学还是近百年的事。在这方面，西方和俄国的学者走在了前面，新中国成立以后，我国的科学家也作出了很大的贡献。 2、技术科学阶段（实验科学）—金相学 此阶段大约从1665年1895年，主要表现为实验技术的发展阶段。 1665年：显示了Ag—Pt组织、钢刀片的组织； 1772年：首次用显微镜检查了钢的断口； 1808年：首次显示了陨铁的组织，后称魏氏组织； 1831年：应用显微镜研究了钢的组织和大马士革剑； 1864年：发展了索氏体； 1868年：发现了钢的临界点，建立了Fe—C相图； 1871年：英国学者T. A. Blytb 著“金相学用为独立的科学”在伦敦出版； 1895年：发现了马氏体； 3、建立了一定的理论体系—热处理科学 “S”，曲线的研究，马氏体结构的确定及研究，K—S关系的发现，对马氏体的结构有了新的认识等，建立了完整的热处理理论体系。
热处理的详细介绍
热处理的详细介绍 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 热处理的发展史 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
热处理工艺详解
热处理工艺 热处理是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程。 热处理名词： 金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。 合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在g-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。
渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%）莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%） 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成