第五章钢的热处理
第五章钢热处理
第五章钢的热处理 本章重点： 热处理工艺主要介绍钢的普通常见的热处理方法， 1．退火 2．正火 3．淬火 4．回火。 难点：各种热处理方法的区别和应用 §5.3 钢的退火和正火 退火和正火是应用最为广泛的热处理工艺。在机械零件和工、模具的制造加工过程中，退火和正火往往是不可缺少的先行工序，具有承前启后的作用。机械零件及工、模具的毛坯退火或正火后，可以消除或减轻铸件、锻件及焊接件的内应力与成分、组织的不均匀性，从而改善钢件的机械性能和工艺性能，为切削加工及最终热处理（淬火）作好组织、性能准备。一些对性能要求不高的机械零件或工程构件，退火和正火亦可作为最终热处理。 一. 退火目的及工艺 退火是钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织、提高加工性能的一种热处理工艺。其主要目的是减轻钢的化学成分及组织的不均匀性，细化晶粒，降低硬度，消除内应力，以及为淬火作好组织准备。 退火工艺种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火及再结晶退火等。不同退火工艺的加热温度范围如图5.25所示，它们有的加热到临界点以上，有的加热到临界点以下。对于加热温度在临界点以上的退火工艺，其质量主要取决于加热温度、保温时间、冷却速度及等温温度等。对于加热温度在临界点以下的退火工艺，其质量主要取决于加热温度的均匀性。 1. 完全退火 完全退火是将亚共析钢加热到A C3以上20～30℃，保温一定时间后随炉缓慢冷却至500℃左右出炉空冷，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。它主要用于亚共析钢，其主要目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性能。 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。过共析钢完全退火，加热温度在A cm以上，会有网状二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，造成钢的脆化。
钢及其热处理曲线手册
目录 第一篇结构钢 第一章调质钢 第一节概述 第二节调质钢的性能选择 第二篇工具钢 第三节常用调质结构钢的热处理与性能（一）30（GB699—65） （二）35（GB699—65） （三）40（GB699—65） （四）45（GB699—65） （五）50（GB699—65） （六）55（GB699—65） （七）30Cr（YB6—71） （八）35Cr（YB6—71） （九）40Cr（YB6—71） （十）45Cr（YB6—71） （十一）50Cr（YB6—71） （十二）40CrNi（YB6—71） （十三）45CrNi（YB6—71） （十四）50CrNiA （十五）30CrNi3（YB6—71） （十六）37CrNi3（YB6—71） （十七）34CrNi3Mo（JB1265—72）（十八）40CrNiMo（YB，GB） （十九）40CrMNMo（YB6—71） （二十）32Cr2MnMo（厂标） （二十一）60CrMnMo（Q/ZB62—73）（二十二）40CrMn（YB6—71） （二十三）30CrMo（YB6—71） （二十四）35CrMo（YB6—71） （二十五）42CrMo（YB6—71） （二十六）34CrNi1Mo（YB6—71） （二十七）40CrV（YB6—71） （二十八）45CrV（YB6—71） （二十九）30CrMnTi（YB6—71） （三十）40CrMnTi（YB6—59） （三十一）30Mn（GB699—65） （三十二）40Mn（GB699—65） （三十三）50Mn（GB699—65） （三十四）35Mn2（YB6—71） （三十五）40Mn2（YB6—71） （三十六）45Mn2（YB6—71） （三十七）50Mn2（YB6—71）
钢的热处理工艺
钢的热处理 第一章钢的热处理 热处理工艺包括：将钢材或钢制件加热到预定温度，在此温度下保温一定时间。然后一定的冷却速度冷却下来，达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。 1□□钢的加热 1.1□制定钢的加热制度 加热温度、加热速度、保温时间。 1.1.1加热温度的选择 加热温度取决于热处理的目的。热处理分为：淬火、退火、正火、和回火等。 淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织，使钢具有高的硬度； 退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织，因此其加热温度不同。在具体制定加热温度时应按以下原则：热处理工艺种类及目的要求；被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态；钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。对于碳钢及低合金钢的加热温度：亚共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃； 过共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃； 亚共析钢完全退火：A C3以上20～30℃； 过共析钢不完全退火：A C3以上20～30℃； 正火A C3或A CM以上30～50℃； 1.1.2加热速度的选择 必须根据钢的化学成分及导热性能；钢的原始状态及应力状态；钢的尺寸及形状来确定加热速度。如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时，在加热是应特别注意。对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同，主要有以下几点： a) 低碳钢比高碳钢热烈倾向小； b) 碳钢比合金钢变形开裂倾向小； c) 钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小； d) 小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。 1.1.3钢在加热时的缺陷 a) 过热：过热就是由于加热温度过高，加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织，并往往出现魏氏组织，结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。 b) 强烈过热：加热温度过高或加热保温时间过长，使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的
第五章钢铁热处理
第五章钢铁热处理 将钢在固态下，加热到一定温度，经过保温，适当的冷却速度冷却，以改变其内部组织，从而获得所需性能的工艺方法。 调整钢的化学成分或对其实施改性处理是改善钢的使用性能和工艺性能的主要途径。利用加热、保温、冷却的方法，改变材料的组织与结构，达到改变材料性能的工艺过程称为热处理。 意义：合适的热处理是让材料达到希望的性能，有时是为了便于进行加工，有时让材料满足工作条件的要求。它是合理使用材料、充分发挥材料潜力必不可少方法。热处理过程中材料处于固态下，但内部都有不同程度的固态转变发生。 根据加热和冷却及应用特点的不同，常用的热处理方法的大致分类有： 第一节钢在加热时的组织转变 一、转变温度相变点
二、奥氏体的形成过程及影响因素 １、奥氏体形成的基本过程 （1）奥氏体晶核的形成 （2）奥氏体晶核的长大 （3）剩余渗碳体的溶解 （4）奥氏体晶核的均匀化 1.奥氏体是同时消耗两相来长大； 2.实际上总是铁素体先消失，随后残余渗碳体的溶解； 3.奥氏体的均匀化，各处的碳浓度都达到平均成分，随后所含其它合金元素经扩散达到成分均匀； 4.在铁素体和渗碳体的交界处形成奥氏体的核心； 5.亚(过)共析钢中过剩相的溶解(温度达到AC3或Accm以上)。 ２、影响奥氏体转变的因素
（1）加热温度； （2）加热速度； （3）化学成分； （4）原始组织。 （二）影响奥氏体晶粒长大的因素 1、加热温度 2、化学成分 1)保温温度愈高，保温时间长，奥氏体长大速度快，长大的时间多，晶粒变粗； 2)原始组织，固相转变组织的遗传性，珠光体细小，奥氏体的晶粒也细小；片状比球状细小，非平衡组织往往也可得到细小的奥氏体晶粒。 3)合金元素(成分)①含碳量增加，奥氏体转变加快，生长时间多，奥氏体晶粒的长大倾向增加； ②碳化物形成元素(Ti、V、Ta、Nb、Zr、W、Mo、Cr)和碳结合力强，阻碍碳的扩散可阻碍奥氏体晶粒生长；③不和碳作用而溶入基体元素(Si、Ni、Cu)对奥氏体晶粒生长无明显的影响；④Co、P、Mn对奥氏体晶粒的长大有加速作用。 4)加热速度速度快用的时间少，转变在较高温度，形核率高，最终晶粒尺寸较细小。 第二节钢在冷却时的组织转变一、过冷奥氏体的等温冷却转变 过冷奥氏体：钢奥氏体化后，从高温冷却到A1以下，此时奥氏体并不立即转变，而处于热力学不稳定状态，把这种存在于A1温度以下暂未发生转变的不稳定奥氏体称为过冷奥氏体。 等温冷却：将钢迅速过冷到临界点(Ar1)以下某一温度，使奥氏体保持在该温度下进行转变。连续冷却：将钢以某一固定速度不停顿地冷却(到室温)，使奥氏体在连续降温的过程种转变。（一）共析钢过冷奥氏体等温转变图的建立 等温转变曲线；C曲线TTT曲线 Temperature Time Transformation 孕育期
“钢的热处理原理及工艺”作业题
“钢的热处理原理及工艺”作业题 第一章固态相变概论 1、扩散型相变和无扩散型相变各有哪些特点？ 2、说明晶界和晶体缺陷对固态相变成核的影响。 3、说明相界面和应变能在固态相变中的作用，并讨论它们对新相形状的影响。 4、固－固相变的等温转变动力学曲线是“C”形的原因是什么？ 第二章奥氏体形成 1、为何共析钢当奥氏体刚刚完成时还会有部分渗碳体残存？亚共析钢加热转变时是否也存在碳化物溶解阶段？ 2、连续加热和等温加热时，奥氏体形成过程有何异同？加热速度对奥氏体形成过程有何影响？ 3、试说明碳钢和合金钢奥氏体形成的异同。 4、试设计用金相－硬度法测定40钢和T12钢临界点的方案。 5、将40、60、60Mn钢加热到860℃并保温相同时间，试问哪一种钢的奥氏体晶粒大一些？ 6、有一结构钢，经正常加热奥氏体化后发现有混晶现象，试分析可能原因。 第三章珠光体转变 1、珠光体形成的热力学特点有哪些？相变主要阻力是什么？试分析片间距S与过冷度△T的关系。 2、珠光体片层厚薄对机械性能有什么影响？珠光体团直径大小对机械性能影响如何？ 3、某一GCr15钢制零件经等温球化退火后，发现其组织中除有球状珠光体外，还有部分细片状珠光体，试分析其原因。 4、将40、40Cr、40CrNiMo钢同时加热到860℃奥氏体化后，以同样冷却速度使之发生珠光体转变，它们的片层间距和硬度有无差异？ 5、试述先共析网状铁素体和网状渗碳体的形成条件及形成过程。 6、为达到下列目的，应分别采取何热处理方法？ （1）为改善低、中、高碳钢的切削加工性； （2）经冷轧的低碳钢板要求提高塑性便于继续变形； （3）锻造过热的60钢毛坯为细化其晶粒； （4）要消除T12钢中的网状渗碳体； 第四章、马氏体转变
(完整版)钢的表面热处理
2013年“教学质量月优秀教案评选”参评教案
教学过程教学内容附记 一、组织教学 （2分钟）1、点名，稳定学生情绪。 2、分成四个学习小组。 二、复习提问 （7分钟）常用的回火方法有哪几种？并分别指出其获得的组织、性能及适用范围。 参考答案： 1、低温回火（150℃~250℃）：回火马氏体，具有较高的硬度、耐磨性和 一定韧性，主要用于刀具、冷作模具、轴承零件及其它要求硬而耐磨的 零件等。 2、中温回火（350℃~500℃）：回火屈氏体，具有高的弹性极限、屈服强 度和适当的韧性，主要用于弹性零件及热作模具等。 3、高温回火（500℃~650℃）：回火索氏体，具有良好的综合力学性能， 强度、硬度、塑性和韧性具有良好的配合，广泛应用于连杆、曲轴、齿 轮等承受交变载荷或冲击载荷的重要零件等。 巩固旧知 识，承接新 知识，加强 知识的连贯 性。 三、任务提出 （6分钟） 右图为活塞销的实物图。 活塞销通常在冲击载荷、交变 载荷和强烈摩擦条件下工作，活塞 销选用20钢制造。试根据其化学 成分和使用性能要求，选择正确的 热处理方法。 鼓励学生结 合生活实 际，积极思 考，踊跃回 答。 四、任务分析 （5分钟） 活塞销在工作时，同时受到冲击载荷、交变载荷和表面摩擦作用， 因此要求工件心部具有足够的塑性、韧性和一定的强度，表面具有高硬 度和高耐磨性，即所谓的“外硬内韧”。前面所学的常规热处理方法无法 满足上述性能，需要采用一种新的热处理方法——表面热处理。 提问：常规 的热处理方 法有哪些？
教学过程教学内容附记 五、相关知识（40分钟） 表面热处理是一种对工件表面进行硬化的热处理方法，根据硬化机 制不同，表面热处理可分为表面淬火和化学热处理两大类。 （一）表面淬火 1、定义：对工件表层进行淬火的工艺。 2、适用范围：中碳钢和中碳合金钢。 3、分类： （1）火焰加热表面淬火 特点：用氧—乙炔火焰对零件表 面进行加热，随之快速冷却的工艺。 加热温度及淬硬层不易控 制，质量不稳定。 应用：适用于单件或小批量生产。 （2）感应加热表面淬火 特点：利用感应电流通过工件所 产生的热效应，使工件表 面局部加热，然后快速冷却的工艺。 加热速度快，淬硬层深度易于控制，淬火质量高。 应用：适用于大批量生产。 （二）化学热处理 1、定义：将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元 素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。 化学热处理不仅改变了钢的组织，而且其表层的化学成分也发生 了改变，因而更能有效地改善零件表层的组织。 2、化学热处理的过程： 化学热处理是通过以下三个基本过程来完成： （1）分解介质在一定温度下发生化学分解，产生活性原子。 （2）吸收活性原子被工件表面吸收。 （3）扩散渗入工件表层的活性原子，由表层向中心扩散。 提问：为什 么低碳钢不 能进行表面 淬火？ 提示学生注 意：热处理 工艺中，只 有化学热处 理不仅改变 了组织，还 改变了化学 成分。
第五章钢的热处理(含答案)
第五章钢的热处理（含答案） 一、填空题（在空白处填上正确的内容） 1、将钢加热到________，保温一定时间，随后在________中冷却下来的热处理工艺叫正火。 答案：Ac 3或Ac cm 以上50℃、空气 2、钢的热处理是通过钢在固态下________、________和________的操作来改变其内部________，从而获得所需性能的一种工艺。 答案：加热、保温、冷却、组织 3、钢淬火时获得淬硬层深度的能力叫________，钢淬火时获得淬硬层硬度的能力叫 ________。 答案：淬透性、淬硬性 4、将________后的钢加热到________以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温，这种热处理方法叫回火。 答案：淬火、Ac 1 5、钢在一定条件下淬火时形成________的能力称为钢的淬透性。淬透层深度通常以工件________到________的距离来表示。淬透层越深，表示钢的________越好。 答案：马氏体（M）、表面、半马氏体区、淬透性 6、热处理之所以能使钢的性能发生变化，其根本原因是由于铁具有________转变，从而使钢在加热和冷却过程中，其内部________发生变化的结果。 答案：同素异构、组织 7、将钢加热到________，保温一定时间，随后在________中冷却下来的热处理工艺叫正火。 答案：Ac 3或Ac cm 以上30℃～50℃、空气 8、钢的渗碳是将零件置于________介质中加热和保温，使活性________渗入钢的表面，以提高钢的表面________的化学热处理工艺。 答案：渗碳、碳原子、碳含量 9、共析钢加热到Ac 1 以上时，珠光体开始向________转变，________通常产生于铁素体和渗碳体的________。 答案：奥氏体（A）、奥氏体晶核、相界面处 10、将工件放在一定的活性介质中________，使某些元素渗入工件表面，以改变化学成分和________，从而改善表面性能的热处理工艺叫化学热处理。 答案：加热和保温、组织 11、退火是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________冷却，以获得接近________组织的热处理工艺。 答案：缓慢（随炉）、平衡状态 12、将钢加热到________温度，保温一定时间，然后 ________冷却到室温，这一热处理工艺叫退火。 答案：适当、缓慢（随炉） 13、V 临 是获得________的最小冷却速度，影响临界冷却速度的主要因素是________。
10 钢的热处理
课题：铸铁 安庆工业学校胡绪林 教材分析： 本课题选自李世维主编、高等教育出版社出版的中等职业教育国家规划教材《机械基础》（机械类）第4章“机械工程材料”中“§4-1 钢铁材料”的内容。钢与铸铁统称钢铁材料，这是在工程结构和零件制造的主要材料，前面已学习了碳钢的基本知识，本节课内容主要介绍的是铸铁，铸铁的分类、牌号、成分、性能特点以及应用等常识性内容。通过这节课的学习，更多的是培养学生学习理论联系实际的学习方法，从生活中寻找教学模型，促进记忆，灵活记忆。 学情分析： 中职生文化基础差、学习能力较弱、学习的主动性不强，这是一个不争的事实，也是一个普遍的现实问题，但他们对新事物有较强的好奇心，善于联想，从这一现状出发，教学中应以调动学生学习积极性为出发点，以生活中的实例为教学模型，扩散思维，归纳总结来组织教学，让学生在发现问题，解释问题的思索中提高对本课程的学习兴趣，不断积累专业知识，并能活学活用，理论联系实践。教学目标： 1. 知识目标 （1）了解铸铁的化学成分和性能特点； （2）掌握铸铁的分类，C的存在形式； （3）熟练掌握铸铁的牌号、性能特点和应用。 2. 能力目标 培养学生理论联系实际的能力，从生活中，从身边去挖掘教学模型，学以致用。 3. 情感目标 培养学生口头表达能力，如何去欣赏别人的优点，如何去肯定别人，从而培养团队意识，合作意识。 教学重点：典型铸铁的牌号、C的存在形式、性能特点。 教学难点：典型铸铁的牌号、C的存在形式、性能特点。
课时安排：1课时 教学手段：利用多媒体辅助教学 教学方法：情景教学、启发引导、讲练结合 学法指导：教法与学法室相辅相成的，教法直接影响学生对知识点掌握和能力的提高，而学法指导是学生智力发展目标得以实现的重要途径。类比记忆不同铸铁中石墨存在形式，引起的性能变化以及用途。 教学过程： （一）新课导入 回顾钢的学习方法，要求，钢铁材料包括钢与铸铁，我们已经学习了钢的内容，设疑：45钢、Q235 1.分析钢的含碳量，性能特点，应用范围。 2.判断钢的类型？ 讨论并总结：钢的优缺点，引出新课。 （二）新课讲授： 三、铸铁与铸钢 接下来学习铸铁部分的内容。 我们要掌握的内容： 1.什么是铸铁？ 2.铸铁分几类？根据什么划分？ 3.铸铁的性能特点？ 4.铸铁的牌号，主要成分，性能特点。 5.各种铸铁的应用。 多媒体展示铸铁的实际应用，图片展示：工程结构：阴井盖、法兰盘，发动机箱体，缸体，机床床身，床脚，生活应用：铁锅，院墙栅栏等。 一段3分钟视频，介绍铸铁件铸造过程。 对比钢的定义：含碳量不超过2%的铁碳合金。给出铸铁的定义： 铸铁：是指含碳量在2.11％以上的铁碳合金（Wc＞2.11%）。 特点：具有良好的铸造性能，硬度高，耐磨性好，切削加工性、减摩性和减震
钢的表面热处理
————————————教学过程———————————— 回顾上节内容： 上次课钢的整体热处理讲了钢在加热、保温、冷却过程中其组织、结构的变化，进而影响钢的性能，冷却方式是热处理的关键，四种热处理的目的、工艺各有不同，集中在加热的温度和冷却方式两方面。 导入新课： 在扭转、弯曲等交变负荷、冲击载荷作用下的机械零件，它的表面层承受着比心部更高的应力，加上摩擦，因此对零件的表面层提出了强化的要求，要求具有更高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限。而心部仍有足够的塑性和韧性。 新课 2.2.3 钢的表面处理（或表面热处理） 表面处理是做什么的？ 哪些零件需要做表面处理？ 钢的表面处理方法包括： 表面淬火——只改变组织结构不改变化学成分 化学热处理——既改变组织结构又改变化学成分
一、表面淬火 ?工艺（概念）：对零件进行快速加热，在表面层迅速达到淬火温度，而心部 未被加热的情况下立即淬火冷却，使表面层得到高硬度的马氏体，而心部仍保持原来较好的韧性和塑性。 ?特点：快速加热，立即冷却 ?适用于中碳钢（0.25~0.60%） ?分类： 按加热方式可分为感应加热、火焰加热、电接触加热和电解加热等。 最常用的是前两种： （1）感应加热表面淬火：分“高频，中频、工频”三种。 （2）火焰加热表面淬火 （一）感应加热表面淬火： ?原理： 线圈通以交流电→产生交变磁场→工件产 生感应电流； 感应电流在工件表层密度最大，而心部几 乎为零（这种现象称为集肤效应）； 工件表面由于存在电阻而被迅速加热，几 秒钟之内迅速加热到远高于Ac3以上的淬火温 度； 迅速喷水冷却工件，在零件表面获得一定 深度的硬化层（淬硬马氏体）；心部保持低温， 仍为原始组织。 ?电流频率越高，感应电流透入深度越浅，加热 层也越薄。→→→通过改变电流频率可以得到不同的淬硬层深度。 ?感应加热的种类及应用
第五章 钢的热处理
一、名词解释 1.过冷：结晶只有在理论结晶温度以下才能发生，这种现象称为过冷。 2.枝晶偏析：在一个枝晶范围内或一个晶粒范围内不均匀的现象叫做枝晶偏析。 3.二次相：由已有固相析出的新固相称为二次相或次生相。 4.铁素体：碳在α—Fe中的固溶体称为铁素体。 5.奥氏体：碳在γ—Fe中的固溶体称为奥氏体。 6.莱氏体：转变产物为奥氏体和渗碳体的机械混合物，称为莱氏体。 7.珠光体：转变产物为铁素体和渗碳体的机械混合物，称为珠光体。 8.变质处理：又称为孕育处理，是一种有意向液态金属中加入非自发形核物质从而细化晶粒的方法。 9.共晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相同时结晶出两个成分和结构都不相同的新固相的转变过程。 10.包晶转变：在一定温度下，由一定成分的液相包着一定成分的固相，发生反应后生成另一一定成分新固相的反应。 二、填空题 1、金属的结晶过程由晶核形成和晶核长大两个基本过程组成。 2、金属结晶过程中，细化结晶晶粒的主要方法有控制过冷度、变质处理和振动、搅拌 3、当固溶体合金结晶后出现枝晶偏析时，先结晶出来的枝晶轴含有较多的高熔点 组元。 4、在实际生产中，若要进行热锻或热轧时，必须把钢加热到奥氏体相区。 5、在缓慢冷却条件下，含碳0.8%的钢比含碳1.2%的钢硬度低强度低。 三、选择题 1.铸造条件下，冷却速度越大，则（A.过冷度越大，晶粒越小） 2.金属在结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度（B.越低） 3.如果其他条件相同，下列各组铸造条件下，哪种铸锭晶粒细？（A.金属模铸造 B.低温铸造A.铸成薄片A.浇注时振动） 4.同素异构体转变伴随着体积的变化，其主要原因是（致密度发生变化） 5.实际金属结晶时，可通过控制形核N和长大速度G的比值来控制晶粒大小，要获得细晶粒，应采用（A.增大N/G值） 6.二元合金在发生共晶转变时，各相组成是（D.三相共存） 7.二元合金在发生共析转变时，各相的（B.质量固定，成分发生变化） 10.产生枝晶偏析的原因是由于（D.液、固相线间距大，冷却速度也大） 11.二元合金中，铸造性能最好的是（B.共晶合金） 14.在下列方法中，可使晶粒细化的方法是（D.变质处理） 四、判断题 1。凡是液体凝固为固体的过程是结晶过程。( x ) 2.评定晶粒度的方法 :在相同放大倍数的条件下，将晶粒组织图像或显微照片与标准晶粒评级图进行比较。晶粒度级别数越高，晶粒越细。（√） 3。在铁碳合金中，凡具有E点与F点之间成分的合金换冷到1148C时都将发生共晶转变。（√） 4。纯金属的实际结晶温度与其冷却速度有关。（√） 5。Pb-Sn合金结晶时析出的一次相、二次相和共晶相均具有相同的晶体结构，但忽悠不同组织形态。（√） 6。杠杆定律只适用于两相区。（√）
工程材料及热处理 第5章作业题答案
1.奥氏体晶粒大小与哪些因素有关？为什么说奥氏体晶粒大小直接 影响冷却后钢的组织和性能？ 奥氏体晶粒大小是影响使用性能的重要指标，主要有下列因素影响奥氏体晶粒大小。（1）加热温度和保温时间。加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越粗大。（2）加热速度。加热速度越快，过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率和长大速度的比值增大，则奥氏体的起始晶粒越细小，但快速加热时，保温时间不能过长，否则晶粒反而更加粗大。（3）钢的化学成分。 在一定含碳量范围内，随着奥氏体中含碳量的增加，碳在奥氏体中的扩散速度及铁的自扩散速度增大，晶粒长大倾向增加，但当含碳量超过一定限度后，碳能以未溶碳化物的形式存在，阻碍奥氏体晶粒长大，使奥氏体晶粒长大倾向减小。（4）钢的原始组织。 钢的原始组织越细，碳化物弥散速度越大，奥氏体的起始晶粒越细小，相同的加热条件下奥氏体晶粒越细小。 传统多晶金属材料的强度与晶粒尺寸的关系符合Hall-Petch关系，即σs=σ0+kd-1/2，其中σ0和k是细晶强化常数，σs是屈服强度，d是平均晶粒直径。显然，晶粒尺寸与强度成反比关系，晶粒越细小，强度越高。然而常温下金属材料的晶粒是和奥氏体晶粒度相关的，通俗地说常温下的晶粒度遗传了奥氏体晶粒度。 所以奥氏体晶粒度大小对钢冷却后的组织和性能有很大影响。奥氏体晶粒度越细小，冷却后的组织转变产物的也越细小，其强度也越高，此外塑性，韧性也较好。
2．过冷奥氏体在不同的温度等温转变时，可得到哪些转变产物？试列表比较它们的组织和性能。 3.共析钢过冷奥氏体在不同温度的等温过程中，为什么550℃的孕育期最短，转变速度最快？ 因为过冷奥氏体的稳定性同时由两个因素控制：一个是旧与新相之间的自由能差ΔG；另一个是原子的扩散系数D。等温温度越低，过冷度越大，自由能差ΔG也越大，则加快过冷奥氏体的转变速度；但原子扩散系数却随等温温度降低而减小，从而减慢过冷奥氏体的转变速度。高温时，自由能差ΔG起主导作用；低温时，原子扩散系数起主导作用。处于“鼻尖”温度时，两个因素综合作用的结果，使转变孕育期最短，转变速度最大。
工程材料05(钢的热处理)
热处理概述 热处理——在固态下，通过对材料进行加热、保温和冷却，改变材料的组织结构，以获得所需性能的一种工艺方法。 主要特点：热处理是在固态下进行，只改变工件的组织和性能，而尺寸和形状基本不变。——区别于铸、锻、焊、切削等加工工艺 基本原理：平衡组织加热、保温 A 不同冷速各种非平衡组织（不同性能）热处理工艺曲线：热处理的基本过程分为加热、保温和冷却三个阶段，对应的主要参数分别为加热温度、保温时间和冷却速度。
热处理的作用： 1、改善金属材料的使用性能，提高产品的质量和寿命。→最终热处理 2、改善材料的加工性能，使材料便于加工。 →预备热处理 例如，对T8钢材料采用： 淬火+低温回火（HRC58-62），用于制作工具，具有良好的耐磨性。 球化退火（HRC18-23），适合于进行切削加工。 热处理的分类： 渗碳 渗氮 碳氮共渗 热处 理 普通热处理 表面热处理 退火 正火 淬火 回火 表面淬火 化学热处理 感应加热淬火 火焰加热淬火 激光加热淬火
第一节钢在加热时的转变 钢材在热处理时，首先需要进行加热和保温，使钢材组织中的F和Fe3C 转变为A，该过程称为“奥氏体化”。 铁碳相图中的A1、A3、A cm是平衡转变点，而在实际生产中，加热和冷却的速度较快，因此加热时的相变点要高于平衡点，用A c1、A c3、A ccm表示，冷却时的相变点要低于平衡点，用A r1、A r3、A rcm表示，并且加热/冷却速 度越快，温度差异越大。
一、钢的奥氏体过程 共析钢在加热和保温时，组织由P（F+Fe3C)转变为A。 奥氏体化过程包括以下四个阶段： （a）A晶核的形成（b）A晶核的长大 （c）残余Fe3C的溶解（d）A体的均匀化
材料学习题第6章-钢的热处理
第四章钢的热处理 一、名词概念解释 1、再结晶、重结晶 2、起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度 3、奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体 4、珠光体、索氏体、屈氏体、贝氏体、马氏体 5、临界冷却速度 6、退火、正火、淬火、回火 7、调质处理 8、淬透性、淬硬性 二、思考题 1、何谓热处理? 热处理有哪些基本类型? 举例说明热处理与你所学专业有何联系? 2、加热时, 共析钢奥氏体的形成经历哪几个基本过程? 而亚共析钢和过共析钢奥氏体形成有什么主要特点? 3、奥氏体形成速度受哪些因素影响? 4、如何控制奥氏体晶粒大小? 5、珠光体、贝氏体、马氏体组织各有哪几种基本类型? 它们在形成条件、组织形态和性能方面有何特点? 6、何谓淬火临界冷却速度V K ? V K 的大小受什么因素影响? 它与钢的淬透性有何关系? 7、试述退火、正火、淬火、回火的目的, 熟悉它们在零件加工工艺路线中的位置。 8、正火与退火的主要区别是什么?生产中应如何选择正火及退火? 9、常用的淬火方法有哪几种? 说明它们的主要特点及应用范围。 10、常用的淬火冷却介质有哪些? 说明其冷却特性、优缺点及应用范围。 11、为什么工件经淬火后往往会产生变形, 有的甚至开裂? 减少变形及防止开裂有哪些途径? 12、常用的回火操作有哪几种? 指出各种回火操作得到的组织、性能及其应用范围。 三、填空题 1、钢的热处理是通过钢在固态下＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿的操作来改变其＿＿＿＿＿＿＿, 从而获得所需性能的一种工艺。 2、钢在加热时P A的转变过程伴随着铁原子的＿＿＿＿＿＿, 因而是属于＿＿＿＿＿型相变。 3、加热时, 奥氏体的形成速度主要受到＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿的影响。
金属工艺学—钢的热处理
第五章钢的热处理 （一）教学内容 钢的热处理的地位作用和热处理分类。钢在加热、冷却时的临界转变点A１、Ａ３、Ａcm。共析钢加热时奥氏体形成的基本过程：奥氏体晶核形成和长大、残余渗碳体的溶解、奥氏体均匀化。奥氏体晶粒大小及控制措施。过冷奥氏的等温转变曲线，等温转变产物珠光体、索氏体、屈氏体、上贝氏体、下贝氏体的组织形态及性能。过冷奥氏体连续转变曲线及其与等温转变曲线的比较。过冷奥氏体向马氏转变的特点及其转变产物的组织形态及性能。钢的普通热处理工艺退火、正火、淬火、回火的目的、分类及应用。 （二）教学目的与要求 本章阐述了钢在加热时的组织转变和在冷却时的组织转变，钢的退火、正火、淬火、回火等常规热处理工艺方法。简要介绍钢的表面热处理方法。要求掌握奥氏体的形成过程及影响奥氏体形成的因素，理解奥氏体晶粒度概念，掌握影响奥氏体晶粒大小的因素及控制晶粒大小的措施。牢固掌握过冷奥氏体等温转变“C”曲线、等温转变产物的组织与性能之间的关系掌握过冷奥氏体连续冷却转变曲线及连续冷却转变曲线的实际应用。掌握退火、正火、淬火、回火等普通热处理的工艺特点、转变组织、性能及应用。理解钢的淬透性概念，基本掌握淬透性测量方法和影响淬透性的因素，掌握防止淬火开裂和减少变形的措施。了解钢的表面淬火、表面化学热处理的工艺特点及应用范围 （三）重点、难点 本章是金属工艺学的重点章节。着重讲解加热时Fe—Fe３Ｃ状态图、共析钢奥氏体形成示意图、共析钢等温转变曲线和连续转变曲线。结合碳钢的热处理实验，掌握普通热处理退火、正火、淬火和回火工艺规范的确定，处理后的组织形态和性能。通过课堂讨论对退火、正火、淬火、回火作实例分析，加深对普通热处理工艺的掌握。 考核知识点与考核要求 （四）钢的热处理基本过程（领会） 1．钢在加热时的组织转变（领会奥氏体的形核与长大，晶粒度及其影响因素） 2．钢在冷却时的组织转变（领会过冷奥氏体等温转变，能分析常用碳钢不同温度等温转变后的组织与性能，会简单应用过冷奥氏体等温转变曲线在连续冷却转变中的应用，能根据C曲线判断常用碳钢在炉冷、空冷、油冷、水冷等不同冷却条件下的组织与性能）3．钢的热处理工艺（能根据材料及其性能要求选择常用的退火、正火、淬火、回火方法及分析其热处理后的组织和性能） 4．表面热处理（表面淬火和化学热处理工艺和新技术简介） 热处理新技术简介（识记）
机械制造基础第五章碳素钢与钢的热处理习题解答
第五章碳素钢与钢的热处理 习题解答 5-1 在平衡条件下，45钢、T8钢、T12钢的硬度、强度、塑性、韧性哪个大、哪个小? 变化规律是什么? 原因何在? 答：平衡条件下，硬度大小为：45钢
部发生冷脆。 5-3 说明Q235A、10、45、65Mn、T8、T12A各属什么钢? 分析其碳含量及性能特点，并分别举一个应用实例。 答：Q235A属于碳素结构钢中的低碳钢；10钢属于优质碳素结构钢中的低碳钢；45钢属于优质碳素结构钢中的中碳钢；65Mn属于优质碳素结构钢中的高碳钢且含锰量较高；T8属于优质碳素工具钢；T12A属于高级优质碳素工具钢。 Q235A的w C =0.14% ~ 0.22%，其强度、塑性等性能在碳素结构钢中居中，工艺性能良好，故应用较为广泛，如用于制造机器中受力不大的螺栓。 10钢的w C =0.07% ~ 0.14%，其强度、硬度较低，塑性、韧性良好，用作焊接件、冲压件和锻件时的工艺性能良好，可用于制造机器中的垫圈、销钉等零件。 45钢的w C =0.42% ~ 0.50%，其力学性能在优质碳素结构钢中居中，具有良好的综合力学性能，应用广泛，如可用于制造内燃机的曲轴等零件。 T8钢的w C =0.75% ~ 0.84%，其强度、硬度和耐磨性较高，塑性、韧性较低，可用于制造承受冲击的冲头等零件。 T12A钢的w C =1.15% ~ 1.24%，其强度、硬度和耐磨性较高，塑性、韧性比T8钢低，可用于制造不受冲击的铰刀或丝锥等工具。 5-4 什么是热处理? 它由哪几个阶段组成? 热处理的目的是什么?
第五章热处理作业 (2)
1. 亚共析钢热处理时，快速加热可显著提高σs和A k是何道理？ 2. 共析钢加热到奥氏体化以后， 以如下图中所示的四种方式冷却。 冷却后的组织为 a) ; b) ; c) ; d) 。 3. 共析钢加热到A化以后，以各种速度连续冷却能否得到B，采取 什么方法才能获得B？ 4. 以下几种说法是否正确？为什么？ （1）过冷A的冷却速度越快，则淬火后钢的硬度越高 （2）钢中合金元素越多，则淬火后钢的硬度越高 （3）钢经淬火后处于硬、脆状态 （4）本质细晶粒钢加热后实际晶粒一定比本质粗晶粒钢细 （5）同一刚才在相同加热条件下，水淬比油淬的淬透性好5. 现制造一汽车传动错齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和接 触疲劳极限，心部具有良好的韧性，应采用如下那种工艺及材 料？ A T10钢经淬火+低温回火 B 45钢经调质处理 C 用低碳合金钢20CrMnTi经渗碳+淬火+低温回火 6. 某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度，而心部具有 良好的韧性。原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬 火，最后低温回火。现因工厂库存的45钢用完只剩下15钢，拟用15 钢代替。试说明： 1）原45钢各热处理工序的作用（调质，高频淬火，低温回火） 2）改用15 钢后仍按原热处理工序进行能否满足性能要
求？为什么？ 改用15钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺？ 7. 现用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为： 下料—锻造— 热处理 1— 机加工— 热处理2— 磨削 1) 试指出热处理1和热处理2的工艺名称；2) 说明热处理1和热处理2 的作用 8. T12钢的淬火温度选为Ac1+30～50℃，而不是Accm+30～50℃， 为什么？ 9. 确定下列钢件的退火工艺，并指出退火目的及退火后的组织 1）经冷轧后的15钢板要求降低硬度 2）ZG35铸造齿轮 3）锻造过热的60钢锻坯 4）具有片状Fe3C的T12钢坯
钢及其热处理
钢及其热处理的基本知识 1 钢 1.1 定义 钢——含碳量w c≤2.1%的铁碳合金 1.2 钢的分类 按冶炼方法分；按化学成分分；按用途分；按金相组织分；按品质分；按制造加工形式分1.2.1 按冶炼方法分 1）沸腾钢：脱氧不完全的钢，浇注时在钢锭模里产生沸腾。此钢材用以轧制普通碳素钢的型钢和钢板。 2）镇静钢：脱氧完全的钢，浇注时在钢液镇静，没有沸腾现象。一般合金钢和优质碳素钢都是镇静钢。 3）半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时沸腾现象较沸腾钢弱。它的生产较难控制，故目前在钢的生产中所占比重不大。 1.2.2 按化学成分分 1.2.2.1 碳素钢 是指含碳量低于2%，并含有少量锰（Mn）、硅（Si）、硫（S）、磷（P）、氧（O）等杂质元素的铁碳合金。按含碳量不同可分为： 1）工业纯铁——含碳量w c≤0.02% 低碳钢——0.02%＜w c≤0.25% 中碳钢——0.25%＜w c≤0.60% 高碳钢——0.60%＜w c≤2% 1.2.2.2 合金钢 是指在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时特意加入一些合金元素（如铬（Cr）、镍（Ni）、硅（Si）、锰（Mn）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）……）而炼成的钢。按合金元素的总含量，可分为： 1）低合金钢——合金元素总质量分数≤5% 2）中合金钢——合金元素总质量分数5%~10% 3）高合金钢——合金元素总质量分数≥10% 各种主要合金元素的主要作用如下： Al（铝）：细化晶粒和脱氧；提高高温抗氧化性；固溶强化作用 C（碳）：含量增加，钢的硬度和强度提高，但塑性和韧性下降 Cr（铬）：提高淬透性；增加高碳钢的耐磨性；是不锈耐酸钢及耐热钢的主要合金元素，但含量高时易产生脆性 Cu（铜）：时效强化；在不锈钢中可提高对酸的抗腐蚀性及对应力腐蚀的稳定性 Mn（锰）：细化珠光体组织以改善力学性能；明显提高钢的淬透性；但有增加晶粒粗化和回火脆性的不良倾向 Mo（钼）：提高钢的淬透性；降低回火脆性；提高抗有机酸及还原性介质腐蚀能力 N（氮）：表面渗氮，提高硬度及耐磨性，增加抗蚀性 Ni（镍）：提高塑性及韧性；改善耐腐蚀性；提高热强性，是热强钢及不锈耐酸钢的主要合金元素之一 P（磷）：固溶强化及冷作硬化作用很好；但降低冷冲压性能；增加回火脆性及冷脆敏感性 S（硫）：改善切削性；产生热脆现象，恶化钢的质量；影响焊接性能
机械工程材料案例分析钢的热处理案例分析
机械工程材料 钢的热处理案例分析 姓名： 学号： 专业： 年级： 学院： 指导教师： 青海民族大学 2020年12 月27 日
摘要 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。对45钢的热处理时45钢淬火处理后最高可以达到HRC55，当然要求热处理工艺和材质成分要对。但要达到HRC55的硬度，45钢就只能进行低温回火，得到的回火马氏体较粗大，材料硬而脆，使用意义不在，所以一般45钢淬火后的硬度控制在HRC50左右。如果没有耐磨性的要求，更常用的是调质处理。
目录 第一章绪论 1.1中国钢铁产业的现状， 1.2碳钢的应用、优点及缺点... 1.3钢的热处理工艺 1.4本论文研究内容 第二章普通热处理工艺对45钢组织和硬度的影响2.1普通热处理工艺对45钢组织的影响 2.2普通热处理工艺对45钢硬度的影响 第三章结论 参考文献.
第一章绪论 1.1中国钢铁产业的现状 中国1949年全国产钢只有16万吨，新中国成立，我国钢铁工业进入-一个崭新的历史时期。1996年钢产量超过1亿吨，2005年的钢产量达到了创纪录的3.5亿吨，2007年我国生产粗钢近4.9亿吨，总体星较快增长态势。60多年来中国的产钢量增长1000多倍，成为世界钢铁发展史上的大奇迹。当前钢铁生产的发展得益于钢铁科技发展为钢铁行业的清洁生产奠定了良好的基础，使钢铁生产不断降低消耗与成本，不断优化钢铁材料的性能，成为各行业协调发展，优化环境的重要支撑条件。钢铁科技的自身优化与完善，还有赖于信息、环境、装备、加工等学科技术进步的推动。可以肯定，今后直到2020年的10~15年内，钢铁工业作为国民经济重要基础产业与支柱产业的地位不会改变。 目前，我国钢铁产业的生产力布局相对比较分散，产业布局方式既不适应铁矿资源结构的变化，也有悖于市场选择和环保优先的原则。钢铁工业在快速增长的同时，由于受体制和机制不完善的影响，粗放型发展特征非常明显，近两年来，盲目投资、低水平扩张问题尤为凸显。其后果正在显现:产能过剩的矛盾十分突出、资源供给和环境容量难以支撑、低水平产能占比重过高、行业恶性竞争已经出现、产业集中度进一步下降等。当前我国钢铁工业面临的形势:一方面钢铁业仍然在快速发展，另一方面来自“煤、电、油、运、矿”的压力正在增大。这种局面使得国内钢铁业在寻求扩张的同时，不得不考虑到工业布局的因素。我国钢铁产业发展政策要求，从矿石、能源、资源、水资源、运输条件和国内外市场考虑，大型钢铁企业应主要分布在沿海地区。政策提出，东南沿海地区应充分利用深水良港条件，结合产业重组和城市钢厂的搬迁，建设大型钢铁联合企业。十一五”期间钢铁工业结构调整的关键在于建设临海钢铁精品基地，这是专家在2007中国钢铁产业链发展高层论坛上的共同看法。首钢结合搬迁
45钢热处理性能
45钢热处理性能 只淬火HRC28-32 调质40-45 淬火到35也可以 45#钢一般用于制造普通轴,要加调质处理,使其综合性质提高如弯曲,拉伸强度等,不然用A3钢了.但一般对其硬度没有过高的要求. 45#钢只好调质,一般不超过HRC40,最佳是35~38.如轴,齿轮,都是45#钢调质HRC35~36. 45号钢热处理后最高可达到HRC60以上硬度,不过也无意义,特脆,也失去使用价值, 45号钢淬火后仅进行低温（150*--250*）回火，硬度是可达到HRC50*以上，但韧性很差，生产中很少运用。 45号钢较为广泛运用热处理工艺是淬火后进行高温（500*--650*）回火，即所谓调质。硬度在HRC28*--30*为宜。如端子，马达定转子，高寿命模具的模座用板则通常选用45号钢或s50c调质 如果想得到更精确的硬度值，自动在各种硬度值之间进行转换，我建议你去购买一个硬度计测量一下， 45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。 45＃钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 1. 45钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2. 45钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。其表面含碳量0.8－－1.2％，芯部一般在0.1－－0.25％（特殊情况下采用0.35％）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐冲击。 如果用45钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30％芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。0.35％从来没见过实例，只在教科书里有介绍。可以采用调质＋高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火，达到的性能为屈服强度≥355MPa GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16％，