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04 热处理原理之冷却转变

4.1 冷却条件对钢的机械性能的影响
获得均匀的奥氏体，实现热处理目的前提条件是获得所需性能的关键
第四章钢的冷却转变
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40Cr钢经850℃加热不同均却后的机械性能冷却方式炉冷空冷油冷 σb（N/mm2） 57.4×107 67.8×107 185.5×107 σs（N/mm2） 28.9×107 38.7×107 159×107
热处理加热后的冷却铸造之后的冷却锻轧之后的冷却焊接之后的冷却冷却转变规律的研究方法
控制不当会出现缺陷
冷却转变其转变规律是制定热加工后的冷却工艺的理论根据
可以看出，同样的奥氏体经过不同冷却之后，性能显著不同，强度相差几倍。这是由于在不同冷速下，奥氏体的过冷度不同，转变产物的组织便不同，因而其性能也不同。
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① 在不同过冷度下等温测定奥氏体的转变过程，绘出“奥氏体等温转变曲线”； ② 在不同冷速的连续冷却过程中测定奥氏体的转变过程，绘出“奥氏体连续冷却转变曲线”。 4
4.2 过冷奥氏体等温转变曲线
过冷奥氏体处于高温状态的A冷却到 A1点以下就处于热力学不稳定状态，必然要发生相变，但未必立即发生，而是经过一个孕育期后才开始。这种在孕育期内暂时存在的处于不稳定状态的A称为过冷A。过冷奥氏体等温转变将奥氏体迅速冷却到临界温度以下的某一温度，并在此温度下进行等温，在等温过程中所发生的相变称为过冷奥氏体等温转变。
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过冷奥氏体等温转变曲线综合反映过冷奥氏体在不同过冷度下等温转变的过程：转变开始和终了时间、转变产物和转变量与温度和时间的关系曲线，就称为过冷奥氏体等温转变曲线。过冷奥氏体等温转变曲线的形状象字母“C”，故又称为“C-曲线”。又根据过冷奥氏体等温转变曲线的英文名称 (Temperature-Time-Transformation)的字头，称为 “TTT曲线”。(IT曲线)
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㈠共析碳钢C-曲线的建立
C-曲线是利用过冷奥氏体转变产物的组织形态或物理性质的变化来测定的。常用的方法有金相法、硬度法、磁性法、电阻法、膨胀法、热分析法等。其中金相法最直观，也比较准确，但比较麻烦。所以常用金相法与其它方法配合使用来绘制C-曲线。共析碳钢C-曲线的建立步骤 ① 把用具有相同组织的、同样尺寸(φ10×1.5mm) 的试样分成若干组，每组有多个试样；
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② 将各组试样都在同样条件下奥氏体化，以获得比较均匀的奥氏体； ③ 将奥氏化后的试样迅速转入给定温度的等温浴炉中保温一系列时间； ④ 迅速将奥氏体化后的各组试样过冷到Ar1点以下不同温度(如650℃、600℃、500℃、350℃、230℃ 等)的等温盐浴炉中进行等温转变； ⑤ 每隔一定时间取出其中一个试样淬于水中，将不同时刻的等温状态固定到室温； ⑥ 将试样放于显微镜下观察它们的组织变化，测定奥氏体在各个温度下组织转变开始与终了时间、 8 最终的组织和性能；
组织变化：等温时未转变的奥氏体，水冷后就变成马氏体和残余奥氏体，在组织中呈白亮色；而等温转变的产物则原样保留下来，在组织中呈暗黑色。奥氏体在某一温度下转变开始时间和终了时间：通常以该温度下转变1％的时间作为转变开始点；通常以该温度下转变99％的时间作为转变终了点。 ⑦ MS点的测定预先估计一个MS ，把A化后的试样迅速投入温度为 MS的热浴中保持2～3分钟，然后转移到温度比第一个热浴高20～30℃的热浴中保持2～3 分钟，后取出淬入盐水中； 9
若第一个热浴温度高于MS ，A不发生转变，在盐水中A向M转变，显微镜下为白亮的马氏体组织；若第一个热浴温度低于MS ，A体向马氏体转变，而在第二个热浴中已转变的M被回火，而剩余的A在盐水中转变为M，两种马氏体在显微镜下是可以区分的；继续调整第一个热浴的温度，直至测出MS。 ⑧ 将测定结果绘在温度－时间坐标图中，把各试样转变开始点联结起来形成转变开始线；把各试样转变终了点联结起来形成转变终了线。这样就得到过冷奥氏体等温转变曲线。 10
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㈡ C-曲线分析
① 过冷奥氏体在各个温度下的等温转变都需要一段孕育期，孕育期随着过冷度的变化出现 “长－短－长” 的变化规律。
越靠近A1点即过冷度越小，孕育期越长；随着过冷度增大，孕育期缩短，在570℃左右达到极小值; 此后，孕育期又随过冷度的增大而变长。
共析钢过冷奥氏体等温转变曲线
孕育期的长短反映出过冷奥氏体稳定性的大小
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② 转变终了时间随过冷度的变化规律和孕育期类似，呈现出“慢一快一慢”的变化趋势；为什么过冷奥氏体在不同温度下等温转变时会出现“C-曲线”这样的现象呢?
③ 共析钢的过冷奥氏体在A1温度以下将会发生三种不同的转变： Ar1 ～550℃(鼻温) 珠光体型转变
随温度变化，新旧相的自由能差ΔF与原子的扩散系数D具有不同变化趋势，它们共同作用的结果。
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550～230℃(Ms点) 贝氏体型转变 Ms点～ Mf (-50℃) 马氏体型转变
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㈢奥氏体等温转变图的常见类型
⑴ 碳钢的基本类型
⑵ 合金钢C曲线的常见类型归纳起来大体上可以分为六种类型
① 具有单一的C字形曲线，即P与B转变重叠.
除碳钢以外，含有Si、 Ni、Cu、Co等非碳化只有一个鼻点，即珠光体转变与贝氏体转变重叠，亚(过)共析钢比共析钢多出一个F析出线和K析出线.
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物形成元素的钢均属此类。
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②具有双C字形曲线，两个鼻子在时间轴上相近，在温度轴上不同，P与B部分重叠，如 37CrSi 具有这样的C曲线。
③ 具有双C字形曲线，两个鼻子在时间和温度轴上都不相同，P与B部分重叠。
P转变曲线右移比较显著
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20Cr、40Cr、35CrMn2、 40CrMn等。
B转变曲线右移较为显著
GCr15、9Cr2、CrMn、CrWMn等 20
④ P与B转变曲线完全分开
⑤ 只有P转变区而无B转变区（4Cr13)或只有B转变区而无P转变区(18CrNiV)。
B转变曲线右移
Cr12、Cr12、 VW18Cr4V等
P转变曲线右移
5CrNiMo、3Cr2W8、 35CrNi3Mo等 21
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⑥ 只有一条碳化物析出线，无P和B转变区（奥氏体钢都具有这类曲线）。
㈣过冷奥氏体等温转变的影响因素
各种因素对过冷奥氏体等温转变的影响，实质上都是对过冷奥氏体稳定性的影响。两个凡是凡是增加奥氏体稳定性的因素，都使孕育期延长，转变速度减小，从而使C-曲线右移；凡是降低奥氏体稳定性的因素，都使孕育期缩短，转变速度增大，从而使C-曲线左移。
因此，各种因素对过冷奥氏体等温转变的影响都可以在C－曲线上反映出来。
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⑴ 碳含量的影响
45钢 45钢共析钢三种钢的过冷奥氏体等温转变曲线 T10钢
共析钢三种钢的过冷奥氏体等温转变曲线
T10钢
① 亚共析钢的C-曲线上多出一条γ→α转变的开始线，过共析钢的C-曲线上多出一条γ→Fe3C转变的开始线； 25
② 共析碳浓度的奥氏体最稳定，碳浓度离共析成分越远，则奥氏体向珠光体的转变越快； ③ 奥氏体碳浓度越小，贝氏体转变越快； ④ 随着碳浓度的增高，Ms点逐渐降低。
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⑵ 合金元素的影响合金元素在钢中存在形式化合态末溶入奥氏体时，会降低奥氏体的稳定性，加速转变固溶态游离态对奥氏体转变的影响不大，或略有加速作用
对过冷奥氏体转变产生重要影响
除Co外，所有溶入A的合金元素均增大过冷A 的稳定性(合金元素的扩散比碳原子困难很多)
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⑶ 奥氏体状态的影响 ① A晶粒度的影响 A晶粒越细小则晶界面积越大，越有利于新相形核，加速过冷A 的转变，从而使 C曲线左移。
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② 奥氏体均匀性的影响奥氏体的成分越不均匀，越有利先共析相的析出和珠光体的形核与长大。不均匀奥氏体中的高碳浓度区使贝氏体转变变慢.
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⑷ 钢的原始组织、加热温度和保温时间的影响它们都通过影响奥氏体的晶粒度和均匀性来影响奥氏体的等温转变。原始组织：在相同的加热条件下，原始组织越细，越容易得到均匀的奥氏体，使C-曲线右移. 在同样的加热条件下，轧材形成的奥氏体比铸锭均匀。
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加热温度和保温时间
当原始组织相同时，提高奥氏体化温度或延长保温时间，将促使碳化物溶解、成分均匀和奥氏体晶粒长大，使C-曲线右移。 32
⑸ 外加应力和塑性变形的影响拉应力会加速奥氏体转变；压应力会阻碍奥氏体转变。
4.3 过冷奥氏体在连续冷却中的转变
奥氏体等温转变规律可以用C-曲线表示出来。同样地，连续冷却转变的规律也可以用另一种C-曲线表示出来，这就是“连续冷却C-曲线”，根据其英文名称(Continuous Cooling Transformation) 字头又称为“CCT曲线”。
外加应力:
塑性变形:
奥氏体的塑性变形，造成晶粒破碎，亚结构细化，晶体缺陷密度增高，还可能伴有碳化物的析出，这些都使奥氏体稳定性降低、转变加快。
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㈠连续冷却C-曲线的建立
方法与奥氏体等温转变C-曲线的建立方法类似 ① 把用钢制成的同样尺寸(φ10×1.5mm的圆片) 的试样分成若干组，每组有多个试样；
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② 将各组试样都在同样条件下奥氏体化，以获得比较均匀的奥氏体; ③ 将奥氏体化后的各组试样以不同的、恒定的冷却速度连续冷却； ④ 每隔一定时间取出其中一个试样淬于水中，将高温转变的状态固定到室温； ⑤ 将试样放于显微镜下观察它们的组织变化，测定奥氏体在各个冷却速度下的组织转变开始与终了时间、最终的组织和性能; ⑥ 将测定结果绘在温度－时间坐标图中，把各试样转变开始点联结起来，形成转变开始线；把各试样转变终了点联结起来，形成转变终了线。这样就得到过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。 35
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㈡连续冷却C-曲线的分析
⑴ 共析钢共析钢的连续冷却 C- 曲线最简单，只有珠光体转变区和马氏体转变区，而没有贝氏体转变区。
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上临界冷速淬火临界冷速
下临界冷速
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⑵ 过共析钢两点不同：一是有两次渗碳体的析出线；二是图中Ms线右端上翘。 Ms线右端上翘的原因：这是由于二次渗碳体的析出，使周围奥氏体贫碳，奥氏体贫碳越多，Ms点升高越厉害。
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⑶ 亚共折钢其连续冷却C-曲线与共析钢差异很大：主要是出现了 F析出区、B转变区、以及 Ms 线右端下斜。 Ms线右端下斜的原因：由于铁素体析出和贝氏体转变都使周围奥氏体富碳，因而使Ms点降低。铁素体和贝氏体的形成量越多，则奥氏体富碳越多，因而Ms点降低越多。 44
㈢连续冷却转变与等温转变的关系
① 连续冷却转变过程实质上是由无数个微小等温转变过程组成的； ② 在连续冷却过程中，只能出现已有的等温转变，而不会出现任何新的转变，而且每种转变只能出现在自己的温度区域内；连续冷却时，在共析和过共析钢中不出现B转变，在某些合金钢中不出现P转变。其原因就是奥氏体的碳浓度高，转变的孕育期大大延长而达不到孕育期的要求，所以在连续冷却过程中被抑制。
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③ 奥氏体的连续冷却转变又不同于等温转变：连续冷却过程中可能会先后发生几种转变，而且，冷速不同，可能发生的转变也不同，各种转变的相对量也不同，因而形成的组织往往是不均匀的混合组织且比较复杂； ④ 最明显的差别是：连续冷却C-曲线总是位于等温转变C-曲线的右下方。这表明，连续冷却转变比等温转变的过冷度要大些，孕育期要长些。
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㈣影响奥氏体连续冷却转变的因素
仍然是奥氏体的化学成分和组织状态等，其影响规律也和对奥氏体等温转变的影响相类似。奥氏体化条件对于连续冷却转变有很大影响，在选用连续冷却C-曲线时应注意这一点。手册中的连续冷却C-曲线有两种，其区别就在于奥氏体化条件不同：焊接用的连续冷却C-曲线是在高温短时加热条件下测定的；热处理用的连续C-曲线则是在缓慢加热条件下测定的，加热温度接近于热处理的加热温度。
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㈤过冷奥氏体转变曲线的应用
⑴ 制定热处理工艺根据过冷奥氏体等温转变曲线可制定等温退火、等温淬火、分级淬火的温度、时间等参数。还可以确定形变热处理的温度范围等。 ⑵ 分析转变产物 ① 利用等温转变曲线，可以近似估计在实际热处理条件下奥氏体的转变过程及其转变产物。方法是把已知的冷却曲线叠绘在等温转变曲线上
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② 利用连续冷却转变曲线，可较精确估计实际热处理条件下，所能得到的组织和硬度； ③ 也可用连续冷却转变曲线，来分析较大截面的工件在热处理或在铸、锻、焊等热加工后的冷却中所发生的组织转变和硬度。 ⑶ 选用焊接方法并分析产生裂纹的倾向利用过冷奥氏体连续冷却转变曲线，不仅可以分析不同焊接方法得到的热影响区的组织和性能，判断那种焊接方法可不降低性能，而且还可以分析焊接产生裂纹的倾向等。
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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

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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

铝合金热处理工艺

铝合金热处理工艺作者:中国铝板带箔信息中心日期:2006-12-16 点击数:284 3.1铝合金热处理原理铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。 3.1.1铝合金热处理特点众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间(如4,6昼夜后)，强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围(如100,200?)内发生，称人工时效。 3.1.2铝合金时效强化原理铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的

数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度,温度关系，可用铝铜系的Al,4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3,1铝铜系富铝部分的二元相图，在548?进行共晶转变L?α，θ(Al2Cu)。铜在α相中的极限溶解度5.65,(548?)，随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05,。在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程: 3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区,G?P(?)区在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G?P(?)区。G?P(?)区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。 3.1.2.2 G?P区有序化,形成G?P(?)区随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G?P(?)区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G?P(?)区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G?P(?)区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 3.1.2.3形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展，铜原子在G?P(?)区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1:2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基

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

简述常用热处理工艺的原理与特点

简述常用热处理工艺的原理与特点。热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。热处理工艺原理 1、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。 2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。 3、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。 4、回火：将经过淬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。 5、调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理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。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织更优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。特点：金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，金球的热处理工艺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。比较钢材与非金属材料热处理的异同点。热处理有金属材料热处理和非金属材料热处理相同点：热处理的原理基本一样，都是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。不同点： 1.钢的表面热处理有两大类：一类是表面加热淬火热处理，另一类是化学热处理。非金属材料的表面热处理：喷漆、着(染)色、抛光、化学镀后再电镀(如ABS)等。 2.金属材料热处理包括：退火、正火、淬火和回火。非金属材料热处理包括碳纤维预氧化、碳化、石墨化设备，石墨化烧结等；复合材料成形以及空间环境模拟，包括热压罐，热压机，KM系列模拟罐，用户分布于汽车、模具、工具、碳纤维加工和其他高端应用领域。

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。

铝合金热处理原理及工艺

铝合金热处理原理及工艺 3.1铝合金热处理原理铝合金铸件得热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。 3.1.1铝合金热处理特点众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100～200℃）内发生，称人工时效。 3.1.2铝合金时效强化原理铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度－温度关系，可用铝铜系的Al－4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图3－1铝铜系富铝部分的二元相图，在548℃进行共晶转变L→α＋θ（Al2Cu）。铜在α相中的极限溶解度5.65％（548℃），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05％。在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程： 3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区－G·P（Ⅰ）区在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称G·P（Ⅰ）区。G·P（Ⅰ）区与基体α保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。 3.1.2.2 G·P区有序化－形成G·P（Ⅱ）区随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成G·P（Ⅱ）区。它与基体α仍保持共格关系，但尺寸较G·P（Ⅰ）区大。它可视为中间过渡相，常用θ”表示。它比G·P（Ⅰ）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 3.1.2.3形成过渡相θ′ 随着时效过程的进一步发展，铜原子在G·P （Ⅱ）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相θ′。由于θ′的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此θ′相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 3.1.2.4 形成稳定的θ相过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，θ相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。θ相聚集长大而变得粗大。铝－铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同，形成的G·P区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同，时效强化效果也不一样。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3－1。从表中可以看到，不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段，有的合金不经过G·P（Ⅱ）区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时

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。

钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题

钢的热处理原理及工艺复习重点及课后习题一、复习重点 1、什么是加工硬化？产生加工硬化的根本原因是什么？ 2、什么是再结晶？再结晶的实际应用是什么？金属再结晶是通过什么方式发生的？再结晶退火的主要作用是什么？ 3、冷加工和热加工的区别是什么？ 4、热处理的定义及三个基本过程。为什么钢能够进行热处理？奥氏体化的目的是什么？ 5、珠光体、贝氏体、马氏体分别都有哪几种组织形态？每种组织力学性能如何？ 6、退火、正火、淬火、回火的定义是什么？ 7、什么是钢的淬透性？二、课后复习题（一）、填空题 1、加工硬化现象是指随变形度的增大，金属强度和硬度显著提高而塑性和韧性显著下降的现象。加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的根本原因是位错密度提高，变形抗力增大。消除加工硬化的方法是再结晶退火。 2、再结晶是指冷变形金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生无畸变的新等轴晶粒，而性能也发生明显的变化，并恢复到冷变形之前状态的过程。 3、在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。

4、金属在塑性变形时所消耗的机械能，绝大部分(占90%)转变成热而散发掉。但有一小部分能量（约10%）是以增加金属晶体缺陷（空位和位错）和因变形不均匀而产生弹性应变的形式（残余应力）储存起来，这种能量我们称之为形变储存能。 5、马氏体是碳在α-Fe 中的过饱和间隙固溶体，具有很大的晶格畸变，强度很高。贝氏体是渗碳体分布在含碳过饱和的铁素体基体上或的两相混合物。根据形貌不同又可分为上贝氏体和下贝氏体。用光学显微镜观察，上贝氏体的组织特征呈羽毛状，而下贝氏体则呈针状。相比较而言，上贝氏体的机械性能比下贝氏体要差。 6、在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体与屈氏体的主要相同点是都是渗碳体的机械混合物，不同点是层间距不同，珠光体较粗，屈氏体较细。 7、马氏体的显微组织形态主要有板条状、针状马氏体两种。其中板条状马氏体的韧性较好。钢在淬火后获得的马氏体组织的粗细主要取决于奥氏体的实际晶粒度。 8、钢的热处理工艺由加热、保温、冷却三个阶段所组成。 9、淬透性是指在规定条件下，钢在淬火冷却时获得马氏体组织的能力。 10、当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则M S点越低。 11、钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上A C3+30 ~ 50℃，对过共析钢是A C1+30 ~ 50℃。 12、淬火钢进行回火的目的是消除内应力，获得所要求的组织与性能，回火温度越高，钢的强度与硬度越低。 13、调质处理是经淬火后再高温回火，能得到回火索氏体组织，具有

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

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。

热处理分类及工艺大全

热处理 1. 对固态金属或合金采用适当方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的加工。 2. 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金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。 3. 与热处理有关的名词解释金属具有不透明、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）。金属合金：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：指金属或合金中化学成分相同、晶格结构相同，或原子聚集状态相同，并与其他部分之间有明确界面的独立均匀组成部分。组织：组织是指用肉眼可直接观察的，或用放大镜、显微镜能观察分辨的材料内部微观形貌图像。固溶体：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。

珠光体机械混合物：机械混合物由纯金属、固溶体、金属化合物这些合金的基本相按照固定比例构成的组织称为机械混合物。铁素体：碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。奥氏体：碳在γ-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（Fe+Fe3C 含碳0.77%）莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）马氏体：淬火后的组织。 4. 热处理工艺的特点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。编辑本段热处理的发展史 5. 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

热处理原理与工艺设计课程设计报告

* * 大学热处理原理与工艺课程设计题目： 50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺设计院（系）：机械工程学院专业班级：** 学号：******* 学生姓名：** 指导教师：** 起止时间：2014-12-15至2014-12-19

课程设计任务及评语院（系）：机械工程学院教研室：材料教研室学号******* 学生姓名** 专业班级*** 课程设计题目 50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺设计课程设计要求与任务一、课设要求熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺，制定出热处理工艺路线，完成工艺设计；分析50Si2Mn弹簧钢的成分特性；阐述50Si2Mn弹簧钢淬火、回火热处理工艺理论基础；阐述各热处理工序中材料的组织和性能；阐明弹簧钢的热处理处理常见缺陷的预防及补救方法；选择设备；给出所用参考文献。二、课设任务 1.选定相应的热处理方法； 2.制定热处理工艺参数； 3.画出热处理工艺曲线图； 4分析各热处理工序中材料的组织和性能； 5.选择热处理设备三、设计说明书要求设计说明书包括三部分：1）概述；2）设计内容；3）参考文献。

工作计划集中学习0.5天，资料查阅与学习，讨论0.5天，设计6天：1）概述0.5天，2）服役条件与性能要求0.5天，3）失效形式、材料的选择0.5天，4）结构形状与热处理工艺性0.5天，5）冷热加工工序安排0.5天，6）工艺流程图0.5天，7）热处理工艺设计1.5天，8）工艺的理论基础、原则0.5天， 09）可能出现的问题分析及防止措施0.5天，10）热处理质量分析0.5天，设计验收1天。指导教师评语及成绩成绩：学生签字：指导教师签字：年月日