2.1 纯 金属的结晶
2.2 合金的结晶
2.3 金属的塑性加工
2.4 钢的热处理
2.5 钢的合金化
2.6 表面技术第 2章 金属材料的组织与性能控制 b
2.4.0 热处理的概念
2.4.1 钢在加热时的转变
2.4.2 钢在冷却时的转变
2.4.3 钢的普通热处理
2.4.4 钢的表面热处理
2.4.5 钢的化学热处理
2.4.6 钢的热处理新技术
2.4 钢的热处理热处理 的概念把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，
以改变其组织和性能的一种工艺。
2.4.1 钢在加热时的转变临界温度平衡时,A1,A3,Acm
加热时,Ac1,Ac3,Accm
冷却时,Ar1,Ar3,Arcm
1．奥氏体的形成 —— Fe,C原子扩散和晶格改变的过程。
共析钢加热到 Ac1 以上时,P → A
共析钢 A化过程 —— 形核,长大,Fe3C完全溶解,C的均匀化。
亚（过）析钢的 A化 —— P → A后，先共析 F 或 Fe3CⅡ 溶解。
影响 A转变速度的因素加热温度和速度 ↑→ 转变快
C%↑ 或 Fe3C片间距 ↓ → 界面多，形核多 → 转变快合金元素 → A化速度 ↑或 ↓
A 晶粒度加热温度，保温时间 ↑→ 晶粒尺寸 ↓
合金碳化物 ↑,C% ↓ → 晶粒尺寸 ↓
2.4.2 钢在冷却时的转变
1,过冷 A的等温转变
2,过冷 A的连续冷却转变
1,过冷 A的等温转变过冷 A:
T < A1时,A不稳定。
A等温转变曲线
(TTT 或 C 曲线 )
共析钢的 C 曲线高温转变,A1 ~ 550℃
过冷 A → P 型组织中温转变,550℃ ~ MS
过冷 A →贝氏体 ( B )
低温转变,MS ~ Mf
过冷 A →马氏体 ( M )
0
1 时间/s
T/ ℃
M +A '
A 1
10 0
20 0
30 0
40 0
50 0
60 0
70 0
80 0
-10 0
100 10 10 10 10
2 3 4 5
A
M s
M f
过冷
A
过冷
A
A → M
A →下 B
A → S
转变开始转变结束
A
→上
B
A → T
A →
P
M
下 B
上 B
T
S
P 5~2 5H R C
25~ 35H R C
35~ 40H R C
40~ 50H R C
50~ 60H R C
60~ 65H R C
P 型组织 —— F + 层片状 Fe3C
珠光体 P
索氏体 S
屈氏体 T
层片间距,P > S > T
珠光体 P,3800×
索氏体
S
8000×
屈氏体
T
8000×
高温转变 过程 —— 晶格改变和 Fe,C原子扩散。
中温转变（ 550℃ ~ MS） —— C原子扩散,Fe原子不扩散过冷 A → 贝氏体 B（ 碳化物 + 含过饱和 C的 F ）
上 B,550 ~ 350℃ 产物 ——羽毛状，小片状 Fe3C分布在 F间。
上 B 强度和韧性差光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×45钢，上 B+下 B，× 400
下 B,350℃ ~ MS 产物下 B 韧性高，综合机械性能好。
F 针内定向分布着细小 Fe2.4C颗粒电子显微照片 12000×
T8钢，下 B,黑色针状光学显微照片 × 400
亚 （过） 共析钢 过冷 A的等温转变
0
1
时间/s
T/ ℃
A 1
100
200
300
400
500
600
700
800
-100
100 10 10 10 10
2 3 4 5
A
A → B
A → P
B
P
M+A '
M f
M s
0
1
时间/s
T/ ℃
100
200
300
400
500
600
700
800
-100
100 10 10 10
2 3 4
A
A → B
A → P
B
P+ F
M+A '
A 3
A → F
A+F
M f
M s
A 1
0
1
时间/s
T/ ℃
A 1
100
200
300
400
500
600
700
800
-100
100 10 10 10
2 3 5
A
M s
M f
A → B
A → P
B
P+Fe 3 C Ⅱ
M+A '
A cm
A →
Fe
3 C
Ⅱ
A+Fe 3 C Ⅱ
10
4
与共析钢相比,C曲线左移，
多一条过冷 A?F （ Fe3CⅡ ） 的转变开始线，且 Ms,Mf 线上 （下） 移。
2,过冷 A的连续冷却转变连续冷却 转变 (CCT)曲线
Ps ——A→P 开始线
Pf ——A→P 终止线
KK' —— P型转变终止线
Vk —— 上临界冷却速度
Vk' —— 下临界冷却速度
MS ——A→ M 开始温度
Mf ——A→ M 终止温度连续冷却 转变产物
CCT 和 TTT曲线的比较
CCT 位于 TTT曲线 右下方
CCT中没有 A→B 转变炉冷 →P (V≈０ )
空冷 →S (V≤Vk')
油冷 →T+M+A' (Vk' ～ Vk)
水冷 →M+A' (V≥Vk)
马氏体（ M） 转变特点
1) 无扩散
Fe 和 C 原子都不进行扩散，
M是 体心正方 的 C过饱和的 F，
固溶强化显著。
2) 瞬 时性
M 的形成速度很快，
温度 ↓则 转变量 ↑
3) 不彻底
M 转变 总要残留少量 A，
A中的 C%↑ 则 MS,Mf ↓
，残余 A含量 ↑
4) M形成时体积 ↑，
造成很大内应力。
M 的形态
C% < 0.25 % 时，为 板条 M（低碳 M）。
板条 M,平行的细板条束组成针状 M（ 凸透镜状）
C% > 1.0 % 时，为 针状 M 。
C% = 0.25~1.0 % 时，为 混合 M 。
Fe-1.8C，冷至 -100℃ Fe-1.8C，冷至 -60℃
M 的性能
C %↑→ M 硬度 ↑
针状 M 硬度高，塑韧性差。
板条 M 强度高，塑韧性较好。
亚共析钢 连续冷却转变炉冷 →F + P
空冷 →F + S
油冷 →T + M
水冷 →M
过共析钢 连续冷却转变炉冷 →P + Fe3CⅡ
空冷 →S + Fe3CⅡ
油冷 →T + M + A'
水冷 →M + A'
转变温度 对共析钢 硬度 和 韧性 的影响按转变温度的高低，
转变产物分别是：
P,S,T,上 B,下 B,M，
其硬度依次增加。
2.4.3 钢的普通热处理
1,退火
2,正火
3,淬火
4,回火
1．退火加热、保温后，缓冷 (炉冷 )→ 近平衡组织 P（ + F 或 Fe3CII ）
完全退火 （亚共析钢）
加热温度 Ac3+20～ 30℃
缓冷 → F + P
目的：
细化晶粒，均匀化组织降低硬度 → 切削性 ↑
等温退火：
等温转变 →F+ P,再缓冷球化退火 （过共析钢）
在 Ac１ +20～ 30℃ 等温，
使 Fe3CⅡ 球化,再缓冷 →
球状 P（ F+球状 Cm）
目的：
硬度 ↓,切削性 ↑,韧性 ↑
扩散退火加热至略低于固相线目的：使成分、组织均匀再结晶退火：
加热温度 TR+30～ 50℃
目的：消除加工硬化去应力退火加热温度＜ Ac1,
一般为 500～ 650℃
目的：
消除冷热加工后的内应力
２,正火应用：
1) 钢的最终热处理细化晶粒，组织均匀化，增加亚共析钢中 P(S)% → 强度、韧性、硬度 ↑
2) 预先热处理 ——淬火、球化退火前改善组织。
3) 增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。
加热温度
Ac3 ( Accm ) + 30～ 50℃,
空冷 → S （ + F 或 Fe3CII ）
3,淬火 （蘸火）
加热到 Ac3,Ac1以上，保温，快速冷却 → M 。
淬火温度
1) 亚共析钢 Ac3 + 30～ 50 ℃
2) 过共析钢 Ac1 + 30～ 50 ℃,
→ M + Fe3CII + A',硬度大。
A中 C%↓→ M脆性 ↓,残余 A%↓
淬火温度低 →M细小，淬火应力小。
冷却介质冷却速度,盐水 ＞ 水 ＞ 盐浴 ＞ 油淬火方法单介质淬火：水、油冷双介质淬火：水冷 + 油冷分级淬火,＞ Ms盐浴中均温＋空冷等温淬火（ 在盐、碱浴中） →下 B
钢的淬透性淬火时得到 M的能力，取决于临界冷却速度 VK 。
淬透性的应用按负载，选择不同淬透性的材料。
淬硬性,淬火后获得的最高硬度,C%↑→ 淬硬性 ↑
影响淬透性的因素除 Co外，合金使 VK↓,淬透性 ↑
(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
4,回火淬火后，加热到 Ac1以下，保温，冷却。
目的：消除淬火应力，调整性能。
低温回火（ 150～ 250℃ ） → 回火 M ( 过饱和 F +薄片状 Fe2.4C ) + A'
淬火应力 ↓,韧性 ↑,保持淬火后的高硬度。
用于高 C工具钢等。
中温回火（ 350～ 500℃ ） →回火 T (F +细粒状 Cm )
弹性极限和屈服强度 ↑,韧性和硬度中等 。
用于 弹簧等。
高温回火（ 500～ 650℃ ） →回火 S (等轴状 F +粒状 Cm )
综合机械性能最好,即强度、塑性和韧性都较好 。
用于 重要零件。
调质处理 ——淬火 + 高温回火回火产物的组织形态比较回火 M × 400 回火 T × 7500 回火 S × 7500
M 低倍 T × 1000 S × 1000
回火时性能的变化回火温度 ↑ → 硬度、强度 ↓,塑性 ↑
2.4.4 钢的表面热处理 （表面淬火）
不改变心部组织，利用快速加热将表层 A化后进行淬火。
目的,提高表面硬度，保持心部良好的塑韧性。
感应加热表面淬火交变磁场 → 感应表面电流 → 表面加热特点
1) 加热速度快，晶粒度小，硬度 ↑，脆性 ↓
2) 表层残余压应力 → 提高疲劳强度
3) 不易氧化、脱碳、变形小。
4) 加热温度和淬硬层厚度容易控制。
火焰加热表面淬火 （乙炔－氧等火焰）
设备简单，但生产率低。
2.4.5 钢的化学热处理将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，
以改变表层的化学成分、组织和性能。
分类 —— 渗 C,N化,CN共渗、渗硼、渗铬、渗 Al等 。
钢的渗 C —— 气体、固体渗 C
低 C钢在高 C介质中加热到 900～ 950℃,保温 → 高碳表层（约 1.0%）
目的：表面硬度，耐磨性 ↑,心部保持一定的强度和塑韧性。
渗碳后的的热处理淬火直接淬火 ——晶粒粗大，残余 A多，耐磨性低，变形大。
一次淬火 ——加热温度 Ac3以上（心部性能 ↑ ）或 Ac1以上（表面性能 ↑ ）
二次淬火 ——Ac3以上（心部性能 ↑ ） + Ac1以上（表面性能 ↑ ）
低温回火,150～ 200℃,
消除淬火应力，提高韧性。
钢的氮化工件表面渗入 N原子，以提高硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。
氮化温度低 (500～ 600℃ )，时间长（ 20～ 50h）,渗层薄。
氮化前调质处理、氮化后无须淬火。
小结重点要求
1,A等温冷却曲线，转变温度与转变产物的组织形态,性能间的关系。
2,A连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对组织和性能的影响。
3,四种常规热处理的目的、工艺特点及应用。
一般要求
1,A晶粒长大的影响因素及控制方法。
2,非共析钢 C曲线的特点；淬透性的概念。
3,钢的表面淬火；化学热处理。
,钢的热处理,练习题
1,共析钢加热到相变点以上，用 图 1 的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？
各属于何种热处理方法？ （工程材料习题与辅导,P14,第 26题 ）
2,T12钢加热到 Ac1以上，用 图 2 的各种方法冷却，分析其所得到的组织。
（ 旧版 工程材料习题与辅导,P 23,第 22题 ）
3,残余奥氏体对钢淬火后的性能有何影响？用什么方法可以减少残余奥氏体的数量？
[思考题 ]
1,淬硬性和淬透性有什么不同？决定淬硬性和淬透性的因素是什么？
2,淬火内应力是怎样产生的？它与哪些因素有关？
,钢的热处理,练习题作 业 2e P 9 ~ 14 week10,Nov 2
2,21)~ 24）
3,22)~ 25）
4,19)~ 26）
作业 2d 参考答案 P 9-12
2,18) 在过冷 A等温转变产物中,P和 T的主要相同点是：
都是共析体（ F + 层片状 Fe3C）
不相同点是,T的层片间距较小
19) 用光学显微镜观察，上 B的组织特征呈（ ）状，
而下 B则呈（ ）状。
羽毛黑色针
20) M的显微组织形态主要有（ ）、（ ）两种。
其中（ ）的韧性较好。
板条状 针状板条 M
3,18) M是 C在 α -Fe中的过饱和固溶体。当 A向 M转变时，体积要收缩。
（ ）No
19) 当把亚共析钢加热到 Ac1 和 Ac3 之间的温度时，将获得由 F和 A
构成的两相组织，在平衡条件下，其中 A的 w(C)总是大于钢的 w(C)。
（ ）Yes
21) 当共析成分的 A在冷却发生 P转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（ ） No
作业 2d 参考答案 P 14
4,14) A向 P的转变是：
a,扩散型转变 b,非扩散型转变 c,半扩散型转变√
16) 共析钢的过冷 A在 550 ~ 350℃ 的温度区间等温转变时，所形成的组织是：
a,S b,下 B c,上 B d,P√
18) M的硬度取决于：
a,冷却速度 b,转变温度 c,碳含量√
5,25) M的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？
答,M的本质是 C在 α -Fe中的过饱和固溶体。
因为 M中 C的过饱和度大，固溶强化效果显著，所以其硬度很高。
高碳 M的脆性大，是由于其 C的过饱和度大，则内应力大。
另外，孪晶结构增加了其脆性。
of 2.4 (2b)
2.2 合金的结晶
2.3 金属的塑性加工
2.4 钢的热处理
2.5 钢的合金化
2.6 表面技术第 2章 金属材料的组织与性能控制 b
2.4.0 热处理的概念
2.4.1 钢在加热时的转变
2.4.2 钢在冷却时的转变
2.4.3 钢的普通热处理
2.4.4 钢的表面热处理
2.4.5 钢的化学热处理
2.4.6 钢的热处理新技术
2.4 钢的热处理热处理 的概念把固态金属材料在一定介质中的加热、保温和冷却，
以改变其组织和性能的一种工艺。
2.4.1 钢在加热时的转变临界温度平衡时,A1,A3,Acm
加热时,Ac1,Ac3,Accm
冷却时,Ar1,Ar3,Arcm
1．奥氏体的形成 —— Fe,C原子扩散和晶格改变的过程。
共析钢加热到 Ac1 以上时,P → A
共析钢 A化过程 —— 形核,长大,Fe3C完全溶解,C的均匀化。
亚（过）析钢的 A化 —— P → A后，先共析 F 或 Fe3CⅡ 溶解。
影响 A转变速度的因素加热温度和速度 ↑→ 转变快
C%↑ 或 Fe3C片间距 ↓ → 界面多，形核多 → 转变快合金元素 → A化速度 ↑或 ↓
A 晶粒度加热温度，保温时间 ↑→ 晶粒尺寸 ↓
合金碳化物 ↑,C% ↓ → 晶粒尺寸 ↓
2.4.2 钢在冷却时的转变
1,过冷 A的等温转变
2,过冷 A的连续冷却转变
1,过冷 A的等温转变过冷 A:
T < A1时,A不稳定。
A等温转变曲线
(TTT 或 C 曲线 )
共析钢的 C 曲线高温转变,A1 ~ 550℃
过冷 A → P 型组织中温转变,550℃ ~ MS
过冷 A →贝氏体 ( B )
低温转变,MS ~ Mf
过冷 A →马氏体 ( M )
0
1 时间/s
T/ ℃
M +A '
A 1
10 0
20 0
30 0
40 0
50 0
60 0
70 0
80 0
-10 0
100 10 10 10 10
2 3 4 5
A
M s
M f
过冷
A
过冷
A
A → M
A →下 B
A → S
转变开始转变结束
A
→上
B
A → T
A →
P
M
下 B
上 B
T
S
P 5~2 5H R C
25~ 35H R C
35~ 40H R C
40~ 50H R C
50~ 60H R C
60~ 65H R C
P 型组织 —— F + 层片状 Fe3C
珠光体 P
索氏体 S
屈氏体 T
层片间距,P > S > T
珠光体 P,3800×
索氏体
S
8000×
屈氏体
T
8000×
高温转变 过程 —— 晶格改变和 Fe,C原子扩散。
中温转变（ 550℃ ~ MS） —— C原子扩散,Fe原子不扩散过冷 A → 贝氏体 B（ 碳化物 + 含过饱和 C的 F ）
上 B,550 ~ 350℃ 产物 ——羽毛状，小片状 Fe3C分布在 F间。
上 B 强度和韧性差光学显微照片 1300× 电子显微照片 5000×45钢，上 B+下 B，× 400
下 B,350℃ ~ MS 产物下 B 韧性高，综合机械性能好。
F 针内定向分布着细小 Fe2.4C颗粒电子显微照片 12000×
T8钢，下 B,黑色针状光学显微照片 × 400
亚 （过） 共析钢 过冷 A的等温转变
0
1
时间/s
T/ ℃
A 1
100
200
300
400
500
600
700
800
-100
100 10 10 10 10
2 3 4 5
A
A → B
A → P
B
P
M+A '
M f
M s
0
1
时间/s
T/ ℃
100
200
300
400
500
600
700
800
-100
100 10 10 10
2 3 4
A
A → B
A → P
B
P+ F
M+A '
A 3
A → F
A+F
M f
M s
A 1
0
1
时间/s
T/ ℃
A 1
100
200
300
400
500
600
700
800
-100
100 10 10 10
2 3 5
A
M s
M f
A → B
A → P
B
P+Fe 3 C Ⅱ
M+A '
A cm
A →
Fe
3 C
Ⅱ
A+Fe 3 C Ⅱ
10
4
与共析钢相比,C曲线左移，
多一条过冷 A?F （ Fe3CⅡ ） 的转变开始线，且 Ms,Mf 线上 （下） 移。
2,过冷 A的连续冷却转变连续冷却 转变 (CCT)曲线
Ps ——A→P 开始线
Pf ——A→P 终止线
KK' —— P型转变终止线
Vk —— 上临界冷却速度
Vk' —— 下临界冷却速度
MS ——A→ M 开始温度
Mf ——A→ M 终止温度连续冷却 转变产物
CCT 和 TTT曲线的比较
CCT 位于 TTT曲线 右下方
CCT中没有 A→B 转变炉冷 →P (V≈０ )
空冷 →S (V≤Vk')
油冷 →T+M+A' (Vk' ～ Vk)
水冷 →M+A' (V≥Vk)
马氏体（ M） 转变特点
1) 无扩散
Fe 和 C 原子都不进行扩散，
M是 体心正方 的 C过饱和的 F，
固溶强化显著。
2) 瞬 时性
M 的形成速度很快，
温度 ↓则 转变量 ↑
3) 不彻底
M 转变 总要残留少量 A，
A中的 C%↑ 则 MS,Mf ↓
，残余 A含量 ↑
4) M形成时体积 ↑，
造成很大内应力。
M 的形态
C% < 0.25 % 时，为 板条 M（低碳 M）。
板条 M,平行的细板条束组成针状 M（ 凸透镜状）
C% > 1.0 % 时，为 针状 M 。
C% = 0.25~1.0 % 时，为 混合 M 。
Fe-1.8C，冷至 -100℃ Fe-1.8C，冷至 -60℃
M 的性能
C %↑→ M 硬度 ↑
针状 M 硬度高，塑韧性差。
板条 M 强度高，塑韧性较好。
亚共析钢 连续冷却转变炉冷 →F + P
空冷 →F + S
油冷 →T + M
水冷 →M
过共析钢 连续冷却转变炉冷 →P + Fe3CⅡ
空冷 →S + Fe3CⅡ
油冷 →T + M + A'
水冷 →M + A'
转变温度 对共析钢 硬度 和 韧性 的影响按转变温度的高低，
转变产物分别是：
P,S,T,上 B,下 B,M，
其硬度依次增加。
2.4.3 钢的普通热处理
1,退火
2,正火
3,淬火
4,回火
1．退火加热、保温后，缓冷 (炉冷 )→ 近平衡组织 P（ + F 或 Fe3CII ）
完全退火 （亚共析钢）
加热温度 Ac3+20～ 30℃
缓冷 → F + P
目的：
细化晶粒，均匀化组织降低硬度 → 切削性 ↑
等温退火：
等温转变 →F+ P,再缓冷球化退火 （过共析钢）
在 Ac１ +20～ 30℃ 等温，
使 Fe3CⅡ 球化,再缓冷 →
球状 P（ F+球状 Cm）
目的：
硬度 ↓,切削性 ↑,韧性 ↑
扩散退火加热至略低于固相线目的：使成分、组织均匀再结晶退火：
加热温度 TR+30～ 50℃
目的：消除加工硬化去应力退火加热温度＜ Ac1,
一般为 500～ 650℃
目的：
消除冷热加工后的内应力
２,正火应用：
1) 钢的最终热处理细化晶粒，组织均匀化，增加亚共析钢中 P(S)% → 强度、韧性、硬度 ↑
2) 预先热处理 ——淬火、球化退火前改善组织。
3) 增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。
加热温度
Ac3 ( Accm ) + 30～ 50℃,
空冷 → S （ + F 或 Fe3CII ）
3,淬火 （蘸火）
加热到 Ac3,Ac1以上，保温，快速冷却 → M 。
淬火温度
1) 亚共析钢 Ac3 + 30～ 50 ℃
2) 过共析钢 Ac1 + 30～ 50 ℃,
→ M + Fe3CII + A',硬度大。
A中 C%↓→ M脆性 ↓,残余 A%↓
淬火温度低 →M细小，淬火应力小。
冷却介质冷却速度,盐水 ＞ 水 ＞ 盐浴 ＞ 油淬火方法单介质淬火：水、油冷双介质淬火：水冷 + 油冷分级淬火,＞ Ms盐浴中均温＋空冷等温淬火（ 在盐、碱浴中） →下 B
钢的淬透性淬火时得到 M的能力，取决于临界冷却速度 VK 。
淬透性的应用按负载，选择不同淬透性的材料。
淬硬性,淬火后获得的最高硬度,C%↑→ 淬硬性 ↑
影响淬透性的因素除 Co外，合金使 VK↓,淬透性 ↑
(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
4,回火淬火后，加热到 Ac1以下，保温，冷却。
目的：消除淬火应力，调整性能。
低温回火（ 150～ 250℃ ） → 回火 M ( 过饱和 F +薄片状 Fe2.4C ) + A'
淬火应力 ↓,韧性 ↑,保持淬火后的高硬度。
用于高 C工具钢等。
中温回火（ 350～ 500℃ ） →回火 T (F +细粒状 Cm )
弹性极限和屈服强度 ↑,韧性和硬度中等 。
用于 弹簧等。
高温回火（ 500～ 650℃ ） →回火 S (等轴状 F +粒状 Cm )
综合机械性能最好,即强度、塑性和韧性都较好 。
用于 重要零件。
调质处理 ——淬火 + 高温回火回火产物的组织形态比较回火 M × 400 回火 T × 7500 回火 S × 7500
M 低倍 T × 1000 S × 1000
回火时性能的变化回火温度 ↑ → 硬度、强度 ↓,塑性 ↑
2.4.4 钢的表面热处理 （表面淬火）
不改变心部组织，利用快速加热将表层 A化后进行淬火。
目的,提高表面硬度，保持心部良好的塑韧性。
感应加热表面淬火交变磁场 → 感应表面电流 → 表面加热特点
1) 加热速度快，晶粒度小，硬度 ↑，脆性 ↓
2) 表层残余压应力 → 提高疲劳强度
3) 不易氧化、脱碳、变形小。
4) 加热温度和淬硬层厚度容易控制。
火焰加热表面淬火 （乙炔－氧等火焰）
设备简单，但生产率低。
2.4.5 钢的化学热处理将工件置于特定的介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，
以改变表层的化学成分、组织和性能。
分类 —— 渗 C,N化,CN共渗、渗硼、渗铬、渗 Al等 。
钢的渗 C —— 气体、固体渗 C
低 C钢在高 C介质中加热到 900～ 950℃,保温 → 高碳表层（约 1.0%）
目的：表面硬度，耐磨性 ↑,心部保持一定的强度和塑韧性。
渗碳后的的热处理淬火直接淬火 ——晶粒粗大，残余 A多，耐磨性低，变形大。
一次淬火 ——加热温度 Ac3以上（心部性能 ↑ ）或 Ac1以上（表面性能 ↑ ）
二次淬火 ——Ac3以上（心部性能 ↑ ） + Ac1以上（表面性能 ↑ ）
低温回火,150～ 200℃,
消除淬火应力，提高韧性。
钢的氮化工件表面渗入 N原子，以提高硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。
氮化温度低 (500～ 600℃ )，时间长（ 20～ 50h）,渗层薄。
氮化前调质处理、氮化后无须淬火。
小结重点要求
1,A等温冷却曲线，转变温度与转变产物的组织形态,性能间的关系。
2,A连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对组织和性能的影响。
3,四种常规热处理的目的、工艺特点及应用。
一般要求
1,A晶粒长大的影响因素及控制方法。
2,非共析钢 C曲线的特点；淬透性的概念。
3,钢的表面淬火；化学热处理。
,钢的热处理,练习题
1,共析钢加热到相变点以上，用 图 1 的冷却曲线冷却，各应得到什么组织？
各属于何种热处理方法？ （工程材料习题与辅导,P14,第 26题 ）
2,T12钢加热到 Ac1以上，用 图 2 的各种方法冷却，分析其所得到的组织。
（ 旧版 工程材料习题与辅导,P 23,第 22题 ）
3,残余奥氏体对钢淬火后的性能有何影响？用什么方法可以减少残余奥氏体的数量？
[思考题 ]
1,淬硬性和淬透性有什么不同？决定淬硬性和淬透性的因素是什么？
2,淬火内应力是怎样产生的？它与哪些因素有关？
,钢的热处理,练习题作 业 2e P 9 ~ 14 week10,Nov 2
2,21)~ 24）
3,22)~ 25）
4,19)~ 26）
作业 2d 参考答案 P 9-12
2,18) 在过冷 A等温转变产物中,P和 T的主要相同点是：
都是共析体（ F + 层片状 Fe3C）
不相同点是,T的层片间距较小
19) 用光学显微镜观察，上 B的组织特征呈（ ）状，
而下 B则呈（ ）状。
羽毛黑色针
20) M的显微组织形态主要有（ ）、（ ）两种。
其中（ ）的韧性较好。
板条状 针状板条 M
3,18) M是 C在 α -Fe中的过饱和固溶体。当 A向 M转变时，体积要收缩。
（ ）No
19) 当把亚共析钢加热到 Ac1 和 Ac3 之间的温度时，将获得由 F和 A
构成的两相组织，在平衡条件下，其中 A的 w(C)总是大于钢的 w(C)。
（ ）Yes
21) 当共析成分的 A在冷却发生 P转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（ ） No
作业 2d 参考答案 P 14
4,14) A向 P的转变是：
a,扩散型转变 b,非扩散型转变 c,半扩散型转变√
16) 共析钢的过冷 A在 550 ~ 350℃ 的温度区间等温转变时，所形成的组织是：
a,S b,下 B c,上 B d,P√
18) M的硬度取决于：
a,冷却速度 b,转变温度 c,碳含量√
5,25) M的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？
答,M的本质是 C在 α -Fe中的过饱和固溶体。
因为 M中 C的过饱和度大，固溶强化效果显著，所以其硬度很高。
高碳 M的脆性大，是由于其 C的过饱和度大，则内应力大。
另外，孪晶结构增加了其脆性。
of 2.4 (2b)
