2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-1
第 4 章 材料的强化与处理
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-2
钢的热处理
—— 固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。
特点,在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸
目的,改善材料的使用、工艺性能
基本过程,加热 → 保温 → 冷却
分类：
1 普通热处理
退火、正火
淬火、回火
2 表面热处理
表面淬火
化学热处理
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-3
加热和冷却时的相变点
Ac1
A1
Ar1
Ac3
A3
Ar3
Accm
Acm
Arcm
SP
G
Q
E
F
F+P P P+Fe3CⅡ
A
F+A A+ Fe
3CⅡ
℃
C%
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-4
钢在加热时的转变
加热工序的目的,得到奥氏体
奥氏体形成过程,
1 形核 在 F / Fe3C相界面上形核
2 晶核长大 F→ A晶格重构
Fe3C溶解,C→ A中扩散
3 残余 Fe3C溶解
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-5
Ac1~Accm Accm以上
Ac3以上
影响奥氏体晶粒大小的因素
4 奥氏体均匀化
对亚共析钢,P + F
对过共析钢,P+Fe3CⅡ
Ac1~Ac3 A+F A
A+Fe3CⅡ A
保温工序的目的,
得到成分均匀的奥氏体，消除内应力，促进扩散
影响奥氏体晶粒大小的因素,
1 加热温度 ↑，保温时间 ↑→ A晶粒长大快
2 加热速度 ↑→ A晶粒细
3 含碳量 ↑→ A晶粒细
4 原始组织细 → A晶粒细
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-6
钢在冷却时的转变
A1℃
t
等温冷却
连续冷却
过冷奥氏体,在 A1以下，未发生
转变的不稳定奥氏体。
按等温冷却方式测定，得到
过冷奥氏体等温转变曲线,
C曲线 （ TTT曲线 ）
按连续冷却方式测定，得到
过冷奥氏体连续冷却转变曲
线, CCT曲线
℃
t
A1
CCT
C曲线
Ms
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-7
共析钢 C曲线分析
1 孕育期 —— 表示过冷 A 的稳定程度
2 四个区域,
奥氏体稳定区
过冷奥氏体区
转变产物区
转变区
3 C曲线形状
4 三种转变类型
高温转变区,P型转变
中温转变区,B型转变
低温转变区,M型转变
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-8
珠光体转变
1 珠光体组成,F 和 Fe3C 的机械混合物
2 形成特点,在固态下形核、长大
是 扩散 型相变
3 形态：
片状
A1 ~650℃, 珠光体 P
650~600℃, 索氏体 S （ 细 P）
600~550℃, 托氏体 T （ 极细 P又称 屈氏体 ）
球状 —— Fe3C 呈球状
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-9
珠光体性能
? 珠光体 片越细 → HB↑,ζb↑
? C%相同时，球状 P 比片状 P → HB↓,ζb↓,δ↑
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-10
贝氏体转变
1 贝氏体组成,过饱和 F 和 碳化物的机械混合物
2 形成特点,在固态下形核、长大
是 半扩散 型相变
3 转变温度与形态：
550 ~350℃, 上贝氏体 B上
350℃ ~ Ms, 下贝氏体 B下
4 性能：
转变 ℃ ↓ → F片细，过饱和度 ↑
Fe3C细小，弥散度 ↑
→ HB↑,ζb↑
耐磨性 ↑,塑、韧性好
B下 的强韧性好
B上 无用
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-11
马氏体转变
1 马氏体组成,碳在 α- Fe中的过饱和固溶体
2 形成特点：
o 在固态下形核、长大
o 是 无扩散 型相变
o 变温形成，高速长大
o 转变不完全
（在含碳 >0.5%的钢中总有残余 A）
3 形态：
板条 M —— 低碳 M （ 位错 M）（ <0.2%C)
片状 M —— 高碳 M （ 孪晶 M） (>1.0%C)
0.2~1.0%C之间的钢得到混合 M
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-12
马氏体性能
1 高硬度
C%↑ →HB↑,马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量
即母相奥氏体的含碳量
2 塑韧性
低碳 M 塑韧性好
高碳 M塑韧性差
因此,低碳 M 强韧性好
高碳 M 必须回火
3 比容大
→ （高碳 ） M 易变形、开裂
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-13
影响 C曲线的因素
（即：影响奥氏体等温转变的因素，影响过冷奥氏体稳定性的因素）
1 含碳量 ↑ → 对亚共析钢 → C曲线右移
过共析钢 → C曲线左移
℃
t
A1
Cr,Mo,W,V
Cr,Mo,W,V
Co
先析出相
2 合金元素 （溶入 A后）
3 加热条件
加热温度 ↑，加热时间 ↑→
→ C曲线右移
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-14
钢的退火
典型零件的制造过程：
铸 /锻 → 预备热处理 → 粗加工 → 最终热处理 → 精加工
预备热处理目的：消除前道工序的缺陷
为后续工序作组织准备
最终热处理目的：满足使用性能要求
退火：加热、保温,慢冷 得到 P 类组织
退火的目的：软化、稳定化、细化、均匀化
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-15
完全退火和等温退火
—— 加热到 Ac3+30~50℃, 保温后炉冷
指加热到完全奥氏体化
目的：细化，软化
适用于：亚共析钢的铸、锻件，热轧型材，焊接件
组织,F + P
—— 加热到 Ac3（ Ac1） +20~50℃,
保温后在 Ar1以下等温后空冷
目的：细化，软化、省时
适用于：中、高合金钢
组织,F + P 或 Fe3C+ P t
℃
过共析钢亚共析钢
完全退火
等温退火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-16
球化退火和扩散退火
—— 加热到 Ac1+20~40℃, 保温后炉冷
目的：得到球状 Fe3C，软化
适用于：共析钢，过共析钢
组织：球状 P
—— 加热到 Ac3+150~300℃, 长时间保温后慢冷
目的：均匀成分
适用于：铸钢件
组织：晶粒粗大
思考：过共析钢怎样退火？
能用于亚共析钢吗？
扩散退火后应完全退火或正火 细化
扩散退火
均匀化退火
球化退火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-17
去应力退火和再结晶退火
—— 加热到 Ac1-100~200℃, 保温后炉冷
目的：去内应力，稳定组织
适用于：冷加工件，热加工件
组织：不变
—— 加热到 t再 +150~250℃,保温后空冷
目的：降低硬度，提高塑性
适用于：冷变形工件
组织：等轴晶粒
再结晶温度：
T再 =T熔 × 0.4
（绝对温度）
低温退火
低温退火
再结晶退火
去应力退火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-18
正火
—— 加热到 Ac3(Accm)+30~50℃, 保温后空冷
目的：细化晶粒，改善性能
组织,S
适用于：
低碳钢 → 改善切削加工性
过共析钢 → 消除网状 Fe3CⅡ
要求不高的结构件 →↑机械性能
正火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-19
正火与退火比较
1 硬度和强度,随 C%↑ → 正火与退火的差别越大
中、高碳钢正火后硬度偏高，不利于切削加工
2 退火强调软化，正火强调高效率
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-20
钢的淬火
目的,得到马氏体组织，
（贝氏体）
提高硬度和耐磨性
—— 加热、保温、快冷，提高硬度和耐磨性
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-21
淬火冷却条件
1,理想冷却速度,慢 — 快 — 慢
2,冷却介质,纯水，盐水，油，碱水，盐浴，碱浴
3,淬火方法,单液淬火，双液淬火，分级淬火，等温淬火
局部淬火，预冷淬火，冷处理
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-22
冷处理和局部淬火
分级淬火,在 Ms附近稍保温，使内外均温，最后得 M
等温淬火,在 Ms上等温，最后得到 B下
等温淬火的内应力最小，工件不易变形开裂，
→ 适合形状复杂零件
冷处理 —— 淬火后继续在 0℃ 以下冷却，
使残 A→ M
目的：稳定组织,↑HRC
用于：量具（模具）
局部淬火, 局部加热淬火
整体加热，局部冷却
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-23
钢的淬透性
淬透性 —— 钢淬火时获得 M的能力
淬硬层深度：
表面到半 M组织的距离
淬硬层深,→淬透性
淬硬层浅,→淬透性
用规定条件下淬硬层深度表示淬透性的大小
怎样表示淬透性大小？
↑
↓
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-24
淬 硬 性与淬 透 性
淬硬性 —— 钢淬火时的硬化能力 怎样表示淬硬性大小？
用正常淬火条件下能达到的最高硬度表示
概念区别,
1 淬 透 性是钢本身的固有属性
2 实际淬硬层深度与工件形状、大小、冷却介质、淬 透 性有关
3 淬硬性主要取决于 M的含碳量
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-25
钢的回火
回火 —— 淬火后在 A1以下加热、保温、冷却
目的：消除内应力，降低脆性
稳定组织和尺寸
获得所需性能
回火时的组织变化,
M分解
过饱和 α相 C析出 F 块状 F
ε碳化物 细 Fe3C 粒状 Fe3C
回火 M 回火 T 回火 S
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-26
回火时的性能变化
随回火温度 ↑→ ζb↓,ζS↓,HRC↓,δ↑,αK↑,ζe ↗↘
高碳回火 M,ζb ↑,HRC ↑, δ↓,αK↓
低碳回火 M,强韧性好 有时
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-27
回火种类
1 低温回火 （ 150~250℃ ）
组织：回火 M —— 极细 ε碳化物 + 过饱和 α相
目的,↓内应力,↓脆性，保持高硬度和耐磨性
适用：工具，量具，轴承 —— 高碳钢
渗碳件，表面淬火件 HRC58~62
2 中温回火 （ 350~500℃ ）
组织：回火 T —— 针状 F + 极细 Fe3C
目的：获得高 ζs, ζe HRC35~45
适用：弹簧，扳手，模具 —— 中高碳钢
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-28
高温回火和调质
3 高温回火 （ 500~650℃ ）
组织：回火 S —— 块状 F + 粒状 Fe3C
目的：获得良好的综合机械性能 HRC25~35
适用：轴，齿轮，螺栓等重要结构件 —— 中碳钢
淬火 + 高温回火 = 调质
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-29
回火硬度与回火温度
回火硬度主要取决于回
火温度和回火时间
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-30
第一类回火脆性, 250~400℃
每种钢都有，难以避免 —— 回火温度禁区
回火脆性
韧性随回火温度升高而升高？
300 600 ℃
αk回火脆性,在某温度区间回火时，
αk 显著降低
第二类回火脆性, 500~600℃
① 含 Cr,Mn,Ni的钢明显
② 可以消除,钢中加 Mo,W
回火后快冷
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-31
化学热处理
表面淬火
钢的表面热处理
对轴、齿轮、凸轮
的机械性能要求
表面：硬，耐磨，耐疲劳 M
心部：塑，韧，耐冲击 F,P
解决思路：
选材 低淬透性材料
工艺
只改变表层组织
同时改变表层
组织、成分
表面热处理
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-32
感应加热
表面淬火
交流电频率 ↑
集肤效应明显
加热层薄
淬硬层薄
交流电频率 ↑↑
涡流全部集中在最表层
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-33
感应加热淬火的特点
分类,高频（ 200~300 KHz）,超音频（ 20~40 KHz）
中频（ 2.5~8 KHz）,工频（ 50 Hz）
特点：
① 加热速度快，时间短
表层为极细的隐晶 M → 硬度高 脆性低 ζ-1↑
② 变形小，不易氧化脱碳
③ 易机械化、自动化
④ 设备价贵，维修调整困难
适用于：需淬硬层薄的中、小零件
多用于：中碳钢、中碳合金钢
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-34
化学热处理
目的,强化表面 → ↑表面 HRC,耐磨性,ζ-1,心部塑韧
保护表面 → ↑表面抗蚀性，耐热性
基本过程,分解 — 吸收 — 扩散
常用方法,渗碳
渗氮
碳氮共渗
气体渗碳
固
体
渗
碳
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-35
渗碳组织
缓冷, 表层：
心部：
淬火 +低温回火,
表层：
心部：淬透：
未淬透：
适用于, 受冲击载荷的耐磨件，低碳（合金）钢
渗层深度 —— 表层到过渡区的一半
P + 网状 Fe3CⅡ （ 空冷,S）
F + P
高碳回火 M + Fe3C或碳化物 + 残 A HRC60-64
低碳回火 M +（ F+T） HRC40-48,HRC30-40
F + P HRC25-40,HB100-150
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-36
热
处
理
零
件
设
计
要
求
避
免
尖
角
减
少
台
阶
外
形
简
单
对
称
均
匀
第 4 章 材料的强化与处理
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-2
钢的热处理
—— 固态下，通过加热、保温、冷却、改变组织得到所需性能的工艺方法。
特点,在固态下，只改变工件的组织，不改变形状和尺寸
目的,改善材料的使用、工艺性能
基本过程,加热 → 保温 → 冷却
分类：
1 普通热处理
退火、正火
淬火、回火
2 表面热处理
表面淬火
化学热处理
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-3
加热和冷却时的相变点
Ac1
A1
Ar1
Ac3
A3
Ar3
Accm
Acm
Arcm
SP
G
Q
E
F
F+P P P+Fe3CⅡ
A
F+A A+ Fe
3CⅡ
℃
C%
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-4
钢在加热时的转变
加热工序的目的,得到奥氏体
奥氏体形成过程,
1 形核 在 F / Fe3C相界面上形核
2 晶核长大 F→ A晶格重构
Fe3C溶解,C→ A中扩散
3 残余 Fe3C溶解
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-5
Ac1~Accm Accm以上
Ac3以上
影响奥氏体晶粒大小的因素
4 奥氏体均匀化
对亚共析钢,P + F
对过共析钢,P+Fe3CⅡ
Ac1~Ac3 A+F A
A+Fe3CⅡ A
保温工序的目的,
得到成分均匀的奥氏体，消除内应力，促进扩散
影响奥氏体晶粒大小的因素,
1 加热温度 ↑，保温时间 ↑→ A晶粒长大快
2 加热速度 ↑→ A晶粒细
3 含碳量 ↑→ A晶粒细
4 原始组织细 → A晶粒细
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-6
钢在冷却时的转变
A1℃
t
等温冷却
连续冷却
过冷奥氏体,在 A1以下，未发生
转变的不稳定奥氏体。
按等温冷却方式测定，得到
过冷奥氏体等温转变曲线,
C曲线 （ TTT曲线 ）
按连续冷却方式测定，得到
过冷奥氏体连续冷却转变曲
线, CCT曲线
℃
t
A1
CCT
C曲线
Ms
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-7
共析钢 C曲线分析
1 孕育期 —— 表示过冷 A 的稳定程度
2 四个区域,
奥氏体稳定区
过冷奥氏体区
转变产物区
转变区
3 C曲线形状
4 三种转变类型
高温转变区,P型转变
中温转变区,B型转变
低温转变区,M型转变
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-8
珠光体转变
1 珠光体组成,F 和 Fe3C 的机械混合物
2 形成特点,在固态下形核、长大
是 扩散 型相变
3 形态：
片状
A1 ~650℃, 珠光体 P
650~600℃, 索氏体 S （ 细 P）
600~550℃, 托氏体 T （ 极细 P又称 屈氏体 ）
球状 —— Fe3C 呈球状
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-9
珠光体性能
? 珠光体 片越细 → HB↑,ζb↑
? C%相同时，球状 P 比片状 P → HB↓,ζb↓,δ↑
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-10
贝氏体转变
1 贝氏体组成,过饱和 F 和 碳化物的机械混合物
2 形成特点,在固态下形核、长大
是 半扩散 型相变
3 转变温度与形态：
550 ~350℃, 上贝氏体 B上
350℃ ~ Ms, 下贝氏体 B下
4 性能：
转变 ℃ ↓ → F片细，过饱和度 ↑
Fe3C细小，弥散度 ↑
→ HB↑,ζb↑
耐磨性 ↑,塑、韧性好
B下 的强韧性好
B上 无用
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-11
马氏体转变
1 马氏体组成,碳在 α- Fe中的过饱和固溶体
2 形成特点：
o 在固态下形核、长大
o 是 无扩散 型相变
o 变温形成，高速长大
o 转变不完全
（在含碳 >0.5%的钢中总有残余 A）
3 形态：
板条 M —— 低碳 M （ 位错 M）（ <0.2%C)
片状 M —— 高碳 M （ 孪晶 M） (>1.0%C)
0.2~1.0%C之间的钢得到混合 M
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-12
马氏体性能
1 高硬度
C%↑ →HB↑,马氏体的硬度主要取决于马氏体的含碳量
即母相奥氏体的含碳量
2 塑韧性
低碳 M 塑韧性好
高碳 M塑韧性差
因此,低碳 M 强韧性好
高碳 M 必须回火
3 比容大
→ （高碳 ） M 易变形、开裂
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-13
影响 C曲线的因素
（即：影响奥氏体等温转变的因素，影响过冷奥氏体稳定性的因素）
1 含碳量 ↑ → 对亚共析钢 → C曲线右移
过共析钢 → C曲线左移
℃
t
A1
Cr,Mo,W,V
Cr,Mo,W,V
Co
先析出相
2 合金元素 （溶入 A后）
3 加热条件
加热温度 ↑，加热时间 ↑→
→ C曲线右移
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-14
钢的退火
典型零件的制造过程：
铸 /锻 → 预备热处理 → 粗加工 → 最终热处理 → 精加工
预备热处理目的：消除前道工序的缺陷
为后续工序作组织准备
最终热处理目的：满足使用性能要求
退火：加热、保温,慢冷 得到 P 类组织
退火的目的：软化、稳定化、细化、均匀化
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-15
完全退火和等温退火
—— 加热到 Ac3+30~50℃, 保温后炉冷
指加热到完全奥氏体化
目的：细化，软化
适用于：亚共析钢的铸、锻件，热轧型材，焊接件
组织,F + P
—— 加热到 Ac3（ Ac1） +20~50℃,
保温后在 Ar1以下等温后空冷
目的：细化，软化、省时
适用于：中、高合金钢
组织,F + P 或 Fe3C+ P t
℃
过共析钢亚共析钢
完全退火
等温退火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-16
球化退火和扩散退火
—— 加热到 Ac1+20~40℃, 保温后炉冷
目的：得到球状 Fe3C，软化
适用于：共析钢，过共析钢
组织：球状 P
—— 加热到 Ac3+150~300℃, 长时间保温后慢冷
目的：均匀成分
适用于：铸钢件
组织：晶粒粗大
思考：过共析钢怎样退火？
能用于亚共析钢吗？
扩散退火后应完全退火或正火 细化
扩散退火
均匀化退火
球化退火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-17
去应力退火和再结晶退火
—— 加热到 Ac1-100~200℃, 保温后炉冷
目的：去内应力，稳定组织
适用于：冷加工件，热加工件
组织：不变
—— 加热到 t再 +150~250℃,保温后空冷
目的：降低硬度，提高塑性
适用于：冷变形工件
组织：等轴晶粒
再结晶温度：
T再 =T熔 × 0.4
（绝对温度）
低温退火
低温退火
再结晶退火
去应力退火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-18
正火
—— 加热到 Ac3(Accm)+30~50℃, 保温后空冷
目的：细化晶粒，改善性能
组织,S
适用于：
低碳钢 → 改善切削加工性
过共析钢 → 消除网状 Fe3CⅡ
要求不高的结构件 →↑机械性能
正火
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-19
正火与退火比较
1 硬度和强度,随 C%↑ → 正火与退火的差别越大
中、高碳钢正火后硬度偏高，不利于切削加工
2 退火强调软化，正火强调高效率
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-20
钢的淬火
目的,得到马氏体组织，
（贝氏体）
提高硬度和耐磨性
—— 加热、保温、快冷，提高硬度和耐磨性
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淬火冷却条件
1,理想冷却速度,慢 — 快 — 慢
2,冷却介质,纯水，盐水，油，碱水，盐浴，碱浴
3,淬火方法,单液淬火，双液淬火，分级淬火，等温淬火
局部淬火，预冷淬火，冷处理
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-22
冷处理和局部淬火
分级淬火,在 Ms附近稍保温，使内外均温，最后得 M
等温淬火,在 Ms上等温，最后得到 B下
等温淬火的内应力最小，工件不易变形开裂，
→ 适合形状复杂零件
冷处理 —— 淬火后继续在 0℃ 以下冷却，
使残 A→ M
目的：稳定组织,↑HRC
用于：量具（模具）
局部淬火, 局部加热淬火
整体加热，局部冷却
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-23
钢的淬透性
淬透性 —— 钢淬火时获得 M的能力
淬硬层深度：
表面到半 M组织的距离
淬硬层深,→淬透性
淬硬层浅,→淬透性
用规定条件下淬硬层深度表示淬透性的大小
怎样表示淬透性大小？
↑
↓
2011-3-30 工程材料与材料成型基础 13-24
淬 硬 性与淬 透 性
淬硬性 —— 钢淬火时的硬化能力 怎样表示淬硬性大小？
用正常淬火条件下能达到的最高硬度表示
概念区别,
1 淬 透 性是钢本身的固有属性
2 实际淬硬层深度与工件形状、大小、冷却介质、淬 透 性有关
3 淬硬性主要取决于 M的含碳量
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钢的回火
回火 —— 淬火后在 A1以下加热、保温、冷却
目的：消除内应力，降低脆性
稳定组织和尺寸
获得所需性能
回火时的组织变化,
M分解
过饱和 α相 C析出 F 块状 F
ε碳化物 细 Fe3C 粒状 Fe3C
回火 M 回火 T 回火 S
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回火时的性能变化
随回火温度 ↑→ ζb↓,ζS↓,HRC↓,δ↑,αK↑,ζe ↗↘
高碳回火 M,ζb ↑,HRC ↑, δ↓,αK↓
低碳回火 M,强韧性好 有时
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回火种类
1 低温回火 （ 150~250℃ ）
组织：回火 M —— 极细 ε碳化物 + 过饱和 α相
目的,↓内应力,↓脆性，保持高硬度和耐磨性
适用：工具，量具，轴承 —— 高碳钢
渗碳件，表面淬火件 HRC58~62
2 中温回火 （ 350~500℃ ）
组织：回火 T —— 针状 F + 极细 Fe3C
目的：获得高 ζs, ζe HRC35~45
适用：弹簧，扳手，模具 —— 中高碳钢
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高温回火和调质
3 高温回火 （ 500~650℃ ）
组织：回火 S —— 块状 F + 粒状 Fe3C
目的：获得良好的综合机械性能 HRC25~35
适用：轴，齿轮，螺栓等重要结构件 —— 中碳钢
淬火 + 高温回火 = 调质
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回火硬度与回火温度
回火硬度主要取决于回
火温度和回火时间
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第一类回火脆性, 250~400℃
每种钢都有，难以避免 —— 回火温度禁区
回火脆性
韧性随回火温度升高而升高？
300 600 ℃
αk回火脆性,在某温度区间回火时，
αk 显著降低
第二类回火脆性, 500~600℃
① 含 Cr,Mn,Ni的钢明显
② 可以消除,钢中加 Mo,W
回火后快冷
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化学热处理
表面淬火
钢的表面热处理
对轴、齿轮、凸轮
的机械性能要求
表面：硬，耐磨，耐疲劳 M
心部：塑，韧，耐冲击 F,P
解决思路：
选材 低淬透性材料
工艺
只改变表层组织
同时改变表层
组织、成分
表面热处理
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感应加热
表面淬火
交流电频率 ↑
集肤效应明显
加热层薄
淬硬层薄
交流电频率 ↑↑
涡流全部集中在最表层
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感应加热淬火的特点
分类,高频（ 200~300 KHz）,超音频（ 20~40 KHz）
中频（ 2.5~8 KHz）,工频（ 50 Hz）
特点：
① 加热速度快，时间短
表层为极细的隐晶 M → 硬度高 脆性低 ζ-1↑
② 变形小，不易氧化脱碳
③ 易机械化、自动化
④ 设备价贵，维修调整困难
适用于：需淬硬层薄的中、小零件
多用于：中碳钢、中碳合金钢
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化学热处理
目的,强化表面 → ↑表面 HRC,耐磨性,ζ-1,心部塑韧
保护表面 → ↑表面抗蚀性，耐热性
基本过程,分解 — 吸收 — 扩散
常用方法,渗碳
渗氮
碳氮共渗
气体渗碳
固
体
渗
碳
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渗碳组织
缓冷, 表层：
心部：
淬火 +低温回火,
表层：
心部：淬透：
未淬透：
适用于, 受冲击载荷的耐磨件，低碳（合金）钢
渗层深度 —— 表层到过渡区的一半
P + 网状 Fe3CⅡ （ 空冷,S）
F + P
高碳回火 M + Fe3C或碳化物 + 残 A HRC60-64
低碳回火 M +（ F+T） HRC40-48,HRC30-40
F + P HRC25-40,HB100-150
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热
处
理
零
件
设
计
要
求
避
免
尖
角
减
少
台
阶
外
形
简
单
对
称
均
匀
