第四章 钢的热处理
引言：
1、热处理的概念
2、热处理的目的
将固态钢材采用适当的方式进行 加热、保温 和 冷 却以获得
所需组织与性能的工艺。
（ 1）提高钢的力学性能
（ 2）改善钢的工艺性能
第一节 钢的热处理原理
根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为：
1、整体热处理
2、表面热处理
表面淬火、气相沉积
3、化学热处理,渗碳、氮化、碳氮共渗
退火、正火、淬火、回火
第 4章 钢的热处理
热处理的理论依据
第 4章 钢的热处理
第一节 钢的退火与正火
1、概念,将钢加热到适当温度，保持一定时
间，然后 在炉中 缓慢地冷却的热处理工艺。
2、目的,
1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；
2）细化晶粒，消除组织缺陷；
3）消除内应力 。
一、钢的退火
第 4章 钢的热处理
3、分类：
根据钢的成分和处理目的的不同，可
分为 完全退火、球化退火和去应力退火。
（ 1）完全退火
1,定义,将钢加热 Ac3以上 30~50oC,完全奥
氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到 500oC 以
下，出炉空冷。
2,目的,细化晶粒，消除内应力，降低硬度，
以利于切削加工。
3,适用范围,亚共析钢型材 。
第 4章 钢的热处理
（ 2） 球化退火
1、定义,将钢加热到 Ac1以上 20~30 oC,
保温后随炉缓冷至 600 oC, 出炉空冷。
2、目的,降低硬度、提高塑性、改善切削
加工性能。
3、适用范围,主要用于过共析钢及合金工
具钢。
第 4章 钢的热处理
（ 3） 去应力退火
1、定义,将钢加热到 500--600 oC,保温
后随炉缓冷至 200--300 oC 出炉空冷。又称
低温退火。
2、目的,消除铸件、锻件和焊接件的内
应力 。（没有发生组织变化）
3、适用范围,用于所有的钢。
第 4章 钢的热处理
二、钢的正火
1、概念,
将钢件加热到 Ac3或 Accm线以上 30~50 oC,保温适
当的时间后，在 空气 中冷却的热处理工艺。
2、目的,
1）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加 工性
能；
2）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；
3）对高碳钢，可为球化退火作准备 。
第 4章 钢的热处理
退火与正火的加热温度范围
第 4章 钢的热处理
第二节 钢的淬火与回火
2、目的,
提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足
够的韧性。
1、概念,
将钢件加热到 Ac3或 Ac1以上某一温度，保持一
定时间后，快速冷却的热处理工艺。
一、钢的淬火
第 4章 钢的热处理
3、淬火剂,水、矿物油、盐水和碱水 等。
为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用
已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包
括 单液淬火、双液淬火、分级淬火 等，如图所示。
4,淬火方法,
第 4章 钢的热处理
4、淬火方法：
（ 1）单液淬火,将加热后的零件投入一种 冷却
剂中冷却至室温。
特点：操作简单，容易实现自动化。
（ 2）双液淬火, 先水后油，或先油后空气。
特点：可防止变形与开裂。
（ 3）分级淬火, 先放入一定温度的盐浴或碱浴中，
再空冷。
特点：有效减小内应力，防止变形与开裂；
但只适于小尺寸工件。
第 4章 钢的热处理
三、钢的回火
1、回火的概念,
将淬火后钢件再加热到 Ac1以下的某一温度，保
温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺 。
2、回火的目的,
降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，消
除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性
能。
第 4章 钢的热处理
3、回火的种类
按回火温度的不同，回火可分以下三种：
? 低温回火, 150 oC ~250 oC
? 中温回火, 350 oC ~500 oC
? 高温回火, 500 oC ~650 oC
第 4章 钢的热处理
1,低温回火（ 150~250） oC
目的,保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应 力,减
少钢的脆性。硬度为 58--64HRC。
主要用于,刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火
件和表面淬火件。
2、中温回火（ 350~500） oC
目的,获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。
又称 弹性 处理。硬度为 35--45HRC.
主要用于,弹性零件及热锻模具等。
3、高温回火（ 500~650） oC
目的,获得良好的综合力学性能。
又称 调质 处理。硬度为 25--35HRC.
主要用于,各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。
第 4章 钢的热处理
第四节 钢的表面热处理
引言,
为了兼顾零件表面和心部两种不同性
能要求,生产中广泛采用表面热处理的方法,
即表面淬火和化学热处理,
一、表面淬火
1、概念：指仅改变钢的表层组织的局
部热处理工艺。
第 4章 钢的热处理
2、种类
火焰加热表面淬火,
用氧 — 乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快
速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。
适用于含 C 0.35%~0.7%的中碳钢和中碳合金
钢，如 45,40Cr。
感应加热表面淬火,
用一定频率的感应电流使工件表面被快速加
热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。
适用于含 C 0.4%~0.5%的中碳钢和中碳合金钢，
如 40,40Cr。
第 4章 钢的热处理
第五节 钢的化学热处理
引言
1、概念,将钢置于一定温度的活性介质
中保温，使一种或几种元素渗入其表层，
以改变其化学成分、组织和性能的热处理
工艺。
2、分类,渗碳、渗氮,碳氮共渗
第 4章 钢的热处理
第六节 钢的渗碳
概念,将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳
原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。
目的,通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面
具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定
的强度和良好的韧性配合 。
渗碳方法,渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体
渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。
渗碳用钢,含碳量为 0.1%— 0.25%的低碳钢和低碳合
金钢。
第 4章 钢的热处理
第七节 钢的渗氮
概念, 渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原
子渗入工件表面的热处理工艺。
目的,是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热
硬性和耐蚀性等。
渗氮方法,气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是
气体渗氮。
渗氮用钢,优质碳素结构钢，如 20,40等；一般合金结构
钢，如 40Cr等；渗 氮 专用钢，如 38CrMoAlA。
第 4章 钢的热处理
第八节 其它化学热处理方法
碳氮共渗, 碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗
疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。
渗铬,有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨
性，可代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。
渗硼,十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损的能
力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大
气和水的腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工
件夹具。
第 4章 钢的热处理
引言：
1、热处理的概念
2、热处理的目的
将固态钢材采用适当的方式进行 加热、保温 和 冷 却以获得
所需组织与性能的工艺。
（ 1）提高钢的力学性能
（ 2）改善钢的工艺性能
第一节 钢的热处理原理
根据工艺类型、工艺名称和实现工艺的加热将热处理分为：
1、整体热处理
2、表面热处理
表面淬火、气相沉积
3、化学热处理,渗碳、氮化、碳氮共渗
退火、正火、淬火、回火
第 4章 钢的热处理
热处理的理论依据
第 4章 钢的热处理
第一节 钢的退火与正火
1、概念,将钢加热到适当温度，保持一定时
间，然后 在炉中 缓慢地冷却的热处理工艺。
2、目的,
1）降低硬度，提高塑性，改善加工性能；
2）细化晶粒，消除组织缺陷；
3）消除内应力 。
一、钢的退火
第 4章 钢的热处理
3、分类：
根据钢的成分和处理目的的不同，可
分为 完全退火、球化退火和去应力退火。
（ 1）完全退火
1,定义,将钢加热 Ac3以上 30~50oC,完全奥
氏体后，保温一定时间随之缓慢冷却到 500oC 以
下，出炉空冷。
2,目的,细化晶粒，消除内应力，降低硬度，
以利于切削加工。
3,适用范围,亚共析钢型材 。
第 4章 钢的热处理
（ 2） 球化退火
1、定义,将钢加热到 Ac1以上 20~30 oC,
保温后随炉缓冷至 600 oC, 出炉空冷。
2、目的,降低硬度、提高塑性、改善切削
加工性能。
3、适用范围,主要用于过共析钢及合金工
具钢。
第 4章 钢的热处理
（ 3） 去应力退火
1、定义,将钢加热到 500--600 oC,保温
后随炉缓冷至 200--300 oC 出炉空冷。又称
低温退火。
2、目的,消除铸件、锻件和焊接件的内
应力 。（没有发生组织变化）
3、适用范围,用于所有的钢。
第 4章 钢的热处理
二、钢的正火
1、概念,
将钢件加热到 Ac3或 Accm线以上 30~50 oC,保温适
当的时间后，在 空气 中冷却的热处理工艺。
2、目的,
1）对低碳钢，可细化晶粒，提高硬度，改善加 工性
能；
2）对中碳钢，可提高硬度和强度，作为最终热处理；
3）对高碳钢，可为球化退火作准备 。
第 4章 钢的热处理
退火与正火的加热温度范围
第 4章 钢的热处理
第二节 钢的淬火与回火
2、目的,
提高钢的硬度、强度和耐磨性并保持足
够的韧性。
1、概念,
将钢件加热到 Ac3或 Ac1以上某一温度，保持一
定时间后，快速冷却的热处理工艺。
一、钢的淬火
第 4章 钢的热处理
3、淬火剂,水、矿物油、盐水和碱水 等。
为了保证获得所需淬火组织，又要防止变形和开裂，必须采用
已有的淬火介质再配以各种冷却方法才能解决。通常的淬火方法包
括 单液淬火、双液淬火、分级淬火 等，如图所示。
4,淬火方法,
第 4章 钢的热处理
4、淬火方法：
（ 1）单液淬火,将加热后的零件投入一种 冷却
剂中冷却至室温。
特点：操作简单，容易实现自动化。
（ 2）双液淬火, 先水后油，或先油后空气。
特点：可防止变形与开裂。
（ 3）分级淬火, 先放入一定温度的盐浴或碱浴中，
再空冷。
特点：有效减小内应力，防止变形与开裂；
但只适于小尺寸工件。
第 4章 钢的热处理
三、钢的回火
1、回火的概念,
将淬火后钢件再加热到 Ac1以下的某一温度，保
温一定时间后，然后冷却到室温的热处理工艺 。
2、回火的目的,
降低淬火钢的脆性，提高韧性，调整硬度，消
除内应力，稳定工件的尺寸，获得所需要的力学性
能。
第 4章 钢的热处理
3、回火的种类
按回火温度的不同，回火可分以下三种：
? 低温回火, 150 oC ~250 oC
? 中温回火, 350 oC ~500 oC
? 高温回火, 500 oC ~650 oC
第 4章 钢的热处理
1,低温回火（ 150~250） oC
目的,保持淬火钢的高硬度和高耐磨性，降低淬火应 力,减
少钢的脆性。硬度为 58--64HRC。
主要用于,刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳淬火
件和表面淬火件。
2、中温回火（ 350~500） oC
目的,获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。
又称 弹性 处理。硬度为 35--45HRC.
主要用于,弹性零件及热锻模具等。
3、高温回火（ 500~650） oC
目的,获得良好的综合力学性能。
又称 调质 处理。硬度为 25--35HRC.
主要用于,各种重要结构零件如螺栓、齿轮及轴承。
第 4章 钢的热处理
第四节 钢的表面热处理
引言,
为了兼顾零件表面和心部两种不同性
能要求,生产中广泛采用表面热处理的方法,
即表面淬火和化学热处理,
一、表面淬火
1、概念：指仅改变钢的表层组织的局
部热处理工艺。
第 4章 钢的热处理
2、种类
火焰加热表面淬火,
用氧 — 乙炔火焰喷射到工件表面，使其被快
速加热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。
适用于含 C 0.35%~0.7%的中碳钢和中碳合金
钢，如 45,40Cr。
感应加热表面淬火,
用一定频率的感应电流使工件表面被快速加
热到淬火温度，并立即喷水冷却的操作方法。
适用于含 C 0.4%~0.5%的中碳钢和中碳合金钢，
如 40,40Cr。
第 4章 钢的热处理
第五节 钢的化学热处理
引言
1、概念,将钢置于一定温度的活性介质
中保温，使一种或几种元素渗入其表层，
以改变其化学成分、组织和性能的热处理
工艺。
2、分类,渗碳、渗氮,碳氮共渗
第 4章 钢的热处理
第六节 钢的渗碳
概念,将钢放入渗碳的介质中加热并保温，使活性碳
原子渗入钢的表层的工艺称为渗碳。
目的,通过渗碳及随后的淬火和低温回火，使表面
具有高的硬度、耐磨性和抗疲劳性能，而心部具有一定
的强度和良好的韧性配合 。
渗碳方法,渗碳方法有气体渗碳、固体渗碳和液体
渗碳。目前广泛应用的是气体渗碳法。
渗碳用钢,含碳量为 0.1%— 0.25%的低碳钢和低碳合
金钢。
第 4章 钢的热处理
第七节 钢的渗氮
概念, 渗氮俗称氮化，是指在一定温度下使活性氮原
子渗入工件表面的热处理工艺。
目的,是提高零件表面硬度、耐磨性、疲劳强度、热
硬性和耐蚀性等。
渗氮方法,气体渗氮、离子渗氮等。生产中应用较多的是
气体渗氮。
渗氮用钢,优质碳素结构钢，如 20,40等；一般合金结构
钢，如 40Cr等；渗 氮 专用钢，如 38CrMoAlA。
第 4章 钢的热处理
第八节 其它化学热处理方法
碳氮共渗, 碳氮同时渗入工件表层。提高表面硬度、抗
疲劳性和耐磨性，并兼具渗碳和渗氮的优点。
渗铬,有较好的耐蚀性和优良的抗氧化性、硬度和耐磨
性，可代替不锈钢和耐热钢用于机械和工具制造。
渗硼,十分优秀的耐磨性、耐腐蚀磨损和泥浆磨损的能
力，耐磨性明显优于渗氮、碳和碳氮共渗层，但不耐大
气和水的腐蚀。主要用于泥浆泵零部件、热作模具和工
件夹具。
第 4章 钢的热处理
