考试指导书—知识总结

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1、一、退火与正火一、退火与正火 第一部分热处理工艺第一部分热处理工艺编号名称适用材料温度范围/保温时间组织变化备注及硬度 中碳钢 790900；低碳钢一般 860900， 高碳钢 790840；低碳钢 9001000 改 善低碳钢性能获得(46)粗 AA 晶粒细化并均匀1完 全 退 火亚共析钢铸、 锻、件11001200A 化后补充进 行完全退火消除粗大魏氏组织2不完全 退火过共析钢锻、 扎件AC1AC3一般取 23h锻件终锻温度不高无 需细化晶粒时注：1）完全退火温度 AC3+(2040)主 要适用于中碳钢铸锻件。2）目的：降 低硬度、改善切削加工性能、去除内应 力； 3）碳钢 110230H

2、BS。 4）铸钢要 3 次升温 3 次保温，最后控 制冷却速度，最低到达 200 出炉空冷。3等温 退火合金钢铸锻 件A 化温度 830890 等温分解 600690等温 34h 复杂件 510hA-P；一般 500 复杂 3 00 出炉空冷目的同完全退火；硬度 190230；沿截 面分布组织与硬度均匀一致高碳工具钢740770 等温 600690 合金工具钢760880 等温 6707504球化 退火冷挤压钢件7201000 等温 670700A 化 23h，等 温 25h碳化物球状化除降低硬度改善切削性能外还为以后淬 火做准备，减小畸变和开裂 160255；（最低 300 出炉空冷） 钢铁

3、450650（低碳钢取下限）5去应力 退火热模具钢和 高合金钢65075028h一般 500，大截面 300 出炉冷却；去应 力退火温度一般比最后一次回火温度低 20-30，以免降低硬度和力学性能。6预防白点 退火大锻件先从 A 冷至 C 曲线“鼻”端后升高到稍低于 AC1 的温度长时间保 温热形变加工钢件冷却过程中氢呈气态析 出而形成发裂（白点）7均匀化 退火碳钢、合金 钢铸锻件105012001020h碳化物充分固溶；350 出炉空冷减少化学成分偏析和组织不均匀出现的 粗晶通过补充完全退火或正火来消除。8再结晶 退火冷变形件60070013h形变晶粒重新结晶为均匀等轴晶粒二段 正火在静止空

4、气中冷至 Ar1 附近后缓冷 9 正火等温 正火钢材或铸件AC3/ACcm + (3050)； 820990 快冷到 P 保温获得 P 后空中冷却注；1）过共析钢正火消除网状碳化物； 低碳钢改善切削加工性能。 2）所有钢铁材料通过正火均可使铸锻 件晶粒细化，消除内应力。 3）正火温度范围 820990。 4）c%0.4%的钢可用正火代替退火；多重 正火铸锻件AC3+(100150) 后 AC3+(3050)第一次正火消除热加工中形成的过热 组织，并使难溶第二相充分溶入 A， 二次正火使 A 晶粒细化。低碳钢可完全用正火代替。二、淬火二、淬火编号名称适用材料加热温度/温度范围/备注1亚共析钢AC

5、3+(3050)8009002共析、过共析钢AC1+(3050)780820空气炉中加热比在盐浴炉中加热高 1030； 采用油、硝盐淬火介质时，淬火温度应比水淬提高 20。3淬火合金钢AC1 或 3+(3050) 过热敏感性强（如锰钢） ，脱碳敏感性强（如钼钢）不宜取上限温度 4稳定化处理精密工模具、轴承、机床丝杠 120160 长期保温稳定化的 M 及残 A，稳定钢的组织及尺寸 高合金工具钢与不锈钢为了溶解的碳化物，应在 A 晶粒不过于粗大的情况下尽量提高温度，而缩短保温时间 形状简单的中、低碳钢、直径小于 400mm 的中碳合金钢可直接到温入炉加热。5加热速度复杂件、要求变形小、合金钢的大

6、型铸锻件：一般以 3070/h 限速升至 600700均温一段时间后以 50100 /h 升加热至淬火温度 保温时间=（升温时间+透热时间+转变时间） ；（组织转变时在升温到AC1 时便发生，因此其与透热时间又交差）6保温时间（分） 碳钢与低合金钢透热后保温 515min，合金结构钢透热后保温 1525min 可完成组织转变； 延迟淬火变形有要求件预冷时间（min）=12+（危险截面厚度/面积）（34） 双介质淬火工具钢碳素钢每 3mm 有效厚度在水中停留 1s 计算；形状复杂 45mm/s；大截面合金钢 0.30.6mm/sM 分级淬火大截面不适用分级盐浴的冷速一定要大于临界冷速。为了降低临

7、界冷速，加热温度可比普通淬火高 1020；截 面小的零件一般分级盐浴内停留 15min 或（30+5d）s 估计（d 为零件有效厚度/mm）B 等温淬火要求高韧性件由于下 B 转变不稳定，因此空冷到室温后常出现相当数量的淬火 M 和残留 A；大型零件要先淬入 较低温度的盐浴后进入等温盐浴（MsMs+30） ；等温后可用空气油或喷雾冷却减少附加的淬火 应力。喷液淬火剧部硬化（模具） 先模具内腔在水中激冷外部空冷；600 以下时油冷模压淬火板、片、细长杆有效减小淬火畸变7 冷却 方法喷雾淬火大型轴类（转子） 冷速可调，可满足不同钢种不同直径大锻件淬火要求，及同一零件不同部位对冷速的要求1）A 晶粒

8、超细化淬火a，采用极高加热速度的新能源，如激光、电子束、大功率的电脉冲感应加热；b，淬火得到 M 后 快速加热至 A 化温度；往返加热数次；c，在 A 和 F 两相区交替循环加热。8 提高 钢强 韧性2）碳化物超细化淬火a，高于正常温度淬火使碳化物溶解后在低于 Ar1 的中温内保温；b，直接淬火在 450650 回火， 析出极细碳化物，后在稍高于 AC1 加热淬火。c，调质后再低温淬火；3）亚温淬火在普通淬火与回火工艺之间插入一次或多次 + 双相区的亚温淬火。的淬 火工 艺4）控制 M、B 组织形态的淬火a）低碳合金钢复合组织淬火（关键在于 B 所占比例） ；b）中碳钢（中碳合金钢）高温淬火；

9、c） 高碳钢低温短时加热淬火 注：1）对于淬透性差、尺寸大的碳钢或低合金钢可以适当提高淬火温度。2）A 晶粒尺寸长大在 9001110 差别不大；1110-1300 差别很大；3）保温时间大于 100min 后 A 晶粒尺寸在 8501250 基本不长大；P27热处理手册 1三、回火三、回火编 号名称适用材料加热温度/组织变化备注1低温回火工具、轴承、表面硬化钢件150250回火 M保持高硬下降低脆性，减小内应力2中温回火弹簧、模具250500回火托氏体 (屈氏体)在高屈服优弹性下使钢具有一定的塑性和韧性3高温回火主轴、半轴、曲连杆、齿轮500700回火索氏体使钢具有高的强度，良好的塑性和韧性

10、 4去应力回火要求变形小及返修件600760消除内应力 铁基合金淬火后回火过程的组织转变铁基合金淬火后回火过程的组织转变 阶段回火温度/低碳钢板条状位错 M 组织转变高碳钢片状孪晶 M 组织转变准备阶段（碳 原子偏聚）25100C（N）原子在位错线附近位置偏聚。C%0.25%时不出现碳原子集群。碳原子集群化形成预脱溶原子团，进而形成长程有序 化或调幅结构第一阶段 （M 分解）10025020 钢中碳原子继续偏聚而不析出100 左右 M 共格析出-碳化物，0.2%C%0.3%中上述组织称为形成回火 M 第二阶段（残 留 A 分解）200300C%0.4%中不出现残留 AC%0.4%残留 A 分解

11、为下 B第但阶段（渗 碳体形成）250400在碳原子偏聚区直接形成渗碳体（-碳化物）出现片状渗碳体，400 左右其聚合、变粗球化，但仍 保留 M 晶体外形 400600位错胞及胞内位错线消失，内应力消失， 片状渗碳体聚集球化，内应力消失 500600Fe3C 溶解形成细小、弥散合金碳化物（二次硬化仅在 Cr、Mo、W、V、Ti、Nb 钢中析出） 回火第四阶段 600700 再结晶和晶粒长大，中、高碳钢中再结晶被抑制形成等轴 F，球状 Fe3C 粗化，附：各组织产生温度范围及特点附：各组织产生温度范围及特点组织PSQ/T粒状 B上 B下 B板条状 M片状 M 形成温度A1680680600600

12、550稍高于上 B600350350Ms 点或稍低350，c%0.2%200，c%1% 特点0.60.8m0.25m0.1m上 B 强度远低于下 B，其强度高韧性好。碳原子固溶强化，相变强化以及时效强 化 HRC2225333343低中碳合金钢中高碳钢 Ms35044，一般在 59 以上 备注共析钢片状 PA 过冷至“C 曲”线鼻子与 Ms 之间35#钢 Ms=350，含碳量越高 Ms 越低四、化学热处理（上）四、化学热处理（上）工艺与组织编 号名 称渗剂温度时间厚度性能与备注应用1渗 碳CO、 CH4900950216 h0.5 2mm无碳型：高碳 M+残留 A 过度 到低碳 M；含碳型：细

13、小针 状 M+细小颗粒状化合物+少 量残留 A+无碳型组织提高耐磨、疲劳及硬度。 注：碳势 Cp指含碳气氛在一定温度下与钢 件表面处于平衡时可使钢表面达到的碳含量； 表面 c%控制 0.9%左右，（A）15%低碳（合 金）钢、 冲击和耐 磨件2碳 氮 共 渗气体 8208 60 盐浴 840 95026h0.2 1.6 mm碳势用露点仪、C02 红外仪 直接测量，氧探头间接测量。提高耐磨、疲劳及硬度，较好淬透性，耐回火性。渗速快，表面 c%0.6%，N%在 0.1%0.4%；气 体碳氮共渗又称“气体软氮化” 。低碳钢、 低碳合金 钢3渗 氮气体 NH3480570360 h0.3 0.8 mm

14、含氮 M（渗氮后快冷） ，介稳 相 Fe16N2 或 Fe8N高耐磨、耐蚀（指大气、雨水、海水） 、及抗咬 合性能。 注：NH3 分解率控制在 15%40%；太低易出脆性 亮白层，太高 N%含量降低。一般钢和 部分非铁 金属4氮 碳 共 渗NH3+ RX 或 NX； 尿素560580Fe23（N，C）为主，含有 Fe4N 化合物，弥散相析出层 及含氮铁素体过度层。提高耐磨、耐蚀、硬度及抗咬合性能。 注：NX（CO2%10%，CO%5%，H21%，余 量为 N2）放热式气氛排除有毒物质 HCN 少，制 备成本低，便于推广。碳素钢及 铸件5渗 硼B4 及 B-Fe 型、8001000 26h404

15、 50m单相 Fe2B，双相 FeB+Fe2B1）耐磨性优于渗氮、氮碳共渗、镀硬铬； 2）耐蚀性在硫酸、盐酸、磷酸耐蚀性好，硝酸 差； 3）抗高温氧化性能良好，可在 800以下工模具、 农用及矿 山机械；硼砂空气中使用。6渗 硅9501100 210 h509 0 m硅在 铁中的固溶体；有时 分两层，外层 Fe3Si（）内层含硅的 固溶体减磨、抗氧化、抗腐蚀7渗 硫含硫 盐以 FeS 为主的化学反应覆层； 250以下盐浴渗硫 515m； 500以上气相或离子渗硫 2550mFeS 六方晶系受力沿晶面滑移；渗硫层平均 17nm 的微孔，吸附润滑油上述机理使其具有良好的润 滑减磨作用四、化学热处理（下）四、化学热处理（下）编 号名 称工艺与组织性能与备注应用渗 铝热镀法：680780铝液或熔融铝合金液； 热镀扩散法：先热镀后在 800950 温度下使覆盖层 转变成铝铁化合物层。28h；5090m可比不锈钢的耐蚀（冷蚀：雨水、普通水、海水腐蚀；热蚀： 在 SO2，H2S 等气氛的高温腐蚀） ，耐热性。 力学性能：s 与 基本不变，抗高温蠕变性能提高； 形状简单， 管、丝、板 及型材渗 锌热镀锌 430530粉末渗锌 340440 ；28h；10100m 渗锌层：锌基固溶体；扩散层： Fe5Zn26、FeZn17：FeZn13 等组成的铁锌化合物