热处理有2个热处理组织照片

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1、第四章第四章 材料的改性材料的改性改造材料性能的手段改造材料性能的手段改造材料性能的手段改造材料性能的手段改变材料的成分改变材料的成分改变材料的成分改变材料的成分采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。采用不同的加工工艺改变材料的内部结构。4.1 4.1 钢的热处理钢的热处理1 1 1 1、热处理：、热处理：、热处理：、热处理：将钢在固态下采用适当的方式进行加热、将钢在固态下采用适当的方式进行加热、将钢在固态下采用适当的方式进行加热、将钢在固态下采用适当的方式进行加热、 保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺保温和冷

2、却以获得所需的组织结构与性能的工艺保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺保温和冷却以获得所需的组织结构与性能的工艺要素：加热、保温、冷却要素：加热、保温、冷却要素：加热、保温、冷却要素：加热、保温、冷却临界温度临界温度加热加热加热加热保温保温保温保温12 2、热处理特点：、热处理特点：、热处理特点：、热处理特点：只通过只通过只通过只通过改变工件的组织改变工件的组织改变工件的组织改变工件的组织来改变性能，来改变性能，来改变性能，来改变性能， 而而而而不改变其形状。不改变其形状。不改变其形状。不改变其形状。 3 3、热处理适用范围：、热处理适用范围：、热处理适用范围：、热处理适用范围：只适用于

3、固态下发生相变的材料，只适用于固态下发生相变的材料，只适用于固态下发生相变的材料，只适用于固态下发生相变的材料， 不发生固态相变的材料不能用热处理强化。不发生固态相变的材料不能用热处理强化。不发生固态相变的材料不能用热处理强化。不发生固态相变的材料不能用热处理强化。 4 4、热处理的分类、热处理的分类、热处理的分类、热处理的分类整体整体整体整体热处理热处理热处理热处理 表面表面表面表面热处理热处理热处理热处理退火；正火；退火；正火；退火；正火；退火；正火；淬火；回火；淬火；回火；淬火；回火；淬火；回火；表面淬火表面淬火表面淬火表面淬火 化学化学化学化学 热处理热处理热处理热处理感应加热淬火感应

4、加热淬火感应加热淬火感应加热淬火火焰加热淬火火焰加热淬火火焰加热淬火火焰加热淬火渗碳；渗氮；渗碳；渗氮；渗碳；渗氮；渗碳；渗氮；碳氮共渗；碳氮共渗；碳氮共渗；碳氮共渗；热处理热处理(1)(1)按照国家标准按照国家标准按照国家标准按照国家标准2(2)(2)按零件按零件按零件按零件在生产中工艺流程的位置和作用不同在生产中工艺流程的位置和作用不同在生产中工艺流程的位置和作用不同在生产中工艺流程的位置和作用不同为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或为随后的加工（冷拔、冲压、切削）或进一步热处理作准备的热处理。进一步热处理作准备的热处理。进

5、一步热处理作准备的热处理。进一步热处理作准备的热处理。预备热处理预备热处理预备热处理预备热处理最终热处理最终热处理最终热处理最终热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理赋予工件所要求的使用性能的热处理。4.1.14.1.1钢的整体热处理工艺钢的整体热处理工艺1 1、退火、退火、退火、退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却 ( (炉冷炉冷炉冷炉冷) )的热处理工艺。的热处理工艺。的热处理工艺。的热处理工艺。第二类退火：第二类退

6、火：第二类退火：第二类退火：以改变组织与性能为目的以改变组织与性能为目的以改变组织与性能为目的以改变组织与性能为目的的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。 完全退火、等温退火、球化退火等。完全退火、等温退火、球化退火等。完全退火、等温退火、球化退火等。完全退火、等温退火、球化退火等。第一类退火：第一类退火：第一类退火：第一类退火：不以组织转变为目的不以组织转变为目的不以组织转变为目的不以组织转变为目的的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。的退火工艺方法。 均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。均匀化退火、再结晶退火、去应力退

7、火。均匀化退火、再结晶退火、去应力退火。3工艺：工艺：工艺：工艺：随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却随炉缓慢冷却至至至至500500以下以下以下以下空冷。空冷。空冷。空冷。AcAc3 3+30+305050，保温一定时间，保温一定时间，保温一定时间，保温一定时间，(1)(1)完全退火完全退火完全退火完全退火空冷空冷空冷空冷炉冷炉冷炉冷炉冷FeFeC%C%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s /s温度温度温度温度/AcAc3 3AcAc1 1AcAc3 3+30+305050目的：目的：目的：目的：细化组织；降低硬度、改善切削加工性能；细化组织；降低硬度、改善切削加工性能；细化组织；降

8、低硬度、改善切削加工性能；细化组织；降低硬度、改善切削加工性能； 去除内应力。去除内应力。去除内应力。去除内应力。4应用：应用：应用：应用：w wC C=0.3=0.30.6%0.6%的中碳及中碳合金钢的铸件、的中碳及中碳合金钢的铸件、的中碳及中碳合金钢的铸件、的中碳及中碳合金钢的铸件、 锻件、轧制件及焊接件。锻件、轧制件及焊接件。锻件、轧制件及焊接件。锻件、轧制件及焊接件。不适于过共析钢不适于过共析钢不适于过共析钢不适于过共析钢C C0.3%0.3%不宜用退火方式改善切削加工性能不宜用退火方式改善切削加工性能不宜用退火方式改善切削加工性能不宜用退火方式改善切削加工性能组织：组织：组织：组织：

9、平衡组织平衡组织平衡组织平衡组织对于某些对于某些对于某些对于某些A A A A比较稳定的合金钢，比较稳定的合金钢，比较稳定的合金钢，比较稳定的合金钢，需十几个小时甚至几天。需十几个小时甚至几天。需十几个小时甚至几天。需十几个小时甚至几天。退火时间很长退火时间很长退火时间很长退火时间很长完全退火完全退火完全退火完全退火的局限性：的局限性：的局限性：的局限性：5保温后保温后保温后保温后快冷到快冷到快冷到快冷到ArArArAr1 1 1 1以下以下以下以下某一温度下某一温度下某一温度下某一温度下等温保温等温保温等温保温等温保温，使过冷使过冷使过冷使过冷A A A A转转转转变为变为变为变为P P P

10、 P体，体，体，体，等温退火等温退火等温退火等温退火工艺：工艺：工艺：工艺：A AFeFeC%C%GGP PS SQ时间时间时间时间/s /s温度温度温度温度/AcAc3 3ArAr1 1时间时间时间时间/s /s温度温度温度温度/AcAc1 1ArAr1 1AcAc1 1+20+204040空冷空冷空冷空冷相变完成后相变完成后相变完成后相变完成后空冷至室温。空冷至室温。空冷至室温。空冷至室温。亚共析亚共析亚共析亚共析AcAc3 3+30+305050；AcAc3 3+30+305050共、过共析共、过共析共、过共析共、过共析AcAc1 1+20+204040空冷空冷空冷空冷APAP特点：特点

11、：特点：特点：大大大大大大大大缩短缩短缩短缩短合金钢合金钢合金钢合金钢(A(A(A(A较稳定较稳定较稳定较稳定) ) ) )的的的的退火时间退火时间退火时间退火时间。应用：应用：应用：应用：A A A A较稳定的较稳定的较稳定的较稳定的合金钢合金钢合金钢合金钢转变易控制转变易控制转变易控制转变易控制，能获得均匀的预期组织；，能获得均匀的预期组织；，能获得均匀的预期组织；，能获得均匀的预期组织；6炉炉炉炉冷冷冷冷将钢中将钢中将钢中将钢中渗碳体球状化渗碳体球状化渗碳体球状化渗碳体球状化的退火工艺的退火工艺的退火工艺的退火工艺球化退火球化退火球化退火球化退火600600空冷。空冷。空冷。空冷。FeF

12、eC%C%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s /s温度温度温度温度/AcAc1 1ArAr1 1AcAc1 110102020炉冷炉冷炉冷炉冷空空空空冷冷冷冷空空空空冷冷冷冷目的：目的：目的：目的：降低硬度降低硬度降低硬度降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；，提高塑性，改善切削加工性能；，提高塑性，改善切削加工性能；，提高塑性，改善切削加工性能；工艺：工艺：工艺：工艺：AcAc1 1(10(1020)20)保温，保温，保温，保温，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能，为以后为以后为以后

13、为以后的淬火作组织准备的淬火作组织准备的淬火作组织准备的淬火作组织准备。等温冷却或缓慢冷却，等温冷却或缓慢冷却，等温冷却或缓慢冷却，等温冷却或缓慢冷却，7退火组织：退火组织：退火组织：退火组织：球状球状球状球状P P(F+(F+颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体颗粒状渗碳体) )。应用：应用：应用：应用：共析共析共析共析和和和和过共析过共析过共析过共析成分的碳钢和合金钢锻、轧件。成分的碳钢和合金钢锻、轧件。成分的碳钢和合金钢锻、轧件。成分的碳钢和合金钢锻、轧件。 球化退火前球化退火前球化退火前球化退火前原始组织中原始组织中原始组织中原始组织中不允许有网状不允许有网状不允许有网状不允许有网状F

14、eFe3 3C C存在，存在，存在，存在，否则球化效果不好否则球化效果不好否则球化效果不好否则球化效果不好( (难以将网状碳化物熔断、球化难以将网状碳化物熔断、球化难以将网状碳化物熔断、球化难以将网状碳化物熔断、球化) )。如有，应先进行如有，应先进行如有，应先进行如有，应先进行正火正火正火正火，以，以，以，以消除网状消除网状消除网状消除网状FeFe3 3C C。8空冷空冷空冷空冷FeFeC%C%C%C%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s /s温度温度温度温度/AcAc3 311001100左右左右左右左右保温保温保温保温101015h15h工艺：工艺：工艺：工艺： AcAc3 3+

15、150+150200(200(温度高温度高温度高温度高) ) ，保温，保温，保温，保温101015h15h，随炉缓冷到随炉缓冷到随炉缓冷到随炉缓冷到350350，出炉空冷。出炉空冷。出炉空冷。出炉空冷。退火组织：退火组织：退火组织：退火组织：粗大过热平衡组织粗大过热平衡组织粗大过热平衡组织粗大过热平衡组织退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒退火后需进行一次完全退火或正火来细化晶粒应用：应用：应用：应用：质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件质量要求高的合金钢铸锭、铸件或锻件质量要求

16、高的合金钢铸锭、铸件或锻件(4)(4)均匀化退火均匀化退火均匀化退火均匀化退火( (扩散退火扩散退火扩散退火扩散退火) )目的：目的：目的：目的：减轻化学成分偏析和组织不均匀性。减轻化学成分偏析和组织不均匀性。减轻化学成分偏析和组织不均匀性。减轻化学成分偏析和组织不均匀性。炉冷炉冷炉冷炉冷3503509(5)(5)去应力退火去应力退火去应力退火去应力退火目的：目的：目的：目的：消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性，消除残余内应力，提高工件尺寸稳定性， 防止变形和开裂。防止变形和开裂。防止变形和开裂。防止变形和开裂。( (不发

17、生组织的转变不发生组织的转变不发生组织的转变不发生组织的转变) )工艺：工艺：工艺：工艺：工件随炉缓慢加热到工件随炉缓慢加热到工件随炉缓慢加热到工件随炉缓慢加热到AcAc1 1-(100-(100200)200)保温，保温，保温，保温，随炉缓慢冷却至随炉缓慢冷却至随炉缓慢冷却至随炉缓慢冷却至200200出炉出炉出炉出炉FeFeC%C%A AGGP PS SQ时间时间时间时间/s /s温度温度温度温度/AcAc1 1500500650650空冷空冷空冷空冷炉冷炉冷炉冷炉冷200200应用：应用：应用：应用：铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件铸件、锻件、焊

18、接件、冷冲压件及机加工件铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件10A AFeFeC%C%GGP PS SQ时间时间时间时间/s /s温度温度温度温度/AcAc3 3（AcAc1 1）2 2、正火、正火、正火、正火消除消除消除消除过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢二次网状渗碳体二次网状渗碳体二次网状渗碳体二次网状渗碳体，有利于球化退，有利于球化退，有利于球化退，有利于球化退火的进行。火的进行。火的进行。火的进行。(1)(1)目的：目的：目的：目的：细化晶粒，细化晶粒，细化晶粒，细化晶粒，提高提高提高提高低碳钢、低碳低合金钢低碳钢、低碳低合金钢低碳钢、低碳低合金钢低碳钢、低碳低合金钢硬度硬度硬度硬度

19、 (140 (140190HBS)190HBS)，改善切削加工性；，改善切削加工性；，改善切削加工性；，改善切削加工性；在静止的空气中冷却。在静止的空气中冷却。在静止的空气中冷却。在静止的空气中冷却。AcAc3 3(Ac(Ac1 1)+)+30305050空冷空冷空冷空冷加热到加热到加热到加热到AcAc3 3( (或或或或AcAccmcm)+30)+305050，完全，完全，完全，完全A A化后，化后，化后，化后，(2)(2)工艺：工艺：工艺：工艺：11(3)(3)组织：组织：组织：组织： 伪共析组织伪共析组织伪共析组织伪共析组织C%=0.6%C%=0.6%1.4%1.4%，伪共析的伪共析的伪

20、共析的伪共析的P P或或或或索氏体索氏体索氏体索氏体S S。C%C%0.6%0.6%，S S+有少量的有少量的有少量的有少量的F F。(4)(4)优点优点优点优点( (与退火比与退火比与退火比与退火比) )力学性能高力学性能高力学性能高力学性能高 退火组织退火组织正火组织正火组织操作方便操作方便操作方便操作方便生产周期短、耗能少生产周期短、耗能少生产周期短、耗能少生产周期短、耗能少12e.e.e.e.用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件用于某些碳钢、低合金钢的淬火返修件 注：注：注：注：不适于高不适于高不适于高不适于高合金钢合金

21、钢合金钢合金钢(C(C曲线右移，曲线右移，曲线右移，曲线右移，空气中也能淬火空气中也能淬火空气中也能淬火空气中也能淬火) )(5)(5)应用应用应用应用a. a.改善低碳钢的切削加工性能改善低碳钢的切削加工性能改善低碳钢的切削加工性能改善低碳钢的切削加工性能b.b.中碳结构钢件的预备热处理中碳结构钢件的预备热处理中碳结构钢件的预备热处理中碳结构钢件的预备热处理 c. c.普通结构零件的最终热处理普通结构零件的最终热处理普通结构零件的最终热处理普通结构零件的最终热处理 d.d.消除过共析钢的网状碳化物消除过共析钢的网状碳化物消除过共析钢的网状碳化物消除过共析钢的网状碳化物 133 3 3 3、钢

22、的淬火、钢的淬火、钢的淬火、钢的淬火淬火加热温度淬火加热温度淬火加热温度淬火加热温度温度过低温度过低温度过低温度过低( (AcAc3 3) )：淬火组织中有淬火组织中有淬火组织中有淬火组织中有F F残残残残。FeFeC%C%A AGGP PS SQQ(1)(1)钢的淬火工艺钢的淬火工艺钢的淬火工艺钢的淬火工艺淬火淬火淬火淬火将钢加热到将钢加热到将钢加热到将钢加热到AcAc3 3或或或或AcAcl l以上以上以上以上，保持一定时间后以，保持一定时间后以，保持一定时间后以，保持一定时间后以适适适适 当速度冷却，当速度冷却，当速度冷却，当速度冷却，获得获得获得获得马氏体和马氏体和马氏体和马氏体和(

23、(或或或或) )贝氏体贝氏体贝氏体贝氏体组织。组织。组织。组织。温度过高：温度过高：温度过高：温度过高：A A A A晶粒粗化，晶粒粗化，晶粒粗化，晶粒粗化，M M M M粗大，使钢的脆性增大；粗大，使钢的脆性增大；粗大，使钢的脆性增大；粗大，使钢的脆性增大； 淬火组织：淬火组织：淬火组织：淬火组织：细小而均匀的细小而均匀的细小而均匀的细小而均匀的M M M M。a. a.亚共析钢亚共析钢亚共析钢亚共析钢AcAc3 3+30+305050预备热处理组织：预备热处理组织：预备热处理组织：预备热处理组织：退火退火退火退火或或或或正火正火正火正火组织。组织。组织。组织。淬火应力增大，淬火应力增大，淬

24、火应力增大，淬火应力增大，易产生变形和开裂。易产生变形和开裂。易产生变形和开裂。易产生变形和开裂。氧化脱碳严重；氧化脱碳严重；氧化脱碳严重；氧化脱碳严重；14过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢M+M+粒状渗碳体粒状渗碳体粒状渗碳体粒状渗碳体+A+A残残残残 ( (预备组织为预备组织为预备组织为预备组织为P P球球球球) )过共析钢过共析钢过共析钢过共析钢加热温度加热温度加热温度加热温度大于大于大于大于AcAccmcm，有害：，有害：，有害：，有害：)A)A的的的的C%C%增加，增加，增加，增加，MsMs和和和和MfMf点降低，淬火后点降低，淬火后点降低，淬火后点降低，淬火后A A残残残残增加，使

25、增加，使增加，使增加，使 钢的钢的钢的钢的硬度和耐磨性降低。硬度和耐磨性降低。硬度和耐磨性降低。硬度和耐磨性降低。)A)A晶粒粗大，晶粒粗大，晶粒粗大，晶粒粗大，MM片粗片粗片粗片粗，使钢的脆性增大。，使钢的脆性增大。，使钢的脆性增大。，使钢的脆性增大。组织：组织：组织：组织：共析钢共析钢共析钢共析钢M+AM+A残残残残FeFeC%C%A AGGP PS SQ)淬火淬火淬火淬火应力大应力大应力大应力大，工件表面，工件表面，工件表面，工件表面氧化氧化氧化氧化、脱碳脱碳脱碳脱碳严重。严重。严重。严重。b.b.共析钢、过共析钢共析钢、过共析钢共析钢、过共析钢共析钢、过共析钢 过共析钢组织中有未溶渗碳

26、体，过共析钢组织中有未溶渗碳体，过共析钢组织中有未溶渗碳体，过共析钢组织中有未溶渗碳体，淬火后钢的硬度和耐磨性高。淬火后钢的硬度和耐磨性高。淬火后钢的硬度和耐磨性高。淬火后钢的硬度和耐磨性高。 AcAc1 1+30+30505015c. c.合金钢合金钢合金钢合金钢 AcAc1 1(Ac(Ac3 3)+50)+50100100提高淬火温度有利于合金元素在提高淬火温度有利于合金元素在提高淬火温度有利于合金元素在提高淬火温度有利于合金元素在A A A A中充分溶解和均匀化。中充分溶解和均匀化。中充分溶解和均匀化。中充分溶解和均匀化。淬火介质淬火介质淬火介质淬火介质a. a.理想淬火冷却速度理想淬火

27、冷却速度理想淬火冷却速度理想淬火冷却速度得到得到得到得到M M M M；避免零件的变形和开裂；避免零件的变形和开裂；避免零件的变形和开裂；避免零件的变形和开裂A A时间时间(s)3001021031010800-100100200500600700温度温度温度温度()()0400A A1 1MsMsMMf fv vk k) )淬火冷却速度必须大于淬火冷却速度必须大于淬火冷却速度必须大于淬火冷却速度必须大于v vk k)“ “鼻子鼻子鼻子鼻子” ”附近快冷；附近快冷；附近快冷；附近快冷；“ “鼻子鼻子鼻子鼻子” ”上方，上方，上方，上方，在不出现在不出现在不出现在不出现P P前提下，前提下，前提

28、下，前提下，尽量缓冷尽量缓冷尽量缓冷尽量缓冷，以，以，以，以降低零件的热应力；降低零件的热应力；降低零件的热应力；降低零件的热应力；“鼻子鼻子鼻子鼻子”下方下方下方下方M M M M转变区，转变区，转变区，转变区，应应应应缓冷缓冷缓冷缓冷，减缓相变应力。，减缓相变应力。，减缓相变应力。，减缓相变应力。 此介质不存在。此介质不存在。此介质不存在。此介质不存在。16b.b.b.b.常用淬火介质常用淬火介质常用淬火介质常用淬火介质) )水水水水应用：应用：应用：应用：只适于只适于只适于只适于尺寸较小、形状简单的碳钢尺寸较小、形状简单的碳钢尺寸较小、形状简单的碳钢尺寸较小、形状简单的碳钢零件淬火。零件

29、淬火。零件淬火。零件淬火。特点：特点：特点：特点：650650500(“500(“鼻子鼻子鼻子鼻子” ”附近附近附近附近) )，冷却能力不够。，冷却能力不够。，冷却能力不够。，冷却能力不够。300300200(M200(M区区区区) )不够缓冷。不够缓冷。不够缓冷。不够缓冷。)盐水盐水盐水盐水 5% 5%15%15%的盐水溶液的盐水溶液的盐水溶液的盐水溶液650650500500冷却能力远大于水，且件冷却能力远大于水，且件冷却能力远大于水，且件冷却能力远大于水，且件RaRa低。低。低。低。特点：特点：特点：特点：300300200200冷却能力也大于水，工件易产生变冷却能力也大于水，工件易产生

30、变冷却能力也大于水，工件易产生变冷却能力也大于水，工件易产生变 形，甚至开裂。形，甚至开裂。形，甚至开裂。形，甚至开裂。应用：应用：应用：应用：用于用于用于用于形状简单、硬度要求较高而均匀、表面要形状简单、硬度要求较高而均匀、表面要形状简单、硬度要求较高而均匀、表面要形状简单、硬度要求较高而均匀、表面要 求光洁、变形要求不严格的碳钢零件求光洁、变形要求不严格的碳钢零件求光洁、变形要求不严格的碳钢零件求光洁、变形要求不严格的碳钢零件。螺钉、销、垫圈螺钉、销、垫圈螺钉、销、垫圈螺钉、销、垫圈价廉价廉价廉价廉 冷却能力较强冷却能力较强冷却能力较强冷却能力较强17)油油油油特点：特点：特点：特点：30

31、0300200V200V冷冷冷冷水，零件水，零件水，零件水，零件淬火应力淬火应力淬火应力淬火应力大大降大大降大大降大大降低低低低。650650500V500V冷冷冷冷小，对小，对小，对小，对防止过冷防止过冷防止过冷防止过冷A A的分解不利的分解不利的分解不利的分解不利。应用：应用：应用：应用：过冷过冷过冷过冷A A较稳定的较稳定的较稳定的较稳定的合金钢合金钢合金钢合金钢或尺寸较小的碳钢件。或尺寸较小的碳钢件。或尺寸较小的碳钢件。或尺寸较小的碳钢件。(2)(2)淬火方法淬火方法淬火方法淬火方法可弥补介质的不足可弥补介质的不足可弥补介质的不足可弥补介质的不足a. a.操作简单、易实现机械化和自动化

32、操作简单、易实现机械化和自动化操作简单、易实现机械化和自动化操作简单、易实现机械化和自动化特点：特点：特点：特点：单液淬火法单液淬火法单液淬火法单液淬火法b.b.易造成淬火内应力易造成淬火内应力易造成淬火内应力易造成淬火内应力( (工件表面与心部温差大工件表面与心部温差大工件表面与心部温差大工件表面与心部温差大) )应用：应用：应用：应用：适用于适用于适用于适用于形状简单的工件形状简单的工件形状简单的工件形状简单的工件。 c. c.水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足或硬度不均匀水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足或硬度不均匀水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足或硬度不均匀水淬易变形和裂纹；油淬易硬度不足

33、或硬度不均匀A A1 1MsMsMfMf时间时间时间时间温度温度温度温度0 0单液单液单液单液V V冷冷冷冷小小小小18双液淬火法双液淬火法双液淬火法双液淬火法 将将将将A A化后的工件在水中冷却到接近化后的工件在水中冷却到接近化后的工件在水中冷却到接近化后的工件在水中冷却到接近MsMs时，立即取出时，立即取出时，立即取出时，立即取出放入油中冷却。放入油中冷却。放入油中冷却。放入油中冷却。应用：应用：应用：应用：形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢形状中等复杂的高碳钢小件和尺寸较大的合金钢 零件。零件。零

34、件。零件。特点：特点：特点：特点： 既防止既防止既防止既防止AMAMAMAM发生中途分解，又发生中途分解，又发生中途分解，又发生中途分解，又防止淬火变形、开裂防止淬火变形、开裂防止淬火变形、开裂防止淬火变形、开裂(M(M(M(M相变在缓相变在缓相变在缓相变在缓冷的介质中进行冷的介质中进行冷的介质中进行冷的介质中进行) ) ) )a. a.冷却冷却冷却冷却条件理想条件理想条件理想条件理想b.b.工件表面与心部工件表面与心部工件表面与心部工件表面与心部温差较大温差较大温差较大温差较大； 工艺工艺工艺工艺操作困难操作困难操作困难操作困难。A A1 1MsMsMfMf时间时间时间时间温度温度温度温度0

35、 0单液单液单液单液双液双液双液双液19应用：应用：应用：应用：适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工适用于尺寸较小，要求变形小、尺寸精度高的工 件，如刀具、量具等。件，如刀具、量具等。件，如刀具、量具等。件，如刀具、量具等。等温淬火等温淬火等温淬火等温淬火 将将将将A A化钢件快冷到化钢件快冷到化钢件快冷到化钢件快冷到B B转变温度区间等温保持，使转变温度区间等温保持，使转变温度区间等温保持，使转变温度区间等温保持，使ABAB下后，取出空冷。下后，取出空冷。下后，取出空冷。下后，取出空冷。特点：特点：特点

36、：特点：淬火淬火淬火淬火应力与变形极小，应力与变形极小，应力与变形极小，应力与变形极小， 有较高的塑性和韧有较高的塑性和韧有较高的塑性和韧有较高的塑性和韧性。性。性。性。应用：应用：应用：应用： 常用来处理形状复杂、尺常用来处理形状复杂、尺常用来处理形状复杂、尺常用来处理形状复杂、尺寸要求精确，强韧性高的工寸要求精确，强韧性高的工寸要求精确，强韧性高的工寸要求精确，强韧性高的工具、模具和弹簧等。具、模具和弹簧等。具、模具和弹簧等。具、模具和弹簧等。A A1 1MsMsMfMf时间时间时间时间温度温度温度温度0 0单液单液单液单液双液双液双液双液分级分级分级分级等温等温等温等温21冷处理冷处理冷

37、处理冷处理 将零件淬火至室温后，立即放入将零件淬火至室温后，立即放入将零件淬火至室温后，立即放入将零件淬火至室温后，立即放入00以下的介质以下的介质以下的介质以下的介质( (如如如如温度为温度为温度为温度为-78-78的干冰的干冰的干冰的干冰+ +酒精酒精酒精酒精) )中继续冷却，以增加马氏中继续冷却，以增加马氏中继续冷却，以增加马氏中继续冷却，以增加马氏体的转变量的工艺。体的转变量的工艺。体的转变量的工艺。体的转变量的工艺。目的：目的：目的：目的：减少减少减少减少A A残残残残，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。，提高硬度、耐磨性、稳定尺寸。，提高硬度、耐磨性、稳定尺

38、寸。应用：应用：应用：应用：w wC C0.60.6、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。、尺寸稳定性要求很高的高精度零件。 如精密量具、精密丝杠、精密轴承等如精密量具、精密丝杠、精密轴承等如精密量具、精密丝杠、精密轴承等如精密量具、精密丝杠、精密轴承等22(3)(3)钢的淬透钢的淬透钢的淬透钢的淬透性性性性淬透性淬透性淬透性淬透性钢在淬火时获得钢在淬火时获得钢在淬火时获得钢在淬火时获得M M M M的能力的能力的能力的能力指标指标指标指标钢的淬透性钢的淬透性钢的淬透性钢的淬透性实际工件淬硬实际工件淬硬实际工件淬硬实际工件淬硬(

39、( ( (透透透透) ) ) )层深度层深度层深度层深度淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、冷却介质有关。冷却介质有关。冷却介质有关。冷却介质有关。工件尺寸小、介质冷工件尺寸小、介质冷工件尺寸小、介质冷工件尺寸小、介质冷却能力强，淬硬层深。却能力强，淬硬层深。却能力强，淬硬层深。却能力强，淬硬层深。有效淬透层深度有效淬透层深度有效淬透层深度有效淬透层深度工件表面至半工件表面至半

40、工件表面至半工件表面至半MM的深度的深度的深度的深度影响淬透性因素：影响淬透性因素：影响淬透性因素：影响淬透性因素：v vk kv v v vk k k k愈小，愈小，愈小，愈小，A A A A愈稳定愈稳定愈稳定愈稳定淬透性好淬透性好淬透性好淬透性好 23) )合金元素合金元素合金元素合金元素 除除除除CoCo外，大多数溶于外，大多数溶于外，大多数溶于外，大多数溶于A A的合金，使钢的的合金，使钢的的合金，使钢的的合金，使钢的 淬透性淬透性淬透性淬透性(C(C曲线右移曲线右移曲线右移曲线右移) )。)含碳量含碳量含碳量含碳量 共析钢淬透性最好共析钢淬透性最好共析钢淬透性最好共析钢淬透性最好)A

41、)A化温度化温度化温度化温度淬透性淬透性淬透性淬透性高高高高A A稳定性稳定性稳定性稳定性 ，C C曲线右移，曲线右移，曲线右移，曲线右移，v vk k 原因：原因：原因：原因：A A A A晶粒长大，成分均匀化晶粒长大，成分均匀化晶粒长大，成分均匀化晶粒长大，成分均匀化)钢中未溶第二相钢中未溶第二相钢中未溶第二相钢中未溶第二相C%-0.77%C%-0.77% 淬透性淬透性淬透性淬透性原因：原因：未溶第二相成为未溶第二相成为未溶第二相成为未溶第二相成为A A分解的非自发形核核心分解的非自发形核核心分解的非自发形核核心分解的非自发形核核心A A越易分解，淬透性越易分解，淬透性越易分解，淬透性越易

42、分解，淬透性未溶第二相未溶第二相越多越多越多越多24a. a.临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法 临界直径临界直径临界直径临界直径D Dc c淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透淬火钢在冷却介质中冷却后，心部能淬透 的最大直径。的最大直径。的最大直径。的最大直径。D Dc c越大，钢的淬透性越高。越大，钢的淬透性越高。越大，钢的淬透性越高。越大，钢的淬透性越高。临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法临界直径测定法端淬试验法端淬试验法端淬试验法端淬试验法淬透性的测定淬透性的测定淬透性的测定淬透性的测

43、定D D D Dc c c c测定方法测定方法测定方法测定方法 制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各制作一系列直径不同的圆棒，淬火后分别测定各试样截面上沿直径分布的硬度试样截面上沿直径分布的硬度试样截面上沿直径分布的硬度试样截面上沿直径分布的硬度U U形曲线，从中找出形曲线，从中找出形曲线，从中找出形曲线，从中找出中中中中心恰为半心恰为半心恰为半心恰为半MM组织组织组织组织的圆棒，该圆棒直径即为临界径。的圆棒，该圆棒直径即为临界径。的圆棒，该圆棒直径即为临界径。的圆棒，该圆棒直径即为临界径。25b.b.b

44、.b.端淬试验法端淬试验法端淬试验法端淬试验法表示方法表示方法表示方法表示方法：J J 表示末端淬透性；表示末端淬透性；表示末端淬透性；表示末端淬透性；d d 表示半马氏体区到水冷端的距离；表示半马氏体区到水冷端的距离；表示半马氏体区到水冷端的距离；表示半马氏体区到水冷端的距离；HRCHRC为半马氏体区的硬度为半马氏体区的硬度为半马氏体区的硬度为半马氏体区的硬度。 标准试样标准试样标准试样标准试样(25mm100mm)(25mm100mm)经经经经A A化后，在专用设备化后，在专用设备化后，在专用设备化后，在专用设备上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测

45、出硬度上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度上对末端喷水冷却，冷却后沿轴线方向测出硬度距距距距水冷端距离的关系曲线水冷端距离的关系曲线水冷端距离的关系曲线水冷端距离的关系曲线( (淬透性曲线淬透性曲线淬透性曲线淬透性曲线) )的试验方法的试验方法的试验方法的试验方法26淬透性的应用淬透性的应用淬透性的应用淬透性的应用 截面较大、形状复杂及受力情况特殊的重要零件，截面较大、形状复杂及受力情况特殊的重要零件，截面较大、形状复杂及受力情况特殊的重要零件，截面较大、形状复杂及受力情况特殊的重要零件，用用用用淬透性高淬透性高淬透性高淬透性高的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。的钢

46、。如拉杆、锻模、锤杆等。的钢。如拉杆、锻模、锤杆等。 a. a.根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求根据零件不同的工作条件合理确定钢的淬透性要求 受扭转或弯曲受扭转或弯曲受扭转或弯曲受扭转或弯曲载荷的零件，用载荷的零件，用载荷的零件，用载荷的零件，用淬透性较低淬透性较低淬透性较低淬透性较低的钢。如的钢。如的钢。如的钢。如轴类、齿轮等。轴类、齿轮等。轴类、齿轮等。轴类、齿轮等。 焊接件焊接件焊接件焊接件，不宜选用淬透性高不宜选用淬透性高不宜选用淬透性高不宜选用淬透性高的钢，否则工件变形、的钢，否则工件

47、变形、的钢，否则工件变形、的钢，否则工件变形、开裂。开裂。开裂。开裂。b.b.b.b.考虑钢材的考虑钢材的考虑钢材的考虑钢材的“尺寸效应尺寸效应尺寸效应尺寸效应”27尺寸效应：尺寸效应：尺寸效应：尺寸效应：随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象随件尺寸增大而热处理强化效果减弱的现象尺寸越大尺寸越大尺寸越大尺寸越大，淬火时，淬火时，淬火时，淬火时V V V V冷冷冷冷越慢越慢越慢越慢合金元素含量高合金元素含量高合金元素含量高合金元素含量高，钢的，钢的，钢的，钢的尺寸效应则不明显尺寸效应则不明显尺寸效应则不明显尺寸效应则不

48、明显。淬透层越薄，淬透层越薄，淬透层越薄，淬透层越薄，性能越差性能越差性能越差性能越差 c. c.合理的加工工序合理的加工工序合理的加工工序合理的加工工序影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：马氏体的含碳量。马氏体的含碳量。马氏体的含碳量。马氏体的含碳量。含碳量越高，淬硬性越好含碳量越高，淬硬性越好含碳量越高，淬硬性越好含碳量越高，淬硬性越好 合金元素对淬硬性无显著影响。合金元素对淬硬性无显著影响。合金元素对淬硬性无显著影响。合金元素对淬硬性无显著影响。淬硬性淬硬性淬硬性淬硬性钢在淬火后所能达到的最高硬度。钢在淬火后所能达到的最高硬度。钢在淬火后所能达到的最高硬度。钢在淬火后所能达到的最高硬

49、度。注意注意注意注意 淬硬性淬硬性淬硬性淬硬性 淬透性。淬透性。淬透性。淬透性。淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工淬透层浅的大尺寸工件应在淬火前先切削加工(3)(3)钢的淬硬性钢的淬硬性钢的淬硬性钢的淬硬性28)要求要求要求要求高塑性、韧性高塑性、韧性高塑性、韧性高塑性、韧性的焊接件及其它机械零件，应选的焊接件及其它机械零件，应选的焊接件及其它机械零件，应选的焊接件及其它机械零件，应选 用淬硬性低的用淬硬性低的用淬硬性低的用淬硬性低的低碳、低合金钢低碳、低合金钢低碳、低合金钢低碳、低合金钢。淬硬性的应用淬硬性

50、的应用淬硬性的应用淬硬性的应用) )高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性的各种工、模具，可选用淬硬性的各种工、模具，可选用淬硬性的各种工、模具，可选用淬硬性的各种工、模具，可选用淬硬性 高的高的高的高的高碳、高合金钢高碳、高合金钢高碳、高合金钢高碳、高合金钢；)综合力学性能综合力学性能综合力学性能综合力学性能要求高的机械零件，可选用淬硬性中要求高的机械零件，可选用淬硬性中要求高的机械零件，可选用淬硬性中要求高的机械零件，可选用淬硬性中 等的等的等的等的中碳及中碳合金钢中碳及中碳合金钢中碳及中碳合金钢中碳及中碳合金钢；294 4、回火回火回火回火回火回火回火回火钢件淬

51、硬后加热到钢件淬硬后加热到钢件淬硬后加热到钢件淬硬后加热到AcAc1 1以下以下以下以下某一温度，保温一定某一温度，保温一定某一温度，保温一定某一温度，保温一定 时间然后冷却到室温的热处理工艺。时间然后冷却到室温的热处理工艺。时间然后冷却到室温的热处理工艺。时间然后冷却到室温的热处理工艺。未淬火的钢回火无意义。未淬火的钢回火无意义。钢淬火后应立即进行回火。钢淬火后应立即进行回火。(1)(1)目的目的目的目的降低脆性、消除或降低残余应力降低脆性、消除或降低残余应力降低脆性、消除或降低残余应力降低脆性、消除或降低残余应力，防止工件变形开裂，防止工件变形开裂，防止工件变形开裂，防止工件变形开裂赋予工

52、件所要求的力学性能。赋予工件所要求的力学性能。赋予工件所要求的力学性能。赋予工件所要求的力学性能。 ( (淬火钢硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性淬火钢硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性淬火钢硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性淬火钢硬度高，脆性大，回火可调整硬度、韧性) ) 稳定工件尺寸稳定工件尺寸稳定工件尺寸稳定工件尺寸 淬火淬火淬火淬火M M M M和和和和A A A A残残残残不稳定，有自发向平衡组织转变的倾向不稳定，有自发向平衡组织转变的倾向不稳定，有自发向平衡组织转变的倾向不稳定，有自发向平衡组织转变的倾向30(2)(2)钢在回火时的转钢在回火时的转钢在回火时的转钢在回火时的转

53、变变变变随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。随加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。 共析钢为例共析钢为例共析钢为例共析钢为例 淬火组织：淬火组织：淬火组织：淬火组织：M+AM+AM+AM+A残残残残 MM分解分解分解分解(200(200以下以下以下以下) )a.Ta.T80 M80 M中碳原子偏聚，中碳原子偏聚，中碳原子偏聚，中碳原子偏聚，组织无变化组织无变化组织无变化组织无变化b.80b.80200 M200 M开始分解，开始分解，开始分解，开始分解，析出亚稳定的析出亚稳定的析出亚稳

54、定的析出亚稳定的- -碳化物。碳化物。碳化物。碳化物。硬度变化不大；内应力减小硬度变化不大；内应力减小硬度变化不大；内应力减小硬度变化不大；内应力减小保留淬火保留淬火保留淬火保留淬火M M M M形态形态形态形态组织：组织：组织：组织：过饱和过饱和过饱和过饱和 固溶体固溶体固溶体固溶体+-+-碳化物，碳化物，碳化物，碳化物，即即即即回火马氏体回火马氏体回火马氏体回火马氏体(M(M回回回回) )31钢的钢的钢的钢的硬度基本不变，硬度基本不变，硬度基本不变，硬度基本不变，R ReLeL略略略略 ，应力进一步，应力进一步，应力进一步，应力进一步 。组织：组织：组织：组织：回火马氏体回火马氏体回火马氏

55、体回火马氏体(M(M回回回回)+ B)+ B下下下下回火托氏体回火托氏体回火托氏体回火托氏体( (T T回回回回) )的形成的形成的形成的形成(300(300400) 400) 淬火淬火淬火淬火应力大部分消除应力大部分消除应力大部分消除应力大部分消除，钢的，钢的，钢的，钢的硬度、强度硬度、强度硬度、强度硬度、强度 ，塑性、韧性，塑性、韧性，塑性、韧性，塑性、韧性 MM进一步分解；进一步分解；进一步分解；进一步分解；A A残残残残BB下下下下。A A残残残残转变转变转变转变(200(200300)300)固溶体固溶体固溶体固溶体FFFF；-碳化物碳化物碳化物碳化物细球状渗碳体，并与细球状渗碳体，

56、并与细球状渗碳体，并与细球状渗碳体，并与-固溶体失去共格关系固溶体失去共格关系固溶体失去共格关系固溶体失去共格关系T T T T回回回回T T回回回回针状针状针状针状F F和球状渗碳体和球状渗碳体和球状渗碳体和球状渗碳体组组组组 成的复相组织。成的复相组织。成的复相组织。成的复相组织。保留淬火保留淬火保留淬火保留淬火M M M M形态形态形态形态32组织：组织：组织：组织：回火索氏体回火索氏体回火索氏体回火索氏体S S S S回回回回多边形多边形多边形多边形F F F F基体上分布着球状渗基体上分布着球状渗基体上分布着球状渗基体上分布着球状渗 碳体碳体碳体碳体 渗碳体的聚集长大和渗碳体的聚集长

57、大和渗碳体的聚集长大和渗碳体的聚集长大和F F的再结晶的再结晶的再结晶的再结晶(400(400以上以上以上以上) )渗碳体球聚集长大；渗碳体球聚集长大；渗碳体球聚集长大；渗碳体球聚集长大；F F F F由针片状变为多边形由针片状变为多边形由针片状变为多边形由针片状变为多边形。强度、硬度进一步下降，韧塑进一步上升。强度、硬度进一步下降，韧塑进一步上升。强度、硬度进一步下降，韧塑进一步上升。强度、硬度进一步下降，韧塑进一步上升。 随回火温度提高，随回火温度提高，钢的强度、硬度下降，钢的强度、硬度下降，塑性、韧性提高。塑性、韧性提高。S S S S回回回回33(3)(3)回火的分类与应用回火的分类与

58、应用回火的分类与应用回火的分类与应用淬火淬火淬火淬火+ + + +高温回火高温回火高温回火高温回火= = = =调质调质调质调质 34(4)(4)回火脆性回火脆性回火脆性回火脆性 淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间时通过该温度区间时通过该温度区间时通过该温度区间时冲击韧性明显下降冲击韧性明显下降冲击韧性明显下降冲击韧性明显下降的脆化现象。的脆化现象。的脆化现象。的脆化现象。淬火后在淬火后在淬火后在淬火后在300300左右左右左右左右回火时所

59、产生的回火脆性。回火时所产生的回火脆性。回火时所产生的回火脆性。回火时所产生的回火脆性。第一类回火脆性第一类回火脆性第一类回火脆性第一类回火脆性( (低温回火脆性低温回火脆性低温回火脆性低温回火脆性) )特点：特点：特点：特点：不可逆不可逆不可逆不可逆机理：机理：机理：机理：300300左右回火时，左右回火时，左右回火时，左右回火时，MM条或片的边界析出断续的条或片的边界析出断续的条或片的边界析出断续的条或片的边界析出断续的 薄壳状碳化物，薄壳状碳化物，薄壳状碳化物，薄壳状碳化物，降低了晶界断裂强度。降低了晶界断裂强度。降低了晶界断裂强度。降低了晶界断裂强度。措施：措施：措施：措施：不在该温度

60、区间回火不在该温度区间回火不在该温度区间回火不在该温度区间回火( (出炉空冷出炉空冷出炉空冷出炉空冷) )35特点：特点：特点：特点：可逆可逆可逆可逆 机理：机理：机理：机理：钢中钢中钢中钢中NiNi、CrCr等合金元素促进等合金元素促进等合金元素促进等合金元素促进SbSb、SnSn、P P等等等等杂质杂质杂质杂质 元素在原元素在原元素在原元素在原A A晶界上偏聚晶界上偏聚晶界上偏聚晶界上偏聚；同时其；同时其；同时其；同时其本身也向晶界偏本身也向晶界偏本身也向晶界偏本身也向晶界偏 聚，聚，聚，聚，从而增大了产生回火脆性的倾向。从而增大了产生回火脆性的倾向。从而增大了产生回火脆性的倾向。从而增大

61、了产生回火脆性的倾向。c.c.c.c.回火后快冷。回火后快冷。回火后快冷。回火后快冷。防止措施：防止措施：防止措施：防止措施：a. a.尽量减少钢中杂质元素的含量尽量减少钢中杂质元素的含量尽量减少钢中杂质元素的含量尽量减少钢中杂质元素的含量b.b.加入加入加入加入MoMo、WW等能抑制晶界偏聚的元素。等能抑制晶界偏聚的元素。等能抑制晶界偏聚的元素。等能抑制晶界偏聚的元素。第二类回火脆性第二类回火脆性第二类回火脆性第二类回火脆性( (高温回火脆性高温回火脆性高温回火脆性高温回火脆性) ) 含铬、锰、镍等元素的合金钢，在含铬、锰、镍等元素的合金钢，在含铬、锰、镍等元素的合金钢，在含铬、锰、镍等元素

62、的合金钢，在450450650650回火回火回火回火后缓冷时出现的脆性。后缓冷时出现的脆性。后缓冷时出现的脆性。后缓冷时出现的脆性。364.1.2 钢的表面淬火和化学热处理钢的表面淬火和化学热处理表硬里韧，单从选材方面考虑无法满足性能要求表硬里韧，单从选材方面考虑无法满足性能要求表硬里韧，单从选材方面考虑无法满足性能要求表硬里韧，单从选材方面考虑无法满足性能要求 1 1 1 1、表面淬火、表面淬火、表面淬火、表面淬火 在在在在不改变钢的化学成分及心部组织不改变钢的化学成分及心部组织不改变钢的化学成分及心部组织不改变钢的化学成分及心部组织情况下，利用快情况下，利用快情况下，利用快情况下，利用快速

63、加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的速加热将表层奥氏体化后进行淬火以强化零件表面的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。热处理方法。热处理方法。热处理方法。适用于适用于适用于适用于承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。承受弯曲、扭转、摩擦和冲击的零件。(1)(1)感应淬火感应淬火感应淬火感应淬火 利用感应电流通过工件产生热效应，使工利用感应电流通过工件产生热效应，使工利用感应电流通过工件产生热效应，使工利用感应电流通过工件产生热效应，使工 件表面、局部或整体

64、加热并快速冷却的淬火工艺。件表面、局部或整体加热并快速冷却的淬火工艺。件表面、局部或整体加热并快速冷却的淬火工艺。件表面、局部或整体加热并快速冷却的淬火工艺。感应淬火感应淬火感应淬火感应淬火火焰淬火火焰淬火火焰淬火火焰淬火方法方法方法方法37电磁感应：电磁感应：电磁感应：电磁感应：工件内产生与感应线圈中频率相同、方向相工件内产生与感应线圈中频率相同、方向相工件内产生与感应线圈中频率相同、方向相工件内产生与感应线圈中频率相同、方向相反的感应电流，电流在工件内自成回路，成为反的感应电流，电流在工件内自成回路，成为反的感应电流，电流在工件内自成回路，成为反的感应电流，电流在工件内自成回路，成为“涡流

65、涡流涡流涡流”集肤效应：集肤效应：集肤效应：集肤效应：感应电流在工件表面密度感应电流在工件表面密度感应电流在工件表面密度感应电流在工件表面密度maxmax、心部、心部、心部、心部00电流透入深度电流透入深度电流透入深度电流透入深度：ffff 基本原理基本原理基本原理基本原理 电磁感应、电磁感应、电磁感应、电磁感应、“集肤效应集肤效应集肤效应集肤效应”、热传导。、热传导。、热传导。、热传导。 38分类与应用分类与应用分类与应用分类与应用 39特点特点特点特点比普通淬火比普通淬火比普通淬火比普通淬火高高高高2 23HRC3HRC加热加热加热加热V V V V快、时间短快、时间短快、时间短快、时间短

66、A A A A晶粒细小而均匀晶粒细小而均匀晶粒细小而均匀晶粒细小而均匀, M, M, M, M极细极细极细极细a. a.工件表面硬度高、脆性低工件表面硬度高、脆性低工件表面硬度高、脆性低工件表面硬度高、脆性低b.b.疲劳极限疲劳极限疲劳极限疲劳极限高高高高工件表层发生工件表层发生工件表层发生工件表层发生M M M M转变，形成残余压应力转变，形成残余压应力转变，形成残余压应力转变，形成残余压应力c. c.工件表面质量好、变形小工件表面质量好、变形小工件表面质量好、变形小工件表面质量好、变形小 d.d.d.d.工艺过程易于控制工艺过程易于控制工艺过程易于控制工艺过程易于控制，易实现机械化和自动化

67、操作，易实现机械化和自动化操作，易实现机械化和自动化操作，易实现机械化和自动化操作e.e.e.e.设备较贵、复杂零件的感应器不易制造；设备较贵、复杂零件的感应器不易制造；设备较贵、复杂零件的感应器不易制造；设备较贵、复杂零件的感应器不易制造； 不适用于单件生产不适用于单件生产不适用于单件生产不适用于单件生产。加热加热加热加热V V快、保温时间短，件表面不易氧化、脱碳；快、保温时间短，件表面不易氧化、脱碳；快、保温时间短，件表面不易氧化、脱碳；快、保温时间短，件表面不易氧化、脱碳；工件内部末被加热，淬火变形减小。工件内部末被加热，淬火变形减小。工件内部末被加热，淬火变形减小。工件内部末被加热，淬

68、火变形减小。40a. a.材料的选用材料的选用材料的选用材料的选用感应加热淬火件的技术要求感应加热淬火件的技术要求感应加热淬火件的技术要求感应加热淬火件的技术要求b.b.合合合合理确定有效淬硬深度理确定有效淬硬深度理确定有效淬硬深度理确定有效淬硬深度有效淬硬深度有效淬硬深度有效淬硬深度有效淬硬深度 耐磨寿命耐磨寿命耐磨寿命耐磨寿命，但脆性破坏倾向，但脆性破坏倾向，但脆性破坏倾向，但脆性破坏倾向作用：作用：作用：作用：保证工件表面获得均匀细小的保证工件表面获得均匀细小的保证工件表面获得均匀细小的保证工件表面获得均匀细小的M M M M并减少淬火变并减少淬火变并减少淬火变并减少淬火变 形、改变心部

69、的力学性能及切削加工性能。形、改变心部的力学性能及切削加工性能。形、改变心部的力学性能及切削加工性能。形、改变心部的力学性能及切削加工性能。c. c.工件需进行预备热处理工件需进行预备热处理工件需进行预备热处理工件需进行预备热处理重要件：重要件：重要件：重要件：调质；调质；调质；调质；非重要件：非重要件：非重要件：非重要件：正火正火正火正火0.40.40.5%C0.5%C的中碳调质钢的中碳调质钢的中碳调质钢的中碳调质钢及铸铁及铸铁及铸铁及铸铁增加淬硬层脆性，心部塑韧性下降；增加淬硬层脆性，心部塑韧性下降；增加淬硬层脆性，心部塑韧性下降；增加淬硬层脆性，心部塑韧性下降；增大淬火开裂倾向。增大淬火

70、开裂倾向。增大淬火开裂倾向。增大淬火开裂倾向。表面淬硬层硬度和耐磨性达不到强化效果表面淬硬层硬度和耐磨性达不到强化效果表面淬硬层硬度和耐磨性达不到强化效果表面淬硬层硬度和耐磨性达不到强化效果0.1R0.1R(R(R为工件半径为工件半径为工件半径为工件半径) ) )C%C%过高过高过高过高)C%C%过低过低过低过低41目的：目的：目的：目的：降低内应力和脆性，获得降低内应力和脆性，获得降低内应力和脆性，获得降低内应力和脆性，获得M M M M回回回回。特点：特点：特点：特点：操作简单，成本低；操作简单，成本低；操作简单，成本低；操作简单，成本低； 淬火质量不稳定。淬火质量不稳定。淬火质量不稳定。

71、淬火质量不稳定。d.d.淬火后低温回火淬火后低温回火淬火后低温回火淬火后低温回火 180 180200200 锻造锻造锻造锻造退火或正火退火或正火退火或正火退火或正火粗机械加工粗机械加工粗机械加工粗机械加工调质或正火调质或正火调质或正火调质或正火精机械加工精机械加工精机械加工精机械加工感应加热淬火感应加热淬火感应加热淬火感应加热淬火低温回火低温回火低温回火低温回火磨削磨削磨削磨削利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法利用乙炔火焰直接加热工件表面的方法(2)(2)火焰加热火焰加热火焰加热火焰加热淬硬深度：淬硬深度：淬硬深度：淬硬深度

72、：2 26mm6mm应用：应用：应用：应用：单件或小批量生产的大型零件。单件或小批量生产的大型零件。单件或小批量生产的大型零件。单件或小批量生产的大型零件。常用工艺路线常用工艺路线常用工艺路线常用工艺路线422 2、化学热处理、化学热处理、化学热处理、化学热处理 将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和几种元素渗入它的表层，

73、以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。性能的热处理工艺。性能的热处理工艺。性能的热处理工艺。特点：特点：特点：特点：表层不仅表层不仅表层不仅表层不仅有组织变化有组织变化有组织变化有组织变化，而且，而且，而且，而且有成分变化有成分变化有成分变化有成分变化。种类：种类：种类：种类：渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。渗碳、氮化、多元共渗、渗其他元素等。基本过程基本过程基本过程基本过程分解分解分解分解 介质中分解出渗入元素的活性原子介质中分解出渗入元素的活性原子介质中分解出渗入元素的活性原子介质中分解出渗入元素的活性原子如：

74、如：如：如：CHCH4 42H2H2 2+C 2NH+C 2NH3 33H3H2 2+2N+2N 吸收吸收吸收吸收 工件表面吸收活性原子，进入晶格工件表面吸收活性原子，进入晶格工件表面吸收活性原子，进入晶格工件表面吸收活性原子，进入晶格 内形成固溶体或化合物。内形成固溶体或化合物。内形成固溶体或化合物。内形成固溶体或化合物。扩散扩散扩散扩散 在一定温度，由表面向内部扩散。在一定温度，由表面向内部扩散。在一定温度，由表面向内部扩散。在一定温度，由表面向内部扩散。43(1)(1)钢的渗碳钢的渗碳钢的渗碳钢的渗碳 指向钢的表面渗入碳原子的过程指向钢的表面渗入碳原子的过程指向钢的表面渗入碳原子的过程指

75、向钢的表面渗入碳原子的过程目的目的目的目的表层表层表层表层C%C%由由由由0.100.100.25%0.25%到到到到1.01.01.2%1.2% 提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时提高工件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，同时保持心部良好的韧性。保持心部良好的韧性。保持心部良好的韧性。保持心部良好的韧性。应用：应用：应用：应用：适用于表面有较高耐磨性要求，并承受较大冲适用于表面有较高耐磨性要求，并承受较大冲适用于表面有较高耐磨性要求，并承受较大冲适用于表面有较高耐磨性要求，并承受较大冲 击载荷的击载荷的击载荷的击

76、载荷的低碳、低合金钢件低碳、低合金钢件低碳、低合金钢件低碳、低合金钢件。如齿轮、活。如齿轮、活。如齿轮、活。如齿轮、活塞销塞销塞销塞销渗碳方法渗碳方法渗碳方法渗碳方法 a. a.气体气体气体气体渗碳渗碳渗碳渗碳 生产率高，劳动条件好；生产率高，劳动条件好；生产率高，劳动条件好；生产率高，劳动条件好；渗碳过程容易控制；渗碳过程容易控制；渗碳过程容易控制；渗碳过程容易控制；适用于大批量生产。适用于大批量生产。适用于大批量生产。适用于大批量生产。 44b.b.b.b.固体渗碳固体渗碳固体渗碳固体渗碳 将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。将工件埋

77、入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。将工件埋入渗剂中，装箱密封后在高温下加热渗碳。渗碳剂：渗碳剂：渗碳剂：渗碳剂：木炭粉木炭粉木炭粉木炭粉+ + + +碳酸盐碳酸盐碳酸盐碳酸盐渗碳工艺参数渗碳工艺参数渗碳工艺参数渗碳工艺参数特点：特点：特点：特点：设备、操作简单；设备、操作简单；设备、操作简单；设备、操作简单； 渗速慢、劳动条件差、质量渗速慢、劳动条件差、质量渗速慢、劳动条件差、质量渗速慢、劳动条件差、质量 不易控制；不易控制；不易控制；不易控制；a.Ta.T 用于单件、小批量生产。用于单件、小批量生产。用于单件、小批量生产。用于单件、小批量生产。渗碳温度、时间渗碳温度、时间渗碳温度、时间渗

78、碳温度、时间TT过高：过高：过高：过高：A A晶粒显著长大，且渗碳后冷却时易变形晶粒显著长大，且渗碳后冷却时易变形晶粒显著长大，且渗碳后冷却时易变形晶粒显著长大，且渗碳后冷却时易变形AcAc3 3以上，通常为以上，通常为以上，通常为以上，通常为900900950950TT过低：渗碳速度太慢，生产率低；过低：渗碳速度太慢，生产率低；过低：渗碳速度太慢，生产率低；过低：渗碳速度太慢，生产率低；45渗碳后热处理：渗碳后热处理：渗碳后热处理：渗碳后热处理：淬火淬火淬火淬火+ + + +低温回火处理低温回火处理低温回火处理低温回火处理a.a.a.a.直接淬火法直接淬火法直接淬火法直接淬火法工件工件工件工

79、件预冷预冷预冷预冷至至至至850850880880淬火，淬火，淬火，淬火，180180200200回火回火回火回火预冷目的：预冷目的：预冷目的：预冷目的：减少淬火变形及开裂；减少淬火变形及开裂；减少淬火变形及开裂；减少淬火变形及开裂；减少减少减少减少A A残残残残，提高表层硬度，提高表层硬度，提高表层硬度，提高表层硬度( (表层析出一些碳化表层析出一些碳化表层析出一些碳化表层析出一些碳化 物，降低物，降低物，降低物，降低A A的含碳量的含碳量的含碳量的含碳量) ) 渗碳后的慢冷组织渗碳后的慢冷组织渗碳后的慢冷组织渗碳后的慢冷组织 过共析组织过共析组织过共析组织过共析组织(P+Fe(P+Fe3

80、3C C) )、共析组织、共析组织、共析组织、共析组织(P)(P)、过渡区亚共、过渡区亚共、过渡区亚共、过渡区亚共 析组织析组织析组织析组织(P+F)(P+F)和原始亚共析组织和原始亚共析组织和原始亚共析组织和原始亚共析组织(F+P)(F+P)b.t(s)b.t(s)渗碳层厚度一般渗碳层厚度一般渗碳层厚度一般渗碳层厚度一般0.50.52.5mm2.5mm，3 39 9小时小时小时小时46c. c.二次淬火法：二次淬火法：二次淬火法：二次淬火法： 渗碳缓冷后渗碳缓冷后渗碳缓冷后渗碳缓冷后第一次加热为第一次加热为第一次加热为第一次加热为AcAc3 3+30+305050，细化心部；细化心部；细化心

81、部；细化心部； 第二次加热为第二次加热为第二次加热为第二次加热为AcAc1 1+30+305050，细化表层。细化表层。细化表层。细化表层。 b.b.b.b.一次淬火法：一次淬火法：一次淬火法：一次淬火法：即渗碳缓冷后重新加热淬火。即渗碳缓冷后重新加热淬火。即渗碳缓冷后重新加热淬火。即渗碳缓冷后重新加热淬火。特点：特点：特点：特点：晶粒细化晶粒细化晶粒细化晶粒细化( (重新加热重新加热重新加热重新加热A A化化化化) )，性能，性能，性能，性能 。 特点：特点：特点：特点：工艺复杂，成本高；工艺复杂，成本高；工艺复杂，成本高；工艺复杂，成本高； 工件经反复加热冷却后易产生工件经反复加热冷却后易

82、产生工件经反复加热冷却后易产生工件经反复加热冷却后易产生 变形和开变形和开变形和开变形和开裂。裂。裂。裂。特点：特点：特点：特点：) )操作简单、成本低、生产率高，操作简单、成本低、生产率高，操作简单、成本低、生产率高，操作简单、成本低、生产率高， ) )适用于渗碳件心部和表层都不过热的情况。适用于渗碳件心部和表层都不过热的情况。适用于渗碳件心部和表层都不过热的情况。适用于渗碳件心部和表层都不过热的情况。用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。用于比较重要的零件，如高速柴油机齿轮等。用于少数对性能要求特别高的工件。

83、用于少数对性能要求特别高的工件。用于少数对性能要求特别高的工件。用于少数对性能要求特别高的工件。47热处理后组织热处理后组织热处理后组织热处理后组织 表层：表层：表层：表层：MM回回回回粒状碳化物少量粒状碳化物少量粒状碳化物少量粒状碳化物少量A A残残残残 硬度硬度硬度硬度585864HRC64HRC心部：心部：心部：心部：低碳钢低碳钢低碳钢低碳钢 P+F P+F 硬度硬度硬度硬度101015HRC 15HRC 渗碳工件工艺路线渗碳工件工艺路线渗碳工件工艺路线渗碳工件工艺路线(2)(2)钢的渗钢的渗钢的渗钢的渗氮氮氮氮 在一定在一定在一定在一定温度下温度下温度下温度下( (一般在一般在一般在一

84、般在AcAc1 1温度以下温度以下温度以下温度以下) ) 使活性氮原子使活性氮原子使活性氮原子使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺渗入工件表面的化学热处理工艺渗入工件表面的化学热处理工艺渗入工件表面的化学热处理工艺目的：目的：目的：目的：提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳性能、耐蚀提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳性能、耐蚀提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳性能、耐蚀提高工件表面硬度、耐磨性、疲劳性能、耐蚀 性及热硬性。性及热硬性。性及热硬性。性及热硬性。低碳合金钢低碳合金钢低碳合金钢低碳合金钢 低碳低碳低碳低碳MM回回回回F F 硬度硬度硬度硬度353545HRC45HRC锻造锻造锻造锻造正火正火正

85、火正火机加工机加工机加工机加工渗碳渗碳渗碳渗碳淬火淬火淬火淬火+ + + +低温回火低温回火低温回火低温回火精加工精加工精加工精加工48种类：种类：种类：种类：气体渗氮、离子渗氮气体渗氮、离子渗氮气体渗氮、离子渗氮气体渗氮、离子渗氮气体渗氮气体渗氮气体渗氮气体渗氮 ) )温度低温度低温度低温度低 常用常用常用常用550550570570，远低于渗碳温度。，远低于渗碳温度。，远低于渗碳温度。，远低于渗碳温度。原因：原因：原因：原因：N N N N在铁素体中有一定的溶解能力在铁素体中有一定的溶解能力在铁素体中有一定的溶解能力在铁素体中有一定的溶解能力)时间长时间长时间长时间长 202050h50h

86、，氮化层厚度为氮化层厚度为氮化层厚度为氮化层厚度为0.40.40.6mm0.6mm)渗氮前需进行调质预处理渗氮前需进行调质预处理渗氮前需进行调质预处理渗氮前需进行调质预处理目的：目的：目的：目的：改善机加工性能和获得改善机加工性能和获得改善机加工性能和获得改善机加工性能和获得均匀的回火均匀的回火均匀的回火均匀的回火S S组织，组织，组织，组织， 保证较高的强度和韧性。保证较高的强度和韧性。保证较高的强度和韧性。保证较高的强度和韧性。b.b.渗氮组织渗氮组织渗氮组织渗氮组织 N N化物化物化物化物(Fe(Fe4 4N N、FeFe2-32-3N)N)过饱和过饱和过饱和过饱和N N的固溶体的固溶体

87、的固溶体的固溶体回火回火回火回火S Sa. a.工艺特点工艺特点工艺特点工艺特点49c.c.c.c.渗氮件的性能渗氮件的性能渗氮件的性能渗氮件的性能 ) )高的硬度、耐磨性和热硬性高的硬度、耐磨性和热硬性高的硬度、耐磨性和热硬性高的硬度、耐磨性和热硬性 原因：原因：原因：原因：合金氮化物硬度高达合金氮化物硬度高达合金氮化物硬度高达合金氮化物硬度高达1100HV1100HV，大于碳化物；，大于碳化物；，大于碳化物；，大于碳化物； 弥散弥散弥散弥散N N化物在化物在化物在化物在600600650650下不聚集、不粗化。下不聚集、不粗化。下不聚集、不粗化。下不聚集、不粗化。)高的疲劳极限高的疲劳极限

88、高的疲劳极限高的疲劳极限 工件表面产生残余压应力，疲劳极限提高工件表面产生残余压应力，疲劳极限提高工件表面产生残余压应力，疲劳极限提高工件表面产生残余压应力，疲劳极限提高15%15%35%35%)渗氮层脆性大；要使用专用合金钢。渗氮层脆性大；要使用专用合金钢。渗氮层脆性大；要使用专用合金钢。渗氮层脆性大；要使用专用合金钢。)良好的抗咬合性能及抗蚀性良好的抗咬合性能及抗蚀性良好的抗咬合性能及抗蚀性良好的抗咬合性能及抗蚀性氮化物化学稳定性高。氮化物化学稳定性高。)小变形小变形小变形小变形 渗氮温度低，不需进行渗氮温度低，不需进行渗氮温度低，不需进行渗氮温度低，不需进行任何其它热处理。任何其它热处理

89、。任何其它热处理。任何其它热处理。50f. f.渗氮工艺路线渗氮工艺路线渗氮工艺路线渗氮工艺路线 d.d.用途：用途：用途：用途：用于用于用于用于交变载荷交变载荷交变载荷交变载荷下并要求下并要求下并要求下并要求耐磨耐磨耐磨耐磨的重要结构件，如的重要结构件，如的重要结构件，如的重要结构件，如 高速传动的精密齿轮、曲轴、高精度机床主轴；高速传动的精密齿轮、曲轴、高精度机床主轴；高速传动的精密齿轮、曲轴、高精度机床主轴；高速传动的精密齿轮、曲轴、高精度机床主轴； 高温下高温下高温下高温下工作的耐热、耐蚀、耐磨零件，如齿轮工作的耐热、耐蚀、耐磨零件，如齿轮工作的耐热、耐蚀、耐磨零件，如齿轮工作的耐热、

90、耐蚀、耐磨零件，如齿轮 套、阀门、排气阀等。套、阀门、排气阀等。套、阀门、排气阀等。套、阀门、排气阀等。 e. e.渗氮件材料渗氮件材料渗氮件材料渗氮件材料：需选用与需选用与需选用与需选用与N N亲合力大的亲合力大的亲合力大的亲合力大的A1A1、CrCr、MoMo、 Ti Ti、V V等合金元素的合金钢。等合金元素的合金钢。等合金元素的合金钢。等合金元素的合金钢。 如如如如38CrMoAlA38CrMoAlA、35CrAlA35CrAlA、38CrMo38CrMo等等等等 锻造锻造锻造锻造正火正火正火正火( (或退火或退火或退火或退火) ) 粗加工粗加工粗加工粗加工调质调质调质调质精加工精加工

91、精加工精加工去应力去应力去应力去应力粗磨粗磨粗磨粗磨氮化氮化氮化氮化精磨或研磨精磨或研磨精磨或研磨精磨或研磨51离子渗氮离子渗氮离子渗氮离子渗氮 渗氮速度快、生产周期短、渗氮层质量高、工件变渗氮速度快、生产周期短、渗氮层质量高、工件变渗氮速度快、生产周期短、渗氮层质量高、工件变渗氮速度快、生产周期短、渗氮层质量高、工件变形小、对材料的适应性强，投资高。形小、对材料的适应性强，投资高。形小、对材料的适应性强，投资高。形小、对材料的适应性强，投资高。 (3)(3)碳氮共渗碳氮共渗碳氮共渗碳氮共渗 以以以以渗碳为主渗碳为主渗碳为主渗碳为主) )共渗温度低、时间短，生产效率高，变形小。共渗温度低、时间

92、短，生产效率高，变形小。共渗温度低、时间短，生产效率高，变形小。共渗温度低、时间短，生产效率高，变形小。工艺工艺工艺工艺时间：时间：时间：时间：1 12h2h，渗层渗层渗层渗层深度为深度为深度为深度为0.20.20.5mm0.5mm( (较薄较薄较薄较薄) )。共渗温度：共渗温度：共渗温度：共渗温度：820820860860。淬火淬火淬火淬火+ +低温回火低温回火低温回火低温回火特点特点特点特点a. a.与渗碳相比与渗碳相比与渗碳相比与渗碳相比)表面表面表面表面硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐性高于渗碳件。硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐性高于渗碳件。硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐性高于渗碳件。硬度、耐

93、磨性、疲劳强度和耐腐性高于渗碳件。 氮的高碳氮的高碳氮的高碳氮的高碳MM回回回回组织，硬度达组织，硬度达组织，硬度达组织，硬度达585863HRC63HRC。52c.c.c.c.可用于中碳钢和中碳合金钢。可用于中碳钢和中碳合金钢。可用于中碳钢和中碳合金钢。可用于中碳钢和中碳合金钢。形状复杂、要求变形小的小型耐磨零件。形状复杂、要求变形小的小型耐磨零件。形状复杂、要求变形小的小型耐磨零件。形状复杂、要求变形小的小型耐磨零件。如汽车、机床的各种齿轮、蜗轮、蜗杆和轴类零件。如汽车、机床的各种齿轮、蜗轮、蜗杆和轴类零件。如汽车、机床的各种齿轮、蜗轮、蜗杆和轴类零件。如汽车、机床的各种齿轮、蜗轮、蜗杆和

94、轴类零件。b.b.b.b.与渗氮相比与渗氮相比与渗氮相比与渗氮相比共渗层深度深，表面脆性小，抗压强度高共渗层深度深，表面脆性小，抗压强度高共渗层深度深，表面脆性小，抗压强度高共渗层深度深，表面脆性小，抗压强度高应用应用应用应用(4)(4)氮碳共渗氮碳共渗氮碳共渗氮碳共渗 以以以以渗氮为主渗氮为主渗氮为主渗氮为主工艺工艺工艺工艺共渗温度共渗温度共渗温度共渗温度540540570570，1 14h4h，油冷或水冷，油冷或水冷，油冷或水冷，油冷或水冷53c. c.适用于适用于适用于适用于碳钢、合金钢、铸铁、粉末冶金制品。碳钢、合金钢、铸铁、粉末冶金制品。碳钢、合金钢、铸铁、粉末冶金制品。碳钢、合金钢

95、、铸铁、粉末冶金制品。d.d.渗层较薄渗层较薄渗层较薄渗层较薄( (碳氮化合物层碳氮化合物层碳氮化合物层碳氮化合物层0.010.010.02mm)0.02mm)，共渗层硬度，共渗层硬度，共渗层硬度，共渗层硬度 梯度较大，梯度较大，梯度较大，梯度较大，不宜于重载不宜于重载不宜于重载不宜于重载条件下使用。条件下使用。条件下使用。条件下使用。应用：应用：应用：应用：模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸模具、量具、高速钢刀具、曲轴、齿轮、气缸 套等耐磨件的处理。套等耐磨件的处理。套等耐磨件的处理。套等耐磨件的处理。a.

96、 a.硬度高硬度高硬度高硬度高(500(500900HV)900HV)而而而而不脆不脆不脆不脆。能显著提高零件的耐。能显著提高零件的耐。能显著提高零件的耐。能显著提高零件的耐 磨、耐疲劳、抗咬合、抗腐蚀等能力。磨、耐疲劳、抗咬合、抗腐蚀等能力。磨、耐疲劳、抗咬合、抗腐蚀等能力。磨、耐疲劳、抗咬合、抗腐蚀等能力。b.b.处理处理处理处理温度低，时间短温度低，时间短温度低，时间短温度低，时间短，工件的变形小，工件的变形小，工件的变形小，工件的变形小。特点特点特点特点544.1.3 热处理常见缺陷热处理常见缺陷1 1、过热和过烧、过热和过烧、过热和过烧、过热和过烧(1)(1)过热：过热：过热：过热：

97、加热温度过高加热温度过高加热温度过高加热温度过高或在高温下或在高温下或在高温下或在高温下保温时间过长保温时间过长保温时间过长保温时间过长，引起，引起，引起，引起 A A晶粒显著长大晶粒显著长大晶粒显著长大晶粒显著长大，使其转变后的组织粗大，力，使其转变后的组织粗大，力，使其转变后的组织粗大，力，使其转变后的组织粗大，力 学性能显著下降的现象。学性能显著下降的现象。学性能显著下降的现象。学性能显著下降的现象。补救措施：补救措施：补救措施：补救措施：重新重新重新重新A A化后正火化后正火化后正火化后正火( (或退火或退火或退火或退火) )过烧只能报废过烧只能报废过烧只能报废过烧只能报废2 2、氧化

98、和脱碳、氧化和脱碳、氧化和脱碳、氧化和脱碳(1)(1)氧氧氧氧化化化化 工件尺寸减小，工件尺寸减小，工件尺寸减小，工件尺寸减小，RaRa升高，并影响淬火冷却速度升高，并影响淬火冷却速度升高，并影响淬火冷却速度升高，并影响淬火冷却速度(2)(2)过烧：过烧：过烧：过烧：由于加热温度高至固相线附近，使钢的由于加热温度高至固相线附近，使钢的由于加热温度高至固相线附近，使钢的由于加热温度高至固相线附近，使钢的晶界严晶界严晶界严晶界严 重氧化或熔化重氧化或熔化重氧化或熔化重氧化或熔化，而使钢的性能变得极脆的现象，而使钢的性能变得极脆的现象，而使钢的性能变得极脆的现象，而使钢的性能变得极脆的现象55(2)

99、(2)脱碳脱碳脱碳脱碳 工件表面工件表面工件表面工件表面C%C%降低，使工件表面硬度、耐磨性降低，使工件表面硬度、耐磨性降低，使工件表面硬度、耐磨性降低，使工件表面硬度、耐磨性 及疲劳强度降低。及疲劳强度降低。及疲劳强度降低。及疲劳强度降低。工件表面涂一层保护涂料。工件表面涂一层保护涂料。工件表面涂一层保护涂料。工件表面涂一层保护涂料。(3)(3)影响影响影响影响氧化、脱碳的氧化、脱碳的氧化、脱碳的氧化、脱碳的因素因素因素因素加热温度越高加热温度越高加热温度越高加热温度越高保温时间越长保温时间越长保温时间越长保温时间越长氧化作用越激烈氧化作用越激烈氧化作用越激烈氧化作用越激烈脱碳层越深脱碳层越

100、深脱碳层越深脱碳层越深(4)(4)措措措措施施施施在保证在保证在保证在保证A A化的条件下，尽可能化的条件下，尽可能化的条件下，尽可能化的条件下，尽可能降低加热温度和缩短保降低加热温度和缩短保降低加热温度和缩短保降低加热温度和缩短保 温时间。温时间。温时间。温时间。工件在盐浴炉、保护气氛炉和真空炉中加热。工件在盐浴炉、保护气氛炉和真空炉中加热。工件在盐浴炉、保护气氛炉和真空炉中加热。工件在盐浴炉、保护气氛炉和真空炉中加热。563 3、变形与开裂、变形与开裂、变形与开裂、变形与开裂原因：原因：原因：原因：淬火时形成的内应力所致淬火时形成的内应力所致淬火时形成的内应力所致淬火时形成的内应力所致(1

101、)(1)淬火冷却应力淬火冷却应力淬火冷却应力淬火冷却应力工件淬火冷却时由于不同部位的温度工件淬火冷却时由于不同部位的温度工件淬火冷却时由于不同部位的温度工件淬火冷却时由于不同部位的温度 差异及组织转变的不同时性所引起的应力差异及组织转变的不同时性所引起的应力差异及组织转变的不同时性所引起的应力差异及组织转变的不同时性所引起的应力热应力热应力热应力热应力由于工件不同部位存在着由于工件不同部位存在着由于工件不同部位存在着由于工件不同部位存在着温度差温度差温度差温度差而导致热胀而导致热胀而导致热胀而导致热胀 冷缩不一致冷缩不一致冷缩不一致冷缩不一致所引起的应力。所引起的应力。所引起的应力。所引起的应

102、力。开始开始开始开始表层表层表层表层- - - -拉，心部拉，心部拉，心部拉，心部- - - -压；压；压；压；后期后期后期后期表层表层表层表层- - - -压，心部压，心部压，心部压，心部- - - -拉；拉；拉；拉；终了终了终了终了表层表层表层表层- - - -压，心部压，心部压，心部压，心部- - - -拉。拉。拉。拉。热应力热应力热应力热应力相变应力相变应力相变应力相变应力( ( ( (组织应力组织应力组织应力组织应力) ) ) )种类种类种类种类57开始开始开始开始表层表层表层表层- - - -压，心部压，心部压，心部压，心部- - - -拉；拉；拉；拉；后期后期后期后期表层表层表层

103、表层- - - -拉，心部拉，心部拉，心部拉，心部- - - -压；压；压；压；终了终了终了终了表层表层表层表层- - - -拉，心部拉，心部拉，心部拉，心部- - - -压。压。压。压。(2)(2)淬火冷却变淬火冷却变淬火冷却变淬火冷却变形形形形相变应力相变应力相变应力相变应力各部位各部位各部位各部位相变的不同时性相变的不同时性相变的不同时性相变的不同时性所引起的应力所引起的应力所引起的应力所引起的应力热应力变形热应力变形热应力变形热应力变形 淬火初期产生，它使物体向球形发展淬火初期产生，它使物体向球形发展淬火初期产生，它使物体向球形发展淬火初期产生，它使物体向球形发展a. a.D Dh h

104、的圆柱体：的圆柱体：的圆柱体：的圆柱体：DD、hh，呈腰鼓形的趋势，呈腰鼓形的趋势，呈腰鼓形的趋势，呈腰鼓形的趋势b.hb.hD D的扁平体：的扁平体：的扁平体：的扁平体：DD、hh，成陀螺状，成陀螺状，成陀螺状，成陀螺状c. c.空心圆柱体：内孔心部分鼓凸空心圆柱体：内孔心部分鼓凸空心圆柱体：内孔心部分鼓凸空心圆柱体：内孔心部分鼓凸( (内孔较外表面冷却慢内孔较外表面冷却慢内孔较外表面冷却慢内孔较外表面冷却慢) )d.d.内径与外径均较大的套圈状零件：内、外径均减小内径与外径均较大的套圈状零件：内、外径均减小内径与外径均较大的套圈状零件：内、外径均减小内径与外径均较大的套圈状零件：内、外径均

105、减小 而高度增加而高度增加而高度增加而高度增加应力大于屈服强度时即产生变形应力大于屈服强度时即产生变形应力大于屈服强度时即产生变形应力大于屈服强度时即产生变形 58相变应力变形相变应力变形相变应力变形相变应力变形 a. a.尺寸较大的圆柱体：直径、高度尺寸较大的圆柱体：直径、高度尺寸较大的圆柱体：直径、高度尺寸较大的圆柱体：直径、高度 b.b.尺寸大于一定值后：尺寸大于一定值后：尺寸大于一定值后：尺寸大于一定值后： D Dh h时，时，时，时，hh、DD； h hD D时，时，时，时，hh、DD。c. c.空心圆柱体零件：空心圆柱体零件：空心圆柱体零件：空心圆柱体零件： 尺寸较小时，内、外径与

106、高度都增大；尺寸较小时，内、外径与高度都增大；尺寸较小时，内、外径与高度都增大；尺寸较小时，内、外径与高度都增大； 尺寸较大时，内径增大。尺寸较大时，内径增大。尺寸较大时，内径增大。尺寸较大时，内径增大。59减少变形的途径减少变形的途径减少变形的途径减少变形的途径a. a.合理选材和改进零件设计的结构工艺性合理选材和改进零件设计的结构工艺性合理选材和改进零件设计的结构工艺性合理选材和改进零件设计的结构工艺性 选择淬透性较好的合金钢，以便采用较为缓和的淬火选择淬透性较好的合金钢，以便采用较为缓和的淬火选择淬透性较好的合金钢，以便采用较为缓和的淬火选择淬透性较好的合金钢，以便采用较为缓和的淬火介质

107、；零件截面尺寸尽量均匀、形状对称。介质；零件截面尺寸尽量均匀、形状对称。介质；零件截面尺寸尽量均匀、形状对称。介质；零件截面尺寸尽量均匀、形状对称。高合金工具钢应反复镦锻。高合金工具钢应反复镦锻。高合金工具钢应反复镦锻。高合金工具钢应反复镦锻。淬火前淬火前淬火前淬火前退火退火退火退火 ( (退火有利于组织均匀退火有利于组织均匀退火有利于组织均匀退火有利于组织均匀) )b.b.选择合适的锻造和预先热处理工艺选择合适的锻造和预先热处理工艺选择合适的锻造和预先热处理工艺选择合适的锻造和预先热处理工艺c. c.采用低淬火冷却变形的热处理工艺采用低淬火冷却变形的热处理工艺采用低淬火冷却变形的热处理工艺采

108、用低淬火冷却变形的热处理工艺一次或多次预热、降低淬火温度、预冷淬火、一次或多次预热、降低淬火温度、预冷淬火、一次或多次预热、降低淬火温度、预冷淬火、一次或多次预热、降低淬火温度、预冷淬火、分级淬火、等温淬火等。分级淬火、等温淬火等。分级淬火、等温淬火等。分级淬火、等温淬火等。d.d.已变形的工件可采用各种矫正措施来弥补已变形的工件可采用各种矫正措施来弥补已变形的工件可采用各种矫正措施来弥补已变形的工件可采用各种矫正措施来弥补60(3)(3)淬火冷却开裂淬火冷却开裂淬火冷却开裂淬火冷却开裂 200200以下，以下，以下，以下，MM转变产生较大的相变应力，此时钢的转变产生较大的相变应力，此时钢的转

109、变产生较大的相变应力，此时钢的转变产生较大的相变应力，此时钢的塑性又较差，易于产生裂纹。塑性又较差，易于产生裂纹。塑性又较差，易于产生裂纹。塑性又较差，易于产生裂纹。淬火裂纹类型淬火裂纹类型淬火裂纹类型淬火裂纹类型c. c.孔内壁面裂纹孔内壁面裂纹孔内壁面裂纹孔内壁面裂纹 管形零件或带孔零件由于孔内壁和其管形零件或带孔零件由于孔内壁和其管形零件或带孔零件由于孔内壁和其管形零件或带孔零件由于孔内壁和其 它部位存在它部位存在它部位存在它部位存在V V冷差异。冷差异。冷差异。冷差异。a. a.纵向裂纹纵向裂纹纵向裂纹纵向裂纹 细长圆柱体淬火后切向细长圆柱体淬火后切向细长圆柱体淬火后切向细长圆柱体淬火

110、后切向残余应力纵向。残余应力纵向。残余应力纵向。残余应力纵向。b.b.横向裂纹横向裂纹横向裂纹横向裂纹 直径特别大或直径不太大而未能淬透，心直径特别大或直径不太大而未能淬透，心直径特别大或直径不太大而未能淬透，心直径特别大或直径不太大而未能淬透，心 部轴向拉应力远大于切向应力。部轴向拉应力远大于切向应力。部轴向拉应力远大于切向应力。部轴向拉应力远大于切向应力。61防止措施防止措施防止措施防止措施尽量避免截面变化过大或加大截面过渡半径，保持尽量避免截面变化过大或加大截面过渡半径，保持尽量避免截面变化过大或加大截面过渡半径，保持尽量避免截面变化过大或加大截面过渡半径，保持形状的对称性；形状的对称性

111、；形状的对称性；形状的对称性；双介质淬火、分级淬火或等温淬火。双介质淬火、分级淬火或等温淬火。双介质淬火、分级淬火或等温淬火。双介质淬火、分级淬火或等温淬火。尽量采用淬透性好的钢；尽量采用淬透性好的钢；尽量采用淬透性好的钢；尽量采用淬透性好的钢；工件完全冷却前即行回火；工件完全冷却前即行回火；工件完全冷却前即行回火；工件完全冷却前即行回火；a. a.降低拉应力降低拉应力降低拉应力降低拉应力b.b.使各部位均匀冷却使各部位均匀冷却使各部位均匀冷却使各部位均匀冷却消除应力集中的各种因素消除应力集中的各种因素消除应力集中的各种因素消除应力集中的各种因素( (锐角倒钝、倒角半径稍大锐角倒钝、倒角半径稍

112、大锐角倒钝、倒角半径稍大锐角倒钝、倒角半径稍大) )；对圆筒形零件，可内壁先喷液冷却，然后再整体淬火。对圆筒形零件，可内壁先喷液冷却，然后再整体淬火。对圆筒形零件，可内壁先喷液冷却，然后再整体淬火。对圆筒形零件，可内壁先喷液冷却，然后再整体淬火。624.2 金属材料的固溶处理和时效强化金属材料的固溶处理和时效强化1 1、固溶处理：、固溶处理：、固溶处理：、固溶处理：将双相组织加热到固溶度线以上某一温将双相组织加热到固溶度线以上某一温将双相组织加热到固溶度线以上某一温将双相组织加热到固溶度线以上某一温 度保温足够时间，获得均匀度保温足够时间，获得均匀度保温足够时间，获得均匀度保温足够时间，获得均

113、匀单相单相单相单相 固溶体固溶体固溶体固溶体，然后，然后，然后，然后速冷速冷速冷速冷， 抑制抑制抑制抑制 相分解，相分解，相分解，相分解，获得在室温下过饱和的获得在室温下过饱和的获得在室温下过饱和的获得在室温下过饱和的 相固溶体相固溶体相固溶体相固溶体。自然时效：自然时效：自然时效：自然时效：室温下进行室温下进行室温下进行室温下进行人工时效：人工时效：人工时效：人工时效：低温加热下低温加热下低温加热下低温加热下 进行进行进行进行2 2、时效：、时效：、时效：、时效：过饱和固溶体在室温或低温加热下保温一段过饱和固溶体在室温或低温加热下保温一段过饱和固溶体在室温或低温加热下保温一段过饱和固溶体在室

114、温或低温加热下保温一段 时间，随时间延长其强度、硬度显著升高而塑时间，随时间延长其强度、硬度显著升高而塑时间，随时间延长其强度、硬度显著升高而塑时间，随时间延长其强度、硬度显著升高而塑 性降低的现象。性降低的现象。性降低的现象。性降低的现象。633 3、应用、应用、应用、应用固溶处理的应用：固溶处理的应用：固溶处理的应用：固溶处理的应用：高锰钢或高铬高镍钢这类奥氏体钢高锰钢或高铬高镍钢这类奥氏体钢高锰钢或高铬高镍钢这类奥氏体钢高锰钢或高铬高镍钢这类奥氏体钢 常用固溶处理来抑止缓冷过常用固溶处理来抑止缓冷过常用固溶处理来抑止缓冷过常用固溶处理来抑止缓冷过程中碳程中碳程中碳程中碳 化物的析出以保证

115、钢的耐磨化物的析出以保证钢的耐磨化物的析出以保证钢的耐磨化物的析出以保证钢的耐磨性或耐性或耐性或耐性或耐 蚀性。蚀性。蚀性。蚀性。固溶时效强化处理的应用：固溶时效强化处理的应用：固溶时效强化处理的应用：固溶时效强化处理的应用：用于沉淀硬化不锈钢及非用于沉淀硬化不锈钢及非用于沉淀硬化不锈钢及非用于沉淀硬化不锈钢及非 铁合金如铁合金如铁合金如铁合金如Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系合系合系合系合 金、复杂青铜。金、复杂青铜。金、复杂青铜。金、复杂青铜。原理：原理：原理：原理：第二相与母相第二相与母相第二相与母相第二相与母相(相相相相) )的共格程度不同，使母相的共格程度不同，使母相的共格程度不同

116、，使母相的共格程度不同，使母相产产产产 生晶格畸变而强化。生晶格畸变而强化。生晶格畸变而强化。生晶格畸变而强化。644.3 金属金属的形变改性的形变改性 塑性变形及随后的加热对金属材料组织和性能有塑性变形及随后的加热对金属材料组织和性能有塑性变形及随后的加热对金属材料组织和性能有塑性变形及随后的加热对金属材料组织和性能有显著的影响。显著的影响。显著的影响。显著的影响。4.3.1 塑性变形机理塑性变形机理1 1、单晶体的塑性变形、单晶体的塑性变形、单晶体的塑性变形、单晶体的塑性变形主要方式：主要方式：主要方式：主要方式：滑移滑移滑移滑移(1)(1)滑移滑移滑移滑移 在在在在切应力切应力切应力切应

117、力作用下晶体的一作用下晶体的一作用下晶体的一作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定部分相对于另一部分沿一定部分相对于另一部分沿一定部分相对于另一部分沿一定晶面和晶向发生相对滑动。晶面和晶向发生相对滑动。晶面和晶向发生相对滑动。晶面和晶向发生相对滑动。 65(2)(2)滑移特点滑移特点滑移特点滑移特点滑移是在切应力作用下产生的滑移是在切应力作用下产生的滑移是在切应力作用下产生的滑移是在切应力作用下产生的临界切应力：临界切应力：临界切应力：临界切应力：晶体产生滑移的最小切应力。晶体产生滑移的最小切应力。晶体产生滑移的最小切应力。晶体产生滑移的最小切应力。滑移是沿着晶体中原子排列滑移是沿着晶体中原子

118、排列滑移是沿着晶体中原子排列滑移是沿着晶体中原子排列最紧密的晶面和晶向最紧密的晶面和晶向最紧密的晶面和晶向最紧密的晶面和晶向发生发生发生发生 原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。合力最弱，产生滑移所需切应力最小。合力最弱，产生滑移所需切应力最小。合力最弱，产生滑移所需切应力最小。密排面密排面密排面密排面滑移面滑移面滑移面滑移面 密排方向密排方向密排方向密排方向滑移方向滑移方向滑移方向滑移方向滑移系：滑移系：滑移系：滑移系：

119、由一个滑移面与该面上的一个滑移方向构成。由一个滑移面与该面上的一个滑移方向构成。由一个滑移面与该面上的一个滑移方向构成。由一个滑移面与该面上的一个滑移方向构成。切应力切应力切应力切应力产生滑移，使材料产生塑性变形产生滑移，使材料产生塑性变形产生滑移，使材料产生塑性变形产生滑移，使材料产生塑性变形正应力正应力正应力正应力正断，不能引起塑性变形；正断，不能引起塑性变形；正断，不能引起塑性变形；正断，不能引起塑性变形；66滑移系多滑移系多滑移系多滑移系多滑移可能性大；滑移可能性大；滑移可能性大；滑移可能性大；相同滑移系，相同滑移系，相同滑移系，相同滑移系，滑移方向多滑移方向多滑移方向多滑移方向多塑性

120、好塑性好塑性好塑性好例如：例如：例如：例如： 面心立方塑性体心立方密排六方面心立方塑性体心立方密排六方面心立方塑性体心立方密排六方面心立方塑性体心立方密排六方滑移系滑移系滑移系滑移系= =滑移面滑移面滑移面滑移面44滑移方向滑移方向滑移方向滑移方向3 62 133 62 13滑移量为原子间距整数倍滑移量为原子间距整数倍滑移量为原子间距整数倍滑移量为原子间距整数倍67滑移同时伴随晶体的转动滑移同时伴随晶体的转动滑移同时伴随晶体的转动滑移同时伴随晶体的转动 当滑移面和滑移方向与外力的夹角成当滑移面和滑移方向与外力的夹角成当滑移面和滑移方向与外力的夹角成当滑移面和滑移方向与外力的夹角成4545时，滑

121、移方向的切应力分量最大，时，滑移方向的切应力分量最大，时，滑移方向的切应力分量最大，时，滑移方向的切应力分量最大，此时最易滑移。相反，若平行或垂直，此时最易滑移。相反，若平行或垂直，此时最易滑移。相反，若平行或垂直，此时最易滑移。相反，若平行或垂直，切应力分量为零，晶体不能滑移。切应力分量为零，晶体不能滑移。切应力分量为零，晶体不能滑移。切应力分量为零，晶体不能滑移。一是一是一是一是滑移面向外力轴向的转动。滑移面向外力轴向的转动。滑移面向外力轴向的转动。滑移面向外力轴向的转动。二是滑移面上的二是滑移面上的二是滑移面上的二是滑移面上的滑移方向向最大切应力滑移方向向最大切应力滑移方向向最大切应力滑

122、移方向向最大切应力 方向转动方向转动方向转动方向转动( (转动轴线为滑移面法线转动轴线为滑移面法线转动轴线为滑移面法线转动轴线为滑移面法线) )。滑移的实质是滑移的实质是滑移的实质是滑移的实质是位错沿滑移面运动位错沿滑移面运动位错沿滑移面运动位错沿滑移面运动的结果的结果的结果的结果a. a.刚性滑移不符合实际刚性滑移不符合实际刚性滑移不符合实际刚性滑移不符合实际铜理论计算值铜理论计算值铜理论计算值铜理论计算值 k k1500MPa1500MPa，实测，实测，实测，实测 k k0.98MPa0.98MPa。68由由由由PQPPQP/ /QQ/ /，只需位错中心，只需位错中心，只需位错中心，只需位

123、错中心附近的少数原子作远小于一个附近的少数原子作远小于一个附近的少数原子作远小于一个附近的少数原子作远小于一个原子间距的位移，且离位错中原子间距的位移，且离位错中原子间距的位移，且离位错中原子间距的位移，且离位错中心越远的原子需作的位移越小。心越远的原子需作的位移越小。心越远的原子需作的位移越小。心越远的原子需作的位移越小。显然，这种方式的位错运动，显然，这种方式的位错运动，显然，这种方式的位错运动，显然，这种方式的位错运动，只需要很小的切应力。只需要很小的切应力。只需要很小的切应力。只需要很小的切应力。b.b.滑移是通过位错在滑移面逐步移动的结果滑移是通过位错在滑移面逐步移动的结果滑移是通过

124、位错在滑移面逐步移动的结果滑移是通过位错在滑移面逐步移动的结果2 2、多晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形 多晶体各个晶粒位向不同，多晶体各个晶粒位向不同，多晶体各个晶粒位向不同，多晶体各个晶粒位向不同，且存在许多晶界，变形且存在许多晶界，变形且存在许多晶界，变形且存在许多晶界，变形比单晶比单晶比单晶比单晶体体体体复杂。复杂。复杂。复杂。69(1)(1)晶界和晶粒方位的影响晶界和晶粒方位的影响晶界和晶粒方位的影响晶界和晶粒方位的影响 当位错运动到晶界附近时，受到当位错运动到晶界附近时，受到当位错运动到晶界附近时，受到当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积

125、起来晶界的阻碍而堆积起来晶界的阻碍而堆积起来晶界的阻碍而堆积起来, , , ,称称称称位错的位错的位错的位错的塞积塞积塞积塞积。要使变形继续进行要使变形继续进行要使变形继续进行要使变形继续进行, , , , 则必须则必须则必须则必须增加外力增加外力增加外力增加外力, , , , 从而使金属的变形抗力从而使金属的变形抗力从而使金属的变形抗力从而使金属的变形抗力提高。提高。提高。提高。晶粒位向的影响晶粒位向的影响晶粒位向的影响晶粒位向的影响 任一晶粒的滑移都必然会受到它周围不同位向晶粒任一晶粒的滑移都必然会受到它周围不同位向晶粒任一晶粒的滑移都必然会受到它周围不同位向晶粒任一晶粒的滑移都必然会受到

126、它周围不同位向晶粒的约束和阻碍。的约束和阻碍。的约束和阻碍。的约束和阻碍。各晶粒必须相互协调各晶粒必须相互协调各晶粒必须相互协调各晶粒必须相互协调，才能发生塑性，才能发生塑性，才能发生塑性，才能发生塑性变形，因而变形，因而变形，因而变形，因而增大其滑移的抗力增大其滑移的抗力增大其滑移的抗力增大其滑移的抗力。晶界的影响晶界的影响晶界的影响晶界的影响701 1、晶粒沿变形方向拉长晶粒沿变形方向拉长晶粒沿变形方向拉长晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性，性能趋于各向异性，性能趋于各向异性，性能趋于各向异性4.3.2 冷塑性变形对金属组织和性能的影响冷塑性变形对金属组织和性能的影响(1)(1)晶粒由多

127、边形晶粒由多边形晶粒由多边形晶粒由多边形扁平形或长条形，出现纤维组织扁平形或长条形，出现纤维组织扁平形或长条形，出现纤维组织扁平形或长条形，出现纤维组织(2)(2)塑性杂质物被拉长为细条状；塑性杂质物被拉长为细条状；塑性杂质物被拉长为细条状；塑性杂质物被拉长为细条状； 脆性杂质物破碎，沿变形方向呈链状分布。脆性杂质物破碎，沿变形方向呈链状分布。脆性杂质物破碎，沿变形方向呈链状分布。脆性杂质物破碎，沿变形方向呈链状分布。2 2、亚结构细化，位错密度增大，产生冷变形强化。、亚结构细化，位错密度增大，产生冷变形强化。、亚结构细化，位错密度增大，产生冷变形强化。、亚结构细化，位错密度增大，产生冷变形强

128、化。 由少数晶粒开始，逐步扩大到多数晶粒，最后到全由少数晶粒开始，逐步扩大到多数晶粒，最后到全由少数晶粒开始，逐步扩大到多数晶粒，最后到全由少数晶粒开始，逐步扩大到多数晶粒，最后到全体晶粒；从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形；从体晶粒；从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形；从体晶粒；从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形；从体晶粒；从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形；从小变形量到大变形量。小变形量到大变形量。小变形量到大变形量。小变形量到大变形量。(2)(2)多晶体的塑性变形过程多晶体的塑性变形过程多晶体的塑性变形过程多晶体的塑性变形过程71(2)(2)变形强化应用变形强化应用变形强化应用变形强化应

129、用强化金属的重要工艺手段强化金属的重要工艺手段强化金属的重要工艺手段强化金属的重要工艺手段( (无法用热处理强化的合金无法用热处理强化的合金无法用热处理强化的合金无法用热处理强化的合金) )可使金属可使金属可使金属可使金属拉伸、冲压成形时均匀变形拉伸、冲压成形时均匀变形拉伸、冲压成形时均匀变形拉伸、冲压成形时均匀变形提高零件在使用提高零件在使用提高零件在使用提高零件在使用过程中的过程中的过程中的过程中的安全性安全性安全性安全性(3)(3)变形强化危害变形强化危害变形强化危害变形强化危害影响金属继续变形影响金属继续变形影响金属继续变形影响金属继续变形( (变形抗力变形抗力变形抗力变形抗力)影响零

130、件使用影响零件使用影响零件使用影响零件使用。深度冷变形后材料。深度冷变形后材料。深度冷变形后材料。深度冷变形后材料塑韧性太低塑韧性太低塑韧性太低塑韧性太低。(1)(1)变形强化：变形强化：变形强化：变形强化：随着变形程度的增加，金属的随着变形程度的增加，金属的随着变形程度的增加，金属的随着变形程度的增加，金属的强度、硬度强度、硬度强度、硬度强度、硬度 显著升高显著升高显著升高显著升高，而，而，而，而塑性、韧性显著下降塑性、韧性显著下降塑性、韧性显著下降塑性、韧性显著下降现象现象现象现象措施：措施：措施：措施：再结晶再结晶再结晶再结晶退火。退火。退火。退火。 但增加生产成本、延长生产周期但增加生

131、产成本、延长生产周期但增加生产成本、延长生产周期但增加生产成本、延长生产周期723 3、产生变形织构、产生变形织构、产生变形织构、产生变形织构 变形量很大时，由于变形量很大时，由于变形量很大时，由于变形量很大时，由于晶体转动，使多晶体晶体转动，使多晶体晶体转动，使多晶体晶体转动，使多晶体中原为中原为中原为中原为任任任任意意意意取向取向取向取向的各个晶粒会逐渐调整其而的各个晶粒会逐渐调整其而的各个晶粒会逐渐调整其而的各个晶粒会逐渐调整其而趋于一致趋于一致趋于一致趋于一致，从而破，从而破，从而破，从而破坏了多晶体中各晶粒取向的无序性。坏了多晶体中各晶粒取向的无序性。坏了多晶体中各晶粒取向的无序性。

132、坏了多晶体中各晶粒取向的无序性。板织构板织构板织构板织构 轧制时形成的织构轧制时形成的织构轧制时形成的织构轧制时形成的织构丝织构丝织构丝织构丝织构 拉拔时形成的织拉拔时形成的织拉拔时形成的织拉拔时形成的织构构构构(3)(3)对材料性能和加工工艺的影响对材料性能和加工工艺的影响对材料性能和加工工艺的影响对材料性能和加工工艺的影响金属性能各向异性，变形不均匀金属性能各向异性，变形不均匀金属性能各向异性，变形不均匀金属性能各向异性，变形不均匀可使铁损大大减少可使铁损大大减少可使铁损大大减少可使铁损大大减少冲压件产生冲压件产生冲压件产生冲压件产生“ “制耳制耳制耳制耳” ”现象现象现象现象(1)(1)

133、形成原因形成原因形成原因形成原因(2)(2)种种种种类类类类734 4、产生残余应力、产生残余应力、产生残余应力、产生残余应力 点阵畸变点阵畸变点阵畸变点阵畸变( (第三类内应力第三类内应力第三类内应力第三类内应力) )变形不均变形不均变形不均变形不均晶格畸变晶格畸变晶格畸变晶格畸变残留变形功残留变形功残留变形功残留变形功(1)(1)原因原因原因原因(2)(2)种类种类种类种类宏观内应力宏观内应力宏观内应力宏观内应力( (第一类内应力第一类内应力第一类内应力第一类内应力) )工件各部分宏观变形不均匀而引起的内应力。工件各部分宏观变形不均匀而引起的内应力。工件各部分宏观变形不均匀而引起的内应力。

134、工件各部分宏观变形不均匀而引起的内应力。各晶粒或亚晶粒之间变形不均匀而产生的内应力。各晶粒或亚晶粒之间变形不均匀而产生的内应力。各晶粒或亚晶粒之间变形不均匀而产生的内应力。各晶粒或亚晶粒之间变形不均匀而产生的内应力。微观内应力微观内应力微观内应力微观内应力( (第二类内应力第二类内应力第二类内应力第二类内应力) )74(3)(3)危害：危害：危害：危害：变形、开裂、应力腐蚀变形、开裂、应力腐蚀变形、开裂、应力腐蚀变形、开裂、应力腐蚀(5)(5)应力消除：应力消除：应力消除：应力消除：去应力退火去应力退火去应力退火去应力退火(4)(4)应用应用应用应用 工件表面残留一层压应力，可提高使用寿命工件

135、表面残留一层压应力，可提高使用寿命工件表面残留一层压应力，可提高使用寿命工件表面残留一层压应力，可提高使用寿命 。 例如喷丸、化学热处理例如喷丸、化学热处理例如喷丸、化学热处理例如喷丸、化学热处理可有效地提高工件疲劳抗力可有效地提高工件疲劳抗力可有效地提高工件疲劳抗力可有效地提高工件疲劳抗力4.3.3 塑性变形金属在加热时组织与性能的变化塑性变形金属在加热时组织与性能的变化 冷变形金属冷变形金属冷变形金属冷变形金属晶体缺陷多，畸变能高，热力学上处于晶体缺陷多，畸变能高，热力学上处于晶体缺陷多，畸变能高，热力学上处于晶体缺陷多，畸变能高，热力学上处于不稳定不稳定不稳定不稳定状态。如果状态。如果状

136、态。如果状态。如果加热加热加热加热，原子扩散能力增加，金属将，原子扩散能力增加，金属将，原子扩散能力增加，金属将，原子扩散能力增加，金属将依次依次依次依次发生回复、再结晶和晶粒长大。发生回复、再结晶和晶粒长大。发生回复、再结晶和晶粒长大。发生回复、再结晶和晶粒长大。 1 1、回复：、回复：、回复：、回复：冷塑性变形金属加热时，在显微组织发生改冷塑性变形金属加热时，在显微组织发生改冷塑性变形金属加热时，在显微组织发生改冷塑性变形金属加热时，在显微组织发生改 变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程变前所产生的某些亚结构和性

137、能的变化过程75(1)(1)机理机理机理机理点缺陷数目明显减少点缺陷数目明显减少点缺陷数目明显减少点缺陷数目明显减少杂乱分布的杂乱分布的杂乱分布的杂乱分布的位错逐渐集中并位错逐渐集中并位错逐渐集中并位错逐渐集中并重新排列重新排列重新排列重新排列，使晶格畸变，使晶格畸变，使晶格畸变，使晶格畸变 TTTT稍高，位错运动稍高，位错运动稍高，位错运动稍高，位错运动TTTT不高时，点缺陷运动，不高时，点缺陷运动，不高时，点缺陷运动，不高时，点缺陷运动， 空位与间隙原子结合空位与间隙原子结合空位与间隙原子结合空位与间隙原子结合电阻率和电阻率和电阻率和电阻率和残余内应力显著残余内应力显著残余内应力显著残余内

138、应力显著； 耐蚀性改善。耐蚀性改善。耐蚀性改善。耐蚀性改善。(2)(2)特点特点特点特点显微组织无明显变化；显微组织无明显变化；显微组织无明显变化；显微组织无明显变化； 强度、硬度略强度、硬度略强度、硬度略强度、硬度略 ，塑性略，塑性略，塑性略，塑性略 ( (位错密度降得很少位错密度降得很少位错密度降得很少位错密度降得很少) )。76(3)(3)应用应用应用应用冷变形金属冷变形金属冷变形金属冷变形金属去应力退火去应力退火去应力退火去应力退火( ( ( (即回复处理即回复处理即回复处理即回复处理) ) ) )；铸件和焊件去应力退火。铸件和焊件去应力退火。铸件和焊件去应力退火。铸件和焊件去应力退火

139、。2 2、再结晶、再结晶、再结晶、再结晶(1)(1)再结晶：再结晶：再结晶：再结晶：指冷变形金属加热到足够高的温度时，通指冷变形金属加热到足够高的温度时，通指冷变形金属加热到足够高的温度时，通指冷变形金属加热到足够高的温度时，通 过新晶核的形成及长大，最终过新晶核的形成及长大，最终过新晶核的形成及长大，最终过新晶核的形成及长大，最终形成无形成无形成无形成无应变应变应变应变 的新晶粒的新晶粒的新晶粒的新晶粒组织的过程。组织的过程。组织的过程。组织的过程。驱动力：驱动力：驱动力：驱动力：预先冷变形所产生的储存能。预先冷变形所产生的储存能。预先冷变形所产生的储存能。预先冷变形所产生的储存能。核心：核

140、心：核心：核心：破碎晶粒中无畸变小晶块。破碎晶粒中无畸变小晶块。破碎晶粒中无畸变小晶块。破碎晶粒中无畸变小晶块。77a. a.获得细小等轴晶获得细小等轴晶获得细小等轴晶获得细小等轴晶( ( ( (显微组织彻底改组显微组织彻底改组显微组织彻底改组显微组织彻底改组) ) ) )。 新晶粒位向与变形晶粒不同，但晶格类型相同。新晶粒位向与变形晶粒不同，但晶格类型相同。新晶粒位向与变形晶粒不同，但晶格类型相同。新晶粒位向与变形晶粒不同，但晶格类型相同。 b.b.b.b.晶体缺陷大大晶体缺陷大大晶体缺陷大大晶体缺陷大大R Rmm、硬度显著、硬度显著、硬度显著、硬度显著 ，塑性、韧，塑性、韧，塑性、韧，塑性

141、、韧性大大性大大性大大性大大 ；内应力基本消除。；内应力基本消除。；内应力基本消除。；内应力基本消除。 性能重新恢复到冷变形前的性能重新恢复到冷变形前的性能重新恢复到冷变形前的性能重新恢复到冷变形前的高塑性和低强度状态高塑性和低强度状态高塑性和低强度状态高塑性和低强度状态特点特点特点特点应用应用应用应用 再结晶退火再结晶退火再结晶退火再结晶退火广泛用作金属广泛用作金属广泛用作金属广泛用作金属冷变形加工的中间工序冷变形加工的中间工序冷变形加工的中间工序冷变形加工的中间工序。78 T T再再再再不是一个物理常数不是一个物理常数不是一个物理常数不是一个物理常数，而是一个自某一温度开始，而是一个自某一

142、温度开始，而是一个自某一温度开始，而是一个自某一温度开始的温度范围。的温度范围。的温度范围。的温度范围。 通常以经通常以经通常以经通常以经1h1h保温能完成再结晶的最低退火温度作保温能完成再结晶的最低退火温度作保温能完成再结晶的最低退火温度作保温能完成再结晶的最低退火温度作为材料的再结晶温度。为材料的再结晶温度。为材料的再结晶温度。为材料的再结晶温度。a. a.冷变形程度冷变形程度冷变形程度冷变形程度影响因素影响因素影响因素影响因素晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷 ，内能，内能，内能，内能 T T T T再再再再 变形达一定程度变形达一定程度变形达一定程度变形达一定程度T T T T再再再再不

143、变化不变化不变化不变化最低再结晶温度最低再结晶温度最低再结晶温度最低再结晶温度变形大变形大变形大变形大(2)(2)再结晶温度：再结晶温度：再结晶温度：再结晶温度：开始产生再结晶现象的开始产生再结晶现象的开始产生再结晶现象的开始产生再结晶现象的最低最低最低最低温度。温度。温度。温度。79b.b.金属纯度、合金含量金属纯度、合金含量金属纯度、合金含量金属纯度、合金含量杂质多、高熔点元素多杂质多、高熔点元素多杂质多、高熔点元素多杂质多、高熔点元素多阻碍原子扩散和晶界迁移阻碍原子扩散和晶界迁移阻碍原子扩散和晶界迁移阻碍原子扩散和晶界迁移T T T T再再再再c. c.原始晶粒原始晶粒原始晶粒原始晶粒变

144、形抗力大变形抗力大变形抗力大变形抗力大细细细细冷变形后金属储存的能量高冷变形后金属储存的能量高冷变形后金属储存的能量高冷变形后金属储存的能量高T T T T再再再再80d.d.退火保温时间退火保温时间退火保温时间退火保温时间原子扩散移动充分原子扩散移动充分原子扩散移动充分原子扩散移动充分T T T T再再再再e. e.加热速度加热速度加热速度加热速度T T T T再再再再太缓慢太缓慢太缓慢太缓慢原因：原因：原因：原因：变形金属有足够的时间回复，使变变形金属有足够的时间回复，使变变形金属有足够的时间回复，使变变形金属有足够的时间回复，使变 形储存能形储存能形储存能形储存能以致再结晶驱动力减小以致

145、再结晶驱动力减小以致再结晶驱动力减小以致再结晶驱动力减小 T T T T再再再再 最低再结晶温度最低再结晶温度最低再结晶温度最低再结晶温度T TR R实际再结晶退火温度实际再结晶退火温度实际再结晶退火温度实际再结晶退火温度=T=TR R+100+100200200(3)(3)再结晶后晶粒大再结晶后晶粒大再结晶后晶粒大再结晶后晶粒大小小小小取决于变形程度、退火温度取决于变形程度、退火温度取决于变形程度、退火温度取决于变形程度、退火温度和保温时间和保温时间变形程度：变形程度：变形程度：变形程度：变形越不均匀，再结晶退火后晶粒越粗大变形越不均匀，再结晶退火后晶粒越粗大变形越不均匀，再结晶退火后晶粒越

146、粗大变形越不均匀，再结晶退火后晶粒越粗大长长长长快快快快T TR R(0.35(0.350.4)T0.4)Tmm T Tmm熔点熔点熔点熔点81a. a.变形量很小，晶粒尺寸基本不变变形量很小，晶粒尺寸基本不变变形量很小，晶粒尺寸基本不变变形量很小，晶粒尺寸基本不变原因：原因：原因：原因：畸变能小，不足以引起再结晶。畸变能小，不足以引起再结晶。畸变能小，不足以引起再结晶。畸变能小，不足以引起再结晶。临界变形度：临界变形度：临界变形度：临界变形度：使晶粒发生异常长大的变形度使晶粒发生异常长大的变形度使晶粒发生异常长大的变形度使晶粒发生异常长大的变形度 b.b.变形度达变形度达变形度达变形度达2%

147、2%10%10%时，再结晶晶粒粗大时，再结晶晶粒粗大时，再结晶晶粒粗大时，再结晶晶粒粗大c. c.变形度临界变形度变形度临界变形度变形度临界变形度变形度临界变形度变形度变形度变形度变形度 晶粒越细晶粒越细晶粒越细晶粒越细变形度达一定程度后，再结晶后变形度达一定程度后，再结晶后变形度达一定程度后，再结晶后变形度达一定程度后，再结晶后晶粒大小基本保持不变。晶粒大小基本保持不变。晶粒大小基本保持不变。晶粒大小基本保持不变。 原因：原因：原因：原因：只有少数晶粒发生变形，变形很不均匀，再结只有少数晶粒发生变形，变形很不均匀，再结只有少数晶粒发生变形，变形很不均匀，再结只有少数晶粒发生变形，变形很不均匀

148、，再结 晶核心少，晶粒大小相差悬殊，晶粒易发生晶核心少，晶粒大小相差悬殊，晶粒易发生晶核心少，晶粒大小相差悬殊，晶粒易发生晶核心少，晶粒大小相差悬殊，晶粒易发生相相相相 互吞并而长大。互吞并而长大。互吞并而长大。互吞并而长大。82 加热加热温度温度越高，越高，保温时间保温时间越越长长，金属的，金属的晶粒越粗大晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。加热温度的影响尤为显著。退火温度、保温时间退火温度、保温时间退火温度、保温时间退火温度、保温时间冷变形量冷变形量冷变形量冷变形量3838580C580C保温保温保温保温3 3秒秒秒秒580C580C保温保温保温保温4 4秒秒秒秒580C580C保温保温保

149、温保温8 8秒秒秒秒580C580C保温保温保温保温1515分分分分700C700C保温保温保温保温1010分分分分黄黄黄黄铜铜铜铜再再再再结结结结晶晶晶晶和和和和晶晶晶晶粒粒粒粒长长长长大大大大各各各各阶阶阶阶段段段段金金金金相相相相照照照照片片片片833 3、晶粒长大、晶粒长大、晶粒长大、晶粒长大(1)(1)机理：机理：机理：机理：再结晶刚完成时，等轴晶细而均匀，晶界界面再结晶刚完成时，等轴晶细而均匀，晶界界面再结晶刚完成时，等轴晶细而均匀，晶界界面再结晶刚完成时，等轴晶细而均匀，晶界界面 能大，若继续提高加热温度或延长保温时间，会促使能大，若继续提高加热温度或延长保温时间，会促使能大，若

150、继续提高加热温度或延长保温时间，会促使能大，若继续提高加热温度或延长保温时间，会促使 大晶粒逐渐吞并小晶粒，最后得到粗大晶粒的组织。大晶粒逐渐吞并小晶粒，最后得到粗大晶粒的组织。大晶粒逐渐吞并小晶粒，最后得到粗大晶粒的组织。大晶粒逐渐吞并小晶粒，最后得到粗大晶粒的组织。(2)(2)类型类型类型类型正常长大正常长大正常长大正常长大 晶粒均匀连续地长大晶粒均匀连续地长大晶粒均匀连续地长大晶粒均匀连续地长大异常长大异常长大异常长大异常长大( (二次再结晶二次再结晶二次再结晶二次再结晶) ) 不均匀、不连续地迅速长不均匀、不连续地迅速长不均匀、不连续地迅速长不均匀、不连续地迅速长大大大大 原因：原因：

151、原因：原因：正常晶粒长大受阻时，可能由于某种原因正常晶粒长大受阻时，可能由于某种原因正常晶粒长大受阻时，可能由于某种原因正常晶粒长大受阻时，可能由于某种原因( ( ( (例如例如例如例如 温度升高导致第二相微粒聚集长大，甚至固溶入基温度升高导致第二相微粒聚集长大，甚至固溶入基温度升高导致第二相微粒聚集长大，甚至固溶入基温度升高导致第二相微粒聚集长大，甚至固溶入基 体体体体) ) ) )，消除了阻碍因素，会有少数大晶粒急剧长大，消除了阻碍因素，会有少数大晶粒急剧长大，消除了阻碍因素，会有少数大晶粒急剧长大，消除了阻碍因素，会有少数大晶粒急剧长大， 将周围的小晶粒全部吞并掉。将周围的小晶粒全部吞并

152、掉。将周围的小晶粒全部吞并掉。将周围的小晶粒全部吞并掉。二次再结晶二次再结晶二次再结晶二次再结晶力学性能显著力学性能显著力学性能显著力学性能显著；材料冷变形后的；材料冷变形后的；材料冷变形后的；材料冷变形后的RaRaRaRa844.3.4金属的热塑性变形金属的热塑性变形1 1、金属热加工的概念、金属热加工的概念、金属热加工的概念、金属热加工的概念热加工热加工热加工热加工在在在在再结晶温度以上再结晶温度以上再结晶温度以上再结晶温度以上进行塑性变形进行塑性变形进行塑性变形进行塑性变形冷加工冷加工冷加工冷加工在在在在再结晶温度以下再结晶温度以下再结晶温度以下再结晶温度以下进行塑性变形进行塑性变形进行

153、塑性变形进行塑性变形动态再结晶动态再结晶动态再结晶动态再结晶热加工过程中热加工过程中热加工过程中热加工过程中 发生的再结晶发生的再结晶发生的再结晶发生的再结晶 位错增殖导致的位错增殖导致的位错增殖导致的位错增殖导致的冷变形强化能被冷变形强化能被冷变形强化能被冷变形强化能被变形过程发生的变形过程发生的变形过程发生的变形过程发生的动动动动态再结晶软化态再结晶软化态再结晶软化态再结晶软化过程所抵消。过程所抵消。过程所抵消。过程所抵消。静态再结晶静态再结晶静态再结晶静态再结晶塑性变形终止塑性变形终止塑性变形终止塑性变形终止 后加热时发生的再结晶后加热时发生的再结晶后加热时发生的再结晶后加热时发生的再结

154、晶2 2、热加工变形过程、热加工变形过程、热加工变形过程、热加工变形过程853 3、热加工特点、热加工特点、热加工特点、热加工特点(1)(1)可持续地进行可持续地进行可持续地进行可持续地进行大变形量大变形量大变形量大变形量的加工。的加工。的加工。的加工。(2)(2)变形阻力小，变形阻力小，变形阻力小，变形阻力小，可减少动力消耗。可减少动力消耗。可减少动力消耗。可减少动力消耗。原因：原因：原因：原因：高温下全属的强度低、变形阻力小。高温下全属的强度低、变形阻力小。高温下全属的强度低、变形阻力小。高温下全属的强度低、变形阻力小。4 4、热加工对金属组织和性能的影响热加工对金属组织和性能的影响热加工

155、对金属组织和性能的影响热加工对金属组织和性能的影响(1)(1)改善改善改善改善铸锭和钢坯的组织和性能铸锭和钢坯的组织和性能铸锭和钢坯的组织和性能铸锭和钢坯的组织和性能可部分可部分可部分可部分消除偏析消除偏析消除偏析消除偏析( ( ( (温度和压力作用下原子扩散速度加快温度和压力作用下原子扩散速度加快温度和压力作用下原子扩散速度加快温度和压力作用下原子扩散速度加快) ) ) ) 金属材料的金属材料的金属材料的金属材料的致密度致密度致密度致密度 。例如：气孔和疏松被焊合。例如：气孔和疏松被焊合。例如：气孔和疏松被焊合。例如：气孔和疏松被焊合柱状晶和树枝晶被柱状晶和树枝晶被柱状晶和树枝晶被柱状晶和树

156、枝晶被破碎形成细小破碎形成细小破碎形成细小破碎形成细小均匀的均匀的均匀的均匀的等轴晶粒等轴晶粒等轴晶粒等轴晶粒改善夹杂物与脆性相的形态、大小、分布改善夹杂物与脆性相的形态、大小、分布改善夹杂物与脆性相的形态、大小、分布改善夹杂物与脆性相的形态、大小、分布( (打碎并呈打碎并呈打碎并呈打碎并呈 均匀分布均匀分布均匀分布均匀分布) )86(2)(2)形成纤维组织形成纤维组织形成纤维组织形成纤维组织( (加工流线加工流线加工流线加工流线) ) 随金属晶粒变形而被拉长或压扁的非金属夹杂物呈随金属晶粒变形而被拉长或压扁的非金属夹杂物呈随金属晶粒变形而被拉长或压扁的非金属夹杂物呈随金属晶粒变形而被拉长或压

157、扁的非金属夹杂物呈纤维状。由于纤维状。由于纤维状。由于纤维状。由于夹杂物无再结晶能力夹杂物无再结晶能力夹杂物无再结晶能力夹杂物无再结晶能力，再结晶后仍然以，再结晶后仍然以，再结晶后仍然以，再结晶后仍然以纤维状保留下来，形成纤维组织。纤维状保留下来，形成纤维组织。纤维状保留下来，形成纤维组织。纤维状保留下来，形成纤维组织。措施措施措施措施a. a.流线分布合理流线分布合理流线分布合理流线分布合理流线沿工件外形轮廓连续分布。流线沿工件外形轮廓连续分布。流线沿工件外形轮廓连续分布。流线沿工件外形轮廓连续分布。纤维组织特点：纤维组织特点：纤维组织特点：纤维组织特点：使金属材料力学性能使金属材料力学性能

158、使金属材料力学性能使金属材料力学性能各向异性各向异性各向异性各向异性； 最大最大最大最大拉应力拉应力拉应力拉应力方向方向方向方向与流线方向一致与流线方向一致与流线方向一致与流线方向一致；切应力切应力切应力切应力或冲击力方向或冲击力方向或冲击力方向或冲击力方向与流线方向垂直与流线方向垂直与流线方向垂直与流线方向垂直；热处理方法无法消除热处理方法无法消除热处理方法无法消除热处理方法无法消除。87b.b.采用不同方向的变形打乱流线的方向性。采用不同方向的变形打乱流线的方向性。采用不同方向的变形打乱流线的方向性。采用不同方向的变形打乱流线的方向性。 如锻造时采用镦粗与拔长交替进行。如锻造时采用镦粗与拔

159、长交替进行。如锻造时采用镦粗与拔长交替进行。如锻造时采用镦粗与拔长交替进行。(3)(3)形成带状组织形成带状组织形成带状组织形成带状组织带状组织带状组织带状组织带状组织热加工后钢中常出现沿变形方向呈带状热加工后钢中常出现沿变形方向呈带状热加工后钢中常出现沿变形方向呈带状热加工后钢中常出现沿变形方向呈带状 或层状或层状或层状或层状分布的显微组织分布的显微组织分布的显微组织分布的显微组织形成原因：形成原因：形成原因：形成原因：a. a.钢严重偏析、夹杂钢严重偏析、夹杂钢严重偏析、夹杂钢严重偏析、夹杂 措施：措施：措施：措施： 用用用用热处理方法热处理方法热处理方法热处理方法消除消除消除消除危害：危

160、害：危害：危害：力学性能方向性；切削性能力学性能方向性；切削性能力学性能方向性；切削性能力学性能方向性；切削性能 b b. . . .热变形加工时温度过低热变形加工时温度过低热变形加工时温度过低热变形加工时温度过低高温扩散退火高温扩散退火高温扩散退火高温扩散退火+ +正火：正火：正火：正火：用于严重磷偏析产生的带状组织用于严重磷偏析产生的带状组织用于严重磷偏析产生的带状组织用于严重磷偏析产生的带状组织正火：正火：正火：正火：用于高温下能获得单相组织的材料用于高温下能获得单相组织的材料用于高温下能获得单相组织的材料用于高温下能获得单相组织的材料884.4 钢的合金化改性钢的合金化改性碳钢碳钢碳钢

161、碳钢 ( (非合金钢非合金钢非合金钢非合金钢) )特点：特点：特点：特点：加工容易、成本低廉；加工容易、成本低廉；加工容易、成本低廉；加工容易、成本低廉；淬透性低，回火稳定性差；淬透性低，回火稳定性差；淬透性低，回火稳定性差；淬透性低，回火稳定性差；不能满足如耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性能要求。不能满足如耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性能要求。不能满足如耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性能要求。不能满足如耐热性、耐磨性、耐蚀性等特殊性能要求。4.4.1 钢中常存杂质元素对钢性能的影响钢中常存杂质元素对钢性能的影响钢中的杂质一般是指钢中的杂质一般是指钢中的杂质一般是指钢中的杂质一般是指MnMn、Si

162、Si、P P、S S。是由原料带入或脱氧残留的元素。是由原料带入或脱氧残留的元素。是由原料带入或脱氧残留的元素。是由原料带入或脱氧残留的元素。合金钢：合金钢：合金钢：合金钢：克服了碳钢使用性能的不足；克服了碳钢使用性能的不足；克服了碳钢使用性能的不足；克服了碳钢使用性能的不足； 成本升高，某些工艺性能恶化成本升高，某些工艺性能恶化成本升高，某些工艺性能恶化成本升高，某些工艺性能恶化( ( ( (例如例如例如例如锻造锻造锻造锻造) ) ) )891 1、硅、硅、硅、硅 脱氧；脱氧；脱氧；脱氧； 强化铁素体，强化铁素体，强化铁素体，强化铁素体，提高钢的强度、硬度，但韧塑性提高钢的强度、硬度，但韧塑

163、性提高钢的强度、硬度，但韧塑性提高钢的强度、硬度，但韧塑性 SiOSiO2 2是脆性夹杂物，是脆性夹杂物，是脆性夹杂物，是脆性夹杂物，对钢的性能不利。对钢的性能不利。对钢的性能不利。对钢的性能不利。SiSi 0.4%0.4%时，是有益元素时，是有益元素时，是有益元素时，是有益元素2 2、锰、锰、锰、锰 脱氧，脱氧，脱氧，脱氧，降低钢的脆性；降低钢的脆性；降低钢的脆性；降低钢的脆性； 消除消除消除消除S S的有害作用的有害作用的有害作用的有害作用( (与与与与S S反应生成反应生成反应生成反应生成MnS)MnS)。 强化铁素体强化铁素体强化铁素体强化铁素体MnMn0.8%0.8%时，是有益元素时

164、，是有益元素时，是有益元素时，是有益元素3 3、硫、硫、硫、硫 常以常以常以常以FeSFeS形式存在。易与形式存在。易与形式存在。易与形式存在。易与FeFe在晶界上形成低熔点共在晶界上形成低熔点共在晶界上形成低熔点共在晶界上形成低熔点共晶晶晶晶(989)(989)，热加工时，热加工时，热加工时，热加工时(11501200)(11501200)，由于其熔化而，由于其熔化而，由于其熔化而，由于其熔化而导致开裂，称热脆性。导致开裂，称热脆性。导致开裂，称热脆性。导致开裂，称热脆性。热脆热脆热脆热脆( (热裂热裂热裂热裂) )90措施：措施：措施：措施：a. a.精炼降低钢中的含硫量精炼降低钢中的含硫

165、量精炼降低钢中的含硫量精炼降低钢中的含硫量 溶于溶于溶于溶于F F，明显提高强度、硬度，但剧烈地降低了塑，明显提高强度、硬度，但剧烈地降低了塑，明显提高强度、硬度，但剧烈地降低了塑，明显提高强度、硬度，但剧烈地降低了塑性、韧性，并使性、韧性，并使性、韧性，并使性、韧性，并使冷脆转化温度升高冷脆转化温度升高冷脆转化温度升高冷脆转化温度升高； FeFe3 3P P极脆，易偏析于晶界上而极脆，易偏析于晶界上而极脆，易偏析于晶界上而极脆，易偏析于晶界上而增加脆性增加脆性增加脆性增加脆性。冷脆冷脆冷脆冷脆4 4 4 4、磷、磷、磷、磷b.b.适当增加适当增加适当增加适当增加Mn% MnSMn% MnS熔

166、点约熔点约熔点约熔点约16201620。比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生比利时阿尔伯特运河钢桥因磷高产生冷脆性于冷脆性于冷脆性于冷脆性于1938193819381938年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中年冬发生断裂坠入河中 91合金元素合金元素合金元素合金元素为了合金化目的为了合金化目的为了合金化目的为了合金化目的( ( ( (即改善和提高钢力学性能即改善和提高钢力学性能即改善和提高钢力学性能即改善和提高钢力学性能 或使之获得某些特殊的物理、化学性或使之获得某些特殊的物理、化学性或使之获得某些特殊的物理、

167、化学性或使之获得某些特殊的物理、化学性能能能能) ) ) )而而而而 特定在钢中加入的、含量在一定范围特定在钢中加入的、含量在一定范围特定在钢中加入的、含量在一定范围特定在钢中加入的、含量在一定范围的化的化的化的化 学元素。学元素。学元素。学元素。4.4.2 合金元素在钢中的主要作用合金元素在钢中的主要作用1 1、合金元素的存在形式、合金元素的存在形式、合金元素的存在形式、合金元素的存在形式固溶态固溶态固溶态固溶态化合态化合态化合态化合态游离态游离态游离态游离态92(1)(1)固溶体固溶体固溶体固溶体SiSi、MnMn固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化效果最显著，过多，效果最显著，过多，效果最显

168、著，过多，效果最显著，过多，F F韧性韧性韧性韧性。NiNi强度、硬度强度、硬度强度、硬度强度、硬度 ，同时韧性，同时韧性，同时韧性，同时韧性 ，重要的韧化元素。，重要的韧化元素。，重要的韧化元素。，重要的韧化元素。固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化溶入钢中的溶入钢中的溶入钢中的溶入钢中的F F、A A和和和和MM中中中中溶入溶入溶入溶入F F93溶入溶入溶入溶入MM 提高提高提高提高回火稳定性回火稳定性回火稳定性回火稳定性溶入溶入溶入溶入A A 提高钢的提高钢的提高钢的提高钢的淬透性淬透性淬透性淬透性(Co(Co除外除外除外除外) )作用大于固溶强化作用大于固溶强化作用大于固溶强化作用大于固溶

169、强化(2)(2)化合物化合物化合物化合物合金元素与碳作用合金元素与碳作用合金元素与碳作用合金元素与碳作用 形成合金渗碳体、特殊碳化形成合金渗碳体、特殊碳化形成合金渗碳体、特殊碳化形成合金渗碳体、特殊碳化物物物物a. a.碳化物形成元素强弱顺序：碳化物形成元素强弱顺序：碳化物形成元素强弱顺序：碳化物形成元素强弱顺序： Zr ZrTiTiNbNbV VWWMoMoCrCrMnMnFeFe亲和力强亲和力强亲和力强亲和力强碳化物越稳定，硬度、熔点高，分解温度高碳化物越稳定，硬度、熔点高，分解温度高碳化物越稳定，硬度、熔点高，分解温度高碳化物越稳定，硬度、熔点高，分解温度高b.b.碳化物作用碳化物作用碳

170、化物作用碳化物作用直接作用直接作用直接作用直接作用弥散强化弥散强化弥散强化弥散强化 强度、硬度强度、硬度强度、硬度强度、硬度，塑性、韧性，塑性、韧性，塑性、韧性，塑性、韧性间接作用间接作用间接作用间接作用细细细细晶强韧化作用晶强韧化作用晶强韧化作用晶强韧化作用 阻碍钢阻碍钢阻碍钢阻碍钢A A A A晶粒长大晶粒长大晶粒长大晶粒长大94作用：作用：作用：作用：类似于碳化合物类似于碳化合物类似于碳化合物类似于碳化合物危害：危害：危害：危害：低了钢的强度，尤其是降低了韧性与疲劳性能低了钢的强度，尤其是降低了韧性与疲劳性能低了钢的强度，尤其是降低了韧性与疲劳性能低了钢的强度，尤其是降低了韧性与疲劳性能

171、与杂质元素作用与杂质元素作用与杂质元素作用与杂质元素作用 形成非金属夹杂形成非金属夹杂形成非金属夹杂形成非金属夹杂物物物物(3)(3)游离态游离态游离态游离态 产生不利影响，应尽量避免。例如产生不利影响，应尽量避免。例如产生不利影响，应尽量避免。例如产生不利影响，应尽量避免。例如PbPbPbPb、CuCuCuCu2 2、合金元素对铁碳平衡相图的影响、合金元素对铁碳平衡相图的影响、合金元素对铁碳平衡相图的影响、合金元素对铁碳平衡相图的影响(1)(1)对临界温度的影响对临界温度的影响对临界温度的影响对临界温度的影响 当当当当MnMn 13%13%或或或或NiNi 9%9%时时时时，S S点降到点降

172、到点降到点降到00以下，室温以下，室温以下，室温以下，室温下为单相下为单相下为单相下为单相A A组织，称奥氏体钢。组织，称奥氏体钢。组织，称奥氏体钢。组织，称奥氏体钢。 金属元素之间作用金属元素之间作用金属元素之间作用金属元素之间作用 形成金属间化合物，如形成金属间化合物，如形成金属间化合物，如形成金属间化合物，如FeSiFeSi、FeCrFeCr、FeFe2 2WW、NiNi3 3A1A1等等等等使使使使A A A A1 1 1 1、A A A A3 3 3 3降低，扩大降低，扩大降低，扩大降低，扩大A A A A区区区区 如如如如NiNiNiNi、MnMnMnMn、CoCoCoCo、N N

173、 N N等等等等95使临界温度使临界温度使临界温度使临界温度A A1 1、A A3 3提高，扩大提高，扩大提高，扩大提高，扩大F F相区相区相区相区 如如如如SiSi、CrCr、WW、MoMo、V V、TiTi等。等。等。等。 当当Cr 13%时，室温时，室温组织是单相组织是单相组织是单相组织是单相F F，即，即，即，即铁素体钢铁素体钢铁素体钢铁素体钢。 所有合金元素均使所有合金元素均使所有合金元素均使所有合金元素均使E E点和点和点和点和S S点左移，点左移，点左移，点左移，即这两点的含碳即这两点的含碳即这两点的含碳即这两点的含碳量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如量下降，使碳含量比

174、较低的钢出现过共析组织（如量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如量下降，使碳含量比较低的钢出现过共析组织（如4Cr134Cr13）或共晶组织（如）或共晶组织（如）或共晶组织（如）或共晶组织（如W18Cr4VW18Cr4V）。）。）。）。(2)(2)对对对对E E点和点和点和点和S S点位置的影响点位置的影响点位置的影响点位置的影响3 3、合金元素对热处理影响、合金元素对热处理影响、合金元素对热处理影响、合金元素对热处理影响(1)(1)对对对对A A形成过程的影响形成过程的影响形成过程的影响形成过程的影响对对对对A A化影响化影响化影响化影响 除除Ni、Co外，都减缓奥氏体化过程外，都减缓

175、奥氏体化过程96对对对对A A晶粒度影响晶粒度影响晶粒度影响晶粒度影响碳、氮化物碳、氮化物碳、氮化物碳、氮化物形成元素阻碍奥氏体晶粒长大形成元素阻碍奥氏体晶粒长大形成元素阻碍奥氏体晶粒长大形成元素阻碍奥氏体晶粒长大(2)(2)对过冷对过冷对过冷对过冷A A转变影响转变影响转变影响转变影响除除除除CoCo外，外，外，外，固溶于固溶于固溶于固溶于A A中中中中的合金元素使淬透性的合金元素使淬透性的合金元素使淬透性的合金元素使淬透性 常用常用常用常用提高淬透性提高淬透性提高淬透性提高淬透性的元素为的元素为的元素为的元素为MnMn、SiSi、CrCr、NiNi、B BV V、TiTi、NbNb等等等等

176、强碳化物形成元素：降低钢的淬透性强碳化物形成元素：降低钢的淬透性强碳化物形成元素：降低钢的淬透性强碳化物形成元素：降低钢的淬透性除除除除CoCo、AlAl外外外外，固溶于固溶于固溶于固溶于A A中的合金元素使中的合金元素使中的合金元素使中的合金元素使MsMs、MfMf。 TiTi、V V、ZrZr、NbNb强烈阻碍晶粒长大；强烈阻碍晶粒长大；强烈阻碍晶粒长大；强烈阻碍晶粒长大； CrCr、WW、MoMo一般阻碍晶粒长大；一般阻碍晶粒长大；一般阻碍晶粒长大；一般阻碍晶粒长大；CuCu、SiSi、Ni Ni 对阻碍晶粒长大作用不显著；对阻碍晶粒长大作用不显著；对阻碍晶粒长大作用不显著；对阻碍晶粒长

177、大作用不显著；MnMn、P P、C C、N N及过量及过量及过量及过量AlAl促进晶粒长大。促进晶粒长大。促进晶粒长大。促进晶粒长大。97(3)(3)对淬火钢回火过程影响对淬火钢回火过程影响对淬火钢回火过程影响对淬火钢回火过程影响提高钢的回火稳定性提高钢的回火稳定性提高钢的回火稳定性提高钢的回火稳定性( ( ( (回火抗力回火抗力回火抗力回火抗力) ) ) )回火稳定性回火稳定性回火稳定性回火稳定性淬火钢对回火时所发生的组织转变和硬度淬火钢对回火时所发生的组织转变和硬度淬火钢对回火时所发生的组织转变和硬度淬火钢对回火时所发生的组织转变和硬度 下降的抗力。下降的抗力。下降的抗力。下降的抗力。 V

178、 V、NbNb、WW、MoMo、CrCr、SiSi作用明显，可使作用明显，可使作用明显，可使作用明显，可使MM回回回回维持维持维持维持到相当高的温度到相当高的温度到相当高的温度到相当高的温度(500(500600)600)。原因：原因：原因：原因：合金元素合金元素合金元素合金元素能能阻碍阻碍阻碍阻碍M M M M分解分解分解分解和和和和碳化物聚集长大碳化物聚集长大碳化物聚集长大碳化物聚集长大。同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。同温度回火，合金钢硬度比碳钢高。回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。回火硬度相同时，合金钢比同含碳量碳钢回火温度高。98二次硬化：二次硬化：二次硬化：二次硬化：

179、高高高高WW、MoMo、CrCr、V V钢淬火后回火时，由于钢淬火后回火时，由于钢淬火后回火时，由于钢淬火后回火时，由于 析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时析出细小弥散的特殊碳化物及回火冷却时A A残残残残转变转变转变转变 为为为为MM回回回回，使硬度，使硬度，使硬度，使硬度不仅不下降，反而升高的现象。不仅不下降，反而升高的现象。不仅不下降，反而升高的现象。不仅不下降，反而升高的现象。 CrCr、NiNi、SiSi、MnMn等淬透性元素的等淬透性元素的等淬透性元素的等淬透性元素的合金钢对高温回火脆性最敏感。合金钢对高温回火脆性最敏感。合金钢对高温回火脆性最敏感。合金钢对高温回火脆性最敏感。产生高温回火脆性产生高温回火脆性产生高温回火脆性产生高温回火脆性产生二次硬化产生二次硬化产生二次硬化产生二次硬化应用：应用：应用：应用：工具钢工具钢工具钢工具钢( (高速钢高速钢高速钢高速钢W18Cr4VW18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2) W6Mo5Cr4V2)需热硬性，需热硬性，需热硬性，需热硬性， 而二次硬化满足其要求。而二次硬化满足其要求。而二次硬化满足其要求。而二次硬化满足其要求。99欢迎进入第五章学习内容欢迎进入第五章学习内容100