热处理金相组织图

一、目的

（1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。 （2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。 （3）熟悉碳钢几种典型热处理组织的形态及特征。

二、概述

碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。

铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。

1、共析钢等温冷却时的显微组织

共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表4－1中。 2、共析钢连续冷却时的显微组织

为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图4－1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图4－1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ

2

时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始

1 前言

双相不锈钢发展应用开始于20世纪30年代，至今已发展了三代双相不锈钢。第一代双相不锈钢：

(1) 以美国在20世纪40年代开发的AISI329钢为代表，含高Cr、Mo，耐局部腐蚀性能好，但含碳量较高（C≤0.10%），焊接后其接头耐腐蚀性和韧性都较差，使钢在应用上受到限制，只适用于铸锻件。

(2) 日本在美国329钢基础上降低了含碳量，开发了SUS329J1钢，可作为焊接用钢。

(3) 60年代中期，瑞典开发了著名的3RE60钢，特点是超低碳，含Cr量为18%。焊接及成型性能良好，使之成为第一代双相不锈钢的代表钢种。 第二代双相不锈钢：

(1) 20世纪80年代瑞典先开发了不含Mo的超低碳型双相不锈钢。代表钢种为SAF2304钢。

(2) 而后在第一代双相钢的基础上开发了含氮的超低碳型双相不锈钢。典型钢种是瑞典开发的SAF2205钢，使双相钢应用范围很广。 第三代双相不锈钢：

(1) 20世纪50年代后期发展了超级双相不锈钢，其特点是含碳量低（≤0.03%）含Mo、N量高（Mo约为4%，N约为0.3%）；钢中铁素体含量达到40~45%；具有优良的抗点蚀能力，其PRE值大于40。代表钢种为SAF2507钢。

双相不锈钢作为一种

1 前言

双相不锈钢发展应用开始于20世纪30年代，至今已发展了三代双相不锈钢。第一代双相不锈钢：

(1) 以美国在20世纪40年代开发的AISI329钢为代表，含高Cr、Mo，耐局部腐蚀性能好，但含碳量较高（C≤0.10%），焊接后其接头耐腐蚀性和韧性都较差，使钢在应用上受到限制，只适用于铸锻件。

(2) 日本在美国329钢基础上降低了含碳量，开发了SUS329J1钢，可作为焊接用钢。

(3) 60年代中期，瑞典开发了著名的3RE60钢，特点是超低碳，含Cr量为18%。焊接及成型性能良好，使之成为第一代双相不锈钢的代表钢种。 第二代双相不锈钢：

(1) 20世纪80年代瑞典先开发了不含Mo的超低碳型双相不锈钢。代表钢种为SAF2304钢。

(2) 而后在第一代双相钢的基础上开发了含氮的超低碳型双相不锈钢。典型钢种是瑞典开发的SAF2205钢，使双相钢应用范围很广。 第三代双相不锈钢：

(1) 20世纪50年代后期发展了超级双相不锈钢，其特点是含碳量低（≤0.03%）含Mo、N量高（Mo约为4%，N约为0.3%）；钢中铁素体含量达到40~45%；具有优良的抗点蚀能力，其PRE值大于40。代表钢种为SAF2507钢。

双相不锈钢作为一种

热处理

铁素体 （多边形，强度硬度差、塑性好）碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体 （多边形，多边形，强度硬度差、塑性好，易于锻压）碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 存在于727℃以上高温。 渗碳体 碳和铁形成的稳定化合物（Fe3C）。

珠光体 铁素体和渗碳体组成的机械混合物（Fe+Fe3C 含碳0.77%）680℃ 莱氏体 渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）。 贝氏体 上贝氏体（针叶状）、下贝氏体（羽毛状） 马氏体（片状、刚条形） 回火屈氏体（）

一些常见的热处理概念

1． 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

2． 退火annealing：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。

3． 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

4． 时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强

钢的热处理及表面热处理

热处理

1．定义：指将材料在固态下加热到一定温度，保温一定时间，以适当速度冷却，以获得所需组织结构和性能的工艺方法。

2．热处理的工艺过程。包括三个阶段：加热、保温和冷却，如图所示。 加热：热处理的第一道工序。不同的材料，其加热工艺和加热温度都不同。

保温：目的是要保证工件烧透，防止脱碳、氧化等。保温时间和介质的选择与工件的尺寸和材质有直接的关系。一般，按每分种1～2毫米计算；工件越大，材料的导热性越差，保温时间就越长。

冷却：最后一道工序，也是最重要一道工序。冷却速度不同，工件热处理后的组织和性能不同。

3．目的和作用

在工业生产中，热处理的应用很广泛。据统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。

目的：一是提高材料的使用性能，延长零件的使用寿命。二是改善材料的工艺性能，确保后续加工的顺利进行。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。

4．基本类型

（1）根据加热和冷却方式，以及组织和性能特点的不同分类（见教材） （2）按热处理在零件生产

金相组织分析原理：采用定量金相学原理,由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌,从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

金相组织分析原理

金相组织分析原理：

采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

通俗的说就是热处理后会得到不同的组织，每种组织有自己的形貌特征。每种组织的耐腐蚀性也有差异，因此通过制样，腐蚀，微观组织会出现不同的衬度或者说灰度，也就是说腐蚀后的金相试样微观表面是坑坑洼洼的，很多沟壑。这样我们就能在金相显微镜下区分和识别各种组织了。

金相组织分析方式：

1．原材料检验：对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查；对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查；对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。

2．生产过程中的质量控制：金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适（正确）；化学表面热处理工艺参数的控制；锻造的起始和终锻温度是否合适等。

3．产品质量检验：有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,

钢的热处理组织分析判断方法

金属的热处理是否合格，重要的判断是金相组织，下面将简要介绍热处理的分析判断方法，有不对的地方请大家指正。

一、观察方法：

1.观察组织组成物和种类

钢热处理后，根据热处理种类和材料的不一样，组织组成物可能是一种或多种。如马氏体，马氏体+残余奥氏体，单一珠光体，单一奥氏体，铁素体+珠光体，铁素体+马氏体+碳化物等等。

金相观察时，首先要判断被观察组织中有几种组织组成物，是单一组成物，还是两种或多种组成物。

在组织组成物中，某一组成物可以是单一相，如铁素体或奥氏体等单相；也可以是两相或多相混合组成或化合物，如珠光体是铁素体与渗碳体的机械混合物，各种碳化物等。

不同的组成物有不同的形态特征，利用这些特征可以快速的识别：不同的组成物受溶液浸蚀的程度不同，使得其在金相显微镜下具有不同的明暗程度或不同的色彩差；不同组成物形成的先后顺序不一样，其形态也不一样，最先形成的总是从奥氏体晶界开始形核；各组成物形成的原理不一样，形态也有差异。通过这些就可以判别被观察物的组成种类。大多数情况下，能够观察到几种不同明暗程度或几种形态不同的部份，就可以判定有几种组成物。

2.观察形态

组织组成物的形态是我们判别组成物的极其重要的依据之一。一些特定组织具有极显著

金相组织分析原理：采用定量金相学原理,由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌,从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

金相组织分析原理

金相组织分析原理：

采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

通俗的说就是热处理后会得到不同的组织，每种组织有自己的形貌特征。每种组织的耐腐蚀性也有差异，因此通过制样，腐蚀，微观组织会出现不同的衬度或者说灰度，也就是说腐蚀后的金相试样微观表面是坑坑洼洼的，很多沟壑。这样我们就能在金相显微镜下区分和识别各种组织了。

金相组织分析方式：

1．原材料检验：对原材料的冶金质量情况如偏析、非金属夹杂物分布类型与级别检查；对铸造材料的铸造疏松、气孔、夹渣组织均匀性检查；对锻造件的表面脱碳、过热、过烧、裂纹、变形等情况检查。

2．生产过程中的质量控制：金相分析可以提供调整工序及修改工艺参数的根据,指导生产,如热处理淬火加热温度、保温时问、冷却速度等是否合适（正确）；化学表面热处理工艺参数的控制；锻造的起始和终锻温度是否合适等。

3．产品质量检验：有些机械零件或产品除要求机械性能、物理性能指标外,

热处理工程师讲课

2.3钢的化学热处理(thermo-chemical treatment)---将钢（工件）置于适当的活性介质中加热、保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理。(P128---)

基本过程、强化途径 P128

一.钢的渗碳 (carburizing, carburization)---为提高工件表层的含碳量并在其中形成一定的碳含量梯度，将工件在渗碳介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺。P129

1．固体渗碳 （pack carburizing, solid carburizing, box carburizing, powder carburizing）将工件放在填充粒状渗碳剂的密封箱中进行的渗碳。

2．膏剂渗碳 (paste carburizing)----工件表面以膏状渗碳剂涂覆进行的渗碳。 3．盐浴渗碳；液体渗碳 (salt bath carburizing)----工件在含有渗碳剂的熔盐中进行的渗碳。

4．气体渗碳 (gas carburizing)----工件在含碳气体中进行的渗碳。

滴注式渗碳(drip feed carburizing)----将苯、醇、酮、

一、选择题（每空2分，共20分）

1、钢的热硬性是指钢在高温下保持 的能力。 【 C 】 A、高抗氧化性 B、高强度 C、高硬度和高耐磨性 D、高耐磨性

2、钢的淬硬性主要取决于钢的 。 【 C 】 A、含硫量 B、含锰量 C、含碳量 D、含硅量

3、一般来说，碳素钢淬火应选择 作为冷却介质。 【 C 】 A、矿物油 B、20℃自来水 C、20℃的10%食盐水溶液 D、10%碱水溶液

4、钢在一定条件下淬火后，获得马氏体的能力，称为 。 【 B 】 A、淬硬性 B、淬透性 C、耐磨性 D、耐蚀性

5、钢的回火处理在 后进行。 【 C 】 A、正火 B、退火 C、淬火 D、调制处理

6、过