钢的热处理实习报告

第一篇：钢的热处理实习报告

内容摘要：钢的热处理： 是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结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。

钢的热处理： 是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结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。第一节 钢的热处理原理 热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）

1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；

2、表面热处理：包括表面淬火、物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)等；

3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。热处理的三阶段：加热、保温、冷却

一、钢在加热时的转变 加热的目的：使钢奥氏体化

（一）奥氏体（a）的形成 珠光体向奥氏体转变示意图

a)形核 b)长大 c)剩余渗碳体溶解 d)奥氏体均匀化

（二）奥氏体晶粒的长大

奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为 00，0，1，2„10等十二个等级，其中常用的1～10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。影响 a晶粒粗大因素

1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理）

2、a中c含量上升则晶粒长大的倾向大。

二、钢在冷却时的转变

生产中采用的冷却方式有：等温冷却和连续冷却

（一）过冷奥氏体的等温转变

a在相变点a1以上是稳定相，冷却至a1 以下就成了不稳定相。

1、共析碳钢奥氏体等温转变产物的组织和性能 共析钢过冷奥氏体等温 转变曲线的建立示意图

1）高温珠光体型转变： a1～550℃

（1）珠光体（p）a1～650℃ 粗层状 约0.3μm<25hrc（2）索氏体（s）650～600℃ 细层状 0.1～0.3μm，25～35hrc（3）屈氏体（t）600～550℃ 极细层状约0.1 μm，35～40hrc 2）中温贝氏体型转变：550℃～ms（1）上贝氏体（b上）550～350 ℃ 羽毛状 40～45hrc脆性大，无使用价值（2）下贝氏体（b下）350~ms黑色针状 45～55hrc韧性好，综合力学性能好

（二）过冷奥氏体的连续冷却转变

1．共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变产物的组织和性能（1）随炉冷p 170～220hbs（700～650℃）（2）空冷s 25～35hrc（650～600℃）

共析碳钢连续冷却转变曲线 应用等温转变曲线分析奥氏体在连续冷却中的转变 2． 马氏体转变

当冷速 &马氏体临界冷却速度v k 时，奥氏体发生m转变，即碳溶于α—fe 中的过饱和固溶体，称为 m（马氏体）。

1）转变特点： m 转变是在一定温度范围内进行（ms ～mf）,m 转变是在一个非扩散型转变(碳、铁原子不能扩散）,m 转变速度极快（大于v k）,m 转变具有不完全性（少量的残a）,m转变只有α－fe、γ－fe的晶格转变.（2）m的组织形态

0.1-0.25 板条状 1020－1530 820－1330 9－17 60－180 30－50 0.77 片状 2350 2040 1 10 66(3)m的力学性能

① m的强度与硬度随c的上升m的硬度、强度上升

② m的塑性与韧性：低碳板条状m良好；板条状m 具有较高的强度、硬度和较好塑性和韧性相配合的综合力学性能；针片状 m 比板条 m具有更高硬度，但脆性较大，塑、韧性较差。第二节 钢的退火

1、概念：将钢件加热到适当温度(ac1以上或以下)，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。

2、目的：

（1）降低硬度，提高塑性，（2）细化晶粒，消除组织缺陷（3）消除内应力

（4）为淬火作好组织准备

3、类型：根据加热温度可分为在临界温度（ac1或ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火、均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。（1）完全退火：

2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。

3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至 600℃左右即可出炉空冷。

4）适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸、焊、锻、轧制件等。（2）球化退火

1）概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。

2）工艺：一般球化退火工艺ac1+(10～20)℃随炉冷至500～600℃空冷。3）目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。

4）适用范围：主要用于共析钢、过共析钢的刃具、量具、模具等。（３）均匀化退火（扩散退火）

1）工艺：把合金钢铸锭或铸件加热到 ac3 以上150～100℃，保温10～15h后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺。

2）目的：消除结晶过程中的枝晶偏析，使成分均匀化。由于加热温度高、时间长，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此一般还需要进行一次完全退火或正火，以细化晶粒、消除过热缺陷。

3）适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。

4）注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高。只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细化晶粒，消除铸造应力。（４）去应力退火 1)概念：为去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火。

2)工艺：将工件缓慢加热到 ac1以下100～200℃（500～600℃）保温一定时间（1～3h）后随炉缓冷至200℃，再出炉冷却。

钢的一般在 500～600℃；铸铁一般在 500～550℃超过550℃容易造成珠光体的石墨化； 焊接件一般为 500～600℃。

3）适用范围：消除铸、锻、焊件，冷冲压件以及机加工工件中的残余应力，以稳定钢件的尺寸，减少变形，防止开裂。第三节 钢的正火

1、概念：将钢件加热到ac3(或accm)以上30～50℃，保温适当时间后；在静止空气中冷却的热处理工艺称为正火。

2、目的：细化晶粒，均匀组织，调整硬度等。

3、组织：共析钢p、亚共析钢f+p、过共析钢fe3cⅱ＋p

4、工艺：正火保温时间和完全退火相同，应以工件透烧，即心部达到要求的加热温度为准，还应考虑钢材、原始组织、装炉量和加热设备等因素。正火冷却方式最常用的是将钢件从加热炉中取出在空气中 自然 冷却。对于大件也可采用吹风、喷雾和调节钢件堆放距离等方法控制钢件的冷却速度，达到要求的组织和性能。

5、应用范围：

1）改善钢的切削加工性能。碳的含量低于0.25％的碳素钢和低合金钢，退火后硬度较低，切削加工时易于“粘刀”，通过正火处理，可以减少自由铁素体，获得细片状p，使硬度提高，改善钢的切削加工性，提高刀具的寿命和工件的表面光洁程度。

2）消除热加工缺陷。中碳结构钢铸、锻、轧件以及焊接件在加热加工后易出现粗大晶粒等过热缺陷和带状组织。通过正火处理可以消除这些缺陷组织，达到细化晶粒、均匀组织、消除内应力的目的。

4）提高普通结构零件的机械性能。一些受力不大、性能要求不高的碳钢和合金钢零件采用正火处理，达到一定的综合力学性能，可以代替调质处理，作为零件的最终热处理。

第二篇：热处理实习报告

实习报告

——热处理

上星期在铸造车间最后一道大工序热处理上实习完了，作为铸造的最后一道工序，热处理对轮毂的性能及后面的加工都起着很关键的作用。经过热处理可以提高轮毂毛坯的力学强度及性能，使后面的机加和涂装能游刃有余的完成。

热处理工作区在整个铸造车间占了一大半的地，主要是因为这个工序比较复杂，由固溶、淬火和时效组成，有的轮子还需要特殊的抛丸。固溶区就有八个区，占了近二十米，而时效有五个区也有十多米，所以整个工序占用的场地非常大，而在我实习的时候看到还准备新加一条热处理线。占用场地大这是其一，这道工序消耗的时间也特别多，按照规定，固溶需要6±0.5小时，而人工时效也需要1.7±0.3小时，一个轮毂从投料开始到包装出来最多也只需要2天时间，由此可见其特殊性啊。

呆了几天下来把自己所看到的和所学到的说一下：

热处理过程中有三个步骤：固溶、淬火和时效。

固溶为第一个工序，把刚预钻孔完的轮毂放上料框，送进回溶入炉第一区开始固溶。固溶分为八个区，第一区为升温区，温度规定控制在420~540度，实际中，由于经常开门进料，所以温度有时会低到420度，但一般都控制在440~480度，很少上500度；第二区到第七区为保温区，温度控制在535±5度，实际温度也是在535左右；第八区为出料区，温度控制为520~545度，实际温度为535度左右。每框轮毂固溶的规定时间为6±0.5小时，频率为38.59~45.60Hz，实际固溶时间为6小时。固溶的对铝合金轮毂的作用是：把铝合金中的强化相溶入α铝中，使其内部发生反应。通常固溶区为半小时进一框，所以出框也是半小时出一次。

固溶区出框后，马上便要进行淬火处理，就是把刚固溶处于高温的轮毂浸入水中，改变其力学性能。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。淬火有严格有时间限制，从炉门上升启动至料杠完全浸入水中不大于30S，如果大于30S则要将此框轮毂重新固溶。淬火浸在水中时间要大于等于4分钟。规定的淬火水温为55~85度，实际水温为65~75度。

淬火时间在保证达到4分钟后可以把轮毂吊起，不是马上进入时效工序，而是要进行效圆，因为轮子从低压出来到淬火结束这些过程中，轮子可能变形，特别是在固溶中，由于高温让其内部反应，外形有可能变形，如果不经过效圆就直接进入时效，时效完成后铝合金硬度加强，不容易再效圆，所以要在淬火完成后就效圆，在圆效正时，见光隙不得超过1mm。

圆效正完成后便进入时效区，时效处理是指合金工件经固溶处理，冷塑性变形或铸造，锻造后，在较高的温度放置或室温保持，其性能，形状，尺寸随时间而变化的热处理工艺。若采用将工件加热到较高温度，并较时间进行时效处理的时效处理工艺，称为人工时效处理，若将工件放置在室温或自然条件下长时间存放而发生的时效现象，称为自然时效处理。时效处理的目的，消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能等。一般轮型都进行人工时效，也就是进入时效炉时效，特殊轮型如404，就需要进行自然时效，把轮毂放在常温下16小时以上。人工时效在时效炉内进行，时效炉有五个区，也分有升温区、保温区和出料区，每个区温度基本上一样，规定在115±10度，时效时间为1.7±0.3小时，频率为42.82~61.16Hz,实际温度为115度左右，实际时间为90分钟。时效的作用是就是稳定组织的尺寸改善机械性能。在时效完成后轮毂的硬度要在55~75HB以内，实际硬度是在59~62HB左右。

不管是人工时效还是自然时效，时效完成后，如果没有特殊要求，打了钢号就可以直接运往机加车间了，有的轮子需要抛丸处理如412的则需要进行抛丸。抛丸是利用机械将高速粒子(铁砂等)喷射到物体的表面,而进行的一种操作.其作用通常是进行表面除锈,和强化处理,以得到良好的物理性能。提高表面的强度和抗腐蚀性能.。实际抛丸是把轮子的正面往外挂在抛丸机的支架上，只抛正面，抛丸周期为30~50S一轮，抛完打好钢号后便进行机加车间。

热处理工序对毛坯铸件产生的性能的提升，不仅是后面的机加及涂装工序的顺利完成的基础，更是整个轮毂安全性能的可靠保障。

第三篇：钢的热处理总结

1、热处理

定义：把固态金属材料通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。

目的及意义：金属材料改变性能的方法，改变使用性能和工艺性能，充分利用材料的潜能，控制产品质量，节省资源和材料，缩短生产周期、降低成本

2、固态相变

定义：成分、温度、压力等因素改变时，固态物质内部发生的组织结构变化。研究意义：控制过程→获得预期的组织→得到预期性能。三种基本变化：成分；结构；有序度

主要特点：相变阻力大，相界面结构关系，存在一定的位向关系和惯习面，非均匀、缺陷处形核，新相有特定形状`，原子迁移率低

驱动力：新/旧两相自由能差,晶体缺陷能 阻力：1，界面能

界面能产生原因：界面有一定厚度和体积；原子错排；结合键受破坏→能量高 三种界面类型：完全共格：界面原子完全匹配，除孪晶外，少见。半共格：界面能与位错密度、错配度有关，借助弹性畸变保持界面的匹配。非共格：界面能最大

2，应变能

产生原因：新/旧相比容不同（比容差应变能）。界面错配→新/旧相硬匹配（共格应变能） 共格界面应变能最大，非共格最小

 比容差应变能与新相几何形状有关，球形应变能最大，针状居中，片状最小

3、奥氏体

性能

 力学性能：塑性好、强度低。

 物理性能：顺磁性。比容小。热膨胀系数大。导热性能差。 化学性能:抗腐蚀；耐热。

形成条件：（1）Ac1、Ac3、Accm以上，有一定的过热度。（2），过热度大，容易形成（3），实际相变温度与加热速度有关，不是固定值，加热速度越快，Ac1、Ac3、Accm越高。

奥氏体形成（1）形核

 球化体：优先在晶界的F/碳化物界面上形成，其次在晶内的F/碳化物界面上形成  片状P：优先在P团的界面上形成，其次 在F/碳化物界面上形成  相界形核原因

 碳浓度起伏，如 F中高浓度区有利于 向A转变  结构起伏→晶体结构改组容易

 能量起伏→杂质、晶体缺陷多→形核→降低界面能、应变能

（2）长大

 球化体：A包围碳化物，使碳化物与F分开，A形成F/A和C/A两个界面，双向推进长大。 片状P：垂直片方向（在A、F中存在碳浓度差，引起碳在以上两相中的扩散。为维持相界碳浓度的平衡，原始组织F和碳化物相就会不断溶解）。示意图

平行片方向（体扩散+界面扩散）

界面迁移路程短，是主要长大方式→平行方向长大速度快

（3）残余碳化物的溶解（4）奥氏体成分均匀化 影响A形成速度的因素

（1），加热温度 ： T↑→ A化速度↑。（2），加热速度 ： V↑→ 转变温度↑，转变时间↓。（3），含碳量 亚共析钢C%↑→ 界面多 → 转变快

过共析钢（半A化）C%↑→ 碳化物多 → 转变慢

（4），合金元素 ： 改变相变点；影响扩散系数，碳化物稳定性好，A形成速度慢，合金元素自扩散慢，A形成速度慢

（5），原始组织： P 片间距小 → 相界面多 →A化速度↑

球状P →A化速度↓

4、晶粒度: 设n为放大100倍时每平方英寸面积内的晶粒数，G即为晶粒度。

n=2 G-1  晶粒越细，晶粒度G数字越大。

 评定方法：测定尺寸

对比评级照片

截距法：单位长度上与晶粒相交的数目, 5，钢的冷却转变

按发生转变的温度范围可分为：

高温转变：Fe，C原子能充分扩散（珠光体转变）。中温转变：Fe难以扩散，C原子能扩散（贝氏体转变）。低温转变：Fe、C原子均不能充分扩散（马氏体转变）6，珠光体

定义：共析成分的奥氏体冷却到A1以下时，将分解为铁素体和渗碳体的混合物 形态：片状P【珠光体P索氏体S屈氏体（托氏体）T】

粒状P，Ac1附近长时保温获得

性能：片状P：渗碳体呈片状；间距越小→强度、硬度高；Fe3C%多→塑性、韧性降低；C%↑→韧脆转化温度↑；适合切削加工，连续冷却组织不均匀会影响切削性能。

球状P：硬度、强度

<片状P；塑性、韧性>片状P；疲劳强度>片状P；韧脆转化温度优于（低于）片状P；形态细、圆、均匀好；适合 低、中碳钢冷挤压、冷拔、冷镦；适合高碳钢切削。

综上所述：不宜制造重要零件，通常是加工、成形时所需要的组织，共析钢P的性能 主要取决于形成温度冷却温度对组织与性能的影响

特定条件下过冷奥氏体分解：A1以上：奥氏体化温度较低，保温时间较短，加热转变未充分进行，奥氏体中有许多残留碳化物（Ｋ）（组织愈不均匀愈容易得球状P）

A1以下：转变为Ｐ的等温温度高，等温时间长或冷速极慢

影响P转变的动力学其他因素： A晶粒度：细→P形成快 A成分：（1）碳：

 亚共析钢：碳%增加→F形成困难→ P形成慢  过共析钢：碳%增加→Fe3C形成容易→ P形成快  共析钢：P形成最慢（C曲线最右）

（2）合金



溶入A中，除Co、> 2.5 Al %外，其他→慢  未熔碳化物→促进

 除Mn、Ni外，其他元素→鼻温升高（3）、A均匀化程度：未溶F、渗碳体、杂质→促进

（4）、应力状态：A处于拉应力→促进先共析相→形核，长大，但长大速度几乎不受影响；A处于压应力→反之

7、退火（Annealing）

定义：将工件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火主要用于铸、锻、焊毛坯或半成品零件。

目的：降低钢的硬度，提高塑性，改善其切削加工性能；均匀钢的成分，细化晶粒，改善组织与性能；消除工件的内应力，防止变形与开裂；为最终热处理作准备。分类：

完全退火：加热使钢完全得到A后慢冷的工艺

1、目的：改善组织；调整硬度；去除应力

2、工艺：碳钢选用Ac3以上30～50℃，合金钢选用Ac3以上50～90℃。→A化→炉冷550 ℃

→出炉空冷

3、加热速度：碳钢的加热速度常用150～200℃/小时，合金钢加热速度常用50～100℃/小时。

4、时间：经验值，得到比较均匀的奥氏体。

5、冷却方式：随炉冷却，冷速＜30°C/h

6、适用范围：中C钢铸件、焊接件、热轧或热锻件

等温退火 ： 温度与完全退火相同，冷却时则在Ar1以下的某一温度等温，使之发生P转变，然后出炉空冷到室温。

 目的：同上

 工艺：Ac3+20~40℃→A化→Ar1以下等温

 特点：时间短、组织均匀。所用时间比完全退火缩短约1/3，并能得到均匀的组织和性能。 适用范围：亚共析、过共析碳钢，合金钢的铸件、锻件等。球化退火

 目的：为最终热处理作组织准备；调整硬度以便成形加工  组织：片Fe3C → 球状

 球化体组织：具有最佳塑性、最低硬度  获得球化体的途径：

• P球化：片Fe3C → 球状 • A →球化体 • M在Ac1下分解

 适用范围：低、中、高C钢

 影响球化因素：冷却速度慢、组织细（不能有网状碳化物）、A成分不均匀→球化容易 扩散退火（均匀化退火）

 目的：消除钢锭、铸件的成分偏析

 工艺：Ac3或Acm+150~300℃，长时间（1050～1150℃高温） 特点：远高于Ac3，一般为1100－1200°C，成本高、周期长；粗晶

 适用：高合金钢铸锭和铸件。其它钢轧制时适当延时。均匀化退火后，钢件晶粒粗大，应进行完全退火或正火。低温（去应力）退火

 目的：消除机加工、热处理、焊接等工艺的残余应力  工艺：Ac1以下， 冷却：炉冷  组织：无变化 再结晶退火

 目的：恢复冷变形金属塑性，降低硬度  工艺：Ac1以下50-150℃~T再+30-50℃  T再＝（0.35～0.40）T熔  组织：晶粒外形变化

7、正火（Normalizing）

定义：将钢加热到Ac3或Accm以上30－50°C保温，然后空气中自然冷却。获得细珠光体组织  目的：细化晶粒，使组织均匀化，改善铸件的组织和低碳钢的切削加工性  工艺： Ac3 或 Accm + 30～50℃完全A化→缓冷→接近平衡组织

特点：方便、经济、高效；组织细，索氏体%多；

性能：强度、硬度> 退火态；塑性略有降低，残余应力> 退火态 应用

 低C钢：提高硬度→以便切削

 高C钢：消除网状碳化物→保证后续球化质量

 中C钢：细化晶粒，提高性能（代替完全退火）→结构钢预备热处理  普通结构钢零件的最终热处理  返修、消除缺陷

8、退火与正火工艺的选用

根据钢种、冷热加工工艺、使用性能、经济性综合考虑

 低于0.25C%→正火

 0.25~0.5C% →正火代替退火  0.5~0.75C%；中碳合金钢→完全退火  0.75C%以上→球化退火

9、立方结构中C可能所处的位置及分布：

 面心、棱边中点，即扁八面体中心  分布不均匀

 80%位于Z轴扁八面体中心 

wc%>0.2% →体心正方

正方度c/a  体心立方：c/a＝1  M的正方度与碳含量有关，总是大于1  wc %高→ c/a 大（线性关系4-1公式 反常正方度

 反常正方度：M转变时，c/a与C%的关系不符合4-1式  反常低(Mn 钢) 低温时a≠b（正交），碳在A中部分无序分布，∴c/a低  室温时，碳在A中重新分布，有序度增加，c/a接近4-1公式。

 反常高(高Al 钢) 低温时，碳处于同一组空隙位置（完全有序状态）∴ c/a高  室温时，温度回升，碳无序分布，∴ c/a下降

10、马氏体

转变的特点：表面浮凸和切变共格；无扩散性；新/母相取向关系及惯习面；转变不完全性；可逆性

组织形态：钢中马氏体根据成分（含碳量）和冷却条件呈现不同的形态  按照亚结构分为位错型马氏体、孪晶马氏体

 根据形态分为板条马氏体、针片状马氏体、蝶状马氏体、薄板状马氏体、薄片状马氏体 分类：板条M（Lath）

（1）构成：

 板条：窄而细的M单晶；基本单元；条/ 条之间小角度，平行成群分布；有残余A薄膜  束：尺寸相近、平行、成群分布的板条群，它们的惯习面指数相同（4个方向对应于4个{111}γ）。束/束之间大角度。 块：在一个束中黑白相间的板条，有时不存在。惯习面指数、与母相取向关系相同的板条构成。块/块之间大角度。

（2）亚结构：位错，又称位错M（3）晶体学取向：K-S（4）惯习面：{111}γ、{225}γ（5）形成温度高，又称高温M（6）含碳%低，又称低碳M（7）A化温度（晶粒大小）对板条宽度影响不大；但对束尺寸有影响（8）板条各自单独形核，随后长大合并

透镜片（针）状M（Lenticular）

 形貌：立体为透镜状、相互不平行，中间分布残余A。形成时容易产生撞击，故韧性差。 亚结构：中脊→孪晶（形成温度越低此区大）、边缘→少量位错。又称孪晶M  惯习面与形成温度有关：

 温度较高时为{225}γ，位向关系符合K-S关系  温度较低时为{259}γ，位向关系符合西山关系

 形成温度低，又称低温M  碳%高，又称高碳M

11、Ms  物理意义：M相变所需要的最小过冷度对应的温度  工程意义

 制订等温、分级淬火……的依据

 Ms点的高低决定残余AR %，影响变形……  Ms点的高低决定M的形态、亚结构，影响性能

影响Ms的因素 A的成分

 碳：影响显著，随C%↑，Ms，Mf↓，且Mf比Ms下降得快  氮：与碳相似  合金：

 除Co、Al外，其余使Ms下降

 以碳化物形式存在影响不大（比如过共析钢） 各种元素相互影响（经验公式）

应力和塑性变形

 拉应力：Ms升高→诱发M  应变诱发M：

 Md~Ms之间塑性变形→Ms升高→诱发M  原因：产生的晶体缺陷有利于M形核  变形量↑→诱发M%↑，但抑制后续M转变

 Md：高于该温度形变不再能诱发马氏体的形成，与成分、工艺有关。少量变形→促进后面M转变。反之，阻碍M的形成。 Ms以下塑性变形影响同上 奥氏体化条件

 温度↑、时间↑

 成分均匀 →母相强化 →Ms↓

 晶粒粗大、碳偏聚少

→易切变→Ms↑

 完全A化后，温度升高、时间增加→ Ms略升高，影响不明显  成分一定时，A细晶→Ms降低，但不明显 先形成组织对M转变的影响

 先形成的P →A贫碳→ Ms升高  先形成B → A富碳→ Ms降低

机械性能 ：硬度：M中的C%↑→硬度↑；强度高；韧性：C%增加→塑性、韧性降低 强化机理：

 固溶强化：碳作用大，0.4C%以上→效果↓ ；合金作用小

 亚结构强化：低C→ C钉扎位错；高C、合金→Ms低 →孪晶强化  时效强化：低碳钢自回火→C偏聚或析出引起；C%高→ 效果显著  细晶强化：作用不显著

稳定化：指A在外界因素作用下，由于内部结构发生某种变化而使A向M的转变呈现迟滞现象。 特征：引起残余A增加，使硬度下降，零件尺寸稳定性下降。 产生条件：冷却过程中，在Ms点上、下某温度：

 停留  缓冷

 一定的塑性变形(冷加工或相变时) 影响因素：

 Ms以上，停留温度高→明显，高于某温度→反稳定化  C%增加→明显  停留时间增加→明显

 冷却速度增加→稳定化不明显

影响M形态及亚结构的因素

成分：C%：0.3~1.0%为混合M；缩小γ区的合金元素→板条M增加；降低层错能的合金元素→ ε马氏体增加

形成温度（MS）：随温度降低→板条M减少（C%）；合金钢MS 低→板条M减少 A的层错能：低→不容易形成孪晶M → 容易形成板条M、ε马氏体

A的强度（Ms点时）：A的屈服强度< 206MPa → 板条{111}或片M {225}；A的屈服强度> 206MPa → 强度高的片M {259}

12、贝氏体

组织形态及亚结构

上贝氏体

 形成温度：中、高温区  形成：A晶界形核，向晶内长大

 形态：F成束的、大体平行的板条状；渗碳体分布在F条间，呈粒状或条状。

 金相→羽毛状

 电镜→板条之间+碳化物，板条成束、大致平行  温度降低、C%增加→铁素体变薄  铁素体尺寸大小→影响强度、韧性

 亚结构：铁素体中存在位错  铁素体中C%近平衡  表面有浮凸  晶体学

 F、碳化物与A均有不同取向  F/A惯习面{111} γ

 成分→中、高碳钢容易出现，碳化物形态随碳含量变化  含Si、Al时，延缓碳化物析出，称准上B 下贝氏体

 在B形成温度的低温区  一般在A晶界或晶内形成

 形态：F形态与马氏体相似，亦与碳含量有关。碳化物分布在F内，由于极细，无法在光镜下分辨，电镜下呈短杆状，沿着F长轴成55－60°角的方向整齐排列。

 F+碳化物+有时残余A  F金相：低碳→板条；高碳→针状；中碳→混合

电镜：F内有方向性分布的碳化物  表面有浮凸

 亚结构→F中有大量位错，不存在孪晶（与M不同） C%过饱和度大于上B  F与母向有晶体学关系；惯习面复杂  C%↑→碳化物增多，有时有AR  成分→C%范围较宽 粒状贝氏体

 形成温度→接近Bs，高于上B转变温度  形态

 板条F+富碳岛状A  冷却转变：F+K；M+残余A；残余A  有浮凸；C%接近平衡；  F中有亚单元

 成分：低、中碳合金钢（Cr、Ni、Mo）

 冷却：焊接、正火、热轧钢在一定的冷速范围连续冷却出现

 与粒状组织区别：块F+富C岛状A（无取向、无浮凸），与粒B共存 贝氏体的力学性能

 同一强度级别下，B下的韧性大于M。在高碳钢中，回火M的韧性低于同强度贝氏体。 连续冷却或等温淬火可以得到B  通常B以混合类型存在

 B性能与其形态、粗细、分布、亚结构有关

下B强度高，因为：F板条细；位错密度高；碳化物弥散；C的过饱和度大

13、魏氏组织性能：

强度、塑性、韧性差；脆性转化温度高；属于缺陷组织；正火、退火可以消除 形成条件（魏氏F）

 等温、连续冷却均可以形成  一定的冷却速度→W  冷速快→C扩散难→ 短程→容易形成网状F  冷速慢→形核率低→ 短程→容易形成块状

 过热、粗晶→形核少→网状F不容易→ 形成W  Wc% >0.6% →容易伪共析→W难出现  Cr、Mo、Si →阻碍W；Mn →促进W  细晶→C从晶界到晶内短程扩散→ 形成网状F → Ws↓  随Wc%升高→Ws低；晶粒细→Ws低  Ws

 与B相似

 与无碳B相当

 F切变、共格→ Ws小于A3

 A细晶→F容易形核→F形成后→A中C%↑ →A3↓、Ws↓ →W不容易形成

 还有其他机理 14,、各种C曲线测图方法：

金相法：特点：准确、直观；不连续、繁琐 膨胀法：特点：高效、可测先共析相；不直观

15、影响C曲线的因素（1）、碳

 亚共析钢→C%↑ →右移  过共析钢→C%↑ →左移  共析钢→最稳定

 非共析钢有先共析转变线  C%↑ →C曲线越弯曲（2）、合金元素

 溶入A中→除Co、Al外，其他元素→右  合金元素以未溶碳化物形式存在→左  合金元素分类

 弱碳化物形成元素：Co、Ni、Mn、Si等→右、形状变化不大，单一C曲线  碳化物形成元素：Cr、Mo、W、Ti、V等→右、双C曲线，出现A亚稳定区

合金元素具体作用

 Co：C曲线→左；形状不变

 Ni： C曲线→右；形状不变，鼻子向下  Mn： 与Ni相似，可以代Ni  Cr： C曲线→形状改变；右；推迟B作用大。3%以上→两个曲线分离  Mo：强烈阻止P；对B影响不大（P154） W：与Mo相似

 B：低、中碳钢中→微量→右

合金元素的综合作用：多元适量→右移显著；或改变C曲线形状；使C曲线向左或向右移；使C曲线P、B线分开

（3）、A化条件

 温度高、时间长→右移  有第二相存在→左移  对B线影响小（4）、塑性变形

 在A稳定和亚稳定区域→塑性变形→C、Fe扩散快→ P线左移  高温区的A稳定区→塑性变形→A晶粒破碎→B线右移  低温区的A亚稳定区→塑性变形→大量位错→ B线左移

16、淬火

 定义：将钢加热到临界温度以上A化，保温一定时间后，以大于临界冷却速度的冷速进行冷却的一种工艺过程。

 组织：M，B或M＋B混合物；少量残余和未溶的第二相。 目的

 提高力学性能（弹性、韧性、强度、硬度等） 提高物理性能磁性（物理性能） 提高耐腐蚀性能（化学性能）

分类：单介质淬火

特点：方便、自动化、经济、变形大

适用：形状简单(无尖角、截面无突变)、尺寸小的工件 双介质淬火

特点：变形小、效率低、不容易控制

适用：形状复杂、尺寸大的工件。中、高碳钢和截面尺寸大的合金钢工件。分级淬火：Ms稍上（盐、碱、油）→均温→空淬或油淬火 特点：工艺容易控制；变形小；残余A多 适用：合金钢；形状复杂工件 等温淬火 1）B等温淬火

特点：淬火应力小、残余A多，变形小 适用：形状复杂工件

（2）M等温淬火：Ms以下→等温→部分M转变→其余A空冷转变为M 特点：等温温度<分级温度→不容易出现P；先形成M→等温时回火→应力小→变形小；空冷转变M →残余A多→变形小

适用：形状复杂工件 预冷淬火（降温或延迟淬火）

特点：预冷至Ar 3淬火→温差小→变形小 适用：厚薄差异大的工件 局部喷射淬火

17、冷处理

 目的：提高硬度；修正变形；稳定尺寸  介质：液氮；液氧；干冰；液氨；氟立昂  适用：高合金钢；高碳钢 淬透性：

淬火时获得M的能力是材料固有属性，取决于成分；在样品尺寸、冷却介质相同的情况下比较淬透深度才有可比性 影响淬透性的因素

凡使C曲线右移的因素→ 淬透性↑（1）、成分

 A中C%  合金元素除Co以外，一般都使淬透性↑；多元足量更佳（2）、工艺

A化温度高、时间长→成分均匀、不易发生P转变 →淬透性↑ 淬透性测定方法

 断口法  U曲线法  临界直径法（随冷却介质变化）

末端淬火法（常用）

 标准试样  标准试验方法  端淬曲线（带）

硬化层（淬硬层）：淬硬表面 到50%马氏体处的距离；淬透性↑→深；介质冷却能力↑→深；尺寸小↑→深

淬硬性：钢在淬火后M获得硬度的能力；取决于M中C%，C%↑→ 淬硬性↑ ；与淬透性不等同

18、淬火缺陷及防止

淬火内应力 热应力

 原因：心、表冷却速度不同→热胀冷缩不同步  实验材料：无相变→无组织应力影响

 规律：初期→表面拉、心部压→心部变形应力松弛→中期应力反向→室温下内应力为“表压心拉”；轴向、径向、周向均为拉，轴向拉应力最大  影响因素：冷却速度、加热温度、尺寸、导热性 组织应力

 原因：组织转变不同时导致

 实验材料：淬透性好的钢→冷却慢→热应力忽略

 规律：初期→表面压、心部拉→中期应力反向→室温下内应力为“表拉心压”；切向拉应力最大→容易纵向开裂

 影响因素：冷却速度；淬透性；尺寸 淬火变形

 残余应力造成的翘曲→尺寸、形状变化  比容不同→体积变化  实践生产中→二者兼有

19、影响开裂的因素

（1）原材料：在组织缺陷或机加工缺陷处淬裂（2）锻造缺陷：在锻造缺陷处淬裂

（3）热处理工艺：加热温度→材料脆性大；加热、冷却速度；大型工件出炉过早（4）成分C%：C%高→孪晶M多+热应力影响大→容易开裂

（5）尺寸→危险截面尺寸（尺寸小→ 变形小；尺寸大→表面热应力型→压应力）

19、回火：将淬火钢加热到A1以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷至室温的工艺过程。

 目的：去除残余应力；调整性能；稳定尺寸

 驱动力：原始组织是非平衡相；M中碳过饱和；M具有高的界面和应变能

种类

低温回火

目的：降低应力；提高韧性

组织：回火马氏体（α/+ε），保留淬火形态

性能：硬度与淬火时相当；高碳钢→耐磨性好；韧性提高，内应力降低 中温回火

目的：提高弹性极限；获得高的强韧性配合

组织 ：回火屈氏体（F+细小碳化物，光镜下仍难分辨），保留淬火M形貌 性能：弹性极限最高；强韧性配合好 高温回火（调质处理）

目的：获得好的综合力学性能；产生二次硬化效果 组织： 回火索氏体（F+颗粒碳化物），M形貌消失 性能：综合性能优于S；某些合金钢具有高的红硬性

回火时的组织变化

碳原子的重新分布（M分解）过渡碳化物析出（M分解 残余AR分解 碳化物类型的转变 M回火加热时组织转变 随温度升高：

 C偏聚：100 ℃以下（时效）

 M分解：100~ 300 ℃（过渡碳化物析出ε、η 析出） 残余AR分解：200~ 300 ℃  碳化物类型转变：200~ 350℃  碳化物粗化、F形成：350℃以上

20、二次硬化产生条件：500~650℃；含有强碳化物形成元素（Ti、Cr、V、……）的钢；强碳化物形成元素超过一定%

21、回火脆性

（第一类、低温、不可逆）回火 马氏体 脆

措施：降低杂质；细化晶粒降低杂质%（脱氧剂；细化元素）；加Mo → 降低 晶界磷%；降低Mn；加合金→改变脆化温度；等温淬火代替淬火+回火工艺

第二类、可逆）回火脆

预防：大型工件加Mo、W；降低杂质%；细化晶粒；形状简单的小工件回火后快冷；亚温淬火；磷溶入F中→晶界处磷%降低

22、钢的渗碳

 目的：获得高的耐磨性；疲劳性能  渗C种类：气体渗C；固体渗C；液体渗C

24、碳

势（cp）：炉气C%与工件表面化学反应达到平衡时的炉气状态。即保持不增碳也不减碳时炉气中的C%  Cp↑→渗碳能力↑→ 表面C%↑、渗层↑

但是当Cp 太高→ 炭黑→ 渗速↓

 CO、CH4% → Cp↑

25、气体渗碳

渗碳工艺参数

（1）碳势：根据经验确定→通常表面为0.8~1.0% →好（2）渗碳温度

 通常880~920℃，薄层渗碳→温度可以降低，快速渗碳→提高渗碳温度  温度对扩散、分解均有影响，提高温度→缩短渗碳时间→效率提高  提高温度→渗层增加

 温度过高→粗晶；变形；设备寿命缩短  A状态渗碳容易（3）渗碳时间  根据经验确定，随炉抽样检查  经验估算

 渗层<0.5mm，渗碳速度按照0.15~0.25mm /h  渗层0.5~1.5mm，渗碳速度按照0.1~0.2mm /h  渗层>1.5mm，渗碳速度按照0.05~0.12mm /h 渗

剂

 气体渗剂：载气（N基气氛；吸热式或放热式可控气体）+富化气（甲烷、丙烷等）★吸热式气体：天然气与空气按一定比例混合，CO、N2、H2%大

 液体渗剂：C、H化合物有机液体（煤油、甲醇、苯、丙酮）渗层深度

 化学法：剥层取样分析  金相法：检测渗层剖面

 有效硬化层（DC）测定：1公斤（9.8N）载荷，HV550处到表面的距离 渗碳后的热处理 淬火

（1）直接淬火：渗碳后→预冷 →淬火

原则：预冷温度>心部Ac3 →避免心部F；或预冷温度< 表面Accm →变形小、残余A%少；兼顾二者

 特点：成本低、周期短、变形小  适宜：本质细晶粒钢

（2）一次加热淬火：渗碳后空冷→重新加热→淬火

 淬火加热温度选择原则→同上  特点

 井式炉渗碳后的淬火方式  细化组织→性能好  周期长、容易控制  固体渗碳便于清理  便于机加工

 适宜：本质粗晶钢；高温渗碳

（3）二次加热淬火

 渗碳后空冷→重新加热→淬火

 第一次淬火目的→细化心部组织→加热温度> 心部Ac3  第二次淬火目的→细化表面组织→加热温度> 表面Ac1  特点：性能好，但成本高、变形大

 适宜：本质粗晶钢；高温渗碳件；性能要求高的工件 回火：低温回火→去应力、提高韧性 冷处理：适用精密零件

目的：稳定尺寸、提高硬度 特点：成本高

26、渗碳、钢的渗氮、钢的碳、氮共渗特点。渗碳后的力学性能

 表面获得高硬度、高耐磨性，心部保持良好韧性

 表层高的疲劳强度（二次加热淬火最好、一次加热淬火次之、直接淬火效果差） 渗层↑、C% ↑ →韧性↓ 钢的渗氮 特点

1、更高的硬度及耐磨性

2、具有红硬性（渗碳200℃以上硬度下降。渗氮500℃仍然高硬度）

3、疲劳性能好

4、变形小、有规律因为：渗氮温度低、心部无相变、渗后不淬火直接使用

5、抗“咬卡”性能好→短时缺油→过热不会擦伤、焊合

6、抗腐蚀性能好（抗腐蚀氮化）

7、周期长、成本高、层浅 钢的碳、氮共渗特点

 更高的耐磨性（M中含N） 渗层回火抗力提高（含氮化物） 淬透性提高（N使C曲线右移） 疲劳强度提高（残余压应力） 渗速加快  变形小  渗层比氮化厚

气体渗碳和渗氮工艺，它们的目的都是提高材料表层耐磨性和疲劳性能。渗碳工艺的强化机制是相变强化，而渗氮工艺的强化机制为沉淀强化。

27、淬硬层深度x与频率f  淬硬层深度 x ：根据经验→工件半径的10%左右→性能最佳

 由x确定透入深度δ →再选择f → 根据 f 选购设备（设备确定后，f 不可以调节） 为保证淬硬层温度均匀，δ>x，δ过大，电效率低，故一般取x=1/2 δ  最佳性能时 → x与 f 关系为：f=60000/x2

28、感应加热表面热处理特点

 相变临界温度提高

 加热速度快（组织细、成分不均匀） 表面质量好（变形小、氧化脱碳少） 自动化  性能好

 感应器设计复杂

29、真空热处理 特点

 变形小（原因不详）→不用留加工余量和校直  工件性能好、寿命长（脱碳、氧化、腐蚀少） 节省能源

 设备使用绝热、热容小的隔热材料（石墨毡、陶瓷纤维）→散热少、热效率高  真空中炉气少→出、装炉带走的热损失少  无热处理以后的精加工

 污染少、无公害（无废气） 设备成本高

综上所述：具有高质量、低能耗、无公害优势，适宜一般热处理无法满足要求的工件 30、真空渗碳

（1）特点（与普通渗碳比）

 时间短（高温+净化作用）

 质量好：层深均匀、表面光洁、无内氧化、浓度梯度平缓  劳动条件好：无污染、散热小（2）介质

 甲烷、丙烷→反应→[C]  实际上，先过量渗碳→再扩散调整 3）工艺

 排气、升温

材料脱气、净化→真空度降低

 渗碳：真空度恢复，1030~1050℃渗碳，数分钟 → 渗碳气体进入→真空度下降→停止供碳→扩散→ 恢复 真空度→循环间歇渗碳

 淬火：渗毕→炉内冷却室 → 通氮气、冷却到550~660℃ →再加热重新A化淬火（通氮气加压→ 提高油的冷却能力） 只有富化气甲烷或丙烷、无载气  工艺参数经验控制

 温度高→渗速快；时间短→晶粒与普通渗碳相当  渗碳时间短→浓度梯度平缓

 间歇通入渗剂→渗碳气氛流动性好→渗层深度均匀

31、钢的时效时效条件

 溶质在固溶体中有一定溶解度，并随温度下降  处于过饱和态

 溶质在较低温度下仍有扩散能力 感应加热表面热处理组织与性能

第四篇：金工实习热处理实习报告

实习作业

周涵材料08-208044230

一．自由锻与模锻的特点及应用范围。

自由锻特点：

（1）所用的工具、设备简单，通用性大。

（2）金属流动自由。

（3）工艺灵活，锻件锻造的范围大，锻造的锻件质量可以从几百克到几百吨。

（4）形状、尺寸精度低，加工余量大，劳动生产率低。

（5)劳动强度大，工人操作技术要求高。

自由锻适用于单件、小批量生产，还是大型锻件的唯一锻造方法，如大型发电机的叶轮主轴、多曲拐轴等。

模锻特点：

(1)生产率较高，操作简单，易于实现机械化，锻件成本低。

(2)锻件表面粗糙度小，尺寸精确，加工余量小。

(3)可锻造出形状复杂的锻件。

(4)公差仅为自由锻件公差的1/3到1/4，材料利用率高。

(5)锻模设备投资大，锻模成本高，每种锻模只可加工一种锻件。

(6)模锻件质量一般在150kg以下。

模锻适用于中小型锻件的成批和大量生产，广泛应用于汽车、拖拉机、飞机、机床和动力机械等工业，如锥齿轮、叶片电器零件、航空零件等。

二．分析两个典型零件所选材料、锻造生产过程及影响锻件质量的因素。连杆所选材料：

碳素钢，合金钢，稀土镁球墨铸铁。

锻造生产过程：连杆模锻可采用整体锻造或分开锻造。整体锻造是把连杆体和连杆盖作为一个整体来模锻，可以提高材料利用率，但锻造设备所需动力大，锻模也复杂，并且在机械加工中需要增加将连杆体和连杆盖切开的工序。分开锻造是把连杆体和连杆盖分开模锻，比整体锻造简单，但材料消耗多，机械加工时，结合面的加工余量也大，两端平面分别加工后合并，然后进行校正，一般情况下，整体锻造采用较多。

质量影响因素：加热温度，保温时间，冷却速度，化学成分的影响，显微组织的影响，宏观缺陷的影响，外观形状的影响。

螺栓所用材料：大多数都采用具有较高强度的合金钢材料制造，如40Cr、35CrMo、40MnB等中碳合金钢，对轻型强载柴油机，还采用18CrNiWA和35CrNiW等高级合金钢。

锻造生产过程：为提高连杆螺栓的强度，常使用模锻方法生产，是金属纤维分布更合理。

质量影响因素：加热温度，化学成分的影响，显微组织的影响，尺寸规格的影响。三.简述砂型铸造的基本工艺过程。

制作木模－翻砂造型－熔化－浇注－落砂－去浇冒口清理－检验入库。

四．金属型铸造有何优越性？为什么金属型铸造不能完全取代砂型铸造？

优越性：实现了一型多铸，节约了大量造型材料、工时和占地面积，提高了生产率，改善了劳动条件。金属型冷却快，铸件结晶组织细密，力学性能和致密度高，例如铜、铝合金铸件的抗拉强度比砂型铸造提高了20%以上。铸件的公差等级可达IT14~IT412，表面粗糙度为12.5~6.3，加工余量为0.8~1.6mm，可实现少、无切削加工。

金属型铸造成本高、周期长，不适于小批量生产，不宜铸造形状复杂、大型薄壁件，铸铁件易产生白口组织，此外，必须采用机械化、自动化进行生产，才能改善劳动条件，因此无法完全取代砂型铸造。

五．什么是压力铸造？有何优缺点？它的适用范围如何？

在高压下，将液态或半液态金属高速压入金属铸型，并在高压下凝固成型的铸造方法，称为压力铸造。

优点：生产率比其他铸造方法都高，并易于实现半自动化。可铸出结构复杂、轮廓清晰的薄壁、深腔、精密铸件，可直接铸出各种孔眼、螺纹、齿形、花纹和图案等，也可压铸镶嵌件，铸孔的最小直径为0.7mm，铝合金铸件最小壁厚0.5mm。可获得公差等级为IT13~IT11，表面粗糙度为3.2~0.8,的铸件，可实现少、无切削加工。省工、省料、成本低。铸件强度和表面硬度高，组织细密，抗拉强度比砂型铸件提高25%~40%。

缺点：压铸设备和压铸型费用高，压铸型制造周期长，只适于大批量生产。因金属液充型速度高，又在压力下成型，所以铸件内常有小气孔，影响铸件质量。适用范围：压铸目前主要用于大批量生产铝、镁、锌、铜等有色合金的中小型铸件，在汽车、拖拉机、电器、仪表、航空、航海、精密仪器、医疗器械、日用五金及国防工业等部门已获得广泛应用。

六．热处理的分类和构成热处理的基本要素。

热处理分为普通热处理和表面热处理两种。热处理基本要素：加热、保温、冷却。

七．普通热处理有几种工艺类型？各自的处理方法和用途分别是什么？ 退火、正火、淬火和回火。

退火：将工件加热到一定温度并保温，然后在缓慢冷却的过程。提高钢的塑性，便于成型加工，降低刚的硬度，便于切削加工，细化晶粒，改善组织，改善机械性能，消除工件加工后的内应力。

正火：正火是将钢件加热到完全奥氏体区，保温一定时间，从炉中取出在空气中冷却的处理方法。提高机械性能，改善切削性能，为淬火做组织准备。

淬火：将钢件加热到相变温度以上，保温后以大于Vk的临界冷却速度快速冷却，以便奥氏体不发生分解而转变为马氏体的方法。提高钢的硬度，增加工件耐磨性，回火：将淬火后的马氏体组织加热到Aci以下的某一温度，经保温后冷却到室温，降低淬火钢的脆性，调整内应力和稳定淬火钢的结晶组织。

八．什么条件下需要对工件实施表面热处理？试述感应加热表面淬火的基本原

理。

一些零件表层承受着比心部高的应力，因此零件表层必须得到强化，使其具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限。而心部为了承受冲击载荷应保持足够的塑性和韧性，此时必须采用表面热处理。

工件放入感应器中，感应器中通入一定频率的交流电以产生交变磁场，于是工件中产生频率相同，方向相反的感应电流，感应电流在工件中自成回路，故称涡流。涡流在表面分布不均，表面密度大，中心密度小，电流频率越高，涡流集中的表层越薄，此为集肤效应，由于钢件本身有电阻，因此表层迅速被加热到淬火温度，而心部仍接近室温，在喷水快速冷却后，就达到了表面热处理的目的。

九．试述你所见到的主要热处理设备的构成及主要何种热处理工艺？

井式炉的结构是：炉身是圆筒形的深井，工件由专用吊车垂直装入炉内加热，有悬吊装置，强制通风装置，保温层，控温设备，电阻丝等装置。

可进行气体渗碳、渗氮、碳氮共渗、光亮退火、低温回火等热处理工艺。箱式炉结构：有强制通风装置，保温层，箱底板，控温设备和电阻丝，可进行正火，退火，回火等工艺。

第五篇：热处理参观实习报告

昨天参观了工具加工的车削、磨、铣的精加工车间，今天我们开始了，热处理的学习。到底在精加工和刃磨角度之前或者在冷拔、冲压之前，工具经过了怎样的热处理呢?今天工具厂的老厂长，为我们做了详细的介绍。

热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。世界工业发展表明，制造技术的先进性是产品竞争能力的保证，而热处理技术的先进程度，则是保证机械产品质量的关键性因素。老师提到了美国历经数年形成并制订的“美国热处理2020年技术发展路线图”，这是目前国际上最先进的热处理技术发展路线，资料显示，美国对于热处理技术设想目标是能源消耗减少80%，工艺周期缩短50%，生产成本降低75%，热处理实现零畸变和最低的质量分散度，加热炉使用提高到原先的10倍(增加9倍)，加热炉价格降低50%，实现生产零污染。而我国的热处理相对于制造业发达的美国仍然存在20年的差距。

在上工具厂，主要的产品有：齿轮刀具、螺纹刀具、拉销刀具、孔加工刀具、硬质合金刀具、铣刀、铰刀类刀具、量具类刀具、非标准特殊刀具。而每一种产品在加工过程中都要依据其材料及工艺要求的不同接受不同方式的热处理。根据加热、冷却的方式及钢组织性能的变化特点不同，热处理可以分为以下几种：

1、普通热处理：退火、正火、淬火和回火;

2、表面热处理：表面淬火、化学热处理;

3、其他热处理：真空热处理、变形热处理、控制气氛热处理、激光热处理等。

随后，师傅为我们介绍了上海工具厂的热处理设备。在上海工具厂，有四台真空炉。热处理真空炉是具有高压(压力0.6-1.0Mpa)气冷功能的真空热处理设备，适用于高速钢、高合金工模具钢、不锈钢等精密零件的真空气淬、退火、钎焊以及磁性材料的烧结及快速冷却等。在机床厂这四台真空炉中，有三台是91年从波兰引进的、美国技术制造的高压气淬真空炉，它由5bar的氮气进行冷却;有效零件炉塞尺寸为600×600×900mm、可承受最大重量为500kg;加热方式为高频辐射加热;真空度达到50~100pa(大气压为1×1000000pa。而另外一台真空炉是IpSEN的12bar高温气淬真空炉，这台设备属于国际领先技术，由着名的德国IpSEN公司生产。其特点有：

1、低温对流循环加热，温度范围是150~850℃;循环加热对于型号大的模具便能达到均匀处理的效果。

2、分级等温冷却，可以减少工件的变形和开裂;

3、冷却风机可以在真空状态下启动，以达到快书冷却的目的。(普通的风机要在冲气0.4bar以后才能启动);

4、功率因数高，普通炉在升温时功率因数0.85、保温时0.5而IpSEN在升温时功率因数也是0.85而保温的功率因数可以达到0.83;

5、IpSEN的水冷风机可以超载250%，正常装机容量为115kw在最大超载状态下可以达到287.5kw。IpSEN公司是国际上知名的工业炉制造公司，总部设在德国Kleve，在欧洲、美洲、亚洲多个国家设有制造厂，在我国上海也设有制造厂，在北京设有办事处。IpSEN的主要产品有密封箱式多用炉、推杆式连续渗碳炉、高压气淬炉、真空渗碳装置、真空钎焊炉、各类传感器及控制装置等，其中Supercab超级渗碳技术、AvaC低压渗碳技术、Carb-o-prof碳势控制系统、HydroNit氢探头等项技术在我国热处理行业具有较高的知名度。除了真空炉以外，机床厂还有盐熔炉。盐熔炉是传统的模具热处理设备，它污染严重，热效率在30~35%，而且排除的废渣都是有毒物质。所以，盐熔炉的发展在各国都处于被禁状态，不过在制造业仍然保佑一定比例的盐熔加工厂，因为部分工件的加工必须用盐熔炉进行热处理，没有设备可以取代。盐熔炉整套设备包括四个炉子，前两个炉子是预热炉温度在800~900℃，预热炉使用的加热盐为70%~80%的BaCl2和20%~30%的NaCl,其熔点为760℃。在预热炉中的加热装置是箱式电阻炉;第三个是高温加热炉，温度在1000~1300℃，加热炉使用的加热盐为100%的BaCl2，其熔点为960℃。在加热炉中的加热装置为高频感应加热装置;最后一个是低温冷却炉，该冷却炉为分级冷却炉，使用的精盐是50%的KNO3和50%的NaNO2，分别可以进行400~450℃和240~280℃的两种温度范围的空冷。好用吗红血丝丝塔芙洗面奶卸妆美白产品哪个效果好润肤防晒什么牌子好隔离霜什么牌子的隔离霜好用

热处理的加工温度由材料的用材决定，所以，在工具加工的过程中，刀具材料的选择也十分重要。在刀具选材中，90%是使用高速钢。常见的高速钢类型有：

1、钨锡高速钢，牌号W18Cr4V;

2、钨钼高速钢，牌号W6M6Cr4V2;

3、低合金高速钢(合金元素低于15%);

4、超硬高速钢(60~70HRC);

5、粉末冶金高速钢，属于新型材料，是用高压氩气或氮气雾化熔融高速钢水，得到细小高速钢粉末，筛选后为0.4mm以下的颗粒;在真空(0.04Hg)状态下，密闭烧结达到密度65%;再在1100℃高温、300Mpa高压下制成密度100%的钢坯，然后锻轧成的钢材。碳化物晶粒极细，小于0.002mm，而熔炼高速钢碳化物晶粒为0.008-0.02mm。钢材入厂要进行入厂检验，一般分为物理检验和化学检验。物理检验主要是检测钢材的表面涂碳层、裂纹以及内部缺陷，化学检验主要是检验钢材所含的化学成分是否符合标准，检验的化学成分包括：W、Mo、Cr、V、C、p、S，主要指标有含碳量、合金量、以及检查p、S含量是否超标。

上海工具厂是全国四大工具厂之一，是传统老厂。所以，工具厂的热处理工艺是很值得我们学习的地方。由于高速刚、高合金钢的导热性差，所以一般要进行多次预热，复杂的刀具先分别经过500~600℃、820~860℃、900~950℃的三次预热之后进行加热，一般刀具先进行820~860℃的预热后进行加热。低合金高速钢的加热温度在1170~1190℃。加热之后，复杂刀具先进入600~650℃—400~450℃—240~280℃的分级冷却;一般刀具加热后进入600~650℃的分级冷却然后进行空冷。刀具一般都要进行3到4次回火处理，回火温度在540~560℃，每次保温1-1.5小时;回火在硝烟炉中进行，硝烟炉中的冷却盐是100%的NaNO3.在理论学习之后，我们先来到了盐熔炉车间，盐熔炉是开口的，我们可以直接看到火红的棒料。亲眼见到盐熔设备的四个炉子，感觉学到的东西更加具体了。我们进入的是低合金高速钢加工车间，所以车间里的温度特别高。随后来到了先进的真空炉车间，这个车间的环境就明显的好很多，没有噪音没有高温。工件在全自动的设备中进行着处理，顿时我们感受到了现代高科技为我们带来的便捷。见到了先进的IpSEN，看着这个庞大的机器在眼前，我想希望有一天我国也可以研制出自主品牌的真空炉来。那时，我们的也可以和国际上的先进技术媲美了。

扩展阅读：热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。热处理发展史：

在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。

公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。

随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。

1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。

1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。

二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳;30年代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法;60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺;激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。