热处理基础知识（5篇模版）

第一篇：热处理基础知识

热处理

第一节

1.定义：把金属材料加热到一定的温度并保温一定时间，然后以一定的进度进行冷却，得到所需的显微组织和性能的工艺过程。解释：

一定温度：根据要求的某一温度。淬火：完全奥氏体化的温度。

各种钢的加热温度都是根据临界点ＡＣ１、AC3来确定的。影响因素，原始组织，加工状态，工件尺寸等。

以一定的速度进行冷却——因为速度不同所获得的显微组织不同，因而机械性能不同。

2.热处理的作用

热处理这一方法历史上，例如刀、剑、钢针加热——放入水中——用锅炒——炒。

金属材料是现代化工业中的主要材料，例如：汽车齿轮、刀具、机床部件都需进行热处理。

热处理作用：A提高硬度

B降低硬度便于切削或其它切削加工

C消除因在各种加工中所引起的内应力。

D改善金属的内部组织和性质，使其满足不同的要求。

E提高表面耐磨耐腐性。

热加工的对象是半成品，出现错误时会产生废品，损失大。3.哈量厂的热处理

哈量生产的产品——通用量具，标准刃具、精密量仪、数控刀具、数控机床。97%的零部件都需要经过热处理。热处理分厂有160人，除了一些辅助工段有3个主要工段。

1）合金钢工段——主要处理量具，仪器配件、数控机床配件。所用钢种：T10A——优质碳素工具钢（游标卡尺）

GCr15——轴承钢（换塞规，块规）

9SiCr——合金工具钢（板牙、自用工具）

40Cr——合金结构钢（机床配件）

45#——碳素结构钢（板牙）

20CrMnTi——合金结构钢（渗碳件、数控刀柄）

2）高速钢工段：W6Mo5Cr4V2、W9Mo5Cr4V、W18Cr4V——产品：钻头、丝锥、铣刀。

3）综合处理工段：渗碳、真空淬火、多用炉淬火。第二节：钢的分类

钢是由Fe+C的合金元素组成

铁碳合金按其含碳量的质量分数表示： 钢——Wc=0.0218%~2.11% 工业纯铁——Wc<0.0218% 铸铁——Wc>2.11% 按化学成分分类

1.碳素钢：碳的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的钢称 为碳素钢，简称碳钢

按钢的含碳量分1）低碳钢Wc≤0.25%

例如；20Cr钢，0.17~0.24

2）中碳钢0.25%

例如：45#，0.42~0.49

3）高碳钢Wc>0.06

例如：T10A，0.95~1.04

2.合金钢：

低合金钢：按合金元素的总质量分数小于等于5%如40Cr、20Cr。中合金钢：按合金元素的总质量分数大于等于5%小于10%例如：38CrMoAl 高合金钢：按合金元素的总质量分数大于等于10%例W6Mo5Cr4V2。二按用途分类：

1.结构钢：用作机器零件和工程结构钢。例做桥梁、船舶、齿轮轴。1）碳素机构钢：45#、65#、65Mn。

2）合金结构钢：20CrMnTi、40Cr、42CrMn。2.工具钢（C>0.7%）：

1）碳素工具钢：T10A、T12A 2）合金工具钢：W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V 3.特殊钢：具有特殊的物理、化学、机械性能的钢。例如：不锈钢、耐磨钢 和磁钢。

第二节热处理工艺制定原则及典型热处理工艺

热处理工艺规程的编制是零件工艺中最主要、最基本的工作内容。也是充分发挥材料的力学性能和零件的服役能力的基本保证。因此确切的说，工艺规程的编制工作属于工程设计的范畴。是工程工作中重要的一个环节。

一．工艺编制要遵守以下原则 1.工艺的先进性

采用新工艺、新技术。热处理设备的更新与改造。例（晶体管主频，无触点、数字控温、变频变压器。）采用新型工艺材料。

目的：提高产品热处理质量、提高生产能力、降低成本、提高热处理后工件的表面质量，安全、环保。

2.工艺的合理性。

A工艺安排的合理性：前后序安排要合理，减少后序加工的难度，与机械加 工要协调，降低生产成本。

B零件热处理要求合理性

热处理工艺应与材料的特征相适应，零件的几何尺寸和形状应与热处理的工艺相适应

C工艺方法及工艺参数的合理性

选择合适的工艺参数，工艺方法应简单适用，减少生产成本，便于操作。选择工艺参数应根据相关标准，与标准不同的工艺参数应有试验根据。

D热处理前零件的尺寸形状的合理性，防止变形、开裂等缺陷 E热处理前工作状态的合理性

铸、锻件应退火，机械加工应去除应力。3.工艺的可行性

A企业的热处理条件、人员结构及素质、热处理设备配备程度、设备的精度。B操作人员的专业技术水平，人员的文化程度、专业技术水平及对工艺操作的熟练程度。

C工艺技术的合理性：保证工艺的制定有法可依。4.工艺的经济性

A能源利用：减少能源消耗，选用节能设备。

B设备工装的使用：合理利用空间，采用机械化，自动化生产，提高生产效 率。

C工艺方法应简便，减少不必要的程序，缩短生产周期。D利用现有设备设计辅助工装及辅助工序。

化学热处理——渗碳，真空热处理 5.工艺可检查性 A工艺参数的追溯，温度时间的记录，产品数量规格的记录，操作者的记录。B检查结论的追溯，含金相，硬度，终检记录。6.工艺的安全性

A工艺本身的安全性：1）爆干后预热2）加热包盐3）各种压力容器的安 全措施

B控制有害作业，不采用有害工艺，如氰化物的使用等。

C环保：生产场所避免有害气体排放，防止废弃物污染对排放物进行处理。二.典型热处理工艺

（一）φ10直柄麻花钻，材料W6Mo5Cr4V2.技术要求：刃沟长L4/5,硬度≥63HRC，径向跳动≤0.22mm。

1.淬火：装量88件卡具 a烘干200~300℃，b一次预热800~830℃，2分10秒，c二次预热800~830℃，2分10秒。d加热

1235~1240℃，2分10秒 e分级冷却580~630℃，2分10秒 f空冷到室温 2.清洗

3.回火，三次550~560℃，三次每次1小时，每次空冷到室温再回火。4.清洗 5.喷砂 6.防锈 7.调直 8.检查

(二)150卡尺测尺热处理

材料T10A，技术要求：两面58~63HRC，其余40~48HRC，平面度大小

面0.12mm。

1.淬火装卡具（20件）装量60件 a烘干200~300℃，6分 b预热650~700℃，6分 c加热780~790℃，6分

d冷却（硝盐，NaNO2）150~180℃，6分 2.清洗 3.尺爪退火 4.回火420~450℃，2小时 5.检查

6.量面淬火（高频）过饱和NaNO3水溶液。7.回火200~210℃，2h 8.检查 9.调直 10.检查

（三）125mm量块热处理工艺

材料：GCr15 硬度≥64HRC，磁性≥95% 1.淬火：绑串，数量72件 a烘干200~300℃，15秒 b预热650~700℃，15秒 c加热860~865℃，15秒 d冷却：油

2.冷处理：-80℃，3h 3.清洗 4.回火 5.清洗 6.检查 7.喷砂

8.检查:0级±0.3u

1级±0.6u 第三节：热处理炉的分类

一.按热源分：电阻炉、煤气炉、油炉、煤炉 二.按工作温度分：高温炉（>1000℃）；中温炉（650~1000℃）；低温炉(<650℃)三.按工艺用途分：退火炉、淬火炉、回火炉、渗碳、氮化炉、实验炉

四.按加热介质分：自然气氛炉、浴炉、可换气氛炉、真空炉、流动粒子炉。五.按炉型结构分：厢式炉、井式炉、台车式炉、罩式炉、传送带式炉等 真空炉：随着我国科研生产技术快速发展，真空热处理技术的应用近些年来明显增加。

特点：工件无氧化，无脱碳，表面质量好，畸变小，热处理零件综合性 能好，以及无污染，无公害，自动化程度高等一系列优点。投入大，生产周期长，批量大是其缺点。

抽真空度：机械泵6.6x10-2Pa

罗茨泵1.33x10-2Pa 加热条件1.3x10-2Pa~6.6x10-2Pa 淬火介质

1.空气：高速钢 2.油：32#变压器油

3.水：10~15%NaNo3水溶液 4.碱或盐浴：150~180℃NaNo2 5.新型的有机聚合物淬火介质：聚乙烯醇（PVA）、聚二醇（PAG）等。工件冷却均匀，避免软点，减少变形与开裂。无毒无烟，无腐蚀，冷却速度范围宽等优点。

热处理过程的定义

1.退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度保持一定时间，然后缓慢冷却以获得接近平衡状态组织结构的热处理工艺称为退火。

目的：a消除偏析，均匀化学成分

b降低硬度，便于切削加工

c消除或减少内应力，消除加工硬化，以便进一步冷变形加工

d细化晶粒，改善组织或消除组织缺陷

e改善高碳钢中碳化物形态和分布，为零件最终热处理做好组织准备。2.正火：将钢材或钢件加热到AC3（ACｍ）以上适当温度后，空中冷却，得到珠光体类型组织的热处理工艺称为正火。正火是退火的一个特例，其目的基本相同。

3.淬火：将钢加热到临界点AC1或AC3以上一定温度保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度冷却使过冷奥氏体转变为马氏体或下贝体组织的热处理工艺称为淬火。淬火后的零件必须回火。

目的：（淬火+回火）

a提高钢的硬度和耐磨性，延长使用寿命。b提高钢的弹性极限。

C提高钢的综合力学性能。

d改善钢的特殊性能——永久磁铁。淬火：整体、局部、表面淬火。

冷却方式：单液淬火、双液淬火、分级、等温淬火。

介质不同：盐浴淬火、高频淬火、火焰淬火。

淬硬性：钢在理想条件下进行淬火硬化所能达到的最高硬度能力。45#——水，50HRC。

淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。

水冷

油冷

5#13~16.5mm

6~9.5mm T10A

10~15mm

<8mm 40Cr

30~38mm

19~28mm 盐浴加热炉成分：高温炉100%BaCl2

合金钢淬火：66% BaCl2+34%KCl 合金元素在钢中的作用 合金钢性能优良，在于钢中合金元素的作用。合金元素在钢中可以与铁和碳形成固溶体（包括合金奥氏体、合金铁素体、合金马氏体）和碳化物（包括合金渗碳体、特殊碳化物）。

作用：(1)合金元素改善钢的热处理工艺性能

①细化奥氏体晶粒，Ti、V、Nb、Zr、Al阻碍奥氏体晶粒长大，Mn 除外

②提高淬透性，除Co外，几乎所有的合金元素固溶于奥氏体中增加奥氏体中的稳定性，从而减慢过冷奥氏体的分解速度，使C曲线右移，因而降低了钢淬火时的临界冷却速度，提高了淬透性。

③提高回火抗力，产生二次硬化。回火抗力是指淬火钢在回火过程中抵抗硬度下降的能力，又称回火稳定性。

（2）合金元素提高钢的使用性能 ①合金元素使钢得到强化

②合金元素使钢获得特殊性能，获得耐腐蚀、耐热等特殊性能。A1、A2、Acm称为碳素钢加热或冷却过程中组织转变的临界温度。A1——共析钢加热冷却时，珠光体与奥氏体相互转变临界温度。A2——亚共析钢加热冷却时，铁素体与奥氏体相互转变临界温度。Acm——过共析钢加热冷却时，渗碳体与奥氏体相互转变临界温度。

第二篇：热处理

1．退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组 织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。

2．正火：指将钢材或钢件加热到或（钢的上临界点温度）以上，30～50℃保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的 力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。

3．淬火：指将钢件加热到 Ac3 或 Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一 定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬 火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组 织准备等。

4．回火：指钢件经淬硬后，再加热到 Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。

回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并 具有所需要的塑性和韧性等。

5．调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。

6．渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。

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：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。

5.固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型

6.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，提高强度

9.钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

11.钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺

第三篇：热处理

1、马氏体的组织形态主要有两种类型,即板条状马氏体和片状马氏体.淬火钢中形成的马氏体形态主要与钢的含碳量有关.板条状马氏体是低碳钢,马氏体时效钢,不锈钢等铁系合金形成的一种典型的马氏体组织,因其单元立体形状为板条状,故称板条状马氏体.由于它的亚结构主要是由高密度的位错组成,所以又称位错马氏体;片状马氏体则常见于高,中碳钢,每个马氏体晶体的厚度与径向尺寸相比很小其断面形状呈针片状,故称片状马氏体或针状马氏体.由于其亚结构主要为细小孪晶,所以又称为孪晶马氏体.一般当Wc<0.3%时,钢在马氏体形态同乎全为板条马氏体;当Wc>1.0%时,则几乎全为片状马氏体;当Wc=0.3%-1.0%时,为板条马氏体和片状马氏体的混合物,随含碳量的升高,淬火钢中板条马氏体的量下降,片状马氏体的量上升.高碳钢在正常温度淬火时,细小的奥氏体晶粒和碳化物都能使其获得细针状马氏体组织,这种组织在光学显微镜下无法分辨称为隐针马氏体.2、（一）马氏体的分解

从室温到200℃左右范围内回火时，马氏体中一部分过饱和的碳以及细小的ε-碳化物（FexC或Fe2.4C）形式析出，并分布在马氏体基体上，使马氏体中的含碳量下降，体心正方的正方度c/a减小（即国饱和程度降低），使马氏体热处理的脆性下降，硬度稍降。此时组织为过饱和程度稍低的马氏体和极细小的ε-碳化物组成的混合组织，称为“回火马氏体组织”，M回。

ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C转变的过渡相。

（二）残余奥氏体的转变

约在200-300℃，马氏体继续分解的同时，残余奥氏体也发生转变，变成了下贝氏体组织。此时主要组织仍是回火马氏体，但由于加热温度较高，马氏体的过饱和程度进一步降低，组织的硬度降低，塑性提高。由于残余奥氏体转变为硬度较高的下贝氏体，因此钢的硬度下降不大。此时组织为“回火马氏体+下贝氏体”

（三）渗碳体形成和铁素体恢复

约在300-400℃之间，α固溶体中过饱和的热处理碳逐渐析出，ε-碳化物转变为稳定的较小的Fe3C颗粒，α固溶体中的含碳量几乎达到平衡成分，故马氏体变成铁素体（c/a≈1），体心正方晶格变成体心立方晶格，此时组织为“铁素体与弥散在其中的细粒状渗碳体的混合物”,称为“回火屈氏体”，T回。

（四）渗碳体的聚集长大和铁素体的再结晶

约在400-650℃之间，渗碳体不断聚集长大，内应力与晶格歪扭完全消除，组织是由铁素体和球化的渗碳体所组成的混合物，称为“回火索氏体”，S回。此时，碳固溶强化作用消失，强度取决于Fe3C质点的尺寸和弥散度。回火温度越高，渗碳体质点越大，弥散读越低，强度越低。

3、一、过热现象

我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。

1.一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。

2.断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面，而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出，受冲击时易沿粗大奧氏体晶界断裂。

3.粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。

二、过烧现象

加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。

三、脱碳和氧化

钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。

加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。

为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性）

四、氢脆现象

高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。

4、混合物的组分在浓度梯度的作用下由高浓度向低浓度的方向转移的过程叫做传质。在含有两种或两种以上组分的流体内部，如果有组分的浓度梯度存在，则每一种组分都有向其低浓度方向转移，已减弱这种浓度不均匀的趋势。

A传质方式及历程，物质首先从一相主体扩散至两相界面的该相一侧，然后通过相界面进入另一相，最后通过此相的界面向主体扩散；传质过程的方向及极限，一定条件下，非平衡态的两相体系进行趋于平衡态的传递；两相体系必存在着平衡关系，条件的改变可破坏原有的平衡态；传质过程推动力和速率，平衡是传质过程的极限，组分在两相分配偏离平衡状态的程度为传质推动力。

A、传质方式及历程

 物质首先从一相主体扩散至两相界面的该相一侧，然后通过相界面进入另一相，最后通过此相的界面向主体扩散。

B、传质过程的方向及极限

 一定条件下，非平衡态的两相体系进行趋于平衡态的传递；两相体系必存在着平衡关系。 条件的改变可、B、传质过程推动力和速率

平衡是传质过程的极限，组分在两相分配偏离平衡状态的程度为传质推动力。单位时间，单位相接触面上传递的物质的量，mol/(㎡.s). 传质速率等于传质系数乘以传质推动力。 破坏原有的平衡态。

相变的类型可以从三个不同的角度（即按热力学关系、按结构变化和按动力学关系）来进行讨论。

 相变的热力学规律是非常清楚的，在按热力学关系讨论相变问题时，系统的吉布斯自由能起了热力学势的作用。一级相变的自由能的一阶导数在相变点是不连续的，因而熵和体积的变化不连续，说明它有相变潜热。而二级相变中，熵和体积在相变点是连续的，而自由能的二阶导数所确定的一些响应函数，如比热容、压缩率和膨胀率则有不连续的变化。在自然界中观察到的相变多数是一级相变，合金和金属中的相变也是如此。

从晶体学的观点，阐明母相与新相在晶体结构上的差异，即按结构变化对相变进行分类，是对用热力学关系进行分类的一个重要补充。

结构相变可以分重构型、位移型和有序无序型三种基本类型。重构型相变中，大量化学键被破坏，在重新组合后，新相和母相之间在晶体学上没有明确的位向关系，而且原子的近邻的拓扑关系也产生显著的变化。这类相变经历了很高的势垒，相变潜热很大，过程缓慢。这类相变属于强一级相变。当然，液-固相变和气-固相变也必然是重构型的。另外，还有位移型相变，在相变前后原子的近邻的拓扑关系仍保持不变，相变过程不涉及化学键的破坏，新相与母相之间存在明确的晶体学位向关系，它经历的势垒很小，相变潜热也很小甚至完全消失。因此位移型相变可能是二级相变或弱一级相变。还有一种位移相变，它以晶格切变为主，也可能涉及晶胞内原子的相对位移，这就是人们通常说的马氏体相变，也是强一级相变。有序-无序相变在结构上往往涉及多组元固溶体中两种或多种原子在晶格点阵上排列的有序化。这可以是二级相变或弱一级相变。

相变动力学的任务在于具体地描述相变的微观机制，转变途径，转变速率及一些物理参量对它们的影响。由于在相变的进程中，系统要经历一系列非平衡态，所以要依靠物理动力学的理论和方法。

第四篇：热处理

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第五篇：北科大-热处理考试重点总结----热处理基础知识收藏

合金元素作用：

淬火——回火钢作用：除Co外，合金元素降低钢的Ms温度。硼在奥氏体晶界处吸附。影响界面能，因而增大淬透性。对残余奥氏体性能作用：

合金元素通过降低MS温度，以及锰镍等FCC元素稳定残余奥氏体。镍对淬火钢的韧性有特别好的作用。

合金元素形成碳化物的倾向愈强，其碳化物也愈难溶解。

合金元素在奥氏体中的均匀化，也需要较长时间，因为合金元素的扩散速度，均远低于碳的扩散速度。

含有较强的碳化物形成元素(如钼、钨，钒，铌、钛等)的钢，在奥氏体化加热时，易于获得细晶粒的组织。

强烈阻止晶粒粗化的元素：钛、铌、钒、铝等，其中以钛的作用最强。钨、钼、铬等中强碳化物形成元素，也显著地阻碍奥氏体晶粒粗化过程。锰和磷是促使奥氏体晶粒粗化的元素。合金元素对马氏体转变的影响 增加冷却时间，降低冷却速度。

提高钢的回火稳定性；产生二次硬化；增大回火脆性

合金元素对碳在奥氏体中的扩散影响

1)Co、Ni增大碳在奥氏体中的扩散系数，因而加快奥氏体形成速度；

2)碳化物形成元素Cr、Mo、W、V等降低碳在奥氏体中的扩散系数，且所形成的特殊碳化物较难溶解，所以减慢奥氏体形成速度；

3)Si、Al、Mn等元素对碳在奥氏体中的扩散系数影响不大，因此对奥氏体形成速度没有多大影响。

奥氏体等温形成动力学的影响因素：

1.加热温度：温度越高，奥氏体形成速度越快。2.碳含量：碳含量越高，奥氏体的形成速度越快。3.原始组织：碳化物的形状、分散度。

4.合金元素：合金元素的加入对奥氏体的形成机理没有影响，但是合金元素的存在改变了碳化物的稳定性，影响碳在奥氏体中的扩散系数。另外，合金元素在碳化物与基体之间的分布不均匀，也可影响奥氏体的形成速度、碳化物的溶解以及奥氏体的均匀化。奥氏体晶粒大小的影响因素：

 加热温度和保温时间:晶粒长大和原子的扩散密切相关，温度升高或保温时间延长，有助于扩散进行，因此奥氏体晶粒变得更加粗大。

 加热速度：加热速度与过热度有关，加热速度越大，过热度越大，即奥氏体的实际形成温度越高。高温下获得的起始晶粒细小，但很容易长大，因此保温时间不宜过长。

 碳含量：碳含量不足以形成过剩碳化物的时候，随着含量的增加晶粒增大；如果足以形成未溶解的碳化物，阻碍奥氏体晶粒的长大。

 脱氧剂及合金元素：Al脱氧可以形成AlN颗粒，阻碍晶粒长大；Ti，Nb，V强碳化物形成元素的加入，形成颗粒细小、弥散分布的碳化物，阻碍奥氏体晶粒长大；Mn、P促进奥氏体晶粒的长大。

 原始组织：原始组织只影响起始晶粒度。原始组织越细，起始晶粒度就越细小。

控制晶粒长大的措施：

 利用Al脱氧，形成AlN质点，细化晶粒；

 加入强的碳氮化物形成元素，形成难溶的碳氮化物，阻碍奥氏体晶粒长大；  采用快速加热、短时保温的办法，获得细小的晶粒；  控制钢的热加工工艺和采用预备热处理工艺。

过热：由于加热工艺不当(加热温度过高、保温时间过长等)而引起实际奥氏体晶粒粗大，在随后的淬火或正火得到十分粗大的组织，从而使钢的机械性能严重恶化，此现象称为过热。

通过正火、退火的重结晶可以消除过热组织(非平衡组织则难以消除)。

过烧：由于加热工艺不当(加热温度过高、保温时间过长等)而引起奥氏体晶界熔化的现象称为过烧。通过正火、退火的重结晶不能消除过烧组织。

以共析钢为例，过冷奥氏体等温转变曲线可以划分为三个转变区域：

1）从A1至550℃形成层片状铁素体和渗碳体的机械混合物，统称为珠光体;2）从550℃至Ms形成贝氏体，它是过饱和碳的铁素体和碳化物的机械混合物。根据形成温度高低，又可分为上贝氏体和下贝氏体;3）将奥氏体快冷至Ms以下，在Ms至Mf之间产生马氏体转变，它是属于无扩散性相变，得到的过饱和的α固溶体。由此的结论：

（1）以某一定速度冷却时，珠光体转变在一个温度区间进行。冷速愈大，此区间也愈大，开始转变的温度也愈低。

（2）冷却速度小于下临界冷却速度时，转变产物全部为珠光体（P）；冷却速度大于上临界冷却速度时，转变产物为马氏体（M）及少量残余奥氏体；

（3）冷却速度介于上临界速度与下临界速度之间时，转变产物为珠光体、马氏体加少量残余奥氏体。

魏氏组织：工业上将具有先共析片（针）状铁素体或针（片）状渗碳体加珠光体的组织，称为魏氏组织。形成条件：

 易在粗晶粒的奥氏体中形成；  与钢的化学成分有关；

 在一定的冷却速度下才能形成。力学性能：

塑性和冲击韧性显著降低；使韧脆转变温度升高。

马氏体具有高强度和高硬度的原因如下：

(1)固溶强化：过饱和碳原子间隙式固溶于马氏体中引起强烈的正方畸变，形成以碳原子为中心的应力场，这种应力场与位错交互作用使马氏体显著强化。

(2)亚结构强化：板条状马氏体内的高密度位错，片状马氏体内的精细孪晶，产生亚结构强化。

(3)时效强化：马氏体形成过程中发生自回火，使碳原子沿晶格缺陷偏聚或碳化物弥散析出，从而产生时效强化。钢在回火时的转变

一、马氏体中碳原子的偏聚 100℃以下回火，(1)含碳量小于0.2%的马氏体中，间隙碳原子全部偏聚到高密度的位错线上，形成柯氏气团(2)含碳量大于0.2%的马氏体中，化学偏聚。

二、马氏体的分解与亚稳碳化物的形成

在100℃以上回火时，马氏体将发生较为明显的分解，并析出碳化物。在150~250℃回火时，片状马氏体将分解为片状α固溶体和薄片状ε碳化物的两相组织，称为回火马氏体。

对于含碳量<0.2%的板条状马氏体，在100~200℃之间回火时，马氏体一般不析出ε碳化物，碳原子仍偏聚在位错线附近。

三、残余奥氏体的转变

在200~300℃温度区间回火时，残余奥氏体将分解为过饱和α固溶体和薄片状ε碳化物的两相组织，一般认为是回火马氏体或下贝氏体

四、碳化物的转变

形成比ε碳化物更加稳定的χ碳化物和θ碳化物。

五、碳化物的聚集长大与α相的回复、再结晶

回火温度高于400℃后，渗碳体明显聚集长大并球化，α相将发生回复 回火温度高于600℃后，α相将发生再结晶。淬火钢在回火过程中的组织变化为：

在150~250℃之间回火时，片状马氏体将分解为片状α固溶体和薄片状ε碳化物的两相组织，称为回火马氏体；

在350~500℃之间回火时，碳钢与低合金钢将得到板条状或片状铁素体与细颗粒渗碳体组成的混合物，称为回火屈氏体；

在500~650℃之间回火时，碳钢与低合金钢将得到颗粒状渗碳体分布于等轴状铁素体基体上的组织，称为回火索氏体。

在650℃~A1之间回火时，颗粒状渗碳体进一步长大，分布于等轴状铁素体基体上的组织，称为粒状珠光体。a． 影响淬透性的因素：

(1)奥氏体化学成分：除Co以外的合金元素，当其溶入A后，使C曲线右移，提高钢的淬透性。

(2)奥氏体化条件：A化温度越高，保温时间越长，成分愈均匀，使过冷A越稳定，C曲线越右移，钢的淬透性越好。b． 影响淬透层深度的因素：

(1)钢的淬透性

(2)零件的形状与尺寸

(3)淬火介质的冷却能力

铁素体，奥氏体都有很好的塑性,韧性,珠光体有较高的综合机械性能;莱氏体渗碳体都是脆性的,硬度高,耐磨性好;索氏体较珠光体有更高的综合机械性能;马氏体分2种:低碳M有很高的强韧性,高碳M有更高的耐磨性;屈氏体较索氏体的层片间距更小,屈服强度更高,弹性更好.珠光体

综合力学性能好

强度 塑性 韧性 抗疲劳 都不错

奥氏体

没有强度硬度

延展性塑性 非常好

马氏体

具有高硬度 高耐磨的特性 缺点 稳定性不好 所以一般淬火后都得回火 渗碳体

含碳高硬度高 脆

固溶强化：利用置换式溶质原子和间隙式溶质原子与位错的交互作用。提高屈服强度的方法。间隙比置换好。

形变强化：利用形变使钢强化的方法。随着型变量增加，在晶体内产生高的位错密度。时效强化/沉淀强化：过饱和固溶体的脱溶。

弥散强化：利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动，提高材料高温下的力学性能。