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钢的热处理

钢的热处理

一、钢的热处理原理、过程与用途

钢的热处理是把钢在固态下加热到一定温度，进行必要的保温，并以

当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺

方法。

热处理方法虽然很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温和冷

却三个阶段所组成的。因此，而处理工艺过程可用在温度一时间坐标系中

的曲线图表示，如图2・2・11所示。这种曲线称为热处理工艺曲线。

热处理工艺在机械制造业中应用极为广泛。它能提高零件的使用性

能，充分发挥钢材的潜力，延长零件的使用寿命。此外，热处理还可以改

善工件的工艺性能，提高加工质量，减小刀具磨损。

二、非合金钢在热处理过程中的组织

1.过冷奥氏体

热处理时须将钢加热到一定温度，使其组织全部或部分转变为奥氏

体，这种通过加热获得奥氏体组织的过程称为奥氏体化。奥氏体在临界点

A,以下是不稳定的，组织要发生转变，但并不是一冷却到A,温度以下

立即发生转变。在共析温度以下存在的奥氏体称为过冷奥氏体。过冷奥氏

体在不同温度进行转变，将获得不同的组织。

2.马氏体和回火马氏体

当奥氏体急速冷却（如在水、油等介质中）时，奥氏体中固溶的碳原

子来不及析出，形成碳在a-Fe中的过饱和固溶体，称为马氏体，用符号

“M”表示。马氏例度高、耐磨性好、塑性差。奥氏体在转变为马氏体时体

积会膨胀，产生内应力，致零件变形、开裂。将马氏体进行低温加热后空

冷，马氏体中会析出部分极细的化物，过饱和程度下降，内应力降低，形

成回火马氏体，用M“画”表示。

3.贝氏体

在230〜550℃温度范围内，因转变温度较低，原子的活动能力较弱，

过冷虽然仍分解成渗碳体和铁素体的混合物，但铁素体中溶解的碳已超过

正常的三转变后得到的组织为含碳量具有一定过饱和度的铁素体和分散的

渗碳体（或硫化的混合物，称为贝氏体，用符号p“”表示。贝氏体有上贝氏

体和下贝氏体之分常把350〜550℃范围内形成的贝氏体称为上贝氏体，用

符号”B,”表示。上具国的硬度为40〜45HRC,但塑性很差。在230〜350c

范围内形成的贝氏体称为下体，用符号“Br”表示。下贝氏体中的碳化物呈

细小颗粒状或短杆状，均匀分布生叶状的铁素体内，在显微镜下呈黑色针

状的组织，下贝氏体的硬度可达45〜55Hl且强度、塑性、韧性均高于上

贝氏体。

4.托氏体和回火托氏体

过冷奥氏体在550〜600℃范围内等温转变时，形成极弥散的铁素体与

渗碳体组的混合物，称为托氏体（属珠光体形组织），用符号”心表示。其

片层间距平均小0.1pim。与贝氏体相比，托氏体的强度、硬度较低，塑

性、韧性较好。

回火马氏体在继续升高温度，因碳原子的扩散析出能力增大，过饱

和固溶快转变成铁素体;同亚稳定的碳化物也逐渐转变为稳定的渗碳体，

使淬火品的变所保存的内应力大大消除。与回火马氏体相比，回火托氏

体的硬度、强度下降，性、韧性提高。此阶段在250~400℃基本完成，其

所形成的尚未再结晶的铁素体和粒状渗碳体的混合物称为回火托氏体，用

T,”表示。

5.索氏体和回火索氏体

过冷奥氏体在600〜650℃范围内等温转变，形成片层的铁素体与渗

成的混合组织，称为索氏体（属珠光体形组织）用符号S“”表示。其层片

间距250〜350nm之间。索氏体具有良好的综合力学性能。

回火托氏体中的a固溶体已恢复为平衡碳浓度的铁素体，但此铁素体

仍保国原马氏体的针状外形。针状铁素体基体在加热过程中，会发生回复

和再结晶过程，后形成位错密度较低的等轴晶粒的铁索体基体。与此同

，渗碳体粒子不断聚集长大，于约400C聚集球化，600C以上迅速

粗化。如此所形成的多边形铁素体和粒状渗碳体的混合物称为回火索氏

体，用“Sl^l”表示。问火索氏体比索氏体具有更好的力