合金钢及热处理工艺
第一篇结构钢
各类结构钢的含碳量及热处理方法
第一节调质钢
调质钢分低淬透性调质钢中淬透性调质钢高淬透性调质钢
一、低淬透性调质钢油淬临界直径最大为30~40mm，合金元素种类少，总含量不大于
2.5%，常用的有铬钢、锰钢、铬硅钢和含硼钢。如30Cr、35Cr、40Cr、45Cr、30Mn2、
35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、42Mn2V、40MnB等
（一）40Cr过热倾向不大，淬火性较好，回火稳定性较高，经调质后能获得较高的综合机械性能。因此它是应用最广的调质钢之一。
40Cr有两种加工路线；1）硬度较高（HB341~451）锻造-正火（退火）-加工-调质
2）硬度较低（HB255~285）锻造-调质-加工调质前是否进行正火或退火，关键在于锻造的掌握上，掌握得好，可以从略。淬火温度水淬830~850℃；油淬850~870℃。40Cr也可以制造经表面硬化处理的零件，如气体碳氮共渗，感应加热。
（二）45Mn2能促进钢的晶粒长大，显著提高钢的淬透性，45Mn2有较敏感的回火脆性，高温回火后要快冷（水或油中冷却）。淬火温度810~840℃，油淬。
（三）硅锰钢硅全部溶入铁素体，固溶强化效果显著，但含量过多（＞2%）将会较多地降低塑性和韧性。硅能提高淬透性，单一不明显，与锰或铬复合加入，效果显著。但与锰或铬共存，回火脆性敏感。此外，含硅的钢易产生脱碳现象。
常用的有35SiMn和42SiMn，它们既没有锰钢那样容易过热，也没有硅钢那样容易脱碳，但高温回火后必须快冷。
（四）含硼调质钢硼突出的作用是提高淬透性，并且加入量很少（0.0005~0.001%）时就效果显著,当有效硼在0.001%以下时,淬透性随含硼量增加增加,当超过0.001%,淬透性保持不变,超过0.003%,冲击韧性下降,即”硼脆”超过0.007%引起热脆性,增加热加工困难.含硼量一般都控制在0.0005~0.0035%,可代替1.6%Ni、0.3%Cr、0.2%Mo、0.2~0.7%Mn 的作用.微量硼对钢的过热倾向与回火脆性倾向略有增大的作用,而对回火稳定性则无
影响.在淬火冷却时，硼有促进未淬透部分出现针状铁素体的作用，使钢的韧性降低，40MnB锻造后，为改善组织，提高切削性，进行预先热处理，通常采用正火，而不是退火，以防止硼相析出造成硼脆。正火的温度在850~900℃，空冷。40MnB的淬透性和调质后的机械性能与40Cr相当，切削性良好。
二、中淬透性调质钢
这类钢油淬直径约40~60mm，通常是含有两种以上合金元素的合金钢，如铬镍钢、铬锰钢、铬钼钢、铬锰硅钢等。
（一）铬镍钢
1．镍在钢中的作用其一在提高强度的同时，不降低塑性和韧性，甚至还有提高；其二，降低脆性转变温度，获得良好的低温韧性。镍单独加入钢中，对提高淬透性作用不大，与铬同时加入却显著增加钢的淬透性，并获得良好的综合机械性能。
2．40CrNi钢铬的含量虽然不及40Cr钢多，但由于铬、镍的共同作用，其淬透性远较40Cr高，40CrNi钢过热敏感性较小，回火稳定性较高。第二类回火脆性较严重，在450~550℃回火时，必须快冷。预先热处理多用完全退火，加热温度一般取820~850℃之间，经保温后炉冷至600℃出炉空冷。预先热处理也可采用正火加高温回火，正火温度870~900℃，回火温度在600~700℃之间，回火后油冷。
（二）铬锰硅钢
特点：铬锰钢机械性能接近铬镍钢，但过热倾向较大，低温冲击韧性也较差，故应用不多。在铬锰钢基础上加入1%左右的硅，构成了铬锰硅钢，硅的加入提高了强度而不降低韧性。因此铬锰硅钢的最大优点是在高强度下，具有足够的韧性。此外，还具有良好的焊接性，缺点是回火脆性很敏感，各向异性和脱碳倾向也较明显。常用的有30CrMnSi 30CrMnSi是一种高强度的调质钢，常用作重要零件或焊接构件，如高压鼓风机叶片、阀板等。
（三）铬钼钢
铬钢中加入微量的钼可以消除钢的回火脆性，并能防过热，进一步提高淬透性。铬和钼同时加入使钢调质后能获得较高的强度和冲击韧性。此外，钼还具有较好的抗回火能力和抗蠕变能力，提高钢的耐热性。因此，铬钼钢是一种具有良好的常温和高温综合机械性能。
常用的35CrMo，调质后综合机械性能良好，淬透性较高，高温下有一定的强度，长期工作温度可达500℃，因此常用来制造承受冲击、震动、弯曲、高负荷、大截面的重要零件，或强度要求高的、长期在高温（<500℃）下工作的零件。也可用作较高强度的焊接件，此外，也用作渗氮零件。
三、高淬透性调质钢
油淬临界直径大于60~100mm，属于多元合金钢主要有铬镍钼钢、硅锰钼钒硼钢、铬锰钼硼钢和硅锰钼钨钒钢，以及含镍更高的铬镍钢等。
（一）铬镍钼钢
在中碳铬镍钢中添加钼，可抑制回火脆性，减少过热倾向，并进一步提高淬透性和回火稳定性，减少过热倾向，并进一步提高淬透性和回火稳定性，使钢在调质后能获得很高的强度和韧性，所以铬镍钢是一种性能优良的钢种。常用的是40CrNiMo，它淬透性高，强度高，室温及低温韧性都良好，可用于制造强度高、截面较大或在很低温度下工作要求高韧性的重要零部件，如轮机轴、连杆等。一般情况对回火脆性不敏感，但对大截面零件，高温回火后还要在水中或油中冷却，否则冲击韧性将会降低。
（二）不含铬镍的高淬透性调质钢
由于铬镍比较稀缺面贵，所以研究出一些代替40CrNiMo的新钢种主要有：30SiMn2MoV、37SiMn2MoWV等，利用硅、锰、钼、钨等元素的适当配合，获得高淬透性、高强度和高的韧性。钢中的钒，主要是为了细化晶粒，钼、钨、钒还可增加高温回火稳定性，从而提高强度。此外，钼、钨皆减少回火脆性倾向。
四、含铝渗氮专用钢
渗氮用钢是专门用来制造高硬度、特别耐磨的、需经氮化处理的机器零件的钢。普通碳钢是不能作为渗氮用钢，只有那些含有一定的合金元素，能够在渗氮过程中形成稳定性很高的氮化物，且有较高淬透性和回火稳定性的合金钢才能够作为渗氮用钢。目前应用最广的和最成熟的只有38CrMoAlA一种。铝与氮有较强的亲和力，能形成稳定的和高硬度的并且具有高红硬性的氮化物，从而获得高耐磨性的表面。铬在钢中主要是增大钢的淬透性，提高强度，改善钢件心部的性能。至于钼的作用，主要是防止长期渗氮过程中引起的回火脆性，并提高钢的淬透性。铝在钢中有升高临界点、减缓奥氏体形成和均匀化过程（含铝的铁素体稳定性较高）的作用，因此，38CrMoAlA淬火的加热温度要高（一般在900℃以上），保温时间也要长（约为一般使金结构钢的1.5倍）。此外，铝及钼在钢中均增大脱碳倾向，加热时要多加注意。38CrMoAlA淬透性并不高，油淬时，其临界直径只有30mm。
第二节渗碳钢
一、化学成分特点
含碳量含碳量的高低，主要是根据渗碳件心部的强度和韧性的要求来确定的，这适应零件在使用条件下可能受到较大冲击载荷的情况，一般都控制在0.1~0.2%的范围内。
合金元素加入合金元素的目的，在于增大淬透性，细化晶粒，改善渗碳性能
1．增大淬透性如铬、镍、锰、钼等
2．奥氏体晶粒渗碳温度高达900~950℃，时间长达10h以上，因此有心要加入一些能减少奥氏体晶粒长大倾向的元素来细化晶粒。这些元素多属于强的或较强的碳化物形成元素，如钛、钒、钨、钼等。
2．获得良好的渗碳性能（包括表面碳量适当，过度层平缓，渗碳速度快等到）常用渗碳钢
一、低淬透性渗碳钢合金元素总含量在2%以下，淬透性和强度都较低，常用的有铬钢和锰钢，
（一）铬钢20Cr应用较广，铬的加入，主要是提高淬透性，溶于铁素体中的铬又能强化铁素体，可提高心部的强度，淬火时可用油作冷却剂，减少变形，铬和碳的亲和力较强，在渗碳时，能强烈地促进表面渗碳，使碳浓度增大。但使渗碳层容易形成网状碳化物。故20Cr渗碳时，最好选择较缓和的渗碳剂和较低的渗碳温度（900~920℃）。铬虽可减少钢的过热倾向，但在900~950℃长时间渗碳，心部晶粒仍有明显长大，故20Cr 钢不宜直接淬火。20Cr钢淬透性不大，油淬在16mm以下才能淬透。加入0.1~0.2%的钒，成为20CrV钢，钒可使钢在渗碳时晶粒不易长大，获得细晶粒，从而提高心部的强度、韧性和表面的耐磨性，并可在渗碳后直接淬火。
（二）锰钢像铬一样，锰能强烈地提高淬透性和强化铁素体，因此，出现了以锰代铬的渗碳锰钢，常用的是20Mn2。从淬透性来看，20Mn2比20Cr钢还好。从渗碳速度和对渗碳层碳的浓度梯度的影响来看，也没有不利影响，并且还可使渗碳层不易出现反常组织。但容易过热，因此，应用较低的渗碳温度，常用900~930℃，为了细化晶粒，渗碳可重新加热淬火，或进行两次淬火。为了细化晶粒，在锰钢中加入少量的钒（0.07~0.12%），形成锰钒钢。如20MnV，渗碳后可直接淬火，强度、韧性、塑性比20Mn2好，但淬透性较差。
二、中淬透性渗碳钢
合金元素总含量约在2~5%，淬透性和强度较高（抗拉强度在1000~1200MN/m2）常用的有铬锰钢、铬锰钛钢、铬锰钼钢、铬镍钢等。
（一）铬锰钛钢铬与锰是强烈提高淬透性和强化铁素体的元素，但铬锰系钢过热倾向较大，渗碳时，晶粒会显著长大。在铬锰钢的基础上加入少量（0.06~00.12%）的钛元素,形成铬锰钛钢,渗碳后,可直接淬火。如20CrMnTi，由于铬锰的复合作用，渗碳速度较快，渗碳后渗碳层表面含碳量适中，过渡层均匀，浓度梯度平缓。20CrMnTi是本质细晶粒钢，过热倾向小，渗碳后，经预冷可直接淬火。
（二）含硼渗碳钢是在渗碳锰钢的基础上，加入硼和钛或钒而发展起来的，如；20Mn2TiB、20MnVB、及20SiMnVB等，是为了代替20CrMnTi钢以节约铬的消耗。硼对渗碳性能的影响很小，它在渗碳钢中的主要作用仍然是增大淬透性，
三、高淬透性渗碳钢
合金元素总含量大于5%在低温回火状态下，具有很高的强韧性，抗拉强度高于1300MN/m2，有12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA和20CrMoVB。
12Cr2Ni4A钢含铬镍量较高，属于半马氏体钢，具有很高的淬透性、强度及韧性，常用来制造尺寸较大的重要渗碳零件，此钢有明显的回火脆性倾向（在200~400℃）和形成白点倾向，予以注意。
18Cr2Ni4WA由于有较多的铬、镍、钨元素，它们的复合作用抑制了过冷奥氏体向珠光体转变，使此类钢在任何截面情况下，空冷都可获得马氏体或贝氏体或两者的混合组织，属于马氏体类钢，具有很高的淬透性。综合机械性能也很好，特别是低温冲击韧性相当高，故是一种高级的渗碳钢。由于其中有镍的存在，渗碳后，表层很少出现粗
大碳化物，碳浓度分布平缓，不但硬度和耐磨性很高，而且抗疲劳性能也很好。但是，由于合金元素含量较多，渗碳后Ms降至80℃，M f处于零度以下，淬火后，产生大量残余奥氏体。为了减少渗碳层中的残余奥氏体量，可采取两种措施：其一，在渗碳淬火之后，接着进行冰冷处理（-70~-80℃，60min），最后再进行低温回火。其二，是渗碳空冷后，在650~680℃进行高温回火4~8h（有时进行多次），为的是使渗碳层中的高碳高合金度的马氏体和残余奥氏体发生分解，再进行淬火和低温回火。18Cr2Ni4WA也可在调质状态下使用，具有高的综合机械性能。18Cr2Ni4WA钢的切削性极差，一般是在高温回火状态下进行。
第三节弹簧钢
一、弹簧钢的化学成分特点
碳的含量碳是保证钢获得高强度的基本元素，合金钢碳含量：0.50~0.75%；碳钢碳含量：0.60~0.90%，含碳量过低会使强度下降，过高会使塑性下降，不利于加工成型，也因缺口敏感性增大而降低安全可靠性。
合金元素的加入主要是提高钢的弹性极限、提高淬透性并获得良好的工艺性能。经常加入的元素有：锰、硅、铬、钒、钨等。其中锰、硅是强化铁素体元素，能提高弹簧钢的屈服强度。锰和硅、铬都能提高钢的淬透性，以保证大截面弹簧有良好的机械性能。铬、钼、钨除能提高钢的淬透性外还能提高钢的回火稳定性。钨、钼也能提高钢的屈服强度。钒、铌能细化晶粒，从而提高钢的强度和韧性，对疲劳极限也有良好的作用。此外，对磷、硫等杂质含量也作了规定。
二、常用弹簧钢
（一）碳素弹簧钢主要牌号是65钢，经热处理后可以得到较高的强度和适当的韧性，但淬透性低，变形后也难以校正，所以只适合于制造较小尺寸的弹簧。
（二）锰弹簧钢主要是65Mn钢，钢中加入0.8~1.2%锰使淬透性有所提高，脱碳倾向减少，但有过热倾向。锰弹簧钢，价格便宜，资源丰富，可制作截面尺寸为8~15mm 左右的小型弹簧。
（三）硅锰系弹簧钢最典型的是55Si2Mn，硅、锰的加入，使铁素体显著强化。硅加入能提高弹性极限，疲劳极限也有所提高，性能优于锰弹簧钢。随着含硅量的提高，淬透性也提高。硅量的增加也使钢的回火稳定性有所提高。硅的缺点是使钢有脱碳倾向，为了克服这些缺点，可加入锰。因此硅锰弹簧钢得到广泛应用。
（四）铬系弹簧钢最典型的是50CrV A，加入1%的铬，能提高淬透性，回火稳定性，钒能形成稳定的VC化合物，阻碍奥氏体晶粒长大，从而细化晶粒，从而提高强度和韧性。50CrV A钢不但有一但有好的淬透性、高的强度、并有高的回火稳定性，在500~550℃回火后，仍有高的强度极限和屈服极限。因此，此钢可作大截面的受拉力较高的螺旋弹簧，以及工作温度低于300℃的气阀弹簧、喷油嘴弹簧等。
在钢中加入钨、铬、钒能大大提高回火稳定性，30W4Cr2V A就是一种高强度耐热弹簧钢，可在≤500℃条件下使用。
55SiMoVNb钢是结合我国资源面发展的一种优质弹簧钢，它是在硅锰系基础上加入微量钼、钒、铌、硼等元素，从而使钢具有高的强度，较高的屈服强度，脱碳倾向小，疲劳寿命高，淬透性好等优点，可制造各种螺旋弹簧和扭杆弹簧。
弹簧钢的热处理主要有两种：一种是淬火、回火；另一种是，只作低温消除应力处理。
第四节滚动轴承钢
滚动轴承钢主要用于制造内外套圈及滚动体，而保持架多用08和10号钢等其它金属材料制造。为了满足轴承高硬度、高耐磨性和高疲劳性能，轴承在使用状态下的金相组织，最好是在高碳隐晶马氏体基体上均匀地分布着细小分散的碳化物颗粒，为保证轴承尺寸的稳定性，显微组织中的残余奥氏体数量应尽量减少。
一、滚动轴承钢的化学成分特点
1．高碳当含碳量超过0.70~0.80%时,淬火后的硬度才能达到最高值，同时才能获得一定量的耐磨的碳化物，但含碳量过多，会增加钢的脆性。
2．以铬为基本的合金元素一方面铬可以提高钢的淬透性；另一方面铬的碳化物（合金渗碳体）非常细小、均匀，对钢的耐磨性，尤其是接触疲劳强度十分有利。此外，铬还能提高钢的淬硬性。但含铬量超过 1.65%以后，淬火后残余奥氏体量增多，反而会使硬度和尺寸稳定性降低，所以一般控制含铬量在1.65%以下。
3．加入硅、锰等可进一步提高淬透性，适于制造大型轴承。但硅会增加钢中夹杂和脱碳倾向，锰会促进晶粒长大和增加残余奥氏体量，所以钢中硅、锰含量不宜过多，一般控制在：硅0.40~0.70%，锰0.90~1.20%之间。
4．纯净度要求很高夹杂物往往是接触疲劳破坏源，轴承钢对夹杂含量要求极严，有害元素硫含量要求≤0.02%,磷含量在求≤0.027%,二者之和不大于0.045%。
二、常用滚动轴承钢
轴承钢中沿用最久、应用最广的是高碳铬轴承钢，有良好的加工工艺性，能得到稳定的组织和高的硬度，有良好的耐磨性和接触疲劳抗力，能比较满意的防锈性能，合适的弹性和韧性，价格也较低。其中以GCr15钢用量最大，GCr15SiMn次之，GCr6与GCr9用量较少。高碳铬钢还可以用来制造块规等高级量具、冷变形模具、机床丝杆以及柴油机油泵上的精密偶件等工件。
Cr4Mo4V钢可制造在300℃以下使用的轴承；W9Cr4V2Mo钢可制造工作温度达600℃的高温轴承；在海水及硝酸等到介质中工作的轴承，可有9Cr18（不锈轴承用钢）来制造。
二、轴承零件的加工路线
套圈：备料-锻造-球化退火-机械加工-淬火、低温回火-磨削加工至尺寸要求。
滚珠：备料（棒料）-冷镦-软磨-淬火、低温回火-硬磨-附合回火-抛光。
第二篇工具钢
凡用来加工材料或度量尺寸的器具统称为工具。用来制作工具的钢称之为工具钢。
工具钢分为：刃具钢、模具钢和量具钢三类。按化学成分来分，分为碳素工具钢、合金工具钢和高速钢等。
第一节刃具钢
刃具钢分：碳素刃具钢、低合金刃具钢及高速钢
一、碳素刃具钢及低合金刃具钢化学成分特点和热处理特点
（一）化学成分特点
1．高碳马氏体的硬度取决于含碳量，含碳量大于0.6%时硬度才可能性达到最大值；钢的耐磨性除取决于基体马氏体的硬度外，还与其上是否均匀分布有过剩的碳化物有关。碳素刃具钢含碳量：0.65~1.2%；低合金钢含碳量：0.8~1.4%。
2．合金元素碳素刃具钢淬透性差，易过热，红硬性低，变形大。在此基础上加入合金元素，形成合金刃具钢。合金元素的作用：
（1）提高淬透性，如铬、锰、硅。
（2）细化晶粒，如钨、钒、铬。
（3）形成稳定的碳化物以增加耐磨性，如钨、钒、铬。
（4）使碳化物均匀分布，如硅。
（5）增加回火稳定性，如硅。
（二）热处理特点
碳素刃具钢和低合金刃具钢绝大多数是过共析钢，为了获得马氏体基体及细小均匀分布的碳化物组织，需先进行球化退火，然后进行淬火和低温回火。
二、碳素刃具钢
（一）亚共析碳素刃具钢（如T7、T8）塑性好，韧性较好，适于制造受冲击负荷的刃具（如錾子）和切削软材料的刃具（如木工刃具）。
（二）共析碳素刃具钢（如T8A、T8Mn）易过热，机械性能较低，应用较少，有时用作锯条、冲头。
（三）过共析碳素刃具钢（如T10A、T12A）不完全淬火后钢中有过剩碳化物，耐用磨性较高，可作丝锥、板牙、手锯等。
三、低合金刃具钢
（一）铬钢铬含量在1.6%以下，主要是增加耐磨性和淬火，对于细化晶粒也有一定的作用；当含铬量大于1.5%时，会增加碳化物和不均匀性，引起机械性能下降，并使切削性能变坏。常用的有Cr2及Cr06。
（二）铬硅钢常用钢号是9SiCr，硅的作用是强烈地提高回火稳定性，并使碳化物分布均匀。所以它的淬透性、淬硬性和回火稳定性比铬钢更高。可作板牙、丝锥、铰刀、钻头、搓丝板等。但硅会使脱碳倾向严重和退火后硬度偏高，造成可切削性较差。
（三）铬钨锰钢常用钢号是CrWMn，由于铬、锰同时加入，具有较高的淬透性。铬、钨、锰都是碳化物形成元素，钢中碳化物较多，因而具有较高的硬度（可达HRC64~66）和高的耐磨性，由于钨能细化晶粒，因而钢的韧性较好。铬、锰都降低Ms点，因此，
淬火后残余奥氏体量较多，淬火变形量很小，故有“低变形钢”之称。但回火稳定性不及9SiCr钢，当回火超过250℃时，硬度就降至HRC60以下，此外，此钢还对形成网状碳化物比较敏感。常作拉刀、长丝锥等，也可制造冷作模具及量具。
（四）锰钒钢以9Mn2V常见。锰显著提高淬透性，也有增大晶粒长大的倾向，但有钒的存在，过热敏感性不很大。此钢适用于制造变形小的刃具，也可制造冷作模具及量具。
（五）铬钨钢常用是CrW5钢，此钢热处理后可得到很高的硬度和很高的耐磨性。但淬透性不高，需用水淬火，回火稳定性也不高。含钨量高，碳化物不均匀，韧性较低，。一般只制造低切削速度、截面不大、形状简单的刃具，如雕刻刃具等。
四、高速钢
高速钢突出的特点是高的红硬性，在刃具切削加工温度高达500~600℃时，仍能保持高的硬度（HRC60）。红硬性取决于组织状态，即最终热处理后应是高碳、高合金度的回火马氏体基体，其上分布着细小、均匀、稳定的合金碳化物的组织。
一、高速钢的化学成分特点
（一）高碳控制在0.7~1.5%之间。可保证形成足够的合金碳化物量和马氏体中有足够的含碳量，使钢具有高的耐磨性和高的硬度；同时，使淬火后的马氏体中的合金度提高，从而增大二次硬化效果，有利于红硬性的提高。
（二）大量的钨或钼主要目的是造成二次硬化，以保证高的红硬性。
（三）加入钒以提高钢的耐磨性。
（四）加入铬以提高钢的淬透性。
（五）为进一步提高高速钢的硬度和红硬性，可向钢中加入钴、铝等到合金元素。
二、高速钢的种类和常用钢号
（一）钨系高速钢具有很高的红硬性，可在600℃以下工作，缺点是碳化物不均匀性严重，脆性较大，易产生崩刃现象。如W18Cr4V。
（二）钼系高速钢
（三）钨钼系高速钢兼有钨系和钼系高速钢两者的优点，即较高的红硬性和耐磨性，较小的脱碳倾向与过热敏感性，同时碳化物较细、分布较均匀，热塑性及韧性较高。其中常用的是W6Mo5Cr4V2，在许多国家已取代W18Cr4V。
第二节模具钢
分为冷作模具钢和热作模具。
一、冷作模具
（一）化学成分特点和热处理特点
（1）高碳多在1.0 %以上,有时甚至高达2%。
（2）加入较多的铬、锰、钨、钼、钒等元素，尤其是铬。
（二）热处理特点不完全淬火+低温回火。模具钢在加工成型前要进行球化退火。
冷作模具钢分：碳素刃具钢、低合金刃具钢、高碳高铬钢和高碳中铬钢以及高速钢
和基体钢。
二、冷作模具用碳钢及低合金钢
冷作模具用碳钢有：T8、T10A、T12A几种，尤以T10A应用最为遍。这类钢适于制造工作时受力不大、形状简单、尺寸较小的模具。低合金钢有：CrWMn、9Mn2V、9SiCr，此外还有GCr15等。主要是用于制造在工作时受载较轻，但形状复杂或尺寸较大的模具。
冷作模具用碳钢及低合金钢的热处理是1）球化退火2）淬火与低温回火。
三、Cr12型高碳高铬钢Cr12型钢主要有Cr12和Cr12MoV两种。
1．Cr12型钢的化学成分含有大量的碳和大量的铬，此外还有少量的钼和钒。
碳保证形成足够的碳化物，保证淬火后马氏体的硬度，还有细化晶粒的作用；并提高钢的耐磨性。
铬主要合金元素，与碳形成使金渗碳体及合金碳化物，具有高硬度和高耐磨性。此外，由于大量铬的存在，大大提高了钢的淬透性和回火稳定性，并可使钢产生二次硬化现象。
钼增加钢的淬透性和细化晶粒。
钒既能细化晶粒增加韧性，又能形成高硬度的VC，进一步提高钢的耐磨性。
因此，Cr12钢具有很高的耐磨性（比一般低合金工车间工具钢高3~4倍）；高的淬透性和热处理变形小等特点，应用广泛。
2．Cr12型钢的特点
（1）碳和合金元素含量高，导热性差。锻造和热处理加热时要预热。冷却速度要缓慢。
（2）碳化物多，铸态碳化物偏析严重，有网状共晶莱氏体存在（故也称莱氏体钢），故在机加工前应进行合理的锻造，以改善碳化物的分布状况。
（3）奥氏体等温转变曲线很靠右，中温转变区奥氏体很稳定。所以淬透性很高，油冷能淬透300~400mm。
（4）Ms点低，淬火后残余奥氏体量很多。所以淬火变形小。
（5）二次硬化现象明显。
3．热处理特点
1）退火（一般是球化退火）。
2）淬火和回火Cr12型钢的回火脆性区在300~370℃之间，应避免在此温度范围内回火。
四、热作模具用钢
热作模具分热锻模和压铸模
一）热锻模用钢要求有良好的综合机械性能，其组织最好为回火屈氏体。
（一）热锻模用钢化学成分特点和热处理特点
（1）中碳过高则韧性下降，过低则强度不足，一般在0.4~0.6%之间。
（2）加入较多的提高淬透性的元素，如铬、镍、锰等。
（3）加入能抑制回火脆性的元素钼。钼的加入，还能提高钢的回火稳定性。
热锻模用钢热处理与调质钢相似，完全淬火后在550℃左右回火。
（二）常用热锻模用钢主要有5CrNiMo及5CrMnMo。它们的淬透性很高，例如截面300×300×400mm的锻模，和820℃油淬和在500℃回火后，其截面各处的硬度相当均匀，心部的硬度比表面仅低10~20HB。5CrNiMo有良好的综合机械性能，加热到500℃时仍能保持高的强度极限和屈服强度，但在500~550℃以上时，塑性变形抗力急剧下降；5CrMnMo比5CrNiMo淬透性略低，过热敏感性稍大。
二）压铸模用钢
（一）压铸模用钢
压铸模以3Cr2W8V钢为典型钢种。含碳量不高，但由于钨、铬含量高，组织上仍属于过共析钢，它是按照“低碳高速钢”这样一个基本合金化方案设计的。碳是保证得到一定硬度的主要元素。由于含碳量少，导热性较好，韧性也较高。钨能显著提高钢的回火稳定性，使钢具有较高的红硬性和热强性；铬提高淬透性和抗氧化性；钒主要是细化晶粒，改善韧性，并增强回火过程中的二次硬化效果。
由于合金元素（特别是铬和钨）的作用，使3Cr2W8V钢的过冷奥氏体非常稳定，有较高的淬透性，厚度在100mm以下者均可在油中淬透。
3Cr2W8V钢热处理分预先热处理和最终热处理。
1）预先热处理即等温球化退火，退火后组织为珠光体+过剩碳化物。
2）最终热处理即淬火和回火。
三）模具的热处理变形
一、减少模具变形的措施
1）正确选择淬火的加热温度
一般模具用钢选取下限，可减少马氏体的正方度，从而减少变形。微变形钢，如CrWMn、Cr12、Cr12MoV，因其残余奥氏体量随加热温度的提高而增多，故宜选取上限的加热温度。
2）尽量采用预热
尺寸较大，合金元素含量较高，故导热性差，在加热过程中容易由于内外温差大而引起变形，所以模具在加热时，应缓慢加热，最好是进行预热。
3）正确选择冷却齐质
在保证硬度的前提下，尽量采用缓和和冷却介质，如能采用分级淬火、等温淬火或分级-等温淬火则更好。
4）进行预冷
在不影响模具刃口硬度与不产生严重氧化情况下，尽量采用淬火预冷。
5）在Ms点以下缓冷
发生马氏体转变时，产生巨大的组织应力容易引起变形，合金钢尤为严重，因此，
在Ms点以下宜采取较缓慢的冷却。
6）及时回火
尤其是合金钢，淬透性大，导热性差，产生的内应力很大，所以淬火后，及时回火。
第三节量具用钢及热处理
一、量具用钢的化学成分特点
1．高碳含碳量一般在0.90~1.5%之间，以保证得到很高的硬度与耐磨性。
2．加入铬、钨、锰等合金元素，以便形成合金碳化物，进一少提高钢的耐磨性，增加淬透性。
二、量具有用钢的选择
1．高精度的量具（如块规、塞规等），通常用高碳的低合金钢来制造，如GCr15、CrMn和CrWMn等。
2．对于形状简单、精度要求不高的量具，采用高碳刃具钢（如T10A、T12A等）来制造。
3．对于长形或平板状，如卡规、样板及直尺等，宜采用15钢、20钢、15Cr、15CrMn 等渗碳钢。
4．对在受腐蚀条件下工作的量规，可用4Cr13钢来制造，淬火硬度可达HRC56~58。
第三篇特殊性能钢
特殊钢，是指具有特殊的物理或化学性能的钢，分为不锈钢、耐热钢、超高强度钢、磁钢等。
第一节不锈钢
一、合金元素对不锈钢组织和性能的影响
1．铬的影响
决定不锈钢耐蚀性能的主要元素是铬，这是由于若钢中含有足够量的铬，钢在氧化性介质中就可形成以Cr2O3为基体的稳定的表面防护膜；同时，铬能够有效地提高固溶体的电极电位，从而使钢不受腐蚀。铬不锈钢中铬的含量都在13%以上。
2．碳的影响
钢中含碳量越高，其抗腐败性就越低。不锈钢含碳量一般都比较低，大多在0.1~0.2%之间，一般不超过0.4%。当要求高的硬度与耐磨性时，才将含碳量提高至0.85~0.95%(如9Cr18钢),但为了保持一定的耐蚀性能，这类钢的含铬量也相应地要高一些。
3．镍的影响
当镍和铬配合时，镍提高钢的耐蚀作用就显著地表现出来。当含铬18%的铬钢中加入8%镍后，可以获得完全奥氏体组织，这就是广泛应用的18-8型铬镍奥氏体不锈钢，这种钢除了具有高的耐蚀性外，还具有良好的冷变形及焊接性能，并且没有磁性。
4．锰和氮的作用
5．钛和铌的作用钛和铌的作用是防止晶间腐蚀。
二、不锈钢的分类及热处理
1．铁素体不锈钢含碳量一般均小于0.15%，含铬量为13~30%。主要有0Cr13钢、Cr17型和Cr25型。0Cr13钢机械性能和耐蚀性较差，只能在弱腐蚀介质中使用。
Cr17型和Cr25型钢由于含铬量高，因此有良好的高温抗氧化性和耐用腐蚀性能，被广泛地用于硝酸和氮肥等到化工设备。含铬25~28%的钢还可用于炉用构件（如马弗罐、热电偶套管等）。这类钢又称高铬铁素体钢。主要缺点是脆性大，原因是：1）加热超过再结晶温度后，晶粒出现长大趋势，至900℃以上时，晶粒显著粗化。这是因为它是单相组织，无相变之故。通常Cr25型钢的热变形温度不超过750℃。
2）“475℃脆性”含铬超过15%时，在400~500℃范围内停留较长时间后，室温冲击韧性和塑性接近于零值。最高脆化温度接近475℃，所以称作“475℃脆性”。“475℃脆性”具有还原性，可以通过加热至600~650℃保温1h后快冷予以消除。
3）σ相的析出σ相具有很高的硬度和脆性，析出时并伴有大的体积变化，故引起很大脆性。还能引起晶间腐蚀。
2．马氏体不锈钢主要有Cr13型和Cr17型两种。Cr13型马氏体不锈钢的耐腐蚀性较差，机械性能可通过热处理进行强化。另外价格低廉，因此在腐蚀性较弱的介质中，且又要求高的机械性能的条件下得到广泛应用。Cr13型钢通常是在淬火和回火后使用的。相交温度约800℃，加热超过800℃后空冷即可得到马氏体。淬火加热温度常控制在1000℃左右。回火时应避免在400~600℃范围内回火。1Cr17Ni2钢由于有2%的Ni，钢的基体组织由单相铁素体过渡到α+γ两相组织，淬火时γ相转变为马氏体。它既有Cr17型不锈钢的耐用蚀性，又有Cr13型马氏体不锈钢的强度，所以被广泛应用。
3．奥氏体不锈钢除了具有耐腐蚀性能外，还有高的塑性，易于加工成各种形状；加热时不发生α→γ相交，焊接性能良好；韧性及低温韧性好。没有冷脆性倾向；不具有磁性。还可作为550℃以上工作的热强钢。缺点是价格昂贵，容易加工硬化。是应用最广泛的一类钢。
高铬钢通常是铁素体组织，加热时不发生α→γ相变，但是在高铬钢中加入扩大γ区的镍，随着镍量的增加，在镍和铬的相互作用下，γ区不断扩大，当含镍量达到8%时，整个组织基本上为奥氏体，几乎没有α→γ的转变，形成典型的18-8奥氏体不锈钢。如：0Cr18Ni9，1Cr18Ni9，2Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，等。
18-8型不锈钢在400~800℃温度范围内长时间保温会出现晶间腐蚀，呈黑色网状分布于晶界，为防止晶间腐蚀，可采取固溶处理、降低钢的含碳量、加入形成稳定碳化物的钛和铌等办法。
4．奥氏体-铁素体不锈钢在18-8钢的基础上，提高形成铁素体元素的含量，便可获得具有奥氏体与铁素体复相组织的不锈耐酸钢。它有较好的机械强度和焊接性，焊后不需热处理，晶间腐蚀和应力腐蚀倾向她较小，故应用广泛。有1Cr18Mn10Ni5Mo3N及0Cr17Mn13Mo2N。
第二节耐热钢
耐热钢分为热强钢、抗氧化钢和气阀钢。按耐热钢正火后的显微组织分类，可分为：
珠光体或珠光体铁素体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢、奥氏体耐热钢。
一、抗氧化钢工业炉用钢分为铁素体抗氧化钢和奥氏体抗氧化钢两大类。
（一）铁素体抗氧化钢此类钢具有铁素体不锈钢类似的特点：有晶粒长大的倾向，韧性较低，不宜做承受冲击负荷的零件。如过热器吊架、退火炉罩、热交换器等，牌号有1Cr13Si3、1Cr18Si2、1Cr25Si2等，最高抗氧化温度依次为900℃、1050℃和1150℃。
（二）奥氏体抗氧化钢根据化学成份分为铬-镍系、铬-锰-氮系和铁-铝-锰系三类。铬-镍系抗氧化钢中的含铬量均在18%以上，分为20-14、25-20、18-25几种。3Cr18Ni25Si2钢是一种常用的奥氏体抗氧化钢，经1000~1050℃固溶处理后空冷使用。它既可做炉底板也可做箱式炉及渗碳炉的风扇轴或渗碳罐等。但因含镍量高，在含硫的介质中不稳定，于600~900℃温度下长期使用会产生晶间腐蚀。
铬-锰-氮抗氧化钢的典型牌号为3Cr18Mn12Si2N钢，广泛用作中温箱式炉炉底板，带式加热炉的链条，并可做渗碳罐、料筐等。这种钢具有良好的室温和高温机械性能，抗急冷急热性好，焊接和铸造性能也比较好。铁-铝-锰抗氧化钢中加入了10%Al，因此为铁素体、奥氏体两相组织，铁素体呈枝状分布，基体为奥氏体，有6Mn28Al7TiRe和6Mn28Al9TiRe，均于铸态下使用，使用温度1000~1100℃。常用作十字铁、料盘、炉栅等。
二、热强钢
1）珠光体热强钢合金元素少，工艺性能好，广泛用作于600℃以下工作的动力工业和石油工业的构件，如锅炉管子、气包及它们上的紧固件。常用牌号有：12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV等。热处理一般是正火后再回火，回火温度要高于使用温度100℃。
2）马氏体热强钢分两类，一是Cr13型（不锈钢）；另一类是铬硅钢，常用的有4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等，此类钢属气阀钢，经调质后，广泛应用于700℃以下的各种发动机的排气阀。
3）铁素体热强钢与铁素体抗氧化钢相同。
4）奥氏体热强钢用来制造汽轮机叶片、轮盘、发动机气阀和喷气发动机的某些零件，工作温度600~750℃之间。
第三节其它特殊性能钢
一、超高强度钢一般认为抗拉强度在1400~1500MN/m2以上的钢算做高强度钢。可分为：低全金超高强度钢、马氏体时效钢、中合金超高强度钢和沉淀硬化超高强度不锈钢四类。
1．低合金超高强度钢一般在1500~2000 MN/m2，强度和含碳量之间的关系：MN/m2=2940×C+820 低合金超高强度钢的含碳量一般在0.30~0.50%之间。30CrMnSiNi2A是我国使用最广泛的一种超高强度钢，它是在30CrMnSiA钢的基础上加入 1.4~1.8%镍后得到的。镍的加入提高了钢的强韧性，经淬火、低温回火后，δ=1700~1800 MN/m2，αk=80~90J/cm2。4340钢即40CrNiMo钢，是国外应用最广的具有b
超高强度的调质钢。低合金超高强度钢常用于制作飞机上一些负荷很大的和很重要的零
件，如主起落架的支柱、轮叉、机翼主梁等。
2．马氏体时效钢低合金超高强度钢强度极限已达2000 MN/m2，但韧性，特别是断裂韧性不能满足航空和宇航的要求；此外，切削加工及焊接性也不能满足要求。马氏体时效钢是一种具有高的强韧性和超高强度钢。马氏体时效钢是一种以铁、镍为基础的高合金钢，按其含镍量又分为18%Ni、20%Ni和25%Ni三种。马氏体时效钢含碳量<0.03%，经固溶处理后超低碳的高镍马氏体具有良好的韧性；再经时效处理，利用金属间化合物在含碳极低的高镍马氏体中弥散析出达到强化，最终获得高强韧性。热处理工艺包括两个工序：（1）加热，使合金元素溶入奥氏体中，进行固溶处理，然后淬成马氏体。（2）时效，达到最后的强度值。它常用于飞机起落架、空间飞船壳体、火箭发动机外壳等。
3．中合金超高强度钢此类钢包括含铬5%的热作模具钢和新发展的基体钢。
4．沉淀硬化不锈钢一种是在18-8型奥氏体不锈钢基础上发展起来的奥氏体-马氏体型沉淀硬化不锈钢；另一种是在Cr13型马氏体不锈钢基础上发展起来的低碳马氏体沉淀硬化不锈钢。
合金钢及热处理工艺 第一篇结构钢 各类结构钢的含碳量及热处理方法 第一节调质钢 调质钢分低淬透性调质钢中淬透性调质钢高淬透性调质钢 一、低淬透性调质钢油淬临界直径最大为30~40mm，合金元素种类少，总含量不大于 2.5%，常用的有铬钢、锰钢、铬硅钢和含硼钢。如30Cr、35Cr、40Cr、45Cr、30Mn2、 35Mn2、40Mn2、45Mn2、50Mn2、42Mn2V、40MnB等 （一）40Cr过热倾向不大，淬火性较好，回火稳定性较高，经调质后能获得较高的综合机械性能。因此它是应用最广的调质钢之一。 40Cr有两种加工路线；1）硬度较高（HB341~451）锻造-正火（退火）-加工-调质 2）硬度较低（HB255~285）锻造-调质-加工调质前是否进行正火或退火，关键在于锻造的掌握上，掌握得好，可以从略。淬火温度水淬830~850℃；油淬850~870℃。40Cr也可以制造经表面硬化处理的零件，如气体碳氮共渗，感应加热。 （二）45Mn2能促进钢的晶粒长大，显著提高钢的淬透性，45Mn2有较敏感的回火脆性，高温回火后要快冷（水或油中冷却）。淬火温度810~840℃，油淬。 （三）硅锰钢硅全部溶入铁素体，固溶强化效果显著，但含量过多（＞2%）将会较多地降低塑性和韧性。硅能提高淬透性，单一不明显，与锰或铬复合加入，效果显著。但与锰或铬共存，回火脆性敏感。此外，含硅的钢易产生脱碳现象。 常用的有35SiMn和42SiMn，它们既没有锰钢那样容易过热，也没有硅钢那样容易脱碳，但高温回火后必须快冷。 （四）含硼调质钢硼突出的作用是提高淬透性，并且加入量很少（0.0005~0.001%）时就效果显著,当有效硼在0.001%以下时,淬透性随含硼量增加增加,当超过0.001%,淬透性保持不变,超过0.003%,冲击韧性下降,即”硼脆”超过0.007%引起热脆性,增加热加工困难.含硼量一般都控制在0.0005~0.0035%,可代替1.6%Ni、0.3%Cr、0.2%Mo、0.2~0.7%Mn 的作用.微量硼对钢的过热倾向与回火脆性倾向略有增大的作用,而对回火稳定性则无
绪论 引入: 材料金属材料 机械行业本课程得重要性 主要内容：金属材料得基本知识(晶格结构及变性） 金属得性能(力学及工艺性能） 金属学基础知识（铁碳相图、组织） 热处理(退火、正火、淬火、回火) 学习方法：三个主线 重要概念 ①掌握 基本理论 ②成分 组织性能用途热处理 ③理论联系实际 引入：内部结构决定金属性能 内部结构？ 第一章:金属得结构与结晶 §1-１金属得晶体结构 ★学习目得:了解金属得晶体结构 ★重点：有关金属结构得基本概念:晶面、晶向、晶体、晶格、单晶
体、晶体,金属晶格得三种常见类型. ★难点：金属得晶体缺陷及其对金属性能得影响. 一、晶体与非晶体 1、晶体:原子在空间呈规则排列得固体物质称为“晶体"。（晶体内得原子之所以在空间就是规则排列，主要就是由于各原子之间得相互吸引力与排斥力相平衡得结晶。） 规则几何形状 性能特点: 熔点一定 各向异性 2、非晶体：非晶体得原子则就是无规则、无次序得堆积在一起得(如普通玻璃、松香、树脂等）。 二、金属晶格得类型 1、晶格与晶胞 晶格：把点阵中得结点假象用一序列平行直线连接起来构成空间格子称为晶格. 晶胞:构成晶格得最基本单元 2、晶面与晶向 晶面：点阵中得结点所构成得平面。 晶向：点阵中得结点所组成得直线 由于晶体中原子排列得规律性，可以用晶胞来描述其排列特征。(阵点(结点）:把原子（离子或分子）抽象为规则排列于空间得几何点,称为阵点或结点。点阵：阵点(或结点）在空间得排列方式称
晶体。) 晶胞晶面晶向 3、金属晶格得类型就是指金属中原子排列得规律。 7个晶系 1４种类型 最常见:体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格 (1)、体心立方晶格:(体心立方晶格得晶胞就是由八个原子构成得立方体,并且在立方体得体中心还有一个原子）。 属于这种晶格得金属有：铬Cr、钒Ｖ、钨Ｗ、钼Ｍｏ、及α—铁α-Fe 所含原子数 1/8×8+1=2（个) (2）、面心立方晶格：面心立方晶格得晶胞也就是由八个原子构成得立方体,但在立方体得每个面上还各有一个原子。 属于这种晶格得金属有：Al、Cu、Ｎi、Pb(γ-Fｅ）等 所含原子数1／８×8+6×1/２=4（个） （3）、密排六方晶格：由1２个原子构成得简单六方晶体，且在上下两个六方面心还各有一个原子，而且简单六方体中心还有3个原子。 属于这种晶格得金属有铍（Be）、Ｍg、Zｎ、镉(Ｃd)等。 所含原子数 1/6×6×2+1／2×2+3=6(个） 三、单晶体与多晶体 金属就是由很多大小、外形与晶格排列方向均不相同得小晶体组成得,
45钢热处理工艺研究 在从石器时代进展到钢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。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。 太钢六轧厂生产的优质碳素结构钢45钢主要用于汽车和航空工业等行业，由于45钢球化处理后可以显著提高塑性和韧性，便于机械加工和防止冲压变形开裂，因此用户对45钢的球化要求非常严格。针对六轧厂煤气罩式退火炉的设备状况和特点，对45钢的球化问题进行分析研究，确定了较为可行的热处理工艺。 对于45号钢推荐热处理温度：正火850度，淬火840度，回火600度。
45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用来做模板，梢子，导柱等，但须热处理。 1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。 实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度。 渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。其表面含碳量0.8－－1.2％，芯部一般在0.1－－0.25％（特殊情况下采用0.35％）。经热处理后，表面可以获得很高的硬度（HRC58－－62），芯部硬度低，耐冲击。 如果用45号钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马氏体，失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料，含碳量都不高，到0.30％芯部强度已经可以达到很高，应用上不多见。可以采用调质＋高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。
合金钢管道焊接热处理要点
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焊接作业指导书 （含焊接热处理工艺） 合金钢管道(１5CｒMoG) 编制人： 审核人： 批准人： 建设机械分公司技术质量部
目录 一、适用范围?错误!未定义书签。 １.1总则?错误!未定义书签。 二、编制依据?错误!未定义书签。 三、工程一览?错误!未定义书签。 四、对焊工及热处理工的要求?错误!未定义书签。 五、焊接材料的选择........................................................................................ 错误!未定义书签。 六、焊接设备、材料及焊接环境的要求........................................................ 错误!未定义书签。 七、主要施工机具?错误!未定义书签。 八、焊接施工.................................................................................................... 错误!未定义书签。 ８．1材料验收 ................................................................................. 错误!未定义书签。 8.２焊接工艺及流程 ...................................................................... 错误!未定义书签。 九、焊接热处理................................................................................................ 错误!未定义书签。 9.1作业项目概述 ............................................................................. 错误!未定义书签。 9.2作业准备 ..................................................................................... 错误!未定义书签。 9.3作业条件?错误!未定义书签。 9.4热处理作业程序?错误!未定义书签。 9．5 质量检查与技术文件?错误!未定义书签。 十、质量检验?错误!未定义书签。 十一、安全技术措施........................................................................................ 错误!未定义书签。
金属材料与热处理 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
《金属材料与热处理》教学大纲 一、课程的性质和任务 本课程是一门专业技术基础课，实践性较强，必须经过生产实习增强感性认识，再通过理论学习才能理解和掌握常见金属材料性能、组织、结构和热处理方法的特点；了解非金属材料的基本知识。为学后续的专业课打下坚实的基础。 二、课程教学目标 1、掌握机械工程材料的基本知识，能够正确选择材料。 2、掌握常见的金属热处理的方法、特点及应用范围 3、了解非金属材料基础知识。 三、教学内容和要求 1、金属材料基础知识 常见金属材料及其性能、金属的结构及结晶、合金的结构和组 织、铁碳合金相图、碳钢及合金钢、铸铁、有色金属。 2、热处理基础知识 钢在冷却（加热）时的转变过程、钢的普通热处理工艺、钢的表 面热处理工艺、钢的化学热处理工艺。 3、非金属材料 非金属材料的种类、特点、性能及应用。 四、《工程材料》课程的主要要求 1、常用金属材料及热处理工艺的基础知识，为后续相关专业课打下坚实基础。
2、通过本课程的学习，使学生能根据合理的选择材料和热处理方法。 3、在教学过程中贯彻理论联系实际的原则，在讲授理论时要注重和生产实习相结合，增强学生对理论知识的理解。 4、本课程建议安排在学生学完机械制图及计算机制图、工程力学、机械设计基础、金工实习课程之后讲授。 五、《金属材料与热处理》课程质量标准与考核方式 课程质量标准是培养学生掌握金属材料及热处理原理和非金属的基础知识，重点培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。成绩考核方式按照天津石油职业技术学院课程成绩考核评价管理制度执行，采用单独考查方式，平时考核占考核评价成绩30％，期末考试占考核评价成绩40％，实验占考核评价成绩30％，考查采用5级制。 六、课时分配表
45号钢热处理工艺 1 45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火, 换算成布氏硬度大约是380,470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下: 淬火温度:840?水淬 回火温度:150?回火，硬度约为57HRC;200?回火，硬度约为55HRC;250?回火，硬度约为53HRC;300?回火，硬度约为48HRC;350?回火，硬度约为45HRC;400?回火，硬度约为43HRC;500 ? 回火，硬度约为33HRC;600?回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (?) 20钢 735-855 (?) 45钢 724-780 (?) T8钢 730 -770(?) T12钢 730-820 (?) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo:正火温度850-900?，45号钢正火温度850?左右。
4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为:钢棒与锻件960?空冷 + 700,720?回火，空冷。最终热处理工艺: 1、淬火: 第一次预热:300,500?， 第二次预热840,860?; 淬火温度:1020,1050?; 冷却介质:油，介质温度:20,60?， 冷却至油温;随后，空冷，HRC=60,63。 、回火: 2 经过以下淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下: 加热温度400,425?，得到HRC=57,59。 说明:在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区，在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400?，这个区间回火，韧性最好，并且有良好的耐磨性。如果淬火后，采用深冷处理(理想的温度是零下120)与中温回火相结合，会得到良好使用效果和高寿命。Cr12MoV的回火脆性温度范围在325~375?。CR12MoV380-400回火后硬度在56-58HRC做冷冲模冲韧性好的材料具有不易开裂的优点，特别是在原材料质量不是很好的情况下，用此方法经济实惠。
（合金钢） （一）填空题 1. 根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为、、 三大类。 2. Q235AF表示σs =MPa，质量为级的钢。 3.Q390A表示σs =MPa，质量为级的钢。 4.钢中提高淬透性元素的含量大，则过冷奥氏体，甚至在空气中冷却也能形成马氏体组织，故可称其为空淬钢。 5.高的回火稳定性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度（≧60HRC），这种性能称为。 6.易切削钢是指钢中加入S，Pb、等元素，利用其本身或与其他元素形成一种对切削加工有利的化合物，来改善钢材的切削加工性。 7.钢的耐热性是和的综合性能。耐热钢按性能和用途可分为和两类。 8.常用的不锈钢按组织分为、、。 （二）判断题 1.随着合金元素在钢中形成碳化物数量的增加，合金钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。（） 2.合金元素中的镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大。（） 3.高速钢的铸态组织中存在莱氏体，故可称为莱氏体钢。（） 4.高熔点的合金碳化物、特殊碳化物使合金钢在热处理时不易过热。（） 5.由于合金钢的C曲线向右移，临界冷却速度降低，从而使钢的淬透性下降。（） 6.Q345钢属于非合金钢。（） 7.合金渗碳钢是典型的表面强化钢，所以钢中含碳量w C＞0.25％。（） 8.截面较大的弹簧经热处理后一般还要进行喷丸处理，使其表面强化。
（） 9.GGr15钢中铬的质量分数为1.5％，只能用来制造滚动轴承。（） 10.20CrMnTi是应用最广泛的合金调质钢。（） （三）选择题 1.钢中的元素引起钢的热脆，钢中元素引起钢的冷脆。 A.Mn B.S C. Si D.P 2.含有Cr、Mn、Mo、W、V的合金钢，经高温奥氏体充分均匀化并淬火后，至500～600℃回火时，硬度回升的现象，称为。 A.回火稳定性 B.回火脆性 C.二次硬化 3.制造截面尺寸在30mm以下的汽车变速齿轮、轴等，选用。 A. 20Cr B.40Cr C.20CrMnTi 4.机床齿轮、轴、汽车半轴，常选用。 A.40Cr B.45 C.35CrMoAl 5.截面较大，形状复杂、工作条件繁重的各种冷冲模用。 A.T12A B.Cr12 C.Cr12MoV D.9Mn2V 6.大多数合金元素都能溶于铁素体，产生固溶强化，使铁素体。 A. 强度、硬度提高 B.塑性下降 C.韧性下降 7.滚动轴承的锻件毛坯必须经处理。 A.正火 B.完全退火 C.球化退火 8.弹簧钢的热处理采用处理。 A.淬火+低温回火 B.调质处理 C.淬火+中温回火 9.冷作模具钢的最终热处理一般为。 A.调质 B.球化退火 C.淬火+低温回火 10.5CrNiMo制造的热锻模最终热处理为。
高等职业教育金属材料与热处理技术专业 教学基本要求 专业名称金属材料与热处理技术 专业代码550101 招生对象 普通高中毕业生 学制与学历 三年制，专科 就业面向 本专业学生毕业后主要在热处理厂、机械制造厂或模具制造厂的热处理车间或表面处理车间；钢铁公司或轧钢厂的热处理车间；热处理设备制造厂；金属材料营销公司；热处理设备营销公司；车间生产管理或工艺管理等单位工作。典型的岗位有： 一、初始岗位 1．机械零件热处理的生产操作岗位 2．热处理车间的热处理工艺编制岗位 3．热处理设备、热工仪表的维护维修岗位 4．热处理厂的热处理产品质量检验岗位 5．发蓝发黑、磷化等金属表面处理生产操作岗位 6．钢铁公司、轧钢厂金属材料力学性能和金相检验等理化分析岗位 7．热处理设备制造厂组装、调试岗位 二、发展岗位 在工作2~3年后并学习相关的知识和技能后，可从事下列岗位： 1．表面处理工艺编制岗位 2．车间工艺技术管理岗位 3．各种金属材料营销岗位 4．热处理设备的营销岗位
5．热处理工艺编制岗位 6．热处理质量检验主管岗位 培养目标与规格 本专业培养德、智、体全面发展，掌握必要的文化基础知识和金属材料与热处理专业知识，具有金属材料和零部件常规热处理工艺编制、生产操作、热处理设备使用与维护、金属材料的选用与检验、热处理质量控制、生产组织管理以及经营销售等职业能力的高技能人才。 一、专业定位 本专业学生毕业后主要从事金属材料与热处理技术相关的生产操作岗位。可进行机械零件的退火、正火、淬火、回火、表面淬火、化学热处理等各种热处理工作，可操作箱式炉、井式炉、盐炉、真空炉、可控气氛炉、中高频感应加热等设备，可进行强度、硬度、塑性、韧性、疲劳等各项金属材料力学性能的检测工作，可进行金相分析、断口分析、失效分析等金属材料检测工作，可从事发蓝发黑、喷砂、抛丸、电镀等金属材料表面处理的工作，获得一定经验后还可从事车间工艺技术管理工作，此外，根据所学专业知识，还可从事与热处理设备、金属材料营销的工作。 二、职业能力 针对企业对热处理人才的要求，热处理人才应该具备的职业能力分析见一览表。 职业能力分析表
45号钢热处理工艺 学号：XXXXXX 姓名：XXXXX 指导老师：XXX
目录 一、综述 (4) 1．调质淬火 (4) （1）淬火加热温度 (4) (2) 淬火冷却 (4) （3) 淬火冷却方法 (5) 2．45钢的调质淬火 (5) 3．回火 (6) （1）回火目的 (6) （3）常用回火方法 (6) 4．45钢淬火后的回火 (6) 二、选题依据 (7) 三、实验材料与设备 (8) 1. 实验设备 (8) 2. 实验材料 (8) 三、实验过程 (8) 1. 试样的热处理 (8) （1）淬火 (8) （2）回火 (9) 2. 试样硬度测定 (9) 3. 显微组织观察与拍照记录 (9) （1）样品的制备 (9) （2）显微组织的观察与记录 (9) 五、实验结果与分析 (10) 1. 样品硬度与显微组织分析 (10) 2. 硬度测试数据 (11) 3. 淬火对试样性能的影响 (11) （1）淬火温度的影响 (11)
（2）淬火介质的影响 (12) 4. 回火对试样的影响 (12) （1）回火温度对45钢组织的影响 (12) （2）回火温度对45 钢硬度和强度的影响 (13) （3）以45钢和T8钢为例分析碳含量对钢的淬硬性的影响 (13) 六、结论 (14) 1. 淬火条件影响样品的组织和性能 (14) 2. 回火温度影响样品的组织和性能 (14) 3. 碳元素影响样品的组织和性能。 (14) 七、参考文献 (14)
一、综述 【内容摘要】：45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30～50) ℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。 【关键字】：调质淬火45钢的调质淬火回火45钢淬火后的回火 1．调质淬火 调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。 淬火 ——淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。然后以适当速度快速冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。 目的：就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，提高强度硬度，以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。 （1）淬火加热温度 淬火温度主要是根据Fe—Fe3C相图中钢的临界点确定。亚共析钢的淬火加热温度：AC3以上30℃~50℃，使钢完全奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。共析钢、过共析钢的淬火加热温度：为AC1以上30℃~50℃，得到奥氏体和部分二次渗碳体，淬火后得到马氏体（共析钢）或马氏体加渗碳体（过共析钢）组织。 (2)淬火冷却 淬火冷却时，要保证获得马氏体组织，必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却，而快速冷却会产生很大淬火应力，导致钢件的变形与开裂。因此，淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织，又要减小变形、防止开裂。 常用冷却介质：目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。实际生产中，使用的冷却介质较多，到目前为止，尚未找到一种介质，能完全符合理想淬火冷却速度的要求。水具有较强烈的冷却能力，用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火，水冷却介质最为合适。油的冷却能力比水小，因此，生产中用油作冷却介质，只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。
45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火？ 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点(℃) 20钢735-855 (℃) 45钢724-780 (℃) T8钢730 -770(℃) T12钢730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5 Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷+ 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火：
钢的热处理 第一章钢的热处理 热处理工艺包括：将钢材或钢制件加热到预定温度，在此温度下保温一定时间。然后一定的冷却速度冷却下来，达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。 1□□钢的加热 1.1□制定钢的加热制度 加热温度、加热速度、保温时间。 1.1.1加热温度的选择 加热温度取决于热处理的目的。热处理分为：淬火、退火、正火、和回火等。 淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织，使钢具有高的硬度； 退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织，因此其加热温度不同。在具体制定加热温度时应按以下原则：热处理工艺种类及目的要求；被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态；钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。对于碳钢及低合金钢的加热温度：亚共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃； 过共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃； 亚共析钢完全退火：A C3以上20～30℃； 过共析钢不完全退火：A C3以上20～30℃； 正火A C3或A CM以上30～50℃； 1.1.2加热速度的选择 必须根据钢的化学成分及导热性能；钢的原始状态及应力状态；钢的尺寸及形状来确定加热速度。如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时，在加热是应特别注意。对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同，主要有以下几点： a) 低碳钢比高碳钢热烈倾向小； b) 碳钢比合金钢变形开裂倾向小； c) 钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小； d) 小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。 1.1.3钢在加热时的缺陷 a) 过热：过热就是由于加热温度过高，加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织，并往往出现魏氏组织，结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。 b) 强烈过热：加热温度过高或加热保温时间过长，使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的
《金属材料与热处理》期中试卷 班级学号姓名 一、填空题 1．合金元素在钢中的主要作用有、、、和。 2. 合金钢按主要用途分可以分为、、三大类。 3. 按用途不同合金结构又可分为、，机械制造用钢又可分为、、、等。 4.热成型弹簧钢的最终热处理是，以达到使用要求。冷成形弹簧钢丝在冷绕成形后只需进行，以消除在冷绕过程中产生的内应力。 5．滚动轴承钢的预备热处理是，最终热处理是。6．CrWMn钢最突出优点是，故称为钢。 7．高速钢刀具切削温度达6000C时仍能保持高的和。 8．按工作条件不同，合金模具钢可分为、两种。 9．为提高热作模具钢的导热性和韧性，其含碳量应在范围内。 10．根据腐蚀机理的不同，金属腐蚀可分为腐蚀和两种，其中腐蚀的危害更大。 二、判断题 1、除Fe 、C外还含有其他元素的钢就是合金钢……………………………………………（） 2、大部分合金钢的淬透性要比碳钢好…………………………………………………………（） 3、在相同强度条件下合金钢要比碳钢的回火温度高…………………………………………（） 4、低合金钢是指含碳量低于0.25%的合金钢…………………………………………………（） 5、3C r2W8V钢的平均含碳量为0.3%，所以它是合金结构钢…………………………………（） 6、合金渗碳钢都是低碳钢………………………………………………………………………（） 7、合金钢只有经过热处理，才能显著提高力学性能…………………………………………（） 8、G Cr15钢是滚动轴承钢，但又可制造量具、刀具和冷冲模具等，其含Cr量15 %……（） 9、Cr12W8V是不锈钢…………………………………………………………………………（） 10、滚动轴承钢是高碳钢………………………………………………………………………（） 三、名词解释
低碳合金钢铸件热处理调质工艺 材料：34CrNiMo 热处理进度---------时间记录曲线 淬火（℃）温度（℃） 860℃±10℃630℃±10℃ 均均 0.6min/mm 油 2min/mm 空 温温 0 时间（t） 0 时间（t） 工艺针对紫圣（TDS 4090-38513）标准 热处理性能要求： 直径或厚度屈服强度抗拉强度伸长率断面收缩率冲击功硬度值d≤100 800 1000 11 50 HB260-300 100≤d≤160 700 900 12 160≤d≤250 600 800 13 ＞250 540 735 13 1、装炉时：核对委托单位物流号、图件号、工件编号，工件与工件之间相互留有20～ 30mm间隙。 2、工件允许叠装，上层与下层之间要有20～30mm间隙。 3、同一批次编号装一炉，一炉装不下装两炉，以此类推，做好记号，同时，现场拍照备案。 4、对大件有效尺寸≥300mm时，升温到600℃～650℃时根据工件形状需作1～3h停留均热。 5、调质工件合格后，装盘按原顺序编号，待运。
材料：42CrMo ?80 热处理进度---------时间记录曲线 淬火（℃）温度（℃） 860℃±10℃620℃±10℃ 均均 0.6min/mm 油 2min/mm 空 温温 0 时间（t） 0 时间（t） 工艺针对紫圣（TDS 4090-38508e）标准 热处理性能要求： 直径或厚度屈服强度抗拉强度伸长率断面收缩率冲击功硬度值≤25 930 1000 11 41 25≤d≤100 700 900 12 HB240-280 100≤d≤250 600 800 13 ＞250 540 735 13 6、装炉时：核对委托单位物流号、图件号、工件编号，工件与工件之间相互留有20～ 30mm间隙。 7、工件允许叠装，上层与下层之间要有20～30mm间隙。 8、同一批次编号装一炉，一炉装不下装两炉，以此类推，做好记号，同时，现场拍照备案。 9、对大件有效尺寸≥300mm时，升温到600℃～650℃时根据工件形状需作1～3h停留均热。 10、调质工件合格后，装盘按原顺序编号，待运。
焊接作业指导书 （含焊接热处理工艺） 合金钢管道（15CrMoG） 编制人： 审核人： 批准人： 建设机械分公司技术质量部
目录 一、适用范围 (3) 1.1总则 (3) 二、编制依据 (3) 三、工程一览 (4) 四、对焊工及热处理工的要求 (4) 五、焊接材料的选择 (4) 六、焊接设备、材料及焊接环境的要求 (5) 七、主要施工机具 (5) 八、焊接施工 (6) 8.1材料验收 (6) 8.2 焊接工艺及流程 (6) 九、焊接热处理 (8) 9.1作业项目概述 (8) 9.2作业准备 (9) 9.3作业条件 (9) 9.4热处理作业程序 (10) 9.5 质量检查与技术文件 (15) 十、质量检验 (17) 十一、安全技术措施 (18)
一、适用范围 本作业指导书适用于鞍钢股份能源管控中心1#4#干熄焦余热发电项目工程的管道安装施工。 1.1总则 1、为了保证锅炉焊接热处理质量，指导焊接热处理作业，特制定本工艺。 2、本工艺适用于锅炉、压力容器、压力管道及在受压元件上焊接非受压元件的安装检修焊焊前预热、后热和焊后热处理工作。 3、焊接热处理的安全技术、劳动保护应执行国家现行的方针、政策、法律和法规有关规定。 4、焊接热处理除执行本工艺的规定外，还应符合国家有关标准规范的规定以及设计图纸的技术要求。 二、编制依据 1、施工蓝图； 2、DL/T5031-94《电力建设施工及验收技术规范管道篇》; 3、DL/T 821-2002《钢制承压管道对接焊接接头射线检验技术规程》； 4、DL/T869-2004《火力发电厂焊接技术规程》； 5、《压力管道安全技术监察规程-工业管道》TSGD0001-2009 6、GB/T17394—1998《金属里氏硬度试验方法》 7、DL/T819—2002《火力发电厂焊接热处理技术规程》 8、GB/T16400—2003《绝热用硅酸铝棉及其制品》
金属材料的性能（材料的性能一般分为使用性能和工艺性能两大类，使用性能主要包括力学性能、物理性能、化学性能）（选择题） 1.力学性能：强度（屈服强度、抗拉强度）、塑性、弹性与刚度、硬度（布氏 硬度，洛氏硬度，维氏硬度）、冲击韧性、疲劳强度 2.物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、 3.化学性能：耐蚀性、抗氧化性 常见金属的晶格类型—— 1.体心立方晶体具有这种晶格的金属有钨（W），钼（M），铬（Cr），钒（V）， α-铁（α-Fe）等 2.面心立方晶格具有这种晶格的金属有金(Au),银(Ag),铝（Al）,铜（Cu）,镍 （Ni）,γ-铁（γ-Fe）等 3.密排六方晶格具有这种晶格的金属有镁（Mg），锌（Zn），铍（Be），α- 钛（α-Ti） 根据晶体缺陷的几何特点，可分为 1.点缺陷点缺陷是指在晶体中长，宽，高尺寸都很小的一种缺陷，常见的有 晶格空位和间隙原子 2.线缺陷线缺陷是指在晶体中呈线状分布（在一维方向上的尺寸很大，而别 的方向则很小）原子排列不均衡的晶体缺陷，主要指各种类型的位错 3.面缺陷面缺陷是指在二维方向上吃醋很大，在第三个方向上的尺寸很小， 呈面状分布的缺陷 位错：位错是指晶格中一列或若干列原子发生了某种有规律的错排现象。 铁素体：铁素体是碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，为体心立方晶格，用符号F（或α）表示 简化后的Fe-Fe3C相图，画图啊亲，三个学期的铁碳相图啊有木有，都是泪啊有木有！！！书P9 共析钢由珠光体向奥氏体的转变包括以下四个阶段：奥氏体形核，奥氏体晶核长大，剩余渗碳体溶解和奥氏体成分均匀化 影响奥氏体晶粒长大的因素： 1.加热温度和保温时间加热温度愈高，保温时间愈长，奥氏体晶粒愈粗大
郑州航空工业管理学院金属材料及热处理 课程设计 学生专业：材料成型及控制工程学生姓名： 学生学号： 所在学院：机电工程学院 指导老师： 报告日期： 2015年5月14日
目录 一、实验综述---------------------------- （3） 二、实验目的---------------------------- （8） 三、实验设备---------------------------- （8） 四、实验过程---------------------------- （8） 五、实验结果---------------------------- （9） 六、实验结果分析------------------------- （12） 七、结论------------------------------- （12） 八、参考文献--------------------------- （13）
一、实验综述 45号钢综述 45 号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。45号钢主要成分为Fe（铁元素），且含有以下 热处理是一种很重要的金属热加工的工艺方法，热处理是根据钢在固态下组织转变的规律，通过不同的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，达到改善刚才性能的一种热加工工艺。热处理一般是由加热、保温、和冷却三个阶段组成的，其基本工艺方法可分为退火、淬火及回火等，本次试验要求是淬火与回火。（一）钢的淬火 钢的淬火：淬火是指将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。淬火的目的就是为了获得马氏体，并与适当的回火工艺相配合，以提高刚的力学性能。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热温度、保温时间和冷却速度。 （1）淬火温度选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火加热温度的选择应以得到细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的临界点确定，钢的淬火温度可根据（如图1所示）进行选择。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为 Ac3+30~50oC，此实验采用的加热温度为790o。若加热温度不足（低于780oC的Ac3温度），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性的下降。
号钢热处理工艺 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
1 45号钢要求硬度HRC40-50，是不是要淬火+低温回火 换算成布氏硬度大约是380～470HB，根据一般热处理规范，热处理制度与硬度关系大致如下： 淬火温度：840℃水淬 回火温度：150℃回火，硬度约为57HRC；200℃回火，硬度约为55HRC；250℃回火，硬度约为53HRC；300℃回火，硬度约为48HRC；350℃回火，硬度约为45HRC；400℃回火，硬度约为43HRC；500 ℃回火，硬度约为33HRC；600℃回火，硬度约为20HRC 一般情况下热处理工艺都指标准范围内中间成分，且热处理温度都存在一个调整范围，如成分在范围内存在偏差，可以相应调整淬火温度和回火温度 2 1.临界温度指钢材的奥氏体转变温度。不同含量的钢材有着不同的临界点，但临界点有着一个范围内的浮动，所以下临界点温度指的就是奥氏体转变的最低温度。 2. 常用碳钢的临界点 钢号临界点 (℃) 20钢 735-855 (℃) 45钢 724-780 (℃) T8钢 730 -770(℃) T12钢 730-820 (℃) 3 20Cr，40Cr，35CrMo，40CrMo，42CrMo：正火温度850-900℃，45号钢正火温度850℃左右。 4 20CrMnTi Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 740 825 680 730 5
Cr12MoV热处理知识 Cr12MoV钢是高碳高铬莱氏体钢，常用于冷作模具，含碳量比Cr12钢低。该钢具有高的淬透性，截面300mm以下可以完全淬透，淬火时体积变化也比Cr12钢要小。 其热处理制度为：钢棒与锻件960℃空冷 + 700～720℃回火，空冷。 最终热处理工艺： 1、淬火： 第一次预热：300～500℃， 第二次预热840～860℃； 淬火温度：1020～1050℃； 冷却介质：油，介质温度：20～60℃， 冷却至油温；随后，空冷，HRC=60～63。 2、回火： 经过以下淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下： 加热温度400～425℃，得到HRC=57～59。 说明：在480--520度之间回火正好是这种钢材的脆性回火区，在这个区间回火容易使模具出现崩刃。最为理想的回火区间在380--400℃，这个区间回火，韧性最好，并且有良好的耐磨性。如果淬火后，采用深冷处理（理想的温度是零下120）与中温回火相结合，会得到良好使用效果和高寿命。Cr12MoV的回火脆性温度范围在325~375℃。 CR12MoV380-400回火后硬度在56-58HRC做冷冲模冲韧性好的材料具有不易开裂的优点，特别是在原材料质量不是很好的情况下，用此方法经济实惠。 Cr12MoV 分级淬火工艺：
《金属材料与热处理》教学大纲 一、课程的性质和任务 本课程是一门专业技术基础课，实践性较强，必须经过生产实习增强感性认识，再通过理论学习才能理解和掌握常见金属材料性能、组织、结构和热处理方法的特点；了解非金属材料的基本知识。为学后续的专业课打下坚实的基础。 二、课程教学目标 1、掌握机械工程材料的基本知识，能够正确选择材料。 2、掌握常见的金属热处理的方法、特点及应用范围 3、了解非金属材料基础知识。 三、教学内容和要求 1、金属材料基础知识 常见金属材料及其性能、金属的结构及结晶、合金的结构和组织、铁碳合金相图、碳钢及合金钢、铸铁、有色金属。 2、热处理基础知识 钢在冷却（加热）时的转变过程、钢的普通热处理工艺、钢的表面热处理工艺、钢的化学热处理工艺。 3、非金属材料 非金属材料的种类、特点、性能及应用。 四、《工程材料》课程的主要要求 1、常用金属材料及热处理工艺的基础知识，为后续相关专业课打下坚实基础。 2、通过本课程的学习，使学生能根据合理的选择材料和热处理方法。
3、在教学过程中贯彻理论联系实际的原则，在讲授理论时要注重和生产实习相结合，增强学生对理论知识的理解。 4、本课程建议安排在学生学完机械制图及计算机制图、工程力学、机械设计基础、金工实习课程之后讲授。 五、《金属材料与热处理》课程质量标准与考核方式 课程质量标准是培养学生掌握金属材料及热处理原理和非金属的基础知识，重点培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。成绩考核方式按照天津石油职业技术学院课程成绩考核评价管理制度执行，采用单独考查方式，平时考核占考核评价成绩30％，期末考试占考核评价成绩40％，实验占考核评价成绩30％，考查采用5级制。 六、课时分配表
钢铁材料的一般热处理 名称热处理过程热处理目的 1．退火 将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到 室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工 ②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂 退火类别(1)完全退火 将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般 是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC) 以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋 在沙中冷却) 细化晶粒，均匀组织，降低硬度， 充分消除内应力完全退火适用于含 碳量(质量分数)在O．8％以下的锻 件或铸钢件 (2)球化退火 将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后， 缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷 降低钢的硬度，改善切削性能，并 为以后淬火作好准备，以减少淬火 后变形和开裂,球化退火适用于含 碳量(质量分数)大于O．8％的碳素 钢和合金工具钢 (3)去应力退火 将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷 却(一般采用随炉冷却) 消除钢件焊接和冷校直时产生的内 应力，消除精密零件切削加工时产 生的内应力，以防止以后加工和用 过程中发生变形 去应力退火适用于各种铸件、锻件、 焊接件和冷挤压件等 2．正火 将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定时间， 然后在空气中冷却①改善组织结构和切削加工性能 ②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理 ③消除内应力 3．淬火 将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水 或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性 ②使钢件在回火以后得到某种特殊