【正文】 成分 、 組織和性能的一種熱處理工藝方法 。 這種方法可獲得 2～ 6mm的淬透深度，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，適于單件或小批量生產(chǎn)。 一般把淬火加高溫回火的熱處理稱為 “ 調(diào)質(zhì)處理 ” 。 回火過程的組織變化： 第一階段（室溫～ 250℃ ） ： 馬氏體中的過飽和碳原子析出，形成碳化物 FexC，得到回火馬氏體組織。 所謂臨界淬火直徑 ， 是指圓棒試樣在某介質(zhì)中淬火時(shí)所能得到的最大淬透直徑 （ 即心部被淬成 半馬氏體 的最大直徑 ） ， 用 Do表示 。 采用有機(jī)物和無機(jī)物等配制而成的 水溶性聚合物淬火介質(zhì) ， 和 淬火油改性添加劑 ， 由于冷卻能力可調(diào)整 ，使用中介質(zhì)濃度可簡(jiǎn)便測(cè)定 ， 有減少變形 、 防止淬裂 ，不銹蝕 、 免清洗 、 無味 、 無煙霧 、 不著火 ， 使用溫度高 ，環(huán)保 、 少無污染 ， 正常消耗是傳統(tǒng)油淬火的 40%等特點(diǎn) ，因而在國(guó)外已普及推廣應(yīng)用 。 將鋼加熱到 Ac1或 Ac3以上，保溫一定時(shí)間，然后快速冷卻以獲得馬氏體組織的熱處理工藝稱為 淬火 。 板條馬氏體 片狀馬氏體 W（ C） ≥ %時(shí)： 形成片狀馬氏體（針狀馬氏體），片狀馬氏體內(nèi)部的亞結(jié)構(gòu)主要是孿晶。 ③ 過共析鋼的正火可消除網(wǎng)狀碳化物 。區(qū)別在于： 亞共析鋼 曲線 左移 ，在其上方多了一條過冷奧氏體轉(zhuǎn)變 為鐵素體的轉(zhuǎn)變 開始線； 過共析鋼 曲 線 右移 ，在其上 方多了一條過冷 奧氏體析出二次 滲碳體的開始線。 該曲線下部還有兩條水平線 ， 分別表示奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的 開始溫度 Ms線和 轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度 Mf線 。 加熱速度 加熱速度越快，過熱度越大，奧氏體實(shí)際形成溫度 越高，可獲得細(xì)小的起始晶粒。 2）奧氏體晶核長(zhǎng)大： 奧氏體晶核形成以后，依靠鐵、 碳原子的擴(kuò)散，使鐵素體不斷向奧氏體轉(zhuǎn)變和滲碳體不 斷溶入到奧氏體中去而進(jìn)行的。 第三節(jié) 鋼的熱處理 鋼鐵材料的強(qiáng)韌化重要有兩個(gè)途徑：一是對(duì)鋼鐵材料實(shí)施熱處理；二是通過調(diào)整鋼的化學(xué)成分，加入合金元素（亦即鋼的合金化原理），以改善鋼的性能。 無擴(kuò)散型相變的特點(diǎn) 是相變中原子不發(fā)生擴(kuò)散、原 子作有規(guī)則的近程遷移，以使點(diǎn)陣改組；相變中相鄰原 子的相互位置不變。 鋼的形變熱處理 固溶強(qiáng)化 加工硬化 回火索氏體 第二相強(qiáng)化 細(xì)晶強(qiáng)化 固溶強(qiáng)化 ? 固態(tài)相變 塑性金屬材料的強(qiáng)化機(jī)制表明 ： 通過熱處理中的加熱和冷卻過程使合金產(chǎn)生固態(tài)相變，從而合金組織發(fā)生變化，最終導(dǎo)致材料性能產(chǎn)生變化。 1） 生產(chǎn)中可通過對(duì)馬氏體進(jìn)行回火的方法獲得彌散分布 的第二相； 2） 也可通過共晶化合物進(jìn)行熱壓力加工獲得； 3） 還可通過共析反應(yīng)獲得； 4） 另外還可通過粉末冶金方法獲得。 （ 2）在世界范圍掀起了研究納米材料的狂潮。 ? 固溶強(qiáng)化 ： 當(dāng)合金由單相固溶體構(gòu)成時(shí)，隨溶質(zhì)原子含量的增加，其塑性變形抗力大大提高，表現(xiàn)為強(qiáng)度和硬度上升，塑性和韌性值下降。 1850～ 1880年，對(duì)于應(yīng)用各種氣體 (諸如氫氣、煤氣、 一氧化碳等 )進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列專利。 隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對(duì)淬火 質(zhì)量的影響。 白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。與此同時(shí)，人們還研究了在金屬熱 處理的加熱過程中對(duì)金屬的保護(hù)方法，以避免加熱過程 中金屬的氧化和脫碳等。 斷裂強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 σb≥σk σb≤σk 脆性材料 塑性材料 脆性材料的強(qiáng)度 通常以 σk表示 塑性材料的強(qiáng)度 通常以 σb表示 大部分金屬材料屬于塑性材料，其塑性變形是靠位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的，因此，任何阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素都可以成為提高金屬材料強(qiáng)度的途徑 。 雙晶粒拉伸示意圖 低碳鋼的 σs 與晶粒大小的關(guān)系 在右圖中，低碳鋼的 σs 與晶粒直徑平方根的倒數(shù)呈線 性關(guān)系，可用下式表示： σs＝ σ0+Kd－ 1/2 …… Hall － Petch公式 細(xì)晶強(qiáng)化理論的提出： （ 1）針對(duì)不同常規(guī)材料，探索抑制其晶粒長(zhǎng)大的辦法。 第二相一般指各種化合物質(zhì)點(diǎn)。 彌散型兩相合金強(qiáng)化的主要影響因素： 1） 顆粒直徑 2） 第二相含量（體積分?jǐn)?shù)） 3） 第二相的分布狀態(tài) 第二相的強(qiáng)化機(jī)制： 繞過機(jī)制 切割機(jī)制 ? 復(fù)合強(qiáng)化 ： 利用兩種或兩種以上的強(qiáng)化方法，來達(dá)到塑性金屬 材料強(qiáng)化的目的。純金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、 固溶體的多形性轉(zhuǎn)變、以及脫溶轉(zhuǎn)變等均屬于此類。 鋼鐵材料熱處理是通過加熱 、 保溫和冷卻方式借以改變合金的組織與性能的一種工藝方法 ， 其基本內(nèi)容包括熱處理原理及熱處理工藝兩大方面 。 1）奧氏體形核： 奧氏體的晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體 的界面上形成 。 Mn和 P是促進(jìn)奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素。 曲線的左邊一條線為 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變開始線 ；右邊一條線為 過冷奧氏體轉(zhuǎn)變終了線 。 非共析成分碳鋼的等溫轉(zhuǎn)變 非共析鋼的 C曲線與共析鋼的 C曲線不同。 ② 亞共析鋼采用正火來調(diào)整硬度 ， 改切削加工性能 。 W（ C） ≤ %時(shí)： 基本上形成板條狀馬氏體（也稱低碳馬氏體），板條馬氏體內(nèi)有高密度的位錯(cuò)纏結(jié)的亞結(jié)構(gòu)，又稱為位錯(cuò)馬氏體。 馬氏體是碳在 α —Fe中的過飽和固溶體 ， 具有非常高的強(qiáng)度和硬度所以 ， 馬氏體轉(zhuǎn)變是強(qiáng)化金屬的重要途徑之一 。 鹽浴 ： 為了減少零件淬火時(shí)的變形 ， 鹽浴也常用作淬火 介質(zhì) ， 主要用于分級(jí)淬火和等溫淬火 。 生產(chǎn)中也常用臨界淬火直徑表示鋼的淬透性 。 目的： 淬火鋼件經(jīng)回火可以減少或消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，提高鋼的塑性和韌性，從而使鋼的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性得到適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求。（ 35≤HRC≤45 ） 3）高溫回火 （ 500～ 650℃ ） 回火的目的是具備良好的綜合機(jī)械性能 （ 較高的強(qiáng)度 、 塑性 、 韌性 ） ， 得到回火索氏體組織 。 火焰表面淬火： 火焰表面淬火 是氧炔焰等高溫?zé)嵩磳⒐ぜ砻嬖S速加熱到形變溫度以上，然后立即進(jìn)行低溫回火，或利用工件內(nèi)部余熱自身回火。 感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)原理 ， 表層感應(yīng)電流密度大 ， 溫度高；心部幾乎不受熱 。 滲碳后緩冷組織自表面至心部依次為：過共析組織 （ 珠光體 +碳化物 ） 、 共析組織（ 珠光體 ） 、 亞共析組織 （ 珠光體 +鐵素體 ） 的過渡區(qū) ，直至心部的原始組織 。 碳氮共滲新介質(zhì)的研制是金屬熱處理研究的一個(gè)重要領(lǐng)域 。 保護(hù)氣氛加熱： 采用保護(hù)涂料： 目前鋼和鈦合金已在熱處理中大量利用保護(hù)涂料來避免工件氧化 。 3）鍛造余熱淬火 將高溫鍛件直接淬火可得到細(xì)晶粒板狀馬氏體。 固溶時(shí)效強(qiáng)化示意圖 ? 固溶時(shí)效處理的一般步驟 固溶處理： 將合金通過加熱到固溶線以上、固相線以下溫度保 溫，獲得成分均勻的固溶體組織。P區(qū) → θ// → θ/ → θ 其中 G 凡是能增加空位濃度的因素均能促進(jìn) 。 因此 ， 其形核速率將受材料中位錯(cuò)密度的影響 。 共析鋼和鋁合 金淬火時(shí)的組 織變化示意圖 ? 時(shí)效時(shí)間對(duì)性能的影響 時(shí)效時(shí)間與強(qiáng)度的關(guān)系