1常見熱處理設備目錄1234金屬學與熱處理基本原理工業用鋼及其熱處理鋼的熱處理工藝5熱處理常見缺陷2024/8/111金屬學與熱處理基本知識1一鐵碳合金及其相圖1

純鐵的晶體結構與性能（1）純鐵冷卻中晶體結構的變化：

1538℃1394℃912℃L→δ－Fe→γ－Fe→α－Febccfccbcc純鐵在冷卻過程中經歷兩次同素異構轉變（2）純鐵性能：

強度低、硬度低、塑性好

、鐵磁性2024/8/112金屬學與熱處理基本知識12

鐵碳合金與鐵碳相圖（1）鐵碳合金中的基本相與基本組織基本組元：Fe、C基本相：鐵素體(α或F)C在體心立方α－Fe中的間隙固溶體；0.0218%(727℃)強硬度低；塑韌性好；與工業純鐵相同奧氏體(γ或A)C在面心立方γ－Fe中的間隙固溶體強硬度較低；塑性較好,變形抗力較低,易于鍛壓成形;順磁性。滲碳體(Fe3C)Fe與C形成的金屬化合物，含6.69%C，復雜正交晶系。強度低；硬度高；

無塑性;弱的鐵磁性(<230℃)2024/8/113金屬學與熱處理基本知識1（2）鐵碳相圖（1）鐵素體(F)（2）奧氏體(γ)（3）滲碳體(Fe3C)（4）珠光體(P)：F＋Fe3C共析反應產物（5）萊氏體(Ld)：γ＋Fe3C共晶反應產物（6）變態萊氏體(Ld′)：P＋Fe3C2024/8/114金屬學與熱處理基本知識1鐵碳合金含碳量為2.11%—6.69%的鐵碳合金。共晶白口鑄鐵：

含碳量為4.3%；亞共晶白口鑄鐵：含碳量在2.11%—4.3%之間；過共晶白口鑄鐵：含碳量在4.3%—6.69%之間；含碳量小于0.0218%的鐵碳合金。工業純鐵碳鋼白口鑄鐵含碳量為0.0218%—2.11%的鐵碳合金。根據金相組織的不同，可分為三種:共析鋼：含碳量為0.77%;亞共析鋼：含碳量在0.0218%—0.77%之間；過共析鋼：含碳量在0.77%—2.11%之間；（2）鐵碳合金分類附件：2024/8/115金屬學與熱處理原理1二熱處理基本原理1熱處理基本概念與知識

定義：在一定介質中，通過加熱、保溫、冷卻以使金屬的組織發生轉變以獲得所需性能的一種工藝過程。三個基本過程：TtT保溫t保溫V冷卻V加熱加熱、保溫、冷卻四個重要參數：V加熱、T保溫、t保溫、V冷卻2024/8/116金屬學與熱處理原理1冷卻方式V冷卻

小→大隨爐空冷油冷水冷HRC15~1818~2440~5052~60組織P+FP+F（少）組織細M+PM45#鋼V冷卻不同對其性能的影響示例2024/8/117金屬學與熱處理原理12鋼在加熱時的轉變目的：獲成分均勻、晶粒細小的奧氏體晶粒形核Fe3C的溶解長大γ的均勻化奧氏體化：將鋼件加熱至臨界點以上，使之轉變為γ，稱為奧氏體化。共析碳鋼奧氏體形成過程示意圖2024/8/118金屬學與熱處理原理1亞共析鋼：F+P→F+A→A

過共析鋼：Fe3C+P→Fe3C+A→A2024/8/119金屬學與熱處理原理13鋼在冷卻時的轉變A1冷卻方式有兩種：一是等溫冷卻（常用于理論研究）

二是連續冷卻（常用于生產）2024/8/1110金屬學與熱處理原理1（1）過冷奧氏體等溫轉變圖

（C曲線或TTT曲線）共析鋼C曲線2024/8/1111金屬學與熱處理原理1亞共析鋼和過共析鋼的C曲線2024/8/1112金屬學與熱處理原理1共析鋼的CCT曲線（2）過冷奧氏體連續冷卻轉變圖

（CCT曲線）2024/8/1113金屬學與熱處理原理1亞共析鋼和過共析鋼的CCT曲線2024/8/1114金屬學與熱處理原理1轉變溫度擴散性組織（圖片見下頁）珠光體轉變高溫（Ar1-550℃）Fe、C、Me擴散珠光體（α+Fe3C）貝氏體轉變上貝氏體（550-350℃）C擴散;Fe、Me不擴散貝氏體（鐵素體＋碳化物）下貝氏體（350℃-Ms）馬氏體轉變＜MsC、Fe、Me均不擴散馬氏體C在α-Fe中過飽和的間隙固溶體（3）幾種轉變的特點2024/8/1115金屬學與熱處理原理1片狀珠光體粒狀珠光體2024/8/1116金屬學與熱處理原理1上貝氏體下貝氏體2024/8/1117金屬學與熱處理原理1板條狀馬氏體針狀馬氏體2024/8/1118鋼的熱處理工藝2熱處理工藝分類（加熱冷卻方式、組織性能）普通熱處理退火、正火、淬火、回火表面熱處理表面淬火、化學熱處理形變熱處理高溫形變熱處理、低溫形變熱處理熱處理分類工藝（生產工藝中的位置與作用）預備熱處理最終熱處理2024/8/1119鋼的熱處理工藝2一退火1定義：鋼加熱到適當溫度，保溫一定時間后緩慢隨爐冷卻或控制其冷速，獲平衡組織的工藝。2024/8/1120鋼的熱處理工藝22目的：①降低硬度，改善切削加工性能；適合機加工的硬度范圍：150～250HB；②細化晶粒；均勻組織；③消除內應力。2024/8/1121鋼的熱處理工藝23各種退火工藝及其特點：（1）球化退火工藝規范：2024/8/1122鋼的熱處理工藝2特點：①工藝：不完全奧氏體化②組織：球狀(粒狀)珠光體目的：①降低(過)共析鋼硬度,適合切削

②為最終熱處理做組織準備適用范圍：含碳量較高的工、模具鋼的預備熱處理2024/8/1123鋼的熱處理工藝2（2）完全退火工藝規范：特點：①工藝：完全奧氏體化②組織：層片狀珠光體目的：①降低硬度，改善切削加工性能②細化晶粒；消除內應力；減輕組織不均勻性(消除魏氏組織等)適用范圍：亞共析鋼、合金鋼的鑄、鍛、熱軋、焊件的預備熱處理2024/8/1124鋼的熱處理工藝2（3）均勻化退火工藝規范：特點：(1)高溫、長時間(2)需再經重結晶工藝(完全退火或正火)以細化晶粒目的：消除或減輕偏析、帶狀組織等適用范圍：合金鋼錠、大型鑄鋼件2024/8/1125鋼的熱處理工藝2（4）再結晶退火工藝規范：目的：①消除加工硬化②完全消除殘余應力適用范圍：冷塑性變形件2024/8/1126鋼的熱處理工藝2（5）去應力退火工藝規范：目的：消除內應力，防工件變形適用范圍：鑄、鍛、焊、沖壓、機加工件2024/8/1127鋼的熱處理工藝2（6）等溫退火工藝規范：

AC3+20~30℃AC3

Ar1

tTAc1

AC1+20~30℃

Ar1-20~30℃特點：(1)縮短時間；(2)組織更均勻；2024/8/1128二正火1定義：鋼加熱到AC3或ACm以上的γ區域，保持一定時間后在空氣中冷卻，以獲得接近平衡狀態組織的工藝。正火退火鋼的熱處理工藝2Tt2024/8/11292目的：①細化晶粒，消除鑄鍛焊件組織缺陷；②提高低碳鋼硬度，改善切削加工性能；③消除高碳鋼網狀二次滲碳體，為球化退火作組織準備；④型材或大型復雜鑄鋼件的最終熱處理鋼的熱處理工藝22024/8/1130區別正火退火1加熱溫度較高加熱溫度較低2冷卻速度較快冷卻速度較慢3獲得組織較細（索氏體）獲得組織較粗（珠光體）4強硬度與塑韌性較高硬度較低5生產效率較高生產時間較長3正退火區別鋼的熱處理工藝22024/8/113145#鋼退火態與正火態性能對比狀態σb(MPa)δ(%)αk

(J.cm-2)HB正火700~80015~2050~80220完全退火650~70015~2040~60180鋼的熱處理工藝2示例2024/8/1132鋼的熱處理工藝24正火與退火的選用

原則：①能用正火處則不用退火②正火可作為大件或不重要工件的最終熱處理，而退火一般不作為最終熱處理含碳量選用工藝C%<0.25%多用正火、提高硬度C%:0.25~0.5%可以正火、也可完全退火（含碳量偏上限時多用完全退火）C%:0.5~0.75%完全退火C%>0.75%球化退火C%>0.9%正火消網＋球化退火2024/8/1133鋼的熱處理工藝2三

淬火淬火與回火時不可分割的、緊密銜接在一起的兩種熱處理工藝1定義：鋼加熱到AC3

或AC1以上，保溫一定時間后使其奧氏體化，然后以大于其臨界冷速的速度急劇冷卻，獲馬氏體或貝氏體體組織的工藝方法。等溫淬火

AC1

MS

VC

VC′淬火2目的：淬火可以顯著提高鋼的硬度、強度及耐磨性等。Tt2024/8/1134鋼的熱處理工藝23.加熱溫度亞共析鋼(碳鋼)AC3+30~50共析鋼(碳鋼)AC1+30~50過共析鋼(碳鋼)AC1+30~50低合金鋼AC3或AC1+50~100℃高合金鋼AC3或AC1+300~400℃2024/8/1135鋼的熱處理工藝2AC3

AC1

ACmM+ARAM+AR+A+Fe3C(C↑)(↑)A+FM+FFe3C亞共析鋼與過共析鋼加熱溫度為何有區別？亞共析鋼:若AC3~AC1保溫，F多，硬度等↓過共析鋼:若T>ACm

①C%↑，AR↑，硬度等↓②組織粗大2024/8/1136鋼的熱處理工藝24．淬火介質理想：650℃以上，慢，減小熱應力

650-400℃，快，避免C曲線

400℃以下，慢，減輕相變應力TtA1MS理想水油2024/8/1137鋼的熱處理工藝25．淬透性與淬硬性淬透性：淬火條件下得到M組織的能力，取決于VK（上臨界冷卻速度）淬硬性：鋼在淬火后獲得硬度的能力，取決于M中C%，C%↑→淬硬性↑2024/8/1138鋼的熱處理工藝2

淬透層深度：由工件表面→半馬氏體點(50%M)的深度。淬透層深度50%M2024/8/1139鋼的熱處理工藝2淬透性影響因素C%亞共析鋼C%↑→淬透性↑過共析鋼C%↑→淬透性↓奧氏體化溫度T↑→淬透性↑合金元素除Co以外，C曲線右移，↑淬透性未溶第二相↓淬透性2024/8/1140鋼的熱處理工藝2TtA1MS分級淬火雙液淬火等溫淬火單液淬火5．幾種淬火方法序號淬火方法適用范圍及特點1單液淬火尺寸小、形狀簡單的碳鋼、合金鋼件2雙液淬火尺寸較大碳鋼件3分級淬火稍高于MS，鹽浴；小尺寸工模具、變形小、精密件4等溫淬火淬火熱應力、組織應力小，變形小；形狀復雜、尺寸精密件。5冷處理高碳軸承鋼2024/8/1141鋼的熱處理工藝2四.回火1.定義：將淬火后的鋼在A1以下溫度加熱，使其轉變為穩定的回火組織，并以適當方式冷卻的工藝過程。2.目的：①消除淬火應力，降低脆性；②穩定工件尺寸，由于M、殘余A不穩定③獲得要求的強度、硬度及塑性、韌性的配合回火脆性鋼→水、油冷；高合金鋼的多次回火2024/8/1142鋼的熱處理工藝23.回火與溫度的關系不同含碳量的碳鋼回火溫度與硬度之間的關系2024/8/1143鋼的熱處理工藝24.回火種類回火類型組織性能特點應用范圍低溫回火（150~250℃）回火馬氏體①保持高強硬度；②內應力和脆性↓；韌性略↑。①工、模具鋼；②低碳馬氏體鋼中溫回火（350~500℃）回火屈氏體①基體已回復；內應力↓↓；②彈性極限高；較高的強硬度與良好韌性。彈簧鋼、熱作模具鋼（0.6~0.9%）高溫回火（550~680℃）回火索氏體①內應力基本消除，強度與韌性最佳配合；②綜合機械性能高重要結構件，軸、齒輪2024/8/1144鋼的熱處理工藝25.調質處理淬火+高溫回火→調質處理42CrMo調質工藝及其金相組織2024/8/1145鋼的熱處理工藝2五.表面淬火表面淬火：不改變表面化學成分，只改變其表面組織的局部熱處理方法。目的：心部保持較高的綜合機械性能，表面具有高硬度和耐磨性。感應加熱表面淬火原理：電磁感應及集膚效應分類：a.高頻200-300KHz淬硬深度0.5-2mm小工件

b.中頻2500-8000Hz

淬硬深度2-5mm

尺寸較大的工件

c.低頻50Hz

淬硬深度10-15mm大型工件適用范圍：中碳鋼和中碳低合金鋼，如：40、45、50和40Cr、40MnB等2024/8/1146鋼的熱處理工藝2特點：組織：M→M＋F＋T→F＋Pb.加熱T↑，γ形核↑，不易長大，實際晶粒組度小，淬火得到極細隱晶馬氏體，硬度↑，脆性↓c.殘余壓應力→提高壽命d.不易氧化、脫碳、變形小e.工藝易控制，設備成本高2024/8/1147鋼的熱處理工藝2定義：將工件在特定的介質中加熱、保溫，使介質中的某些元素滲入工件表層，以改變其表層化學成分和組織，獲得與心部不同性能的熱處理工藝。分類：滲碳、滲氮、滲硼、滲鉻、碳氮共滲等基本過程：分解、吸附和擴散三個基本過程六.化學熱處理2024/8/1148鋼的熱處理工藝21滲碳目的：提高表面硬度（62-68HRC），耐磨性，而使心部仍保持一定的強度和良好的塑性和韌性。分類：氣體滲碳、液體滲碳及固體滲碳氣體滲碳原理：在高溫（900~950℃）氣體介質中的滲碳適用范圍：低碳鋼、低碳合金鋼碳原子的分解CO→[C]+1/2O2CH4→[C]+2H2碳原子的吸收碳原子的擴散2024/8/1149鋼的熱處理工藝2組織：過共析層回火M+細小碳化物+殘γ共析滲碳層回火M亞共析過渡層回火M＋F2024/8/1150鋼的熱處理工藝2淬火方法：（1）直接淬火（如圖a、b曲線）奧氏體晶粒大，馬氏體粗大，殘余γ多，耐磨性低，變形大。只適用于本質細晶鋼或耐磨性要求低和承載低的零件。（2）一次淬火（如圖c曲線）（3）二次淬火（如圖d曲線）2024/8/1151鋼的熱處理工藝22其他化學熱處理滲氮500-600℃比滲碳更高的表面硬度（65-72HRC）、疲勞強度及耐磨性，熱穩定性好碳氮共滲高溫（900-950℃）表面硬度、耐磨性、耐蝕性、疲勞強度等優于滲碳處理，但耐磨性、疲勞低于滲氮處理中溫（700-880℃）低溫（500-570℃）軟氮化提高耐磨性及疲勞強度2024/8/1152工業用鋼及其熱處理31碳鋼優點：價廉、實用；缺點：(1)淬透性低：水淬，D臨

=10～20mm(2)強度、屈強比較低；

20鋼與16Mn的σs：240、360MN/m2；40鋼與35CrNi3Mo的σs/σb：0.43、0.74(3)回火穩定性差，綜合機械性能較差(4)不能滿足特殊性能要求一.概述2024/8/1153工業用鋼及其熱處理3合金鋼：提高淬透性：Si、Mn、Cr、B、Ni、W、Mo、Cu固溶強化：Si、Mn、Ni細化晶粒：Al、V、Ti、W、Mo、Nb、Zr提高回火穩定性：W、Mo、V、Si、Cr消除高溫回火脆性：W、Mo特殊耐蝕、耐熱性2024/8/1154工業用鋼及其熱處理3二.工業用鋼1結構鋼要求:(1)尺寸大，形狀復雜，需承受較大的載荷，因此，要求鋼材必須具有較高的強度(包括屈服強度和抗拉強度)和足夠的韌性；(2)具有良好的塑性與焊接性能(3)必須具有良好的冷脆性和耐候性成分特點：(1)低碳、C＜0.2%，

滿足成型、焊接性要求

(2)

Me(＜3%)，微合金化或低合金化

Mn（0.8～1.7%）：固溶強化、增加珠光體量、細化珠光體V、Ti、Nb：彌散強化、細化晶粒2024/8/1155工業用鋼及其熱處理3種類：碳素結構鋼：Q195、Q215、Q235等低合金高強度結構鋼：Q345、Q390、Q460等熱處理:使用狀態一般為熱軋，組織為鐵素體＋珠光體；有時也在正火及正火加回火狀態下使用，使組織更加均勻、細化。2024/8/1156工業用鋼及其熱處理32滲碳鋼滲碳鋼是指經滲碳處理后使用的鋼種，碳氮共滲用鋼與滲碳鋼大體相同。主要應用為汽車及機床上的齒輪、活塞銷等要求:(1)具備高的耐磨性、接觸疲勞強度、彎曲疲勞強度和屈服強度(2)較高的塑性與韌性成分特點：(1)低碳、0.10～0.25%

(2)加入提高淬透性的元素

(3)加入能夠細化晶粒的元素

2024/8/1157工業用鋼及其熱處理3種類及應用：滲碳鋼分類按其淬透性或強度級別可以分為三類分類強度范圍典型鋼種應用低淬透性滲碳鋼（低強度）＜800MPa15、20、20Cr、20MnV小型滲碳件：套筒、鏈條等中淬透性滲碳鋼（中強度）800～1200MPa20CrNiMo、20CrMnTi較為重要的部件：汽車齒輪、活塞銷高淬透性滲碳鋼（高強度）＞1200MPa20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA18CrNi3MoA截面較大的重負荷滲碳件：航空發動機齒輪、坦克齒輪等熱處理：見第二章2024/8/1158工業用鋼及其熱處理33調質鋼經調質處理后使用的結構鋼稱為調質鋼。主要用作汽車、機床及其他設備等的重要零件如曲軸、連桿等要求:(1)比較全面的力學性能：高強度、良好塑韌性、高的疲勞強度；(2)脆性轉變溫度較低成分特點：(1)中碳：0.25～0.45%

(2)加入提高淬透性的元素，如Si、Mn、Cr、Ni、Mo、B等

(3)加入防止第二類回火脆性的元素，如Mo、W、V等2024/8/1159工業用鋼及其熱處理3種類及應用：調質鋼分類按其淬透性高低可以分為三類分類油淬臨界直徑典型鋼種應用低淬透性調質鋼30～40mm45、40Cr、40Mn連桿、螺栓、傳動軸等中淬透性調質鋼40～60mm42CrMo、35CrMo、40CrMn、40CrNi截面尺寸較大的中、大型零件：曲軸、尺寸、刀柄高淬透性調質鋼＞60mm45CrNiMoVA40CrNiMo大截面承受重載荷的重要零件：航空發動機軸、螺紋釬頭等2024/8/1160工業用鋼及其熱處理3熱處理:（1）預備熱處理：正火（含碳量較低、合金元素較低）正火＋高回（合金元素較高）

退火（含碳量較高）（2）最終熱處理：淬火＋高回2024/8/1161工業用鋼及其熱處理34彈簧鋼用于制作各種彈性元件的鋼種，起緩和機械振動和沖擊、吸收沖擊能量的作用。要求:(1)高的彈性極限和屈強比(2)高的疲勞極限(3)一定的塑性和韌性成分特點：

(1)中、高碳普通碳素彈簧鋼含碳0.60～0.90%

合金彈簧鋼含碳0.50～0.60%(2)含Si、Mn(3)含Cr、V、W2024/8/1162工業用鋼及其熱處理3種類：碳素彈簧鋼：65、70、85等，用于制造小截面彈簧合金彈簧鋼65Mn、55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrV、50CrV等熱處理:(1)熱成型彈簧(大型彈簧)

d>10~15mm淬火+中溫回火（400℃～500℃）回火托氏體

(2)冷成型彈簧(小型彈簧)d<8～18mma:鉛淬冷拔鋼絲（T8A、T9A、T10A）：500℃～520℃鉛浴等溫淬火回火索氏b:淬火回火鋼絲：淬火+中溫回火2024/8/1163工業用鋼及其熱處理35滾動軸承鋼用于制造滾動軸承套圈和滾動體的專用鋼稱為滾動軸承鋼。要求:(1)很高的強度與硬度(2)很高的接觸疲勞強度(3)很高的耐磨性成分特點：(1)高碳：0.95~1.10%C(2)含Cr：0.4~1.65%；大型軸承，可以進一步加入Si、Mn、Mo

(3)高的冶金質量：ws＜0.02%、wp＜0.027%2024/8/1164工業用鋼及其熱處理3典型鋼種：高碳鉻軸承鋼常見牌號有：GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo熱處理:(1)預備熱處理：

球化退火：a：降低硬度；b：獲得均勻分布的細粒狀珠光體(2)最終熱處理：

淬火＋低回：隱晶馬氏體、細小均勻分布的碳化物及少量的殘留奧氏體

2024/8/1165GCr15精密軸承熱處理規范工業用鋼及其熱處理32024/8/11666碳素工具鋼、低合金刃具鋼碳素工具鋼是含碳0.65~1.35%高碳鋼。低合金刃具鋼是在其基礎上加入Cr、Mn、Si、W、V等元素形成的合金工具鋼。其含碳量為0.75~1.45%要求:(1)高硬度(2)較高的耐磨性(3)高的熱硬性成分特點：碳素工具鋼是含碳0.65~1.35%高碳鋼。低合金刃具鋼是在其基礎上加入Cr、Mn、Si、W、V等元素形成的合金工具鋼，其含碳量為0.75~1.45%，合金元素總量小于5%

工業用鋼及其熱處理32024/8/1167種類：種類常用鋼種特點用途碳素工具鋼T8、T8A、T10、T12淬透性較低用來制造截面較小、形狀簡單的刃具：如鑿子、錘子及木工工具等低合金刃具鋼9SiCr、CrWMn、Cr2淬透性較高用于制造截面加大、耐磨及淬火變形小的刃具，如絲錐、板牙、鉸刀等工業用鋼及其熱處理3熱處理：a.預備熱處理：球化退火b.最終熱處理：淬火＋低溫回火使用組織：細針狀高碳回火馬氏體＋粒狀Fe3C＋少量AR使用硬度：＞60HRC2024/8/1168工業用鋼及其熱處理37高速鋼高速鋼是由大量W、Mo、Cr、Co、V等元素組成的高碳、高合金鋼，是一種適用于高速切削的刃具鋼。廣泛用于制造各種機加工刃具如車刀、銑刀、銼刀及鉆頭等。要求:(1)很高的熱硬性(2)很高的淬透性成分特點：(1)高碳：0.70~1.60%C(2)加入W、Mo、V、Cr等碳化物形成元素，Me>15%；Cr:淬透性；回火后形成細小碳化物

W、Mo：高的紅硬性；二次硬化V：紅硬性；細化晶粒2024/8/1169種類：種類特點W系：W18Cr4V、W18Cr4V2Co5耐磨性稍高、韌性較差W-Mo系：W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3、W6Mo5Cr4V2Al熱硬性較好、脫碳和過熱傾向大工業用鋼及其熱處理32024/8/1170熱處理特點:萊氏體鋼：粗大的共晶碳化物

a.反復鍛造；打碎粗大的魚骨狀共晶碳化物b.分級預熱（650℃、850℃）；

c.高溫淬火（1250℃～1300℃）；

d.分級淬火（600℃、400℃）；

e.多次回火（560℃，三次以上）目的：①產生二次硬化；

②消除殘余奧氏體：淬火：20～30％AR

一次回火：15％AR二次回火：5～7％AR三次回火：1～2％AR；工業用鋼及其熱處理32024/8/1171f：淬火組織：隱晶馬氏體+粒狀碳化物+

20～30％AR回火組織：極細回火馬氏體+大量粒狀碳化物+少量（<

1～2％）AR硬度：HRC63～65

600℃：HRC60工業用鋼及其熱處理32024/8/1172工業用鋼及其熱處理3W18Cr4V鋼的熱處理規范2024/8/1173工業用鋼及其熱處理38模具鋼用來制造各種鍛造、沖壓或壓鑄成形工件模具的鋼種。根據其工作條件，模具鋼分為冷作模具鋼和熱作模具鋼

（一）冷作模具鋼用來制作使金屬冷變形的模具，如冷沖、切邊、冷擠壓、拉絲等模具。要求：(1)承受較大的變形抗力

(2)高強度、高硬度、高耐磨性及一定的韌性成分特點：(1)高強韌模具鋼含碳0.55%～0.70%、高硬度高耐磨的冷作模具鋼含碳0.85%～2.30%；

(2)含W、Mo、V、Cr、Mn等元素2024/8/1174工業用鋼及其熱處理3種類：高碳高鉻模具鋼熱處理:a.預備熱處理：球化退火b.最終熱處理：淬火（如Cr12、Cr12MoV950℃～1000℃）

低溫回火（150℃～180℃）61～63HRC

（200℃～275℃）57～59HRC275～375℃回火脆性區尺寸小、形狀簡單、負荷輕的冷作模具模具T8A、T10A、T12A尺寸較大、形狀復雜、淬透性要求較大的冷作模具9SiCr、9Mn2V、CrWMn尺寸大、形狀復雜、負荷重、變形要求嚴的冷作模具Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV、Cr5Mo1V2024/8/1175工業用鋼及其熱處理3（二）熱作模具鋼使熱態金屬或液態金屬成形的模具用鋼，如熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模要求：(1)高溫硬度、高溫強度

(2)良好的耐磨性及一定的韌性(3)高的抗疲勞性能和抗氧化能力(4)高的淬透性和較小的熱處理變形成分特點：(1)中碳0.30%～0.60%

(2)加入W、Mo、Si等提高鋼的高溫硬度、強度和回火穩定性

(3)加入Cr、Ni、Si、Mn等提高淬透性的元素2024/8/1176工業用鋼及其熱處理3典型熱作模具鋼及其熱處理：典型鋼種熱處理方式性能及組織熱鍛模5CrNiMo5CrMnMo淬火：830℃～860℃油回火：520℃～580℃35～43HRC回火索氏體熱擠壓模壓鑄模3Cr2W8V4Cr5MoSiV以3Cr2W8V為例淬火：1050℃～1100℃油回火：550℃～600℃×2～3次44～48HRC

回火馬氏體2024/8/11779不銹鋼不銹鋼是指能抵抗大氣及弱腐蝕介質腐蝕的鋼成分特點：(1)低碳：0.10%～0.20%(2)Cr＞13%(3)添加Ni、Mn、Cu、Ti等工業用鋼及其熱處理32024/8/1178工業用鋼及其熱處理3類別成分特點常見牌號熱處理方式馬氏體鋼較高碳、較低鉻：0.1%～0.4%C、13%～15%Cr1Cr13、2Cr13、3Cr13淬火+低回回火索氏體鐵素體型低碳高鉻：＜0.15%C、＞15%Cr1Cr17退火鐵素體奧氏體型低碳高鉻高鎳：C<0.1%、18%Cr、9%～11%Ni0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Nb固溶單相奧氏體典型不銹鋼及其熱處理：2024/8/1179熱處理常見缺陷4熱處理過程中常見缺陷如下表：退火與正火魏氏組織、網狀碳化物、球化組織不良、氧化、脫碳、過熱、過燒淬火淬火裂紋、淬火應力、軟點回火回火脆性、性能不合格滲碳滲碳硬化層深度不合格2024/8/1180熱處理常見缺陷4

加熱過程中，若不進行表面防護，將發生氧化脫碳等缺陷。氧化與脫碳往往同時發生氧化：加熱過程中，鋼件與氣氛中的O2、H2O、CO2及H2等氧化性氣氛發生反應。脫碳：加熱過程中，鋼中的碳與氣氛中的O2、H2O、CO2及H2等發生反應，使鋼件表面的含碳量降低，這種現象稱為脫碳。一

氧化與脫碳2024/8/1181熱處理常見缺陷4危害：氧化：1.影響尺寸精度2.表面光潔度3.氧化皮造成淬火軟點與淬火開裂脫碳：1.降低鋼的淬火硬度、耐磨性及疲勞性能應對措施：1.防氧化脫碳涂料2.加入無水分的木炭3.保護氣氛4.真空根本方法2024/8/1182淬火后，在工件表面的局部區域硬度低于正常值，這種硬度不均勻的現象叫軟點。熱處理常見缺陷4二軟點例如：材質為GCr15的工件淬火后正常硬度應為60-65HRC，而由于發生脫碳、部分位置表面不清潔等造成軟點，硬度只有50HRC2024/8/1183熱處理常見缺陷4產生原因：（1）工件原來的顯微組織不均勻（2）鋼件的淬透性不足，而工件的截面又較大（3）加熱不足，如加熱溫度低或保溫時間不足（4）淬火介質：攪拌、冷卻能力等（5）工件表面不夠清潔，如有黑皮、鐵銹、污物等（6）裝爐不合理，工件之間的間隙不足。應對策略：（1）在淬火前進行預先的正火、球化處理等，使組織均勻（2）改用淬透性較高的鋼材（如選用含Cr、Ni、Si、Mn多得合金鋼）。（3）改善加熱條件：提高加熱溫度或保溫時間（4）充分攪拌、提高淬火介質的冷卻能力（5）工件進爐前進行清洗。（6）調整裝爐量，使工件間隙增大2024/8/1184三過熱、過燒過熱：由于加熱溫度過高或保溫時間過長，往往會引起晶粒普遍長大，而使淬火后組織粗大。過熱一般表現為晶粒粗大，魏氏組織等。過燒：當鋼加熱到接近熔化溫度，并在此溫度長時間停留，不僅奧氏體晶粒長大，而且奧氏體晶界發生晶界弱化的變化，如晶粒邊界被燒熔氧化等共同特征：表現為組織粗化，使材料沖擊韌性顯著降低。熱處理常見缺陷42024/8/1185熱處理常見缺陷4補救措施：過熱：可以通過正火、退火進行補救，重新結晶后，組織細小，可以消除過熱。過燒：無補救措施，只能報廢2024/8/1186四淬火裂紋

淬火冷卻過程中因內應力所形成的裂紋稱淬火裂紋。熱處理常見缺陷42024/8/1187熱處理常見缺陷4產生原因：（1）由于淬火加熱溫度過高或冷卻太急，熱應力和組織應力大于鋼材的斷裂強度（2）鋼材本身所有的缺陷在淬火時形成應力集中；（3）零件淬火后回火不足或未及時回火內應力的存在是形成淬火裂紋的主要原因應對策略：（1）按要求的加熱溫度進行加熱；冷卻要在適宜的速度范圍內（2）在最終熱處理前進行正火、退火等預備熱處理以消除組織內部的缺陷；（3）零件淬火后應立即按要求回火2024/8/1188熱處理常見缺陷4隨回火溫度提高，淬火鋼韌性在某些溫度區間顯著下降的現象。分類：

第一類回火脆性(低溫~）250~400℃，不可逆性；所有工業用鋼第二類回火脆性（高溫~）450~650℃，可逆性；碳鋼不產生高溫回火脆性，合金鋼（含Mn、Cr、Ni、Si等）易產生六回火脆性2024/8/1189熱處理常見缺陷4防止方法：第一類：避免在此溫度區間回火；第二類：（1）回火后快冷；

（2）選用含有Mo、W、V等合金元素的合金鋼2024/8/1190常見熱處理設備5熱處理設備是指用于實施熱處理工藝的裝備。通常把完成通常把完成熱處理工藝操作的設備稱為主要設備。把與主要設備配套的和維持生產所需的設備稱為輔助設備。一熱處理設備概述2024/8/1191常見熱處理設備5主要設備熱處理爐輔助設備清洗清理設備加熱裝置爐氣氛、加熱介質、滲劑制備設備表面改性裝置淬火介質循環冷卻裝置表面氧化裝置起重運輸設備表面機械強化裝置質量檢測設備淬火冷卻設備動力輸送管路及輔助設備冷處理設備防火、除塵等生產安全設備工藝參數檢測、控制儀表夾具等1熱處理設備分類：2024/8/1192常見熱處理設備52熱處理爐分類：分類原則爐型分類原則爐型熱源電阻爐、燃料爐、煤氣爐、油爐、煤爐作業方式間歇式爐、連續式爐、脈動式工作溫度高溫爐（>1000℃）中溫爐（650~1000℃）低溫爐（<650℃）適用介質空氣介質爐、火焰爐、可控氣氛爐、鹽浴爐、油浴爐、鉛浴爐、流態化爐、真空爐爐膛形式箱式爐、井式爐、罩式爐、貫通式爐、轉底式爐、管式爐機械形式臺車式爐、升降底式爐、推桿式爐、輸送帶式爐、輥底式爐、振底式爐、步進式爐工藝用途退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳爐、滲氮爐、實驗爐控制形式溫度控制爐、工藝過程控制爐、計算機仿真控制爐2024/8/1193常見熱處理設備5二常用熱處理爐常用的熱處理設備主要有以下幾類：箱式爐、井式爐、鹽浴爐、推盤爐、網帶爐、真空爐等。2024/8/1194常見熱處理設備5應用：中小型零件的熱處理，退火、正火、淬火、回火和固體滲碳等，特別是對單件和小批量生產的車間采用的較多1箱式爐箱式爐是一種周期性作業的熱處理設備特