第一篇：熱處理應力及其影響

熱處理殘余力是指工件經熱處理后最終殘存下來的應力,對工件的形狀,&127;尺寸和性能都有極為重要的影響。當它超過材料的屈服強度時,&127;便引起工件的變形,超過材料的強度極限時就會使工件開裂,這是它有害的一面,應當減少和消除。但在一定條件下控制應力使之合理分布,就可以提高零件的機械性能和使用壽命,變有害為有利。分析鋼在熱處理過程中應力的分布和變化規律,使之合理分布對提高產品質量有著深遠的實際意義。例如關于表層殘余壓應力的合理分布對零件使用壽命的影響問題已經引起了人們的廣泛重視。

一、鋼的熱處理應

工件在加熱和冷卻過程中,由于表層和心部的冷卻速度和時間的不一致,形成溫差，就會導致體積膨脹和收縮不均而產生應力,即熱應力。在熱應力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當冷卻結束時，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進行而使表層受壓心部受拉。即在熱應力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應力作用下產生的不均勻塑性變形愈大,最后形成的殘余應力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時,因比容的增大會伴隨工件體積的膨脹,&127;工件各部位先后相變，造成體積長大不一致而產生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力,心部受壓應力,恰好與熱應力相反。組織應力的大小與工件在馬氏體相變區的冷卻速度,形狀，材料的化學成分等因素有關。

實踐證明,任何工件在熱處理過程中,&127;只要有相變,熱應力和組織應力都會發生。&127;只不過熱應力在組織轉變以前就已經產生了，而組織應力則是在組織轉變過程中產生的,在整個冷卻過程中,熱應力與組織應力綜合作用的結果,&127;就是工件中實際存在的應力。這兩種應力綜合作用的結果是十分復雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發展過程來說只有兩種類型,即熱應力和組織應力,作用方向相反時二者抵消,作用方向相同時二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個應力應有一個占主導因素,熱應力占主導地位時的作用結果是工件心部受拉,表面受壓。&127;組織應力占主導地位時的作用結果是工件心部受壓表面受拉。

二、熱處理應力對淬火裂紋的影響

存在于淬火件不同部位上能引起應力集中的因素(包括冶金缺陷在內),對淬火裂紋的產生都有促進作用,但只有在拉應力場內(&127;尤其是在最大拉應力下)才會表現出來,&127;若在壓應力場內并無促裂作用。

淬火冷卻速度是一個能影響淬火質量并決定殘余應力的重要因素,也是一個能對淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。為了達到淬火的目的，通常必須加速零件在高溫段內的冷卻速度,并使之超過鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應力而論,這樣做由于能增加抵消組織應力作用的熱應力值,故能減少工件表面上的拉應力而達到抑制縱裂的目的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且,在能淬透的情況下,截面尺寸越大的工件,雖然實際冷卻速度更緩,開裂的危險性卻反而愈大。這一切都是由于這類鋼的熱應力隨尺寸的增大實際冷卻速度減慢,熱應力減小,&127;組織應力隨尺寸的增大而增加,最后形成以組織

應力為主的拉應力作用在工件表面的作用特點造成的。并與冷卻愈慢應力愈小的傳統觀念大相徑庭。對這類鋼件而言,在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。避免淬裂的可靠原則是設法盡量減小截面內外馬氏體轉變的不等時性。僅僅實行馬氏體轉變區內的緩冷卻不足以預防縱裂的形成。一般情況下只能產生在非淬透性件中的弧裂,雖以整體快速冷卻為必要的形成條件，可是它的真正形成原因,卻不在快速冷卻(包括馬氏體轉變區內)本身,而是淬火件局部位置(由幾何結構決定),在高溫臨界溫度區內的冷卻速度顯著減緩,因而沒有淬硬所致&127。產生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈,是由以熱應力為主要成份的殘余拉應力作用在淬火件中心&127;,而在淬火件末淬硬的截面中心處,首先形成裂紋并由內往外擴展而造成的。為了避免這類裂紋產生，往往使用水--油雙液淬火工藝。在此工藝中實施高溫段內的快速冷卻,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織,&127;而從內應力的角度來看,這時快冷有害無益。其次,冷卻后期緩冷的目的,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應力值,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度,從而達到減小應力值和最終抑制淬裂的目的。

三、殘余壓應力對工件的影響

滲碳表面強化作為提高工件的疲勞強度的方法應用得很廣泛的原因。一方面是由于它能有效的增加工件表面的強度和硬度，提高工件的耐磨性，另一方面是滲碳能有效的改善工件的應力分布,在工件表面層獲得較大的殘余壓應力,&127;提高工件的疲勞強度。如果在滲碳后再進行等溫淬火將會增加表層殘余壓應力,使疲勞強度得到進一步的提高。有人對35SiMn2MoV鋼滲碳后進行等溫淬火與滲碳后淬火低溫回火的殘余應力進行過測試其 熱處理工藝

殘余應力值（kg/mm2)滲碳后880-900度鹽浴加熱，260度等溫40分鐘-65

滲碳后880-900度鹽浴加熱淬火，260度等溫90分鐘-18

滲碳后880-900度鹽浴加熱，260度等溫40分鐘，260度回火90分鐘-38

從表1的測試結果可以看出等溫淬火比通常的淬火低溫回火工藝具有更高的表面殘余壓應力。等溫淬火后即使進行低溫回火,其表面殘余壓應力，也比淬火后低溫回火高。因此可以得出這樣一個結論,即滲碳后等溫淬火比通常的滲碳淬火低溫回火獲得的表面殘余壓應力更高,從表面層殘余壓應力對疲勞抗力的有利影響的觀點來看，滲碳等溫淬火工藝是提高滲碳件疲勞強度的有效方法。滲碳淬火工藝為什么能獲得表層殘余壓應力?滲碳等溫淬火為什么能獲得更大的表層殘余壓應力?其主要原因有兩個：一個原因是表層高碳馬氏體比容比心部低碳馬氏體的比容大,淬火后表層體積膨脹大,而心部低碳馬氏體體積膨脹小,制約了表層的自由膨脹,&127;造成表層受壓心部受拉的應力狀態。而另一個更重要的原因是高碳過冷奧氏體向馬氏體轉變的開始轉變溫度（Ms）,比心部含碳量低的過冷奧氏體向馬氏體轉變的開始溫度（Ms）低。這就是說在淬火過程中往往是心部首先產生馬氏體轉變引起心部體積膨脹,并獲得強化,而表面還末冷卻到其對應的馬氏體開始轉變點（Ms）,故仍處于過冷奧氏體狀態,&127;具有良好的塑性,不會對心部馬氏體轉變的體積膨脹起嚴重的壓制作用。隨著淬火冷卻溫度的不斷下降使表層溫度降到該處的（Ms）點以下,表層產生馬氏體轉變,引起表層體

積的膨脹。但心部此時早已轉變為馬氏體而強化,所以心部對表層的體積膨脹將會起很大的壓制作用,使表層獲得殘余壓應力。&127;而在滲碳后進行等溫淬火時，當等溫溫度在滲碳層的馬氏體開始轉變溫度（Ms）以上,心部的馬氏體開始轉變溫度（&127;Ms）點以下的適當溫度等溫淬火,比連續冷卻淬火更能保證這種轉變的先后順序的特點(&127;即保證表層馬氏體轉變僅僅產生于等溫后的冷卻過程中)。&127;當然滲碳后等溫淬火的等溫溫度和等溫時間對表層殘余應力的大小有很大的影響。有人對35SiMn2MoV鋼試樣滲碳后在260℃和320℃等溫40&127;分鐘后的表面殘余應力進行過測試,其結果如表2。由表2可知在260℃行動等溫比在320℃等溫的表面殘余應力要高出一倍多

可見表面殘余應力狀態對滲碳等溫淬火的等溫溫度是很敏感的。不僅等溫溫度對表面殘余壓應力狀態有影響,而且等溫時間也有一定的影響。有人對35SiMn2V鋼在310℃等溫2分鐘,10分鐘,90分鐘的殘余應力進行過測試。2分鐘后殘余壓應力為-20kg/mm,10分鐘后為-60kg/mm,60分鐘后為-80kg/mm,60分鐘后再延長等溫時間殘余應力變化不大。

從上面的討論表明,滲碳層與心部馬氏體轉變的先后順序對表層殘余應力的大小有重要影響。滲碳后的等溫淬火對進一步提高零件的疲勞壽命具有普遍意義。此外能降低表層馬氏體開始轉變溫度（Ms）點的表面化學熱處理如滲碳、氮化、氰化等都為造成表層殘余壓應力提供了條件,如高碳鋼的氮化--淬火工藝,由于表層,&127;氮含量的提高而降低了表層馬氏體開始轉變點（Ms）,淬火后獲得了較高的表層殘余壓應力使疲勞壽命得到提高。又如氰化工藝往往比滲碳具有更高的疲勞強度和使用壽命,也是因氮含量的增加可獲得比滲碳更高的表面殘余壓應力之故。此外,&127;從獲得表層殘余壓應力的合理分布的觀點來看,單一的表面強化工藝不容易獲得理想的表層殘余壓應力分布,而復合的表面強化工藝則可以有效的改善表層殘余應力的分布。如滲碳淬火的殘余應力一般在表面壓應力較低,最大壓應力則出現在離表面一定深度處,而且殘余壓力層較厚。氮化后的表面殘余壓應力很高,但殘余壓應力層很溥,往里急劇下降。如果采用滲碳--&127;氮化復合強化工藝,則可獲得更合理的應力分布狀態。&127;因此表面復合強化工藝,如滲碳--氮化,滲碳--&127;高頻淬火等,都是值得重視的方向。

根據上述討論可得出以下結論;

1、熱處理過程中產生的應力是不可避免的,而且往往是有害的&127。但我們可以控制熱處理工藝盡量使應力分布合理,就可將其有害程度降低到最低限度,甚至變有害為有利。

2、當熱應力占主導地位時應力分布為心部受拉表面受壓,當組織應力占主導地時應力分布為心部受壓表面受拉。

3、在高淬透性鋼件中易形成縱裂,在非淬透性工件中往往形成弧裂,在大型非淬透工件中容易形成橫斷和縱劈。

4、滲碳使表層馬氏體開始轉變溫度（Ms）點下降,可導至淬火時馬氏體轉變順序顛倒,心部首先發生馬氏體轉變而后才波及到表面,可獲得表層殘余壓應力而提高抗疲勞強度。

5、滲碳后進行等溫淬火可保證心部馬氏體轉變充分進行以后,表層組織轉變才進行。&127;使工件獲得比直接淬火更大的表層殘余壓應力,可進一步提高滲碳件的疲勞強度。

6、復合表面強化工藝可使表層殘余壓應力分布更合理,可明顯提高工件的疲勞強度。

第二篇：大鍛件熱處理影響因素淺析

大鍛件熱處理影響因素淺析

張功友

摘要：淺析大鍛件熱處理應考慮的因素。關鍵詞：大鍛件熱處理，影響因素。

一、前言

盡管大鍛件與中小型零件的熱處理基本原理并無實質上的差異，但由于大鍛件尺寸大、重量大，使熱處理工藝的制訂與實施變得復雜了。

二、大鍛件熱處理考慮的因素

1，冶煉澆注

冶煉出優質鋼液是保證大鍛件質量的首要環節。所謂優質鋼液，除了化學成分符合要求外，主要是鋼液的純凈度要高，即盡可能降低硫、磷等有害元素的含量，盡量減少非金屬夾雜物以及氣體特別是氫的含量。在實際生產中，應根據大鍛件的股役條件、性能要求等情況，選用先進的真空冶煉、真空脫氣、鋼包精煉、自耗電極重熔、真空澆注、電渣重熔法煉鋼等（具體的冶煉工藝不予贅述），但不論采用何種冶煉方法，都必須盡可能提高鋼液的純凈度，特別是減少對鍛件質量影響顯著的非金屬夾雜物和氣體的含量。對重要的大鍛件還要求在降低氧含量的基礎上，降低Si和Mn的含量。

殘存于鋼錠和鍛件中的氧和氮在鋼中主要以氧化物和氮化物，即非金屬夾雜物的形式存在，氫是鋼中危害最大的氣體，殘留于鍛件中的氫是形成白點的主要原因，而且還使鋼產生氫脆。

夾雜物在熱處理過程中不能被消除，在鍛件加熱和冷卻時，由于夾雜物和基體金屬的熱膨脹特性不同，二者之間會產生很大的熱應力，有人計算可達754～1215MPa。這種熱應力的大小還與夾雜物的種類、大小和形狀有關，其中氧化鋁夾雜物產生的熱應力最大。顯然，這種熱應力將會對大鍛件的熱處理工藝性能以及產品的使用性能產生負面影響，甚至使鍛件淬火開裂。對于大鍛件，由于氫向夾雜物的空隙處擴散以及熱應力的作用，還可能導致白點的產生。2，鋼錠

由于大鍛件是由大型的鋼錠鍛制而成，鋼錠越大，其氣體、雜質的含量越高，偏析、疏松、縮孔、非金屬夾雜物等組織和成分的不均勻性也越嚴重，并且由于鋼錠大，鍛造時往往不能鍛透，這些冶金缺陷將不同程度地殘留在鍛件中，從而使大鍛件熱處理工藝的制訂和工藝過程的實施均變得復雜化。3，鍛造

鑄造組織經過鍛造方法熱加工變形后由于金屬的變形和再結晶，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變為晶粒較細、大小均勻的等軸再結晶組織，使鋼錠內原有的偏析、疏松、氣孔、夾渣等壓實和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學性能。

此外，鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命。同時鍛造過程中產生很大的鍛造應力，必須在鍛后通過熱處理消除。3，內應力

大鍛件在熱處理加熱和冷卻過程中，由于界面尺寸大，導致表面與心部的溫差必然很大，因而增加了鍛件的熱應力，而且鍛件不同部位組織轉變的不同時性嚴重，導致組織應力也增大，使大鍛件在熱處理過程中產生很大的內應力。這不僅影響大鍛件的組織轉變、嚴重時還會使大型鍛件在熱處理過程中或在熱處理結束后的放置過程中發生開裂，或因內應力的存在www.tmdps.cn: G" l4 i)w5 : J6 S.}5 s* V% ^而降低零件在服役時的有效承載能力。4，相變潛熱

鋼件在熱處理過程中發生相變時會釋放或吸收相變潛熱。對大鍛件而言，由于尺寸大，熱傳導速度受到限制，相變潛熱對加熱和冷卻過程的影響比較明顯。5，回火脆性

大型鍛件因為截面大回火后快冷產生很大的殘余應力，將影響零件的使用性能。因此，大鍛件應采用較低的回火冷卻速度。緩慢的冷卻速度將使鋼的回火脆性得不到抑制，特別是一些重要的大鍛件，例如發電機和汽輪機轉子等，都采用淬透性較高的合金鋼制造，具有較明顯的回火脆性。盡管隨著煉鋼技術的不斷進步，以及采取添加Mo元素等措施，以減輕回火脆性，在制訂大鍛件的熱處理工藝及工藝的實施中，這一問題還是值得重視的。6，細化晶粒問題

在實際生產中，大鍛件的鍛造比一般都比較小，且變形不均勻，加熱時間冗長，這些因素導致大鍛件的奧氏體晶粒比較粗大。為些，大鍛件在熱處理時，應注意晶粒細化問題，以使其力學性能達到要求。7，尺寸對組織和性能的影響

大鍛件由于尺寸大、體積大、通常情況下，淬火后表層也難以獲得馬氏體或下貝氏體組織，雖然可以選用含鉻、鎳、鉬、釩等合金元素的高淬透性鋼，但按常規工藝淬火仍難以獲得理想的組織結構，從而影響工件的最終力學性能。所以，對大鍛件進行熱處理時必須考慮這種尺寸因素的影響。

三，結束語

通過分析，大鍛件熱處理很復雜，在制定熱處理工藝時必須充分考慮到各個因素的影響。作為工藝技術員應該盡可能多地學習冶金技術和鍛造技術知識，以及應力場分析方面的理論，對于做好大鍛件熱處理工藝至關重要。

參考文獻：

[1] 鍛壓手冊：鍛造 機械工業出版社，2008年1月1日 [2] 鑄造手冊：鑄造工藝 機械工業出版社，2011年9月1日

[3] 熱處理手冊第4版第1卷 中國機械工程學會熱處理學會，2008年1月 [4] 熱處理手冊第4版第2卷 中國機械工程學會熱處理學會，2008年1月 [5] 熱處理手冊第4版第4卷 中國機械工程學會熱處理學會，2008年1月 [6] 金屬學與熱處理 機械工業出版社，2007年8月

作者簡介：張功友（1981-），男，馬鋼重型機械設備制造公司鍛熱分廠，初級工程師。

第三篇：熱處理

1．退火：指金屬材料加熱到適當的溫度，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結晶退火、去應力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應力，提高組 織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準備等。

2．正火：指將鋼材或鋼件加熱到或（鋼的上臨界點溫度）以上，30～50℃保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高低碳鋼的 力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準備等。

3．淬火：指將鋼件加熱到 Ac3 或 Ac1（鋼的下臨界點溫度）以上某一溫度，保持一 定的時間，然后以適當的冷卻速度，獲得馬氏體（或貝氏體）組織的熱處理工藝。常見的淬 火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組 織準備等。

4．回火：指鋼件經淬硬后，再加熱到 Ac1 以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷 卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火和多次回火等。

回火的目的：主要是消除鋼件在淬火時所產生的應力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并 具有所需要的塑性和韌性等。

5．調質：指將鋼材或鋼件進行淬火及高溫回火的復合熱處理工藝。使用于調質處理的鋼稱調質鋼。它一般是指中碳結構鋼和中碳合金結構鋼。

6．滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。

3.固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝

4.時效：合金經固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時，其性能隨時間而變化的現象。

5.固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應力與軟化，以便繼續加工成型

6.時效處理：在強化相析出的溫度加熱并保溫，使強化相沉淀析出，得以硬化，提高強度

9.鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時滲入碳和氮的過程。習慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲(即氣體軟氮化)應用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。

11.釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝

第四篇：熱處理

1、馬氏體的組織形態主要有兩種類型,即板條狀馬氏體和片狀馬氏體.淬火鋼中形成的馬氏體形態主要與鋼的含碳量有關.板條狀馬氏體是低碳鋼,馬氏體時效鋼,不銹鋼等鐵系合金形成的一種典型的馬氏體組織,因其單元立體形狀為板條狀,故稱板條狀馬氏體.由于它的亞結構主要是由高密度的位錯組成,所以又稱位錯馬氏體;片狀馬氏體則常見于高,中碳鋼,每個馬氏體晶體的厚度與徑向尺寸相比很小其斷面形狀呈針片狀,故稱片狀馬氏體或針狀馬氏體.由于其亞結構主要為細小孿晶,所以又稱為孿晶馬氏體.一般當Wc<0.3%時,鋼在馬氏體形態同乎全為板條馬氏體;當Wc>1.0%時,則幾乎全為片狀馬氏體;當Wc=0.3%-1.0%時,為板條馬氏體和片狀馬氏體的混合物,隨含碳量的升高,淬火鋼中板條馬氏體的量下降,片狀馬氏體的量上升.高碳鋼在正常溫度淬火時,細小的奧氏體晶粒和碳化物都能使其獲得細針狀馬氏體組織,這種組織在光學顯微鏡下無法分辨稱為隱針馬氏體.2、（一）馬氏體的分解

從室溫到200℃左右范圍內回火時，馬氏體中一部分過飽和的碳以及細小的ε-碳化物（FexC或Fe2.4C）形式析出，并分布在馬氏體基體上，使馬氏體中的含碳量下降，體心正方的正方度c/a減?。磭柡统潭冉档停柜R氏體熱處理的脆性下降，硬度稍降。此時組織為過飽和程度稍低的馬氏體和極細小的ε-碳化物組成的混合組織，稱為“回火馬氏體組織”，M回。

ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C轉變的過渡相。

（二）殘余奧氏體的轉變

約在200-300℃，馬氏體繼續分解的同時，殘余奧氏體也發生轉變，變成了下貝氏體組織。此時主要組織仍是回火馬氏體，但由于加熱溫度較高，馬氏體的過飽和程度進一步降低，組織的硬度降低，塑性提高。由于殘余奧氏體轉變為硬度較高的下貝氏體，因此鋼的硬度下降不大。此時組織為“回火馬氏體+下貝氏體”

（三）滲碳體形成和鐵素體恢復

約在300-400℃之間，α固溶體中過飽和的熱處理碳逐漸析出，ε-碳化物轉變為穩定的較小的Fe3C顆粒，α固溶體中的含碳量幾乎達到平衡成分，故馬氏體變成鐵素體（c/a≈1），體心正方晶格變成體心立方晶格，此時組織為“鐵素體與彌散在其中的細粒狀滲碳體的混合物”,稱為“回火屈氏體”，T回。

（四）滲碳體的聚集長大和鐵素體的再結晶

約在400-650℃之間，滲碳體不斷聚集長大，內應力與晶格歪扭完全消除，組織是由鐵素體和球化的滲碳體所組成的混合物，稱為“回火索氏體”，S回。此時，碳固溶強化作用消失，強度取決于Fe3C質點的尺寸和彌散度?；鼗饻囟仍礁?，滲碳體質點越大，彌散讀越低，強度越低。

3、一、過熱現象

我們知道熱處理過程中加熱過熱最易導致奧氏體晶粒的粗大，使零件的機械性能下降。

1.一般過熱：加熱溫度過高或在高溫下保溫時間過長，引起奧氏體晶粒粗化稱為過熱。粗大的奧氏體晶粒會導致鋼的強韌性降低，脆性轉變溫度升高，增加淬火時的變形開裂傾向。而導致過熱的原因是爐溫儀表失控或混料（常為不懂工藝發生的）。過熱組織可經退火、正火或多次高溫回火后，在正常情況下重新奧氏化使晶粒細化。

2.斷口遺傳：有過熱組織的鋼材，重新加熱淬火后，雖能使奧氏體晶粒細化，但有時仍出現粗大顆粒狀斷口。產生斷口遺傳的理論爭議較多，一般認為曾因加熱溫度過高而使MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶界面，而冷卻時這些夾雜物又會沿晶界面析出，受沖擊時易沿粗大奧氏體晶界斷裂。

3.粗大組織的遺傳：有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時，以慢速加熱到常規的淬火溫度，甚至再低一些，其奧氏體晶粒仍然是粗大的，這種現象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性，可采用中間退火或多次高溫回火處理。

二、過燒現象

加熱溫度過高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現氧化或熔化，導致晶界弱化，稱為過燒。鋼過燒后性能嚴重惡化，淬火時形成龜裂。過燒組織無法恢復，只能報廢。因此在工作中要避免過燒的發生。

三、脫碳和氧化

鋼在加熱時，表層的碳與介質（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發生反應，降低了表層碳濃度稱為脫碳，脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強度及耐磨性降低，而且表面形成殘余拉應力易形成表面網狀裂紋。

加熱時，鋼表層的鐵及合金與元素與介質（或氣氛）中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發生反應生成氧化物膜的現象稱為氧化。高溫（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化，具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現淬火軟點。

為了防止氧化和減少脫碳的措施有：工件表面涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護氣氛加熱（如凈化后的惰性氣體、控制爐內碳勢）、火焰燃燒爐（使爐氣呈還原性）

四、氫脆現象

高強度鋼在富氫氣氛中加熱時出現塑性和韌性降低的現象稱為氫脆。出現氫脆的工件通過除氫處理（如回火、時效等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。

4、混合物的組分在濃度梯度的作用下由高濃度向低濃度的方向轉移的過程叫做傳質。在含有兩種或兩種以上組分的流體內部，如果有組分的濃度梯度存在，則每一種組分都有向其低濃度方向轉移，已減弱這種濃度不均勻的趨勢。

A傳質方式及歷程，物質首先從一相主體擴散至兩相界面的該相一側，然后通過相界面進入另一相，最后通過此相的界面向主體擴散；傳質過程的方向及極限，一定條件下，非平衡態的兩相體系進行趨于平衡態的傳遞；兩相體系必存在著平衡關系，條件的改變可破壞原有的平衡態；傳質過程推動力和速率，平衡是傳質過程的極限，組分在兩相分配偏離平衡狀態的程度為傳質推動力。

A、傳質方式及歷程

? 物質首先從一相主體擴散至兩相界面的該相一側，然后通過相界面進入另一相，最后通過此相的界面向主體擴散。

B、傳質過程的方向及極限

? 一定條件下，非平衡態的兩相體系進行趨于平衡態的傳遞；兩相體系必存在著平衡關系。? 條件的改變可、B、傳質過程推動力和速率

?平衡是傳質過程的極限，組分在兩相分配偏離平衡狀態的程度為傳質推動力。單位時間，單位相接觸面上傳遞的物質的量，mol/(㎡.s).? 傳質速率等于傳質系數乘以傳質推動力。? 破壞原有的平衡態。

相變的類型可以從三個不同的角度（即按熱力學關系、按結構變化和按動力學關系）來進行討論。

? 相變的熱力學規律是非常清楚的，在按熱力學關系討論相變問題時，系統的吉布斯自由能起了熱力學勢的作用。一級相變的自由能的一階導數在相變點是不連續的，因而熵和體積的變化不連續，說明它有相變潛熱。而二級相變中，熵和體積在相變點是連續的，而自由能的二階導數所確定的一些響應函數，如比熱容、壓縮率和膨脹率則有不連續的變化。在自然界中觀察到的相變多數是一級相變，合金和金屬中的相變也是如此。

從晶體學的觀點，闡明母相與新相在晶體結構上的差異，即按結構變化對相變進行分類，是對用熱力學關系進行分類的一個重要補充。

結構相變可以分重構型、位移型和有序無序型三種基本類型。重構型相變中，大量化學鍵被破壞，在重新組合后，新相和母相之間在晶體學上沒有明確的位向關系，而且原子的近鄰的拓撲關系也產生顯著的變化。這類相變經歷了很高的勢壘，相變潛熱很大，過程緩慢。這類相變屬于強一級相變。當然，液-固相變和氣-固相變也必然是重構型的。另外，還有位移型相變，在相變前后原子的近鄰的拓撲關系仍保持不變，相變過程不涉及化學鍵的破壞，新相與母相之間存在明確的晶體學位向關系，它經歷的勢壘很小，相變潛熱也很小甚至完全消失。因此位移型相變可能是二級相變或弱一級相變。還有一種位移相變，它以晶格切變為主，也可能涉及晶胞內原子的相對位移，這就是人們通常說的馬氏體相變，也是強一級相變。有序-無序相變在結構上往往涉及多組元固溶體中兩種或多種原子在晶格點陣上排列的有序化。這可以是二級相變或弱一級相變。

相變動力學的任務在于具體地描述相變的微觀機制，轉變途徑，轉變速率及一些物理參量對它們的影響。由于在相變的進程中，系統要經歷一系列非平衡態，所以要依靠物理動力學的理論和方法。

第五篇：熱處理

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