鋼——wc=0.0218%~2.11%
工業純鐵——wc<0.0218%
鑄鐵——wc>2.11%
按化學成分分類
1. 碳素鋼：碳的質量分數小於2.11%而不含有特意加入的合金元素的鋼稱
為碳素鋼，簡稱碳鋼
按鋼的含碳量分1）低碳鋼wc≤0.25% 例如；20cr鋼，0.17~0.24
2）中碳鋼0.25%3）高碳鋼wc>0.06例如：t10a，0.95~1.04
2.合金鋼：
低合金鋼：按合金元素的總質量分數小於等於5%如40cr、20cr。
中合金鋼：按合金元素的總質量分數大於等於5%小於10%例如：38crmoal
高合金鋼：按合金元素的總質量分數大於等於10%例w6mo5cr4v2。
二按用途分類：
1. 結構鋼：用作機器零件和工程結構鋼。例做橋梁、船舶、齒輪軸。
1） 碳素機構鋼：45#、65#、65mn。
2） 合金結構鋼：20crmnti、40cr、42crmn。
2. 工具鋼（c>0.7%）：
1） 碳素工具鋼：t10a、t12a
2） 合金工具鋼：w6mo5cr4v2、w18cr4v
3.特殊鋼：具有特殊的物理、化學、機械效能的鋼。例如：不鏽鋼、耐磨鋼
和磁鋼。
第二節熱處理工藝制定原則及典型熱處理工藝
熱處理工藝規程的編制是零件工藝中最主要、最基本的工作內容。也是充分發揮材料的力學效能和零件的服役能力的基本保證。因此確切的說，工藝規程的編制工作屬於工程設計的範疇。
是工程工作中重要的乙個環節。
一． 工藝編制要遵守以下原則
1. 工藝的先進性
採用新工藝、新技術。熱處理裝置的更新與改造。例（電晶體主頻，無觸點、
數字控溫、變頻變壓器。）採用新型工藝材料。
目的：提高產品熱處理質量、提高生產能力、降低成本、提高熱處理後工件的表面質量，安全、環保。
2. 工藝的合理性。
a工藝安排的合理性：前後序安排要合理，減少後序加工的難度，與機械加
工要協調，降低生產成本。
b零件熱處理要求合理性
熱處理工藝應與材料的特徵相適應，零件的幾何尺寸和形狀應與熱處理的工藝相適應
c工藝方法及工藝引數的合理性
選擇合適的工藝引數，工藝方法應簡單適用，減少生產成本，便於操作。選擇工藝引數應根據相關標準，與標準不同的工藝引數應有試驗根據。
d熱處理前零件的尺寸形狀的合理性，防止變形、開裂等缺陷
e熱處理前工作狀態的合理性
鑄、鍛件應退火，機械加工應去除應力。
3.工藝的可行性
a企業的熱處理條件、人員結構及素質、熱處理裝置配備程度、裝置的精度。
b操作人員的專業技術水平，人員的文化程度、專業技術水平及對工藝操作的熟練程度。
c工藝技術的合理性：保證工藝的制定有法可依。
4.工藝的經濟性
a能源利用：減少能源消耗，選用節能裝置。
b裝置工裝的使用：合理利用空間，採用機械化，自動化生產，提高生產效
率。c工藝方法應簡便，減少不必要的程式，縮短生產週期。
d利用現有裝置設計輔助工裝及輔助工序。
化學熱處理——滲碳，真空熱處理
5.工藝可檢查性
a工藝引數的追溯，溫度時間的記錄，產品數量規格的記錄，操作者的記錄。
b檢查結論的追溯，含金相，硬度，終檢記錄。
6.工藝的安全性
a工藝本身的安全性：1）爆幹後預熱2）加熱包鹽3） 各種壓力容器的安
全措施b控制有害作業，不採用有害工藝，如氰化物的使用等。
c環保：生產場所避免有害氣體排放，防止廢棄物汙染對排放物進行處理。
二.典型熱處理工藝
（一）φ10直柄麻花鑽，材料w6mo5cr4v2.
技術要求：刃溝長l4/5,硬度≥63hrc，徑向跳動≤0.22mm。
1. 淬火：裝量88件卡具
a烘乾200~300℃，
b一次預熱800~830℃，2分10秒，
c二次預熱800~830℃，2分10秒。
d加熱 1235~1240℃，2分10秒
e分級冷卻580~630℃，2分10秒
f空冷到室溫
2. 清洗
3. 回火，三次550~560℃，三次每次1小時，每次空冷到室溫再回火。
4. 清洗
5. 噴砂
6. 防鏽
7. 調直
8. 檢查
(二)150卡尺測尺熱處理
材料t10a，技術要求：兩面58~63hrc，其餘40~48hrc，平面度大小
面0.12mm。
1. 淬火裝卡具（20件）裝量60件
a烘乾200~300℃，6分
b預熱650~700℃，6分
c加熱780~790℃，6分
d冷卻（硝鹽，nano2）150~180℃，6分
2. 清洗
3. 尺爪退火
4. 回火420~450℃，2小時
5. 檢查
6. 量面淬火（高頻）過飽和nano3水溶液。
7. 回火200~210℃，2h
8. 檢查
9. 調直
10. 檢查
（三）125mm量塊熱處理工藝
材料：gcr15 硬度≥64hrc，磁性≥95%
1. 淬火：綁串，數量72件
a烘乾200~300℃， 15秒
b預熱650~700℃， 15秒
c加熱860~865℃， 15秒
d冷卻：油
2. 冷處理：-80℃，3h
3. 清洗
4. 回火
5. 清洗
6. 檢查
7. 噴砂
8. 檢查:0級±0.3u
1級±0.6u
第三節：熱處理爐的分類
一.按熱源分：電阻爐、煤氣爐、油爐、煤爐
二.按工作溫度分：高溫爐（>1000℃）；中溫爐（650~1000℃）；低溫爐
(<650℃)
三.按工藝用途分：退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳、氮化爐、實驗爐
四.按加熱介質分：自然氣氛爐、浴爐、可換氣氛爐、真空爐、流動粒子爐。
五.按爐型結構分：廂式爐、井式爐、臺車式爐、罩式爐、傳送帶式爐等
真空爐：隨著我國科研生產技術快速發展，真空熱處理技術的應用近些年來明顯增加。
特點：工件無氧化，無脫碳，表面***，畸變小，熱處理零件綜合性
能好，以及無汙染，無公害，自動化程度高等一系列優點。投入大，生產周期長，批量大是其缺點。
抽真空度：機械幫浦6.6x10-2pa
羅茨幫浦1.33x10-2pa
加熱條件1.3x10-2pa~6.6x10-2pa
淬火介質
1.空氣：高速鋼
2.油：32#變壓器油
3.水：10~15%nano3水溶液
4.鹼或鹽浴：150~180℃nano2
5.新型的有機聚合物淬火介質：聚乙烯醇（pva）、聚二醇（pag）等。
工件冷卻均勻，避免軟點，減少變形與開裂。無毒無菸，無腐蝕，冷卻速度範圍寬等優點。
熱處理過程的定義
1.退火：將組織偏離平衡狀態的金屬或合金加熱到適當的溫度保持一定時間，然後緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態組織結構的熱處理工藝稱為退火。
目的：a消除偏析，均勻化學成分
b降低硬度，便於切削加工
c消除或減少內應力，消除加工硬化，以便進一步冷變形加工
d細化晶粒，改善組織或消除組織缺陷
e改善高碳鋼中碳化物形態和分布，為零件最終熱處理做好組織準備。
2.正火：將鋼材或鋼件加熱到ac3（acｍ）以上適當溫度後，空中冷卻，得到珠光體型別組織的熱處理工藝稱為正火。正火是退火的乙個特例，其目的基本相同。
3.淬火：將鋼加熱到臨界點ac1或ac3以上一定溫度保溫一定時間，然後以大於臨界淬火速度的速度冷卻使過冷奧氏體轉變為馬氏體或下貝體組織的熱處理工藝稱為淬火。
淬火後的零件必須回火。
目的：（淬火+回火）
a提高鋼的硬度和耐磨性，延長使用壽命。
b提高鋼的彈性極限。
c提高鋼的綜合力學效能。
d改善鋼的特殊效能——永久磁鐵。
淬火：整體、區域性、表面淬火。
冷卻方式：單液淬火、雙液淬火、分級、等溫淬火。
介質不同：鹽浴淬火、高頻淬火、火焰淬火。
淬硬性：鋼在理想條件下進行淬火硬化所能達到的最高硬度能力。45#——水，50hrc。
淬透性：指在規定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。
水冷油冷
45# 13~16.5mm 6~9.5mm
t10a 10~15mm <8mm
40cr 30~38mm 19~28mm
鹽浴加熱爐成分：高溫爐100%bacl2
合金鋼淬火：66% bacl2+34%kcl
合金元素在鋼中的作用
合金鋼效能優良，在於鋼中合金元素的作用。合金元素在鋼中可以與鐵和碳形成固溶體（包括合金奧氏體、合金鐵素體、合金馬氏體）和碳化物（包括合金滲碳體、特殊碳化物）。
作用：(1)合金元素改善鋼的熱處理工藝效能
細化奧氏體晶粒，ti、v、nb、zr、al阻礙奧氏體晶粒長大，mn
除外提高淬透性，除co外，幾乎所有的合金元素固溶於奧氏體中增加奧氏體中的穩定性，從而減慢過冷奧氏體的分解速度，使c曲線右移，因而降低了鋼淬火時的臨界冷卻速度，提高了淬透性。
提高回火抗力，產生二次硬化。回火抗力是指淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力，又稱回火穩定性。
（2）合金元素提高鋼的使用效能
合金元素使鋼得到強化
合金元素使鋼獲得特殊效能，獲得耐腐蝕、耐熱等特殊效能。
a1、a2、acm稱為碳素鋼加熱或冷卻過程中組織轉變的臨界溫度。
a1——共析鋼加熱冷卻時，珠光體與奧氏體相互轉變臨界溫度。
a2——亞共析鋼加熱冷卻時，鐵素體與奧氏體相互轉變臨界溫度。
acm——過共析鋼加熱冷卻時，滲碳體與奧氏體相互轉變臨界溫度。
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