金属材料及热处理经典培训.ppt
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金属材料及热处理工艺概述,2015年4月,培训课件,目录,第一单元：
金属材料概念、分类、发展历程第二单元：
金属材料的性能第三单元：
金属的晶体结构及结晶第四单元：
铁碳合金相图第五单元：
金属的热处理,第一单元,金属材料,概念,分类,发展过程,历史地位,发展热点,应用情况,金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的并具有金属特性的工程材料。
金属材料的基本概念,金属材料的分类,黑色金属,有色金属,金属材料,铸铁,钢,合金钢,非合金钢,合金钢,铜合金,铝合金,钛合金,纯金属,合金,其它非铁合金,金属材料的历史地位,1、材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人类社会文明程度的标志之一，金属材料是现代文明的基础。
石器时代青铜器时代铁器时代2、目前，人类还处在金属器时期。
虽然无机非金属材料、高分子材料的使用量与日俱增，但在可预见的时期内，仍不会改变这种状况。
金属材料发展的过程,1.公元前3800年，出现人工冶炼的铜器，我国在公元前3000年出现锡青铜甘肃东乡马家窑文化的青铜刀（含610Sn）。
商、周时期是中国青铜器的鼎盛时期。
2.自公元前12世纪起铁器在地中海东岸地区使用日广。
到公元前10世纪，铁工具比青铜工具应用更普遍。
公元前8世纪到公元前7世纪，北非和欧洲相继进入铁器时代。
3.中国古代钢铁及非铁金属的生产技术和热处理技术，在明末科学家宋应星所著天工开物中有详细的阐述。
4.现代冶金技术的发展自19世纪中叶的转炉炼钢和平炉炼钢开始。
19世纪末的电弧炉炼钢和20世纪中叶的氧气顶吹转炉炼钢及炉外精炼技术，使钢铁工业实现了现代化。
5.非铁金属冶金方面，19世纪80年代发电机的发明，使电解法提纯铜的工业方法得以实现，开创了电冶金新领域；同时，用熔盐电解法将氧化铝加入熔融冰晶石，电解得到廉价的铝，使铝成为仅次于铁的第二大金属；20世纪40年代，用镁作还原剂从四氯化钛制得纯钛，并使真空熔炼加工等技术逐步成熟后，钛及钛合金的广泛应用得以实现。
同时，其他非铁金属也陆续实现工业化生产。
6.19世纪末，出现了新型的合金钢如高速工具钢、高锰钢、镍钢和铬不锈钢，并在20世纪发展为门类众多的合金钢体系。
与此同时，铝合合、镁合金、铜合金、钛合金和难熔金属及合金等也先后形成工业规模生产。
7.20世纪中叶，新金属材料研究发展迅猛。
如非晶态合金、金属基复合材料、金属间化合物结构材料、金属纳米材料等。
金属结构材料的应用情况,1.从总产量来看，钢铁材料的产量占绝对优势，占世界金属总产量的95，而且有许多良好的性能，能满足大多数条件下的应用，价格低廉。
2.在世界金属矿储量中，铁矿资源虽然比较丰富和集中，但就世界地壳中金属矿产储量来讲，则非铁金属矿储量大于铁矿储量，如铁只占5.1，而非铁金属中铝为8.8镁为2.1，钛为0.6。
3.非铁金属冶炼较困难，所需能源消耗大，因而生产成本高，限制了生产总量的增长。
4.非铁金属所创造的价值高，并且它有钢铁所不具备的特殊性能，例如比强度高，耐低温、耐腐蚀等，因而非铁金属产量仍在迅速增长。
金属材料的发展热点,1继续重视高性能的新型金属材料具有高强度、高韧性、耐高、低温、抗腐蚀等性能。
2非晶（亚稳态）材料日益受到重视非晶态或亚稳态合金材料、金属纳米材料。
3特殊条件下应用的金属材料低温、高压、高温、外场以及辐照条件材料的结构、组织和性能的研究。
4材料的设计及选用科学化按照指定的性能对材料进行结构、成分的科学设计。
金属材料的性能,力学性能,物理性能,化学性能,工艺性能,第二单元,力学性能,力学性能指金属在力的作用下所显示出的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能，如弹性、强度、硬度、塑性、韧性等,强度与塑性,材料的拉伸曲线1、oe段：
直线、弹性变性2、es段：
曲线、弹性变形+塑性变形3、ss段：
水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。
4、sb曲线：
弹性变形+均匀塑性变形。
5、b点：
出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度的指标,2、抗拉强度,指试样拉断前所承受的最大拉应力。
其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。
1、屈服点,Rm=Fm/S0,当材料的内应力RRm时，材料将产生断裂。
Rm常用作脆性材料的选材和设计的依据。
符号：
Re材料产生屈服现象时的最小应力,Re=Fs/S0,Fs：
试样屈服时所承受的拉伸力（N）S0：
试样原始横截面积（mm）,塑性指标,塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。
评定指标是断后伸长率和断面收缩率。
1、断后伸长率A,2、断面收缩率Z,指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。
指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
A=（Lu-Lo）/Lox100%,Lu:
拉断拉伸试样对接后测出的标距长度Lo:
拉伸试样的原始标距,Z=（So-Su）/Sox100%,So:
拉伸试样原横截面积。
Su:
拉伸试样断口处的横截面积,硬度,引言：
1、定义：
指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。
2、硬度的测试方法布氏硬度洛氏硬度维氏硬度肖氏硬度,1、布氏硬度试验（布氏硬度计）,原理:
用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
2、布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。
如：
120HBS500HBW,4、测量范围用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.,布氏硬度,3、优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）
（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低,1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）,原理:
用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。
2、洛氏硬度值用测量的残余压痕深度表示。
可从表盘上直接读出。
如：
50HRC,4、测量范围用于测量淬火钢、硬质合金等材料.,洛氏硬度,3、优缺点
（1）试验简单、方便、迅速
（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点取平均值（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。
1、维氏硬度试验,原理:
用夹角为136的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。
2、维氏硬度值用压痕对角线长度表示。
如：
640HV。
4、测量范围常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
维氏硬度,3、优缺点
（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）
（2）可测成品与薄件（3）试样表面要求高，费工。
韧性,金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。
常用一次摆锤冲击弯曲，试验来测定金属材料的冲击韧性。
冲击试样冲击试样的原理及方法：
冲击韧度越大，表示材料的冲击韧性越好。
小能量多次冲击试验,疲劳强度,疲劳概念：
在交变应力作用下，零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
疲劳断裂时无明显的宏观朔性变形，断裂前没有预兆，而是突然破坏；引起疲劳断裂的应力很低，常常低于材料的屈服点；疲劳破坏的宏观断口由两部分组成。
疲劳破坏的特征,疲劳曲线是指交变应力与循环次数的关系曲线。
疲劳曲线和疲劳极限,物理性能,密度熔点导热性导电性热膨胀性磁性,化学性能,耐蚀性抗氧化性化学稳定性,金属的工艺性能,工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的应能力。
金属（材料）及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。
1、流动性：
熔融金属的流动能力称为流动性。
主要受金属化学成份和浇注温度等的影响。
2、收缩性：
铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为引缩性。
3、偏析倾向：
金属凝固后，内部化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。
铸造性能：
金属的工艺性能,锻造性能：
用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。
铸铁不能锻压。
焊接性能：
大量接性能是指金属材料对焊接加工的适应性。
切削加性能：
切削加工（性能）金属材料的难易程度称为切削加工性能。
金属的工艺性能,第三单元,金属晶体,晶体结构,结晶过程,同素异构转变,合金相结构,晶体与非晶体非晶体：
在物质内部，凡原子呈无序堆积状况的，称为非晶体。
如：
普通玻璃、松香、树脂等。
晶体：
凡原子呈有序、有规则排列的物质，金属的固态、金刚石、明矾晶体等。
性能：
晶体有固定的熔、沸点，呈各向异性，非晶体没有固定熔点，而且表现为各向同性。
金属材料的晶体结构,晶格和晶胞：
表示原子在晶体中排列规律的空间格架叫做晶格。
能完整地反映晶格特征的最小几何单元，称为晶胞。
晶面和晶向：
在晶体中由一系列原子组成的平面，称为晶面。
通过两个或两个以上原子中心的直线，可代表晶格空间排列的一定方向，称为晶向,晶体结构的概念,体心立方晶格：
它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心。
如：
铬（Cr）、钒（V）、钨（W）、钼（Mo）及-Fe面心立方晶格：
它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体六个面的中心。
如：
铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及-Fe密排六方晶格：
它的晶胞是一个正六棱柱体，原子排列在柱体的每个顶角上和上、下底面的中心，另外三个原子排列在柱体内。
属于这种晶格类型的金属有镁（Mg）、铍（Be）、镉（Cd）、及锌（Zn）等。
金属晶格的类型,金属材料的实际晶体结构点缺陷晶体中呈点状的缺陷，即在三维空间上尺寸都很小的晶体缺陷线缺陷三维空间的两个方向上尺寸很小的晶体缺陷面缺陷在二维方向上尺寸很大，在第三个方向上尺寸很小，呈面状分布的缺陷,金属由原子不规则排列的液体转变为原子规则排列的固体的过程称为结晶。
纯金属的冷却曲线及过冷度。
用热分析法进行研究纯金属的冷却曲线（理论）纯金属的冷却曲线（实际）,纯金属的结晶,纯金属的结晶过程,晶粒大小对金属材料力学性能的影响控制晶粒大小的方法
（1）加快液态金属材料的冷却速度；
（2）变质处理（3）采用机械振动、超声波振动和电磁振动等；,金属材料结晶后晶粒的控制,金属的同素异构转变,金属在固态下，随温度的改变有一种晶格转变为另一晶格的现象称为同素异构转变。
具有同素异构转变的金属有：
铁、钴、钛、锡、锰等。
同一金属的同素异构晶体按其稳定存在的温度，由低温到高温依次用希腊字母，等表示,同素异构转变是由晶核的形成与晶核的长大两个基本过程完成，新晶核在原晶界处生成同素异构转变有过冷（过热）现象，并且转变时具有较大的过冷度同素异构转变过程中，有相变潜热产生，在冷却曲线上出现水平线段，但这种转变在固态下进行的，它与液体结晶相比具有不同之处同素异构转变时常伴有金属材料体积的变化,金属的同素异构转变,合金的相结构,1合金
（1）合金：
两种或两种以上的金属，或金属与非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质。
（2）组元：
组成合金最基本的物质。
（如一元、二元、三元合金，可以是元素，也可以是化合物。
（3）合金系：
给定合金以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的总称。
如Fe-C，Fe-Cr等。
基本概念,2相
（1）相：
材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。
（2）组织：
由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。
如单相、两相、多相合金。
金属及合金的组织一般应用显微镜才能看到，所以常称显微组织。
合金的相结构,
（2）相的分类合金中的相按结构可分为固溶体和金属化合物。
固溶体：
合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相。
按溶质原子在溶剂晶格中的位置,固溶体可分为置换固溶体与间隙固溶体两种。
固溶体的性能固溶体的强度和硬度高于纯组元，塑性则较低。
固溶强化：
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶强化是金属强化的一种重要形式。
在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。
合金的相结构,固溶体,间隙固溶体,置换固溶体,金属化合物（中间相）：
由金属与金属，或金属与类金属元素之间形成的化合物，这些化合物结构一般比较复杂，而且具有金属特性。
包括：
正常价化合物、电子化合物（电子相）、间隙化合物。
金属化合物的特性
（1）力学性能：
高硬度、低塑性，即硬而脆。
合金中含有金属化合物时,强度、硬度和耐磨性提高,而塑性和韧性降低。
金属化合物是工具钢、高速钢等钢中的重要组成相。
（2）物化性能：
具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料等。
三、金属间化合物,铁碳合金,结构性能,相图分析,平衡结晶,相图应用,第四单元,铁碳合金：
目前使用最广泛的钢铁材料，基本组元是铁和碳，统称为铁碳合金。
铁碳合金可形成5种基本组织：
铁素体（符号F）、奥氏体（符号A）、渗碳体（符号Fe3C）、珠光体（符号P）、莱氏体（符号Ld）,铁碳合金的基本组织和性能,铁素体是碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体，体心立方晶格。
碳在-Fe中的溶解度很小，727时0.0218%；室温时为0.0008%,几乎为零，力学性能与纯铁相似。
其强度和硬度很低，塑性、韧性好。
显微组织是明亮的多边形晶粒。
铁素体（符号F）,奥氏体（符号A）,奥氏体是碳溶于-Fe中所形成的间隙固溶体，面心立方晶格。
碳在-Fe中的溶碳量较高，1148时2.11%；727时为0.77%。
其强度和硬度比铁素体高，塑性、韧性也好。
其晶粒呈多边形，晶界较铁素体平直。
渗碳体是铁与碳形成的金属化合物，碳含量是6.69，具有复杂的晶体结构。
其硬度很高，塑性和韧性很差，脆性很大。
渗碳体（符号Fe3C）,珠光体（符号P）,珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物。
是奥氏体冷却时，在727恒温下发生共析转变的产物。
显微组织是铁素体与渗碳体片层状交替排列。
性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。
莱氏体（符号Ld）,莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。
是在1148恒温下发生共晶转变的产物，平均碳含量4.3%。
五种组织的分类和特点：
1）铁素体、奥氏体和渗碳体是单相组织，是铁碳合金的基本相；珠光体和莱氏体是由基本相组成的多相组织。
2）铁碳合金基本组织的性能特点，见表4-1。
铁碳合金相图是在缓慢冷却条件下，不同成分的铁碳合金组织随温度变化规律的图。
Fe3C相图分析,目前应用的铁碳合金状态图是含碳量为06.69%的铁碳合金部分（即FeFe3C部分），因为含碳量大于6.69的铁碳合金在工业上无使用价值。
相图中特征点的含义,1）A点纯铁的熔点，温度1538,Wc=0,2）G点纯铁的同素异晶转变点，冷却到912时,发生-F-Fe,3）Q点600时,碳在-Fe中的溶度,Wc=0.0057%,4）D点渗碳体熔点,温度1227,Wc=6.69%,5）C点共晶点，温度1148，Wc=4.3%成分为C的液相，冷却到此温度时，发生共晶反应：
LcLd（AE+Fe3C）,6）E点碳在-Fe中的最大溶解度,温度1148，Wc=2.11%,学习情境四：
铁碳合金4.2,7）S点共析点，温度727，Wc=0.77%成分为S点的奥氏体，冷却到此温度时，发生共析反应：
AsP（Fp+Fe3C）,8）P点碳在-Fe中的最大溶解度,温度727，Wc=0.0218%,55,二、相图中的特性线,1）ACD线液相线，由各成分合金开始结晶温度点所组成的线，铁碳合金在此线以上处于液相。
2）AECF线固相线，由各成分合金结晶结束温度点所组成的线。
在此线以下，合金完成结晶，全部变为固体状态。
56,3）ECF水平线共晶线，Wc2.11%的铁碳合金，缓冷至该线（1148）时，均发生共晶转变，生成莱氏体。
4）ES线碳在奥氏体中的溶解度曲线，通常称为Acm线。
碳在奥氏体中最大溶解度是E点（wC2.11），随着温度的降低，碳在奥氏体中的溶解度减小，将由奥氏体中析出二次渗碳体Fe3C。
57,5）GS线奥氏体冷却时开始向铁素体转变的温度线，通常称为A3线。
6）PSK水平线共析线，通常称为A1线。
奥氏体冷却到共析线温度（727）时，将发生共析转变生成珠光体（P），wC0.0218%的铁碳合金均会发生共析转变。
相图中的相区,1）单相区有F、A、L和Fe3C四个单相区,2）两相区五个两相区：
LA两相区、L+Fe3C两相区、A+Fe3C两相区、AF两相区、F+Fe3C两相区,3）三相区ECF共晶线是液相、奥氏体、渗碳体的三相共存线（L、A、Fe3C）PSK共析线是奥氏体、铁素体、渗碳体的三相共存线（A、F、Fe3C）,铁碳合金分类,铁碳合金的平衡结晶过程,一、共析钢的结晶过程,二、亚共析钢的结晶过程,三、过共析钢的结晶过程,四、共晶白口铸铁结晶过程,五、亚共晶白口铸铁的结晶过程,六、过共晶白口铸铁的结晶过程,Wc=0.77%液态合金开始从液相结晶出奥氏体温度降到S点时，奥氏体在恒温下发生共析转变，转变为珠光体。
其室温组织是珠光体。
共析钢的结晶过程（）,亚共析钢的结晶过程,亚共析钢在3点以前的结晶过程与共析钢类似；当缓冷到3点时，从均匀的奥氏体中开始析出铁素体；当缓冷到4点（727）时，剩余的奥氏体的Wc=0.77%，发生共析转变而形成珠光体；,亚共析钢的室温平衡组织均为铁素体+珠光体,过共析钢的结晶过程,室温组织是珠光体+网状二次滲碳体。
共晶白口铸铁结晶过程,Wc=4.3%室温组织是低温莱氏体,亚共晶白口铸铁的结晶过程,室温组织是珠光体、二次渗碳体和低温莱氏体。
过共晶白口铸铁的结晶过程,室温组织是一次渗碳体和低温莱氏体。
67,铁碳合金相图的实际应用,一、含碳量与铁碳合金平衡组织间的关系,铁碳合金的室温组织都是由铁素体和滲碳体两相组成。
随着含碳量的增加，铁素体量逐渐减少，滲碳体量逐渐增多，且它的形状和分布也有所不同，从而形成不同的组织。
二、含碳量与力学性能间的关系,强度：
当Wc0.9时，由于渗碳体在晶界呈网状分布，使钢的强度下降。
硬度：
随Wc的增加而提高。
塑性：
随Wc的增加而迅速降低。
冲击韧性：
随Wc的增加而迅速降低。
69,低碳钢：
Wc=0.1-0.25%中碳钢：
Wc=0.25-0.6%高碳钢：
Wc=0.6-1.4%随着Wc的增加，硬度、强度都增加。
二、含碳量与力学性能间的关系,70,1、在钢铁材料选用方面的应用FeFe3C相图反映了铁碳合金的组织、性能随成分的变化规律，为钢铁材料的选用提供了依据。
如各种型钢及桥梁、船舶、各种建筑结构等，都需要强度较高、塑性及韧性好、焊接性能好的材料，故一般选用含碳量较低（WC0.25）的钢材；各种机械零件要求强度、塑性、韧性等综合性能较好的材料，一般选用碳含量适中（WC0.300.55）的钢；各类工具、刃具、量具、模具要求硬度高，耐磨性好的材料，则可选用含碳量较高（WC0.701.2）的钢。
纯铁的强度低，不宜用作工程材料。
白口铸铁硬度高、脆性大，不能锻造和切削加工，但铸造性能好，耐磨性高，适于制造不受冲击、要求耐磨、形状复杂的工件，如冷轧辊、球磨机的铁球等。
三、铁碳合金状态图的应用,71,2、在铸造生产上的应用根据FeFe3C相图的液相线，可以找出不同成分的铁碳合金的熔点，从而确定合金的熔化浇注温度（一般在液相线以上50100）。
从FeFe3C相图中还可以看出，靠近共晶成分的铁碳合金不仅熔点低，而且结晶温度区间也较小，故具有良好的铸造性能。
因此生产上总是将铸铁的成分选在共晶成分附近。
三、铁碳合金状态图的应用,72,3、在锻造方面的应用碳钢在室温下塑性较差，变形较困难，只有将其加热到单一奥氏体状态，才具有较高的塑性和较低的强度，容易产生塑性变形。
所以，锻、轧温度通常选在单相奥氏体区内。
一般始锻（或始轧）温度控制在固相线以下100200范围内，温度不宜太高，以免钢材严重氧化或发生奥氏体晶界熔化（过烧）。
终锻（或终轧）温度，一般亚共析钢控制在稍高于GS线，过共析钢控制在稍高于PSK线。
温度不能太低，以免钢材因塑性变差，导致产生裂纹。
三、铁碳合金状态图的应用,73,4、在焊接方面的应用焊接时由焊缝到母材各区域的温度是不同的，根据FeFe3C相图可知，受到不同加热温度的各区域在随后的冷却中可能会出现不同的组织和性能。
这需要在焊接之后采用相应的热处理方法加以改善。
5、在热处理方面的应用FeFe3C相图是制订热处理工艺的依据。
应用FeFe3C相图可以正确选择各种碳钢的退火、正火、淬火等热处理的加热温度范围。
由于含碳量的不同，各种碳钢热处理的加热温度和组织转变也各不相同，都可从状态图中求得。
三、铁碳合金状态图的应用,74,金属热处理,基本知识,组织转变,基本工艺及应用,热处理新技术,第五单元,热处理是指通过对工件的加热、保温和冷却，使金属或合金的组织结构发生变化，从而获得预期的性能（如机械性能、加工性能、物理性能和化学性能等）的操作工艺称为热处理。
工件热处理的目的是通过热处理这一重要手段，来改变（或改善）工件内部组织结构，从而获得所需要的性能并提高工件的使用寿命。
金属热处理工艺基本知识,热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。
这些过程互相衔接，不可间断。
加热是热处理的重要工序之一。
金属热处理工艺基本知识,热处理过程中四个重要因素:
在热处理时，因工件的大小不同，形状不同，材料的化学成分不同，所以在具体热处理过程中，要用不同的加热速度、最高的加热温度、保温时间和冷却速度。
通常把加热速度、最高加热温度、保温时间和冷却速度称为工件热处理的四个要素，也称工艺参数。
正确地确定和保证实施好工艺，就能获得预期的效果，并将得到满意的性能。
从数学的观点看，热处理的质量是温度和时间的函数，所以工件的热处理工艺规范可用时间一温度为坐标表示出来，任何工件的热处理，都应包括：
金属热处理工艺基本知识,图1热处理规范示意图（a）简单的热处理规范（b）复杂的热处理规范,都应包括四个重要因素:
（1）加热速度V；
（2）最高加热温度T;（3）保温时间h;（4）冷却速度Vt.,钢的奥氏体化奥氏体晶核的形成及长大；残余渗碳件的溶解；奥氏体的均匀化；在热处理工艺中，钢保温的目的是：
、为了使工件热透；、使组织转变完全；、使奥氏体成分均匀。
奥氏体晶粒的长大：
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越大,钢在加热时的组织转变,过冷奥氏体的等温转变等温转变图的建立过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能珠光体转变：
温度：
A1550珠光体A1650珠光体P25650600索氏体S2535600550屈氏体T3540贝氏体型转变：
550Ms贝氏体B4045550350HRC上贝氏体B上350Ms下贝氏体B下4555,钢在冷却时的组织转变,1）钢的退火与正火,钢的热处理基本工艺及应用,退火与正火的目的调整硬度以便进行切削加工消除残余应力细化晶粒，改善组织为最终热处理做好组织上的准备,退火：
将钢加热、保温，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火等，如图所示。
图3箱式炉,图2各种退火及正火的加热范围,完全退火将亚共析钢加热到Ac3+3050，保温后缓冷的退火工艺称为完全退火。
目的：
降低硬度，消除内应力。
等温退火将亚共析钢加热到Ac3+3050、过共析钢加热到Ac1+3050，保温后快冷到Ar1以下某一温度保温，然后出炉空冷。
如图是高速钢等温退火与普通退火的比较,图3高速钢等温退火与普通退火的比较,球化退火将共析钢或过共析钢加热到Ac1+2030，保温适当时间后缓慢冷却的热处理工艺称为球化退火。
目的：
降低硬度，改善切削加工性能；形成球状珠光体，为后面的淬火作组织准备。
扩散退火将工件加热到略低于固相线温度，保温后缓慢冷却的热处理工艺称为扩散退火。
目的：
消除成份偏析。
去应力退火将工件加热到Ac1以下某一温度，保温后
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