工程材料分类及应用

2　工程材料及钢的热处理与项目实训

2.1　项目实训

2.1.1　实训目的和要求

（1）了解工程材料的分类及应用。

（2）了解金属材料的性能。

（3）了解常用碳素钢、铸铁的牌号及用途。

（4）了解热处理的作用及应用。

（5）掌握钢的热处理的工艺方法、目的及应用范围。

（6）能按照实训要求，独立完成常用的热处理工艺操作。

2.1.2　实训安全守则

（1）按实训要求穿戴好工作服及防护用品。

（2）熟悉设备使用方法，严格按照热处理工艺规程进行规范操作。

（3）使用电加热炉时，工件进、出炉前应先切断电源，避免发生触电危险。

（4）热处理后的工件不要立即用手触摸，以防烫伤。

（5）工件放入盐浴炉前必须要烘干。

2.1.3　项目实训内容

手锤头（钳工实训作业件）火焰加热表面淬火操作训练。

2.2　工程材料分类及应用

工程材料是指在各种工程领域中使用的材料。由于工程材料品种繁多，其性能、结构及应用范围各不相同，因此，工程材料有多种分类方法。

工程材料按化学成分、生产过程、结构及性能特点，可将其分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。其中金属材料又包括钢铁材料和非铁（有色）金属材料两大类，这是目前应用最广泛的材料，除钢铁材料以外的金属材料一般统称为非铁金属材料，主要有铝、铜、钛、镍及其合金等；无机非金属材料主要包括陶瓷、水泥、玻璃及非金属矿物材料；有机高分子材料又称高分子聚合物，按用途可分为塑料、合成纤维和橡胶三大类；复合材料就是由两种以上不同原料组成，使原材料的性能得到充分发挥，并通过复合化而得到单一材料所不具备的性能的材料。

工程材料按使用性能分类，又可分为结构材料和功能材料。按物理性质分类，可分为导电材料、绝缘材料、半导体材料、磁性材料等。按用途分类又可分为电子材料、研磨材料、电工材料、光学材料、建筑材料、包装材料等。

2.2.1　金属材料

1）金属材料的性能

金属材料的性能分使用性能和工艺性能。使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性质，主要包括物理、化学和力学性能等。金属材料的使用性能决定了机械零件的使用范围和寿命。工艺性能指金属材料在加工过程中表面出来的难易程度，它决定了金属材料在加工过程中成形的适应能力。金属材料的各种性能见表2-2-1。

表2-2-1　金属材料的性能

2）钢铁材料

钢铁材料实质上是以铁为基体的铁碳合金，铁碳合金按碳的质量分数分为碳素钢和铸铁两类。为了提高和改善钢的性能，在碳钢中特意加入一种或多种合金元素，便形成了合金钢。

（1）碳素钢

碳素钢是指碳的质量分数小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质组成的铁碳合金，简称碳钢。碳钢按碳的质量分数分为低碳钢［w（C）≤0.25%］、中碳钢［0.25%＜w（C）≤0.6%］、高碳钢［w（C）＞0.6%］；按钢的质量（杂质硫、磷的质量分数）分为普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢；按用途分为碳素结构钢和碳素工具钢。

①碳素结构钢　碳素结构钢牌号表示方法是由代表屈服点的字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四个部分按顺序组成。如Q235-AF表示屈服点为235MPa、质量等级为A级的沸腾钢。

②优质碳素结构钢　优质碳素结构钢的钢号用两位数字表示。即表示钢中平均含碳量的万分之几，如45号钢表示含碳量为0.45%左右的优质碳素钢。若钢中含锰较高，则在钢号后面附以锰的元素符号，如45Mn。

③碳素工具钢　碳素工具钢的钢号由“T＋数字”组成，其中拼音“T”表示碳，其后面的数字表示含碳量的千分之几，如T8表示含碳量为0.8%的碳素工具钢。含硫、磷量各小于0.03%的高级优质碳素工具钢，在数字后面加“A”表示，如T7A。

常用碳素钢牌号及用途见表2-2-2。

表2-2-2　常用碳素钢牌号及用途

（2）合金钢

合金钢钢种繁多，有多种分类方法。按所含合金元素的多少，分为低合金钢、中合金钢和高合金钢；按所含合金元素种类，可分为铬钢、铬镍钢、锰钢和硅锰钢等；按用途可分为合金结构钢、合金工具钢和特殊性能合金钢三大类。

①合金结构钢　其钢号由“数字＋化学元素＋数字”组成。前面数字表示含碳量的万分之几，后面数字表示合金元素含量的百分之几。若合金元素含量小于1.5%时，钢号中只标明合金元素而不标含量。合金结构钢可分为普通低合金结构钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。

②合金工具钢　合金工具钢的钢号与合金结构钢相同，只是含碳量的表示方法有所不同。若含碳量在1%以下，则钢号前用一位数字表示，如9SiCr（平均含碳量为0.9%），若含碳量在1.0%以上或接近1%，则钢号前不用数字表示如W18Cr4V。合金工具钢可分为刃具钢、模具钢和量具钢。

③特殊性能合金钢　特殊性能合金钢有不锈钢、耐热钢和耐磨钢等。

常用合金钢的牌号、性能及用途见表2-2-3

表2-2-3　常用合金钢的牌号、性能及用途

（3）铸铁

铸铁是指碳的质量分数大于2.11%（通常为2.8%～3.5%）的铁碳合金，通常含有较多的硅、锰、硫、磷等元素。根据铸铁中碳的存在形态，可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和蠕墨铸铁等。其中白口铸铁中碳是以化合物的形式存在，断口呈白亮色，性能硬而脆，一般不直接使用；灰口铸铁通常是指具有片状石墨的铸铁，在机械制造中应用最为广泛；可锻铸铁中碳以团絮状石墨的形式存在；球墨铸铁中碳以球状石墨的形式存在；蠕墨铸铁中碳是以蠕虫状石墨的形式存在。常用铸铁的牌号及用途见表2-2-4。

表2-2-4　常用铸铁的牌号、应用及说明

3）非铁金属材料及其合金

非铁金属材料又称有色金属材料，由于非铁金属材料的某些物理、化学性能比钢铁材料优良，在工业生产中也得到了广泛应用。

常用非铁金属材料及其合金的牌号及应用见表2-2-5。

表2-2-5　常用非铁金属材料及其合金的牌号举例、应用及说明

2.2.2　有机高分子材料

有机高分子材料包括木材、棉花、皮革等天然高分子材料和塑料、合成纤维及合成橡胶等有机聚合物合成材料。有机高分子材料质地轻、原料丰富、加工方便、性能优良、用途广泛，因而发展速度很快。塑料、橡胶和合成纤维以及涂料、黏合剂等都是典型的高分子材料，其应用领域极广。

1）塑料

塑料是指以合成树脂为主要成分，加入各种添加剂后，在一定的条件下塑制成形的材料。

（1）塑料分类

塑料按使用性能可分为通用塑料、工程塑料和耐热塑料三类。通用塑料价格低、产量高、应用广泛，如聚乙烯、聚氯乙烯等；工程塑料是指用来制造工程结构件的塑料，具有强度大、刚度高、韧度好等优点，如聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯等；耐热塑料的工作温度高于150～200℃，但成本高，典型的耐热塑料有聚四氟乙烯、有机硅树脂、芳香尼龙及环氧树脂等。

塑料按受热后的性能，可分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料加热时可熔融，并可多次反复加热使用，热固性塑料经一次成形后，受热不变形、不软化，但只能塑压一次，不能回用。

（2）塑料应用举例

常用的塑料有聚氯乙烯（PVC）、聚酰胺（PA）和酚醛塑料（PF）等。

①聚氯乙烯（PVC）　聚氯乙烯（PVC）是典型的热塑性塑料，分硬质和软质两种。硬质PVC机械强度高、电绝缘性能良好，对酸、碱的抵抗力极强，化学稳定性好，常用作管、棒、板、管件和离心泵等；软质PVC常用于薄膜、人造革、电线、电缆包覆及软管等。

②聚酰胺（PA）　聚酰胺（PA）又称尼龙或锦纶，具有较高的强度和韧度，较好的耐磨性、自润性以及良好的成形工艺性，广泛用于制作各种机器零件，如轴承、齿轮、轴套、螺母和垫圈等。

③酚醛塑料（PF）　酚醛塑料具有良好的电绝缘性能及耐磨、耐腐蚀等优良性能，被广泛用作各种电信器材及电气元件，如灯头、开关、电话耳机等以及汽车刹车片、齿轮、凸轮等，但不宜作食品器皿。

2）橡胶

橡胶按原料来源分为天然橡胶和合成橡胶。合成橡胶按应用分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶指用于制造轮胎、工业用品、日常生活用品的橡胶；特种橡胶指用于制造在特殊条件（如高温、低温、酸、碱、油、辐射）下使用的零件的橡胶。工业上常用的通用合成橡胶有丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁基橡胶和氯丁橡胶等；特种合成橡胶有丁腈橡胶、硅橡胶和氟橡胶等。

3）合成纤维

合成纤维是指呈黏流态的高分子材料，经喷丝工艺制成的。合成纤维一般都具有强度高、密度小、耐磨、耐蚀等特点，不仅广泛用于制作衣料等生活用品，在工农业、交通、国防等部门也有重要用途。常用的合成纤维有涤纶、锦纶和腈纶等。

2.2.3　无机非金属材料

有机高分子材料和金属材料以外的固体材料都属于无机非金属材料，无机非金属材料主要包括陶瓷、水泥、玻璃及非金属矿物材料等。无机非金属材料大都具有耐高温、耐磨损、耐氧化、耐腐蚀、弹性模量大、强度高等优点。其中陶瓷材料是应用历史最久、使用范围最广的一种无机非金属材料。

陶瓷大体可分为普通陶瓷和特种陶瓷（又称现代陶瓷）两大类。

1）普通陶瓷

普通陶瓷主要指黏土制品，以天然的硅酸盐矿物为原料，经粉碎、成形、烧结制成的产品均属普通陶瓷，普通陶瓷又可分为日用陶瓷和普通工业陶瓷，普通工业陶瓷包括建筑陶瓷、卫生陶瓷、电器陶瓷、化工陶瓷等。

2）特种陶瓷

特种陶瓷又称现代陶瓷，是以高纯化工原料和合成矿物为原料，沿用普通陶瓷的工艺流程制备的陶瓷，特种陶瓷具有各种特殊力学、物理或化学性能。按性能特点和应用，可分为电子陶瓷、光学陶瓷、高硬陶瓷等；按化学成分又可分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。

特种陶瓷还可分为结构陶瓷材料（或工程陶瓷材料）和功能陶瓷材料。结构陶瓷材料是指具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷材料；功能陶瓷材料指具有电、光、磁、化学和生物特征，且具有相互转换功能的陶瓷。

2.2.4　复合材料

复合材料指由两种或更多种物理性能、化学性能、力学性能和加工性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。复合材料的基本组分可划分为基体相（基体材料）和增强相（增强材料）两种。由于复合材料保留了组成材料各自的优点，能获得单一材料无法具备的优良综合性能，如具有较高的比强度（抗拉强度与密度之比）和比模量（弹性模量与密度之比）、较高的抗疲劳强度、良好的减振性和较好的耐高温性等，是能按照性能要求而设计的一种新型材料，因此，复合材料已成为当前结构材料发展的一个重要趋势。

复合材料种类繁多，若按基体材料分类，可分为树脂基、金属基、陶瓷基等复合材料，目前使用最多的是树脂基复合材料；若按增强材料的种类和形态分类，可分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料和层叠增强复合材料等，其中纤维增强复合材料应用最为广泛；若按复合材料的使用性能分类，可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。前者主要用于工程结构和机械结构，主要利用材料的力学性能；后者具有某种特殊的物理性能或化学性能等，目前应用最广的是结构复合材料。

1）树脂基复合材料

树脂基复合材料又称聚合物基复合材料，根据增强体的种类，可分为纤维增强树脂基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料、硼纤维增强树脂基复合材料、碳化硅增强树脂基复合材料、芳纶纤维增强树脂基复合材料、晶须增强树脂基复合材料和颗粒（粉体）增强树脂基复合材料等；根据树脂的性质，可分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料两种。

树脂基复合材料的比强度、比模量大，耐疲劳、耐腐蚀、减振性、电绝缘性好。

2）金属基复合材料

金属基复合材料与树脂基复合材料相比，具有较高的力学性能和高温强度，不吸湿且导电、导热、无老化现象。

2.3　钢的热处理技术

热处理是将金属或合金材料（零件）在固态下进行不同的加热、保温和冷却，通过改变合金内部（或表面）组织结构，从而获得所需性能的一种工艺方法。

2.3.1　钢的热处理基本原理

热处理工艺是一种重要而独立的金属加工工艺，它与其他的机械加工工艺有所不同，它的目的不是使零件最终成形，只在于提高零件的某些或综合机械性能，或改善零件的切削加工性（变性）。钢的热处理基本原理就是依据钢在加热和冷却时，当达到其实际相变温度（又称临界温度）时，通过钢的组织转变，以获得所需要的组织结构，满足零件的各项性能要求。

图2-3-1为铁碳合金相图，利用铁碳合金相图来分析各种热处理的加热温度比较直观，因为铁碳合金相图提供了钢在不同温度时的组织转变过程，是确定热处理工艺的理论依据。由于钢在热处理过程中，加热和冷却时间都比较快，因此一般钢的实际相变温度会略高于（加热时）或低于（冷却时）铁碳合金相图中的相变温度，如何确定加热温度，主要根据材料的种类、成分和热处理的目的来确定。

图2-3-1　铁碳合金相图

各种热处理方法主要有加热、保温和冷却三个阶段，根据这三个阶段工艺参数的变化，将热处理方法分为普通热处理、表面热处理和特殊热处理等。由于热处理目的不同，因此，热处理工序常穿插在毛坯制造和切削加工的某些工序之间进行。例如，为了消除原材料毛坯或半成品在上一道工序中产生的组织缺陷并改善切削加工条件而需要进行预先热处理，又如，为了使材料的机械性能提高并达到零件的最终使用要求而需要进行最终热处理。

2.3.2　钢的普通热处理

普通热处理是将工件整体进行加热、保温和冷却，以使其获得均匀组织和性能的一种工艺方法（又称整体热处理）。它包括退火、正火、淬火和回火四种。图2-3-2所示为钢的普通热处理工艺曲线。

1）钢的退火

退火是将钢件加热到临界温度以上或临界温度以下某一温度，保温一定时间后随炉冷却或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却的一种工艺方法。根据钢的成分和热处理目的不同，退火分完全退火、球化退火和去应力退火。

（1）完全退火

完全退火是将钢件加热到临界温度Ac3（铁碳相图中GS线）以上30～50℃，在炉中缓慢冷却到500～600℃时出炉空冷，以获得接近平衡组织的热处理工艺。其目的是细化晶粒、降低硬度和改善切削加工性。一般常作为一些不重要零件的最终热处理或作为某些重要零件的预先热处理，如消除中、低碳钢和合金钢的锻、铸件的缺陷。

图2-3-2　钢的普通热处理工艺曲线

（2）球化退火

球化退火是将钢件加热到临界温度Ac1（铁碳相图中PSK线）以上20～40℃，在炉中缓慢冷却到500～600℃时出炉空冷。其目的在于降低硬度、改善切削加工性、改善组织和提高塑性并为以后淬火作准备，以防止工件淬火变形和开裂。球化退火主要用于高碳钢和合金工具钢。

（3）去应力退火

去应力退火又称低温退火，将工件加热到500～650℃，保温一定时间后随炉冷却到200℃出炉空冷。其目的主要是消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件（或冷拉件）及机加工件的残余应力。

2）钢的正火

正火是将钢件加热到临界温度Ac3以上30～50℃，保温一定时间，从炉中取出在空气中冷却。正火的目的是细化组织，消除组织缺陷和内应力及改善低碳钢的切削加工性。由于正火的冷却速度稍快于退火，经正火后的零件，其强度和硬度比退火时高，而塑性和韧度略有下降，消除内应力不如退火彻底。因此，正火主要有以下几方面的应用：

①用于普通结构件的最终热处理，可细化晶粒，提高机械性能。

②用于低、中碳钢的预先热处理，可获得合适的硬度，便于切削加工。

③用于过共析钢，以消除网状渗碳体，有利于球化退火的进行。

3）钢的淬火

淬火是将钢件加热到临界温度Ac3以上30～50℃（亚共析钢）或Ac1以上30～50℃（过共析钢），保温适当时间，然后快速冷却（一般为油冷或水冷），从而获得高硬度（马氏体）组织的一种工艺方法。淬火的主要目的是提高零件的硬度，增加耐磨性。各种工具、模具、量具和滚动轴承及重要的零部件都需要进行淬火处理。淬火后必须进行回火，才能使零件获得优良的综合机械性能。

淬火是一种复杂的热处理工艺，是决定产品质量的关键工序，选择淬火工艺参数（如淬火温度、淬火冷却速度及零件浸入淬火介质中的方式等）时，必须根据钢的成分、零件的形状、大小，结合临界温度曲线来综合确定。

淬火温度主要取决于钢中碳含量，淬火时冷却速度是淬火质量的关键，淬火冷却速度过快，工件会产生很大内应力，容易引起工件变形和开裂；冷却速度过慢，不易使碳钢组织淬火成马氏体。目前最常用的冷却介质是水和油，水的冷却速度较快，油的冷却速度较低，一般碳钢件的淬火用水冷却，合金钢淬火用油冷却。此外还有某些盐浴及碱浴也常被用作淬火冷却介质，其冷却能力介于水和油之间，适用于油淬不硬、水淬开裂的碳钢。

4）钢的回火

将淬火后的钢件，加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺即为回火。

淬火钢一般不直接使用，因为淬火后得到很脆的不稳定马氏体组织，并存在内应力，工件容易变形、开裂、零件尺寸也会有变化，淬火后零件的塑性和韧度会降低，不能满足零件的最终使用要求。因此，钢件淬火后必须进行回火，以获得要求的强度、塑性、韧度和硬度。钢淬火回火后的力学性能决定于淬火的质量和回火的温度，按照回火温度和工件所要求的性能，一般将回火分为低温回火、中温回火和高温回火。

（1）低温回火（150～200℃）

低温回火的目的是降低淬火应力，提高工件韧度，保证淬火后的高硬度和高耐磨度，主要用于处理各种高碳钢工具、模具、滚动轴承以及渗碳和表面淬火的零件。回火后硬度可达HRC55～64。

（2）中温回火（350～500℃）

中温回火的目的是为了获得高的弹性极限和屈服强度，同时具有一定的韧度，主要用于处理各种弹簧。回火后硬度一般为HRC35～45。

（3）高温回火（500～650℃）

高温回火的目的是为了获得强度、硬度、塑性、韧度等都较好的综合力学性能，通常将淬火加高温回火称为调质处理。广泛用于各种重要的机器结构件，特别是受交变载荷的零件，如连杆、各种轴、齿轮、螺栓等。

2.3.3　钢的表面热处理

表面热处理是指仅对工件表面进行热处理以改变其表面组织和性能，而其心部基本上保持处理前的组织和性能。例如，在动载荷和强烈摩擦条件下工作的齿轮、凸轮轴、机床床身导轨等，都要进行表面热处理以保证其使用性能要求。常用的表面热处理有表面淬火和化学热处理两种。

1）表面淬火

表面淬火是将工件表面快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理工艺。表面淬火方法很多，工业上广泛应用的有火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火两种，此外还有真空热处理、激光热处理、离子轰击热处理等。

（1）火焰加热表面淬火

火焰加热表面淬火是指用氧—乙炔焰（或其他可燃气体火焰）对零件表面进行快速加热至淬火温度，此时立即喷水或乳化液冷却。火焰表面淬火常用于处理中碳钢、中碳合金钢的零件。

火焰表面淬火淬硬层的深度一般为2～6mm，由于该法操作简单，无需特殊设备，可适于单件或小批量生产的大型零件和需要局部淬火的工具及零件（锤子）。但由于其加热不均匀，易造成工件表面过热，淬火质量不稳定，因而限制了其在机械制造中的广泛应用。

（2）感应加热表面淬火

感应加热表面淬火是指利用工件在交变磁场产生的感应电流，在极短的时间内将工件表面加热到所需的淬火温度，而后向其喷水冷却的淬火方法。此法淬火质量稳定，淬硬层容易控制，且生产率高，便于实现机械化和自动化，但由于高频感应设备复杂、成本高，只适用于形状简单、大批量生产的零件。

必须注意，工件在感应加热之前需进行预先热处理，一般为调质或正火，以保证零件表面在淬火后获得均匀细小的马氏体和改善工件的心部硬度、强度和韧度及切削加工件并减小淬火变形；零件在感应加热表面淬火后需要进行低温回火（180～200℃），以降低内应力和脆性。在实际生产中，当淬火冷却至200℃时即停止喷水，利用工件中的余热传到表面而达到自行回火的目的。

2）化学热处理

化学热处理是将工件置于某种化学介质中，通过加热、保温和冷却使介质中某些元素渗入工件表面，以达到改变工件表面层的化学成分和组织，从而使零件表面具有与心部不同的特殊性能的一种热处理工艺。

化学热处理方法较多、根据渗入元素的不同，可使零件表面具有不同的性能。其中渗碳、碳氮共渗可提高钢的硬度、耐磨性和疲劳强度；氮化、渗硼、渗铬可显著提高零件表面的耐磨性和耐腐蚀性；渗铝可提高耐热抗氧化性；渗硅可提高耐酸性。在一般机械制造中，最常用的渗碳、氮化和气体碳氮共渗。

2.3.4　热处理常用设备

热处理炉是热处理的主要设备，常用的热处理炉有箱式电阻炉、井式电阻炉、气体渗碳炉和盐浴炉等。

1）箱式电阻炉

如图2-3-3所示，箱式电阻炉利用布置在炉膛内的电热元件（电阻丝）发热，再通过对流和辐射将工件进行加热至热处理要求的温度。箱式电阻炉适用于中、小型工件的普通热处理及固体渗碳处理，具有操作简便、控温准确，并可通入保护性气体以防止工件加热时的氧化，而且劳动条件比较好。

2）井式电阻炉

如图2-3-4所示，井式电阻炉的工作原理与箱式电阻炉相同，因其炉口向上、形如井状而得名。井式电阻炉适于长轴工件的垂直悬挂、加热，并可用吊车起吊工件，劳动强度低，应用比较广泛。

图2-3-3　箱式电阻炉

图2-3-4　井式电阻炉

2.3.5　热处理常见缺陷及防止方法

钢的热处理是通过加热、保温和冷却过程实现的，在此过程中，如果操作不当，很容易产生各种热处理缺陷，如加热时的氧化、脱碳、过热以及淬火后的变形、开裂、硬度不够等。分析热处理缺陷产生的原因并采取有效的措施加以防范，也是保证零件质量的关键。

1）过热、氧化和脱碳等缺陷产生的原因及防止方法

过热、氧化和脱碳等缺陷，都是由于工件加热不当造成的。钢在加热过程中，如果温度过高，使零件的塑性、韧度显著降低，冷却时将产生裂纹，过热可通过正火消除。为防止过热缺陷的产生，热处理时必须严格控制加热温度和保温时间。另外，钢在高温加热过程，由于炉内的高氧化性可造成钢的氧化和脱碳。氧化使金属消耗且零件表面硬度不均；脱碳使零件淬火后硬度、耐磨性和疲劳强度严重下降。为防止氧化与脱碳，工件在加热过程中常向炉中通入保护性气体或用盐浴炉加热等。

2）变形与开裂产生的原因及防止方法

热处理时的变形与开裂主要是由淬火时的热应力和组织应力综合引起的。其中热应力是由冷却时产生的，组织应力是由钢的内部组织转变时引起的。为防止热处理时工件的变形与开裂，设计人员应合理设计零件的外形结构、技术要求并合理选材；工艺人员应合理制定热处理工艺，对于形状复杂或比较重要的零件，在最终热处理前应增加消除内应力的热处理工序，热处理后再增加一道时效工序，热处理时应避免加热温度过高或冷却速度过快，并在淬火后及时回火，以便有效降低内应力，减少工件变形和防止开裂。

3）淬火硬度不足产生的原因及防止方法

热处理时，由于加热温度过高，引起工件表面严重氧化脱碳，或者由于加热温度过低和保温时间不足以及冷却速度不够等原因，常会使工件淬火后硬度不足。只要按照热处理工艺规范正确操作并采用合适的冷却介质，以及在加热时采取适当的保护措施防止工件表面氧化、脱碳，就能有效地防止淬火硬度不足。

复习思考题

1.工程材料主要有哪些分类方法？

2.Q235、T10A、45、W18Cr4V等材料牌号表示什么意义？

3.什么是钢的热处理？热处理方法有哪些？

4.什么叫淬火？淬火后为什么要回火？

5.什么是表面热处理？

6.电阻炉的基本原理是什么？

7.常见热处理缺陷有哪些？试分析各自产生的原因。