工程訓練通識教程:《工程訓練通識教程》，作者劉新、崔明鐸由清華大學出版社 -百科知識中文網

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劉新、崔明鐸主編的《工程訓練通識教程》以傳統機械製造方法為主，增加了數控加工、柔性製造系統（FMS）、快速成形技術、三坐標測量技術、氣壓傳動、創新、陶藝及其他工程材料成形工藝等多種先進技術；充分體現工程訓練教學內容的系統性。教材編寫中強調“貼近實際、體現套用”，堅持科學性、系統性、先進性、實用性和可操作性，增加了相關技術領域最新進展的介紹。既注重學生獲取知識、分析問題與解決工程技術實際問題能力的培養，又力求體現對學生工程素質和創新思維能力的培養，通過工程實訓強化學生從事工程實踐和創新的能力。

內容簡介

劉新、崔明鐸主編的《工程訓練通識教程》是為開展通識教育需要並根據教育部制定並實施的“高等教育面向21世紀教學內容和課程體系改革計畫”的精神，以及教育部、財政部關於實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見（即質量工程），結合金工系列課程改革與實踐教學基地建設，以擴大工程訓練和增加科技創新教學內容為目的而組織編寫的。

針對多數院校現有的教學條件，考慮繼續發展的需要，本教材以傳統機械製造方法為主，增加了數控加工、柔性製造系統（FMS）、快速成形技術、三坐標測量技術、氣壓傳動、陶藝及其他工程材料成形工藝等多種先進技術，充分體現通識教育中工程技術教學內容的系統性。

《工程訓練通識教程》可作為高等工科院校本專科、高職和成人教育等層次院校的通用教材，也可供其他有關專業的師生和工程技術人員參考。

前言

自國家的“十五”規劃開始，我國高等學校的教材建設就出現了生機蓬勃的局面，工程訓練領域也是如此。面對高等學校高素質、複合型和創新型的人才培養目標，工程訓練領域的教材建設需要在體系、內涵以及教學方法上深化改革。

以上情況的出現，是在國家相應政策的主導下，源於兩個方面的努力：一是教師在教學過程中，深深感到教材建設對人才培養的重要性和必要性，以及教材深化改革的客觀可能性；二是出版界對工程訓練類教材建設的積極配合。在國家“十五”期間，工程訓練領域有5部教材列入國家級教材建設規劃；在國家“十一五”期間，約有60部教材列入國家級“十一五”教材建設規劃。此外，還有更多的尚未列入國家規劃的教材已正式出版。對於國家“十二五”規劃，我國工程訓練領域的同仁，對教材建設有著更多的追求與期盼。

隨著世界銀行貸款高等教育發展項目的實施，自1997年開始，在我國重點高校建設11個工程訓練中心的項目得到了很好的落實，從而使我國的工程實踐教學有機會大步跳出金工實習的原有圈子。訓練中心的實踐教學資源逐漸由原來熱加工的鑄造、鍛壓、焊接和冷加工的車、銑、刨、磨、鉗等常規機械製造資源，逐步向具有豐富優質實踐教學資源的現代工業培訓的方向發展。全國同仁緊緊抓住這百年難遇的機遇，經過10多年的不懈努力，終於使我國工程實踐教學基地的建設取得了突破性進展。在2006—2009年期間，國家在工程訓練領域共評選出33個國家級工程訓練示範中心或建設單位，以及一大批省市級工程訓練示範中心，這不僅標誌著我國工程訓練中心的發展水平，也反映出教育部對我國工程實踐教學的創造性成果給予了充分肯定。

經過多年的改革與發展，以國家級工程訓練示範中心為代表的我國工程實踐教學發生了以下10個方面的重要進展：

（1）課程教學目標和工程實踐教學理念發生重大轉變。在課程教學目標方面，將金工實習階段的課程教學目標“學習工藝知識，提高動手能力，轉變思想作風”轉變為“學習工藝知識，增強工程實踐能力，提高綜合素質，培養創新精神和創新能力”；凝練出“以學生為主體，教師為主導，實驗技術人員和實習指導人員為主力，理工與人文社會學科相貫通，知識、素質和能力協調發展，著重培養學生的工程實踐能力、綜合素質和創新意識”的工程實踐教學理念。

（2）將機械和電子領域常規的工藝實習轉變為在大工程背景下，包括機械、電子、計算機、控制、環境和管理等綜合性訓練的現代工程實踐教學。

（3）將以單機為主體的常規技術訓練轉變為部分實現區域網路條件下，擁有先進鑄造技術、先進焊接技術和先進鈑金成形技術，以及數控加工技術、特種加工技術、快速原型技術和柔性製造技術等先進制造技術為一體的集成技術訓練。

（4）將學習技術技能和轉變思想作風為主體的訓練模式轉變為集知識、素質、能力和創新實踐為一體的綜合訓練模式，並進而實現模組式的選課方案，創新實踐教學在工程實踐教學中逐步形成獨有的體系和規模，並發展出得到廣泛認可的全國工程訓練綜合能力競賽。

（5）將基本面向理工類學生轉變為除理工外，同時面向經濟管理、工業工程、工藝美術、醫學、建築、新聞、外語、商學等儘可能多學科的學生。使工程實踐教學成為理工與人文社會學科交叉與融合的重要結合點，使眾多的人文社會學科的學生增強了工程技術素養，不僅成為我國高校工程實踐教學改革的重要方向，並開始納入我國高校通識教育和素質教育的範疇，使愈來愈多的學生受益。

（6）將面向低年級學生的工程訓練轉變為本科4年不斷線的工程訓練和研究訓練，開始發展針對本科畢業設計，乃至碩士研究生、博士研究生的高層人才培養，為將基礎性的工程訓練向高層發展奠定了基礎條件。

（7）由單純重視完成實踐教學任務轉變為同時重視教育教學研究和科研開發，用教學研究來提升軟實力和促進實踐教學改革，用科研成果的轉化輔助實現實驗技術與實驗方法的升級。

（8）實踐教學對象由針對本校逐漸發展到立足本校、服務地區、面向全國，實現優質教學資源共享，並取得良好的教學效益和社會效益。

（9）建立了基於校園網路的中心網站，不僅方便學生選課，有利於信息交流與動態刷新，而且實現了校際間的資源共享。

（10）卓有成效地建立了國際國內兩個層面的學術交流平台。在國際，自1985年在華南理工大學創辦首屆國際現代工業培訓學術會議開始，規範地實現了每3年舉辦一屆。在國內，自1996年開始，由教育部工程材料及機械製造基礎課指組牽頭的學術擴大會議（邀請各大區金工研究會理事長參加）每年舉辦一次，全國性的學術會議每5年一次；自2007年開始，國家級實驗教學示範中心聯席會工程訓練學科組牽頭的學術會議每年兩次；各省市級金工研究會牽頭舉辦的學術會議每年一次，跨省市的金工研究會學術會議每兩年一次。

豐富而優質的實踐教學資源，給工程訓練領域的系列課程建設帶來極大的活力，而系列課程建設的成功同樣積極推動著教材建設的前進步伐。

面對目前工程訓練領域已有的系列教材，本規劃教材究竟希望達到怎樣的目標？又可能具備哪些合理的內涵呢？個人認為，應儘可能將工程實踐教學領域所取得的重大進展，全面反映和落實在具有下列內涵的教材建設上，以適應大面積的不同學科、不同專業的人才培養要求。

（1）在通識教育與素質教育方面。面對少學時的工程類和人文社會學科類的學生，需要比較簡明、通俗的“工程認知”或“實踐認知”方面的教材，使學生在比較短時間的實踐過程中，有可能完成課程教學基本要求。應該看到，學生對這類教材的要求是比較迫切的。

（2）在創新實踐教學方面。目前，我們在工程實踐教學領域，已建成“面上創新、重點創新和綜合創新”的分層次創新實踐教學體系。雖然不同類型學校所開創的創新實踐教學體系的基本思路大體相同，但其核心內涵必然會有較大的差異，這就需要通過內涵和風格各異的教材充分展現出來。

（3）在先進技術訓練方面。正如我們所看到的那樣，機械製造技術中的數控加工技術、特種加工技術、快速原型技術、柔性製造技術和新型的材料成形技術，以及電子設計和工藝中的電子設計自動化技術（EDA）、表面貼裝技術和自動焊接技術等已經深入到工程訓練的許多教學環節。這些處於發展中的新型機電製造技術，如何用教材的方式全面展現出來，仍然需要我們付出艱苦的努力。

（4）在以項目為驅動的訓練方面。在世界範圍的工程教育領域，以項目為驅動的教學組織方法已經顯示出強大的生命力，並逐漸深入到工程訓練領域。但是，項目訓練法是一種綜合性很強的教學組織法，不僅對教師的要求高，而且對經費的要求多。如何克服項目訓練中的諸多困難，將處於探索中的項目驅動教學法繼續深入發展，並推廣開去，使更多的學生受益，同樣需要教材作為一種重要的媒介。

（5）在全國大學生工程訓練綜合能力競賽方面。2009年和2011年在大連理工大學舉辦的兩屆全國大學生工程訓練綜合能力競賽，開創了工程訓練領域無全國性賽事的新局面。賽事所取得的一系列成功，不僅昭示了綜合性工程訓練在我國工程教育領域的重要性，同時也昭示了綜合性工程訓練所具有的創造性。從賽事的命題，直到組織校級、省市級競賽，最後到組織全國大賽，不僅吸引了數量眾多的學生，而且提升了參與賽事的眾多教師的指導水平，真正實現了我們所長期企盼的教學相長。這項重要賽事，不僅使我們看到了學生的創造潛力，教師的創造潛力，而且看到了工程訓練的巨大潛力。以這兩屆賽事為牽引，可以總結歸納出一系列有價值的東西，來推進我國的高等工程教育深化改革，來推進複合型和創造型人才的培養。

總之，只要我們主動實踐、積極探索、深入研究，就會發現，可以納入本規劃教材編寫視野的內容，很可能遠遠超出本序言所囊括的上述5個方面。教育部工程材料及機械製造基礎課程教學指導組經過近10年努力，所制定的課程教學基本要求，也只能反映出我國工程實踐教學的主要進展，而不能反映出全部進展。

我國工程訓練中心建設所取得的創造性成果，使其成為我國高等工程教育改革不可或缺的重要組成部分。而其中的教材建設，則是將這些重要成果進一步落實到與學生學習過程緊密結合的層面。讓我們共同努力，為編寫出工程訓練領域高質量、高水平的系列新教材而努力奮鬥！

清華大學傅水根2011年6月26日

部分章節

第一篇金屬材料及其熱加工第1章金屬材料及金屬熱處理教學基本要求(1) 了解常用金屬材料的種類、牌號、性能和用途。(2) 了解退火、正火、淬火、回火及材料表面處理的目的和方法。(3) 進行幾種常見熱處理操作。工程材料選用的是否合適，對機器設備的可靠性和使用壽命有直接影響，與機器設備的製造工藝、成本和生產效率也直接相關。工程技術人員在進行機器設備的設計、製造、使用或維修時，都必須了解材料的性能、牌號及其用途，才能正確地選用材料。1.1金屬材料的性能金屬材料的性能包括使用性能和工藝性能。使用性能反映材料在使用過程中所表現出來的特性，如物理性能、化學性能、力學性能等。通常情況下，以材料的力學性能作為主要依據來選用金屬材料。金屬的力學性能是指金屬在力的作用下所顯示的與彈性和非彈性反應相關或涉及應力-應變關係的性能。金屬力學性能所用的指標和依據稱為金屬的力學性能判據。主要力學性能有強度、塑性、硬度、韌性等。1.1.1強度GB/T 228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗方法》規定了金屬材料的強度和塑性的拉伸試驗方法、測定方法與要求。試驗過程為：準備試樣(見圖1-1)，在拉伸試驗機上載入，試樣在載荷作用下發生彈性變形、塑性變形直至最後斷裂。在拉伸中，試驗機自動記錄每一瞬間的載荷和伸長量之間的關係，並繪出拉伸曲線圖(縱坐標為載荷，橫坐標為伸長量)或應力-應變曲線圖(見圖1-2)。由計算機控制的具有數據採集系統的試驗機可直接獲得強度和塑性的試驗數據。圖1-1拉伸試樣圖圖1-2所示為退火低碳鋼單向靜載拉伸應力-應變曲線。其中abcd段為屈服變形階段，dB為均勻塑性變形階段，B為試樣屈服後所能承受的最大應力(Rm)點，Bk是頸縮階段。曲線圖可直接反映出材料的強度與塑性的性能高低。圖1-2退火低碳鋼拉伸曲線圖強度是材料抵抗塑性變形和破壞的能力。按外力的作用方式不同，可分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和剪下強度等。當承受拉力時，強度特性指標主要是屈服強度和抗拉強度。1. 屈服強度屈服強度是指當金屬材料呈現屈服現象時，在試驗期間達到塑性變形而力不增加的應力點，應區分上屈服強度和下屈服強度。測定上屈服強度用的力是試驗時在拉伸曲線圖上讀取的曲線首次下降前的最大力。測定下屈服強度用的力是試樣屈服時，不計初始瞬時效應時的最小力(見圖1-2)。上屈服強度和下屈服強度都是用載荷(力)除以試樣原始橫截面積(S0)所得到的應力值表示的，其符號分別為ReH(MPa)和ReL(MPa)(見圖1-2)。有些金屬材料的拉伸曲線上沒有明顯的屈服現象，如高碳鋼和脆性材料等，可採用規定非比例延伸強度Rp，如通常規定非比例延伸率為0.2%時對應的應力值作為規定非比例延伸強度，用符號Rp0.2(MPa)表示。2. 抗拉強度抗拉強度是指試樣被拉斷前的最大承載能力(Fm)除以試樣原始橫截面積(S0)所得到的應力值，用符號Rm(MPa)表示(見圖1-2)。屈服強度、抗拉強度是在選定金屬材料及機械零件強度設計時的重要依據。1.1.2塑性材料在外力作用下，產生塑性變形而不斷裂的性能稱為塑性。塑性大小常用斷後伸長率(A)和斷面收縮率(Z)表示： A=Lu-L0L0×100%，Z=S0-SuS0×100%式中，Lu為試樣拉斷後的標距長度(見圖1-1)，mm； Su為試樣拉斷後的最小橫截面積(見圖1-1)，mm2。A和Z的值越大，材料的塑性越好。應當說明的是：僅當試樣的標距長度、橫截面的形狀和面積均相同時，或當選取的比例試樣的比例係數k相同時，斷後伸長率的數值才具有可比性。金屬材料應具有一定的塑性才能順利承受各種變形加工，有一定塑性的金屬零件可以提高零件使用的可靠性，不致出現突然斷裂。目前，還有許多金屬材料的力學性能名詞符號是沿用舊標準GB/T 228—1987標註的，為方便使用，表1-1列出了關於金屬材料強度與塑性的新、舊標準名詞和符號對照表。表1-1金屬材料強度與塑性的新、舊標準名詞和符號對照表新標準（GB/T 228—2002)舊標準（GB/T 228—1987)性能名稱符號性能名稱符號斷面收縮率Z斷面收縮率ψ斷後伸長率AA11.3斷後伸長率δ5δ10屈服強度—屈服強度σa上屈服強度ReH上屈服強度σaU下屈服強度ReL下屈服強度σaL規定非比例延伸強度Rp例如Rp0.2規定非比例延伸強度σp例如σp0.2抗拉強度Rm抗拉強度σb1.1.3硬度硬度是指材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。硬度是衡量金屬軟硬程度的性能指標，常用的硬度判據有布氏硬度和洛氏硬度兩種。布氏硬度用符號HBW表示，洛氏硬度常用符號HRA、HRB和HRC等表示，其中HBW值和HRC值在生產中常用來表示材料（或零部件）的硬度。硬度值的大小是在硬度計上通過硬度試驗法測得的。布氏硬度適用於測量較軟的金屬或未經淬火的鋼件，其值有效範圍小於650HBW； HRC適用於測定經熱處理淬硬的鋼件，有效範圍在20HRC～70HRC。表示方法為數字在前，硬度符號在後，如160HBW～180HBW（規定差值30），46HRC～50HRC（規定差值5）。數字越大，材料硬度越高。1.1.4韌性韌性是指金屬在斷裂前吸收變形能量和斷裂能量的能力。金屬韌性常用衝擊吸收能量（k）表示，它是通過衝擊試驗確定的，其值越大，材料韌性越好。實踐證明，材料的多次重複衝擊抗力取決於材料強度與韌性的綜合力學性能，衝擊能量高時，主要決定於材料的韌性；衝擊能量低時，主要決定於強度。1.1.5疲勞材料在循環應力或應變作用下，在一處或幾處產生局部永久性累積損傷，經一定循環次數後產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程，稱為疲勞。金屬疲勞的判據是疲勞強度。在工程上，疲勞強度是指在一定的應力循環次數（一般規定：鋼鐵材料的應力循環次數取107，有色金屬取108）下不發生斷裂的最大應力。光滑試樣對稱彎曲疲勞強度用符號σ-1表示。由於疲勞斷裂前無明顯的塑性變形，斷裂是突然發生的，危險性很大。影響金屬疲勞強度的因素很多，如零件外形、受力狀態、表面質量和周圍介質等。合理設計零件結構、避免應力集中、降低表面粗糙度值以及進行表面強化等，可以提高工件的疲勞強度。1.2鐵碳合金狀態圖鐵碳合金狀態圖是人類經過長期生產實踐並大量科學實驗後總結出來的，是表示平衡狀態下，不同成分的鐵碳合金在不同溫度時具有的狀態或組織的圖形，是研究鋼和生鐵的基礎，它對於了解鋼鐵材料的性能、加工、套用等具有重要的指導意義。鐵和碳可以形成一系列化合物，考慮到工業上的使用價值，目前套用的鐵碳合金狀態圖是Fe-Fe3C部分（wC<6.69%）。如圖1-3所示為簡化的Fe-Fe3C狀態圖。(亦稱鐵碳相圖)。圖1-3簡化的Fe-Fe3C狀態圖1.2.1鐵碳合金的基本組織1. 鐵素體（F）鐵素體是α鐵中溶入一種或多種溶質元素構成的固溶體。其性能與純鐵相似，即強度、硬度低，塑性、韌性好。正常浸蝕後在顯微鏡下呈白亮色，在鋼中的形態多為不規則的多邊形塊，在接近共析成分的鋼中，往往呈網狀或斷續網狀。2. 奧氏體（A）奧氏體是γ鐵中溶入碳和（或）其他元素構成的固溶體。其強度和硬度比鐵素體高，塑性、韌性也好。因此，鋼材多數加熱到奧氏體狀態進行鍛造。高溫顯微鏡下（727℃以上）才能觀察到奧氏體組織，其晶粒呈多邊形，且晶界較鐵素體平直。3. 滲碳體（Fe3C）滲碳體是晶體結構屬於正交系、化學式為Fe3C的金屬化合物，是鋼和鑄鐵中常見的固相。其硬度高，塑性、韌性差、脆性大，滲碳體在鋼和鑄鐵中可呈片狀、球狀和網狀分布，主要起強化作用，它的形態、大小、數量和分布對鋼和鑄鐵的性能有很大影響。4. 珠光體（P）珠光體是鐵素體薄層（片）與碳化物（包括滲碳體）薄層（片）交替重疊組成的共析組織。其性能介於鐵素體和滲碳體之間，強度較高，硬度適中，有一定的塑性。5. 萊氏體（Ld）萊氏體是鑄鐵或高碳高合金鋼中由奧氏體（或其轉變的產物）與碳化物（包括滲碳體）組成的共晶組織。萊氏體冷卻到727℃以下時，其中的奧氏體又轉變成珠光體，萊氏體成為珠光體和滲碳體的複合物，稱為低溫（變態）萊氏體（Ld′），其力學性能與滲碳體相近。組織特徵為：白亮的滲碳體為基體，上面分布著許多粒狀、條狀或不規則形狀的黑色珠光體。1.2.2Fe-Fe3C狀態圖的圖形分析圖1-3中的縱坐標表示溫度，橫坐標表示碳（或滲碳體）的質量分數。橫坐標的左端表示100%的鐵；右端wC=6.69%(或100%的Fe3C)。橫坐標上的任一點均代表一種成分的鐵碳合金。1. Fe-Fe3C狀態圖中的特性點Fe-Fe3C狀態圖中特性點的溫度、成分及含義見表1-2。2. Fe-Fe3C狀態圖中的特性線Fe-Fe3C狀態圖中的特性線是不同成分合金具有相同物理意義的相變點連線線，其名稱及含義見表1-3。表1-2簡化的Fe-Fe3C狀態圖特性點特性點溫度t/℃wC/%含義A15380 純鐵的熔點C11484.3 共晶點D12276.69 滲碳體的熔點E11482.11 碳在γ-Fe中的最大溶解度G9120 純鐵的同素異構轉變點P7270.0218 碳在α-Fe中的最大溶解度S7270.77 共析點Q6000.0057600℃時碳在α-Fe中的溶解度表1-3簡化的Fe-Fe3C狀態圖特性線特性線名稱含義ACD線液相線在此線以上各成分的鐵碳合金均處於液相，當緩冷至此線時開始結晶AECF線固相線任一成分的鐵碳合金緩冷至此線時全部結晶為固相，加熱到此溫度線時，固相開始熔化ECF水平線共晶線wC>2.11%的鐵碳合金緩冷至此線時，均發生共晶轉變，生成萊氏體PSK水平線共析線（A1線）wC>0.0218%的鐵碳合金，緩冷至此線時，均發生共析轉變，生成珠光體GS線A3線wC<0.77%的鐵碳合金，緩冷時，將從奧氏體中析出鐵素體的開始線；緩慢加熱時，鐵素體轉變為奧氏體的終了線ES線Acm線碳在奧氏體中的溶解度曲線。wC>0.77%的鐵碳合金，由高溫緩冷時，從奧氏體中析出二次滲碳體的開始溫度線；緩慢加熱時，二次滲碳體溶入奧氏體的終了線3. Fe-Fe3C狀態圖中的相區簡化的Fe-Fe3C狀態圖中有4個單相區，即在液相線以上的液相區、位於AESGA範圍的奧氏體區、GPQ範圍的鐵素體區和DFK滲碳體線。在單相區之間為過渡的二相區，如相組成L+A、L+Fe3CⅠ和A+F等。1.2.3Fe-Fe3C狀態圖的套用〖*2〗1. 材料選擇在設計零件時可根據鐵碳相圖選擇材料。如若需要塑性、韌性高的材料，如建築結構、各種容器和型材等，應選擇低碳鋼(wC為0.10%～0.25%)；若需要塑性、韌性和強度都相對較高的材料，如各種機器零件應選擇中碳鋼(wC為0.30%～0.55%)等。白口生鐵的性能是硬而脆，具有很好的耐磨能力，可製造拉絲模等工件。2. 鑄造工藝根據合金在鑄造時對流動性的要求，可通過鐵碳合金相圖，確定鋼鐵合適的澆注溫度，一般在液相線以上50～100℃。共晶成分的鑄鐵，無凝固溫度區間，且液相線溫度最低，流動性好，分散縮孔少，鑄造性能良好，在生產中廣泛套用。在鑄鋼生產中常選用含碳量不高的中、低碳鋼，其凝固溫度區間較小，但液相線溫度較高，過熱度較小，流動性差，鑄造性能不好。因此鑄鋼件在鑄造後必須經過熱處理，以消除組織缺陷。3. 鍛造工藝圖1-4Fe-Fe3C相圖與鑄鍛工藝關係在塑性變形中，處於奧氏體狀態的鋼，其強度低、塑性好、鍛造性好。因此，都要把鋼加熱到高溫單相A區進行塑性變形。但始鍛溫度不宜太高，以免鋼材氧化嚴重；終鍛溫度不能過低，以免鋼材塑性變差產生裂紋。可根據圖1-4選擇合適的塑性變形溫度。4. 焊接工藝在焊接工藝方面，根據狀態圖可以了解各種鐵碳合金的焊接性，焊接性主要與wC有關，wC較低的鐵碳合金（如低碳鋼）焊接性好。因此，正確選擇焊接材料，了解焊接時不同溫度下組織的變化，採取相應的工藝措施等，都具有一定的意義。5. 熱處理工藝Fe-Fe3C相圖對於熱處理工藝有著很重要的意義，是確定鋼的各種熱處理(退火、正火、淬火等)加熱溫度的理論依據。1.3金屬熱處理1.3.1熱處理的概念金屬熱處理是將固態金屬或合金採用適當的方法進行加熱、保溫和冷卻，獲得所需要的組織結構與性能的工藝。熱處理的基本工藝過程可用溫度-時間關係曲線表示，如圖1-5所示。鋼加熱和冷卻時的溫度變化曲線見圖1-6。金屬熱處理可分為整體熱處理、表面熱處理和化學熱處理。整體熱處理包括退火、正火、淬火和回火等；表面熱處理和化學熱處理主要有表面淬火、滲碳和滲氮等工藝。熱處理可以用於消除上一工藝過程所產生的金屬材料內部組織結構上的某些缺陷，改善切削性能，還可以進一步提高金屬材料的性能，從而充分發揮材料性能的潛力。因此，大部分重要的機器零件都要進行熱處理。圖1-5熱處理工藝曲線圖1-6鋼加熱和冷卻時的溫度變化曲線1.3.2常用熱處理方法1. 退火退火是將金屬和合金加熱到適當溫度，保溫一定時間，然後緩慢冷卻的熱處理工藝。根據鋼的成分和性能要求的不同，退火可分為以下幾種。（1）完全退火：將鐵碳合金完全奧氏體化，隨之緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態組織的退火工藝。完全退火的目的是通過完全重結晶細化晶粒，降低硬度，改善切削性能。完全退火主要用於亞共析鋼的鑄、鍛件。（2）球化退火：使鋼件中碳化物球狀化而進行的退火工藝。球化退火的目的是使過共析鋼中網狀碳化物球狀化，降低硬度，提高韌性，改善切削性能，為淬火作組織準備。（3）去應力退火：為了去除由於塑性變形加工、焊接等造成的以及鑄件記憶體在的殘餘應力而進行的退火。去用力退火主要用於消除鑄件、鍛件、焊接件和切削件的殘餘應力。 2. 正火正火是將鋼材或鋼件加熱到Ac3或ACCM以上30～50℃，保溫適當的時間後，在靜止空氣中冷卻的熱處理工藝。把鋼件加熱到Ac3以上100～150℃的正火則稱為高溫正火。正火的作用與退火類似，但正火時的冷卻速度比退火快。同樣的鋼件在正火後的強度和硬度要比退火工件稍高，但消除殘餘應力不如退火徹底。因正火冷卻較快、操作簡便、生產率高，在可能的情況下應優先採用正火。低碳鋼多採用正火代替退火。3. 淬火和回火淬火是將鋼件加熱到Ac3或Ac1以上某一溫度，保持一定時間，然後以適當的速度冷卻獲得馬氏體和（或）貝氏體組織的熱處理工藝。其目的在於提高鋼件的硬度和耐磨性，通過淬火加不同回火以獲得各種需要的性能，是鋼的重要的強化方法。工件淬火冷卻時所用的介質叫做淬火介質。根據鋼的種類不同,淬火介質有所不同，常用的淬火介質有水和油兩種。水便宜，冷卻能力較強，一般碳素鋼工件多用它作為淬火介

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