工艺第62章钢的退火与正火
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钢的退火与正火
工程材料及热处理
钢的退火与正火
根据加热 和冷却方式的 不同，可将热 处理工艺分为 以下三类。
整体热处理
热处理
表面热处理
பைடு நூலகம்
化学热处理
本节主要讲解热处理工艺中退火与正火的相关知识。
2
退火 正淬火火 回火 稳定化处理、固溶处理等
表面淬火 物理气相沉积 化学气相沉积 等离子体化学气相沉积
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属
9
1.2 正火
正火是将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的 热处理工艺。亚共析钢的正火加热温度为Ac3以上30～50℃；而 过共析钢的正火加热温度则为Accm以上30～50℃。 正火与退火 的主要区别在于，正火的冷却速度较大，得到的组织为片间距 较小的索氏体，且先共析相数量显著减少。因此，钢经正火后 的机械性能比退火后有所提高。
1.1 退火
退火和正火是生产上应用最广泛的预备热处理工艺。其中，退火是将工件加热到一 定温度保温一定时间，然后缓慢冷却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
1 退火的目的
退火的目的有以下几点。 （1）降低钢件硬度，便于切削加工。 （2）消除残余应力，防止变形和开裂。 （3）消除缺陷，改善组织，细化晶粒，提高钢的机械性能。 （4）消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工。 （5）改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不均匀，以提高其工艺性能 和使用性能。
5
等温退火与完全退 火的目的相同，但转变 较易控制，不仅使退火 时间缩短，还可获得更 加均匀的组织。
6
2）球化退火
球化退火属于不完全退火，是将钢加热到Ac1以上30～50℃， 较长时间保温，并缓慢冷却，使钢中的碳化物进行球状化的热处 理工艺。
球化退火后的显微组织，铁素体基体上分布着均匀细小 的球状碳化物，称为球状珠光体，如图4-19所示。
钢的退火与正火
根据加热 和冷却方式的 不同，可将热 处理工艺分为 以下三类。
整体热处理
热处理
表面热处理
பைடு நூலகம்
化学热处理
本节主要讲解热处理工艺中退火与正火的相关知识。
2
退火 正淬火火 回火 稳定化处理、固溶处理等
表面淬火 物理气相沉积 化学气相沉积 等离子体化学气相沉积
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属
9
1.2 正火
正火是将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的 热处理工艺。亚共析钢的正火加热温度为Ac3以上30～50℃；而 过共析钢的正火加热温度则为Accm以上30～50℃。 正火与退火 的主要区别在于，正火的冷却速度较大，得到的组织为片间距 较小的索氏体，且先共析相数量显著减少。因此，钢经正火后 的机械性能比退火后有所提高。
1.1 退火
退火和正火是生产上应用最广泛的预备热处理工艺。其中，退火是将工件加热到一 定温度保温一定时间，然后缓慢冷却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
1 退火的目的
退火的目的有以下几点。 （1）降低钢件硬度，便于切削加工。 （2）消除残余应力，防止变形和开裂。 （3）消除缺陷，改善组织，细化晶粒，提高钢的机械性能。 （4）消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工。 （5）改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不均匀，以提高其工艺性能 和使用性能。
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等温退火与完全退 火的目的相同，但转变 较易控制，不仅使退火 时间缩短，还可获得更 加均匀的组织。
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2）球化退火
球化退火属于不完全退火，是将钢加热到Ac1以上30～50℃， 较长时间保温，并缓慢冷却，使钢中的碳化物进行球状化的热处 理工艺。
球化退火后的显微组织，铁素体基体上分布着均匀细小 的球状碳化物，称为球状珠光体，如图4-19所示。
常见热处理--钢的退火和正火
去应力退火用于消除毛坯、构件和零件的内应力
㈡、钢的正火 1）目的： 细化晶粒（改善低碳钢和低碳合金钢的切削ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工性能）
①、对于低碳钢可提高硬度、改善低碳钢的切削加工性能
一般硬度在160~230 HBS范围内的金属其切削加工性能 较好，硬度过高，刀具易磨损，硬度过低，切削加工中 易“粘刀”，且加工后表面光洁度差，正火后低碳钢及低 碳合金钢的切削性能得到明显改善。
⑵、用途： 主要用于亚共析钢成分的各种碳素钢和合金钢的铸、锻 件以及热扎型材，有时也用于焊接结构，一般作为不 重要的工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热 处理。
亚共析钢的金相图 ωc<0.77%的碳钢
⑶、目的： 在完全退火过程中，钢的组织全部转换为奥氏体，在 冷却过程中，奥氏体转变为细小而均匀的平衡组织(铁 素体+珠光体) ，从而达到降低硬度、细化晶粒、充分 消除内应力的目的。
2）应用：正火适用于低碳钢以及合金元素含量不高的 合金钢。
㈢、钢的退火与正火的区别
45钢的退火组织
45钢的正火组织
退火与正火的特点及应用
类型 方法 特点 应用 改善金属的 根据加热温度和目的的不同，常用的退火方法有完 塑性和韧性，全退火、球化退火和去应力退火三种 使化学成分 ①完全退火主要用于亚共析钢成分的碳钢及合金钢 均匀化，去 的锻件、铸件、热轧型材等，有时也用于焊接件 除残余应力 ②球化退火用于碳素工具钢、合金工具钢、滚动轴 或得到预期 承钢等 的力学性能 ③去应力退火用于消除毛坯、构件和零件的内应力 正火的冷却 ①对于低、中碳合金结构钢，正火的主要目的是细 速度比退火 化晶粒、均匀组织、提高力学性能，另外还可以起 快，故正火 到调整硬度、改善切削加工性能的作用 后得到的组 ②对于力学性能要求不高的普通结构零件，正火可 织比较细密， 作为最终热处理 强度、硬度 ③对于高碳的过共析钢，正火的主要目的是改善组 比退火钢高， 织，消除网状组织，为球化退火和淬火做准备 操作简单， 成本低
钢的退火和正火
机械制造基础
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火的主要目的：
降低或调整硬度,以便于切削加工; 消除或降低残余应力,以防变形、开裂; 细化晶粒、改善组织,提高力学性能
钢的热：
完全退火; 球化退火 去应力退火
钢的热处理
1.1 钢的退火
完全退火
完全退火是把钢加热到完全奥氏体化,保温后随之缓慢冷 却的退火工艺
完全退火常用于含碳量小于0.8%的碳素钢,45钢完全退 火时的加热温度为840～860℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
球化退火
对于含碳量大于0.8%的碳素工具钢、合金工具钢、轴承 钢等常采用球化退火
球化退火能使钢中碳化物球状(或颗粒状)化,碳素工具钢 球化退火的加热温度为760～780℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
去应力退火
去应力退火不改变钢的内部组织,只是为了消除或降低 内应力
其加热温度较低(一般为500～600℃)
钢的热处理
1.2 钢的正火
将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上30～50℃,保温适当的 时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺,称为正火。
正火同退火的比较：
正火的冷却速度比退火冷却速度较快 生产周期比退火短
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢的退火和正火
1.1 钢的退火 1.2 钢的正火
退火和正火经常作为钢的预先热处理工序,安排在铸造、锻 造和焊接之后或粗加工之前,以消除前一工序所造成的某些组织缺 陷及内应力,为随后的切削加工及热处理作好组织上的准备。
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火是将钢材(或钢件)加热到适当温度,保温一定时间,随后缓慢 冷却,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
《钢的退火与正火》课件
将钢材加热至适当温度，快速冷却至一定温度后保温，最后再缓慢冷却。
钢的正火
1
加热
将钢材加热至适当温度，使晶体结构
保温
2
发生变化。
保持钢材在加热温度下的一段时间，
使晶体结构达到均匀状态。
3
快速冷却
将钢材快速冷却至室温，使晶体
水淬正火
将钢材加热至适当温度后迅速放入水中淬火，获得高硬度和较高强度的钢材。
《钢的退火与正火》
钢的退火与正火是钢材加工与处理的重要工艺，掌握这两种方法对钢材的性 能调节至关重要。
什么是钢的退火和正火
钢的退火是将钢材加热至高温，然后缓慢冷却的过程，旨在消除应力，改善 钢材的韧性和可加工性。钢的正火是将钢材加热至一定温度，然后快速冷却， 以提高钢材的硬度和强度。
钢的退火
1
加热
油淬正火
将钢材加热至适当温度后迅速放入油中淬火，获得中硬度和较高韧性的钢材。
气淬正火
将钢材加热至适当温度后迅速放入气体中冷却，获得较高硬度和较高强度的钢材。
钢的退火和正火的应用
钢的退火
制作软钢、调质钢等，以提高可加工性和韧性。
钢的正火
制作淬火钢、渗氮钢等，以提高硬度和强度。
结束
感谢收听《钢的退火与正火》课程。如果您有任何问题，请随时提问。
将钢材加热至适当温度，使晶体结构发生变化。
2
保温
保持钢材在加热温度下的一段时间，使晶体结构达到均匀状态。
3
缓慢冷却
将钢材缓慢冷却至室温，使晶体结构进一步演变，并消除内部应力。
钢的退火分类
完全退火
将钢材加热至适当温度，然后缓慢冷却至室温。
等温退火
将钢材加热至适当温度，保持一段时间，然后缓慢冷却。
淬火退火
钢的正火
1
加热
将钢材加热至适当温度，使晶体结构
保温
2
发生变化。
保持钢材在加热温度下的一段时间，
使晶体结构达到均匀状态。
3
快速冷却
将钢材快速冷却至室温，使晶体
水淬正火
将钢材加热至适当温度后迅速放入水中淬火，获得高硬度和较高强度的钢材。
《钢的退火与正火》
钢的退火与正火是钢材加工与处理的重要工艺，掌握这两种方法对钢材的性 能调节至关重要。
什么是钢的退火和正火
钢的退火是将钢材加热至高温，然后缓慢冷却的过程，旨在消除应力，改善 钢材的韧性和可加工性。钢的正火是将钢材加热至一定温度，然后快速冷却， 以提高钢材的硬度和强度。
钢的退火
1
加热
油淬正火
将钢材加热至适当温度后迅速放入油中淬火，获得中硬度和较高韧性的钢材。
气淬正火
将钢材加热至适当温度后迅速放入气体中冷却，获得较高硬度和较高强度的钢材。
钢的退火和正火的应用
钢的退火
制作软钢、调质钢等，以提高可加工性和韧性。
钢的正火
制作淬火钢、渗氮钢等，以提高硬度和强度。
结束
感谢收听《钢的退火与正火》课程。如果您有任何问题，请随时提问。
将钢材加热至适当温度，使晶体结构发生变化。
2
保温
保持钢材在加热温度下的一段时间，使晶体结构达到均匀状态。
3
缓慢冷却
将钢材缓慢冷却至室温，使晶体结构进一步演变，并消除内部应力。
钢的退火分类
完全退火
将钢材加热至适当温度，然后缓慢冷却至室温。
等温退火
将钢材加热至适当温度，保持一段时间，然后缓慢冷却。
淬火退火
钢的退火与正火
热处理工艺曲线
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三、刚的淬火 淬火是将钢加热到适当温度，保持一定 时间，然后快速冷却的热处理工艺。 目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性， 只能适用于中碳钢或高碳钢工件。如45钢加 热到830℃左右，快速放入水、油或盐溶中 冷却，使工件的温度快速冷却而得到较高 的硬度、强度，是一种常用的重要的热处 理方法。
21
三、回火钢的回火操作.wmv 将钢重新加热到低于727℃的某一温度，保温一 定时间，然后空冷至室温的热处理工艺，称为回火。 目的：减少或消除淬火时产生的内应力，稳定组织， 以满足工件的使用需要的性能。 按回火温度分成三个：回火方法与应用.wmv （1）低温回火 150～250度 目的：降低淬火内应力，提高韧性，并保持高的硬度 和耐磨性； 应用：高碳工具钢、合金钢刃具、量具、滚动轴承、 冷作模具和要求硬而耐磨的零件。
8
一、钢的退火 5.均匀化退火 以减少工件化学成分和组织的不均匀程度为主 要目的，将其加热到高温并长时间保温，然后缓慢 冷却的退火。 加热温度：1050～ 1150℃高温。 应用范围：其生产时间 长，成本高，能耗大，主要 用于质量要求高的合金钢铸 锭、铸件和锻坯等。
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二、钢的正火 正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的 热处理工艺。 钢的正火只适用于碳素钢和合金元素含量不高 的合金钢。 正火目的与退火目的基本相同。
15
常用的淬火冷却方法 • 1.单液淬火 • 单液淬火是将加热的工件放入一种淬火介 质中快速冷却至室温的操作方法。 • 操作简单，易实现机械化与自动化。 • 适用于形状简单的工件，但容易因冷却速 度太快产生淬火缺陷。
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• 2.双液淬火 • 将加热的碳钢先放在水或盐水中冷却，冷 到300—400℃时迅速移入油中冷却，这种 水淬油冷的方法称为双液淬火法。 • 双液淬火法既可使工件淬硬，又能减少淬 火的内应力，有效地防止产生淬火裂纹， 主要用于形状复杂的高碳工具钢，如丝锥、 板牙等，缺点是操作困难，技术要熟练。
正火和退火的区别
正火和退火的区别正火和退火是金属热处理工序中的两种常见方法。
虽然它们在名称上相似，但实际上它们具有不同的工艺和效果。
本文将从定义、工艺步骤、应用领域和机制等方面来探讨正火和退火之间的区别。
一、定义正火是指将金属加热至适当温度，然后迅速冷却的热处理工艺。
而退火则是将金属加热到较高温度后进行缓慢冷却的热处理工艺。
二、工艺步骤1. 正火的工艺步骤：a. 加热：将金属件放入炉中进行加热，以使其达到预定的温度。
b. 保温：在达到所需温度后，将金属件保持在此温度下一段时间，以保证温度均匀性。
c. 冷却：迅速将金属件从炉中取出，并将其置于冷却介质中，使其迅速冷却。
2. 退火的工艺步骤：a. 加热：将金属件放入炉中进行加热，使其达到所需温度。
b. 保温：在达到所需温度后，将金属件保持在此温度下一段时间，以保证温度均匀性。
c. 冷却：缓慢将金属件从炉中取出，并将其自然冷却至室温。
三、应用领域1. 正火的应用领域：a. 增加金属的硬度和强度。
b. 改善金属的切削性能。
c. 降低金属的残余应力。
d. 为后续热处理工艺（如回火、淬火等）做准备。
2. 退火的应用领域：a. 改善金属的可加工性。
b. 降低金属的硬度和强度。
c. 修复金属的组织和性能。
d. 使金属具有更好的塑性和韧性。
四、机制1. 正火的机制：正火通过快速冷却来形成硬质的组织结构，如马氏体。
迅速冷却可以防止晶粒长大，提高金属的硬度和强度。
2. 退火的机制：退火通过缓慢冷却来使金属内部的晶粒重新排列，减少晶界的位错和残余应力。
缓慢冷却可以促进晶粒长大和再结晶，从而改善金属的可加工性和性能。
总结：正火和退火是金属热处理中常见的两种方法。
正火通过迅速冷却来提高金属的硬度和强度，适用于提高工具钢、轴承钢等的切削性能；而退火通过缓慢冷却来改善金属的可加工性和性能，适用于修复和改善金属的塑性和韧性。
深入了解和掌握正火和退火的区别，对于合理选择热处理工艺、提高金属材料性能具有重要的意义。
钢的退火、正火、淬火和回火
整理课件
利用淬透性可控制淬硬层深度。
对于截面承载均匀的重要件,要全 部淬透。如螺栓、连杆、模具等。 对于承受弯曲、扭转的零件可不 必淬透(淬硬层深度一般为半径的 1/2~1/3)，如轴类、齿轮等。
高强螺栓
淬硬层深度与工件尺寸有关,设计 时应注意尺寸效应。
柴油机连杆
整理课件
齿轮
细A
温 度
不同冷却条件下的转变产物
回火托氏体
整理课件
④Fe3C聚集长大和铁素体多边形化
400℃以上, Fe3C开始 聚集长大。
450℃ 以上铁素体发生 多边形化，由针片状变 为多边形.
这种在多边形铁素体基 体上分布着颗粒状 Fe3C的组织称回火索 氏体，用S回表示。
回火索氏体
整理课件
回火时的性能变化 回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、
化物(- FeXC)，使马氏体过饱和度降低。析出的碳化物以细 片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，用M回 表示。
整理课件
透射电镜下的回火马氏体形貌
在光镜下M回为黑色，A’为白色。 0.2%C 时，不析出碳化物。只发生碳在位错附近的偏聚。
②残余奥氏体分解 200-300℃时, 由于马
Ac3+30~50℃保温 后缓冷的退火工艺， 主要用于亚共析 钢.
整理课件
⑵ 等温退火 亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到
Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待 相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间。
高速钢等温退火与普通退火的比较
整理课件
3、回火脆性 淬火钢的韧性并不总
是随温度升高而提高。 在某些温度范围内回
利用淬透性可控制淬硬层深度。
对于截面承载均匀的重要件,要全 部淬透。如螺栓、连杆、模具等。 对于承受弯曲、扭转的零件可不 必淬透(淬硬层深度一般为半径的 1/2~1/3)，如轴类、齿轮等。
高强螺栓
淬硬层深度与工件尺寸有关,设计 时应注意尺寸效应。
柴油机连杆
整理课件
齿轮
细A
温 度
不同冷却条件下的转变产物
回火托氏体
整理课件
④Fe3C聚集长大和铁素体多边形化
400℃以上, Fe3C开始 聚集长大。
450℃ 以上铁素体发生 多边形化，由针片状变 为多边形.
这种在多边形铁素体基 体上分布着颗粒状 Fe3C的组织称回火索 氏体，用S回表示。
回火索氏体
整理课件
回火时的性能变化 回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、
化物(- FeXC)，使马氏体过饱和度降低。析出的碳化物以细 片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，用M回 表示。
整理课件
透射电镜下的回火马氏体形貌
在光镜下M回为黑色，A’为白色。 0.2%C 时，不析出碳化物。只发生碳在位错附近的偏聚。
②残余奥氏体分解 200-300℃时, 由于马
Ac3+30~50℃保温 后缓冷的退火工艺， 主要用于亚共析 钢.
整理课件
⑵ 等温退火 亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到
Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待 相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间。
高速钢等温退火与普通退火的比较
整理课件
3、回火脆性 淬火钢的韧性并不总
是随温度升高而提高。 在某些温度范围内回
9.1钢的正火和退火
（5）保温时间
以加热时间的1／3为宜， 或τ＝8.5＋Q/4（h）， Q-装炉量（吨）
（6）冷却速度
●高合金钢20～60℃/h，炉冷至＜350℃出炉； ●低合金钢50～100℃/h， ●碳钢100～200℃/h；通常炉冷，＜600℃出炉。
3）不完全退火
（1）定义：将钢件加热到不完全奥氏体化温 度，保温一段时间，然后缓慢冷却下来， 这种操作工艺称不完全退火。
金属学与热处理原理
9.1 钢的退火与正火
主讲教师 从善海
材料与冶金学院 金属材料工程系
2007年9月
退火、正火、淬火和回火通常是热处理 工作者的四把火。 本节主要介绍退火、正火热处理工艺
一.退火的定义、目的和分类 1.退火的定义：
将金属工件缓慢加热到一定的温度（温度范围 根据不同的退火方法而定），保持一定时间后缓 慢冷却（通常是炉中冷却至600℃左右出炉空冷） 下来的热处理工艺称退火。
②原始组织 a.淬火M球化效果快，组织均匀。这与M是过饱和固溶体，在 A1以下的回火分解，析出K，聚集长大形成K的贡献有关。 b.原始组织为大块F＋P混合组织，球化退火后K极不均匀。 c.原始组织经冷变形，低温锻造加工，显著促进球化K形成。
③加热温度、保温时间 A化T↗＋τ↗则易得到层片状P，不易球化。 原始组织是片状P，不易球化。
3.正火的作用 正火可以作为对性能要求不高的工件的最终热处理，常用于碳 钢和低合金钢： 1）共析钢正火后可消除网状K； 2）碳钢正火后显著改善切削加工性； 3）高C钢，中高合金钢正火降低硬度，消除应力，得到良好加
工性； 4）对于渗碳件、锻造件，正火后可细化组织，减小变形；
5）共析C钢、合金钢，正火可消除自由渗C 体，以便随后球化退火获得匀的球状K；
钢的退火与正火
（3）冷速缓慢，可消除内应力完全退火主要用于 亚共析钢，过共析钢不宜采用。因为加热到Accm以上慢 冷时，渗碳体会以网状形式沿奥氏体晶界析出，使钢的 韧性大大下降，并可能在以后的热处理中引起裂纹。
1. 等温退火
钢的退火与正火
等温退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac3或Ac1的温 度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体区的某一温 度，并等温保持一段时间，使奥氏体转变为珠光体，然 后缓慢冷却的热处理工艺。等温退火的目的与完全退火 相同，但转变较易控制，能获得均匀的预期组织。等温 一定时间后，使奥氏体在等温中转变为珠光体，常常可 以大大缩短退火时间，提高生产率。
二、 正火
钢的退火与正火
把钢材或钢件加热到Ac3（亚共析钢）和Accm（过共析钢）以上 30 ℃～50 ℃，保温适当时间后，从炉中取出，在空气中冷却的热处 理工艺称为正火。正火与退火的明显不同是正火冷却速度稍快。
根据钢的过冷奥氏体的C曲线可以知道，由于冷却速度的差别， 钢冷却后所得的组织也不一样。正火后亚共析钢的组织为铁素体+索氏 体，共析钢的组织为索氏体，过共析钢的组织为索氏体+二次渗碳体。 在性能方面，正火后的组织硬度和强度都比退火后的有所提高。
钢的退火与正火
退火与正火是生产中应用最广泛的预备 热处理方式，安排在铸造、锻造之后机械加 工之前，用于消除前一道工序带来的缺陷。 对于一些受力不大、性能要求不高的零件， 也可以作为最终热处理。常见的退火、正火 加热温度范围及工艺曲线见图1-17所示。
钢的退火与正火
图1-17 常见退火、正火的加热温度范围及工艺曲线
将钢件加热到再结晶温度以上150 ℃～250 ℃，即 650 ℃～750 ℃时，保温后炉冷，通过再结晶使钢材的 塑性恢复到冷塑性变形以前的状况，这种热处理工艺称 为再结晶退火。
1. 等温退火
钢的退火与正火
等温退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac3或Ac1的温 度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体区的某一温 度，并等温保持一段时间，使奥氏体转变为珠光体，然 后缓慢冷却的热处理工艺。等温退火的目的与完全退火 相同，但转变较易控制，能获得均匀的预期组织。等温 一定时间后，使奥氏体在等温中转变为珠光体，常常可 以大大缩短退火时间，提高生产率。
二、 正火
钢的退火与正火
把钢材或钢件加热到Ac3（亚共析钢）和Accm（过共析钢）以上 30 ℃～50 ℃，保温适当时间后，从炉中取出，在空气中冷却的热处 理工艺称为正火。正火与退火的明显不同是正火冷却速度稍快。
根据钢的过冷奥氏体的C曲线可以知道，由于冷却速度的差别， 钢冷却后所得的组织也不一样。正火后亚共析钢的组织为铁素体+索氏 体，共析钢的组织为索氏体，过共析钢的组织为索氏体+二次渗碳体。 在性能方面，正火后的组织硬度和强度都比退火后的有所提高。
钢的退火与正火
退火与正火是生产中应用最广泛的预备 热处理方式，安排在铸造、锻造之后机械加 工之前，用于消除前一道工序带来的缺陷。 对于一些受力不大、性能要求不高的零件， 也可以作为最终热处理。常见的退火、正火 加热温度范围及工艺曲线见图1-17所示。
钢的退火与正火
图1-17 常见退火、正火的加热温度范围及工艺曲线
将钢件加热到再结晶温度以上150 ℃～250 ℃，即 650 ℃～750 ℃时，保温后炉冷，通过再结晶使钢材的 塑性恢复到冷塑性变形以前的状况，这种热处理工艺称 为再结晶退火。
钢的退火与正火
完全退火的工艺曲线
完全的含义：经历完全奥氏体化过程
加热温度：Ac3以上30-50度
完全退火的目的： 降低硬度，细化晶粒，均匀组织， 消除内应力，为后续加工或热处理 作准备。 应用范围： 主要用于亚共析钢（中碳钢或低、中碳 合金钢）制作的铸件、锻件、焊件等。
不适用于过共析钢。
问题2：为什么不适用于过共析钢呢？
Ac3 Ac1 Ar1 空冷
球化退火
T10钢球化退火工艺 球化退火目的： 使钢中碳化物呈球状，以 降低硬度，提高塑性，改善 切削加工性能，为以后的淬 火做好准备。
应用范围： （过）共析钢，（高碳钢或 高碳合金钢）制作的锻件、 冷挤压件。
球状珠光体
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一、钢的退火 4.去应力退火
将工件随炉缓慢加热至Ac1-（100~200 ℃ ）一般在 500～650℃，保温一段时间后随炉缓慢冷却，至200℃出炉 空冷的退火工艺。
课堂练习及作业
§6—4 钢的表面热处理
§6- 3 热处理的基本方法
1、判断正误
二、选择题 3 、钢丝在冷拉过程中必须经（ B ） 退火。
（1）为了消除过共析钢中的网状渗碳体，应对其进行 完全退火 （× ） （2）为适当提高低碳钢的硬度，使其硬于切削加工， 常对其进行完全退火处理 （ ×） （3）完全退火不适宜高碳钢。 （√） （4）为改善15钢、 20钢的切削加工性能，可以用正 火代替退火。 （√ ） （5）低碳钢或高碳钢为便于进行机械加工，可预先进 行球化退火。 （ ×） （6）在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化。 （ ）
去应力退火目的： 主要用来消除热加工、 冷加工等工件中的残 余内应力。避免钢件 在以后的加工过程和 使用过程中产生变形 和开裂。
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精选工艺第62章钢的退火与正火
第二章 钢的退火与正火
正火时应考虑如下问题： 1）低碳钢正火的目的之一是为了提高切削性能。但是对有些含碳量低于0.20％的钢，即使按通常正火温度正火后，自由铁素体量仍过多，硬度过低，切削性能仍较差。为了适当提高硬度，应提高加热温度(可比Ac3高100℃)，以增大过冷奥氏体的稳定性，而且应该增大冷却速度，以获得较细的珠光体和分散度较大的铁素体。 2）中碳钢的正火应该根据钢的成分及工件尺寸来确定冷却方式。含碳量较高，含有合金元素，可采用较缓慢冷却速度，如在静止空气中或成堆堆放冷却，反之则采用较快冷却速度。
第二章 钢的退火与正火
例如： 1、低碳结构钢热锻后，如硬度不高，适于切削加工，可不进行正火，而在500℃左右进行去应力退火； 2、中碳结构钢为避免调质时的淬火变形，需在切削加工或最终热处理前进行500-650℃的去应力退火； 3、对切削加工量大，形状复杂而要求严格的刀具、模具等，在粗加工及半精加工之间，淬火之前，常进行600-700℃、2-4小时的去应力退火； 4、各类铸件在机械加工前应进行消除应力处理。铸铁件去应力退火温度不应太高，否则造成珠光体的石墨化。 去应力退火后，均应缓慢冷却，以免产生新的应力。
第二章 钢的退火与正火
3、不完全退火 将钢件加热至Ac1～Ac3（亚共析钢）或Ac1～Acm（过共析钢）之间，经过保温并缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。 这种退火实际上只是使珠光体部分再进行一次重结晶，基本上不改变先共析铁素体或渗碳体原来的形态及分布。 退火后珠光体的片间距有所增大，硬度有所降低，内应力有所降低。 特点：退火温度低，保温时间短。 过共析钢的不完全退火实质上是球化退火的一种。
第二章 钢的退火与正火
2、退火、正火后组织与机械性能的关系 1）铁素体机械性能 铁素体的机械性能取决于碳及合金元素的含量，同时也与晶粒的亚结 构尺度有关。晶粒大小对铁素体性能的影响公式：
钢的退火和正火讲诉.推荐精选PPT
影响。 • 选择加热温度是一个较复杂的多因素问题，如下图中的程序方框图。
（3）加热温度不当导致的热处理缺陷
•
过烧：在粗大晶粒的晶界上出现局部熔化或氧化现象。极易导致淬火
开裂。
•
过热：加热温度过高或保温时间过长将导致奥氏体晶粒剧烈长大，在
以后的退火或正火过程中形成粗大的铁素体、马氏体等，晶间存在着
1） 钢件
临界温度以上
✓ 完全退火 ✓ 不完全退火 ✓ 扩散退火 ✓ 球化退火
2）铸铁
临界温度以下
✓ 软化退火 ✓ 再结晶退火 ✓ 去应力退火
✓ 石墨化退火
✓ 去应力退火
铸态合金 扩散退火
3）有色金属
变形合金 ✓ 再结晶退火 ✓ 去应力退火
取决于加热温 度、保温时间、 冷却速度及等 温温度等
取决于加热温 度的均匀性
置的热功率、加热介质、装炉数量、工件体积。 • 透热时间：工件心部与表面温度趋于一致的时间，取决于工件本身的体积、
截面尺寸、导热性等。 • 保温时间：为达到热处理工艺要求而恒温保持的一段时间，完全取决于热处
理本身的工艺要求。
• 热处理加热时间：工件达到热处理规范所要求温度的时间加上完成组织转变及 其它热处理目的所要求的组织结构状态变化所需要的时间，通常用经验法确定。
金属热处理原理及工艺钢的退火与正火冷却速度对球化退火碳化物颗粒的影响金属热处理原理及工艺钢的退火与正火球化不完全二次渗碳体仍呈网状断续分布金属热处理原理及工艺钢的退火与正火金属热处理原理及工艺钢的退火与正火610450270100650700600700350400金属热处理原理及工艺钢的退火与正火金属热处理原理及工艺钢的退火与正火c01钢形变及再结晶退火后的组织变化ac500650金属热处理原理及工艺钢的退火与正火常用退火工艺制度小结名称完全退火目的细化晶粒消除铸造偏析降低硬度提高塑性降低硬度改善切削性能提高塑性韧性为淬火作组织准备工艺制度加热到ac3左右空冷加热到ac140然后缓冷组织应用亚共析钢的铸锻轧件焊共析过共析钢及合金钢的锻件轧件等合金钢铸锭及大型铸钢件或铸件冷变形加工的制品退火片状珠光体和网状渗碳体组织转变为球状粗大组织组织严重过烧扩散退火再结晶退火去应力退火加热到t200改善或消除枝晶偏析消除加工硬化提高加热到再结晶温度变形晶粒变成细塑性消除残余应力提高尺寸稳定性加热到500无变化金属热处理原理及工艺钢的退火与正火83钢的正火定义
（3）加热温度不当导致的热处理缺陷
•
过烧：在粗大晶粒的晶界上出现局部熔化或氧化现象。极易导致淬火
开裂。
•
过热：加热温度过高或保温时间过长将导致奥氏体晶粒剧烈长大，在
以后的退火或正火过程中形成粗大的铁素体、马氏体等，晶间存在着
1） 钢件
临界温度以上
✓ 完全退火 ✓ 不完全退火 ✓ 扩散退火 ✓ 球化退火
2）铸铁
临界温度以下
✓ 软化退火 ✓ 再结晶退火 ✓ 去应力退火
✓ 石墨化退火
✓ 去应力退火
铸态合金 扩散退火
3）有色金属
变形合金 ✓ 再结晶退火 ✓ 去应力退火
取决于加热温 度、保温时间、 冷却速度及等 温温度等
取决于加热温 度的均匀性
置的热功率、加热介质、装炉数量、工件体积。 • 透热时间：工件心部与表面温度趋于一致的时间，取决于工件本身的体积、
截面尺寸、导热性等。 • 保温时间：为达到热处理工艺要求而恒温保持的一段时间，完全取决于热处
理本身的工艺要求。
• 热处理加热时间：工件达到热处理规范所要求温度的时间加上完成组织转变及 其它热处理目的所要求的组织结构状态变化所需要的时间，通常用经验法确定。
金属热处理原理及工艺钢的退火与正火冷却速度对球化退火碳化物颗粒的影响金属热处理原理及工艺钢的退火与正火球化不完全二次渗碳体仍呈网状断续分布金属热处理原理及工艺钢的退火与正火金属热处理原理及工艺钢的退火与正火610450270100650700600700350400金属热处理原理及工艺钢的退火与正火金属热处理原理及工艺钢的退火与正火c01钢形变及再结晶退火后的组织变化ac500650金属热处理原理及工艺钢的退火与正火常用退火工艺制度小结名称完全退火目的细化晶粒消除铸造偏析降低硬度提高塑性降低硬度改善切削性能提高塑性韧性为淬火作组织准备工艺制度加热到ac3左右空冷加热到ac140然后缓冷组织应用亚共析钢的铸锻轧件焊共析过共析钢及合金钢的锻件轧件等合金钢铸锭及大型铸钢件或铸件冷变形加工的制品退火片状珠光体和网状渗碳体组织转变为球状粗大组织组织严重过烧扩散退火再结晶退火去应力退火加热到t200改善或消除枝晶偏析消除加工硬化提高加热到再结晶温度变形晶粒变成细塑性消除残余应力提高尺寸稳定性加热到500无变化金属热处理原理及工艺钢的退火与正火83钢的正火定义
(完整word版)退火、正火、淬火、回火工艺
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
钢的退火与正火
退火与正火：机械零件机加工之前的预备热处理机械零件的一般加工工艺路线为：毛坯（铸、锻）→预备热处理→机加工→最终热处理退火与正火工艺主要用于预备热处理，只有当工件性能要求不高时才作为最终热处理。
将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火后的组织接近于钢在平衡状态下的组织。
1、退火目的⑴调整硬度，便于切削加工。
工件经铸造或锻造等热加工后，硬度常偏高或偏低，严重影响切削加工。
适当的退火处理可使工件的硬度调整为合适水平，从而改善切削加工性能。
⑵消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形和开裂。
将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火后的组织接近于钢在平衡状态下的组织。
1、退火目的⑴调整硬度，便于切削加工。
工件经铸造或锻造等热加工后，硬度常偏高或偏低，严重影响切削加工。
适当的退火处理可使工件的硬度调整为合适水平，从而改善切削加工性能。
⑵消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形和开裂。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）1. 退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火后的组织接近于钢在平衡状态下的组织。
1、退火目的⑴调整硬度，便于切削加工。
工件经铸造或锻造等热加工后，硬度常偏高或偏低，严重影响切削加工。
适当的退火处理可使工件的硬度调整为合适水平，从而改善切削加工性能。
⑵消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形和开裂。
退火的种类很多，常用的有完全退火、球化退火、等温退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。
各种退火及正火的加热温度范围如图所示。
1. 退火：种类正火与各种退火的加热温度范围温后缓冷的退火工艺。
完全退火主要用于亚共析钢，使中碳以上的钢软化以便于切削加工，并消除内应力。
正火与各种退火的加热温度范围是指将工件加热到Ac1+10~20℃充分保温后缓冷，或者加热后冷却到略低于Ar1的温度下保温,从而使珠光体中的渗碳体球状化的退火工艺。
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第二章 钢的退火与正火
2、完全退火
定义：将钢件加热到Ac3以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近平 衡组织的热处理工艺。 目的：细化晶粒、均匀组织，降低硬度、改善切削性能以及消除内应力。 工艺：完全退火采用随炉缓冷以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以 下不大过冷度情况下转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工 件烧透，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量 和装炉方式等因素有关。 实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至 600℃左 右即可出炉空冷。
第二章 钢的退火与正火
加热温度：通常选择在Ac3以上20～30℃。 保温时间： t＝（3～4）＋（0.2～0.5）Q 亚共析锻、轧材
t＝KD （min） 碳素钢或低合金钢，装炉量小 适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸，焊，锻，轧制件等。 注意事项：低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低， 不利于切削加工。过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二 次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。
第二章 钢的退火与正火
常用的热处理工艺分为两大类： 预备热处理目的：消除坯料、半成品中的某些缺陷，为后续冷加
工，最终热处理作组织准备。 最终热处理目的：使工件获得所要求的性能。
一、钢的退火的定义、目的和分类
1、定义： 将钢件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得 近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。
第二章 钢的退火与正火
3、不完全退火
将钢件加热至Ac1～Ac3（亚共析钢）或Ac1～Acm（过共析钢）之间，经过保 温并缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。
这种退火实际上只是使珠光体部分再进行一次重结晶，基本上不改变先共析 铁素体或渗碳体原来的形态及分布。
退火后珠光体的片间距有所增大，硬度有所降低，内应力有所降低。 特点：退火温度低，保温时间短。 过共析钢的不完全退火实质上是球化退火的一种。
第二章 钢的退火与正火
偏析的主要表现： （1）化学成分的不均匀性； （2）非金属夹杂物的不均匀性分布； （3）偏析区还形成大量显微及宏观的气泡，气孔。
偏析的危害： 由于偏析存在，使大量铸、锻件成分及组织不均匀，存在很大组织应力，它
直接影响到钢的热处理及其机械性能。
第二章 钢的退火与正火
扩散退火工艺：
第二章 钢的退火与正火
影响碳化物球化的因素： 1）化学成分的影响：碳含量越高，越易于球化。 2）原始组织的影响：渗碳体、碳化物等 3）加热温度与保温时间的影响：加热温度越高，延长保温时间，奥 氏体越容易出现片状珠光体而且不容易球化； 4）冷却速度的影响：冷却速度过快，珠光体碳化物颗粒细小，聚集 作用小，易形成片状碳化物。Ar1以下较高温度等温或炉冷。 5）形变的影响：层状珠光体经过塑性变形可以加速球化过程。
第二章 钢的退火与正火
注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成 本很高；同时，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此一般还需要进行一次完全退 火或正火，以细化晶粒、消除过热缺陷。
只有一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对 于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细 化晶粒，消除铸造应力。
第二章 钢的退火与正火
2、退火的目的 （1）均匀化学成分； （2）改善机械性能及工艺性能； （3）消除或减少内应力； （4）为最终热处理作好组织准备。
3、退火工艺的分类 按加热温度分为两类： 一类是在临界温度（Ac1或Ac3 ）以上的退火，包括完全退火、不完全退火、
扩散退火和球化退火等； 另一类是在临界温度以下的退火，包括软化退火、再结晶退火及去应力退
火等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ二章 钢的退火与正火
各种退火工艺示意图
第二章 钢的退火与正火
二、常用退火工艺方法
1、扩散退火
定义：扩散退火又称均匀化退火。将金属铸锭或锻坯，在稍低于固相线的温度 下长期加热，消除或减少化学成分偏析及显维组织的不均匀性，以达到均匀化 目的的热处理工艺。 目的：消除结晶过程中的枝晶偏析，使成分均匀化。 适用范围：主要用于质量要求高的合金钢铸锭、铸件、锻件。
第二章 钢的退火与正火
4、球化退火 概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。 工艺：一般球化退火工艺Ac1+(10～20)℃，随炉冷至500～600℃空冷。 目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。 适用范围：主要适用于含碳>0.6%的各种高碳工具钢、模具钢、轴承钢等。
为改善冷变形工艺性，有时也用于低、中碳钢。
加热温度：通常选择在Ac3或Acm以上150～300℃，视钢种和偏析程度而异。 温度过高影响加热炉寿命，并使钢件烧损严重。碳钢一般为1100～1200℃，合 金钢一般为1200～1300℃。
保温时间： t＝8.5＋Q/4 式中，t为时间（h）；Q为装炉量（T） 一般时间不超过15h，否则氧化严重。
冷却速度：一般为50℃/h；高合金钢≤20～30℃/h。
冷塑性变形量而有所变化。 为产生再结晶所需的最小变形量称为临界变形量，钢的临界变形量为6-10 ％。再结晶温度随变形量增加而降低，到一定值时不再变化。 纯金属的再结晶温度：铁为450℃，铜为270℃，铝为100℃。一般钢材再结 晶退火温度常取650-700℃，铜合金为600-700℃，铝合金为350-400℃。
第二章 钢的退火与正火
钢中碳化物的球化可以提高塑性、韧性、改善切削加工性和减少最终热处理 时的变形开裂倾向。
球化退火后的硬度取决于钢中碳化物的析出分数及分布、形态，含碳量高的 钢，碳化物数量多，退火后硬度也相应提高。碳化物粒子未溶，并聚集球化， 得到粒状珠光体；加热温度过高，形成均匀的奥氏体，缓慢冷却得到片状珠光 体。
第二章 钢的退火与正火
第二章 钢的退火与正火
常见的球化退火工艺:
第二章 钢的退火与正火
第二章 钢的退火与正火
5、再结晶退火
定义：经过冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，以消除 形变强化和残余应力的热处理工艺。
目的：消除加工硬化，提高塑性，改善切削性能和压延成型性能。 加热温度：再结晶退火在高于再结晶温度进行。再结晶温度随着合金成分及