淬火和回火
退火--淬火--回火
退⽕--淬⽕--回⽕退⽕--淬⽕--回⽕退⽕---淬⽕---回⽕⼀．退⽕的种类1．完全退⽕和等温退⽕完全退⽕⼜称重结晶退⽕，⼀般简称为退⽕，这种退⽕主要⽤于亚共析成分的各种碳钢和合⾦钢的铸，锻件及热轧型材，有时也⽤于焊接结构。
⼀般常作为⼀些不重⼯件的最终热处理，或作为某些⼯件的预先热处理。
2．球化退⽕球化退⽕主要⽤于过共析的碳钢及合⾦⼯具钢（如制造刃具，量具，模具所⽤的钢种）。
其主要⽬的在于降低硬度，改善切削加⼯性，并为以后淬⽕作好准备。
3．去应⼒退⽕去应⼒退⽕⼜称低温退⽕（或⾼温回⽕），这种退⽕主要⽤来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应⼒。
如果这些应⼒不予消除，将会引起钢件在⼀定时间以后，或在随后的切削加⼯过程中产⽣变形或裂纹。
⼆．淬⽕时，最常⽤的冷却介质是盐⽔，⽔和油。
盐⽔淬⽕的⼯件，容易得到⾼的硬度和光洁的表⾯，不容易产⽣淬不硬的软点，但却易使⼯件变形严重，甚⾄发⽣开裂。
⽽⽤油作淬⽕介质只适⽤于过冷奥⽒体的稳定性⽐较⼤的⼀些合⾦钢或⼩尺⼨的碳钢⼯件的淬⽕。
三．钢回⽕的⽬的1．降低脆性，消除或减少内应⼒，钢件淬⽕后存在很⼤内应⼒和脆性，如不及时回⽕往往会使钢件发⽣变形甚⾄开裂。
2．获得⼯件所要求的机械性能，⼯件经淬⽕后硬度⾼⽽脆性⼤，为了满⾜各种⼯件的不同性能的要求，可以通过适当回⽕的配合来调整硬度，减⼩脆性，得到所需要的韧性，塑性。
3．稳定⼯件尺⼨4．对于退⽕难以软化的某些合⾦钢，在淬⽕（或正⽕）后常采⽤⾼温回⽕，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加⼯。
加热缺陷及控制⼀、过热现象我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥⽒体晶粒的粗⼤，使零件的机械性能下降。
1.⼀般过热：加热温度过⾼或在⾼温下保温时间过长，引起奥⽒体晶粒粗化称为过热。
粗⼤的奥⽒体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升⾼，增加淬⽕时的变形开裂倾向。
⽽导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂⼯艺发⽣的）。
淬火与回火工艺知识大全
淬火与回火工艺知识大全一、钢的淬火淬火：将钢加热到A C3或A C1以上某一温度，保温然后快速冷却获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。
目的：为了获得马氏体和下贝低体，然后通过适当的回火，获得所需的力学性能。
（一）淬火工艺1、加热温度的确定：根据钢的化学成分来选择碳钢则根据W C来选择1）亚共析钢：A C3+（30—100）℃冷却理由：加热时，得到全部A，冷却后，得到M（A→M）若低于A C3，得到A+F，冷却后得到M+F（A+F→ M+F）2）共析钢和过共析钢：A C1+（30—70）℃加热后组织为：A+Fe3CⅡ（一般为来溶解的小颗粒）冷却后组织为：M+F e3CⅡ（粒状）+A R粒状Fe3C可提高淬火钢硬度和耐磨性为什么不和热到A Cm以上呢？∵①渗碳体全部溶解，则A的W C↑，使M S↓，A R↑，硬度↓②使淬火后的M体粗大，脆性↑2、加热时间的确定：保证零件内外温度一致（热透），提高生产率采用经验公式τ=αKDα—加热系数min/mmK—装炉修正系数D—工件有效厚度mm3、冷却介质1）冷却速度对淬火质量的影响冷却速度要大于V K，以便保证得到M冷却速度过大→引起大的内应力→零件变形或开裂2）理想的冷却速度在C曲线鼻尖处（650-500℃）冷却要快→保证过冷A不转变在M s附近（200—300℃）冷速要慢→避免变形或开裂3）常用冷却介质水：650—500℃及200—300℃冷速均快易引起变形或开裂。
一般用于碳钢盐水、碱水：提高600-500℃的冷却能力一般用于等温淬火或分级淬火矿物油：冷却较慢，可能使一部分过冷A转变为P一般用合金钢（∵过冷A较稳定）（二）淬火方法1、单介质淬火碳钢——水；合金钢——油2、双介质淬火优点：得到高硬度，又减少变形和开裂应用：1）形状较复杂的碳钢件——先水后油水冷到400℃左右（丝丝声）再油汽2）尺寸较大的合金钢件——先油后空3、分级淬火先在M s附近保温2-5分钟（盐浴或溶炉中），然后油汽或空汽优点：减少变形和开裂、内应力小缺点：会出现部分P。
热处理的基本方法(淬火与回火)
(1)淬火加热温度选择
为什么过共析钢淬火加热温度在Ac1 + 30～50 ℃ ，而不是Acm + 30～50℃？
答： 1）由于渗碳体全部溶于奥氏体，淬火后耐磨性下降； 2）温度过高会引起奥氏体粗化，淬火后得到粗大的马氏体，
新淬火
软点
淬火后攻击表面有许多未淬硬的小 区域
原因包括加热温度不够，局部冷却
速度不足(局部有污物、气泡等)及局部 脱碳
组织不均匀， 性能不一致
冷却时注意操作方法， 增加搅拌
产生软点后，可先进行 一次退火，正火或者调质 处理，再重新淬火
8.2 回火
回火——在A1线以下很宽温度范围内进行，是使淬火组织的亚稳 定进一步向稳定状态转变过程，获得稳定的组织和性能，减少 或消除淬火内应力。
开裂
裂的主要原因
后果 无法使用
防止与补救方法
应选用合理的工艺方法 变形的工件课采取校正的 方法补救，而开裂的工件只 能报废
硬度 不足
由于加热温度过低、保温时间不足、
严格执行工艺规程
冷却速度不够快或表面脱碳等原因， 无法满足使用性能 发现硬度不足，可先进行
在淬火后无法达到预期的硬度
一次退火或正火处理，再重
注意区别：
淬透性和淬硬性 淬硬性: 钢在理想条件下淬火后所能 达到的最高硬度。
影响因素: 主要取决于马氏体的含碳量。
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
C%
淬硬性与淬透性:
（两个完全不同的概念） 钢种 碳素结构钢 ( 20 ) 碳素工具钢( T12A ) 低碳合金结构钢 ( 20Cr2Ni4A )
第3章 钢的淬火与回火
第3章 钢的淬火与回火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要、也是用途最广的工序。
淬火可以大幅度提高钢的强度与硬度。
淬火后，为了消除淬火钢的残余内应力，得到不同强度、硬度与韧性的配合，需要配以不同温度的回火。
所以，淬火与回火是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
淬火与回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理，是赋予钢件最终性能的关键性工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。
3.1 钢的淬火与分类淬火是将钢加热至临界点（A c1或A c3）以上，保温一定时间后快速冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法。
图3-1是共析碳钢淬火冷却工艺曲线示意图。
v c 、v c '分别为上临界冷却速度（即淬火临界冷却速度）和下临界冷却速度。
以v >v c 的速度快速冷却（曲线1），可得到马氏体组织；以v c >v >v c '的速度冷却（曲线2），可得到马氏体＋珠光体混合组织；以曲线3冷却则得到下贝氏体组织。
钢淬火后的强度、硬度和耐磨性大大提高。
w c ≈0.5％的淬火马氏体钢经中温回火后，可以具有很高的弹性极限。
中碳钢经淬火和高温回火（调质处理）后，可以有良好的强度、塑性、韧性的配合。
奥氏体高锰钢的水韧处理，奥氏体不锈钢、马氏体 时效钢及铝合金的高温固溶处理，都是通过加热、保温 和急冷而获得亚稳态的过饱和固溶体，虽然习惯上也称 为淬火，但这是广义的淬火概念，它们的直接目的并不 是强化合金，而是抑制第二相析出。
高锰钢的水韧处理 是为了达到韧化的目的。
奥氏体不锈钢固溶处理是为了 提高抗晶间腐蚀能力，铝合金和马氏体时效钢的固溶处 理，则是时效硬化前的预处理过程。
本章讨论钢的一般淬火强化问题，其淬火工艺分类见表3-1。
表3-1 钢的淬火工艺分类图3-1 共析钢的淬火冷却工艺热处理工艺及设备3.2 钢的淬透性一、淬透性的基本概念1．淬硬层与淬透性由于淬火冷却速度很快，所以工件表面与心部的冷却速度不同，表层最快，中心最慢（见图3-2a ）。
钢热处理工艺的四把火-退火、正火、淬火、回火
正火工艺与操作不当也产生组织缺陷，与退火相似，补救方法基本相同。
“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的1.5倍。等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。和普通球化退火相比，球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥பைடு நூலகம்料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命
5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好
6.便于机械化和自动化
7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。
• 感应加热的基本原理
将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
淬火、回火、正火、退火基本知识与区别
淬火、回火、正火、退火基本知识与区别什么叫淬火？钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。
淬火的目的：1）提高金属成材或零件的机械性能。
例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。
2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。
如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。
淬火冷却时，除需合理选用淬火介质外，还要有正确的淬火方法，常用的淬火方法，主要有单液淬火，双液淬火，分级淬火、等温淬火，局部淬火等。
钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。
②存在较大内应力。
③力学性能不能满足要求。
因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火什么叫回火？回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终处理。
淬火与回火的主要目的是：1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。
2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。
3）稳定工件尺寸。
通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。
4）改善某些合金钢的切削性能。
回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。
②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
退火、正火、淬火、回火的定义(概念)、种类、目的
退火、正火、淬火、回火的定义(概念)、种类、目的退火、正火、淬火和回火是金属材料加工处理中常用的热处理工艺。
它们在改变金属材料的结构和性能方面起着重要作用。
下面我将详细介绍这四种热处理工艺的定义、种类和目的。
一、退火的定义、种类和目的退火是指将金属材料加热至一定温度，然后在适当时间内缓慢冷却到常温，目的是使金属材料的组织、性能得到改善。
根据不同的金属材料和工艺要求，退火可以分为完全退火、球化退火、局部退火等不同种类。
完全退火适用于细化组织、低硬度和高塑性要求的材料；球化退火适用于高碳钢、合金钢等材料的球化组织，提高加工性能；局部退火适用于局部加工后的材料，消除残余应力。
二、正火的定义、种类和目的正火是指将金属材料加热至临界温度以上，然后在空气中冷却或水中淬火，目的是提高金属材料的硬度和强度。
常见的正火工艺包括空气冷却正火、水淬火等。
空气冷却正火适用于一些低碳钢、合金钢，可以提高硬度和强度；水淬火适用于中高碳钢、合金钢，可以获得更高的硬度和强度。
三、淬火的定义、种类和目的淬火是指将金属材料加热至临界温度以上，然后迅速冷却到室温，以获得马氏体组织和高硬度。
淬火可以分为油淬火、水淬火、盐浴淬火等多种类型。
油淬火适用于较低碳含量的钢，可以降低变形和开裂；水淬火适用于中高碳钢，能够获得更高的硬度和强度；盐浴淬火适用于部分合金钢和特殊材料，可以减少氧化和脱碳。
四、回火的定义、种类和目的回火是指将经过淬火处理的金属材料加热至较低温度，然后进行适当时长的保温，最终冷却。
回火的目的是消除淬火过程中产生的残余应力，调整组织和提高韧性。
常见的回火工艺有低温回火、中温回火、高温回火等种类。
低温回火适用于高碳合金钢，可以保持硬度的同时提高韧性；中温回火适用于一些工具钢，能使硬度和韧性达到平衡；高温回火适用于低碳钢和合金钢，有助于提高韧性。
个人观点和理解热处理工艺是金属材料加工中至关重要的一环，不同的工艺可以改变金属材料的结构和性能，从而满足不同的工程要求。
钢的淬火与回火
一、 钢在回火时的组织转变
1. 马氏体分解
2.余奥氏体转变 余奥氏体转变
在 200~300℃ 之 ℃ 间, 钢中的残余奥氏体 也发生分解 ， 转变为 回火马氏体或下贝氏 体。
当回火温度在100~200℃时， ℃ 当回火温度在 马氏体开始发生部分分解， 马氏体开始发生部分分解， 析出ε碳化物 碳化物， 析出 碳化物 ， 这种碳化物 与马氏体保持共格关系。 与马氏体保持共格关系。 ε碳化物不是平衡相 ， 而是 碳化物不是平衡相， 碳化物不是平衡相 向渗碳体转变前的一个过渡 相。 这一阶段转变完成后, 钢的 这一阶段转变完成后 组织由有一定过饱和度的固 溶体和与其有共格关系的ε 溶体和与其有共格关系的 碳化物所组成， 碳化物所组成，这种组织称 为回火马氏体。 为回火马氏体。
第七章
钢的淬火与回火
第一节
钢的淬火
• 淬火 ： 将钢件加热到 3 或 Ac1 以上某一温 淬火：将钢件加热到Ac 保持一定时间（ 使奥氏体化） 度 ， 保持一定时间 （ 使奥氏体化 ） ， 然后 适当速度冷却， 获得马氏体和（ 以 适当速度冷却 ， 获得马氏体和 （ 或 ） 贝 氏体组织的热处理工艺。 氏体组织的热处理工艺。 • 淬火的目的： 淬火的目的： 使钢件获得所需的马氏体组织； 使钢件获得所需的马氏体组织； 提高工件的硬度， 提高工件的硬度 ， 强度和耐磨性及其他性 能 为后续热处理作好组织准备等。 为后续热处理作好组织准备等。
淬透性曲线
半M与碳含量 与碳含量
（二）临界直径法 生产中也常用临界淬火直径表示钢的 淬透性。 淬透性。 临界淬火直径——圆棒试样在某介质中淬火 临界淬火直径 圆棒试样在某介质中淬火 时所能得到的最大淬透直径（ 时所能得到的最大淬透直径（ 即心部被淬成 表示。 半马氏体的最大直径） 半马氏体的最大直径），用D0表示。
钢的淬火与回火
二．淬火冷却方法 1. 单液淬火：将奥氏体化后的工件直接淬入 一种淬火介质中连续冷却至室温的方法。 优点：工艺过程简单，操作方便，经济， 适合于批量作业。 缺点：对形状复杂，截面变化突然的某些 工件，容易在截面突变处因淬火应力集中 而导致开裂。
2. 双液淬火：分别在两种不同的介质中进行 冷却的方法，如水—油；油—空气等。 作用：在过冷奥氏体转变曲线的鼻尖处快 速冷却避免过冷奥氏体分解，而在Ms点以 下缓慢冷却以减小变形开裂。
末端淬火法示意图
淬透性表示方法
HRC 即用 J 表示，J 表示末端淬透性，d 表示 d 半马氏体区
到水冷端的 距离, HRC为 半马氏体区 的硬度。
J40/6
四、淬透性曲线的应用 合理选择材料 预测材料的组织与性能 制定热处理工艺 1. 根据淬透性曲线求圆棒工件截面上的硬度 分布 例：欲选用45Mn2钢制造Φ 50mm的轴，试求 经水淬后其截面上的硬度分布曲线。
第九章 钢的淬火与回火
§9.1 钢的淬火
一、淬火的定义及目的 1. 定义：将钢加热至临界点以上，保温一定时间后 以大于临界冷却速度的速度冷却，使过冷奥氏体 转变为马氏体或贝氏体的热处理工艺。 2. 目的 获得马氏体，淬火后的钢的强度、硬度和耐磨性 大大提高 与不同的回火工艺配合，以提高钢的力学性能
（7）综合应用马氏体、贝氏体形态的形成规 律来指导淬火规范的优选。 淬透性 板条马氏体 片状马氏体 变形、显微裂纹
2. 加热与保温时间
1：加热时间 2 ：透烧时间
3 ：组织转变
1 2 3
生产中常用下式来估算加热与保温时间： t KD ：加热系数（跟加热介质有关） K：与装炉量和装炉方式有关的系数 D：工件有效厚度
淬火与回火
一、钢的淬火淬火就是把钢加热到临界温度（Ac1或Ac3以上），保温一定时间使之奥氏体化后快速冷却从而获得马氏体组织的热处理工艺。
（一）淬火工艺1. 淬火加热碳钢的淬火加热温度可利用Fe－Fe3C相图来选择对于亚共析钢：℃；共析钢和过共析钢：℃。
根据淬火加热温度的不同，钢的淬火可分为完全淬火和不完全淬火。
所谓完全淬火就是将钢加热成为单一奥氏体后冷却；若加热到部分成为奥氏体后冷却则称为不完全淬火。
亚共析钢选择以上30～50℃的完全淬火可获得均匀细小的马氏体组织。
但淬火加热温度不能高于太高，否则会得到粗大的马氏体组织，恶化钢的性能；若加热温度低于，淬火组织中将出现铁素体，造成淬火钢强度、硬度不足。
近年来研究发现，采用将亚共析钢加热到以下5～10℃的亚温淬火工艺，使淬火组织中出现少量细小均匀分布的铁素体，可提高钢的强韧性，而且降低钢的韧脆转变温度。
对于过共析钢，选择以上30～50℃的不完全淬火，这是因为如果淬火加热温度过高，甚至高于，则会得到粗大的马氏体组织，增大淬火开裂的倾向；而且淬火后钢中残余奥氏体量将增多，降低硬度和耐磨性。
但过低则可能得到非马氏体组织，硬度达不到要求。
对于合金钢来说，它们的淬火加热温度可以比碳钢稍高一些，一般为AC3+30~50℃或AC1+50~100℃。
加热时间（τH）为升温加上保温时间，可根据经验或配合实验确定，也可参考热处理手册。
淬火所用的加热设备主要有箱式电阻炉（或煤气炉）、可控气氛炉（渗碳、渗氮、碳氮共渗等）、真空加热炉、盐浴炉等。
2. 淬火冷却淬火要得到马氏体，淬火冷却介质的冷却速度就必须大于临界淬火速度（vk），而快冷势必要造成很大的内应力，这就会引起钢件的变形和开裂。
如何使工件既能获得马氏体又能减小变形和避免裂纹呢？可从两个方面入手，其一是选择一种比较理想的淬火冷却介质；其二就是选择合适的淬火方法。
（1）淬火冷却介质图4-39 为钢的理想淬火冷却速度曲线。
在“鼻子”附近（650～550℃）快速冷却，而在这以上或以下温度并不需要快速冷却，尤其在300～200℃以下发生马氏体转变时反而希望冷却缓慢些，以防止淬火变形和开裂。
淬火和回火
淬火和回火淬火可以加强硬度，回火可以加强韧性淬火是将钢加热到临界温度以上,保温一段时间,然后快速冷却下来,进行淬硬工件的热处理方法.其实质是通过加热使钢组织结构中的铁素体和珠光体充分转变为成分均匀的奥氏体,然后急冷下来得到硬度很高的马氏体.回火是紧接于淬火之后的热处理工序,淬火钢在不同的温度下回火,所得的组织不同,因而其机械性能差别很大,总的趋势是:随着回火温度升高,其强度、硬度降低，而塑性、韧性提高。
淬火钢中的马氏体和残余奥氏体都是不稳定的组织，加热就会发生转变。
随着温度升高，碳原子逐渐以渗碳体的形式析出，引起组织转变。
最后渗碳体聚合而分散在铁素体基体上，形成各种回火组织回火是钢淬火后必须进行的一道工序，其目的和作用是减少和消除钢在淬火时所造成的内应力，降低脆性。
回火油具有良好的热氧化安定性、闪点高、传热性能好，分1号、2号两个牌号，其中1号使用温度为15 0℃左右，2号使用温度为200℃左右。
回火是将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介质中冷却的金属热处理。
钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。
②存在较大内应力。
③力学性能不能满足要求。
因此，钢铁工件淬火后一般都要经过回火。
回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。
②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火的目的是减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。
回火之所以具有这些作用，是因为温度升高时，原子活动能力增强，钢铁中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散，实现原子的重新排列组合，从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。
内应力的消除还与温度升高时金属强度降低有关。
第十章-淬火与回火要点
12
第10章 淬火与回火 13
第10章 淬火与回火
2．碱或盐的水溶液 水中溶入盐碱等物质，减少了蒸汽膜的稳定性，使
光体转变区）具有较快的冷却速度，而在MS附 近的温度区域冷速比较缓慢，它可以减少淬火 内应力。避免淬火变形开裂；
分类：固态、 液态、 气态。
6
第10章 淬火与回火
Ms Mf
理想淬火曲线示意图
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第10章 淬火与回火
一、淬火介质的冷却作用
淬火介质有固态、液态、气态。对固态 介质，或者是静止接触(热传导问题)，如 是沸腾床冷却，则主要与其冷却特性有 关。气态，则是气体介质加热的逆过程。
43
第10章 淬火与回火 例1，有一圆柱形工件，直径35mm，要求油淬（H=0.4)后
心部硬度大于HRC45，试问能否采用40Cr钢？ 例2，有40Cr钢，直径50mm圆柱，求油淬后沿截面硬度？
44
第10章 淬火与回火 45
第10章 淬火与回火
第四节 淬火应力、 变形及开裂
一、淬火时工件的内应力
30
第10章 淬火与回火
4．钢的原始组织的影响
钢的原始组织中，由于珠光体的类型（片状或 粒状）及弥散度的不同，在奥氏体化时，将会 影响到奥氏体的均匀性，从而影响到高钢的淬透性。
31
第10章 淬火与回火
二、淬透性的试验测定方法 1．计算法：根据钢材的主要成分，与奥氏
9
第10章 淬火与回火 10
第10章 淬火与回火
热处理的基本方法淬火与回火
双液淬火：
操作方法 ：
将钢件奥氏体化后，先浸入一种 冷却能力强的介质中，在钢的组织还 未开始转变时候迅速取出，马上浸入 另一种冷却能力弱的介质中，缓冷到 室温，如先水后油、先油后空气等
特点及应用场合 ：
优点是内应力小、变形及开裂少， 缺点是操作困难，不易掌握，故主要 应用于碳素工具钢制造的易开裂的工 件，如丝锥等。
钢的淬透性
注意区别：
钢的淬透性 —— 钢材本身的固有属性，与外部因素无关 工件的淬透深度 —— 取决于钢材淬透性, 还与冷却介质、
工件尺寸等外部因素有关。 同一材料的淬硬层深度与工件的尺寸、冷却介质有关。工件尺寸
小、介质冷却能力强，淬硬层深。
淬透性与工件尺寸、冷却介质无关。它只用于不同材料之间的比 较。是在尺寸、冷却介质相同时，用不同材料的淬硬层深度来进 行比较的。
介质 冷却 特点
应用 场合
水、盐水和碱水
油
在550—650℃范围内的冷却能力较 油的冷却能力较低，在200—300℃ 大,但在200—300℃范围内冷却能力 范围内冷却速度较慢，能减少工件 过强，易使淬火零件变形与开裂 变形与开裂的现象，但是在550—
650℃范围内冷却能力过低
常用于尺寸不大，外形较简单 的碳钢零件的淬火
注意区别：
淬透性和淬硬性 淬硬性: 钢在理想条件下淬火后所能 达到的最高硬度。
影响因素: 主要取决于马氏体的含碳量。
马氏体硬度、韧性与含碳量的关系
C%
淬硬性与淬透性:
（两个完全不同的概念） 钢种 碳素结构钢 ( 20 ) 碳素工具钢( T12A ) 低碳合金结构钢 ( 20Cr2Ni4A )
高碳高合金工具钢 ( W18Cr4V )
显微裂纹增大； 3）渗碳体溶于奥氏体，导致奥氏体中含碳量增加，Ms点下降，
淬火和回火的操作方法
淬火和回火的操作方法
淬火和回火都是金属材料热处理的一种方法，旨在改变材料的组织和性能。
淬火操作方法：
1. 预热：将金属材料加热到适当的温度，以减小淬火时的温度梯度。
2. 淬火：将预热后的材料迅速放入冷却剂中，使其迅速冷却。
常用的冷却剂有水、油、盐浴等。
3. 温度控制：控制材料的淬火温度，通常根据材料的具体要求来调整淬火温度。
回火操作方法：
1. 预热：将金属材料加热到设定的回火温度。
回火温度一般低于淬火温度。
2. 保温：将材料在回火温度下保温一段时间，以使内部应力和组织走向有利于性能的改善。
3. 冷却：将材料从回火温度中迅速冷却至室温，以避免再次发生淬火。
4. 温度控制：控制回火温度和回火时间的参数，以使材料达到所要求的机械性能。
淬火和回火都需要根据具体的材料和要求来确定温度和时间等参数，以确保获得期望的材料性能。
第九章_钢的淬火和回火
热处理原理及工艺
9- 38
（三）渗碳体形成和铁素体恢复
约在300-400℃之间，α固溶体中过饱和 的碳逐渐析出，ε-碳化物转变为稳定的较小 的Fe3C颗粒，α固溶体中的含碳量几乎达到 平衡成分，故马氏体变成铁素体（c/a≈1）， 体心正方晶格变成体心立方晶格。
此时组织为： “铁素体与弥散在其中的细粒状渗碳体的混合 物”, 称为 “回火托氏体”，T回。
热处理原理及工艺
d 等温淬火法
9- 33
5、局部淬火法 有些零件只需要局部硬度高、耐磨性好， 因此可进行局部淬火，以避免其它部位产生 变形或开裂。
局部淬火法包括：①局部加热淬火法
②局部冷却淬火法 喷射淬火——向工件喷射急速水流的淬火方法。
热处理原理及工艺
9- 34
6、 冷处理
——将淬火至室温的工件继续冷却到零下温度的处理(实际上 是淬火过程的继续)称为冷处理。 高碳钢、合金钢的Mf都在零下几十度， 为了减少残余奥氏体的数量，可在淬火后进 行冷处理，即加热零件淬火至室温后，再放 入低温槽中继续冷却，使残余奥氏体转变为 马氏体。 冷处理介质：干冰（-80℃）、 液化乙烯（-107℃）、液氮（-192℃） 冷处理的目的：稳定尺寸，提高硬度。
热处理原理及工艺
9- 23
4.淬火工艺
1 淬火加热温度 ⑴ 亚共析钢 淬火温度：Ac3+30~50℃。 T过低——有F，↓HRC
T过高——氧化脱碳，晶粒 粗大，淬火应力大
热处理原理及工艺
9- 24
（2）共析、过共析钢 淬火温度：Ac1+30~50℃。 T过低——得不到M
T过高——晶粒粗大，残 余A量↑，HRC↓
此时组织为： 过饱和程度稍低的马氏体和极细小的ε-碳化物组成 的混合组织，称为“回火马氏体组织”，M回。 ε-碳化物：是一非平衡相，使向Fe3C转变的过渡相。
淬火与回火名词解释
淬火与回火名词解释
淬火（Quenching）是指将金属制品加热至一定温度后迅速冷却的工艺。
通过淬火，可以使金属产生强大的硬度和强度，同时提高金属的耐磨、耐蚀和耐热性能。
淬火过程中，金属内部的组织会发生相变，形成硬质的马氏体或贝氏体结构，从而达到增加金属硬度和强度的目的。
回火（Tempering）是指将经过淬火处理的金属制品再次加热到较低温度并保持一段时间后冷却的工艺。
回火的主要目的是为了减轻淬火过程中产生的内应力，降低材料的脆性并提高其韧性。
回火过程中，金属内部的组织会重新调整，使得金属的强度和硬度适度下降，而韧性和塑性得到提高。
回火通常与淬火同时进行，两者互补共同作用，使得金属制品在力学性能上达到平衡和优化。
退火、正火、淬火、回火的定义
退火、正火、淬火、回火的定义
以下是退火、正火、淬火和回火这四个热处理术语的定义：
1.退火（Annealing）：退火是一种热处理过程，通过加热材
料至其临界温度，然后再缓慢冷却，以改变材料的晶体结
构和性能。
退火通常用于减少材料内部应力、提高材料的
韧性和可加工性，或者消除材料中的冷加工硬化效应。
2.正火（Normalizing）：正火是一种热处理过程，也是将材
料加热至其临界温度，然后空气冷却。
与退火不同，正火
的冷却速率较快。
正火可用于提高材料的强度和硬度，并
改善材料的晶粒结构。
3.淬火（Quenching）：淬火是一种快速冷却材料的热处理过
程，通常通过将材料迅速置于冷却介质（如水、油或气体）中，以达到快速固化材料的目的。
快速冷却会导致材料产
生高硬度和脆性，以及较小尺寸的晶粒结构。
4.回火（Tempering）：回火是一种与淬火后的材料相继进行
的热处理过程，通过再次加热材料至较低的温度，然后再
以适当速率冷却。
回火的目的是减轻淬火时产生的内应力、降低材料的硬度和脆性，提高材料的韧性和强度。
这些热处理过程可以根据需要，以不同的温度和冷却速率来进行，以调控材料的组织和性能。
具体的热处理方案根据材料的种类、尺寸和应用来决定，以满足特定的要求。
淬火与回火
3、分级淬火法 、 附近的盐浴或碱浴中淬火， 在Ms附近的盐浴或碱浴中淬火，待内外温度均匀后 附近的盐浴或碱浴中淬火 再取出缓冷。 再取出缓冷。 可减少内应力，用于尺寸较 可减少内应力，用于尺寸较 小、形状复杂工件的淬火
盐浴炉
4、等温淬火法 、 将工件在稍高于 Ms 的盐浴 或碱浴中保温足够长时间， 或碱浴中保温足够长时间， 从而获得下贝氏体组织的淬 火方法。 火方法。 经等温淬火零件具有良好的 综合力学性能，淬火应力小 综合力学性能，淬火应力小. 适用于形状复杂及要求较高 的小型件。 的小型件。
（5）淬透性的应用
淬透性 钢的淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。 淬硬性 钢的淬硬性是指钢在淬火时的硬化能力，用淬 火后马氏体所能达到的最高硬度表示，主要取 决于马氏体的含碳量。 淬透性好的钢其淬硬性不一定高。
3.2.2钢的淬火与回火 钢的淬火与回火
第3章 章
72
（6）淬硬性与淬透性之间的关系 ） 钢 种 淬硬性 淬透性 碳素结构钢 ( 20 ) 低 小 碳素工具钢( 碳素工具钢( T10A ) 高 小 低碳合金结构钢 低 大 ( 18Cr2Ni4WA ) 高碳高合金工具钢 高 大 ( Cr12MoV )
淬火钢在回火时的组织转变
非常复杂。 一般是马氏体由过饱和状态向非饱和状 态转变，也就是碳以一定的形式析出； 残余奥氏体也发生变化 ，它们的最后转 变产物是铁素体和渗碳体。
淬火钢在回火时的组织转变
淬火钢在回火时的组织转变
在低温回火时，从淬火马氏体内部会析 出碳化物薄片（Fe2.4C）, 马氏体的过饱 和度减小。部分残余奥氏体转变为下贝 氏体, 但量不多。 所以低温回火后组织为回火马氏体＋残 余奥氏体。
淬 火 方 法
4.钢的淬透性 4.钢的淬透性
钢的淬火和回火
钢的热处理
❖ 钢的淬火和回火
1.1 钢的淬火 1.2 钢的回火
机械零件使用状态下的性能,一般由淬火和回火获得,所以淬 火和回火称为最终热处理。重要的机械零件通常都要经过淬火和 回火热处理,以提高零件的性能,充分发挥钢的潜力。
钢的热处理
1.1 钢的淬火
将钢件加热到Ac1(或Ac3)以上30～50℃,保温一定的时间,然后 以大于临界冷却速度冷却,以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工 艺,称为淬火
高温回火 回火素氏体 28~33 HRC
获得强度、塑性和韧 各种重要的结构件 性均较好的良好综合
力学性能
机械制造基础
淬火的主要目的：
获得马氏体
提高钢的硬 度和耐磨性
钢的热处理 1.1 钢的淬火
保温时间
淬火三要素
冷却速度
加热时间
钢的热处理
1.1 钢的淬火
1. 淬火加热温度
淬火加热温度主要取决于钢的成分,其经验公式如下
亚共析钢 T=Ac3+(30～50℃) 共析、过共析钢T=Ac1+(30～50℃)
钢的热处理
1.1 钢的淬火
通常将钢件淬火加高温回火 的复合热处理工艺称为调质
钢的热处理
回火方法 回火组织 硬 度 主要用途 目 的
低温回火
回火马氏体
60HR C以上
高碳钢或合金钢的 刃具、量具、具、 轴承以及渗碳钢淬 火后的回火处理
降低淬火应力和脆性
中温回火 回火托氏体 35~45 HRC
各种弹和较高的硬度
2. 淬火冷却介质及冷却方法
工件在淬火介质中的冷却速度必须大于其临界冷却速度 在保证获得马氏体组织的前提下,应选用冷却能力弱的淬火介质 碳素钢常用的冷却介质是水溶液,而合金钢常用油作为冷却介质
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淬火和回火
淬火是把钢加热到临界温度以上，（800℃）保温后快速冷却，使得钢的硬度、强度得以提高。
为什么这样能提高强度？这不是因为有了什么“缺陷”，而是因加热核心对电子控制能力加强，电子速率增加。
突然降温，核心库仑力顿时减弱，高速率的电子从铁、碳核心的束缚中一涌然而出，容易形成铁、碳原子之间的价和运转，从而形成铁--碳结构元，这种结构元价和速率高。
钢中的价和电子多，速率高，使得钢中价和力、电磁力增大，钢的硬度和强度也就增加。
为什么要加温到800℃左右呢？这是很有讲究的：温度低了铁的价和电子速率不高，不能形成铁碳结构元。
温度过高铁价和电子数量减少。
若加温到950•℃时，铁中结构元将减少一半，铁晶体转变成面心立方，此时降温淬火，物体内还要重建结构元，重整晶体结构(从面心立方向体心立方转变)使得工件变形大，而且重整过程中要消耗一些能量，因而价和电子速率也不会更高，钢的强度也不会更高。
可见人们在实践中总结的淬火工艺是很有道理的。
回火就是把淬过火的钢加热保温，以消除内应力、降低脆性、稳定尺寸。
为什么回火会有这么多好处？因为淬火时，价和电子是一涌而出的，虽然价和电子多，难免部分地带出现结构元拥挤、价和电子运转不均衡的现象，这些现象将使物质中内应力增大、脆性增加。
加热温后使得核心加收一部分电子，调整部分地带的混乱，使之整齐有序，使得钢的脆性降低。
因淬火时物体内外降温速度不一致使得内外结构元数量以及内聚力梯度不匀，导致了较大的内应力。
又因价和电子是在大温差情况下涌出的，使参入价和运转的电子超出且不稳定，如不回火，核心对部分电子还是要缓慢回收，回收时物体内重整结构元，这会使得材料变形，尺寸不稳。
而回火能一次性的(•有的材料要回火几次)回收多出的不稳定的价和电子、重整结构元、消除内应力、减少材料的变形。
选自“中国材料网”。