第2章钢的热处理概要
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• 适用于共析钢与过共析的碳钢及合金工具钢 （如制造刃具、量具、模具用的钢）。
（4）去应力退火（低温退火）
• 目的：用于消除铸件，锻件，焊接件，冷冲压件以及机加工 件中的残余应力，这些残余应力在以后机加工或使用中潜在 地会产生变形或开裂。
• 工艺：将工件缓慢加热到600-650℃，保温一定的时间，然后 随炉缓慢冷却到200℃再出炉空冷。
对于过共析钢，适宜的淬火温度一般为Ac1+(30～50)℃，这样 可获得均匀细小的马氏体和粒状渗碳体的混合组织。如果淬火 温度过高，则将获得粗片状马氏体组织，同时会引起严重变形， 淬火开裂倾向增大；还由于渗碳体溶解过多，淬火后钢中残余 奥氏体量过多，降低了钢的硬度和耐磨性。如果淬火温度过低， 则可能得到非马氏体，钢的硬度达不到要求。对于合金钢，因 为大多数合金元素阻碍奥氏体晶粒长大（Mn，P除外）所以淬 火温度允许比碳钢稍微提高一些，这样可使合金元素充分溶解 和均匀化，以便取得较好的淬火效果。
3.退火和正火的选择
(1)从切削加工性考虑
一般认为硬度在170~230HBS范围内的钢材，其切削加工性能 较好。硬度高刀具易磨损，难加工。硬度低，易“粘刀”，使 刀具发热磨损，表面粗糙度值高。
（2）从使用性能考虑
对于过共析钢来说，正火处理比退火处理具有较好的机 械性能。零件性能要求不高，可用正火作最终热处理。 反之，零件性能要求高，形状复杂，则用退火处理。
1.钢的退火
• 定义:将金属缓慢加热到一定温度，保温足够时 间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却)的 一种金属热处理工艺 。
（1）完全退火：
是将亚共析碳钢加热到Ac3线以上约20-60ºC，保温一 定时间， 随炉缓慢冷却到600ºC以下，然后出炉在空 气中冷却。这种退火主要用于亚共析成分的碳钢和和 金钢的铸件，锻件及 热扎型材，目的是细化晶粒，消 除内应力与组织缺陷，降低硬度，提高塑性，为随后 的切削加工和淬火做好准备。 应用：亚共析碳钢、合金钢
2 .钢的正火
正火和退火的工艺目的基本相同，工艺也基本一样，只是正 火的冷却速度稍微快一些，故正火的组织比较细，塔的硬度、 强度比退火高（见下面表格）。
• 定义:将钢件加热到临界点（Ac3，Acm）3050℃以上，适当保温进行完全奥氏体化，然后在 空气中冷却，这种热处理称正火
• 正火的目的与退火相同，只是温度高于退火，且 在空气中冷却。
• 正火后的组织与性能：正火实际上是退火的一种特殊情况，两 者不同之处主要在于正火的冷却速度较退火快，因此有伪共析 组织。
正火的应用
①普通结构零件，当机械性能要求不太高时，用正火作为最 终热处理；
②作为预备热处理，改善低碳钢或低碳合金钢的切削加工性 能；
③消除过共析钢的网状渗碳体，改善钢的性能，并为以后的 热处理做好准备。
淬火工艺
（1）淬火加热温度的选择
淬火温度的高低与钢的化学成分有关 亚共析钢 t＝Ac3+(30～70)℃ 共析钢，过共析钢 t＝Ac1+(30～70)℃
对于亚共析钢，适宜的淬火温度一般为Ac3+(30～50)℃，这 样可获得均匀细小马氏体组织，如果淬火温度温度过高，将 会获得粗大的马氏体组织，同时引起钢件的较严重的变形。 如果淬火温度过低，则在淬火组织中会出现铁素体组织，造 成钢的硬度不足，强度不高。
第2章 钢的热处理
学习内容
本章将介绍钢的普通热处理的四个基本 环节（退火、正火、淬火、回火）。重点讨 论钢的退火和正火、淬火和回火的基本原理， 基本工艺，特点与应用，并简要介绍钢的表 面热处理工艺。
重点与难点
钢的普通热处理的四个基本环节与应用。
Βιβλιοθήκη Baidu
2.1 钢的普通热处理工艺
2.1.1钢的退火与正火
退火和正火目的： （1）软化钢件以便进行切削加工 （2）消除残余应力，以防钢件的变形、开裂； （3）细化晶粒，改善组织以提高钢的机械性能； （4）为最终热处理（淬火、回火做好组织准备）
（2）等温退火
• 等温退火是为了保证A在P转变区上部发生转变， 因此冷却速度很缓慢，所需时间少则十几小时， 多则数天，因此生产中常用等温退火来代替完全 退火。等温退火加热与完全退火相同，但钢经A化 后，等温退火以较快速度冷却到A1以下，等温应 定时间，使A在等温中发生P转变，然后再以较快 速度冷至室温，等温退火时间短，效率高。
（2）加热时间的选择
加热时间指的是升温与保温所需时间，加热 时间的长短与很多因素有关，例如，钢的成分、 原始组织、工件形状、尺寸、加热介质、装炉方 式、炉温等许多因素有关，确切计算加热时间很 困难，只是给出一个经验公式：
t = a KD t 加热时间；a 加热系数；K装炉修正系数，
D 工件有效厚度
（3）从经济上考虑
正火比退火的生产周期短，陈本低，操作方便，故在可能的条件 下，应优先采用正火。
2.1.2钢的淬火
• 概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间， 然后以适当速度冷却，获得马氏体或下马贝氏组织的热处 理工艺称为淬火.
• 目的：获得马氏体或下贝氏体，提高钢的强度和硬度。
正火工艺：正火的加热温度与钢的化学成分关系很 大
低碳钢加热温度为Ac3以上100-150℃ 中碳钢加热温度为Ac3以上50-100℃ 高碳钢加热温度为Accm以上30-50℃
• 保温时间与工件厚度和加热炉的形式有关，冷却既可采用空冷 也可采用吹风冷却，但注意工件冷却时不能堆放在一起，应散 开放置。
（3）淬火冷却介质
• 理想淬火冷却速度 • 加热到A状态的钢，冷却速度必须大于临界冷却速
度是才能获得要求的马氏体组织。 • 常用的淬火冷却介质：油、水、盐水、碱水等。
• 淬火方法
• 单液淬火：直冷，简单易操作。 • 双液淬火：先快后慢，降低组织应力。 • 分级淬火：快-恒-快，降低热应力与组织应力。 • 等温淬火：得到贝氏体（工模具、弹簧）。 • 局部淬火：量具等的局部区域。
• 应用：共析钢、过共析钢、合金钢
（3）球化退火
• 球化退火是将钢加热至Ac1以上、Accm以下的 双相区，较长时间保温，并缓慢冷却的工艺。
• 目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析 渗碳体都变为球粒状渗碳体，均匀分布于铁素 体基体中(这种组织称为球化珠光体)。具有这种 组织的中碳钢和高碳钢硬度低、切削性好、冷 形变能力大。
（4）去应力退火（低温退火）
• 目的：用于消除铸件，锻件，焊接件，冷冲压件以及机加工 件中的残余应力，这些残余应力在以后机加工或使用中潜在 地会产生变形或开裂。
• 工艺：将工件缓慢加热到600-650℃，保温一定的时间，然后 随炉缓慢冷却到200℃再出炉空冷。
对于过共析钢，适宜的淬火温度一般为Ac1+(30～50)℃，这样 可获得均匀细小的马氏体和粒状渗碳体的混合组织。如果淬火 温度过高，则将获得粗片状马氏体组织，同时会引起严重变形， 淬火开裂倾向增大；还由于渗碳体溶解过多，淬火后钢中残余 奥氏体量过多，降低了钢的硬度和耐磨性。如果淬火温度过低， 则可能得到非马氏体，钢的硬度达不到要求。对于合金钢，因 为大多数合金元素阻碍奥氏体晶粒长大（Mn，P除外）所以淬 火温度允许比碳钢稍微提高一些，这样可使合金元素充分溶解 和均匀化，以便取得较好的淬火效果。
3.退火和正火的选择
(1)从切削加工性考虑
一般认为硬度在170~230HBS范围内的钢材，其切削加工性能 较好。硬度高刀具易磨损，难加工。硬度低，易“粘刀”，使 刀具发热磨损，表面粗糙度值高。
（2）从使用性能考虑
对于过共析钢来说，正火处理比退火处理具有较好的机 械性能。零件性能要求不高，可用正火作最终热处理。 反之，零件性能要求高，形状复杂，则用退火处理。
1.钢的退火
• 定义:将金属缓慢加热到一定温度，保温足够时 间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却)的 一种金属热处理工艺 。
（1）完全退火：
是将亚共析碳钢加热到Ac3线以上约20-60ºC，保温一 定时间， 随炉缓慢冷却到600ºC以下，然后出炉在空 气中冷却。这种退火主要用于亚共析成分的碳钢和和 金钢的铸件，锻件及 热扎型材，目的是细化晶粒，消 除内应力与组织缺陷，降低硬度，提高塑性，为随后 的切削加工和淬火做好准备。 应用：亚共析碳钢、合金钢
2 .钢的正火
正火和退火的工艺目的基本相同，工艺也基本一样，只是正 火的冷却速度稍微快一些，故正火的组织比较细，塔的硬度、 强度比退火高（见下面表格）。
• 定义:将钢件加热到临界点（Ac3，Acm）3050℃以上，适当保温进行完全奥氏体化，然后在 空气中冷却，这种热处理称正火
• 正火的目的与退火相同，只是温度高于退火，且 在空气中冷却。
• 正火后的组织与性能：正火实际上是退火的一种特殊情况，两 者不同之处主要在于正火的冷却速度较退火快，因此有伪共析 组织。
正火的应用
①普通结构零件，当机械性能要求不太高时，用正火作为最 终热处理；
②作为预备热处理，改善低碳钢或低碳合金钢的切削加工性 能；
③消除过共析钢的网状渗碳体，改善钢的性能，并为以后的 热处理做好准备。
淬火工艺
（1）淬火加热温度的选择
淬火温度的高低与钢的化学成分有关 亚共析钢 t＝Ac3+(30～70)℃ 共析钢，过共析钢 t＝Ac1+(30～70)℃
对于亚共析钢，适宜的淬火温度一般为Ac3+(30～50)℃，这 样可获得均匀细小马氏体组织，如果淬火温度温度过高，将 会获得粗大的马氏体组织，同时引起钢件的较严重的变形。 如果淬火温度过低，则在淬火组织中会出现铁素体组织，造 成钢的硬度不足，强度不高。
第2章 钢的热处理
学习内容
本章将介绍钢的普通热处理的四个基本 环节（退火、正火、淬火、回火）。重点讨 论钢的退火和正火、淬火和回火的基本原理， 基本工艺，特点与应用，并简要介绍钢的表 面热处理工艺。
重点与难点
钢的普通热处理的四个基本环节与应用。
Βιβλιοθήκη Baidu
2.1 钢的普通热处理工艺
2.1.1钢的退火与正火
退火和正火目的： （1）软化钢件以便进行切削加工 （2）消除残余应力，以防钢件的变形、开裂； （3）细化晶粒，改善组织以提高钢的机械性能； （4）为最终热处理（淬火、回火做好组织准备）
（2）等温退火
• 等温退火是为了保证A在P转变区上部发生转变， 因此冷却速度很缓慢，所需时间少则十几小时， 多则数天，因此生产中常用等温退火来代替完全 退火。等温退火加热与完全退火相同，但钢经A化 后，等温退火以较快速度冷却到A1以下，等温应 定时间，使A在等温中发生P转变，然后再以较快 速度冷至室温，等温退火时间短，效率高。
（2）加热时间的选择
加热时间指的是升温与保温所需时间，加热 时间的长短与很多因素有关，例如，钢的成分、 原始组织、工件形状、尺寸、加热介质、装炉方 式、炉温等许多因素有关，确切计算加热时间很 困难，只是给出一个经验公式：
t = a KD t 加热时间；a 加热系数；K装炉修正系数，
D 工件有效厚度
（3）从经济上考虑
正火比退火的生产周期短，陈本低，操作方便，故在可能的条件 下，应优先采用正火。
2.1.2钢的淬火
• 概念：将钢加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保温一定时间， 然后以适当速度冷却，获得马氏体或下马贝氏组织的热处 理工艺称为淬火.
• 目的：获得马氏体或下贝氏体，提高钢的强度和硬度。
正火工艺：正火的加热温度与钢的化学成分关系很 大
低碳钢加热温度为Ac3以上100-150℃ 中碳钢加热温度为Ac3以上50-100℃ 高碳钢加热温度为Accm以上30-50℃
• 保温时间与工件厚度和加热炉的形式有关，冷却既可采用空冷 也可采用吹风冷却，但注意工件冷却时不能堆放在一起，应散 开放置。
（3）淬火冷却介质
• 理想淬火冷却速度 • 加热到A状态的钢，冷却速度必须大于临界冷却速
度是才能获得要求的马氏体组织。 • 常用的淬火冷却介质：油、水、盐水、碱水等。
• 淬火方法
• 单液淬火：直冷，简单易操作。 • 双液淬火：先快后慢，降低组织应力。 • 分级淬火：快-恒-快，降低热应力与组织应力。 • 等温淬火：得到贝氏体（工模具、弹簧）。 • 局部淬火：量具等的局部区域。
• 应用：共析钢、过共析钢、合金钢
（3）球化退火
• 球化退火是将钢加热至Ac1以上、Accm以下的 双相区，较长时间保温，并缓慢冷却的工艺。
• 目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析 渗碳体都变为球粒状渗碳体，均匀分布于铁素 体基体中(这种组织称为球化珠光体)。具有这种 组织的中碳钢和高碳钢硬度低、切削性好、冷 形变能力大。