低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火
钢的热处理(原理及四把火)
钢的热处理钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等；3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（ A）的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。
（F比Fe 3 C先消失）3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。
（二）奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
分为 00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1~10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。
10钢的热处理工艺
形变热处理
高温形变热处理是把钢加热至奥氏体化，保温一段时间，在该温度下进行塑性变形，随后淬火处理，获得马氏体组织。
高温形变热处理的应用？？碳钢、低合金结构钢及机械加工量不大的锻件或轧材。
根据性能要求，高温形变热处理在淬火后，还需要进行回火。高温形变热处理的塑性变形是在奥氏体再结晶温度以上的范围内进行的，因而强化程度（一般在10％～30％之间）不如低温形变热处理大。
1.过热
2.过烧
3.氧化
4.脱碳
由于加热温度过高或时间过长造成奥氏体晶粒粗大的缺陷
淬火加热温度太高造成奥氏体晶界出现局部熔化或发生氧化的现象
淬火加热时工件与周围的氧等发生的化学反应
淬火加热时，钢中的碳与空气中的氧等发生反应生成含碳气体逸出
第三节 其他类型热处理
钢的表面热处理
化学热处理
形变热处理
（2）渗碳后的组织 常用于渗碳的钢为低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr、20CrMnTi、12CrNi3等。渗碳后缓冷组织自表面至心部依次为：过共析组织（珠光体+碳化物）、共析组织（珠光体）、亚共析组织（珠光体+铁素体）的过渡区，直至心部的原始组织。
（3）渗碳后的热处理 渗碳后的热处理方法有：直接淬火法、一次淬火法和二次淬火法。
从经济性原则考虑，正火的生产周期短，操作简单，工艺成本低，在满足使用和工艺性能的前提下，应尽可能用正火代替退火。
第二节 钢的淬火与回火
一、淬火 将钢加热到Ac1或Ac3以上，保温一定时间，然后快速（大于临界冷却速度）冷却以获得马氏体（下贝氏体）组织的热处理工艺称为淬火。
1.淬火应力
与渗碳相比，渗氮温度低且渗氮后不再进行热处理，所以工件变形小。 为了提高渗碳工件的心部强韧性，需要在渗氮前对工件进行调质处理。
退火工艺基础知识大全,都总结到了!
将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）的热处理工艺叫做退火。
退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变，退火后的组织是接近平衡后的组织。
退火的目的：（1）降低钢的硬度，提高塑性，便于机加工和冷变形加工。
（2）均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，改善钢的性能或为淬火作组织准备。
（3）消除内应力和加工硬化，以防变形和开裂。
退火和正火主要用于预备热处理，对于受力不大、性能要求不高的零件，退火和正火也可作为最终热处理。
常用的退火方法，按加热温度分为：临界温度（Ac1或Ac3）以上的相变重结晶退火：完全退火、扩散退火、不完全退火、球化退火。
临界温度（Ac1或Ac3）以下的退火：再结晶退火、去应力退火。
1、完全退火工艺：将钢加热到Ac3以上20~30℃，保温一段时间后缓慢冷却（随炉）以获得接近平衡组织的热处理工艺（完全奥氏体化）。
完全退火主要用于亚共析钢（w c=0.3~0.6%），一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材，有时也用于它们的焊接件。
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Ac cm以上奥氏体状态缓慢冷却退火时，Fe3CⅡ会以网状沿晶界析出，使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低，给最终热处理留下隐患。
目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。
亚共析钢完全退火后的组织为F+P。
实际生产中，为提高生产率，退火冷却至500℃左右即出炉空冷。
2、等温退火完全退火需要的时间长，尤其是过冷奥氏体化比较稳定的合金钢。
如将奥氏体化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温，是A转变为P，再空冷至室温，可大大缩短退火时间，这种退火方法叫等温退火。
工艺：将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使奥氏体转变为珠光体，然后空冷至室温的热处理工艺。
目的：与完全退火相同，转变较易控制。
工程材料及成形技术基础选择题库
三. 选择正确答案1. 为改善低碳钢的切削加工性应进行哪种热处理A.等温退火B.完全退火C.球化退火D.正火2. 钢中加入除Co之外的其它合金元素一般均能使其C曲线右移,从而A.增大VKB.增加淬透性C.减少其淬透性D.增大其淬硬性3. 金属的塑性变形主要是通过下列哪种方式进行的A. 晶粒的相对滑动.B.晶格的扭折C.位错的滑移D.位错类型的改变4. 高碳钢淬火后回火时,随回火温度升高其A.强度硬度下降,塑性韧性提高B.强度硬度提高 ,塑性韧性下降C.强度韧性提高,塑性硬度下降D.强度韧性下降,塑性硬度提高5. 过共析钢的正常淬火加热温度应该选择在A.Ac1+30--50℃B.Ac3+30--50℃C.Accm+30--50℃D.T再+30--50℃6. 常见的齿轮材料20CrMnTi的最终热处理工艺应该是A.调质B.淬火+低温回火C.渗碳 D 渗碳后淬火+低温回火7. 常见的调质钢大都属于A.低碳低合金钢B.中碳低合金钢C.高碳低合金钢D.低碳中合金钢8. 某一中载齿轮决定用45钢制造,其最终热处理采用下列哪种方案为宜A.淬火+低温回火B.渗碳后淬火+低温回火C.调质后表面淬火D.正火9. 在Fe-Fe3C合金中,其平衡组织中含有二次渗碳量最多的合金的含碳量为A.•0.0008%B.0.021%C.0.77%D.2.11%10. 在Fe-Fe3C合金的退火组织中,含珠光体量最多的合金的碳含量为A.0,02%B.0.77%C.2.11%D.4.3%11. 下列材料中不宜淬火的是A.GCr15B.W18Cr4VC.40CrD.Q23512. 下列二元合金的恒温转变中,哪个是共析转变A. L+α→βB. L→α+βC. γ→α+βD. α+β→γ13. 下列合金中,哪种合金被称为巴氏合金A.铝基轴承合金B.铅基轴承合金C.铜基轴承合金D.锌基轴承合金14. 对球墨铸铁进行高温正火的目的是为了得到下列哪种组织A.F+GB.F+P+GC.P+GD.Ld+G15. 感应加热表面淬火的淬硬深度,主要决定于因素A.淬透性B.冷却速度C.感应电流的大小D.感应电流的频率16. 下列材料中耐热性最好的是A.GCr15B.W18Cr4VC.1Cr18Ni9TiD.9SiCr17. 过共析钢的退火组织是A.F+Fe3CⅢB.F+PC.P+Fe3CⅡD.P+Fe3CⅢ18. 对奥氏体不锈钢进行固溶处理的目的是A.强化基体B.提高其韧性C.消除应力D.消除碳化物19. 滚动轴承钢GCr15的最终热处理应该是A.淬火+低温回火B.渗碳+淬火+低温回火C.淬火+中温回火D.氮化+淬火+低温回火20. 对工件进行分级淬火的目的是A.得到下贝氏体B.减少残余奥氏体量C.减少工件变形D.缩短生产周期21. 钢获得下列哪种组织时有最佳的综合机械性能A.M+KB.P+FC.B下D.M+F22. 某中等载荷齿轮拟选用45钢制造,其可能的最终热处理工艺应该是A.淬火+低温回火B.调质+表面淬火C.渗碳+淬火+低温回火D.淬火+ 氮化23. 为了提高45钢的综合机械性能,应进行A.正火B.调质C.退火D.淬火+中温回火24. 等温退火相对于一般退火工艺而言,更能A.减少工件变形B.消除应力C.细化晶粒D.缩短退火周期25. 高速钢淬火后进行多次回火的主要目的是A.消除残余奥氏体,使碳化物入基体B.消除残余奥氏体,使碳化物充分析出C.使马氏体分解,提高其韧性D.消除应力,减少工件变形26. 金属产生时效强化的主要原因是A.形成了高密度位错B.晶格发生畸变C.晶格类型发生改变D.析出亚稳定第二相粒子27. 钢中的二次渗碳体是指从( )中析出的渗碳体A.从钢液中析出的B.从奥氏体中析出的C.从铁素中析出的D.从马氏体中析出的28. 碳钢的下列各组织中,哪个是复相组织A.珠光体B.铁素体C.渗碳体D.马氏体29. 能够无限互溶的两组元素所构成的二元合金相图必定是A.匀晶相图B.共晶相图C.包晶相图D.共析相图30. 钢件出现下述哪种缺陷时,难以用热处理来消除A.晶内偏析B.纤维组织C.晶粒粗大D.网状渗碳体31. 钢的下列组织中热稳定性最差的是A.珠光体B.马氏体C.回火屈氏体D.回火索氏体32. 对片状马氏体而言,下列说法哪个是错误的A.是位错马氏体B.是孪晶马氏体C.是过饱和的a固溶体D.具有高的强度33. 下列诸因素中,哪个是造成45钢淬火硬度偏低的主要原因A.加热温度低于Ac3B.加热温度高于AC3C.保温时间过长D.冷却速度大于VK34. 亚共晶白口铸铁的退火组织中,不可能有下列中的哪种组织A.二次渗碳体B.共析渗碳体C.一次渗碳体D.共晶渗碳体35. 过共析钢进行下列哪种热处理可能会造成网状渗碳体析出A.完全退火B.再结晶退火C.正火D.去应力退火36. 下列指标中,哪个是只决定于钢的成份的性能A.淬透性B.淬硬性C.淬透层深度D.VK37. 过共析钢因过热而析出网状渗碳体组织时,可用下列哪种工艺消除A.完全退火B.等温退火C.球化退化D.正火38. 下列诸材料中热硬性最好的是A.T12B.9SiCrC.W18Cr4VD.YG339. 为降低低碳冷轧钢板的硬度,宜采用下列哪种工艺A.完全退火B.球化退火C.再结晶退火D.等温退火40. 下列诸材料中被称为低变形钢适合作冷作模具的是A.9SiCrB.CrWMnC.Cr12MoVD.5CrMnMo41. 高速钢经最终热处理后的组织应该是A.M+KB.M+A'+KC.M回+A'+KD.S回+A'+K42. 白口铸铁件不具备下列哪个性能A.高强度B.高硬度C.高耐磨性D.高脆性43. 对球墨铸铁件进行下列哪种热处理可得到铁素体基球铁A.低温正火B.高温正火C.高温退火D.等温退火44. 40Cr钢的碳含量范围是A.约40%B.约4%C.约0.4%D.约0.04%45. 冷加工金属经再结晶退火后,下列说法哪个是错误的?A.其晶粒形状会改变B.其机械性能会发生改变C.其晶格类型会发生改变D.其晶粒大小会发生改变46. 对纯金属而言,下列说法哪个是错误的?A.不会在恒温下结晶B.不会发生相变C.都能进行形变强化D.都能进行时效强化47. 对过共析钢不能进行下列哪种退火处理?A.完全退火B.再结晶退火C.等温退火D.去应力退火48. 普通灰口铸铁组织中,不应有下列哪种渗碳体出现?A.一次渗碳体B.二次渗碳体C.三次渗碳体D.一次渗碳体和二次渗碳体49. 对亚共析钢进行完全退火,其退火温度应为A.低于Ac1温度B.高于Ac1温度而低于Ac3温度C.等于Ac3温度D.Ac3+30至50度50. T8钢奥氏体化后进行油淬,其组织为A.MB.M+A残C.M+B下+A残D.M+T+A残51. 马氏体的硬度主要决定于其A.碳含量；B.合金元素含量；C.冷却速度；D.过冷度。
工程材料与机械制造基础课后习题答案
《工程材料及机械制造基础》习题答案齐乐华主编第一章材料的种类与性能（P7）１、金属材料的使用性能包括哪些？力学性能、物理性能、化学性能等。
２、什么是金属的力学性能？它包括那些主要力学指标？金属材料的力学性能：金属材料在外力作用下所表现出来的与弹性和非弹性反应相关或涉及力与应变关系的性能。
主要包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。
３、一根直径10mm的钢棒，在拉伸断裂时直径变为8.5mm，此钢的抗拉强度为450Mpa，问此棒能承受的最大载荷为多少？断面收缩率是多少？F=35325N ψ=27.75%４、简述洛氏硬度的测试原理。
以压头压入金属材料的压痕深度来表征材料的硬度。
5、什么是蠕变和应力松弛？蠕变：金属在长时间恒温、恒应力作用下，发生缓慢塑性变形的现象。
应力松弛：承受弹性变形的零件，在工作过程中总变形量不变，但随时间的延长，工作应力逐渐衰减的现象。
6、金属腐蚀的方式主要有哪几种？金属防腐的方法有哪些？主要有化学腐蚀和电化学腐蚀。
防腐方法：1）改变金属的化学成分；2）通过覆盖法将金属同腐蚀介质隔离；3）改善腐蚀环境；4）阴极保护法。
第二章材料的组织结构（P26）1、简述金属三种典型结构的特点。
体心立方晶格：晶格属于立方晶系，在晶胞的中心和每个顶角各有一个原子。
每个体心立方晶格的原子数为：2个。
塑性较好。
面心立方晶格：晶格属于立方晶系，在晶胞的8个顶角和6个面的中心各有一个原子。
每个面心立方晶格的原子数为：4个。
塑性优于体心立方晶格的金属。
密排六方晶格：晶格属于六方棱柱体，在六棱柱晶胞的12个项角上各有一个原子，两个端面的中心各有一个原子，晶胞内部有三个原子。
每个密排六方晶胞原子数为：6个，较脆2、金属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？存在点缺陷、线缺陷和面缺陷。
使金属抵抗塑性变形的能力提高，从而使金属强度、硬度提高，但防腐蚀能力下降。
3、合金元素在金属中存在的形式有哪几种？各具备什么特性？存在的形式有固溶体和金属化合物两种。
《工程材料及机械制造基础》部分习题参考答案.
14、为什么铸造合金常选用接近共晶点的合金？为什么要进行压力加工的合金常选用单相固溶体成分的合金？近共晶点的合金熔点低，结晶范围小，铸造性能好。
单相固溶体成分的合金具有良好的塑性和小的变形抗力，可锻性好。
15、何谓α、γ、Fe3C、C、P、A、L d、（L d `）？它们的结构、组织形态、力学性能有何特点？α为铁素体，Fe3C为渗碳体，C为碳元素，P为珠光体，γ、A为奥氏体，L d为高莱氏体，（L d `）为低温莱氏体。
α为体心立方结构，溶碳量低，强度、硬度低，塑性、韧性好。
γ、A是碳在γ—Fe中形成的间隙固溶体，为面心立方结构，溶碳量较大，是高温组织，硬度较低，塑性较高，易于成形。
Fe3C是铁和碳的金属化合物，含碳量6.69%，硬度很高，脆性很大，塑性和韧性几乎为零。
P是铁素体与渗碳体的机械混合物，碳的分数为0.77%，具有良好的力学性能。
L d是奥氏体与渗碳体的机械混合物，（L d `）是珠光体与渗碳体的机械混合物，含碳量 4.3%，力学性能与渗碳体接近。
16、碳钢与铸铁两者的成分、组织和性能有何差别？并说明原因。
碳含量小于2.11%是碳钢，大于2.11%是铸铁；碳钢中的碳与铁以金属化合物的形式存在，而铸铁中的碳以游离石墨的形式存在；碳钢的力学性能较好，其硬度、强度随含碳量的增加而增加，塑性、韧性随含碳量的增加而下降，铸铁的力学性能取决于石墨的形状、大小及分布；铸铁的铸造性能优于碳钢；铸铁不能进行压力加工，其焊接性能远不及碳钢。
17、分析碳的质量分数分别为0.20%、0.60%、0.80%、1.0%的铁碳合金从液态缓慢冷至室温时的结晶过程和室温组织。
指出这四种成分组织与性能的区别。
碳的质量分数为0.20%、0.60%的铁碳合金均属于亚共析钢，从液态缓慢冷至室温时的结晶过程为：经过AC线时从液态中结晶出A，经过AE线时全部结晶为A，经过GS线时由于贫碳有F析出，经过PSK线时剩余的A转变为P，室温组织为P+F。
钢的退火与正火是常用的两大类热处理工艺
钢的退火与正火是常用的两大类热处理工艺天若有情天亦老,人学物理数学金融生物死得早预备热处理目的：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。
退火与正火的目的:消除钢材经热加工所引起的某些缺陷，或为以后的切削加工及最终热处理做好组织准备。
一、钢的退火1.概念：将钢件加热到适当温度(Ac1以上或以下)，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。
2.目的：（1）降低硬度，提高塑性（2）细化晶粒，消除组织缺陷（3）消除内应力（4）为淬火作好组织准备3.类型：(根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。
)（1）完全退火：1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％~0.6％）加热到AC3+（30~50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接近平衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。
2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。
3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。
工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，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。
4）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。
（2）球化退火1）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。
热处理的基本知识
常用热处理的基本知识一. 退火目的及工艺退火是钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织、提高加工性能的一种热处理工艺。
其主要目的是减轻钢的化学成分及组织的不均匀性，细化晶粒，降低硬度，消除内应力，以及为淬火作好组织准备。
退火工艺种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火及再结晶退火等。
不同退火工艺的加热温度范围如图5.25所示，它们有的加热到临界点以上，有的加热到临界点以下。
对于加热温度在临界点以上的退火工艺，其质量主要取决于加热温度、保温时间、冷却速度及等温温度等。
对于加热温度在临界点以下的退火工艺，其质量主要取决于加热温度的均匀性。
1. 完全退火完全退火是将亚共析钢加热到A C3以上20～30℃，保温一定时间后随炉缓慢冷却至500℃左右出炉空冷，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。
它主要用于亚共析钢，其主要目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性能。
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。
过共析钢完全退火，加热温度在A cm以上，会有网状二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，造成钢的脆化。
2. 等温退火完全退火所需时间很长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要几十小时，为了缩短退火时间，可采用等温退火。
等温退火的加热温度与完全退火时基本相同，钢件在加热温度保温一定时间后，快冷至A r1以下某一温度等温，使奥氏体转变成珠光体，然后出炉空冷。
图5.26为高速钢的完全退火与等温退火的比较，可见等温退火所需时间比完全退火缩短很多。
A r1以下的等温温度，根据要求的组织和性能而定；等温温度越高，则珠光体组织越粗大，钢的硬度越低。
3. 球化退火球化退火是使钢中渗碳体球化，获得球状（或粒状）珠光体的一种热处理工艺。
主要用于共析和过共析钢，其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性能；同时为后续淬火作好组织准备。
钢材技术秘籍之七 - 钢管的热处理
钢管的热处理,退火与正火最常用的无缝钢管,精密网管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。
退火与正火的目的：消除钢材经热加工所引起的某些缺陷,或为以后的切削加工及最终热处理做好组织准备。
一、钢的退火1、概念：将钢件加热到适当温度 (Ac 1 以上或以下)，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。
2、目的：（1）降低硬度，提高塑性，（2）细化晶粒，消除组织缺陷（3）消除内应力（4）为淬火作好组织准备3、类型：(根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。
)（1）完全退火：1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％～0.6％）加热到AC3+（30～50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接近平衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。
2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。
3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。
工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，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。
4）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。
文章来自网络由"常州精密钢管博客"整理发布,转载请注明出处.（2）球化退火1）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。
钢的热处理工艺知识大全
钢的热处理工艺知识大全热处理是将固态金属或合金采用适当的方式加热、保温和冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。
热处理工艺它能提高零件的使用性能，充分发挥钢材的潜力，延长零件的使用寿命，此外，热处理还可改善工件的工艺性能﹑提高加工质量﹑减小刀具磨损。
钢的热处理方法可分为：退火、正火、淬火、回火及表面热处理等五种。
热处理方法虽然很多，但任何一种热处理工艺都是由加热、保温和冷却三个阶段所组成的，因此，热处理工艺过程可用在温度一时间坐标系中的曲线图表示，如下图所示，这种曲线称为热处理工艺曲线。
退火与正火一、退火将钢加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺称为退火。
退火的主要目的是：（1）降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
（2）细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备。
（3）消除钢中的残余内应力，以防止变形和开裂。
常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火等几种。
（1）完全退火完全退火是将钢加热到完全奥氏体化（AC3以上30～50℃），随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法。
在完全退火加热过程中，钢的组织全部转变为奥氏体，在冷却过程中，奥氏体变为细小而均匀的平衡组织（铁素体+珠光体），从而达到降低钢的硬度、细化晶粒、充分消除内应力的目的。
完全退火主要用于中碳钢及低、中碳合金结构钢的铸件、锻件、热轧型材等，有时也用于焊接结构件，过共析钢不宜采用完全退火，因过共析钢完全退火需加热到AC CM以上，在缓慢冷却时，钢中将析出网状渗碳体，使钢的力学性能变坏。
（2）球化退火是将钢加热到AC1以上20～30℃，保温一定时间，以不大于50℃/H的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化物呈球状的工艺方法。
球化退火适用于共析钢及过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢在锻造加工后进行球化退火，一方面有利于切削加工，同时为最后的淬火处理作好组织准备。
钢的正火与退火
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。
退火与正火的目的:消除钢材经热加工所引起的某些缺陷,或为以后的切削加工及最终热处理做好组织准备。
一、钢的退火1、概念：将钢件加热到适当温度(Ac1以上或以下)，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。
2、目的：（1）降低硬度，提高塑性，（2）细化晶粒，消除组织缺陷（3）消除内应力（4）为淬火作好组织准备3、类型：(根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。
) （1）完全退火：1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％~0.6％）加热到AC3+（30~50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接近平衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。
2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。
3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。
工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，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。
4）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。
（2）球化退火1）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。
—热处理的基本方法精选.资料
（1）作为预备热处理工艺，为下续热处理工艺 提供适宜的组织状态
正 火 （2）作为最终热处理工艺，提供合适的机械性能
（3）用来消除某些处理缺陷
正火的应用：
① 用正火作为性能要求的一般结构件的最终热处理。 ② 亚共析钢采用正火来调整硬度，改善切削加工性能。 ③ 过共析钢的正火可消除网状碳化物。 ④ 细化晶粒（双重正火）
常用的淬火冷却介质
最大冷却速度时
所在温度/ 冷却速度
℃
/( ℃ • s-1)
340
775
285
545
220
275
580
2000
560
2830
430
230
430
230
500
120
平均冷却速度/(℃•s-1)
650～550
（发生黑脆的工具不能返修）
（3）粗大魏氏组织：主要是由于加热温度过高。魏氏组织 不仅晶粒粗大，而且由于铁素体针片形成的脆面，使 金属的韧性急剧下降。
（4）反常组织：亚/过共析钢在Ar1附近冷却缓慢，结果在 亚共析钢中形成非共析渗碳体，再过共析钢中形成游 离的铁素体或渗碳体。
（5）网状组织：由于加热温度过高，冷却速度过慢引起的。 网状铁素体或渗碳体降低钢的机械性能，特别是网状 渗碳体。一般重新正火可消除。
2. 淬火工艺 ①淬火加热温度
亚共析钢：Ac3 +30～50℃; 共析和过共析钢： Ac1 +30～50℃
为什么过共析钢淬火加热温
度在
Ac1 +30～50℃ ，
而不是Acm +30～50℃？）
钢 的热处理工艺
钢的热处理工艺钢的热处理工艺就是通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结构以获得工件所要求性能的一种热加工工艺。
钢在加热和冷却工程中的组织转变规律为制定正确的热处理工艺提供了理论依据，为使钢获得限定的性能要求，其热处理工艺参数的确定必须使具体工件满足钢的组织转变规律性。
根据加热、冷却方式及获得的组织的性能的不同，钢的热处理工艺可分为普通热处理（退火、正火、淬火和回火）、表面热处理（表面淬火和化学热处理）及形变热处理等。
按照处理在零件整个工艺过程中位置和作用的不同，热处理工艺又分为预备热处理和最终热处理。
钢的退火与正火退火和正火是生产上应用很广泛的预备热处理工艺。
在机器零件加工工艺过程中，退火和正火是一种先行工艺。
具有承上启下的作用。
大部分机器零件及工、模具的毛坯经退火或正火后，不仅可以消除铸件、锻件及焊接件的内应力及成分和组织的不均匀性，而且也能改善和调整钢的机械性能和工艺性能，为下道工序作好组织性能准备。
对于一些受力不大、性能要求不高的机器零件，退火和正火亦可作为最终热处理。
对于铸件，退火和正火通常就是最终热处理。
一、退火目的及工艺退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近似于平衡状态组织的热处理工艺。
其主要目的是均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除能应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并为淬火作好组织准备。
退火工艺种类很多，按加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火。
前者又称相变结晶退火，包括完全退火、扩散退火、不完全退火和球化退火。
后者包括再结晶退火及去应力退火。
各种退火方法的加热温度范围如图10-1所示。
按照冷却方式，退火可分为等温退火和连续冷却退火。
（一）完全退火完全退火是将钢件或刚才加热至Ac3以上20~30℃，经完全奥氏体化后进行缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。
它主要用于亚共析钢（wc=0.3~0.6%），其目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。
金属材料与热处理试题库— 四川职业技术学院
和
。
答案：晶体、非晶体
22.常见的三种金属晶格类型有
、
、密排六方晶格。
答案：体心立方晶格、面心立方晶格
23.常见的晶体缺陷有点缺陷、
、
。
答案：线缺陷、面缺陷
24.常见的点缺陷有间隙原子、
。
答案：空位
25.常见的面缺陷有金属晶体中的
、
。
答案：晶界、亚晶界
26.一般情况下，晶粒越细小，金属的强度和硬度越
，较低的强度和
。
答案：韧性、硬度
40.渗碳体的性能特点是
、
。
答案：硬而脆、熔点高
41.珠光体是
和
的混合物。
答案：铁素体、渗碳体
42.莱氏体是
和
的混合物。
答案：奥氏体、渗碳体
43.铁碳合金相图是研究铁碳合金的
、
和组织结构之间关系的图形。
答案：成分、温度
44.按含碳量不同，铁碳合金的室温组织可分为
、
和铸铁。
9.机械零件中的大部分金属都应具备足够的硬度，以保证
和
。
答案：使用性能、寿命
10.许多机械零件在工作中往往要受到冲击载荷的作用，如
、
。
答案：活塞销、冲模
11.机械零件之所以产生疲劳破坏主要是由于制造这些机械零件的材料
表面或内部有缺陷，如
、
。
答案：夹杂、划痕
12.常用的力学性能指标有
、
、硬
度、冲击韧性、疲劳强度。
答案：工业纯铁、钢
45.钢中的常存元素有锰、
、
、磷。
答案：硅、硫
46.钢中的有害元素包括
、
。
答案：硫、磷
47.钢中硫会造成
金属热处理试题答案
1/工件淬火时常出现的缺陷有表面缺陷、性能缺陷、组织缺陷、形状缺陷。
2退火的目的主要是降低硬度，便于切削加工：消除或改善钢在铸造、轧制、锻造和焊接过程中所造成的各种组织缺陷；细化晶粒，改善组织，为最终热处理做准备；还有为了消除应力，防止变形和开裂。
3正火的目的和退火基本相同，但正火后得到细片状珠光体组织，对低碳钢来说讲，正火组织易进行机械加工；能降低工件切削加工的表面粗糙度；正火还可以消除过共析钢中的渗碳体网。
4淬火的目的是把奥氏体化的钢件淬成马氏体，然后和不同回火温度相配合,获得所需的力学性能。
5 热应力是由于工件加热或冷却时，各部温度不同，使之热胀冷缩不同而产生的应力叫热应力。
减少变形与防止开裂的方法很多，但主要的是靠正确的选材、合理的结构设计、冷热加工工艺的密切配合以及正确的热处理制度来保证。
1将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺各获得何种组织排列一下硬度大小：答：（1）水冷：淬火 M（2）油冷：淬火 M+T（3）炉冷：退火 P+F（4）空冷：正火 S+F硬度（1）>（2）>（4）>（3）2.两个碳质量分数为%的碳钢薄试样，分别加热到780°C和900°C，保温相同时间奥氏体化后，以大于淬火临界冷却速度的速度冷却至室温。
试分析：（1）哪个温度加热淬火后马氏体晶粒较粗大（2）哪个温度加热淬火后马氏体碳含量较多（3）哪个温度加热淬火后残余奥氏体较多（4）哪个温度加热淬火后未溶渗碳体较多（5）你认为哪个温度加热淬火合适为什么答：（1）900°C（2）900°C（3）900°C（4）780°C （5）780°C，综上所述此温度淬火后得到的均匀细小的M+颗粒状Cm+AR的混合组织，使钢具有最大的硬度和耐磨性。
3.用T10钢制造形状简单的车刀，其工艺路线为：锻造—热处理—机加工—热处理—磨加工。
《工程材料基础》张文灼赵振学主编习题解答
高职高专机电类专业规划教材《工程材料基础》思考与练习参考答案张文灼赵振学主编ISBN：978-7-111-29512-9机械工业出版社第1章1. 什么是弹性变形？什么又是塑性变形？答：随外力消除而消失的变形称为弹性变形。
当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。
2. σ0.2的含义是什么？为什么低碳钢不用此指标？答：σ0.2为名义屈服强度，适用于没有明显屈服现象的金属材料。
低碳钢有明显的屈服现象，用σs表示。
3. 什么是抗拉强度？答：金属材料的极限承载能力称为抗拉强度，用拉伸试样断裂前的最大载荷除以试样的原始截面积所得的应力值表示。
4. 什么是疲劳强度？答：金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
5. 布氏硬度测量法适用于测量什么类型的材料硬度？答：布氏硬度测量法适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。
6. 下列硬度要求或写法是否正确？为什么？（1）80～85HRC （2）HBW350～400答：（1）不正确，硬度值不在HRC范围内。
（2）不正确，数值应在HBW前。
7. 下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（4）硬质合金刀片答：（1）洛氏或维氏硬度（2）布氏硬度（3）布氏硬度（4）洛氏或维氏硬度第2章1. 常见的金属晶体结构有哪几种?答：室温下有85%~90%金属的晶体结构都属于比较简单三种类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。
2. 实际金属晶体中存在那些晶体缺陷，对性能有什么影响？答：实际金属晶体中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷。
三种晶体缺陷都会造成晶格畸变，使变形抗力增大，从而提高材料的强度、硬度。
3. 固溶体可分为几种类型?形成固溶对合金有何影响?答：根据固溶体晶格中溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，分为置换固溶体和间隙固溶体两种。
钢的热处理考试知识点
钢的热处理1、钢的热处理工艺主要有几种退火、淬火、正火、回火、外表热处理2、什么是同素异构转变、多形性转变同素异构转变：纯金属在温度和压力变化时，由某一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程称为同素异构转变。
多形性转变：在固溶体中发生的由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程称为多形性转变。
3、奥氏体及其结构特点奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方结构。
奥氏体的面心立方结构使其具有高的塑性和低的屈服强度，在相变过程中容易发生塑性变形，产生大量位错或出现孪晶，从而造成相变硬化和随后的再结晶、高温下经历的反常细化以及低温下马氏体相变的一系列特点。
4、共析碳钢在加热转变时，奥氏体优先形核位置及原因奥氏体的形核1〕球状珠光体中：优先在F/Fe3C界面形核2〕片状珠光体中：优先在珠光体团的界面形核,也在F/Fe3C片层界面形核奥氏体在F/Fe3C界面形核原因：(1) 易获得形成A所需浓度起伏，结构起伏和能量起伏.(2) 在相界面形核使界面能和应变能的增加减少。
△G = -△Gv + △Gs + △Ge△Gv—体积自由能差，△Gs —外表能，△Ge —弹性应变能5、珠光体向奥氏体转变的三阶段，并说明为什么铁素体完全转变为奥氏体后仍然有一局部碳化物没有溶解？〔1〕奥氏体的形核；〔2〕奥氏体的长大；〔3〕剩余碳化物的溶解和奥氏体成分的均匀化；奥氏体长大的是通过γ/α界面和γ/Fe3C界面分别向铁素体和渗碳体迁移来实现的。
由于γ/α界面向铁素体的迁移远比γ/Fe3C界面向Fe3C的迁移来的快，因此当铁素体已完全转变为奥氏体后仍然有一局部渗碳体没有溶解。
6、晶粒度概念奥氏体本质晶粒度：根据标准试验方法，在930±10°C保温足够时间后测得的奥氏体晶粒大小。
奥氏体起始晶粒度：在临界温度以上，奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小奥氏体实际晶粒度：在某一加热条件下所得的实际奥氏体晶粒大小。
2常用的退火工艺及工艺规范的制订.
一、退火
◇ 退火是将工件加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。 ◇ 目的是消除钢材内应力；降低钢材硬度，提高钢材塑性；细化钢材组织，均 匀钢材成分，为最终热处理做好组织准备。
3
常用退火工艺方法
• 扩散退火
• 完全退火
• 不完全退火
• 球化退火 • 再结晶退火和消除应力退火
碳钢各种退火和正火工艺规范示意图
缩短退火时间 提高生产效率 适合中、高合 金钢
常见退火工艺比较
循环加热球化退火： Ac1上下20～25℃循 环加热冷却2-3次 等温球化退火： Ac1+30～50℃ 普通球化退火： Ac1+30～50℃ 炉冷至500℃出炉 空冷略低于Ac1（ 700℃）等温 炉冷至500℃出炉 空冷以50℃/h的 速度炉冷至500℃ 出炉空冷
【目的】 细化晶粒，均匀组织 ，消除内应
力。 【组织】F+ P球 或 P球 + Fe3C 【用途】 亚共析钢锻件可用不完全退火代替 完全退火 用于过共析钢，可获得球状珠光体组织，以 消除应力、降低硬度、改善切削加工性。实 质上是球化退火的一种。
不完全退火加热温度和工艺曲线
(4)球化退火
球化退火是使工件中碳化物球状化而进行的退火，所得到的室温组织为 铁素体基体上均匀分布着球状(粒状)渗碳体，即球状珠光体组织。 【工艺】 把钢加热到Ac1线以上 20～30℃，保温一定时间，随炉缓 慢冷却。
经冷变形的 低碳钢
去应力退火 A1－（100～200）℃ 消除内应力
铸、锻、焊 接件
常见退火工艺比较
加热温度 保温时间 碳钢低合金钢 随炉升温 中、高合金钢 <600 ～ 700℃ 30～70℃/h >600～700℃ 80～100℃/h 冷却速度 应用
退火热处理
项目四：钢的热处理钢的热处理基本理论知识-退火第10次课（2h）【主要内容】退火的目的、退火的工艺【知识和能力目标】使学生认识钢退火的目的,掌握退火的工艺【学习要求】1、掌握退火的目的；2、退火热处理在材料中的应用。
【新授】将组织偏离平衡状态的钢件加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却（一般为随炉冷却），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。
其主要目的如下:●调整硬度以便进行切削加工。
经适当退火后，可使工件硬度调整到170～250HBS,该硬度值具有最佳的切削加工性能。
●减轻钢的化学成分及组织的不均匀性（如偏析、等），以提高工艺性能和使用性能。
●消除残余内应力（或加工硬化），可减少工件后续加工中的变形和开裂。
●细化晶粒，改善高碳钢中碳化物的分布和形态，为淬火作好组织准备。
退火工艺种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火及再结晶退火等。
不同退火的加热温度范围的工艺如图所示，它们有的加热到临界点以上，有的加热到临界点以下。
对于加热温度在临界点以上的退火工艺，其质量主要取决于加热温度、保温时间、冷却速度及等温温度等。
对于加热温度在临界点以下的退火工艺，其质量主要取决于加热温度的均匀性。
图各种退火工艺的加热温度范围ⅰ、完全退火完全退火（又称重结晶退火）是将亚共析钢加热到Ac以上30～50℃，保温一定时3间后随炉缓慢冷却或埋入石灰和砂中冷却，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。
它主要用于中碳钢，其主要目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性能。
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。
过共析钢完全退火，加热温度在Accm以上，会有网状二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，造成钢的脆化。
ⅱ、等温退火等温退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac (含碳0.3～0.8%亚共析钢)以上30～350℃或Ac (含碳0.8～1.2%过共析钢)以上10～20℃的温度，保温适当时间后较快地1冷却到P区的某一温度，并等温保持，使A转变为P组织，然后缓慢冷却的热处理工艺。
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低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火
正火作为预先热处理
①截面较大的合金结构钢件，在淬火或调质处理（淬火加高温回火）前常进行正火，以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。
②对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其不形成连续网状，为球化退火作组织准备。
③对于大型锻件和较大截面的钢材，可先正火而为淬火作好组织准备。
淬火时易出现的缺陷及防止措施
㈠淬火时易出现的缺陷
⒈淬火后硬度不足或出现软点
产生这类缺陷的主要原因有：⑴亚共析钢加热温度低或保温时间不充分，淬火组织中残留有F；⑵加热时钢件表面发生氧化、脱碳，淬火后局部生成非M组织；⑶淬火时冷速不足或冷却不均匀，未全部得到M组织；⑷淬火介质不清洁，工件表面不干净，影响了工件的冷却速度，致使未能完全淬硬。
⒉变形和开裂
这是常见的两种缺陷，是由淬火应力引起的。
淬火应力包括热应力（即淬火钢件内部温度分布不均所引起的内应力）和组织应力（即淬火时钢件各部转变为M时体积膨胀不均匀所引起的内应力）。
淬火应力超过钢的屈服极限时，引起钢件变形；淬火应力超过钢的强度极限时，则引起开裂。
变形不大的零件，可在淬火和回火后进行校直，变形较大或出现裂纹时，零件只能报废。
㈡减少和防止变形、开裂的主要措施
⑴正确选材和合理设计。
对于形状复杂、截面变化大的零件，应选用淬透性好的钢种，以便采用油冷淬火。
在零件结构设计中，必须考虑热处理的要求，如尽量减少不对称性、避免尖角，等等。
⑵淬火前进行退火或正火，以细化晶粒并使组织均匀化，减少淬火产生的内应力。
⑶淬火加热时严格控制加热温度，防止过热使A晶粒粗化，同时也可减小淬火时的热应力。
⑷采用适当的冷却方法。
如采用双介质淬火、分级淬火或等温淬火等。
淬火时尽可能使零件冷却均匀。
厚薄不均的零件，应先将厚的部分淬入介质中。
薄件、细长件和复杂件，可采用夹具或专用淬火压床进行冷却。
⑸淬火后及时回火，以消除应力，提高工件的韧性。