钢的热处理工艺教程
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钢的热处理工艺44(精品 值得参考)PPT课件
TA＝Ac3 ＋（30℃～50℃） 2.共、过共析钢:
TA＝Ac1＋（30℃～50℃） (1)T过高，碳化物溶解，M片％↑变形和开裂； (2)选择TA＝Ac1＋（30～50℃）保留部分未熔碳化物↑
高耐磨性，使基体的C％↓，M条％↑，b↑， δ ↑ 、αk ↑ 。 3.合金钢：奥氏体化温度可以适当升高。大多数合金元
2.双液淬火- v2
650℃～MS之间快冷-使v > vc
在MS以下慢冷以↓组织应力.
(1)目的：减少钢锭、铸件化学成分和组织的不均匀性 (2)保温时间：10～15小时后再一次完全退火或正火以
细化晶粒。 (3)适用钢种：
亚共析钢：T＝Ac3 +（150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+（150℃～300℃)
4.去应力退火
(1) 目的：消除铸、焊件内应力，稳定尺寸。 (2) 适用钢种：
(1).自来水（30℃以下）
理想冷却速度
冷却特性：高温冷速慢；在200℃冷速极快。
优 点：经济、便宜、易于实现自动化。
应 用：应力较大。
(2)盐水碱水（10～15％NaCL、NaOH）溶液30℃ 冷却特性：在650～300℃时冷速是自来水的 10倍；在200℃时仍然很快。 应 用：用于水淬不透的形状简单的碳素钢。
(B)珠光体+ Fe3CⅡ网； (D)屈氏体+少量Fe3CⅡ。 ）组织。
(A)层片状珠光体+ Fe3CⅡ网；(B)粒状珠光体；
(C)细片状珠光体；
(D)屈氏体+ Fe3CⅡ。
§2－2 钢的淬火与回火
一.钢的淬火
钢的淬火－将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温后以
v >vc快速冷却得到马氏体或贝氏体组织的工艺。
TA＝Ac1＋（30℃～50℃） (1)T过高，碳化物溶解，M片％↑变形和开裂； (2)选择TA＝Ac1＋（30～50℃）保留部分未熔碳化物↑
高耐磨性，使基体的C％↓，M条％↑，b↑， δ ↑ 、αk ↑ 。 3.合金钢：奥氏体化温度可以适当升高。大多数合金元
2.双液淬火- v2
650℃～MS之间快冷-使v > vc
在MS以下慢冷以↓组织应力.
(1)目的：减少钢锭、铸件化学成分和组织的不均匀性 (2)保温时间：10～15小时后再一次完全退火或正火以
细化晶粒。 (3)适用钢种：
亚共析钢：T＝Ac3 +（150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+（150℃～300℃)
4.去应力退火
(1) 目的：消除铸、焊件内应力，稳定尺寸。 (2) 适用钢种：
(1).自来水（30℃以下）
理想冷却速度
冷却特性：高温冷速慢；在200℃冷速极快。
优 点：经济、便宜、易于实现自动化。
应 用：应力较大。
(2)盐水碱水（10～15％NaCL、NaOH）溶液30℃ 冷却特性：在650～300℃时冷速是自来水的 10倍；在200℃时仍然很快。 应 用：用于水淬不透的形状简单的碳素钢。
(B)珠光体+ Fe3CⅡ网； (D)屈氏体+少量Fe3CⅡ。 ）组织。
(A)层片状珠光体+ Fe3CⅡ网；(B)粒状珠光体；
(C)细片状珠光体；
(D)屈氏体+ Fe3CⅡ。
§2－2 钢的淬火与回火
一.钢的淬火
钢的淬火－将钢加热到Ac3或Ac1以上，保温后以
v >vc快速冷却得到马氏体或贝氏体组织的工艺。
钢的热处理工艺课件(PDF 67页)
末端淬火法
淬透性值通常用
表示，J 表示末端淬
透性，d表示至末端的距离，HRC 表示在该处测得
的硬度值。
3、淬透性的实际意义 n 齿轮类、轴类零件，希望整个截面都能被淬透，
从而保证零件在整个截面上的力学性能均匀一 致，此时应选用淬透性较高的钢种制造。 n 承受弯曲或扭转载荷的轴类零件，其外层承受应 力最大，轴心部分应力较小，因此选用淬透性较 小的钢。 n 表面淬火用钢、焊接用钢应采用低淬透性钢 。
§3.2 钢的淬火
3.2.2 淬火及其目的
淬火是 指将钢加热到 临界温度以上，保温 后以大于临界冷却速度的速度冷却，使奥氏体 转变为马氏体的热处理工艺。
目的：获得马氏体组织。
3.2.2 淬火工艺
1、淬火加热温度
淬火加热温度的 选择应以 得到细而均匀的奥氏体晶粒为 原则，以便冷却后获得细小的 马氏体组织。
Ø 工艺：一般在Ac3或Accm以上150～300℃，长时间保温 （10h以上），随炉缓冷。
Ø 目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不均匀性。 Ø 由于扩散退火加热温度高，因此退火后晶粒粗大，可用完
全退火或正火细化晶粒
五、去应力退火 （低温退火）
Ø 工艺：一般是将工件随炉缓慢加热至 500～650℃，经一 段时间保温后随炉缓慢冷却 至300～200℃以下出炉。
亚共析钢：Ac3以上30～50℃； 过共析钢：Ac1以上30～50℃。
钢的淬火加热温度
2、淬火保温时间 淬火保温时间是 指工件装炉后，从炉温上
升到淬火温度时 算起，直到出炉为止所需要的 时间。保温时间 包括工件透热时间和组织 转变 所需的时间。 3、淬火冷却介质
理想的冷却介质应保证工件得到马氏体， 同时变形小、不开裂。
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。
钢的热处理工艺
钢的热处理第一章钢的热处理热处理工艺包括：将钢材或钢制件加热到预定温度，在此温度下保温一定时间。
然后一定的冷却速度冷却下来，达到热处理所预定的对钢材及钢制件的组织与性能的要求。
1□□钢的加热1.1□制定钢的加热制度加热温度、加热速度、保温时间。
1.1.1加热温度的选择加热温度取决于热处理的目的。
热处理分为：淬火、退火、正火、和回火等。
淬火的目的是为了得到细小的马氏体组织，使钢具有高的硬度；退火及正火的目的是获得均匀的珠光体组织，因此其加热温度不同。
在具体制定加热温度时应按以下原则：热处理工艺种类及目的要求；被加热钢材及钢制件的化学成分和原始状态；钢材及钢制件的尺寸和形状以及加热条件来制定。
对于碳钢及低合金钢的加热温度：亚共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃；过共析钢淬火温度：A C3以上30～50℃；亚共析钢完全退火：A C3以上20～30℃；过共析钢不完全退火：A C3以上20～30℃；正火A C3或A CM以上30～50℃；1.1.2加热速度的选择必须根据钢的化学成分及导热性能；钢的原始状态及应力状态；钢的尺寸及形状来确定加热速度。
如钢的原始状态存在着铸造应力或轧煅热变形残余应力时，在加热是应特别注意。
对这类钢要特别控制低温阶段的加热速度。
钢的变形与热裂倾向是以钢的化学成分及原始状态不同而不同，主要有以下几点：a) 低碳钢比高碳钢热烈倾向小；b) 碳钢比合金钢变形开裂倾向小；c) 钢坯和成品件比钢锭变形和开裂倾向小；d) 小截面比大截面的钢变形和开裂倾向小。
1.1.3钢在加热时的缺陷a) 过热：过热就是由于加热温度过高，加热时间过长使奥氏体晶粒过分长大。
粗大的奥氏体晶粒在冷却时产生粗大的组织，并往往出现魏氏组织，结果是钢的冲击韧性、塑性明显下降。
已过火的钢可以在次正火或退火加以纠正。
b) 强烈过热：加热温度过高或加热保温时间过长，使氧或硫沿晶界渗入钢中或者钢中的硫与氧在高温下溶解于奥氏体中，在冷却过程中硫或氧以化合物形态沿粗大的奥氏体晶界析出。
钢的热处理工艺教学课件
02
钢的热处理工艺原理
钢的加热过程
钢的加热过程是热处理工 艺中的重要环节，通过加 热使钢的内部组织发生变 化，以达到所需的性能要求。
加热过程中，钢的奥氏体 化过程是关键，需要控制 加热温度、时间和介质， 以确保奥氏体晶粒度的均 匀和适宜。
加热过程中还需注意防止 氧化和脱碳现象，以保持 钢材的表面质量。
02
热处理是一种重要的金属加工工 艺，广泛应用于各种金属材料， 如钢铁、铝合金、铜合金等。
热处理的重要性
提高材料的机械性能
通过热处理可以改变金属 材料的内部组织结构，提 高其硬度和强度，从而提
高材料的机械性能。
保证材料质量
热处理可以消除金属材料 在加工过程中产生的内应 力，提高其稳定性和耐久
性，保证材料质量。
钢的相变过程
钢的相变是指在热处理过程中，随着温度的变化，钢内部的组织结构发生变化的过程。
在相变过程中，奥氏体转变为铁素体和渗碳体的混合物，这个过程对钢的性能产生 重要影响。
相变过程需要精确控制温度和时间，以获得理想的组织结构和性能。了解和掌握相 变过程对于制定合理的热处理工艺具有重要意义。
03
钢的热处理工艺流程
空冷室
利用自然对流冷却原理，将钢件放置在室 内自然冷却。
流态化冷却装置
利用流态化原理，通过循环流动的冷却介 质实现快速冷却。
辅助设备
搬运设备
如起重机、输送带等，用 于在各工艺环节间移动钢 件。
装料机
用于将钢件自动装入加热 炉或冷却设备中。
测温仪和控温系统
用于监测和控制加热炉和 冷却设备的温度。
气氛控制装置
铸钢热处理工艺分类 根据加热温度和冷却方式的不同，铸钢热处理工 艺可分为退火、正火、淬火和回火等类型。
钢的主要热处理方法
火,等温淬火等.
一般在250-400°C和450-600°C会出现二个低冲击区.低温区
Hh
把预先经淬火或正火的钢,重新加热到相变点以下温 度,并以适当的温度冷却,以提高其塑性和韧度的工艺
过程.
获得稳定的金相组织;降低或消除淬火应力;降低强 (硬)度,提高塑性,韧性有利于切削加工.
的脆性不能靠重新回火来消除,被称为:不可逆回火脆性.因 此,一般应避免在此温度区回火. 高温回火脆性在回火后缓慢冷却时发生,可用重新回火快速冷
形变热处理
消除铸件的内应力,稳定其形状尺寸.对于特殊钢及特 殊性能合金或有色合金可用以提高强度等.含碳量越
高,效果越显著.
在温室下完成的是自然时效;用加热来加速完成的是人工时 效.
提高一般淬火钢的耐磨性及疲劳寿命,稳定精密零件 的 尺寸,形状,能缩短工艺周期,降低工艺成本(减少
残余奥氏体组织).
保持工件的心部韧性和使表面具有较好的耐磨性;可 提高冲击韧性和疲劳强度等使用性能.它只改变工件
表层组织,不改变表面化学成分.
S,D,Td等是以表面强化为主,提高表面强度,耐磨性和 疲劳强度,心部能保持原有的强度和韧性.
氰化同时也可以提高表面的热硬性和耐蚀性能.渗金属如铬, 铝,硅等主要是改善表面的物理,化学性质,如抗氧化,耐酸蚀 等;渗铬,硅还能增加耐磨性.它能改变表面的成分和组织,基
渗层性质与化分相同的钢类似.网状碳化物,并为淬 火作好组织准备.也能改善切削性能(对于低碳钢).
与退火的区别是冷却速度大.正火后的组织是细珠光体和少量 铁素体或单一的珠光体,硬度也较高.
1).按加热温度分:完全淬火,不完全淬火等;
2).按加热速度分:普通加热淬火,快速加热淬火等;
是从某一适当的温度施行快速冷却的工艺操作.一般 使工件具备一定的显微组织,以保证某一截面部位在 3).按加热介质差异分:有空气中的氧化加热淬火,可控气氛保
钢热处理详细教程及讲解
▫ 由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。 并且可以正确选择加热温度。
典型合金结晶过程分析
L'd＝P+Fe3CⅡ+Fe3C
L
L+A
L+Fe3C
A
Ld
F+A
A+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ+Ld
Ld+Fe3C
P
L'd
P+F P+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ+L'd
L'd+Fe3C
钢热处理基础
一、铁碳合金 二、热处理四把火 三、表面热处理
一、铁碳合金
➢铁碳合金的分类 ➢铁碳相图 ➢含碳量对性能影响
• 铁碳合金常见组织 • 铁碳相图怎么看
合金微观结构
微观决定宏观，宏观反映微观
截一个 平面
合金是由不同原 子堆积而成
一堆原子以一定 方式、方向排布 形成晶粒
许多相同排布但 不同方向的晶粒 堆积形成组织
共析钢的结晶过程分析
含碳量为0.77％的铁碳合金(图中合金Ⅰ)的结晶过程 该合金在1点以上温度时，全部为 成分均匀的液体，缓慢冷却，温度降到1点后，开始从液体中结晶出奥氏体，温度继续下 降，奥氏体量不断增加，直至2点，液体全部结晶成奥氏体，2点以下到S点以上为奥氏体 的冷却，没有组织变化，当温度下降到S点(727℃)时，奥氏体发生共析反应，全部转变成 珠光体，3点以下至室温，组织基本上不再变化，而仅为珠光体的冷却。这种含碳量为 0.77的铁碳合金叫共析钢，共析钢的常温组织为珠光体。
关键线 ACD：液相线 AECF：固相线 GS：称A3线 ES：称Acm线 ECF：共晶线 PSK：共析线，又称A1线
典型合金结晶过程分析
L'd＝P+Fe3CⅡ+Fe3C
L
L+A
L+Fe3C
A
Ld
F+A
A+Fe3CⅡ A+Fe3CⅡ+Ld
Ld+Fe3C
P
L'd
P+F P+Fe3CⅡ P+Fe3CⅡ+L'd
L'd+Fe3C
钢热处理基础
一、铁碳合金 二、热处理四把火 三、表面热处理
一、铁碳合金
➢铁碳合金的分类 ➢铁碳相图 ➢含碳量对性能影响
• 铁碳合金常见组织 • 铁碳相图怎么看
合金微观结构
微观决定宏观，宏观反映微观
截一个 平面
合金是由不同原 子堆积而成
一堆原子以一定 方式、方向排布 形成晶粒
许多相同排布但 不同方向的晶粒 堆积形成组织
共析钢的结晶过程分析
含碳量为0.77％的铁碳合金(图中合金Ⅰ)的结晶过程 该合金在1点以上温度时，全部为 成分均匀的液体，缓慢冷却，温度降到1点后，开始从液体中结晶出奥氏体，温度继续下 降，奥氏体量不断增加，直至2点，液体全部结晶成奥氏体，2点以下到S点以上为奥氏体 的冷却，没有组织变化，当温度下降到S点(727℃)时，奥氏体发生共析反应，全部转变成 珠光体，3点以下至室温，组织基本上不再变化，而仅为珠光体的冷却。这种含碳量为 0.77的铁碳合金叫共析钢，共析钢的常温组织为珠光体。
关键线 ACD：液相线 AECF：固相线 GS：称A3线 ES：称Acm线 ECF：共晶线 PSK：共析线，又称A1线
钢材各种热处理工艺流程
钢材各种热处理工艺流程
1.退火
-目的：降低钢材硬度，改善切削加工性能，消除内应力，细化晶粒，改善机械性能。
-步骤：将钢材加热到预定的温度（一般是低于临界温度Ac1或Ac3），然后在炉内保温一段时间，使内部组织均匀化，最后缓慢冷却，一般为空冷或炉冷。
2.正火
-目的：细化晶粒，改善组织，提高机械性能，为后续加工或进一步热处理作准备。
-步骤：将钢材加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温使组织完全奥氏体化，然后出炉在空气中冷却，得到珠光体组织。
3.淬火
-目的：大幅提高钢材的硬度和强度。
-步骤：将钢材加热到超过临界温度（如Ac3），保持足够时间使组织全部转变为奥氏体，随后迅速放入淬火介质中（如油、水或盐浴等）冷却，使奥氏体快速转变为马氏体或贝氏体组织。
4.回火
-目的：调整钢材的硬度和韧性，降低脆性，稳定组织，提高机械性能。
-步骤：淬火后的钢材再次加热到低于临界温度的某一温度区间，保温后缓慢冷却，使过高的硬度降低，提高韧性。
5.调质处理
-目的：综合提高钢材的强度和韧性。
-步骤：先进行淬火处理，然后进行回火处理，通过两次热处理的组合优化钢材的综合机械性能。
6.表面硬化处理
-包括火焰淬火、感应淬火、渗碳、氮化、氰化、碳氮共渗等方法，目的是只硬化钢材表面而不改变心部组织，以达到表面高硬度和心部高韧性的要求。
7.固溶处理
-主要用于合金材料，如铝合金、镁合金、不锈钢等，目的是将合金元素充分溶解到基体中，形成均匀的固溶体，然后通过时效处理强化材料。
钢的热处理工艺课程
工件加热或 冷却时由于内外温差导 致热胀冷缩不一致而产 生的内应力。
将工件加热到Ac1以下 保温后快速冷却，其外 表和心部温度及热应力。
图2-3
影响因素---冷速↑、 加热温度↑、截面尺寸↑、 导热系数↑、线膨胀系数 ↑，热应力↑ 。
〔2〕组织应力
工件在冷却过程中，由于内外温差造 成组织转变不同时，引起内外比容的不 同变化，而产生的内应力。
６、去应力退火和再结晶退火
〔１〕去应力退火〔低温退火〕
一般是将工件随炉缓慢加热〔100~150℃/h〕至500~650℃〔＜ Ac1〕，保温一定时间后随炉缓冷〔50~100℃/h〕至200℃出炉。
目的：消除铸件、锻件你、焊接件、热轧件、冷拉件等的剩 余应力，稳定尺寸，防止变形和开裂；
工艺： 加热温度：铸件为500～550℃，焊件为500～600℃〔大焊件 用火焰或工频感应加热局部退火〕。 保温时间：由工件的尺寸和装炉量决定。 钢3min/mm，铸铁6min/mm 。 冷却：缓冷，以免产生新的应力。 特点：在退火过程中没有相变；剩余应力主要是通过钢在 500~650℃保温后缓冷过程中消除的；
工艺参数:
第二节 钢的淬火和回火
一、钢的淬火 １、淬火 〔1〕定义：
将钢加热到临界点〔Ａc3或Ａc1〕以上 一定温度，保温后以大于临界冷却速度的冷 速冷却以获得马氏体〔或下贝氏体〕组织的 热处理工艺。 目的：使奥氏体化的工件获得尽量多的马氏 体，提高钢的硬度、强度，并配以不同温度 的回火，以获得各种需要的性能。 工艺特点：关键：加热温度、冷速足够大； 带来的问题：内应力；
奥氏体→珠光体→贝氏体→马氏体， 比容逐渐增大，体积膨胀。
与热应力正好相反。外表：拉→压
影响因素：化学成分、冶金质量、钢件 结构尺寸、导热性以及在马氏体温度范 围的冷速和钢的淬透性等。
将工件加热到Ac1以下 保温后快速冷却，其外 表和心部温度及热应力。
图2-3
影响因素---冷速↑、 加热温度↑、截面尺寸↑、 导热系数↑、线膨胀系数 ↑，热应力↑ 。
〔2〕组织应力
工件在冷却过程中，由于内外温差造 成组织转变不同时，引起内外比容的不 同变化，而产生的内应力。
６、去应力退火和再结晶退火
〔１〕去应力退火〔低温退火〕
一般是将工件随炉缓慢加热〔100~150℃/h〕至500~650℃〔＜ Ac1〕，保温一定时间后随炉缓冷〔50~100℃/h〕至200℃出炉。
目的：消除铸件、锻件你、焊接件、热轧件、冷拉件等的剩 余应力，稳定尺寸，防止变形和开裂；
工艺： 加热温度：铸件为500～550℃，焊件为500～600℃〔大焊件 用火焰或工频感应加热局部退火〕。 保温时间：由工件的尺寸和装炉量决定。 钢3min/mm，铸铁6min/mm 。 冷却：缓冷，以免产生新的应力。 特点：在退火过程中没有相变；剩余应力主要是通过钢在 500~650℃保温后缓冷过程中消除的；
工艺参数:
第二节 钢的淬火和回火
一、钢的淬火 １、淬火 〔1〕定义：
将钢加热到临界点〔Ａc3或Ａc1〕以上 一定温度，保温后以大于临界冷却速度的冷 速冷却以获得马氏体〔或下贝氏体〕组织的 热处理工艺。 目的：使奥氏体化的工件获得尽量多的马氏 体，提高钢的硬度、强度，并配以不同温度 的回火，以获得各种需要的性能。 工艺特点：关键：加热温度、冷速足够大； 带来的问题：内应力；
奥氏体→珠光体→贝氏体→马氏体， 比容逐渐增大，体积膨胀。
与热应力正好相反。外表：拉→压
影响因素：化学成分、冶金质量、钢件 结构尺寸、导热性以及在马氏体温度范 围的冷速和钢的淬透性等。
钢的热处理工艺
回火目的： １）淬火得到的淬火马氏体组织很脆，存在较大的内 应力，容易产生变形和开裂。 ２）淬火马氏体和残余奥氏体都是亚稳定组织，在适 当条件下有可能分解，导致零件形状、尺寸和使用性 能的变化。 ３）为获得要求的强度硬度、塑性和韧性。 因此淬火钢一般不直接使用，必须进行回火。
二、回火的分类和应用
根据回火温度和对淬火钢力学性能的要求，一般 将回火分为三类 ：
定义：是将钢加热到略低于固相线的温度，长时间 保温（10~20 h），以消除成分偏析的热处理工 艺。
加热温度；略低于固相线温度。 亚共析钢：T＝Ac3 + (150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+(150℃～300℃) 目的：为了消除晶内偏析，使成分均匀化 实质：使合金元素的原子充分扩散。 适用于：合金钢铸件和铸锭。 后续处理：保温10～20小时退火后晶粒较粗大，一
热处理分类
普通热处理：退火、正火、 淬火与回火
表面热处理：表面淬火 化学热处理
形变热处理：控制轧制
§10-1 钢的退火与正火
一、钢的退火
钢的退火：将（组织偏离平衡状态的）钢加热到Ac1 以上或以下温度，保温一定的时间，然后缓慢冷却 （一般为炉冷至550℃后空冷），以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。
4、 淬火冷却介质
理想冷却速度： 1）在Ac1～650℃之
间慢冷，以↓热应力 2）在650℃～400 ℃
之间快冷，以避开“鼻 尖；防发生非M相变 3）在400 ℃以下慢冷 ，以↓组织应力。
图5 理想冷却速度
常用淬火介质介绍
1．自来水（30℃以下）
冷却特性：在650-400 ℃冷却能力较小、在Ms附近点 冷速极快，淬硬能力较强。
淬透性与淬透层 深度关系：
二、回火的分类和应用
根据回火温度和对淬火钢力学性能的要求，一般 将回火分为三类 ：
定义：是将钢加热到略低于固相线的温度，长时间 保温（10~20 h），以消除成分偏析的热处理工 艺。
加热温度；略低于固相线温度。 亚共析钢：T＝Ac3 + (150℃～300℃) 过共析钢：T＝Accm+(150℃～300℃) 目的：为了消除晶内偏析，使成分均匀化 实质：使合金元素的原子充分扩散。 适用于：合金钢铸件和铸锭。 后续处理：保温10～20小时退火后晶粒较粗大，一
热处理分类
普通热处理：退火、正火、 淬火与回火
表面热处理：表面淬火 化学热处理
形变热处理：控制轧制
§10-1 钢的退火与正火
一、钢的退火
钢的退火：将（组织偏离平衡状态的）钢加热到Ac1 以上或以下温度，保温一定的时间，然后缓慢冷却 （一般为炉冷至550℃后空冷），以获得接近平衡状态 组织的热处理工艺。
4、 淬火冷却介质
理想冷却速度： 1）在Ac1～650℃之
间慢冷，以↓热应力 2）在650℃～400 ℃
之间快冷，以避开“鼻 尖；防发生非M相变 3）在400 ℃以下慢冷 ，以↓组织应力。
图5 理想冷却速度
常用淬火介质介绍
1．自来水（30℃以下）
冷却特性：在650-400 ℃冷却能力较小、在Ms附近点 冷速极快，淬硬能力较强。
淬透性与淬透层 深度关系：
钢的热处理工艺课件(PPT 70张)
1.8
第6章
钢的热处理工艺
6.1 钢的Байду номын сангаас通热处理
6.1.2 正火
正火是将钢加热到Ac3(亚共析钢)和Ac cm(过共析钢)以上30℃～50℃，经 过保温一段时间后，在空气中或在强制流动的空气中冷却到室温的工艺方法。 正火的目的为以下三点。 1. 作为最终热处理 对强度要求不高的零件，正火可以作为最终热处理。正火可以细化晶粒， 使组织均匀化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增多并细化，从而 提高钢的强度、硬度和韧性。 2. 作为预先热处理 截面较大的结构钢件，在淬火或调质处理(淬火加高温回火)前常进行正火 ，可以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的组织。对于含碳量大于 0.77%的碳钢和合金工具钢中存在的网状渗碳体，正火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. 改善切削加工性能 正火可改善低碳钢(含碳量低于0.25%)的切削加工性能。含碳量低于0.25% 的碳钢，退火后硬度过低，切削加工时容易“粘刀”，表面粗糙度很差，通过 正火使硬度提高至140HB～190HB，接近于最佳切削加工硬度，从而改善切削 1.9 加工性能。
1.6
第6章
钢的热处理工艺
6.1 钢的普通热处理
2) 适用范围 完全退火主要适用于含碳量为0.25%～0.77%的亚共析成分的碳钢、合金钢 和工程铸件、锻件和热轧型材。过共析钢不宜采用完全退火，因为过共析钢加热 至Accm以上缓慢冷却时，二次渗碳体会以网状沿奥氏体晶界析出，使钢的强度 、塑性和冲击韧性显著下降。 2. 等温退火 将钢件或毛坯加热至Ac3(或Ac1)以上20℃～30℃，保温一定时间后，较快 地冷却至过冷奥氏体等温转变曲线“鼻尖”温度附近并保温(珠光体转变区)，使 奥氏体转变为珠光体后，再缓慢冷却下来，这种热处理方式为等温退火。 等温退火的目的与完全退火相同，但是等温退火时的转变容易控制，能获得 均匀的预期组织，对于大型制件及合金钢制件较适宜，可大大缩短退火周期。 3. 球化退火 球化退火是将钢件或毛坯加热到略高于 Ac1 的温度，经长时间保温，使钢中二 次渗碳体自发转变为颗粒状(或称球状)渗碳体，然后以缓慢的速度冷却到室温的 工艺方法。 1) 球化退火的目的 降低硬度，均匀组织，改善切削加工性能，为淬火作准备。
钢的热处理及工艺课件(PPT44张)
1、奥氏体的形成过程
一、钢的临界温度 在缓慢加热和冷却 时，其固态转变 的临界温度是由 相图决定。 二、加热时组织转 变 是从室温组织转变 为A组织的过程， 故也称为奥氏体 化（A化）。 P （详述） A化一般包括四个连 续转变过程： F
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E
A AC3 A3 Ar3 Acm Arcm
ACcm
S
Ar1
(Hull–Mehl mechanism for pearlite initiation)
Formation of a binodule. Note that the formation of a in γ 2 (b) can catalyze the formation of u in both γ 1 and γ 2 (c). Light micrograph of a series of uninodules (A) and binodules (B) in a partially transformed eutectoid steel. Note that pearlite initiation is almost exclusively at the grain boundaries. In addition, complete coverage of the boundaries has led to site saturation. The approximate positions of the grain boundaries are delineated by the heavy lines. (Computer enhanced image, from an original in Mehl )
钢在冷却时的组织转变返回
钢经加热获得A组织，其最终性能是由随后的冷却所得到的组织来决定，因 此控制A在冷却时的转变过程是获得所需性能的关键。深入研究A在冷却时的 转变规律则需掌握A冷却方式、过冷A等温转变曲线、过冷A连续冷却转变曲 线等内容。(补充等温转变曲线的建立）
第三章钢的热处理工艺
作去应力退火。 目的：去应力，稳定尺寸，防止变形和开裂。 工艺： n 加热温度：小于Ac1，500～650℃，铸件为500～
550℃，焊件为500～600℃（大焊件用火焰或工频 感应加热局部退火）。 n 保温时间：由工件的尺寸和装炉量决定。钢 3min/mm，铸铁6min/mm。 n 冷却：缓冷，以免产生新的应力。
600 ℃以后出炉空冷。
第三章钢的热处理工艺
❖ 工艺类型： 普通球化退火、等温球化退火、循环球化退火 注意：普通球化退火效果较差，等温球化退火效果较 好，循环球化退火的效果最佳，但考虑生产成本，一 般用等温球化退火，成本不高效果又好。
第三章钢的热处理工艺
５、扩散退火（均匀化退火） 定义：将钢锭或锻件加热到稍低于固相线以下某温度
第三章钢的热处理工艺
❖ 问题：
• 一般扩散退火加热温度高，时间长，晶粒会粗大， 扩散退火之后要进行一次完全退火或正火来进行细 化晶粒，消除过热缺陷。
• 周期长、能耗大、氧化脱碳严重、成本高 故：有时可采用完全退火来代替。
第三章钢的热处理工艺
６、去应力退火 定义：为消除铸锻焊件的内应力而进行的退火叫
第三章钢的热处理工艺
３、亚共析钢的不完全退火： 定义：将钢加热到Ａc１以上30～50℃、保温、得
到不完全奥氏体后，缓冷得到近于平衡组织的热 处理工艺。 目的：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，减小内 应力，改善切削加工性 适用钢种：亚共析钢中无大缺陷 工艺参数：加热温度ＡC1＋20～30℃, 加热时间、冷却同上。优点是节能、节时
第三章钢的热处理工艺
❖ 工艺参数： ▪ 加热温度：ＡＣ３＋20～30℃ ▪ 原则：得到单相Ａ，又防止Ａ晶粒粗大 ▪ 保温时间： ▪ 在箱式炉中：τ＝ＫＤ （单位: min, K=1.5 ～ 2.0min/mm，D:工件有效厚
550℃，焊件为500～600℃（大焊件用火焰或工频 感应加热局部退火）。 n 保温时间：由工件的尺寸和装炉量决定。钢 3min/mm，铸铁6min/mm。 n 冷却：缓冷，以免产生新的应力。
600 ℃以后出炉空冷。
第三章钢的热处理工艺
❖ 工艺类型： 普通球化退火、等温球化退火、循环球化退火 注意：普通球化退火效果较差，等温球化退火效果较 好，循环球化退火的效果最佳，但考虑生产成本，一 般用等温球化退火，成本不高效果又好。
第三章钢的热处理工艺
５、扩散退火（均匀化退火） 定义：将钢锭或锻件加热到稍低于固相线以下某温度
第三章钢的热处理工艺
❖ 问题：
• 一般扩散退火加热温度高，时间长，晶粒会粗大， 扩散退火之后要进行一次完全退火或正火来进行细 化晶粒，消除过热缺陷。
• 周期长、能耗大、氧化脱碳严重、成本高 故：有时可采用完全退火来代替。
第三章钢的热处理工艺
６、去应力退火 定义：为消除铸锻焊件的内应力而进行的退火叫
第三章钢的热处理工艺
３、亚共析钢的不完全退火： 定义：将钢加热到Ａc１以上30～50℃、保温、得
到不完全奥氏体后，缓冷得到近于平衡组织的热 处理工艺。 目的：细化晶粒，均匀组织，降低硬度，减小内 应力，改善切削加工性 适用钢种：亚共析钢中无大缺陷 工艺参数：加热温度ＡC1＋20～30℃, 加热时间、冷却同上。优点是节能、节时
第三章钢的热处理工艺
❖ 工艺参数： ▪ 加热温度：ＡＣ３＋20～30℃ ▪ 原则：得到单相Ａ，又防止Ａ晶粒粗大 ▪ 保温时间： ▪ 在箱式炉中：τ＝ＫＤ （单位: min, K=1.5 ～ 2.0min/mm，D:工件有效厚
钢的普通热处理工艺
（2）正火后的组织
wc＜0.6%的钢正火后P量增多，F量下降。 wc=0.6－1.4%的钢正火后一般不出现先析相。
8.1.2 钢的正火
（3）正火的应用
① 作为普通结构件、大型结构件的最终热处 理，可代替调质处理，减小开裂倾向；
② 作为低碳（合金）钢的预先热处理，可提 高硬度（160-230HBS），改善其切削加工性。
8.2.3 冷却介质的选择
（2）常用的冷却介质
②油：优点是在300～200℃之间冷却能力较低，有利于防 止工件的变形与开裂； 缺点是在650～ 400℃之间冷却 能力也较低，不 利于工件淬硬。
应用范围：合金 钢或小尺寸碳钢 工件。
8.2.3 冷却介质的选择
（2）常用的冷却介质
③ 盐浴碱浴：特点是沸点高，冷却能力介于水和油之间。 主要用于分级淬火和等温淬火，以处理形状复杂、尺寸较 小、变形要求严格的工具等。
机械工程材料
钢的普通热处理工艺
第8讲 钢的普通热处理工艺
教学目的: 熟悉热处理工艺对钢机械性能的影响，熟练
掌握退火、正火、淬火、回火等四种基本的热处 理工艺，学会运用钢的奥氏体等温转变曲线分析 热处理过程中钢的组织转变。 教学内容：
8.1 钢的退火与正火 8.2 钢的淬火 8.3 钢的回火
第8讲 钢的普通热处理
（2）球化退火
加热温度：
AC1+20～30℃
直接目的： 降低硬度，提高切
削加工性能 适用范围：
共析钢、过共析钢
温度，℃
完全退火 球化退火
Ac3 Ac1
时间，min
8.1.1 钢的退火
（2）球化退火
组织：F（基体）+ Fe3C (球状）
8.1.1 钢的退火
wc＜0.6%的钢正火后P量增多，F量下降。 wc=0.6－1.4%的钢正火后一般不出现先析相。
8.1.2 钢的正火
（3）正火的应用
① 作为普通结构件、大型结构件的最终热处 理，可代替调质处理，减小开裂倾向；
② 作为低碳（合金）钢的预先热处理，可提 高硬度（160-230HBS），改善其切削加工性。
8.2.3 冷却介质的选择
（2）常用的冷却介质
②油：优点是在300～200℃之间冷却能力较低，有利于防 止工件的变形与开裂； 缺点是在650～ 400℃之间冷却 能力也较低，不 利于工件淬硬。
应用范围：合金 钢或小尺寸碳钢 工件。
8.2.3 冷却介质的选择
（2）常用的冷却介质
③ 盐浴碱浴：特点是沸点高，冷却能力介于水和油之间。 主要用于分级淬火和等温淬火，以处理形状复杂、尺寸较 小、变形要求严格的工具等。
机械工程材料
钢的普通热处理工艺
第8讲 钢的普通热处理工艺
教学目的: 熟悉热处理工艺对钢机械性能的影响，熟练
掌握退火、正火、淬火、回火等四种基本的热处 理工艺，学会运用钢的奥氏体等温转变曲线分析 热处理过程中钢的组织转变。 教学内容：
8.1 钢的退火与正火 8.2 钢的淬火 8.3 钢的回火
第8讲 钢的普通热处理
（2）球化退火
加热温度：
AC1+20～30℃
直接目的： 降低硬度，提高切
削加工性能 适用范围：
共析钢、过共析钢
温度，℃
完全退火 球化退火
Ac3 Ac1
时间，min
8.1.1 钢的退火
（2）球化退火
组织：F（基体）+ Fe3C (球状）
8.1.1 钢的退火
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σs (Mpa) 300~400
δ (%) 5~15
ψ
αk HB
(%) (kJ.m-2)
20~40 200~400 230
完全退火 600~700 300~350 15~20 40~50 400~600 200
完全退火后强硬度有所下降，而塑韧性较大幅度提高。 主要目的：改善组织均匀性以及加工性能。
（2）球化退火 ——不完全退火的一种
第九章 钢的热处理工艺
本章目的 介绍钢的常用热处理工艺及其应用。
本章重点 1）各类热处理（退火、正火、淬火、回火）工艺—组织 －性能－应用的规律和特点； 2）淬透性、淬硬性的概念与应用。
Ω 热处理分类
普通热处理：”四把火” 退火、正火、淬火、回火
表面热处理：表面热处理（淬火） 化学热处理
形变热处理：控制轧制（形变） 控制冷却
正火)以细化晶粒
（5）再结晶退火与去应力退火
工艺 名称
工艺规范
目的
适用范围
再结晶 退火①
T
去应力 退火②
AC1 650~700 ℃ 300~0 ℃
① ②
t
① 消除加工硬化 ② 完全消除残余 应力
消除内应力，防 工件变形
冷塑性变形件
铸、锻、焊、 冲压、机加工 件
二、正火目的、用途和工艺
1. 定义
§9-1 钢的退火与正火
一、退火
1、定义
钢加热到适当温度，保温一定时间后缓慢随炉 冷却或控制其冷速，获得平衡组织的工艺。
参见教材“高于或低于AC1”
S
AC1
2、分类
（1）高温退火
完全退火 不完全退火
（相变重结晶退火） 球化退火
T加热>AC1
等温退火
扩散退火
（2）低温退火 T加热<AC1
去应力退火 再结晶退火.
片状与球状珠光体组织切削性能比较
粒(球)状珠 光体
层片状珠光体 刀具
T12钢完全退火与球化退火后性能比较
状态
σb(Mpa) δ(%)
ψ(%)
HB
完全退火
810
15
30
230
球化退火
620
20
40
180
T12钢球化退火与完全退火的性能比较： 球化退火的强硬度更低，塑韧性更好，利于切削加工。
T12钢完全退火与球化退火后组织比较
3、退火目的
总体：改善组织；提高性能。
① 降低硬度，改善切削加工性能； 适合机加工的硬度范围：150~250 HB
② 细化晶粒；均匀组织； ③ 消除内应力。
注：实现目的 ② 时，往往用正火代替退火。
4、退火工艺及特点
（1） 完全退火
工艺规范
特点
目的
适用范围
①工艺： ① ↓硬度，改 亚共析钢、合
T
完全退火、球化退火的工艺缺陷： 周期长；变温转变——组织大小不均
——开发出等温退火。
（3） 等温退火
T AC3 +20~30℃
AC1 +20~30℃
Ar1 -20~30℃
AC3
Ac1 Ar1
——普通退火 ——等温完全退火 ——等温球化退火
t
——是完全退火、球化退火工艺的改进
等温退火优势
1）缩短工艺时间：高速钢 40h→20h； 2）组织均匀：碳化物球大小一致。
MS
淬火 VC
VC ′
一、淬火加热工艺参数的选择 1、淬火加热温度
（1）化学成分： ➢ 碳钢： 亚共析钢： AC3 +30~50℃
过共析钢： AC1 +30~50℃ ➢ 低合金钢：AC3 或AC1 +50~100 ℃ ➢ 高合金钢：AC3 或AC1 +300~400 ℃ （2）工件尺寸、形状、淬火介质等。
AC3 A+F
M+F M+AR
ACm A + Fe3C
AC1 M+AR+ Fe3C
状态 正火
σb (MPa)
700~800
δ
αk
HB
(%)
(J.cm-2)
15~20 50~80 220
完全退火 650~700
15~20 40~60
180
注：正火态强硬度与塑韧性均较高
三、正火与退火的选用
➢ C%<0.25%低碳钢 —— 多用正火；提高硬度 ➢ C%: 0.25~0.5% —— 可正火、可完全退火 ➢ C%: 0.5~0.75% —— 完全退火； ➢ C%>0.75% —— 球化退火 ➢ C%>0.9% —— 有网状碳化物
870~880 ℃
T
4h
720~740 ℃
3h
等 温 退 火
普 通 退 t火
高速钢等温退火与普通退火工艺曲线
（4）扩散（均匀化）退火
工艺规范
特点
目的 适用范围
T
AC3或ACm+ 200~300℃
AC3或ACm
t
(1)高温、长时 消除或减 合金钢锭
间；
轻偏析、 大型铸钢
(2)需再经重结晶 带状组织 件 工艺(完全退火或 等
┗ 正火(消网)＋球化退火
注意：1、退火与正火—珠光体类型组织的应用；
2、能用正火处则不用退火。 正火可作为大件或不 重要工件的最终热处理，而退火一般不作为最终热处理
§9-2 钢的淬火与回火
淬火：AC3 或AC1以上奥氏体化， V冷> VC急剧冷 却，获马氏体组织。
等温淬火——B下。
AC1
等温淬火
中钢冷加却热，到以AC获3 或得A接C近m以平上衡的状A态区组域织，的保工持艺一—定又时称间常后化在。空气
2. 目的
① 细化晶粒，消除铸锻焊件组织缺陷； ② 提高低碳钢硬度，改善切削加工性能； ③ 消除高碳钢网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备； ④ 型材或大型复杂铸钢件的最终热处理。
正火与退火的区别
工艺规范
特点
目的
适用范围
T
ACm或AC3
AC1 +20~30℃
①工艺： ① 降低(过)共
不完全奥氏 体化 AC1 ②组织：
析钢硬度适合 切削；
②为最终热处
球状(粒状)珠 光体
理（淬火与低 温回火）做组
织准备
t
含碳量较 高的工、 模具钢的 预备热处 理
工艺关键：
① Fe3C形态控制 ←控制奥氏体化程度。 ② K球的大小控制 ←控制过冷奥氏体冷却转变的温度。
AC3 +20~30℃
完全奥氏 善切削加工性 金钢的铸、锻、
AC3 AC1
体化 ②组织：
能；
热轧、焊件的
② 细化晶粒； 预备热处理(切
③ 消除内应力；削加工前或热
层片状珠 光体
④减轻组织不
均匀性(消除魏
处理前的预备 热处理)
t
氏组织等)
45钢锻造后与完全退火后机械性能
状态 锻造
σb (Mpa) 650~750
➢ 加热温度较高； ➢ 冷却速度较快； ➢ 获得组织较细(索氏体)； ➢ 强硬度与塑韧性较高； ➢ 生产效率较高。
①正火 ②退火 ①②
碳钢正火与退火后的硬度（HB）
状态
退火 正火
软的
～125 ～140
结构钢 中等的
～160 ～190
硬的
～185 ～230
工具钢
～220 ～270
正火与退火态45钢机械性能