工艺第62章钢的退火与正火.pptx
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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。
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。
退火正火淬火及回火.ppt
间的比较，是通过尺寸、冷却介质相同时的淬硬层深度来 确定的。
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。 淬硬层深度与工件尺寸有关,设计时应注意尺寸效应。
四、钢的回火
回火是指将淬火钢加热到 某温度保温适当时间后， 置于空气或水中冷却的工 艺。
螺杆表面的 淬火裂纹
1、回火的目的
⑴减少或消除淬火内应力 防止变形或开裂。
⑵获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回 火可调整硬度、韧性。
⑶对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用
规定条件下淬硬层深度来表示。
淬硬层深度是指由工件 表面到半马氏体区 (50%M + 50%P)的深 度。
淬硬性是指钢淬火后所
能达到的最高硬度，即
硬化能力.
M深量度和的硬变度化随
②淬透性与淬硬层深度的关系 同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、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
过共析钢 淬火温度: Ac1+30-50℃. 淬火使钢硬度、耐磨性下降，
脆性、变形开裂倾向增加
T12钢（含1.2%C）正常淬火组织
2、淬火介质
目前还没有找到理想的淬火介质。 常用淬火介质是水和油. 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使
用于形状简单的碳钢件。
油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小， 使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。
从而获得下贝氏体组织的淬火方法。 经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小. 适用于形状复杂及要求较高的小型件。
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。 淬硬层深度与工件尺寸有关,设计时应注意尺寸效应。
四、钢的回火
回火是指将淬火钢加热到 某温度保温适当时间后， 置于空气或水中冷却的工 艺。
螺杆表面的 淬火裂纹
1、回火的目的
⑴减少或消除淬火内应力 防止变形或开裂。
⑵获得所需要的力学性能。淬火钢一般硬度高，脆性大，回 火可调整硬度、韧性。
⑶对于某些高淬透性的钢，空冷即可淬火，如采用
规定条件下淬硬层深度来表示。
淬硬层深度是指由工件 表面到半马氏体区 (50%M + 50%P)的深 度。
淬硬性是指钢淬火后所
能达到的最高硬度，即
硬化能力.
M深量度和的硬变度化随
②淬透性与淬硬层深度的关系 同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、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
过共析钢 淬火温度: Ac1+30-50℃. 淬火使钢硬度、耐磨性下降，
脆性、变形开裂倾向增加
T12钢（含1.2%C）正常淬火组织
2、淬火介质
目前还没有找到理想的淬火介质。 常用淬火介质是水和油. 水的冷却能力强，但低温却能力太大，只使
用于形状简单的碳钢件。
油在低温区冷却能力较理想，但高温区冷却能力太小， 使用于合金钢和小尺寸的碳钢件。
从而获得下贝氏体组织的淬火方法。 经等温淬火零件具有良好的综合力学性能，淬火应力小. 适用于形状复杂及要求较高的小型件。
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：
钢的退火与正火.正式版PPT文档
6
一、钢的退火 3.球化退火 为使工件中的碳化物球状化而进行的退火。 应用范围：含碳量较高的合金钢。 目的：使钢中碳化物呈球状化，以降低硬度，改 善切削加工性能，为以后的淬火做好准备。 T10刚球化退火.wmv
T8钢球化退火显微组织
7
一、钢的退火 4.去应力退火 为去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接5
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。
16
• 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。
17
• 3.分级淬火法 • 分级淬火法是把加热好的工件先投入温度
稍高的盐浴或碱浴中快速冷却停留一段时 间，待其表面与心部达到介质温度后取出 空冷的淬火方法。 • 分级淬火法比双液淬火法进一步减少了应 力和变形，操作较容易。 • 由于盐浴、碱浴的冷却能力小，故分级淬 火法适用于形状较复杂、尺寸较小的工件。
45钢加热温度到820℃。但冷却的方式不同， 退火是采用缓慢冷却，如埋入沙、灰中或 随炉温逐渐冷却，以消内部应力；正火是 将工件暴露在空气中冷却。相比之下，正 火冷却的速度要快，目的是要得到细化的 组织结构，工件的硬度和强度较退火处理 高，一般正火适用于提高低碳钢的硬度。
11
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。 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。 为使工件中的碳化物球状化而进行的退火。 45钢锻件完全退火操作 淬透性是指钢经淬火获得淬硬层深度的能力，淬透性越好，淬硬层越厚。 由于盐浴、碱浴的冷却能力小，故分级淬火法适用于形状较复杂、尺寸较小的工件。 （1）低温回火 150～250度 淬硬性是指钢经过淬火后能达到的最高硬度，主要取决于钢中碳的质量分数，碳的质量分数越高，获得的硬度越高。 正火的应用与退火一样 提高塑形和韧性，以利于冷变形加工； 由于淬火内应力小，因此能有效地防止工件变形和开裂，但等温淬火法的缺点是生产周期较长又需要一定的设备。 一般来说，碳质量分数相同的碳素钢与合金钢的淬硬性没有差别，而合金钢的淬透性高于碳素钢。 应用范围：中碳钢，经渗碳处理的低合金钢及冲压件等 目的：使钢中碳化物呈球状化，以降低硬度，改善切削加工性能，为以后的淬火做好准备。 分级淬火法是把加热好的工件先投入温度稍高的盐浴或碱浴中快速冷却停留一段时间，待其表面与心部达到介质温度后取出空冷的淬 火方法。 由于盐浴、碱浴的冷却能力小，故分级淬火法适用于形状较复杂、尺寸较小的工件。
一、钢的退火 3.球化退火 为使工件中的碳化物球状化而进行的退火。 应用范围：含碳量较高的合金钢。 目的：使钢中碳化物呈球状化，以降低硬度，改 善切削加工性能，为以后的淬火做好准备。 T10刚球化退火.wmv
T8钢球化退火显微组织
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一、钢的退火 4.去应力退火 为去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接5
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。
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• 3.分级淬火法 • 分级淬火法是把加热好的工件先投入温度
稍高的盐浴或碱浴中快速冷却停留一段时 间，待其表面与心部达到介质温度后取出 空冷的淬火方法。 • 分级淬火法比双液淬火法进一步减少了应 力和变形，操作较容易。 • 由于盐浴、碱浴的冷却能力小，故分级淬 火法适用于形状较复杂、尺寸较小的工件。
45钢加热温度到820℃。但冷却的方式不同， 退火是采用缓慢冷却，如埋入沙、灰中或 随炉温逐渐冷却，以消内部应力；正火是 将工件暴露在空气中冷却。相比之下，正 火冷却的速度要快，目的是要得到细化的 组织结构，工件的硬度和强度较退火处理 高，一般正火适用于提高低碳钢的硬度。
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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。 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。 为使工件中的碳化物球状化而进行的退火。 45钢锻件完全退火操作 淬透性是指钢经淬火获得淬硬层深度的能力，淬透性越好，淬硬层越厚。 由于盐浴、碱浴的冷却能力小，故分级淬火法适用于形状较复杂、尺寸较小的工件。 （1）低温回火 150～250度 淬硬性是指钢经过淬火后能达到的最高硬度，主要取决于钢中碳的质量分数，碳的质量分数越高，获得的硬度越高。 正火的应用与退火一样 提高塑形和韧性，以利于冷变形加工； 由于淬火内应力小，因此能有效地防止工件变形和开裂，但等温淬火法的缺点是生产周期较长又需要一定的设备。 一般来说，碳质量分数相同的碳素钢与合金钢的淬硬性没有差别，而合金钢的淬透性高于碳素钢。 应用范围：中碳钢，经渗碳处理的低合金钢及冲压件等 目的：使钢中碳化物呈球状化，以降低硬度，改善切削加工性能，为以后的淬火做好准备。 分级淬火法是把加热好的工件先投入温度稍高的盐浴或碱浴中快速冷却停留一段时间，待其表面与心部达到介质温度后取出空冷的淬 火方法。 由于盐浴、碱浴的冷却能力小，故分级淬火法适用于形状较复杂、尺寸较小的工件。
《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
《钢的淬火与回火》课件
深入研究淬火与回火的物理和化学机制，优化工艺参数，提高工件的性能和稳定性。
03
02
01
03
新型环保介质开发
研发新型环保的淬火介质和回火材料，降低对环境的污染和破坏。
01
减少能源消耗
研究节能型的淬火与回火工艺，降低能源消耗和碳排放，实现绿色生产。
02
废弃物资源化利用
对淬火与回火过程中产生的废弃物进行资源化利用，减少对环境的负担。
目的
淬火的方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。
方法
淬火过程包括加热、保温和冷却三个阶段。加热阶段是将钢加热到奥氏体化温度；保温阶段是为了保证奥氏体化充分进行；冷却阶段是将钢迅速冷却至室温，使奥氏体转变为马氏体。
过程
淬火后的组织主要包括马氏体、残余奥氏体和少量未转变的铁素体。马氏体的形态和分布对钢的性能有重要影响。
淬火后的钢具有较高的硬度和强度，但同时也存在较大的脆性。为了获得良好的综合性能，通常需要对淬火后的钢进行回火处理。
性能
组织
CHAPTER
钢的回火
02
定义
回火是钢淬火后加热到低于临界点某一温度，并保温一定时间，然后冷却到室温的一种热处理工艺。
目的
消除淬火产生的内应力，提高钢的塑性和韧性，获得良好的力学性能和稳定组织。
组织：回火后钢的组织转变为多相混合组织，包括铁素体、奥氏体和碳化物。
CHAPTER
淬火与回火的关系
03
淬火的目的是通过快速冷却使钢的内部组织转变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。
回火的目的是通过加热使钢的内部组织进行转变，消除淬火过程中产生的内应力，提高钢的韧性和塑性。
淬火与回火是钢铁热处理工艺中的两个重要环节，二者相互关联，相互影响。淬火是回火的基础，回火的质量直接影响淬火的效果。
03
02
01
03
新型环保介质开发
研发新型环保的淬火介质和回火材料，降低对环境的污染和破坏。
01
减少能源消耗
研究节能型的淬火与回火工艺，降低能源消耗和碳排放，实现绿色生产。
02
废弃物资源化利用
对淬火与回火过程中产生的废弃物进行资源化利用，减少对环境的负担。
目的
淬火的方法包括单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。
方法
淬火过程包括加热、保温和冷却三个阶段。加热阶段是将钢加热到奥氏体化温度；保温阶段是为了保证奥氏体化充分进行；冷却阶段是将钢迅速冷却至室温，使奥氏体转变为马氏体。
过程
淬火后的组织主要包括马氏体、残余奥氏体和少量未转变的铁素体。马氏体的形态和分布对钢的性能有重要影响。
淬火后的钢具有较高的硬度和强度，但同时也存在较大的脆性。为了获得良好的综合性能，通常需要对淬火后的钢进行回火处理。
性能
组织
CHAPTER
钢的回火
02
定义
回火是钢淬火后加热到低于临界点某一温度，并保温一定时间，然后冷却到室温的一种热处理工艺。
目的
消除淬火产生的内应力，提高钢的塑性和韧性，获得良好的力学性能和稳定组织。
组织：回火后钢的组织转变为多相混合组织，包括铁素体、奥氏体和碳化物。
CHAPTER
淬火与回火的关系
03
淬火的目的是通过快速冷却使钢的内部组织转变为马氏体，从而提高钢的硬度和强度。
回火的目的是通过加热使钢的内部组织进行转变，消除淬火过程中产生的内应力，提高钢的韧性和塑性。
淬火与回火是钢铁热处理工艺中的两个重要环节，二者相互关联，相互影响。淬火是回火的基础，回火的质量直接影响淬火的效果。
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
热处理的基本方法(正火与退火)PPT课件
加热温度:Ac1＋20～30℃。冷却速度:不大于
50℃/h
2、目的：
降低硬度，便于切削加工，防止淬火加热时 奥氏体晶粒粗大，减小工件变形和开裂倾向。
3、说明：
将片层的珠光体转变为球状形细小颗粒的 备注：碳素工具钢、合金工具钢、
渗碳体。弥散分布在铁素体之中。
滚动轴承钢等，这些锻件加工后必
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1、概念：
加热温度Ac3（Accm) +（30~50℃），保温然后空冷。
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2、目的及用途：
为消除网状碳化物，过共析钢的球化退火提供细片状球光体，
改善组织，消除热加工缺陷。如消除粗大铁素体块，消除魏氏组 织。
提高硬度，改善切削加工性能。
加工。
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每一步的积累都会铸造美好的明天
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细化晶粒,降低硬度,改善切削性能,消除 内应力。 3、适用范围
含碳0.30-0.60%的亚共析钢（中碳钢） 及低、中碳合金结构钢的 锻件、铸件、 热轧型材，有时也用于焊接件。
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备注：过共析钢不能采用完全退火，
因为会产生网状渗碳体。
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(3)退火的工艺：
②球化退火 1、概念：
使钢中的碳化物球化，或获得球状珠光体的 退火工艺。
加热时必须保证碳化物全部溶入奥氏体中，为抑制自由碳化物的析出使其 获得伪共析组织，采用较大冷速，如鼓风，喷雾，甚至油冷，水冷至Ar1点 以下，取出空冷。 4．双重正火
钢的退火、正火、淬火和回火
未经淬火的钢回火无意义，而淬 火钢不回火在放置使用过程中易 变形或开裂。钢经淬火后应立即 进行回火。
2、钢在回火时的转变 淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。随
加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。
网带式回火电炉
回火时组织转变 ①马氏体的分解 100℃回火时，钢的组织无变化。 100-200℃加热时，马氏体将发生分解,从马氏体中析出-碳
球状珠光体
⑷ 去应力退火
将工件缓慢加热（100～150 ℃/小 时）到500~600℃ ，经过一段保温 后，随炉缓慢冷却到300~200 ℃以 下，再出炉空冷。
主要用来消除热加工、冷加工等 工件中的残余内应力。
一般情况下，去应力退火应安排 在精加工之前，或在淬火之前。
二、正火 正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到
1、淬火温度 （1）碳钢 亚共析钢
淬火温度为Ac3+3050℃。
预备热处理组织为退 火或正火组织。
亚共析钢淬火组织： 0.5%C时为M 0.5%C时为M+A’。
45钢(含0.45%C)正常淬火组织
65MnV钢(0.65%C) 淬火组织
在Ac1~ Ac3之间的加热淬火 为亚温淬火。 •
规定条件下淬硬层深度来表示。
淬硬层深度是指由工件 表面到半马氏体区 (50%M + 50%P)的深 度。
淬硬性是指钢淬火后所
能达到的最高硬度，即
硬化能力.
M深量度和的硬变度化随
②淬透性与淬硬层深度的关系 同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、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
Ac3+30~50℃保温 后缓冷的退火工艺， 主要用于亚共析 钢.
2、钢在回火时的转变 淬火钢回火时的组织转变主要发生在加热阶段。随
加热温度升高，淬火钢的组织发生四个阶段变化。
网带式回火电炉
回火时组织转变 ①马氏体的分解 100℃回火时，钢的组织无变化。 100-200℃加热时，马氏体将发生分解,从马氏体中析出-碳
球状珠光体
⑷ 去应力退火
将工件缓慢加热（100～150 ℃/小 时）到500~600℃ ，经过一段保温 后，随炉缓慢冷却到300~200 ℃以 下，再出炉空冷。
主要用来消除热加工、冷加工等 工件中的残余内应力。
一般情况下，去应力退火应安排 在精加工之前，或在淬火之前。
二、正火 正火是将亚共析钢加热到Ac3+30~ 50℃，共析钢加热到
1、淬火温度 （1）碳钢 亚共析钢
淬火温度为Ac3+3050℃。
预备热处理组织为退 火或正火组织。
亚共析钢淬火组织： 0.5%C时为M 0.5%C时为M+A’。
45钢(含0.45%C)正常淬火组织
65MnV钢(0.65%C) 淬火组织
在Ac1~ Ac3之间的加热淬火 为亚温淬火。 •
规定条件下淬硬层深度来表示。
淬硬层深度是指由工件 表面到半马氏体区 (50%M + 50%P)的深 度。
淬硬性是指钢淬火后所
能达到的最高硬度，即
硬化能力.
M深量度和的硬变度化随
②淬透性与淬硬层深度的关系 同一材料的淬硬层深度与工件尺寸、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
Ac3+30~50℃保温 后缓冷的退火工艺， 主要用于亚共析 钢.
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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
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
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。
火等。
第二章 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
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：
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
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。
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
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
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
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
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
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。