热处理的基本方法(淬火与回火)
常见热处理—淬火与回火
（1）低温回火
回火温度：150～250℃
目的：
降低淬火内应力，提高韧性，并保持高硬度和耐磨性。 主要用于硬而耐磨的零件。
（2）中温回火
回火温度：250～500℃
目的：
使淬火钢件具有高的弹性极限、屈服强度和适当的 韧性。
主要用于弹性零件（如弹簧、发条）和热锻模具等。
（3）高温回火
回火温度：500～650℃
4、淬火后的钢，随回火温度的升高，其强度和硬度
也提高。
（）
答案：×
5、刚在回火后，内部组织不发生变化。 （ ）
答案：×
6、淬火钢进行回火的最主要目的是减少或消除内应
力。
（）
答案：√
小结：
淬火与回火工艺过程、目的及应用。
作业：练习册P32～33
（2）淬透性 淬透性是指钢经淬火获得淬硬层深度的能力，淬透
性愈好，淬硬层愈厚。
2、回火
将已经淬火的工件加热到临界点以下的适当温度 （低于727℃)保温一定时间，然后用符合要求的方法 冷却的热处理工艺。
目的：
消除淬火时产生的内应力，降低硬度和脆性，以取 得所需的力学性能。
按回火温度分成三个：
（1）低温回火 （2）中温回火 （3）高温回火
项目二 常见热处理
—Байду номын сангаас 淬火与回火
一. 普通热处理
普通热处理有退火、淬火、回火和正火四种基本工艺。 俗称“四把火”。
1、淬火
将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后放入 淬火剂中快速冷却的热处理艺。
目的：
是提高钢的硬度、强度和耐磨性。
淬火工艺有两个概念：
（1）淬硬性 淬硬性是指钢经淬火后能达到的最高硬度。
退火、正火、淬火、回火工艺
退火、正火、淬火、回火工艺金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展，人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。
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 ）。
热处理的4种方法
钢铁热处理的四种基本工艺什么是退火钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火是将金属或合金加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
退火的目的：退火所能达到的目的主在是：消除锻件及焊接结构的应力，消除冷加工后的加工应力，避免零件在加热和使用过程中产生变形及开裂；消除铸件和锻件的不均匀组织和粗大晶粒，消除合金钢硬而脆的特性，改善其切削加工的性能，胀管时的管头，胀接前也要进行退火。
(1) 降低硬度，改善切削加工性；(2)消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；(3)细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。
在生产中，退火工艺应用很广泛。
根据工件要求退火的目的不同，退火的工艺规范有多种，常用的有完全退火、球化退火、和去应力退火等。
正火与退火的区别，处理温度正火的冷却速度比退火快，得到的组织较细，工件的强度和硬度比退火高。
对于高碳钢的工件，正火后硬度偏高，切削加工性能变差，故宜采用退火工艺。
从经济方面考虑，正火比退火的生产周期短，设备利用率高，生产效率高，节约能源、降低成本以及操作简便，所以在满足工作性能及加工要求的条件下，应尽量以正火代替退火。
退火和正火可在电阻炉或煤、油、煤气炉中进行，最常用的是电阻炉。
电阻炉是利用电流通过电阻丝产生的热量来加热工件，同时用热电偶等电热仪表控制温度，操作简单、温度准确。
在加热过程中，由于工件与外界介质在高温下发生化学反应，当加热温度和加热速度控制不当或装炉不合适时，会造成工件氧化、脱碳、过热、过烧及变形等缺陷。
因此要严格控制加热温度和加热速度等。
图2-2为退火和正火的加热温度范围。
什么样叫金属冷加工硬化现象？在工程中，有时需用对钢件进行冷加工，如锻打、压延、弯曲、冲压等。
当冷加工产生塑性变形时，不但其外形发生了变化，其内部的晶粒形状也会发生变化，晶粒沿受力方向被拉长。
冷加工塑性变形较大时，还会产生较大内应力。
这种现象称为冷加工硬化。
利用冷加工硬化对钢材使用强度的提高是有限的，而冷加工硬化引起的塑性降低及残存的内应力则是有害的。
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。
钢的淬火和回火
对于共析钢和过共析钢，淬火温度为Ac1+ （30-50）℃。共析钢淬火后的组织为马氏体 和少量残余奥氏体。过共析钢由于淬火前经过 球化退火，因而淬火后组织为细马氏体加颗粒 状的渗碳体和少量残余奥氏体，如下图所示。 分散分布的颗粒状渗碳体对提高钢的硬度和耐 磨性有利。如果将过共析钢加热到Accm以上， 则由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提高，使淬火 后马氏体晶粒也粗大，且残余奥氏体量增多， 这将使钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开 裂倾向增加。
淬透性的应用
力学性能是机械设计中选材的主要依据，而钢 的淬透性又直接影响其热处理后的力学性能。 因此，在选材时，必须对钢的淬透性有充分的 了解。
图为两种淬透性不同的钢制成相同的轴经调质处理后， 其力学性能的比较。高淬透性的钢的整个截面都是回火索 氏体组织，力学性能均匀，强度高，韧性好。低淬透性钢 的心部组织为片状索氏体加铁素体，韧性差。
淬火方法
采用适当的淬火 方法可以弥补冷 却介质的不足， 常用的淬火方法 如图所示。
1）单介质淬火方法
将加热工件在一种介质中连续冷却到室温的淬 火方法。如水淬和油淬都属于这种方法。该方 法操作简单，易实现机械化，应用较广。
2）双介质淬火
是指将工件先在一种冷却能力较强的介质中 冷却，避免珠光体转变，然后转入另一种冷却 能力较弱的介质中发生马氏体转变的方法。常 用的方法是水淬油冷或油淬空冷。其优点是冷 却比较理想，缺点是第一种介质中停留时间不 易控制，需要有实践经验。该方法主要用于形 状复杂的碳钢工件及大型合金钢工件。
温 度
Ac3
Ar1
时间
3. 控制马氏体组织形态的热处理
低碳马氏体淬火 中碳钢高温淬火 高碳钢低温短时加热淬火 低碳合金钢复合组织淬火
热处理培训资料
热处理培训资料热处理是一项重要的材料加工技术，在各个行业中广泛应用。
它通过改变材料的组织结构和性能来提高材料的强度、硬度和耐磨性，从而满足特定的工程要求。
为了帮助大家更好地了解热处理技术，本文将提供一份热处理培训资料，介绍热处理的基本原理、常见方法和注意事项。
一、热处理的基本原理热处理是利用材料在高温下发生相变和晶界扩散的原理，通过加热和冷却的过程来改变材料的组织结构和性能。
常见的几种热处理方法包括淬火、回火、正火、退火等，每种方法都有不同的适用范围和效果。
1. 淬火淬火是将加热至高温状态的金属材料迅速冷却至室温或低温，使其产生明显的组织和性能改变。
通过淬火，材料可以获得高强度和高硬度，但同时也会导致脆性的增加。
因此，在淬火后通常需要进行回火处理以提高材料的韧性和可靠性。
2. 回火回火是将已经淬火的材料加热至适当的温度，然后再经过一段时间的保温处理。
回火的目的是减轻淬火后产生的内应力，并提高材料的塑性和韧性。
回火过程还可以调控材料的硬度和强度，使其达到最佳的性能状态。
3. 正火正火是将材料加热至适当的温度，保温一定时间后进行冷却。
正火的目的是通过控制组织形态和材料的相变来调整材料的性能，以满足特定的工程要求。
正火适用于一些对硬度、强度和韧性要求均有的工件。
4. 退火退火是将已经加工或者变形的材料加热至一定温度，然后经过一定时间的保温处理，最后缓慢冷却。
退火的目的是通过晶界扩散来恢复材料的塑性和韧性，减少材料的内应力和变形。
退火可以改善材料的加工性能，提高材料的韧性和可塑性。
二、热处理的常见方法热处理有许多不同的方法和工艺，下面介绍几种常见的热处理方法：1. 淬火和回火工艺淬火和回火是最常用的热处理方法之一。
淬火可以通过控制冷却速度和介质的选择来改变材料的结构和性能，而回火则可以通过加热和保温的方式来调节材料的硬度和韧性。
2. 预淬火和再回火工艺预淬火和再回火是为了进一步改善材料的组织和性能而进行的热处理工艺。
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。
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
淬火和回火刚才发了个淬火时机的文章，感谢各位朋友在评论区的互动留言，非常感谢，上文说的钢是高碳钢，不适用含铬的不锈钢，也不适用于瑞粉，瑞粉用的是气淬和液氮深冷，至少是这样的热处理用的多，如果用传统的方法，有朋友说也行，但是肯定需要更高的技术和更丰富的经验。
有朋友想了解，淬火时机到来后的油淬以及后期的回火。
在此，我把我认为正确的处理方法与大家分享，未必十分精确，还是希望真正的行家在评论区留言，我将把您的宝贵经验形成文章。
淬火当你满意的时候，这个满意根据您的经验，因为刀片材质的不同，淬火的时机也会稍微不同，这次依然是拿高碳钢为例，昨天在我的微信上有朋友发来托马斯大马热处理的参数。
我在此与大家分享。
托马斯淬火预热淬火炉至1050℃，装料，等温度回升到1050℃以后，保温15分钟。
淬火温度：1050℃保温时间：保温15分钟，厚度大的要适当延长。
淬火介质：淬火油。
回火温度：175℃。
回火时间：1小时。
回火次数：两次。
液氮深冷(非必须)：4小时，1次。
托马斯大马因为是不锈钢大马，他的淬火需要更高的温度。
但是托马斯大马是美国进口，而且都是在美国已经淬过火的，一半的匠人也没机会去尝试给托马斯大马的退火料进行淬火，我还是以高碳钢为例说淬火，以及下文说的回火。
刀片到达临界温度，你需要快速移动。
可能只是几秒钟的时间，你不能失去太多的热量，让充溢这热能的钢条迅速投入淬火油中。
淬火油。
有几种选择，可以用普通植物油，因为它很便宜。
实际上，任何一种油都可以适用于此。
植物油，橄榄油，花生油，机油，二手机油等。
不过，你不能用水。
它太苛刻了，会破裂大部分钢。
在油中来回搅拌，以分解任何可能在那里被捕获的气泡，并确保刀片均匀冷却。
冷却后，你可以拿出来，怎么知道淬火是否成功呢？淬火的成功的标志是硬度上去了。
要测试钢铁，看看是否硬化正确，请拿起一个锉，然后刮刀将锉的角落刮掉。
如果刀硬化成功，那将比锉更硬。
回火淬火后，钢非常硬。
它像玻璃一样脆弱。
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
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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
影响淬透性的因素主要是C曲线的位置，C曲线右移，淬火临界冷却速度减 小，淬透性提高。
.钢的淬火缺陷
(1).氧化与脱碳： a.含义及产生原因：钢在加热时，氧与钢表面作用，形成脆皮称为氧化 脱碳：碳与气体介质作用逸出，使含碳量降低。
b.后果：降低表面硬度，影响尺寸 c.防止与补救：隔绝空气加热
（2）过热与过烧： a.含义及产生原因：加热温度过高晶粒粗化成为过热，加热温度过高出现氧
其淬火温度为770--790℃； 合金钢由于合金元素的影响，加热温度比碳钢高，具体情况可以 查阅热处理手册。
2.淬火介质：
①水及水溶液 在650℃~400℃相对冷却速度较大，常用作碳钢的淬火。
②油 在300℃~200℃间冷却速度比水小，用于
合金钢的淬火。
3.淬火方法
（1）单液淬火 ——形状简单的碳钢件在水中淬火，合金钢和 小尺寸碳 钢件在油中淬火
1.淬火工艺参数
为了获得好的淬火效果，就必须制定正确的淬火工艺参数。
加热温度 根据钢的成分确定，亚共析钢加热到Ac3+30--50℃，共析、过共析钢加 热到Ac1+30--50℃；
（根据铁碳相图进行解释）
例如，45钢的A3=780℃， 其淬火温度为840--860℃ T8、T12钢的Ac1=737℃，
（2）双液淬火——形状复杂的高碳钢工件和尺寸 较大的合金钢件
（3）分级淬火——尺寸较小、形状复杂工件的淬火
（4）等温淬火——形状复杂，尺寸要求较精确，强韧性要求较高的 小型工模具及弹簧等的淬火
3、淬透性与淬硬性
淬硬性是钢在理想条件下淬火硬化所能达到的最高硬度。 取决于M中C%，C%↑→淬硬性↑
❖ 淬透性是指在规定条件下，决定钢淬硬深度 ❖ 和硬度分布的特性。
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，
四火(退火、正火、淬火及回火)
⑵ 等温退火 亚共析钢加热到Ac 亚共析钢加热到 3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到 ℃ 共析、 Ac1+30~50℃，保温后快冷到 1以下的某一温度下停留，待 ℃ 保温后快冷到Ar 以下的某一温度下停留， 相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间。 相变完成后出炉空冷。等较
⑶ 球化退火 球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。 球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。 是将钢中渗碳体球状化的退火工艺 将工件加热到Ac 将工件加热到 1+ 30-50℃ ℃ 保温后缓冷， 保温后缓冷，或者加热后 快冷到略低于 Ar1 的温度 下保温，使珠光体中的渗 下保温， 碳体球化后出炉空冷。 碳体球化后出炉空冷。主 要用于共析、过共析钢。 要用于共析、过共析钢。
2、双液淬火法 、 工件先在一种冷却能力强的 介质中冷，却躲过鼻尖后， 介质中冷，却躲过鼻尖后， 再在另一种冷却能力较弱的 介质中发生马氏体转变的方 法。如水淬油冷，油淬空冷. 如水淬油冷，油淬空冷 优点是冷却理想， 优点是冷却理想，缺点是不 易掌握。用于形状复杂的碳 易掌握。用于形状复杂的碳 钢件及大型合金钢件。 钢件及大型合金钢件。
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，待内外温度均匀后再取出 附近的盐浴或碱浴中淬火 缓冷。 缓冷。 可减少内应力， 可减少内应力，用于小尺寸工 件。
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， 浴中保温足够长时间，从而获得 下贝氏体组织的淬火方法。 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 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。 型件。
真空退火炉
“退火--正火--淬火--回火--调质”区别
钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火→将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却(冷却速度最慢)，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。
正火→将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
淬火→将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。
淬火后钢件变硬，但同时变脆。
GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
按回火温度的不同，可将回火分为低温回火、中温回火、高温回火。
根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种：（一）低温回火（150－250度）低温回火所得组织为回火马氏体。
其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。
它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。
（二）中温回火（250－500度）中温回火所得组织为回火屈氏体。
其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。
因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。
（三）高温回火（500－650度）高温回火所得组织为回火索氏体。
习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。
因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。
回火后硬度一般为HB200－330。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
淬火与回火
淬火将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。
淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。
通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。
另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。
淬火工艺主要用于钢件。
常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。
随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。
与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。
钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体，获得高硬度，然后在适当温度下回火，使工件具有预期的性能。
淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。
为此必须选择合适的冷却方法。
根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。
回火将淬火后的工件重新加热到某一温度范围并保温后，在油中或空气中冷却的操作称为回火。
回火的温度大大低于退火、正火和淬火时的加热温度，因此回火并不使工件材料的组织发生转变。
回火的目的是减小或消除工件在淬火时所形成的内应力，适当降低淬火钢的硬度，减小脆性，使工件获得较好的强度和韧性，即较好的综合机械性能。
根据回火温度不同，回火操作可分为低温回火、中温回火和高温回火。
低温回火回火温度为150～250℃。
低温回火可以部分消除淬火造成的内应力，适当地降低钢的脆性，提高韧性，同时工件仍保持高硬度。
低温回火一般多用于工具、量具。
中温回火回火温度为300～450℃。
淬火工件经中温回火后，可消除大部分内应力，硬度有较大的下降，但是具有一定的韧性和弹性。
解释退火,正火,淬火,回火的含义
解释退火,正火,淬火,回火的含义篇一：退火、正火、淬火和回火是金属热处理中的四种常见方法。
以下是它们的含义和简要解释:1. 退火 (annealing)退火是一种温和的热处理方法，用于消除金属的残余应力和均匀化组织。
退火通常在高温下进行，使金属缓慢加热并保温一段时间，然后缓慢冷却。
这样可以减轻金属的变形和裂纹，并使组织均匀化。
退火通常用于碳钢、合金钢和铜合金等材料。
2. 正火 (normalizing)正火是一种热处理方法，用于改善材料的韧性和塑性。
正火通常在高温下进行，使金属缓慢加热并保温一段时间，然后在空气中冷却。
这样可以消除材料的脆性，增加韧性和塑性，适合用于高温和高压的工作环境。
正火通常用于铝合金、铜合金和钛合金等材料。
3. 淬火 (quenching)淬火是一种热处理方法，用于提高材料的硬度和耐磨性。
淬火通常在高温下进行，使金属缓慢加热并保温一段时间，然后快速冷却。
这样可以使金属内部的组织变得非常紧密，从而增加硬度和耐磨性。
淬火通常用于钢材、轴承钢和工具钢等材料。
4. 回火 (tempering)回火是一种热处理方法，用于改善材料的韧性和强度。
回火通常在高温下进行，使金属缓慢加热并保温一段时间，然后在空气中冷却。
这样可以平衡金属内部的组织，减轻材料的脆性，增加韧性和强度。
回火通常用于高温和高压的工作环境，例如汽车发动机缸盖和连杆等部件。
以上是四种常见金属热处理方法的定义和简要解释。
不同的热处理方法对金属的性能和行为有不同的影响，因此在实际应用中需要根据具体情况选择适当的热处理方法。
篇二：退火、正火、淬火和回火是金属加工过程中常见的热处理工艺。
这些工艺旨在提高金属的硬度、韧性和耐磨性，同时也可以减少金属的变形和开裂风险。
下面是这些工艺的含义和简要说明:1. 退火 (Annealing)退火是一种软化金属的工艺，目的是使金属在加工或铸造后得到均匀的硬度和结构。
通常情况下，金属在加工或铸造后会存在一些应力和硬度不均的问题，退火可以帮助这些金属慢慢软化，从而使其更加均匀和稳定。
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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(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 )
高碳高合金工具钢 ( W18Cr4V )
回复与再结晶：回火使亚结构（位错、孪晶）消失；板条和片状马氏体 特征保留（回复）、消失（再结晶）。
碳化物聚集长大：原棒状、片状、粒状渗碳体消失、溶解，并逐渐球化 长大，越来越粗大。
二、回火组织机械性能
回火组织机械性能取决于回火组织
（请同学们自己根据上述内容进行总结）
硬度
强度
三、合金元素对回火的影响
第二类（高温）回火脆性：（500〜650℃）
是指淬火钢在500-650℃范围内回火后缓冷时出现的脆性。 回火后快冷不出现。多发生在含Cr、Ni、Mn、Si等元素的合金 钢中，
是一种可逆性的回火脆性。
预防措施： （1）高温回火后，在水中快速冷却。
一般适用于较小截面的零件。
（2）加入降低回火脆性倾向的元素Mo或W。 适用大截面零件或合金钢(如Cr-Ni钢等)。
贝氏体等温淬 火 ：
操作方法 ：
将钢件奥氏体化后，随之快冷到贝氏 体转变温度区间（260～400℃）等温保 持，使奥氏体转变为下贝氏体的淬火工艺 称为贝氏体等温淬火
特点及应用场合 ：
主要目的是强化钢材，使工件获得较 高的强度、硬度，较好的耐磨性和比马氏 体好的韧性，可以显著地减少淬火应力， 从而减少工件的淬火变形，避免淬火工件 的开裂，常应用于各种中、高碳工具钢和 低合金钢制造的形状复杂、尺寸较小、韧 性要求较高的各种模具、成形刀具等工件
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，
残余奥氏体增加，导致钢的硬度下降； 4）温度过高，会使氧化脱碳加剧，淬火变形和开裂倾向加大，
这样Ac1 + 30～50 ℃得到奥氏体和渗碳体，淬火后得到 马氏体 和粒状渗碳体
(1)淬火加热温度选择
淬火介质： 为实现淬火目的用的冷却介质。 理想淬火介质具备： 高温慢冷；奥氏体鼻子温度快冷；马氏 体转变慢冷。
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。
高强螺栓
柴油机连杆
齿轮
五、淬火缺陷
五、钢的淬火缺陷
在热处理生产中，由于淬火工艺控制不当， 常会产生氧化与脱碳、过热与过烧、变形与开 裂、硬度不足及软点等缺陷。
五、淬火缺陷
缺陷名称
氧化与 脱碳
缺陷含义及产生原因
钢在加热时，炉内的氧与钢表 面的铁相互作用，形成一层松脆 的氧化铁皮的现象称为氧化
脱碳是指钢在加热时，钢表面 的碳与气体介质作用而逸出，使 钢件表面含碳量降低的现象
回火目的：提高淬火钢塑性和韧性，降低其脆性； 降低或消除淬火引起的残余应力； 稳定尺寸
一、回火时钢的组织转变
随温度升高，Leabharlann 火组织将发生五个阶段变化： • 马氏体中碳原子偏聚（80～100℃） •马氏体的分解（80～250℃）
产物：M回
• 残余奥氏体的转变（200～300℃） 产物：M回（主要）+ B下（微量）
提高钢的回火抗力
引起二次硬化
四、回火脆性
在某些温度区间回火时，钢的韧性显著下降的现象。
第一类（低温）回火脆性:
是指淬火钢在250-350℃回火时出现的脆性。 这种回火脆性是不可逆的，只要在此温度范围内回火就会出现脆性， 目前尚无有效消除办法。 除弹簧钢之外，其它零件淬火后应避免在250〜350℃回火。
M量和硬度随深度 的变化
如果工件中心在淬火后获得了50％以上的M，则认为工件已经被淬透。
钢的淬透性
淬透性的大小对钢的热处理后的力学性能的影响
淬
未
透
淬
透
HRC
HRC
钢的淬透性
Ⅱ、影响淬透性的因素
决定因素:临界冷却速度; 取决于A成分。
因此使C曲线右移的元素均使淬透性提高; 奥氏体化温度越高,保温时间越长,则晶粒越粗大,成分越均匀,过 冷奥氏体越稳定,C曲线越向右移,淬火临界冷却速度越小,钢的 淬透性越好
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。
工件过热后，晶粒 粗大，使钢的力学性 能(尤其是韧性)降低， 并易引起淬火时的变 形和开裂
严格控制加热温度和保 温时间，发现过热，马上 出炉空冷至火色消失，再 立即重新加热到规定温度 或通过正火予以补救
过烧后的工件只能报废，
无法补救。
五、淬火缺陷
缺陷名称
缺陷含义及产生原因
变形与
淬火内应力是造成工件变形和开
在A1～650℃缓慢冷却，以减少热应力； 在过冷奥氏体最不稳定区域（650～ 400℃ ），快速冷却； 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。
缓冷（理想冷 却速度）
快冷
缓冷
(2)淬火冷却介质选择
传统的淬火冷却介质有油、水、盐水和碱水等，它们的冷却能力 依次增加。其中，水和油是目前生产中应用最广的冷却介质。
• 碳化物析出和转变（250～400℃） 产物：T回
• α相状态变化及碳化物聚集长大（>400 ℃) 产物： S回
一、回火时组织转变
按回火温度划分如下阶段，但各阶段也不是单独发生，而是相互 重叠的。
1.碳原子偏聚（时效阶段） ——(80—100℃以下) 由于淬火马氏体为过饱和固溶体，晶格中有大量微观缺陷的亚稳态。 对位错马氏体，低温下C、N原子短程扩散到位错线附近 对孪晶马氏体，低温下C 、N原子短程扩散聚集到某一晶面
一、钢的淬火
钢的淬火——将钢加热到临界温度（A1 或A3）以上，保温一定时间（使其奥氏 体化）以大于临界冷却速度（V临）进行冷却，以获得马氏体或下贝氏体组织 的热处理工艺。 其目的是为了获得马氏体组织，提高钢的强度、硬度和耐磨性。
(1)淬火加热温度选择
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℃
(4)钢的淬透性与淬硬性
Ⅰ. 概念 淬透性——钢材被淬透的能力，或者说淬火时获得马氏体的能力。 其大小是用规定条件下淬硬层深度来表示。
a 工件淬硬层与冷却速度的关系示意图
b
（a）零件截面的不同冷却速度;
（b）未淬透区的示意图
钢的淬透性
淬硬层深度—— 由工件表面到半马氏体区(50%M + 50%P)的深度。
对截面较低的碳钢及低合金钢不 易淬硬，一般作为形状 复杂的中 小型合金钢零件的淬火介质
(3)淬火方法：
单液淬火：
操作方法 ：
将钢件奥氏体化后，在单一淬火 介质中冷却到室温的处理，称为单液 淬火。单液淬火时碳钢一般采用水冷 淬火，合金钢采用油冷
特点及应用场合 ：
操作简单，易于实现机械化、自 动化。但由于单独用水或油进行冷却， 冷却特征不够理想，所以容易产生硬 度不足或开裂等淬火缺陷。
淬硬性 低 高
低
淬透性 小 小
大
高
大
(5)淬透性的实际意义
1、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。 ——选用高淬透性钢
2、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。——低淬透性钢
淬硬层深度与工件尺寸有关，设计时应注意尺寸效应。
过热与 过烧
钢在淬火加热时,由于加热温度 过高或高温停留时间过长,造成奥 氏体晶粒显著粗化的现象称为过 热