机械制造基础-2.4钢的退火和正火 (1)
钢的正火与退火(经典4把火)22页PPT
逻辑与科学技术逻辑就是事情的因果规律，逻辑学就是关于思维规律的学说。
这是对逻辑和逻辑学比较经典的定义。
我认为对逻辑学的经典定义是不太科学的，是因为这个定义强调了“思维规律”而不是思维原则。
逻辑的重点是原则，即自然规律所决定的原则，也就是说脱离自然规律的思维是没有逻辑的。
但是这个经典的逻辑学定义显然将思维规律放到了主要位置上，为人为编造“逻辑”提供了一道后门。
下面我来简单分析研究一下逻辑的定义问题：逻辑是事物产生和变化的必然的因果关系，具体有对立关系和层次关系。
对立关系就是指是非关系，也就是非此及彼的关系。
如正确与错误、高与低、前与后等等这是一种必然的对立关系；层次关系就是具有数和量上区别的关系。
无论什么逻辑关系在宏观上无法确认时都必须进入微观才能通过测定而有效的下判断，因而逻辑关系的判断往往决定于现时代的科学技术水平。
也就是说逻辑的判断实际上是依赖科学技术的，科学技术的有限性也决定了逻辑判断的有限性。
由于科学技术的有限性造成了微观上的观测不稳定和不确定，不少人就忘记了逻辑的确定性和必然性是基本物质属性决定的而否定了事物产生和变化的必然性，于是就发明了“不稳定性”、“不确定性”原理。
说好听点叫做“发明”，本质上就是人为编造了这些滑稽的“原理”来掩盖自身的观测判断能力。
地球上人类身边的事物没有正确认识的可以说遍地都是，微观世界、宏观世界人类不认识的事物就更多了，如果我们不一步一个脚印按照自然规律决定的原则——逻辑进行研究，必然引入大量的“人造”内容参与，越到后面我们无法解释的自然现象也必然越多，这样的科学研究显然是一种失败。
承认人类自身对自然的观测能力有限是明智的，不想承认这个事实是自以为聪明的弱智。
只有承认自己的科学技术有限才能想方设法发展自己的科学技术深入研究大自然，无论什么层次，自然规律都决定了必然性的逻辑关系，所谓“相对关系”是与人类有限的观测能力——科学技术伴生的。
逻辑的必然性决定了科学技术的发展，科学技术的发展决定了人类的逻辑判断能力，但是科学技术的发展改变不了逻辑的必然性。
第三节 钢的退火与正火
13.对同一种钢，退火后的硬度总比正火后的 硬度高。（ ） 14.正火也可以用作最终热处理。（ ）
15.过共析钢的预先热处理一般都包含有球化 退火工艺。（ ）
16.等温球化退火没有连续冷却球化退火工艺 的球化效果好。（ ）
例2：滚动轴承的生产工艺路线： 下料 → 锻造 → 预先热处理（球化退火）→ 机加工 （车等） → 淬火+低温回火 → 清洗 → 磨削加工 → 成品。
随堂思考题（见习题集上34-37、13-16题）
34.经过冷轧后的15钢钢板，要求低硬度和高 塑性，应该采用的合适热处理方法是（ ） （a）淬火+高温回火 （b）完全退火 （c）高温回火 （d）再结晶退火
（一） 从切削加工性上考虑 低、中碳钢→正火 中高碳钢、合金工具钢→完全退火（0.5～0.75％C）， 球化退火（>0.75％C） 金属最佳切削硬度170～230HBS
（二）从使用性能上考虑 1. 对性能要求不太高的零件，选用正火作为最终热 处理。 2. 为最终热处理提供良好的组织状态。 工具钢→正火+球化退火 结构钢→正火 返修件、尺寸较大及形状复杂零件→退火 （三）从经济成本上考虑 在可能的条件下应尽量选用正火。
高碳钢中的W
中碳钢中的W
高速钢正常淬火组织 与粗大组织
高速钢锻造 带状组织
45钢带状组织
3. 消除过共析钢的网状碳化物。
Fe3CII
高 碳 钢 退 火 组 织
(二) 作为最终热处理的正火工艺 1. 提高普通结构件的力学性能。 2.避免淬火时的变形和开裂(但不能充分发挥 材料的性能潜力)。
三、退火与正火的选用原则
（二） 等温退火
亚共析钢 TH＝Ac3+30~50℃ ； 过共析钢 TH＝Ac1+30~50℃。 保温后快冷到Ar1以下珠光体转变区某一温度等温， 使A→P后空冷。 目的：同完全退火。 特点：与退火相比可大大缩短时间、提高生 产率；组织均匀，退火工件的加工工 艺性能好。
钢的退火和正火
机械制造基础
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火的主要目的：
降低或调整硬度,以便于切削加工; 消除或降低残余应力,以防变形、开裂; 细化晶粒、改善组织,提高力学性能
钢的热：
完全退火; 球化退火 去应力退火
钢的热处理
1.1 钢的退火
完全退火
完全退火是把钢加热到完全奥氏体化,保温后随之缓慢冷 却的退火工艺
完全退火常用于含碳量小于0.8%的碳素钢,45钢完全退 火时的加热温度为840～860℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
球化退火
对于含碳量大于0.8%的碳素工具钢、合金工具钢、轴承 钢等常采用球化退火
球化退火能使钢中碳化物球状(或颗粒状)化,碳素工具钢 球化退火的加热温度为760～780℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
去应力退火
去应力退火不改变钢的内部组织,只是为了消除或降低 内应力
其加热温度较低(一般为500～600℃)
钢的热处理
1.2 钢的正火
将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上30～50℃,保温适当的 时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺,称为正火。
正火同退火的比较：
正火的冷却速度比退火冷却速度较快 生产周期比退火短
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢的退火和正火
1.1 钢的退火 1.2 钢的正火
退火和正火经常作为钢的预先热处理工序,安排在铸造、锻 造和焊接之后或粗加工之前,以消除前一工序所造成的某些组织缺 陷及内应力,为随后的切削加工及热处理作好组织上的准备。
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火是将钢材(或钢件)加热到适当温度,保温一定时间,随后缓慢 冷却,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
钢的四把火及应用
退火：将钢加热到一定温度后炉冷处理正火：将钢加热到一定温度后空冷处理淬火：将钢加热到一定温度后水冷或油冷处理回火：将淬火过的钢重新加热到一个温度冷却1. 钢的退火钢的退火是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组的热处理工艺。
退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。
退火的目的在于：①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂。
②软化工件以便进行切削加工。
③细化晶粒，改善组织以提高工件的机械性能。
④为最终热处理（淬火、回火）作好组织准备。
常用的退火工艺有：①完全退火。
用以细化中、低碳钢经铸造、锻压和焊接后出现的力学性能不佳的粗大过热组织。
将工件加热到铁素体全部转变为奥氏体的温度以上30～50℃，保温一段时间，然后随炉缓慢冷却，在冷却过程中奥氏体再次发生转变，即可使钢的组织变细。
②球化退火。
用以降低工具钢和轴承钢锻压后的偏高硬度。
将工件加热到钢开始形成奥氏体的温度以上20～40℃，保温后缓慢冷却，在冷却过程中珠光体中的片层状渗碳体变为球状，从而降低了硬度。
③等温退火。
用以降低某些镍、铬含量较高的合金结构钢的高硬度，以进行切削加工。
一般先以较快速度冷却到奥氏体最不稳定的温度，保温适当时间，奥氏体转变为托氏体或索氏体，硬度即可降低。
④再结晶退火。
用以消除金属线材、薄板在冷拔、冷轧过程中的硬化现象（硬度升高、塑性下降）。
加热温度一般为钢开始形成奥氏体的温度以下50～150℃，只有这样才能消除加工硬化效应使金属软化。
⑤石墨化退火。
用以使含有大量渗碳体的铸铁变成塑性良好的可锻铸铁。
工艺操作是将铸件加热到950℃左右，保温一定时间后适当冷却，使渗碳体分解形成团絮状石墨。
⑥扩散退火。
用以使合金铸件化学成分均匀化，提高其使用性能。
方法是在不发生熔化的前提下，将铸件加热到尽可能高的温度，并长时间保温，待合金中各种元素扩散趋于均匀分布后缓冷。
钢的退火与正火
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。
钢的退火与正火.正式版PPT文档
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
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
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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
第四节钢的退火与正火
（2）球化退火 1、定义：将钢加热到Ac1以上20~30 ºC,保温后随炉缓冷至600 ºC，出 炉空冷。 2、目的：降低硬度、提高塑性、改善切削加工性能。 3、适用范围：主要用于过共析钢及合金工具钢。 （3）去应力退火 1、定义：将钢加热到500--600 ºC,保温后随炉缓冷至200--300 ºC出炉空 冷。又称低温退火。 2、目的：消除铸件：用于所有的钢。 （4）扩散退火 扩散退火是将工件加热到略低于固相线的温度（亚共析钢通常为 1050℃～1150℃），长时间（一般10～20小时）保温，然后随炉缓慢冷 却到室温。扩散退火的主要目的是均匀钢内部的化学成分。主要适用于 铸造后的高合金钢。
碳钢的淬火温度范围
2．加热时间的确定 加热时间由升温时间和保温时间组成。由零件入炉温度升至淬火温度所 需的时间为升温时间，并以此作为保温时间的开始。保温时间是指零件 烧透及完成奥氏体化过程所需要的时间。加热时间通常根据经验公式估 算或通过实验确定。生产中往往要通过实验确定合理的加热及保温时间， 以保证工件质量。 3．淬火冷却介质的确定 淬火过程是冷却非常快的过程。为了得到马氏体组织，淬火冷却速度必 须大于临界冷却速度Vk。但是，冷却速度快必然产生很大的淬火内应力， 这往往会引起工件变形。 淬火的目的是得到马氏体组织，同时又要避免产生变形和开裂。理想的 淬火冷却曲线如下图所示。
理想淬火冷却曲线示意图
只要在“鼻尖”温度附近快冷，使冷却 曲线躲过“鼻尖”，不碰上C曲线，就 能得到马氏体。也就是说，在“鼻尖” 温度以上，在保证不出现珠光体类型组 织的前提下，可以尽量缓冷；在“鼻尖” 温度附近则必须快冷，以躲开“鼻尖”， 保证不产生非马氏体相变；而在Ms点附 近又可以缓冷，以减轻马氏体转变时的 相变应力。但是到目前为止，还找不到 完全理想的淬火冷却介质。 常用的淬 火冷却介质是水、盐或碱的水溶液和各 种矿物油、植物油。 4．淬火方法 选择适当的淬火方法同选用淬火介质一 样，可以保证在获得所要求的淬火组织 和性能条件下，尽量减小淬火应力，减 少工件变形和开裂倾向。 （1）单液淬火 它是将奥氏体状态的工件放入一种淬火 介质中一直冷却到室温的淬火方法。这 种方法操作简单，容易实现机械化，适 用于形状简单的碳钢和合金钢工件。
钢的加热退火与正火ppt
正火工艺
预热
01
将钢件加热到一定温度，保温一段时间，使钢件充分加热均匀
。
加热
02
将钢件加热到正火温度，保温一段时间，使奥氏体晶粒充分长
大并均匀分布。
冷却
03
将加热后的钢件进行冷却，使奥氏体晶粒转变成为多边形的铁
素体和珠光体组织。
正火后的组织与性能
组织转变
正火后，奥氏体转变为多边形的铁素体和珠光体组织，其中珠光体含量较高 ，铁素体含量较低。
加热速度对正火的影响
加热速度对正火过程的影响主要表现在奥氏体化程度 和冷却速度上。
快速加热后进行水冷或空冷会提高冷却速度，使材料 中的碳化物来不及析出，从而影响材料的韧性。
随着加热速度的增加，奥氏体化程度增加，材料的强 度和硬度提高。
加热速度过快可能导致材料表面氧化和脱碳现象加剧 ，影响材料表面的质量。
06
பைடு நூலகம்退火与正火的缺陷及预防措施
退火过程中的缺陷及预防措施
氧化和脱碳
在退火过程中，钢的表面会与空气中的氧气和水分发生反应，导致钢的表面形成一层氧化 膜和脱碳层。预防措施包括使用保护气体或真空环境进行退火处理，以减少氧化的发生。
变形和弯曲
由于温度分布不均匀或者冷却速度不一致，退火过程中可能会出现钢的变形或弯曲。预防 措施包括使用更加精确的温度控制技术和冷却速度控制技术，以确保温度分布和冷却速度 的一致性。
裂纹和气孔
在正火过程中，由于加热速度过快或者冷却速度过快，可能会导致钢的表面出现 裂纹或气孔。预防措施包括控制加热速度和冷却速度，避免出现过快的温度变化 。
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《钢的加热退火与正火ppt 》
2023-10-25
钢的退火与正火
热处理工艺曲线
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三、刚的淬火 淬火是将钢加热到适当温度，保持一定 时间，然后快速冷却的热处理工艺。 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。如45钢加 热到830℃左右，快速放入水、油或盐溶中 冷却，使工件的温度快速冷却而得到较高 的硬度、强度，是一种常用的重要的热处 理方法。
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三、回火钢的回火操作.wmv 将钢重新加热到低于727℃的某一温度，保温一 定时间，然后空冷至室温的热处理工艺，称为回火。 目的：减少或消除淬火时产生的内应力，稳定组织， 以满足工件的使用需要的性能。 按回火温度分成三个：回火方法与应用.wmv （1）低温回火 150～250度 目的：降低淬火内应力，提高韧性，并保持高的硬度 和耐磨性； 应用：高碳工具钢、合金钢刃具、量具、滚动轴承、 冷作模具和要求硬而耐磨的零件。
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一、钢的退火 5.均匀化退火 以减少工件化学成分和组织的不均匀程度为主 要目的，将其加热到高温并长时间保温，然后缓慢 冷却的退火。 加热温度：1050～ 1150℃高温。 应用范围：其生产时间 长，成本高，能耗大，主要 用于质量要求高的合金钢铸 锭、铸件和锻坯等。
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二、钢的正火 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。 钢的正火只适用于碳素钢和合金元素含量不高 的合金钢。 正火目的与退火目的基本相同。
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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。
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。
退火、正火后钢的组织和性能2-4[1]
![退火、正火后钢的组织和性能2-4[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/a56a782f453610661ed9f44f.png)
2.4 退火、正火后钢的组织和性能退火和正火所得到的均是珠光体型组织，或者说是铁素体和渗碳体的机械混合物。
但是正火与退火比较时，正火的珠光体是在较大的过冷度下得到的，因而对亚共析钢来说，析出的先共析铁素体较少，珠光体数量较多(伪共析)，珠光体片间距较小．此外，由于转变温度较低，珠光体成核串较大，因而珠光体团的尺寸较小．对过共析钢来说，若与完全退火相比较，正火的不仅珠光体的片间距及团直径较小，而且可以抑制先共析网状渗碳体的析出，而完全退火的则有网状渗碳体存在。
由于退火(主要指完全退火)与正火在组织上有上述差异，因而在性能上也不同。
对亚共析钢，若以40Cr钢为例，正火与退火相比较，正火的强度与韧性较高，塑性相仿。
对过共析钢，完全退火的因有网状渗碳体存在，其强度、硬度、韧性均低于正火的。
只有球化退火的，因其所得组织为球状珠兜体，故其综合性能忧于正火的。
在生产上对退火、正火工艺的选用，应该根据钢种、前后连接的冷、热加工工艺、以及最终零件使用条件等来进行。
根据钢中含碳量不同，一般按如下原则选择：（1）含0．25％C以下的钢，在没有其它热处理工序时，可用正火来提高强度。
（2）对渗碳钢，用正火消除锻造缺陷及提高切削加工性能。
但对含碳低于0．20％的钢，如前所述，应采用高温正火。
对这类钢，只有形状复杂的大型铸件，才用退火消除铸造应力。
（3）对含碳0．25—0。
50％的钢，一般采用正火。
其中含碳0．25—0，35％钢，正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。
对含碳较高的钢，硬度虽稍高(200HB)，但由于正火生产率高，成本低，仍采用正火。
只有对合金元素含量较高的钢才采用完全退火。
（4）对含碳0．50—0．75％的钢，一般采用完全退火。
因为含碳量较高，正火后硬度太高，不利于切削加工，而退火后的硬度正好适宜于切削加工。
此外，该类钢多在淬火、回火状态下使用，因此二般工序安排是以退火降低硬度，然后进行切削加工，最终进行淬火、回火。
钢的退火和正火讲诉.推荐精选PPT
（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
2.4.2 退火和正火
据处理的目的和要求不同， 据处理的目的和要求不同，刚的退火可分为完全 退火、等温退火、球化退火、 退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火 等等。 等等。
2.金属材料组织和性能的控制
2.4 钢的热处理
单元12 单元
2
1. 完全退火
又称重结晶退火，是把钢加热至以上 ℃ 又称重结晶退火，是把钢加热至以上20℃~30℃，保 ℃ 温一定时间后缓慢冷却（ 温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却或埋入石灰和砂中冷 ）。以获得接近平衡组织的热处理工艺 以获得接近平衡组织的热处理工艺。 却）。以获得接近平衡组织的热处理工艺。 目的: 通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、 目的 通过完全重结晶，使热加工造成的粗大、不均匀的 组织均匀化和细化，以提高性能。由于冷却速度缓慢， 组织均匀化和细化，以提高性能。由于冷却速度缓慢，还 可能消除内应力。 可能消除内应力。 应用：主要用于亚共析钢，过共析钢不宜采用。 应用：主要用于亚共析钢，过共析钢不宜采用。
2.金属材料组织和性能的控制
2.4 钢的热处理
单元12 单元
1
2.4.2 退火和正火
一、退火 将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度， 将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温 一定时间，然后缓冷却（一般为随炉冷却），以获得 一定时间，然后缓冷却（一般为随炉冷却），以获得 ）， 接近碰横状态组织的热处理工艺叫做退火。 接近碰横状态组织的热处理工艺叫做退火。
应用：用于过共析钢 如工具钢 滚珠轴承钢等, 如工具钢,滚珠轴承钢等 应用：用于过共析钢,如工具钢 滚珠轴承钢等
2.金属材料组织和性2 单元
5
4. 扩散退火 将其加热到略低于固相线的温度， 将其加热到略低于固相线的温度，长时间保温 并进行缓慢冷却的热处理工艺。 扩散退火的加热温度一般选定在钢的熔点以下 100℃~200℃，保温时间一般为 ℃ ℃ 保温时间一般为10h~15h。加热温度 。 提高时，扩散时间可以缩短。 提高时，扩散时间可以缩短。 扩散退火后钢的晶粒很大， 扩散退火后钢的晶粒很大，因此一般再进行完 全退火或正火处理。 全退火或正火处理。 目的和应用：为减少钢锭、 目的和应用：为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分 和组织不均匀性。
钢的退火与正火
退火与正火：机械零件机加工之前的预备热处理机械零件的一般加工工艺路线为：毛坯（铸、锻）→预备热处理→机加工→最终热处理退火与正火工艺主要用于预备热处理，只有当工件性能要求不高时才作为最终热处理。
将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火后的组织接近于钢在平衡状态下的组织。
1、退火目的⑴调整硬度，便于切削加工。
工件经铸造或锻造等热加工后，硬度常偏高或偏低，严重影响切削加工。
适当的退火处理可使工件的硬度调整为合适水平，从而改善切削加工性能。
⑵消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形和开裂。
将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火后的组织接近于钢在平衡状态下的组织。
1、退火目的⑴调整硬度，便于切削加工。
工件经铸造或锻造等热加工后，硬度常偏高或偏低，严重影响切削加工。
适当的退火处理可使工件的硬度调整为合适水平，从而改善切削加工性能。
⑵消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形和开裂。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）1. 退火将钢加热至适当温度保温，然后缓慢冷却（炉冷）的热处理工艺叫做退火。
退火后的组织接近于钢在平衡状态下的组织。
1、退火目的⑴调整硬度，便于切削加工。
工件经铸造或锻造等热加工后，硬度常偏高或偏低，严重影响切削加工。
适当的退火处理可使工件的硬度调整为合适水平，从而改善切削加工性能。
⑵消除残余内应力，防止在后续加工或热处理中发生变形和开裂。
退火的种类很多，常用的有完全退火、球化退火、等温退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。
各种退火及正火的加热温度范围如图所示。
1. 退火：种类正火与各种退火的加热温度范围温后缓冷的退火工艺。
完全退火主要用于亚共析钢，使中碳以上的钢软化以便于切削加工，并消除内应力。
正火与各种退火的加热温度范围是指将工件加热到Ac1+10~20℃充分保温后缓冷，或者加热后冷却到略低于Ar1的温度下保温,从而使珠光体中的渗碳体球状化的退火工艺。
钢的退火和正火
第三章钢的热处理第3节钢的普通热处理第1讲钢的退火和正火热处理是零件制造过程中非常重要的不可缺少的工序金属热处理工艺分为•整体热处理(普通热处理)•表面热处理•化学热处理退火正火淬火回火普通热处理“四把火”典型退火工艺示意图时间温度保温缓冷加热钢的退火缓冷方式: 随炉冷却、坑冷、灰冷缓冷 得到平衡状态的组织将钢件加热到临界温度(A 1、A 3、A cm )以上(有时以下)保温一定时间，然后缓冷(炉冷、坑冷、灰冷)以得到平衡状态的组织的热处理工艺称退火退火的分类完全退火再结晶退火去应力退火球化退火扩散退火不完全退火0.20.40.60.8 1.0 1.2 1.4含碳量/wt.%温度/℃400120011001000900800700600500完全退火1) 工艺：A c3以上30~50℃加热保温后，随炉冷却至500℃以下出炉空冷A 1A 3温度时间保温温时间度Ac 3+30 ～50℃炉冷空冷＜500℃工艺图冷却曲线示意图2)应用对象主要用于亚共析钢和合金钢铸、锻、及热轧型材, 也可以用于焊件3)组织：铁素体(F)＋珠光体(P)4)目的细化晶粒，消除应力和组织缺陷提高力学性能降低硬度，提高塑性利于切削球化退火过冷奥氏体直接分解，是得到粒状（球状）珠光体的方法之一把钢加热到750度，保温一段时间，缓慢冷却至500度下，最后在空气中冷却，叫球化退火缓冷球化退火工艺时间温度保温A c1+20 ～40℃缓冷(3~5 ℃/h)空冷A r1以下，600 ℃~550℃750℃等温球化退火工艺球化退火组织：P球长时间保温，钢中Fe3C 趋于球化球状(粒状)珠光体组织球化退火目的：利于切削减少(后续)淬火变形和开裂调整硬度，硬度更低，韧性更好主要应用对象过共析钢，合金工具钢去应力退火工艺：把钢件(缓慢)加热到A c1以下，一般500～600℃, 随炉冷却至300～200℃出炉又称低温退火或高温回火时间温度保温500 ～600℃ 炉冷空冷300 ～200℃去应力退火工艺去应力退火应用对象：铸件、锻件、焊接件、冷冲压件、冷拔件去应力退火目的消除残余应力，防止零件变形或开裂保证精度钢的正火正火：将钢材或钢件加热到临界点A C3或A CM以上的适当温度(30~50℃)保持一定时间后，在空气中冷却的热处理工艺冷却方式→空冷正火组织→同退火相似，得到组织更细珠光体类组织过共析钢: A cm 以上30~50℃共析钢:A c1以上30~50℃亚共析钢: A c3以上30~50℃E G PS Q γαα+γα+Fe 3C γ+Fe 3C γ正火加热温度范围时间温度A c3 (A cm ) + 30 ～50℃ 空冷A 1温度℃时间正火工艺共析钢正火冷却曲线和C 曲线正火组织共析钢: 索氏体(S)亚共析钢: 铁素体(F)+索氏体(S)过共析钢: 索氏体(S) + Fe3CⅡ正火的目的低碳钢: 调整硬度, 以利切削提高硬度过共析钢: 消除网状Fe3CⅡ, 以利球化抑制或消除过共析钢的网状渗碳体中碳钢制一般零件: 作为最终热处理细化晶粒提高其强度和韧性第三章钢的热处理退火与正火的选择普通结构件，以正火作为最终热处理，以细化晶粒，提高力学性能形状复杂的结构件，采用退火作为最终热处理，以消除应力防止裂纹低碳钢：硬度低，粘刀，正火高碳钢：硬度高，难切削，退火中碳钢：退火、正火均可正火周期短，耗能少，操作简便，尽量以正火代替退火(2) 经济性(3)使用性能(1) 改善切削性能。
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第二章钢的热处理及表面工程技术
2.1 钢的热处理
2.2 表面工程技术
第二章钢的热处理及表面工程技术
第一节钢的热处理
热处理概述
钢在加热和冷却时的组织转变（热处理原理）
钢的退火和正火、淬火和回火（常用热处理工艺）钢的表面热处理和化学热处理
其他热处理技术及热处理常见缺陷
第一节钢的热处理
退火工艺及应用
正火工艺及应用
退火
退火是将钢加热至适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
（预备热处理工艺）
什么是钢的退火？
退火
切削运动
退火种类
完全退火
等温退火
球化退火
去应力退火
均匀化退火
各种退火工艺规范
(a) 加热温度; (b)工艺曲线
完全退火
切削运动
工艺：将亚共析钢加热至Ac3以上30~50℃，经保温后随炉冷却至500℃以下，然后在空气中冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。
目的：通过重结晶使晶粒均匀细化；降低硬度，改善切削加工性；消除残余内应力。
应用：用于亚共析成分的碳钢与合金钢铸件、锻件、热轧型材及焊件等。
工艺：将钢加热至Ac3以上30~50℃，保温后较快地冷却到Ar1以下某一温度等温，使奥氏体在恒温下转变成铁素体和珠光体，然后出
炉空冷的热处理工艺。
目的：与完全退火相同，可大大缩短退火时间。
应用：用于某些奥氏体比较稳定的合金钢铸件、锻件。
等温退火完全退火
时间
温
度
完全退火与等温退火的比较
将过共析钢加热至Ac1以上20~30℃，经较长时间保温后
缓慢冷却，以获得铁素体基体上均匀分布着球粒状渗碳体
组织的热处理工艺。
（不完全退火）
目的：降低硬度，改善切削加工性能；并且优化组织，为
后续淬火做组织上的准备。
应用：用于共析、过共析碳钢和合金工具钢。
T12钢的球化退火组织
工艺：将工件加热至Ac1以下某一温度（500~650℃），保温后缓冷的热处理工艺。
又称低温退火。
特点：未发生组织转变
目的：是消除构件中的残余内应力，以稳定工件尺寸，防止变形和开裂。
应用：用于铸件、锻件、焊接件及冷加工件。
工艺：将工件加热到Ac3以上150~200℃，长时间保温后缓慢冷却的热处理工艺。
又称扩散退火。
目的：消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的晶内偏析，使化学成分和组织均匀化。
特点：均匀化退火后钢的晶粒粗大，一般还要进行完全退火或正火来细化晶粒。
应用：用于钢锭、铸钢件或具有成分偏析的锻件。
正火
切削运动
什么是钢的正火？
正火是将工件加热至Ac3或Ac cm以
上30~50℃，保温后在空气中冷却的热
处理工艺。
（预备热处理工艺）
正火工艺规范
(a) 加热温度; (b)工艺曲线
正火
正火目的
和完全退火相似，都是为了细化组织，调整硬度，改善切削加工性能。
正火应用
对于力学性能要求不高的工件，正火可作为最终热处理；
获得合适的硬度，改善切削加工性能；
减少或消除二次渗碳体呈网状析出，为球化退火和后续淬火做组织准备。
钢的退火和正火
思考题？
1.为什么生产中低、中碳钢常用正火来代替
退火？
2.生产中，正火和退火工艺应如何选择？
本讲小结
1.退火工艺特点、分类及应用
2.正火工艺特点及应用
下讲预告
1.淬火工艺
2.回火工艺。