钢材技术秘籍 之十 - 扩散退火,完全退火,不完全退火,等温退火,球化退火,再结晶退火,去应力退火
钢铁材料的一般热处理,一个表全懂了
钢铁材料的一般热处理名称热处理过程热处理目的1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温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，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。
防止零件加工后变形及开裂退火类别(1)完全退火将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却)细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件(2)球化退火将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢(3)去应力退火将钢件加热到500～650oC，保温一定时间，然后缓慢冷却(一般采用随炉冷却)消除钢件焊接和冷校直时产生的内应力，消除精密零件切削加工时产生的内应力，以防止以后加工和用过程中发生变形去应力退火适用于各种铸件、锻件、焊接件和冷挤压件等2．正火将钢件加热到临界温度以上40～60oC，保温一定时间，然后在空气中冷却①改善组织结构和切削加工性能②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理③消除内应力3．淬火将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却①使钢件获得较高的硬度和耐磨性②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等淬火类别(1)单液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，在一种淬火剂中冷却单液淬火只适用于形状比较简单，技术要求不太高的碳素钢及合金钢件。
淬火时，对于直径或厚度大于5～8mm的碳素钢件，选用盐水或水冷却；合金钢件选用油冷却(2)双液淬火将钢件加热到淬火温度，经过保温以后，先在水中快速冷却至300—400oC，然后移人油中冷却(3)火焰表面淬火用乙炔和氧气混合燃烧的火焰喷射到零件表面，使零件迅速加热到淬火温度，然后立即用水向零件表面喷射, 火焰表面淬火适用于单件或小批生产、表面要求硬而耐磨，并能承受冲击载荷的大型中碳钢和中碳合金钢件，如曲轴、齿轮和导轨等(4)表面感应淬火将钢件放在感应器中，感应器在一定频率的交流电的作用下产生磁场，钢件在磁场作用下产生感应电流，使钢件表面迅速加热(2一lOmin)到淬火温度，这时立即将水喷射到钢件表面。
钢的普通热处理之退火
退火种类
退火种类
第一类退火：扩散退火，再结晶退火，去应力退火
退火的种类
第二类退火：完全退火，不完全退火，等温退火，球化退火
类别
工艺名称
主要目的 用途 加热至Ac3+(150-200)℃,消除成分偏析，和组 铸件及具有成分偏析的锻 扩散退火 长时间保温后冷却 织均匀化 件等
工艺特点
加热至再结晶温度+ 第一类退 再结晶退火 （100—250）℃，保温 消除冷变形，提高塑 性 后缓冷 火 加热至Ac1以下（100— 去应力退火 200）℃，保温后缓冷
偏析？
合金中各组成元素在结晶时， 分布不均匀！
危害
偏析会影响合金的机械性能和抗蚀性，对加工 工艺也有损害，当树枝状偏析非常严重时，将 恶化钢的性能。
偏析的解决方法
经 扩 散 退 火
Fe-Fe3C相图
刚加热和冷却时各临界点的实际位置
退火的温度曲线
• 去应力退火工艺曲线
•Hale Waihona Puke 扩散退火工艺曲线完全退火工艺曲线
钢的普通热处理之—退火
钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它 慢慢冷却的过程。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温 度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法
2.退火的目的：是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细 化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提 高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前 道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火 是属于半成品热处理，又称预先热处理。
球化等温退火工艺曲线
等温退火工艺曲线
几种金属退火组织下的显微图
感谢欣赏
加热至Ac3+(30-50)℃,(亚 共析钢)或Ac1+(3050)℃(共析钢或过共析钢)， 保温后等温冷却（稍低于 Aar1等温）组织珠光体型
退火种类及正火特点
退火种类及正火特点1）退火：退火和正火是生产中应用很广泛的预备热处理工艺，主要用于改善材料的切削加工性能。
对于一些受力不大、性能要求不高的机器零件，也可以做为最终热处理。
等温退火将奥氏体化后的钢快冷至珠光体形成温度等温保温，使过冷奥氏体转变为珠光体，空冷至室温。
球化退火将过共析碳钢加热到Ac1以上20～30℃，保温2～4h，使片状渗碳体发生不完全溶解断开成细小的链状或点状，弥散分布在奥氏体基体上，在随后的缓冷过程中，或以原有的细小的渗碳体质点为核心，或在奥氏体中富碳区域产生新的核心，形成均匀的颗粒状渗碳体均匀化退火（扩散退火）将工件加热到1100℃左右，保温10～15h，随炉缓冷到350℃，再出炉空冷。
工件经均匀化退火后，奥氏体晶粒十分粗大，必须进行一次完全退火或正火来细化晶粒，消除过热缺陷.去应力退火将工件随炉缓慢加热到500～650℃，保温，随炉缓慢冷却至200℃出炉空冷。
主要用于消除加工应力。
再结晶退火将材料加热至再结晶温度以上，保温后缓慢冷却的工艺方法。
完全退火用于亚共析碳钢和合金钢的铸、锻件；等温退火用于奥氏体比较稳定的合金钢；球化退火用于共析钢、过共析钢和合金工具钢；均匀化退火用于高质量要求的优质高合金钢的铸锭和成分偏析严重的合金钢铸件；去应力退火用于铸件、锻件、焊接件、冷冲压件及机加工件；再结晶退火主要用于去除加工硬化。
2）正火：将亚共析碳钢加热到Ac3以上30～50℃，过共析碳钢加热到Accm以上30～50℃，保温，空气中冷却的方法称为正火。
适用于碳素钢及中、低合金钢，因为高合金钢的奥氏体非常稳定，即使在空气中冷却也会获得马氏体组织。
对于低碳钢、低碳低合金钢，细化晶粒，提高硬度（140～190HBS），改善切削加工性能；对于过共析钢，消除二次网状渗碳体，有利于球化退火的进行。
残留应力退火处理一般机械製品於加工面总是免不了会有残留应力的存在，若製品未经适当应力退火处理，在不当的暴露於热源〈例如阳光、热引擎等〉下，会產生变形的现象，另外由残餘应力经常识高度集中在某一局部区域，例如表面，焊接区等，因此会局部降低製品的机械强度。
钢的常用退火工艺的分类及应用
碳合金结构钢，也可用高碳工具钢和低合金工具钢，以及铸铁一般零件淬透层深度为半径的l／10左右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。对于小直径(10一20mm)的零件，建议用较深的淬透层深度，即可达半径的l／5；对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度，即小于半径l／10以下
钢的常用退火工艺的分类及应用
类别
主要目的
工艺特点
应用范围
扩散退火
成分均匀化
加热至Ac3十(150—200)℃，长时间保温后缓慢冷却
铸钢件及具有成分偏析的锻轧件等
完全退火
细化组织，降低硬度
加热至Ac3十(30—50)℃，保温后缓慢冷却
铸、焊件及中碳钢和中碳合金钢锻轧件等
不完全退火
细化组织，降低硬度
加热至Acl十(40一60)℃，保温后缓慢冷却
3．特别对于有显著的第一类回火脆性的钢，等温淬火优越性更大
4．受等温槽冷却速度限制，工件尺寸不能过大
5．球墨铸铁件也常用等温淬火以获得高的综合力学性能，一般合金球铁零件等温淬火有效厚度可达100mm或更高
喷雾淬火
工件加热到淬火温度后，将压缩空气通过喷嘴使冷却水雾化后喷到工件上进行冷却
可通过调节水及空气的流量来任
中、高碳钢和低合金钢锻轧件等(组织细化程度低于完全退火)
等温退火
细化组织，降低硬度，防止产生白点
加热至Ac3十(30—50)℃(亚共析钢)或Acl十(20—40)℃(共析钢和过共析钢)，保持一定时问，随炉冷至稍低于Arl进行等温转变，然后空气冷却(简称空冷)
中碳合金钢和某些高合金钢的重型铸锻件及冲压件等(组织与硬度比完全退火更为均匀)
目的是降低内应力和脆性，而保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性。主要用于各种工具、模具、滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件等
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。
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：
钢的热处理工艺
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：
热处理工艺
钢的淬火温度范围
4.淬火冷却介质 常用的冷却介质是水(<30℃)和矿 物油(60-80℃).水冷却能力大,容易造成淬火工件变 形或开裂,用于大截面的碳钢.油在300-200℃范围 冷却能力小,有利于减小淬火件变形.在650-550℃ 范围冷却能力也小,不利于钢的淬硬,用于合金钢和 球铁.为了减少零件淬火时的变形,可用盐浴作介质. 5.常用的淬火方法有单介质淬 火1，双介质淬火2，分级淬火3 和等温淬火4等。
? AC1一般在A1线以上30-50度也就是 727℃+(30~50),
2.消除热加工缺陷
魏氏组织(铸钢) 铸钢的浇注温度很高,而且冷却较慢,所
以1.奥氏体晶粒粗大,2.在冷却过程中,铁 素体首先沿着奥氏体晶界呈网状析出,然 后沿一定方向以片状生长,并呈针状插入 珠光体内,即形成“魏氏组织”. 另外3.偏析严重,4.内应力大,使钢的
球化退火用于过共析钢 (＞0.75%C).球化退火后 的显微组织为在F基体上 分布着细小均匀的球状渗 碳体.
球化退火的加热温度为Ac1+ 20 ℃～30 ℃,保温
2～4小时,保温后炉冷至600 ℃出炉.
4. 扩散退火
为减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组织不 均匀性，将其加热到略低于固相线（固相线以下 100 ℃～200 ℃）的温度，长时间保温（10 h～15 h），并进行缓慢冷却的热处理工艺，称为扩散退 火或均匀化退火。
热处理工艺
一.退火 二.正火(常化处理) 三.淬火 四.淬透性和淬硬性 五.回火 六.钢的化学热处理
一.退火
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叫做退火.
钢铁材料热处理讲解
钢铁材料热处理讲解钢铁材料热处理讲解金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，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。
那么饿，下文是由yjbys店铺为大家整理的钢铁材料热处理讲解知识，欢迎大家阅读浏览。
一、热处理1、正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。
2、退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。
3、固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
4、时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
5、固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。
6、时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。
7、淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。
8、回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。
9、钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。
习惯上碳氮共渗又称为氰化，以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗(即气体软氮化)应用较为广泛。
中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。
低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。
10、调质处理(quenching and tempering)：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。
金属学与热处理(哈工大版)第3版 “四把火”
一、退火1、退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺（1）相变重结晶退火：临界温度（A C1或A C3）以上（2）再结晶退火：临界温度以下（3）连续退火和等温退火（4）正火2、完全退火：将钢加热到A C3以上，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺（1）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力和热加工缺陷，降低硬度，改善切削加工性能和冷塑性变形性能。
（2）加热温度：A C3以上20~30℃退火保温时间：工件透烧时间、组织转变所需时间（钢材化学成分、工件形状和尺寸、加热设备类型、装炉量以及装炉方式）冷却速度：缓慢，保证奥氏体在A r1温度以下不大的过冷条件下进行P转变（避免硬度过高）（3）等温退火：奥氏体化后很快降至稍低于A r1温度等温一段时间，可缩短退火时间3、不完全退火：将钢加热至A C1~A C3或A C1~A ccm之间，保温后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺（1）组织：仅是P发生相变重结晶转变为A，基本上不改变先共析F或Fe3C形态和分布（2）优点：加热温度低，工艺周期短，消耗热量少，成本低，生产率高4、球化退火：使钢中的碳化物球化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺（不完全退火）（1）目的：降低硬度，改善切削加工性能，获得均匀组织，改善热处理工艺性能（为淬火作组织准备）（2）加熱溫度：A C1以上20~30℃，随炉加热保温时间：不能太长（2~4 h）冷却方式：炉冷，或在A r1以下20℃左右进行长时间等温处理（3）关键：使A中保留大量未溶碳化物质点，造成A中碳浓度分布不均匀性（4）一次球化退火等温球化退火（广泛应用）往复球化退火5、扩散退火（均匀化退火）：将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度，长时间保温，然后随炉缓慢冷却（1）目的：消除晶内偏析，使成分均匀化（2）实质：使钢中各元素的原子在A中充分扩散——温度高时间长（3）退火加热温度：A C3或A ccm以上150~300℃保温时间：根据钢件最大截面积厚度计算（4）组织：A晶粒十分粗大→进行一次完全退火或正火细化晶粒、消除过热缺陷（5）缺点：生产周期长，热能消耗大，设备寿命短，生产成本高，工件烧损严重6、去应力退火：（精加工或淬火之前）将工件加热至A C1以下某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（1）目的：消除铸件、锻件、焊接件、冷冲压件以及机械加工工件中的残余内应力，提高工件的尺寸稳定性，防止变形和开裂（2）退火加热温度：宽泛，根据具体情况而定（500~650℃）保温时间：根据工件的截面尺寸或装炉量冷却速度：保温后缓慢冷却，200~300℃后出炉空冷至室温7、再结晶退火（中间退火）：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温适当时间后，使变形晶粒重新转变为新的等轴晶粒，同时消除加工硬化和残余内应力的热处理工艺（1）退火温度：高于再结晶温度（与金属化学成分和冷变形量有关）（2）一般钢材650~700℃，1~3 h，空冷（3）临界变形度→正火或完全退火代替再结晶退火二、正火1、正火：将钢加热到A C3或A ccm以上适当的温度，保温一定时间，使之完全奥氏体化，然后在空气中冷却，得到P类型组织的热处理工艺（1）加热温度与时间：与完全退火相同（A C3或A ccm以上30~50℃）冷却速度：较快亚共析钢正火组织析出的F较少，P较多且间距小转变温度：较低过共析钢正火可抑制先共析网状渗碳体的析出冷却方式：工件从炉中取出后空冷，大件可采用鼓风或喷雾等方式（2）实质：完全奥氏体化加伪共析转变（3）适用对象：碳素钢及低、中合金钢（4）应用：改善低碳钢的切削加工性能；消除中碳钢热加工缺陷；消除过共析钢的网状碳化物（增加材料脆性，降低强度，降低零件疲劳寿命）；提高普通结构件的机械性能三、淬火1、淬火：将钢加热到临界点A C3或A ccm以上一定的温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺（1）实质：奥氏体化后进行马氏体转变（或贝氏体转变）（2）组织：马氏体（或下贝氏体），少量残余A及未溶的第二相（3）特点：提高工件的强度、硬度和耐磨性结构钢：淬火和高温回火（调制），获得较好的强度和塑性、韧性配合弹簧钢：淬火和中温回火，获得很好的弹性极限工具钢、轴承钢：淬火和低温回火，获得高硬度和高耐磨性2、淬火应力：热应力和组织应力（1）热应力：工件在加热或冷却过程中，由于不同部位的温度差异，导致热胀冷缩的不一致而产生的应力→快速冷却时工件截面上温差造成的快速冷却，表层先冷中心后冷，表层冷却快中心冷却慢冷却初期，表层冷却快、温度低、收缩量大，表层产生拉应力、心部产生压应力冷却后期，心部体积继续收缩，表层产生压应力、心部产生压应力（2）组织应力：工件在冷却过程中，由于温差造成的不同部位组织转变不同时性而引起的内应力→与钢在M转变温度范围的冷却速度、工件尺寸、钢的导热性、A的屈服强度，钢的含碳质量分数、M的比热容及钢的淬透性有关淬火初期，表层发生M转变体积膨胀，表层产生压应力、心部产生拉应力继续冷却，心部发生M转变体积膨胀，表层产生拉应力、心部产生压应力组织应力引起的残余应力与热应力恰好相反3、淬火加热：加热温度、加热时间、加热方式、选择介质（1）加热温度：根据钢的临界点确定，以得到均匀细小的A晶粒为原则、以便淬火后获得细小M组织亚共析钢：A C3+（30~50℃）共析钢和过共析钢：A C1+（30~50℃）低合金钢：根据临界点A C1或A C3、合金元素的作用确定，A C1或A C3+（50~100℃）（2）过热：工件在淬火加热时。
金属热处理系列——“四把火”
⑤球化退火⑥再结晶退火（中间退火）略
⑦去应力退火
钢的退火工艺种类颇多，按加热温度可分为两大类：
一类是在临界温度（Ac3或Ac1）以上的退火，也称为相变重结晶退火。包括完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和扩散退火等；
另一类是在临界温度（Ac1）以下的退火，也称低温退火。包括再结晶退火、去应力和去氢退火等。
按冷却方式可分为连续冷却退火及等温退火等。
2.2钢的回火
回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序。
回火的主要目的是减少或消除淬火应力；保证相应的组织转变，使工件尺寸和性能稳定；提高钢的热性和塑性，选择不同的回火温度，获得硬度、强度、塑性或韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。
淬火是将工件加热保温后，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。
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650℃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。
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。
低碳钢由于退火后硬度太低，切削加工时产生粘刀的现象，切削性能差，通过正火提高硬度，可改善切削性能，某些中碳结构钢零件可用正火代替调质，简化热处理工艺。
铁心退火方式
退火的种类及工艺退火的种类1.完全退火和等温退火完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。
一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。
2.球化退火球化退火主要用于过共析的碳退火的种类1.完全退火和等温退火完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。
一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。
2.球化退火球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢(如制造刃具，量具，模具所用的钢种)。
其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
3.去应力退火去应力退火又称低温退火(或高温回火)，这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。
如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。
退火与正火1.钢的退火将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。
钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。
退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。
所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。
2.钢的正火正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。
它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。
完全退火处理完全退火处理係将亚共析钢加热至Ac3温度以上30~50℃、过共析钢加热至Ac1温度以上50℃左右的温度范围，在该温度保持足够时间，使成為沃斯田体单相组织(亚共析钢)或沃斯田体加上雪明碳体混合组织后，在进行炉冷使钢材软化，以得到钢材最佳之延展性及微细晶粒组织。
退火将钢加热到适当温度保温一定时间然后缓慢冷
（2）双介质淬火
它是先将奥氏体状态的工件在冷却能力强的淬火 介质中冷却至接近Ms点温度时，再立即转入冷却能 力较弱的淬火介质中冷却，直至完成马氏体转变。 一般用水作为快冷淬火介质，用油作为慢冷淬火介 质。有时也采用水淬、空冷的方法。这种方法利用 了两种介质的优点，获得了较理想的冷却条件。其 缺点是操作复杂，在第一种介质中停留时间难以掌 握，需要有很强的实践经验。主要用于形状复杂的 高碳钢工件及大型合金钢工件。
工程材料原理
课堂复习
名词解释：
退火，正火，淬火，回火， 淬透性，淬硬性，调质， 回火马氏体，回火屈氏体，回火索氏体
工2程.材4料.4原理钢的表面热处理：
仅对钢表面加热、冷却而不改变其成分的热处理
工艺。也称表面淬火。
1．感应加热表面热处理基本原理 感应加热就是利用“集肤效应”原理,把零件放在感应
器中,感应器通入交流电,工件表面由于电流热效应很快被 加热到淬火温度,随之立即喷液冷却,使工件表面淬火,从而 得到马氏体组织。 根据电流频率的不同,感应加热分为: <1>高频感应加热(100-1000kHz),最常用的为200-300kHz,淬 透层深为1-2mm。 <2>中频感应加热(1-10kHz),常用2500-8000kHz。淬透层深35mm。 <3>工频感应加热(50kHz),淬透层深为10-20mm。
钢材经调质处理后, 淬透性好的钢棒整个截面都 是回火索氏体, 机械性能均匀, 强度高, 韧性好，而淬 透性差的钢心部为片状索氏体+铁素体, 只表层为回火 索氏体, 心部强韧性差。
钢的退火工艺
钢的退火工艺退火是将钢材或各种金属机械零件加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却，可以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
在机械制造行业，退火通常作为工件制造加工过程中的预备热处理工序。
一. 完全退火完全退火是将钢件或各种机械零件加热到临界点Ac3以上的适当温度、在炉内保温缓慢逐渐冷却的工艺方法。
其目的是为了细化组织、降低硬度、改善机械切削加工性能及去除内应力。
完全退火适用于中碳钢和中碳合金钢的铸钢件、焊接件、轧制件等。
完全退火工艺曲线见图1.1。
3. 工件装炉：一般中、小件均可直接装入退火温度的炉内，亦可低温装炉，随炉升温。
4. 保温时间：保温时间是指从炉子仪表到达规定退火加热温度开始计算至工件在炉内停止加热开始降温时的全部时间。
工件堆装时，主要根据装炉情况估定，一般取2~3h。
5. 工件冷却：保温完成后，一般停电（火），停止加热，关闭炉门逐渐缓冷至500℃即可出炉空冷。
对某些合金元素含量较高、按上述方式冷却后硬度仍然偏高的工件，可采用等温冷却方法，即在650℃附近保温2~4h后再炉冷至500℃。
二. 去应力退火去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度，保温一定时间后逐渐缓慢冷却的工艺方法。
其目的是为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的1. 去应力退火工艺曲线见图1-3。
2. 不同的工件去应力退火工艺参数见表C。
3. 去应力退火的温度，一般应比最后一次回火温度低20~30℃，以免降低硬度及力学性能。
4. 对薄壁工件、易变形的焊接件，退火温度应低于下限。
5. 低温时效用于工件的半加工之后（如粗加工或第一次精加工之后），一般采用较低的温度。
表C 去应力退火工艺及低温时效工艺返回顶部一. 目的及应用正火是将钢材或各种金属机械零件加热到临界点Ac3或Accm以上的适当温度，保温一定时间后在空气中冷却，得到珠光体基体组织的热处理工艺。
二. 工艺规范（1）常用钢号的正火加热温度及硬度值。
正火、退火特点及应用
处理和机械加工做组织准
削加工
备
1.冷变形后的金属，经再结 晶退火可以消除加工硬
化，从而消除内应力，降 1.用于恢复冷变形前的组 低硬度，提高塑性，以利 织和与性能(例如：冷轧、
于继续进行机械加工 2.热 冷拉、冷冲制件)并消除内
加工后，由于冷却速度快， 应力 2.用于冷变形的中间
再结晶进行的不完全，因 工序，以利于进一步加工
或 ACm 以上 40~60,保温一定时间，
3
140~190HBS，有利于切削加工 2.消除共析钢中的网状
然后以稍大于退火的冷却速度，冷却下来，如空冷，风 冷，喷雾等，得到片层间距较小的珠光体组织（有的叫
碳化物，为球化退火做准备，3.作为中碳钢，合金钢淬 火前的预备热处理，以减少淬火缺陷 4.用于淬火返修件 消除内应力和细化组织，以防重淬火时产生变形与裂纹
工艺名称 完全退火 不完全退火 球化退火
等温退火 扩散退火 再结晶退火 去除应力退火
正火、退火
目的
应用范围
1.细化晶粒 2.消除魏氏组 织和带状组织 3.降低硬度， 1.用于亚共析钢的中小型
提高塑性，利于切削加工 铸件、锻件和热轧钢材 2.
4.消除内应力 5.对于铸件 用于亚共析钢的预先热处
可消除粗晶，提高冲击韧
1.用于改善c 大于 0.65%
的碳素工具钢，合金工具 钢及轴承钢的组织，从而 获得良好的加工性能，并 为最后热处理做好组织准
备
1.采用等温退火，由于奥氏
体等温分解是在恒温下进
行，因而所得到的珠光体 组织均匀(特别是对于大截 面的零件)从而获得均匀的
1.可根据等温退火的目的 在生产中广泛采用，特别 是亚共析钢和共析钢 2.合
理
退火工艺的种类
退火工艺的种类①均匀化退火（扩散退火)均匀化退火是为了减少金属铸锭、铸件或锻坯的化学成分的偏析和组织的不均匀性，将其加热到高温，长时间保持,然后进行缓慢冷却,以化学成分和组织均匀化为目的的退火工艺。
均匀化退火的加热温度一般为Ac3+(150～200℃），即1050～1150℃，保温时间一般为10~15h，以保证扩散充分进行，大道消除或减少成分或组织不均匀的目的。
由于扩散退火的加热温度高，时间长，晶粒粗大，为此,扩散退火后再进行完全退火或正火，使组织重新细化.②完全退火完全退火又称为重结晶退火,是将铁碳合金完全奥氏体化,随之缓慢冷却,获得接近平衡状态组织的退火工艺.完全退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢锻件、铸件及热轧型材，有时也用于它们的焊接构件。
完全退火不适用于过共析钢,因为过共析钢完全退火需加热到Acm以上，在缓慢冷却时,渗碳体会沿奥氏体晶界析出，呈网状分布,导致材料脆性增大，给最终热处理留下隐患.完全退火的加热温度碳钢一般为Ac3+（30~50℃）；合金钢为Ac3+(500～70℃)；保温时间则要依据钢材的种类、工件的尺寸、装炉量、所选用的设备型号等多种因素确定。
为了保证过冷奥氏体完全进行珠光体转变，完全退火的冷却必须是缓慢的，随炉冷却到500℃左右出炉空冷.③不完全退火不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1～Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺.不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和降低硬度，加热温度为Ac1+（40～60）℃，保温后缓慢冷却.④等温退火等温退火是将钢件或毛坯件加热到高于Ac3（或Ac1）温度，保持适当时间后，较快地冷却到珠光体温度区间地某一温度并等温保持,使奥氏体转变为珠光体型组织，然后在空气中冷却的退火工艺.等温退火工艺应用于中碳合金钢和低合金钢，其目的是细化组织和降低硬度.亚共析钢加热温度为Ac3+(30～50)℃,过共析钢加热温度为Ac3+（20～40)℃,保持一定时间，随炉冷至稍低于Ar3温度进行等温转变，然后出炉空冷。
完全退火与等温退火
完全退火与等温退火完全退火与等温退火均是金属材料热处理工艺中常用的方法。
它们通过适当调控温度和时间，使金属材料在特定条件下进行结构变化，以改善其力学性能、腐蚀性能和工艺性能。
首先，我们来了解一下完全退火。
完全退火是指将金属材料加热到足够高的温度，保持一定时间后，再以适当速度冷却至室温。
这个过程中，金属的晶体结构经历了重组和再结晶，进而消除了内部应力和组织缺陷。
这样，金属材料的晶粒尺寸得到了控制，晶体结构变得均匀，从而提高了材料的强度和塑性。
完全退火广泛应用于各种金属材料的制备和加工过程中。
然而，完全退火并不适用于所有金属材料。
对于某些高合金钢和部分特殊金属，由于其成分复杂，温度控制难度大，采用完全退火容易导致晶粒长大过程中出现盐麸晶、孪生等缺陷，从而降低了材料的力学性能。
这时，等温退火就成为了一个更好的选择。
等温退火是在金属材料达到退火温度后，保持一段时间，使晶粒尺寸得到平衡和稳定。
与完全退火不同的是，在等温退火中，金属材料不进行冷却处理，而是在高温条件下保持一段时间后自然冷却至室温。
等温退火可以有效控制金属材料的晶粒尺寸和组织结构，使其均匀细小化，从而提高了材料的力学性能和抗腐蚀性能。
在实际的工程应用中，我们需要根据材料的具体要求来选择合适的退火方法。
如果我们希望获得高强度、高硬度的材料，可以采用完全退火工艺；如果我们需要提高材料的韧性和可塑性，或者需要控制晶粒尺寸和组织结构，可以选择等温退火。
除了以上提到的两种退火方法，还有许多其他的退火工艺可以用于不同材料的制备与改性。
例如，时效退火、间歇退火、回火等退火方法都在不同程度上影响了金属材料的性能和微观结构。
因此，在实际操作过程中，我们需要充分了解不同退火方法的基本原理和适用范围，根据具体情况来选择合理的退火工艺。
合理的退火工艺可以使得金属材料的结构得到优化，从而提高其机械性能、工艺性能和使用寿命，对于各种工程和制造领域都具有重要的指导意义。