浅谈四把火

浅谈四把火

“四把火”是指冶金工业生产中最重要的四项热处理工艺包括退火,正火,淬火,回火。

一、“第一把火”退火

退火是将工件加热到适当温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却）的热处理工艺。

退火的主要目的是为了降低钢铁材料的硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能和锻压加工性能；细化钢铁材料组织，均匀其化学成分；消除钢铁材料的内应力，防止其变形和开裂；为后续加工或热处理做准备。

退火主要用于碳素结构钢、合金结构钢的铸件、锻件、焊件及钢锭等。

根据钢铁材料的化学成分和退火目的的不同，退火通常分为完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、均匀化退火等。（部分退火的加热温度范围如图 01所示。部分退火工艺曲线如图 02所示。）

图 01 部分退火工艺加热温度范围示意图

图 02 部分退火工艺曲线示意图

二、“第二把火”正火

正火就是将工件加热到奥氏体化后，保持适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。正火与退火相比，一般加热温度比退火高；冷却速度比退火快，过冷度较大，因此正火后得到的组织比较细，强度和硬度比退火高。另外，正火与退火相比具有操作简便、生产周期短、生产效率高、生产成本低的的优点。

正火的目的与退火类同，不过具有更高的力学性能，主要用于对于力学性能要求不高的普通结构零件，正火可作为最终热处理。对于低中碳结构钢，主要是提高硬度，改善切削加工性能；对于过共析钢，为球化退火、淬火做组织准备。

三、“第三把火”淬火

淬火是指将工件加热到奥氏体化后，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。

淬火的主要目的就是为了强化材料，提高材料的强度或硬度，用于要求有较高强韧性的工模具和弹簧及要求高硬度的零件之中。这里要注意，淬火后的工件是不能直接使用的，必须进行回火后才能投入生产、使用。

不同的钢种其淬火加热温度不同。非合金钢的淬火加热温度可由铁碳合金相图确定，如图 03所示。

图 03 非合金钢淬火加热的温度范围

淬火加热时间包括升温时间和保温时间。可参照热处理工艺曲线（图 04）。

图 04 热处理工艺曲线

合理的淬火速度既能保证获得马氏体组织，同时又能尽量避免钢件发生变形与开裂，理想的淬火冷却速度曲线图如图 05所示。

图05 理想的淬火冷却速度曲线图

常用的淬火冷却介质有油、水、盐水、硝盐浴、碱浴和空气等。

常用的淬火方法分为单介质淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火、贝氏体等温淬火。

四、“第四把火”回火

回火是指工件淬硬后，加热到Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。回火是在淬火之后进行的，通常也是零件进行热处理的最后一道工序。

回火的主要目的是减小或消除淬火残余应力，稳定钢件的组织和尺寸，并与淬火配合，使零件达到使用性能要求。由图 06可以看出，淬火钢材随回火温度的升高，强度与硬度降低，而塑性与韧性提高。

图06 40钢回火后其力学性能与温度的关系

回火广泛应用于要求保持高硬度和耐磨性，具有一定韧性的各类高碳钢的刀具、冷作模具、量具；具有高弹性极限和屈服极限，并备有一定韧性的各种弹簧、

弹性夹头、锻模；具有较好的综合机械性能的轴类、齿轮、连杆等受力复杂的重要零件。

根据钢材在回火过程中的温度范围，可将回火分为三种：低温回火（工件温度＜250℃）；中温回火（250℃＜工件温度＜450℃）；高温回火（工件温度＞500℃）。

钢件淬火+高温回火的复合热处理工艺又称为调质处理。调质处理后的钢件不仅仅具有较高的强度和硬度，而且塑性和韧性也明显比正火处理后要高。所以重要钢制零件往往采用调质处理，而不采用正火处理。

五、“四把火”在生产加工工艺中的应用

图 07所示的为“四把火”在锉刀生产中的应用。

图 07 锉刀的生产加工工艺路线图

图 08所示的为“四把火”在汽车变速齿轮加工中的应用。

图 08 汽车变速齿轮加工工艺路线图