亚共析钢球化退火工艺的应用
钢的热处理(原理及四把火)
钢的热处理钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。
热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。
其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。
第一节钢的热处理原理热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。
热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下）1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质；2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等；3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
热处理的三阶段：加热、保温、冷却一、钢在加热时的转变加热的目的：使钢奥氏体化（一）奥氏体（ A）的形成奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。
在铁素体和渗碳体的相界面上形成。
有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。
1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。
2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。
（F比Fe 3 C先消失）3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。
（二）奥氏体晶粒的长大奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。
分为 00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1~10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。
机械工程材料复习题
机械⼯程材料复习题复习题⼀1.绝⼤多数⾦属的晶体结构都属于（）、（）和（）三种典型的紧密结构。
2.BCC晶格中，原⼦密度最⼤的晶⾯是，原⼦密度最⼤的晶向是。
FCC晶格中，原⼦密度最⼤的晶⾯是，原⼦密度最⼤的晶向是。
3.实际⾦属中存在有、和三类晶体缺陷。
其中，点缺陷包含、和；线缺陷的基本类型有和；⾯缺陷主要指和。
4.α -Fe是（）晶体结构，其晶胞原⼦数为（）、原⼦半径为（）（设a为晶格常数）、配位数为（）、致密度为（）。
5. 液态⾦属结晶时，过冷度的⼤⼩与其冷却速度有关，冷却速度越⼤，⾦属的实际结晶温度越（），此时，过冷度越（）。
6.⾦属的结晶是个和的过程。
7.绘图表⽰⽴⽅晶系中(111)、(101)晶⾯和[111]、[110]晶向。
8.已知纯⾦属铝的原⼦直径为0.28683 nm ，试求其晶格常数。
9．判断（1）⾦属晶体各向异性的产⽣，与不同晶⾯和晶向上原⼦排列的⽅式和密度不同，致使原⼦的结合⼒⼤⼩等因素密切相关。
（）（2）⾦属⾯⼼⽴⽅晶格的致密度⽐体⼼⽴⽅晶格的致密度⾼。
（）（3）实际⾦属在不同的⽅向上性能是不⼀样的。
（）（4）⾦属的理想晶体的强度⽐实际晶体的强度⾼得多。
（）（5）⾦属结晶时，冷却速度越⼤，则晶粒越细。
（）（6）在室温下，⾦属的晶粒越细，则强度越⾼和塑性越低。
（）复习题⼆1.塑性变形的⾦属加热时，随温度的升⾼将依次发⽣（）、（）、（）等现象。
2.⾦属变形的基本⽅式是（）和（）。
3.滑移是通过来实现的。
4.塑性变形后的⾦属，加热进⼊回复阶段，此时恢复，⽽基本未变。
5.⾦属材料冷热加⼯的区别是；钨在1 1 0 0 ℃加⼯属于加⼯，锡在室温下加⼯属于加⼯。
( 其中钨的熔点是3 4 1 0 ℃，锡的熔点是2 3 2 ℃)6.已知铁的熔点1538℃，⽽铜的熔点为1083℃，试估算铁和铜的最低再结晶温度，并确定其再结晶退⽕温度。
7. 形变强化是⼀种⾮常重要的强化⼿段，特别是对那些不能⽤（）⽅法来进⾏强化的材料。
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。
钢的退火与正火是常用的两大类热处理工艺
钢的退火与正火是常用的两大类热处理工艺天若有情天亦老,人学物理数学金融生物死得早预备热处理目的：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。
球化退火与软化退火
球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺。
将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。
另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
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。
软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600℃至650℃范围内（A1温度下方），维持一段时间之后空冷，其主要目的在於使以加工硬化的工件再度软化、回復原先之韧性，以便能再进一步加工。
此种热处理方法常在冷加工过程反覆实施，故又称之為製程退火。
大部分金属在冷加工后，材料强度、硬度会随著加工量渐增而变大，也因此导致材料延性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时，须先经软化退火热处理才能继续加工。
热处理的基本知识
常用热处理的基本知识一. 退火目的及工艺退火是钢加热到适当的温度，经过一定时间保温后缓慢冷却，以达到改善组织、提高加工性能的一种热处理工艺。
其主要目的是减轻钢的化学成分及组织的不均匀性，细化晶粒，降低硬度，消除内应力，以及为淬火作好组织准备。
退火工艺种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火及再结晶退火等。
不同退火工艺的加热温度范围如图5.25所示，它们有的加热到临界点以上，有的加热到临界点以下。
对于加热温度在临界点以上的退火工艺，其质量主要取决于加热温度、保温时间、冷却速度及等温温度等。
对于加热温度在临界点以下的退火工艺，其质量主要取决于加热温度的均匀性。
1. 完全退火完全退火是将亚共析钢加热到A C3以上20～30℃，保温一定时间后随炉缓慢冷却至500℃左右出炉空冷，以获得接近平衡组织的一种热处理工艺。
它主要用于亚共析钢，其主要目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性能。
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。
过共析钢完全退火，加热温度在A cm以上，会有网状二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，造成钢的脆化。
2. 等温退火完全退火所需时间很长，特别是对于某些奥氏体比较稳定的合金钢，往往需要几十小时，为了缩短退火时间，可采用等温退火。
等温退火的加热温度与完全退火时基本相同，钢件在加热温度保温一定时间后，快冷至A r1以下某一温度等温，使奥氏体转变成珠光体，然后出炉空冷。
图5.26为高速钢的完全退火与等温退火的比较，可见等温退火所需时间比完全退火缩短很多。
A r1以下的等温温度，根据要求的组织和性能而定；等温温度越高，则珠光体组织越粗大，钢的硬度越低。
3. 球化退火球化退火是使钢中渗碳体球化，获得球状（或粒状）珠光体的一种热处理工艺。
主要用于共析和过共析钢，其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性能；同时为后续淬火作好组织准备。
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。
均匀化退火处理
均匀化退火处理均匀化处理（Homogenization），是利用在高温进行长时间加热，使内部的化学成分充分扩散，因此又称為『扩散退火』。
加热温度会因钢材种类有所差异，大钢锭通常在1200℃至1300℃之间进行均匀化处理，高碳钢在1100℃至1200℃之间，而一般锻造或轧延之钢材则在1000℃至1200℃间进行此项热处理。
球化退火处理球化退火主要的目的，是希望藉由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物凝聚成為球状，使改善钢材之切削性能及加工塑性，特别是高碳的工具钢更是需要此种退火处理。
常见的球化退火处理包括：（1）在钢材A1温度的上方、下方反复加热、冷却数次，使A1变态所析出的雪明碳铁，继续附著成长在上述球化的碳化物上；（2）加热至钢材A3或Acm温度上方，始碳化物完全固溶於沃斯田体后急冷，再依上述方法进行球化处理。
使碳化物球化，尚可增加钢材的淬火后韧性、防止淬裂，亦可改善钢材的淬火回火后机械性质、提高钢材的使用寿命。
软化退火处理软化退火热处理的热处理程序是将工件加热到600℃至650℃范围内（A1温度下方），维持一段时间之后空冷，其主要目的在於使以加工硬化的工件再度软化、回復原先之韧性，以便能再进一步加工。
此种热处理方法常在冷加工过程反覆实施，故又称之為製程退火。
大部分金属在冷加工后，材料强度、硬度会随著加工量渐增而变大，也因此导致材料延性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时，须先经软化退火热处理才能继续加工钢之退火处理退火处理一般是指将钢升温至某一温度，浸置一段时间后，再以一特定速率冷却下来之处理。
主要目的是软化钢材。
有时亦用以改变其他性质或显微结构。
常见的退火处理有下列几种1. 退火温度：在很多之应用退火处理中，我们只注名所需之退火温度，然后让其在炉中冷却即可。
表4-1所列為一般常见之碳钢退火温度与结果硬度。
在进行退火处理时，最容易造成失败的原因是未能维持炉中温度之均匀性。
越大之炉子越有此种问题。
20.9.20钢的普通热处理
钢的普通热处理20.9.201、退火：将钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却）的热处理工艺叫做退火。
（1）完全退火：完全退火又称重结晶退火，是把钢加热至Ac3以上20～30℃，保温一定时间后，缓慢冷却（随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却），以获得接近平衡组织的热处理工艺。
主要用于亚共析钢，处理后得到的组织是F+P。
完全退火的目的：①通过重结晶，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；②或使中碳以上的碳钢和合金钢得到接近平衡状态的组织，以降低硬度，改善切削加工性能；③由于冷却速度缓慢，还可以消除内应力。
过共析钢不宜采用完全退火，因为加热到Accm以上慢冷时，二次渗碳体会以网状形式沿奥氏体晶界析出，使钢的韧性大大下降，并可能在以后的热处理中引起裂纹。
（2）等温退火：等温退火是将钢件或毛坯加热到高于Ac3（或Ac1）的温度，保温后，较快地冷却到珠光体转变区的某一温度，并等温保持，奥氏体等温转变，然后缓慢冷却的热处理工艺。
等温退火的目的与完全退火相同，但转变较易控制，能获得均匀的组织。
对于奥氏体较稳定的合金钢，可缩短退火时间。
（3）球化退火：球化退火是使钢中碳化物球状化的热处理工艺。
球化退火主要用于过共析钢、共析钢，如工具钢、滚珠轴承钢等。
球化退火的目的：目的是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化（退火前需先进行正火使网状二次渗碳体破碎），以降低硬度，改善切削加工性能，并为以后的淬火作组织准备。
球化退火一般采用随炉加热，加热温度略高于Ac1，以便保留较多的未溶碳化物粒子和较大的奥氏体碳浓度分布的不均匀性，促进球状碳化物的形成。
（若加热温度过高，二次渗碳体易在慢冷时以网状的形式析出。
）球化退火需要较长的保温时间来保证二次渗碳体的自发球化。
保温后随炉冷却，在通过Ar1温度范围时，应足够缓慢，以使奥氏体进行共析转变时，以未溶渗碳体粒子为核心形成粒状渗碳体。
（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的温度，长时间保温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。
钢的热处理要点
１．３钢的热处理钢的热处理是指将钢在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要性能的一种工艺方法。
热处理的目的是提高工件的使用性能和寿命。
还可以作为消除毛坯〔如铸件、锻件等〕中缺陷，改善其工艺性能，为后续工序作组织准备。
钢的热处理种类很多，根据加热和冷却方法不同，大致分类如下：钢在加热时的组织转变在Ｆｅ－Ｆｅ３Ｃ相图中，共析钢加热超过ＰＳＫ线〔Ａ１〕时，其组织完全转变为奥氏体。
亚共析钢和过共析钢必须加热到ＧＳ线〔Ａ３〕和ＥＳ线〔Ａｃｍ〕以上才能全部转变为奥氏体。
相图中的平衡临界点Ａ１、Ａ３、Ａｃｍ是碳钢在极缓慢地加热或冷却情况下测定的。
但在实际生产中，加热和冷却并不是极其缓慢的。
加热转变在平衡临界点以上进行，冷却转变在平衡临界点以下进行。
加热和冷却速度越大，其偏离平衡临界点也越大。
为了区别于平衡临界点，通常将实际加热时各临界点标为Ａｃ１、Ａｃ３、Ａｃｃｍ；实际冷却时各临界点标为Ａｒ１、Ａｒ３、Ａｒｃｍ，任何成分的碳钢加热到相变点Ａｃ１以上都会发生珠光体向奥氏体转变，通常把这种转变过程称为奥氏体化。
１．奥氏体的形成共析钢加热到Ａｃ１以上由珠光体全部转变为奥氏体第一阶段是奥氏体的形核与长大，第二阶段是剩余渗碳体的溶解，第三阶段是奥氏体成分均匀化。
亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢根本相同，不同处在于亚共析钢、过共析钢在Ａｃ１稍上温度时，还分别有铁素体、二次渗碳体未变化。
所以，它们的完全奥氏体化温度应分别为Ａｃ３、Ａｃｃｍ以上。
２．奥氏体晶粒的长大及影响因素钢在加热时，奥氏体的晶粒大小直接影响到热处理后钢的性能。
加热时奥氏体晶粒细小，冷却后组织也细小；反之，组织那么粗大。
钢材晶粒细化，既能有效地提高强度，又能明显提高塑性和韧性，这是其它强化方法所不及的。
〔１〕奥氏体晶粒度晶粒度是表示晶粒大小的一种量度。
（2〕、影响奥氏体晶粒度的因素1〕加热温度和保温时间：加热温度高、保温时间长，A晶粒粗大。
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。
—热处理的基本方法精选.资料
（1）作为预备热处理工艺，为下续热处理工艺 提供适宜的组织状态
正 火 （2）作为最终热处理工艺，提供合适的机械性能
（3）用来消除某些处理缺陷
正火的应用：
① 用正火作为性能要求的一般结构件的最终热处理。 ② 亚共析钢采用正火来调整硬度，改善切削加工性能。 ③ 过共析钢的正火可消除网状碳化物。 ④ 细化晶粒（双重正火）
常用的淬火冷却介质
最大冷却速度时
所在温度/ 冷却速度
℃
/( ℃ • s-1)
340
775
285
545
220
275
580
2000
560
2830
430
230
430
230
500
120
平均冷却速度/(℃•s-1)
650～550
（发生黑脆的工具不能返修）
（3）粗大魏氏组织：主要是由于加热温度过高。魏氏组织 不仅晶粒粗大，而且由于铁素体针片形成的脆面，使 金属的韧性急剧下降。
（4）反常组织：亚/过共析钢在Ar1附近冷却缓慢，结果在 亚共析钢中形成非共析渗碳体，再过共析钢中形成游 离的铁素体或渗碳体。
（5）网状组织：由于加热温度过高，冷却速度过慢引起的。 网状铁素体或渗碳体降低钢的机械性能，特别是网状 渗碳体。一般重新正火可消除。
2. 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℃
为什么过共析钢淬火加热温
度在
Ac1 +30～50℃ ，
而不是Acm +30～50℃？）
钢的常用退火工艺的分类及应用
时效的目的是使淬火后的工件进一步消除内应力,稳定工件尺寸常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件,例如精密轴承、精密丝杠、床身、箱体等低温时效实际就是低温补充回火
低温时效
将工件加热到100一150 ℃,保温较长时间约5—20h
冷处理
淬透层深度一般为2—6mm,过深往往引起零件表面严重过热,易产生淬火裂纹;表面硬度钢可达65HRC,灰铸铁为40一48HRC,合金铸铁为43—52HRC;这种方法简便,无需特殊设备,但易过热,淬火效果不稳定,因而限制了它的应用
适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件,加大型轴类、大模数齿轮等
1．表层硬度比普通淬火高2—3HRC,并具有较低的脆性2．疲劳强度、冲击韧度都有所提高,一般工件可提高20％一30％3．变形小4．淬火层深度易于控制5．淬火时不易氧化和脱碳6．可采用较便宜的低淬透性钢7．操作易于实现机械化和自动化,生产率高8．电流频率愈高,淬透层愈薄;例如高频淬火一般1—2mm,中频淬火一般3—5mm,工频淬火能到＞l0—l 5mm缺点：处理复杂零件比渗碳困难
常用钢材为中碳钢,如35、45钢及中碳合金钢合金元素＜3％,如40Cr、65Mn等,还可用于灰铸铁件、合金铸铁件;含碳量过低,淬火后硬度低,而碳和合金元素含量过高,则易碎裂,因此,以含碳量质量分数在％一％之间的碳素钢最适宜
电接触加热表面淬火
采用两电极铜滚轮或碳棒向工件表面通低电压大电流,在电极与工件表面接触处产生接触电阻,产生的热使工件表面温度达到临界点以上,电极移去后冷却淬火
1．设备简单,操作方便
2．工件变形极小,不需回火
3．淬硬层薄,仅为一4．工件淬硬层金相组织,硬度不均匀
球化退火
退火 45 正火 退火 正火
40cr
钢的正火
3、改善加工性能：
①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好， 可作为切削加工的预处理。②用于中碳钢，可代替调质处 理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬 火前的预备处理。③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等，可 以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需 的良好组织。④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切 削加工性能。⑤用于大型锻件，可作为最后热处理，从而 避免淬火时较大的开裂倾向。⑥用于球墨铸铁，使硬度、 强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油 机的曲轴、连杆等重要零件。 ⑦过共析钢球化退火前进 行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证球化退火时 渗碳体全部球粒化。
钢的正火
华北机电学校 李明庭、董连芳
钢的正火
1 2 3
正火概述
正火的应用
正火与退火的选用原则
4
5
回火脆性
实训
钢的正火
一、概述 1、概念 将钢件加热至单相奥 氏体区（ Ac3、Ac1或 Accm 以上30~50℃）， 保温后出炉空冷的热处 理工艺。
A3
A1
A
Acm
钢的正火
2、目的 细化组织，适当提高硬度和强度。用于普 通结构件作为最终热处理；亚共析钢正火后细 化晶粒，消除组织缺陷，获得合适的硬度，改 善切削加工性；过共析钢正火的目的是抑制或 消除网状渗碳体，有利于球化退火的进行。 3、冷却方式 风冷、空冷、雾冷等冷却方式
Hale Waihona Puke 钢的正火三、正火与退火的选用原则
（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
退火的目的
退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。
正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。
淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。
回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。
编辑本段一些常见的热处理概念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annealing：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。
50CrVA弹簧钢880℃淬油金相组织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，目前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。
钢的热处理(答案)
钢的热处理一、选择题1.加热是钢进行热处理的第一步，其目的是使钢获得（B ）。
A．均匀的基体组织 B．均匀的A体组织 C．均匀的P体组织 D．均匀的M体组织2.下列温度属于钢的高、中、低温回火温度范围的分别为（A ）（D ）（B ）。
A．500℃ B．200℃ C．400℃ D．350℃3.碳钢的淬火工艺是将其工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（D ）。
A．随炉冷却 B．在风中冷却 C．在空气中冷却D．在水中冷却4.正火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（C ）。
A．随炉冷却 B．在油中冷却C．在空气中冷却 D．在水中冷却5.完全退火主要用于（A ）。
A．亚共析钢 B．共析钢 C．过共析钢 D．所有钢种6.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是（ C）。
A．P B．S C．B D．M7.退火是将工件加热到一定温度，保温一段时间，然后采用的冷却方式是（A ）。
A．随炉冷却 B．在油中冷却 C．在空气中冷却 D．在水中冷却二、是非题1. 完全退火是将工件加热到Acm以上30～50℃，保温一定的时间后，随炉缓慢冷却的一种热处理工艺。
√2. 合金元素溶于奥氏体后，均能增加过冷奥氏体的稳定性。
×3. 渗氮处理是将活性氮原子渗入工件表层，然后再进行淬火和低温回火的一种热处理方法。
×4. 马氏体转变温度区的位置主要与钢的化学成分有关，而与冷却速度无关。
×三、填空题1. 共析钢中奥氏体形成的四个阶段是：（奥氏体晶核形成），（奥氏体晶核长大），残余Fe3C溶解，奥氏体均匀化。
2. 化学热处理的基本过程，均由以下三个阶段组成，即（介质分解），（工件表面的吸收），活性原子继续向工件内部扩散。
3. 马氏体是碳在（α-Fe）中的（过饱和溶液）组织。
4. 在钢的热处理中，奥氏体的形成过程是由（加热）和（保温）两个基本过程来完成的。
5. 钢的中温回火的温度范围在（350～500 ℃），回火后的组织为（回火托氏体）。