热处理工艺基本知识分析
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炉冷却或埋入石灰、干沙中自然冷却)到500℃以下，取出空冷。
目的：先得到均匀的奥氏体，缓慢冷
却转变基本接近相图描述转变过程， 得到接近平衡组织，降低硬度，便于 加工，消除内应力。
用途：碳钢和合金钢的锻、铸、轧制
型材，可作为一般要求工件的最终热 处理，大多为重要零件的预先热处理。
适用对象：0.3~0.6%C。低碳或过共
析钢不适用。
保温时间：t=KD (min)，D为工件有
效厚度(mm)，一般K=1.5~2.0min/mm。
2．等温退火
完全退火需要的时间很长，尤其是
过冷奥氏体比较稳定的合金钢，可
以采用等温退火工艺取代完全退火。 方法：加热方法同上(将亚共析钢
加热到Ac3以上30~50℃，保温一
定时间)，在温度到珠光体转变开 始前快速冷却(打开炉门，甚至吹
9.2.3 淬火方法
1. 单液淬火 直接放入某介质(水或油)中
冷却到室温。方法简单，易于操作。
2. 双液淬火(水淬油冷)
Βιβλιοθήκη Baidu对复杂碳钢零
件，先在水或盐水中快速冷却，躲开鼻 子温度，估计温度低于500℃时立即转 入油中，放慢冷却速度继续冷却到室温。
3. 分级淬火 淬入150－260℃硝盐浴中躲过了鼻尖，停留一段时间
目的：钢的淬火组织主要是马氏体，可以提高钢的
高硬度，保证高的耐磨性和承受高的接触应力。 虽然马氏体不是热处理所要得到的最终组织，但 马氏体再经过适当的回火，可以得到需要的组织 和使用性能，最终达到理想的性能。
9.2.1 淬火加热温度
淬火加热温度的确定应以获得晶粒 细小、成分均匀的奥氏体为原则， 以便得到细小的马氏体组织。 亚共析钢：Ac3以上30~50℃，铁素 体可以全部溶解得到得到单一的奥 氏体，从而消除未溶铁素体而带来 的软相。也不宜过高，防止奥氏体 晶粒粗大带来马氏体粗大，并且温 度高带来的热变形也将严重。 过共析钢：含碳量在0.8以上时， Ac1以上30~50℃。这时得到的马氏体 有了足够的硬度同时保持未溶解的颗粒状碳化物也可以提高材料的硬度 和耐磨性。如果加热温度过高，淬火开裂的倾向加大，淬火后残余奥氏 体量增加反而降低硬度； 合金钢：合金元素大多可以阻止奥氏体晶粒长大，为了合金元素的均匀， 加热温度和保温时间都要比碳钢稍微提高一些。
让表面和心部温度均匀，热应力松弛。取出空冷。
4. 等温淬火 直接淬入硝盐浴中保温，发生贝氏体转变。 5. 局部淬火 局部加热法或局部冷却法 6. 冷处理 冷却到室温以下的过程称为“冷处理”。
9.2.4 淬火组织缺陷
1. 加热缺陷 过热、过烧、氧化脱碳、奥氏体晶粒过大等。 2. 硬度不足或出现软点 前者是整体硬度低于要求，后者是个 别部位硬度低于要求。产生原因有加热不足，冷却介质的 冷却能力不够，工件表面不干净，局部散热不良等。 3. 变形与开裂 零件淬火后发生变形是热应力和组织应力综合 作用的结构，完全不变形是困难的，但超量的变形甚至开 裂则是要防止的。减小变形的途径有：零件结构设计合理， 结构对称，避免过大的尺寸突变；淬火前组织要均匀，必 要时经过退火或正火；加热温度适当，不要过热；冷却介 质和方法适当，包括入水的角度；及时回火，防止当时未 裂在放置时开裂。
由于冷速大于退火，得到的珠光体组织较细，材料硬度和强度均比 退火要高。合金钢在空气中冷却可能发生珠光体型、贝氏体型甚至 马氏体型相变，但正火一般是指空冷时珠光体转变的这一部分。
用途：
1) 中低碳钢用正火代替退火进行预先热处理，改善加工性能。 2) 普通结构钢(中碳钢)正火尽管未达到最佳性能，但可达到希望的
如果材料原始有大的弹性应变能存在，可发生再结晶，组织也会有对
应的变化。
用途： 锻造冷却未全恢复塑性变形，铸件的冷却热应力，焊接构件
的热应力，拉、拔、挤压的加工硬化等都会存在残余内应，利用去应 力退火可以消除变形或其它原因产生的内应力。
9.1.2 正火
将钢加热到Ac3和Accm以上30~50℃，保温得到均匀的奥氏体后，从炉 中取出自然空冷，发生珠光体型转变的热处理工艺称为“正火”。
强度和韧性，可以进行机械加工，作为最终热处理的成本较低。
3) 过共析钢正火时，可抑制二次渗碳体网状析出，对已经存在网状 碳化物的工具钢，利用正火先溶化后抑制，用来消除网状碳化物， 为下一部的球化处理作组织准备。
9.2 钢的淬火
淬火：将钢加热到临界点以上，保温一定时间进行
奥氏体化，然后快速冷却到Ms点以下，发生马氏 体转变的热处理工艺，叫作“淬火”。
用途：降低过共析钢材料的硬度，
保证足够的韧性，便于进行机 械加工，均匀组织为以后淬火 作好组织准备。
4. 去应力退火
方法：将钢较慢(100~150℃/hr)
加热到500－650℃(低于A1)，
保温后随炉慢冷(50~100℃/hr) 到200~300℃以下出炉。
目的：无相变发生，组织没有明显变化，可完全消除残余内应力。
第九章 钢的热处理工艺
钢的退火和正火 钢的淬火和回火
其它热处理
9.1 钢的退火与正火
9.1.1 退火操作及其应用
退火：将组织偏离平衡
状态的钢加热到适当的
温度，保温一定时间，
然后缓慢冷却(例如随炉 冷却)，以获得接近平衡
状态组织的热处理工艺
叫做“退火”。
1．完全退火
方法：将亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃，保温一定时间缓慢冷却(随
风)到珠光体转变温度区保温到珠
光体转变完毕后，取出空冷。
目的和用途同完全退火，效率和组织控制较好。
3. 球化退火
方法：将过共析钢加热到Ac1以上
30~50℃，保温2-4h，时间，冷 却到Ar1温度附近时要足够慢 的冷却(保温冷却，比随炉冷却 还要缓慢)。
目的：最终组织为铁素体的基体
上均匀分布颗粒状的渗碳体， 称为球状珠光体。
9.2.2 淬火冷却介质
理想的淬火冷却速度 为保证得到多的
马氏体，冷却速度应该大于临界冷却速度 Vc；为防止零件变形、开裂，冷却应慢一 些。所以理想的冷却速度如图，开始冷却 慢一些，在快要发生组织转变时快冷，以 躲开鼻子尖，随后又慢冷让马氏体转变慢 慢的进行。
常用淬火介质
盐水、碱水 10－15％的NaCl水溶液是最强的冷却介质。 清水 直接冷却和沸腾的蒸汽冷却，冷却能力也很强。 碱浴、硝盐浴 熔融的氢氧化钠、硝酸盐、亚硝酸盐导热能力很强， 在120－180℃以上的高温下有好的冷却能力。 矿物油 冷却能力约为水的1/4－1/8，用于奥氏体较稳定钢，如大多数 合金钢，可以有效防止零件的变形开裂。
目的：先得到均匀的奥氏体，缓慢冷
却转变基本接近相图描述转变过程， 得到接近平衡组织，降低硬度，便于 加工，消除内应力。
用途：碳钢和合金钢的锻、铸、轧制
型材，可作为一般要求工件的最终热 处理，大多为重要零件的预先热处理。
适用对象：0.3~0.6%C。低碳或过共
析钢不适用。
保温时间：t=KD (min)，D为工件有
效厚度(mm)，一般K=1.5~2.0min/mm。
2．等温退火
完全退火需要的时间很长，尤其是
过冷奥氏体比较稳定的合金钢，可
以采用等温退火工艺取代完全退火。 方法：加热方法同上(将亚共析钢
加热到Ac3以上30~50℃，保温一
定时间)，在温度到珠光体转变开 始前快速冷却(打开炉门，甚至吹
9.2.3 淬火方法
1. 单液淬火 直接放入某介质(水或油)中
冷却到室温。方法简单，易于操作。
2. 双液淬火(水淬油冷)
Βιβλιοθήκη Baidu对复杂碳钢零
件，先在水或盐水中快速冷却，躲开鼻 子温度，估计温度低于500℃时立即转 入油中，放慢冷却速度继续冷却到室温。
3. 分级淬火 淬入150－260℃硝盐浴中躲过了鼻尖，停留一段时间
目的：钢的淬火组织主要是马氏体，可以提高钢的
高硬度，保证高的耐磨性和承受高的接触应力。 虽然马氏体不是热处理所要得到的最终组织，但 马氏体再经过适当的回火，可以得到需要的组织 和使用性能，最终达到理想的性能。
9.2.1 淬火加热温度
淬火加热温度的确定应以获得晶粒 细小、成分均匀的奥氏体为原则， 以便得到细小的马氏体组织。 亚共析钢：Ac3以上30~50℃，铁素 体可以全部溶解得到得到单一的奥 氏体，从而消除未溶铁素体而带来 的软相。也不宜过高，防止奥氏体 晶粒粗大带来马氏体粗大，并且温 度高带来的热变形也将严重。 过共析钢：含碳量在0.8以上时， Ac1以上30~50℃。这时得到的马氏体 有了足够的硬度同时保持未溶解的颗粒状碳化物也可以提高材料的硬度 和耐磨性。如果加热温度过高，淬火开裂的倾向加大，淬火后残余奥氏 体量增加反而降低硬度； 合金钢：合金元素大多可以阻止奥氏体晶粒长大，为了合金元素的均匀， 加热温度和保温时间都要比碳钢稍微提高一些。
让表面和心部温度均匀，热应力松弛。取出空冷。
4. 等温淬火 直接淬入硝盐浴中保温，发生贝氏体转变。 5. 局部淬火 局部加热法或局部冷却法 6. 冷处理 冷却到室温以下的过程称为“冷处理”。
9.2.4 淬火组织缺陷
1. 加热缺陷 过热、过烧、氧化脱碳、奥氏体晶粒过大等。 2. 硬度不足或出现软点 前者是整体硬度低于要求，后者是个 别部位硬度低于要求。产生原因有加热不足，冷却介质的 冷却能力不够，工件表面不干净，局部散热不良等。 3. 变形与开裂 零件淬火后发生变形是热应力和组织应力综合 作用的结构，完全不变形是困难的，但超量的变形甚至开 裂则是要防止的。减小变形的途径有：零件结构设计合理， 结构对称，避免过大的尺寸突变；淬火前组织要均匀，必 要时经过退火或正火；加热温度适当，不要过热；冷却介 质和方法适当，包括入水的角度；及时回火，防止当时未 裂在放置时开裂。
由于冷速大于退火，得到的珠光体组织较细，材料硬度和强度均比 退火要高。合金钢在空气中冷却可能发生珠光体型、贝氏体型甚至 马氏体型相变，但正火一般是指空冷时珠光体转变的这一部分。
用途：
1) 中低碳钢用正火代替退火进行预先热处理，改善加工性能。 2) 普通结构钢(中碳钢)正火尽管未达到最佳性能，但可达到希望的
如果材料原始有大的弹性应变能存在，可发生再结晶，组织也会有对
应的变化。
用途： 锻造冷却未全恢复塑性变形，铸件的冷却热应力，焊接构件
的热应力，拉、拔、挤压的加工硬化等都会存在残余内应，利用去应 力退火可以消除变形或其它原因产生的内应力。
9.1.2 正火
将钢加热到Ac3和Accm以上30~50℃，保温得到均匀的奥氏体后，从炉 中取出自然空冷，发生珠光体型转变的热处理工艺称为“正火”。
强度和韧性，可以进行机械加工，作为最终热处理的成本较低。
3) 过共析钢正火时，可抑制二次渗碳体网状析出，对已经存在网状 碳化物的工具钢，利用正火先溶化后抑制，用来消除网状碳化物， 为下一部的球化处理作组织准备。
9.2 钢的淬火
淬火：将钢加热到临界点以上，保温一定时间进行
奥氏体化，然后快速冷却到Ms点以下，发生马氏 体转变的热处理工艺，叫作“淬火”。
用途：降低过共析钢材料的硬度，
保证足够的韧性，便于进行机 械加工，均匀组织为以后淬火 作好组织准备。
4. 去应力退火
方法：将钢较慢(100~150℃/hr)
加热到500－650℃(低于A1)，
保温后随炉慢冷(50~100℃/hr) 到200~300℃以下出炉。
目的：无相变发生，组织没有明显变化，可完全消除残余内应力。
第九章 钢的热处理工艺
钢的退火和正火 钢的淬火和回火
其它热处理
9.1 钢的退火与正火
9.1.1 退火操作及其应用
退火：将组织偏离平衡
状态的钢加热到适当的
温度，保温一定时间，
然后缓慢冷却(例如随炉 冷却)，以获得接近平衡
状态组织的热处理工艺
叫做“退火”。
1．完全退火
方法：将亚共析钢加热到Ac3以上30~50℃，保温一定时间缓慢冷却(随
风)到珠光体转变温度区保温到珠
光体转变完毕后，取出空冷。
目的和用途同完全退火，效率和组织控制较好。
3. 球化退火
方法：将过共析钢加热到Ac1以上
30~50℃，保温2-4h，时间，冷 却到Ar1温度附近时要足够慢 的冷却(保温冷却，比随炉冷却 还要缓慢)。
目的：最终组织为铁素体的基体
上均匀分布颗粒状的渗碳体， 称为球状珠光体。
9.2.2 淬火冷却介质
理想的淬火冷却速度 为保证得到多的
马氏体，冷却速度应该大于临界冷却速度 Vc；为防止零件变形、开裂，冷却应慢一 些。所以理想的冷却速度如图，开始冷却 慢一些，在快要发生组织转变时快冷，以 躲开鼻子尖，随后又慢冷让马氏体转变慢 慢的进行。
常用淬火介质
盐水、碱水 10－15％的NaCl水溶液是最强的冷却介质。 清水 直接冷却和沸腾的蒸汽冷却，冷却能力也很强。 碱浴、硝盐浴 熔融的氢氧化钠、硝酸盐、亚硝酸盐导热能力很强， 在120－180℃以上的高温下有好的冷却能力。 矿物油 冷却能力约为水的1/4－1/8，用于奥氏体较稳定钢，如大多数 合金钢，可以有效防止零件的变形开裂。