热处理基础知识

调质：淬火加高温回火。

退火：随炉冷却

正火：空冷

淬火：水冷或油冷

回火：加热温度在A1以下，空冷

退火：

将钢加热到临界点以上保温一定时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷却），以获得接近平衡状态的热处理工艺。

退火多为预备热处理，通过退火可以消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化；消除铸、锻件中的魏氏组织或带状组织，细化晶粒，均匀组织；降低硬度，改善组织，以便于切削加工；改善高碳钢中碳化物的形态和分布，为淬火做好组织准备。

根据加热温度的不同分为临界温度以上或以下的退火。前者（临界温度以上）是将工件加热至相变温度以上，使其发生结构、组织变化，从而改变性能的一种热处理工艺，其中包括完全退火、不完全退火、球化退火、均匀化退火等。后者（加热到临界温度以下）将工件加热到相变温度以下，以消除内应力、防止变形、降低硬度、恢复塑性和消除加工硬化，改善切削与冲压加工性能的热处理工艺，其中包括去应力退火和再结晶退火等。

完全退火：将亚共析钢加热至Ac3以上30-50℃，保温一定时间后随炉缓慢冷却，获得接近平衡状态的热处理工艺，称为完全退火。所谓“完全”是指加热时钢的内部组织全部发生了相变重结晶。

完全退火的目的：降低硬度、改善组织和切削加工性能以及消除内应力。

不完全退火：亚共析钢在Ac1-Ac3之间或过共析钢在Ac1-Accm之间两相区加热，保温足够时间后缓慢冷却的热处理工艺称为不完全退火。“不完全”是指两相区加热时只有部分组织进行了重结晶。

不完全退火目的：消除因热加工所产生的内应力，使钢软化或改善工具钢的可加工性。两相区加热时仅发生部分相变重结晶，故先共析铁素体或先共析碳化物的形态和分布基本保留。

球化退火：

不完全退火的一种特例，目的是将共析及过共析钢中的片状碳化物转变为球状碳化物，使之均匀分布于铁素体基体上。

均匀化退火：

主要用于合金钢钢锭或铸件，它们在浇注后的凝固过程中会产生合金元素的枝晶偏析，即微观化学成分不均匀。均匀化退火是通过高温长时间保温，使合金元素扩散均匀，以消除或减弱枝晶偏析。常用的均匀化退火温度：1100-1200℃，保温时间为10-15h。钢中合金元素含量越高，均匀化退火温度也越高。高温长时间均匀化退火后，奥氏体晶粒十分粗大，如不进行锻轧等热加工，则必须再进行一次完全退火或正火以细化晶粒。

实际上钢厂很少对钢锭进行单独均匀化退火，大多是在锻轧前钢锭加热时，适当延长保温时间，既达到了均匀化退火的目的，又简化了工序。

去应力退火及再结晶退火

为了消除铸造、焊接、热轧、热锻等过程引起的内应力而进行的退火称为去应力退火，又称为低温退火。

铸件及热轧、锻造钢材在冷却过程中，因表面和心部冷却不同所造成的内外温差会产生残余内应力。这种内应力与后续工艺因素叠加，易使工件发生变形和开裂。焊接件焊缝处由于组织不均匀也存在很大的内应力，显著降低焊接接头的强度。除消除内应力外，去应力退火还可降低硬度，提高工件尺寸稳定性，防止工件的变形和开裂。

再结晶退火是将冷加工硬化的钢加热至再结晶温度以上、Ac1以下进行的退火，目的是通过再结晶使变形晶粒恢复成均匀等轴晶粒而消除加工硬化。

钢经冷冲、冷轧或冷拉后会产生加工硬化现象，使钢的强度、硬度升高，塑性、韧性小将，可加工性和成形性能变差。经过再结晶退火，消除了加工硬化，钢的组织和力学性能可恢复到冷变形前的水平。

再结晶退火既可作为钢材或其它合金多道次冷变形之间的中间退火，也可作为冷变形刚钢材或其他合金成品的最终热处理。

钢的正火

正火是将钢加热到Ac3或Accm以上30-50℃并保温一定时间，然后出炉在空气中冷却的热处理工艺。

与完全退火相比，二者的加热温度及保温时间相同，但正火冷却速度较快，转变温度较低，发生伪共析转变。当钢中Wc为0.6%-1.4%时，正火组织中不出现先共析相，全部是伪共析珠光体。因此，正火后获得的组织比相同钢材退火的要细，强度硬度也高。

根据钢材和截面尺寸的不同，通过正火可分别达到下述不同目的：

对大型铸件、锻件和钢材，正火可以细化晶粒、消除魏氏组织或带状组织，为下一步热处理做好组织准备，相当于退火的效果。

低碳钢退火后硬度太低，在切削加工中易“粘刀”，可加工性差。若通过正火处理可减少钢中先共析铁素体，获得细片状珠光体，使硬度提高到140-190HBW,改善钢的可加工性。

对于过共析钢，正火可消除网状碳化物，便于球化退火。

正火也可以作为某些中碳钢或中碳合金结构钢工件的热处理，代替调质处理，使工件具有一定的综合力学性能。

退火与正火后钢的组织性能及工艺选用

退火与正火后钢的组织与性能

退火与正火后都是珠光体型组织，但两者间有一定差异

正火组织比退火组织细。例如，T8钢退火后未粗片状珠光体，片间距为0.5微米，而正火后未细片状珠光体，片间距为0.2微米。

正火冷却速度比退火快，因此先共析产物（铁素体、渗碳体）不能充分析出。

合金钢中碳化物稳定，加热时不宜溶入奥氏体，退火冷却后不易形成片状珠光体而形成粒状珠光体；在正火冷却后形成粒状索氏体或粒状托氏体，硬度偏高。因此，合金钢中很少将正火作为切削加工前的预处理。

正火加热时退火或正火均使钢的晶粒细化。但如果加热温度过高、奥氏体晶粒粗大，则正火后容易形成魏氏组织，而退火后形成粗晶粒的组织。

钢中合金元素含量不高时，经过退火和正火后组织均为铁素体与渗碳体的混合物，但正火组织的弥散度大，故硬度、强度较高。

如果钢中合金元素含量很高，加热后空冷得到马氏体或贝氏体组织，此时不应成为正火而应称为淬火。

退火和正火工艺的选用

根据钢种、冷与热加工工艺、零件的使用性能及经济性进行综合考虑。

Wc低于0.25%的低碳钢：正火不用退火。正火冷却快，防止析出三次渗碳体，从而提高冲压件的冷变形性能；正火可以提高钢的硬度，改善低碳钢的可加工性；在不进行其他热处理的情况下，正火可以细化组织，提高低碳钢的强度。

Wc在0.25-0.5%的中碳钢也可以用正火代替退火。虽然接近上限碳含量的中碳钢正火后硬度偏高，但尚能进行切削加工，而且正火成本低、生产率高。

Wc在0.5-0.75%的中碳钢，正火后硬度高，难以进行切削加工，故一般采用完全退火，