工程材料-第四章 金属材料热处理
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应用范围： 过共析钢，共析钢
组织：球状P （F+球状FeC3）
3. 球化退火
方法：将共析/过共析钢加热到Ac1以上10～30℃，保 温较长时间，冷却到Ar1(600℃)以下（要足够慢 的冷却)，再出炉空冷的热处理工艺。
目的：使片层状渗碳体和网状渗碳体球化，降低材料 硬度，改善切削加工性，并可减小最终淬火变形 和开裂，为以后的热处理作准备。
冷却方式 缓冷（炉冷、沙
冷） 空冷 水冷、油冷及其 他冷却介质
适当的方式
目的
减轻成分和组织不均；细化晶粒； 调整硬度；消除内应力。
细化晶粒，组织均匀化；改善切削 加工性能；作为预先热处理。
获得马氏体（或下贝氏体），增加 材料的强度和硬度
退火温度愈高， 内应力消除越充分， 退火所需的时间越短。
目的：这个过程中，钢中无相变发 生，组织没有明显变化，可消除残 余内应力。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： 锻造后的残余应力，铸件的冷却热应力，拉、拔、挤 压的加工硬化等都会存在残余应力，利用去应力退火可以消除 变形或其它原因产生的内应力。
温度过高: 粗大马氏体组织，严重变形 温度过低: 组织中出现铁素体，硬度不足。
“软点”
1. 淬火工艺
淬火加热温度的选择
共析钢和过共析钢
温度： Ac1＋(30～50℃) 组织：共析钢: 均匀细小 M+少量 A’
过共析钢: 均匀细小 M+粒状 Fe3C+少量 A’ 有利于获得最佳硬度和耐磨性。
温度过高：粗大的M+较多A’，降低了钢的硬度 和耐磨性，增大淬火变形和开裂倾向。
1. 淬火工艺
（1）加热温度
（2）工艺曲线
1.单介质淬火 2.双介质淬火 3.马氏体分级淬火 4.贝氏体等温淬火
(淬直水直入接淬接马淬油放氏冷入入体)某盐对液点（复体（碱杂介M的）质s碳浴）(钢水中附零或保近件油温盐，)中（（先冷2碱在6却0水）到～或浴室4盐中0温水0，。℃中停方）快法留，速简一发冷单段却生，时，贝易间躲氏于，开体操鼻降作转子低。变温。 度表，面温与度心约部3的00温℃差时，立然即转后入取油出中空，冷放。慢适冷合却于速形度状继续复冷杂却的到工室件温。。
热
马氏体转变
处
理
退火
普通热处理
正火 淬火
热处理 工艺 表面热处理
回火
火焰加热表面淬火
表面淬火 感应加热表面淬火
化学热处理：渗碳、渗氮、渗金属
其它热处理：形变热处理、超细化热处理、真空热处理
第一节 钢的退火与正火
在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：
为什么将其安排在铸/锻 造与 切削加工之间呢?
第一节 钢的退火与正火
1. 淬火工艺 将钢件加热到相变温度以上（亚共析钢Ac3以上30～50℃ 或共析钢和过共析钢Ac1以上30～50℃），保温一定时间， 然后在冷却介质（一般为油冷或水冷）中快速冷却，从 而得马氏体（或下贝氏体）的一种热处理工艺。
1. 淬火工艺
淬火加热温度的选择
亚共析钢: 温度：Ac3＋(30～50℃)。 组织：均匀细小的M组织，极少量A’ 。
③ 如果工件的性能要求不高时，如铸件、锻件或焊接 件等，退火或正火常作为最终热处理。
第一节 钢的退火与正火
一、钢的退火
退火：将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”。
退火的目的
①消除残余内应力，稳定尺寸，减小工件变形、开裂 ②细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷 ③降低硬度，改善切削性能 ④为最终热处理（淬火、回火）作好组织上的准备
g —P
等温退火
2Leabharlann Baidu 钢的淬透性
2. 钢的淬透性
钢的淬透值用
J
XX d
表示。
J 42
15
2. 钢的淬透性
2. 钢的淬透性
2. 钢的淬透性
3. 钢的淬透性曲线的应用
3. 钢的淬透性曲线的应用
3. 钢的淬透性曲线的应用
★ 练习
比较T10、20CrMnTi和40Cr三种钢的淬 透性和淬硬性的高低：
4. 回火脆性
不可逆回火脆性 1. 低温回火脆性
淬火钢在250～400℃温度范围内回火出现的 脆性称为低温回火脆性，也叫第一类回火脆性。
可逆回火脆性，快速冷却可消除 2. 高温回火脆性
淬火钢在500-650℃温度范围内回火出现的脆 性称为高温回火脆性，又叫第二类回火脆性。
四种热处理方法总结
热处理 方法 退火 正火 淬火
直径为10 mm 的共析钢小试样加热 Ac１+ 40℃ ，用 图示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明 各属于什么热处理方法。
答：
a — M + A′ 单介质淬火
b — M + A′ 马氏体分级淬火
c —T + M + A′ 油冷淬火
d —下B 贝氏体等温淬火
e — S 正火
f —P
完全退火
工程材料与成形技术
第4章 金属材料热处理
夏咏梅 材料工程学院
第4章 金属材料热处理
一、热处理
概述
利用加热、保温、冷却的方法，改变材料的组织与结构，达 到改变材料性能的工艺过程称为热处理。也称之为金属材料的 改性处理。
意义： 合适的热处理是让材料达到希望的性能，有时是为了 便于进行加工（预备热处理），有时让材料满足工作条件的 要求（最终热处理）。它是合理使用材料、充分发挥材料潜 力必不可少方法。热处理过程中材料处于固态下，但内部都 有不同程度的固态转变发生。
二、钢的正火
• 正火的应用
（1）对于力学性能要求不高的零件(普通亚共析碳
素钢、低合金钢)，正火可细化晶粒提高机械性能，
可作为最终热处理。
（2）低碳钢退火后硬度偏低，切削加工后表面粗 糙度高。正火后可获得合适的硬度，改善切削性 能，可作为预先热处理。
（3）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，作为预先热处理。
2. 等温退火
高速钢等温退火与完全退火的比较
可见等温退火所需时间比完全退火缩短很多。目的和用 途同完全退火，生成率和组织控制较好，生产效率高。 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
工艺：Ac1以上10-30 ℃保温，缓冷至600 ℃，再出炉 空冷。使渗碳体球化，降低材料硬度，改善切削 加工性能。
退火的分类
根据钢的成分和 退火的目的不同，退 火可分为完全退火、 球化退火、扩散退火 和去应力退火
各种退火及正火的加热温度范围
1. 完全退火
温度过高：奥氏体晶粒粗大，综合机械性能下降
加热温度：Ac3以上30-50 ℃
温度过低：不能得到均匀的单相奥氏体，温度较低热处理效率低。
1. 完全退火
应用范围：亚共析钢，共析钢， 不适用于过共析钢。
1. 淬火工艺
冷却是决定钢的淬火质量的关 键。根据过冷奥氏体等温转变 曲线可知，冷却速度必须大于 临界冷却,才能进行马氏体转变。
使零件获得某种冷却速度的 介质称为淬火冷却介质，最 常用的淬火冷却介质一般分 为水、盐(碱)水和油三类。
在“鼻尖”温度以上，在保证不出现珠光体类型组织 的前提下，可以尽量缓冷；在“鼻尖”温度附近则必须快 冷，以躲开“鼻尖”，保证不产生非马氏体相变；而在 Ms点附近又可以缓冷，以减轻马氏体转变时的相变应力。
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。
球化退火
在生产过程中，也有将球化退火应用于亚共析钢的，主要 的是为了使珠光体中的渗碳体变为球状，降低硬度，提高塑 性，大大有利于冷拔、冲压等冷变形加工；
4. 扩散退火（均匀化退火）
方法：扩散退火加热温度高，一般在Ac3以150～ 200℃(1050～1150℃)，长时间保温(10-15h）后随 炉缓冷。
二、钢的正火
❖ 正火：将钢加热到Ac3或Accm以上30～50℃，保温一定时间( 得到均匀的奥氏体)，从炉中取出在自由流动的空气中冷却的 热处理工艺称为“正火” 。
由于冷却速度大于退 火，得到的珠光体的 组织较细，材料的硬 度和强度均比退火要 高。合金钢在空气中 冷却发生珠光体型、 贝氏体型甚至马氏体 型相变，但一般正火 是指空冷时珠光体转 变的这一部分。
5. 去应力退火
内应力的危害
• 切削加工或使用中的变形和开裂； • 降低零件的精度； • 甚至会发生事故。
目的：消除铸、锻、焊件、冷冲压件（或冷拔 件）及机加工件的残余内应力.
5. 去应力退火
工艺：将工件随炉缓慢加热至500～650℃（＜Ac1点 ），保 温一段时间后随炉缓慢冷却，至200℃出炉空冷。
P+F FP
缺点：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。
2.等温退火 为了缩短退火时间，可采用等温退火。
等温退火：先以较快的速度，将工件加热到Ac3以 上30～50℃，保温一定时间后，先以较快的冷速 冷到珠光体的形成温度等温，使奥氏体转变成珠 光体，待等温转变结束再取出空冷。这样就可大 大缩短退火的时间。
钢材在切削时最适宜的 硬度范围为150-250HV。 ωc>0.5％的钢材采用正 火，硬度过高，难以切 削加工; ωc>0.8％的工具钢必须 进行球化退火; 0.4％<wc<0 .7％的钢材 可用完全退火; 0.2％<wc<0 .3％应该采 用正火后再切削加工; Wc<0.15％时，采用淬 火。
第二节 钢的淬火
问题：为什么不适用于过共析钢呢？
答：完全退火不能用于过共析 钢，因为加热到Accm 以上再 缓慢冷却时会得到平衡组织， 即在晶界处析出网状渗碳体， 造成钢的脆化。
网状渗碳体
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(随炉冷却或埋入石灰、干沙中 自然冷却)到500 ℃以下，取出空冷。
250-400 ℃
由体心正方晶格变为体心立方晶格，
和α相再结晶 400 ℃以上
和与它保持共格联 系的低碳马氏体
回火马氏体
即铁素体。碳化物也逐渐转变为稳定 的细颗粒状的渗碳体，并与母相失去
主要是回火索氏体
称为回火马氏体。
共格关系。回火托氏体。
Z Rm HB Re A
Rm、Re/MPa A、Z/%
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：
碳钢和合金结构钢的锻、铸、轧制型材，可以作 为一般要求工件的最终热处理，大多为重要零件的预 备热处理。
1. 完全退火
完全退火组织
问题：亚共析钢 （共析钢）的平衡 状态组织？
淬透性：20CrMnTi > 40Cr > T10 淬硬性： T10 > 40Cr > 20CrMnTi
第三节 淬火钢的回火
回火的主要目的是： 降低脆性 稳定组织和工件尺寸 获得要求的机械性能
淬火钢在回火时的组织转变
马氏体分解
200℃以下
弥散的碳化物
渗碳体聚集长大
残余奥氏体分解
碳化物的转变
200-300 ℃
保温 T
临界温度 随炉冷却
加热
空冷 油冷
水冷
热处理工艺曲t 线
热处理包括三个环节： 1. 加热到预定的温度（加热）； 2. 在预定的温度下适当保温（保温），保温的时间与工件 的尺寸和性能有关； 3. 以预定的冷却速度冷却（冷却）
二、热处理的分类
加热转变→奥氏体转变
热处理
珠光体转变
原理
冷却转变 贝氏体转变
退火安排在铸造成锻造之后，切削加工之前的原因如 下：
① 在铸造或锻造之后，钢件中不但残留有铸造或锻造 应力，也存在着成分和组织上的不均匀性，经过退火和 正火后，得到细而均匀的组织，并消除应力，改善钢件 的机械性能并为随后的淬火作了准备。
② 经过退火与正火后，钢的组织接近于平衡组织，其 硬度适中，有利于下一步的切削加工。
目的：扩散退火适用于合金钢大型铸、锻件，目 的是消除其化学成分的偏析和组织的不均匀性。
扩散退火容易使钢的晶粒粗大，影响力学性能， 因此一般扩散退火后仍需进行完全退火或正火，以 细化扩散退火中因高温和长时间的保温所产生的粗 大组织。
以间隙原子存 在的碳、氮的扩散 系数最大，易于均 匀化，铬、锰、钼、 镍等元素的扩散系 数小，均匀化较困 难。
回火
加热温度
共析钢、亚共析钢
过共析钢
Ac3 以上 20～30℃ Ac1 以上 20～40℃（球
（完全退火）
化退火）
Ac3 以上 30～50℃ Accm 以上 30～50℃
Ac3 以上 30～50℃ Ac1 以上 30～50℃
低温回火：150～250℃ 中温回火：350～500℃ 高温回火：500～650℃
组织：球状P （F+球状FeC3）
3. 球化退火
方法：将共析/过共析钢加热到Ac1以上10～30℃，保 温较长时间，冷却到Ar1(600℃)以下（要足够慢 的冷却)，再出炉空冷的热处理工艺。
目的：使片层状渗碳体和网状渗碳体球化，降低材料 硬度，改善切削加工性，并可减小最终淬火变形 和开裂，为以后的热处理作准备。
冷却方式 缓冷（炉冷、沙
冷） 空冷 水冷、油冷及其 他冷却介质
适当的方式
目的
减轻成分和组织不均；细化晶粒； 调整硬度；消除内应力。
细化晶粒，组织均匀化；改善切削 加工性能；作为预先热处理。
获得马氏体（或下贝氏体），增加 材料的强度和硬度
退火温度愈高， 内应力消除越充分， 退火所需的时间越短。
目的：这个过程中，钢中无相变发 生，组织没有明显变化，可消除残 余内应力。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： 锻造后的残余应力，铸件的冷却热应力，拉、拔、挤 压的加工硬化等都会存在残余应力，利用去应力退火可以消除 变形或其它原因产生的内应力。
温度过高: 粗大马氏体组织，严重变形 温度过低: 组织中出现铁素体，硬度不足。
“软点”
1. 淬火工艺
淬火加热温度的选择
共析钢和过共析钢
温度： Ac1＋(30～50℃) 组织：共析钢: 均匀细小 M+少量 A’
过共析钢: 均匀细小 M+粒状 Fe3C+少量 A’ 有利于获得最佳硬度和耐磨性。
温度过高：粗大的M+较多A’，降低了钢的硬度 和耐磨性，增大淬火变形和开裂倾向。
1. 淬火工艺
（1）加热温度
（2）工艺曲线
1.单介质淬火 2.双介质淬火 3.马氏体分级淬火 4.贝氏体等温淬火
(淬直水直入接淬接马淬油放氏冷入入体)某盐对液点（复体（碱杂介M的）质s碳浴）(钢水中附零或保近件油温盐，)中（（先冷2碱在6却0水）到～或浴室4盐中0温水0，。℃中停方）快法留，速简一发冷单段却生，时，贝易间躲氏于，开体操鼻降作转子低。变温。 度表，面温与度心约部3的00温℃差时，立然即转后入取油出中空，冷放。慢适冷合却于速形度状继续复冷杂却的到工室件温。。
热
马氏体转变
处
理
退火
普通热处理
正火 淬火
热处理 工艺 表面热处理
回火
火焰加热表面淬火
表面淬火 感应加热表面淬火
化学热处理：渗碳、渗氮、渗金属
其它热处理：形变热处理、超细化热处理、真空热处理
第一节 钢的退火与正火
在实际的制造过程中，常见的工艺路线如：
为什么将其安排在铸/锻 造与 切削加工之间呢?
第一节 钢的退火与正火
1. 淬火工艺 将钢件加热到相变温度以上（亚共析钢Ac3以上30～50℃ 或共析钢和过共析钢Ac1以上30～50℃），保温一定时间， 然后在冷却介质（一般为油冷或水冷）中快速冷却，从 而得马氏体（或下贝氏体）的一种热处理工艺。
1. 淬火工艺
淬火加热温度的选择
亚共析钢: 温度：Ac3＋(30～50℃)。 组织：均匀细小的M组织，极少量A’ 。
③ 如果工件的性能要求不高时，如铸件、锻件或焊接 件等，退火或正火常作为最终热处理。
第一节 钢的退火与正火
一、钢的退火
退火：将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”。
退火的目的
①消除残余内应力，稳定尺寸，减小工件变形、开裂 ②细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷 ③降低硬度，改善切削性能 ④为最终热处理（淬火、回火）作好组织上的准备
g —P
等温退火
2Leabharlann Baidu 钢的淬透性
2. 钢的淬透性
钢的淬透值用
J
XX d
表示。
J 42
15
2. 钢的淬透性
2. 钢的淬透性
2. 钢的淬透性
3. 钢的淬透性曲线的应用
3. 钢的淬透性曲线的应用
3. 钢的淬透性曲线的应用
★ 练习
比较T10、20CrMnTi和40Cr三种钢的淬 透性和淬硬性的高低：
4. 回火脆性
不可逆回火脆性 1. 低温回火脆性
淬火钢在250～400℃温度范围内回火出现的 脆性称为低温回火脆性，也叫第一类回火脆性。
可逆回火脆性，快速冷却可消除 2. 高温回火脆性
淬火钢在500-650℃温度范围内回火出现的脆 性称为高温回火脆性，又叫第二类回火脆性。
四种热处理方法总结
热处理 方法 退火 正火 淬火
直径为10 mm 的共析钢小试样加热 Ac１+ 40℃ ，用 图示的冷却曲线进行冷却，分析其所得到的组织，说明 各属于什么热处理方法。
答：
a — M + A′ 单介质淬火
b — M + A′ 马氏体分级淬火
c —T + M + A′ 油冷淬火
d —下B 贝氏体等温淬火
e — S 正火
f —P
完全退火
工程材料与成形技术
第4章 金属材料热处理
夏咏梅 材料工程学院
第4章 金属材料热处理
一、热处理
概述
利用加热、保温、冷却的方法，改变材料的组织与结构，达 到改变材料性能的工艺过程称为热处理。也称之为金属材料的 改性处理。
意义： 合适的热处理是让材料达到希望的性能，有时是为了 便于进行加工（预备热处理），有时让材料满足工作条件的 要求（最终热处理）。它是合理使用材料、充分发挥材料潜 力必不可少方法。热处理过程中材料处于固态下，但内部都 有不同程度的固态转变发生。
二、钢的正火
• 正火的应用
（1）对于力学性能要求不高的零件(普通亚共析碳
素钢、低合金钢)，正火可细化晶粒提高机械性能，
可作为最终热处理。
（2）低碳钢退火后硬度偏低，切削加工后表面粗 糙度高。正火后可获得合适的硬度，改善切削性 能，可作为预先热处理。
（3）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，作为预先热处理。
2. 等温退火
高速钢等温退火与完全退火的比较
可见等温退火所需时间比完全退火缩短很多。目的和用 途同完全退火，生成率和组织控制较好，生产效率高。 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
工艺：Ac1以上10-30 ℃保温，缓冷至600 ℃，再出炉 空冷。使渗碳体球化，降低材料硬度，改善切削 加工性能。
退火的分类
根据钢的成分和 退火的目的不同，退 火可分为完全退火、 球化退火、扩散退火 和去应力退火
各种退火及正火的加热温度范围
1. 完全退火
温度过高：奥氏体晶粒粗大，综合机械性能下降
加热温度：Ac3以上30-50 ℃
温度过低：不能得到均匀的单相奥氏体，温度较低热处理效率低。
1. 完全退火
应用范围：亚共析钢，共析钢， 不适用于过共析钢。
1. 淬火工艺
冷却是决定钢的淬火质量的关 键。根据过冷奥氏体等温转变 曲线可知，冷却速度必须大于 临界冷却,才能进行马氏体转变。
使零件获得某种冷却速度的 介质称为淬火冷却介质，最 常用的淬火冷却介质一般分 为水、盐(碱)水和油三类。
在“鼻尖”温度以上，在保证不出现珠光体类型组织 的前提下，可以尽量缓冷；在“鼻尖”温度附近则必须快 冷，以躲开“鼻尖”，保证不产生非马氏体相变；而在 Ms点附近又可以缓冷，以减轻马氏体转变时的相变应力。
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。
球化退火
在生产过程中，也有将球化退火应用于亚共析钢的，主要 的是为了使珠光体中的渗碳体变为球状，降低硬度，提高塑 性，大大有利于冷拔、冲压等冷变形加工；
4. 扩散退火（均匀化退火）
方法：扩散退火加热温度高，一般在Ac3以150～ 200℃(1050～1150℃)，长时间保温(10-15h）后随 炉缓冷。
二、钢的正火
❖ 正火：将钢加热到Ac3或Accm以上30～50℃，保温一定时间( 得到均匀的奥氏体)，从炉中取出在自由流动的空气中冷却的 热处理工艺称为“正火” 。
由于冷却速度大于退 火，得到的珠光体的 组织较细，材料的硬 度和强度均比退火要 高。合金钢在空气中 冷却发生珠光体型、 贝氏体型甚至马氏体 型相变，但一般正火 是指空冷时珠光体转 变的这一部分。
5. 去应力退火
内应力的危害
• 切削加工或使用中的变形和开裂； • 降低零件的精度； • 甚至会发生事故。
目的：消除铸、锻、焊件、冷冲压件（或冷拔 件）及机加工件的残余内应力.
5. 去应力退火
工艺：将工件随炉缓慢加热至500～650℃（＜Ac1点 ），保 温一段时间后随炉缓慢冷却，至200℃出炉空冷。
P+F FP
缺点：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。
2.等温退火 为了缩短退火时间，可采用等温退火。
等温退火：先以较快的速度，将工件加热到Ac3以 上30～50℃，保温一定时间后，先以较快的冷速 冷到珠光体的形成温度等温，使奥氏体转变成珠 光体，待等温转变结束再取出空冷。这样就可大 大缩短退火的时间。
钢材在切削时最适宜的 硬度范围为150-250HV。 ωc>0.5％的钢材采用正 火，硬度过高，难以切 削加工; ωc>0.8％的工具钢必须 进行球化退火; 0.4％<wc<0 .7％的钢材 可用完全退火; 0.2％<wc<0 .3％应该采 用正火后再切削加工; Wc<0.15％时，采用淬 火。
第二节 钢的淬火
问题：为什么不适用于过共析钢呢？
答：完全退火不能用于过共析 钢，因为加热到Accm 以上再 缓慢冷却时会得到平衡组织， 即在晶界处析出网状渗碳体， 造成钢的脆化。
网状渗碳体
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(随炉冷却或埋入石灰、干沙中 自然冷却)到500 ℃以下，取出空冷。
250-400 ℃
由体心正方晶格变为体心立方晶格，
和α相再结晶 400 ℃以上
和与它保持共格联 系的低碳马氏体
回火马氏体
即铁素体。碳化物也逐渐转变为稳定 的细颗粒状的渗碳体，并与母相失去
主要是回火索氏体
称为回火马氏体。
共格关系。回火托氏体。
Z Rm HB Re A
Rm、Re/MPa A、Z/%
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：
碳钢和合金结构钢的锻、铸、轧制型材，可以作 为一般要求工件的最终热处理，大多为重要零件的预 备热处理。
1. 完全退火
完全退火组织
问题：亚共析钢 （共析钢）的平衡 状态组织？
淬透性：20CrMnTi > 40Cr > T10 淬硬性： T10 > 40Cr > 20CrMnTi
第三节 淬火钢的回火
回火的主要目的是： 降低脆性 稳定组织和工件尺寸 获得要求的机械性能
淬火钢在回火时的组织转变
马氏体分解
200℃以下
弥散的碳化物
渗碳体聚集长大
残余奥氏体分解
碳化物的转变
200-300 ℃
保温 T
临界温度 随炉冷却
加热
空冷 油冷
水冷
热处理工艺曲t 线
热处理包括三个环节： 1. 加热到预定的温度（加热）； 2. 在预定的温度下适当保温（保温），保温的时间与工件 的尺寸和性能有关； 3. 以预定的冷却速度冷却（冷却）
二、热处理的分类
加热转变→奥氏体转变
热处理
珠光体转变
原理
冷却转变 贝氏体转变
退火安排在铸造成锻造之后，切削加工之前的原因如 下：
① 在铸造或锻造之后，钢件中不但残留有铸造或锻造 应力，也存在着成分和组织上的不均匀性，经过退火和 正火后，得到细而均匀的组织，并消除应力，改善钢件 的机械性能并为随后的淬火作了准备。
② 经过退火与正火后，钢的组织接近于平衡组织，其 硬度适中，有利于下一步的切削加工。
目的：扩散退火适用于合金钢大型铸、锻件，目 的是消除其化学成分的偏析和组织的不均匀性。
扩散退火容易使钢的晶粒粗大，影响力学性能， 因此一般扩散退火后仍需进行完全退火或正火，以 细化扩散退火中因高温和长时间的保温所产生的粗 大组织。
以间隙原子存 在的碳、氮的扩散 系数最大，易于均 匀化，铬、锰、钼、 镍等元素的扩散系 数小，均匀化较困 难。
回火
加热温度
共析钢、亚共析钢
过共析钢
Ac3 以上 20～30℃ Ac1 以上 20～40℃（球
（完全退火）
化退火）
Ac3 以上 30～50℃ Accm 以上 30～50℃
Ac3 以上 30～50℃ Ac1 以上 30～50℃
低温回火：150～250℃ 中温回火：350～500℃ 高温回火：500～650℃