金属热处理工艺课程
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§9.1 钢的普通热处理
§9.1.1 钢的退火
➢ 退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一 定时间，然后缓慢冷却(一般为随炉冷却)，以获得接近平 衡状态组织的热处理工艺。
➢ 目的：均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒,调整硬度， 消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及加工性能，并为 淬火作组织准备。
第九章 金属热处理工艺
四、球化退火 ➢球化退火：使钢中碳化物球状化的热处理工艺 ，是不完全退火的一种。 ➢目的：使 Fe3CⅡ 及 P 中的渗碳体球状化（退 火前正火将网状渗碳体破碎），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。 ➢适用性：主要用于共析钢和过共析钢。
第九章 金属热处理工艺
➢ 目的：通过完全重结晶，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；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。由于冷却 速度缓慢，还可消除内应力。
第九章 金属热处理工艺
➢ 适用性：适用于亚共析钢。 低碳钢和过共析钢不宜采用 原因：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 A 状态 缓冷退火时，有网状Fe3CⅡ沿晶界析出，形 成所谓的“魏氏组织”，会造成在以后热处 理中引起裂纹，使钢的强度、塑性和冲击韧 性显著降低。
第九章 金属热处理工艺
三、等温退火 ➢等温退火：将钢件加热到高于Ac3 (或Ac1 ) 的 温度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体 区的某一温度，并等温保持，使奥氏体等温转 变，然后缓慢冷却的热处理工艺。 ➢目的:与完全退火相同，能获得均匀的预期组 织；对于奥氏体较稳定的合金钢，可大大缩短 退火时间。
➢作为最终热处理：正火可以细化晶粒，使组织均匀 化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增 多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。对于 普通结构钢零件，机械性能要求不很高时，可以正 火作为最终热处理。
第九章 金属热处理工艺
➢ 改善切削加工性能：对于低碳钢或低碳合金钢,由于 完全退火后硬度太低，一般在170HB以下，切削加工 性能不好。而用正火，则可提高其硬度，从而改善 切削加工性能。
Байду номын сангаас
第九章 金属热处理工艺
二、不完全退火
➢ 不完全退火：将钢加热至Ac1Ac3（亚共析钢）或 Ac1Accm （过共析钢）之间，经保温后缓慢冷却以
获得近于平衡组织的热处理工艺。 ➢ 目的：
降低硬度，消除内应力，改善切削加工性能。 ➢ 适用性
不完全退火一般用于过共析钢。 从上可见所谓完不完全，视钢加热时奥氏体化的程度。
第九章 金属热处理工艺
六、去应力退火 ➢去应力退火：将钢件加热至低于Ac1的某一温 度(一般为500℃650℃)，经保温后随炉冷却 的热处理工艺。 ➢目的：消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变 形等冷热加工在工件中造成的残留内应力。 可以消除约50%80%的内应力，不引起组织 变化
第九章 金属热处理工艺
七、再结晶退火 ➢再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结 晶温度以上，保持适当的时间，而后缓慢冷 却的热处理工艺。 ➢目的：使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒 而消除加工硬化。 再结晶退火既可作冷变形中间的退火，也 可作为成品热处理。
第九章 金属热处理工艺
退火工艺总结：
加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织 P(+F 或 Fe3CII)
第2篇 热处理原理及工艺
第2篇 热处理原理及工艺
第9章 金属热处理工艺 ❖教学目标
➢熟悉热处理的基本工艺，掌握退火、正火、淬 火、回火等基本概念和热处理的工艺制定，熟 悉其运用范围;
➢熟悉表面热处理、化学热处理、形变热处理的 基本原理和运用;
➢掌握各种热处理后的组织形式和性能特点。
第九章 金属热处理工艺
➢ 分类：根据目的和要求分为完全退火、等温退火、球化退 火、扩散退火和去应力退火等。
第九章 金属热处理工艺
碳钢各种退火和正火工艺规范示意图
第九章 金属热处理工艺
一、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、砂中冷却)，以获得接近平衡组织的 热处理工艺。
过共析钢球化退火后的显微组织为: 在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。
片状珠光体
球状珠光体
第九章 金属热处理工艺
❖ 球化退火工艺：
➢ 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或较大的奥氏体中的碳浓度分布 的不均匀性,促进球状碳化物的形成。若加热温度过高， Fe3CⅡ易在慢冷时以网状的形式析出
❖ 正火组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析 钢为 S+Fe3CII
❖ 正火的目的：使钢的组织正常化，亦称常化处理 对比完全退火，其冷却速度更快。
第九章 金属热处理工艺
❖应用 ➢作为预先热处理：截面较大的合金结构钢件，在淬 火或调质处理（淬火加高温回火）前常进行正火， 以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的 组织。对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其 不形成连续网状，为球化退火作组织准备。
扩散退火 加热至略低于固相线
目的：使成分、组织均匀 再结晶退火：
加热温度 TR + 30～50℃ 目的：消除加工硬化 去应力退火:
加热温度＜ Ac1 ，一般为 500～650℃ 目的：消除冷热加工后的内应力
第九章 金属热处理工艺
§9.1.2 钢的正火
❖ 正火概念：将钢材或钢件加热到Ac3(对于亚共析 钢)和Accm(对于过共析钢)以上30℃50℃，保温 适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的热 处理工艺。
➢ 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。
第九章 金属热处理工艺
五、扩散退火 ➢扩散退火：将钢加热到略低于固相线(固相线 以下100200℃)的温度，长时间保温 (10h15h)，并进行缓慢冷却的热处理工艺， 又称为均匀化退火。 ➢目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组 织不均匀性 。 ➢注意事项：扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此 一般再进行完全退火或正火处理。
§9.1.1 钢的退火
➢ 退火：将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一 定时间，然后缓慢冷却(一般为随炉冷却)，以获得接近平 衡状态组织的热处理工艺。
➢ 目的：均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒,调整硬度， 消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及加工性能，并为 淬火作组织准备。
第九章 金属热处理工艺
四、球化退火 ➢球化退火：使钢中碳化物球状化的热处理工艺 ，是不完全退火的一种。 ➢目的：使 Fe3CⅡ 及 P 中的渗碳体球状化（退 火前正火将网状渗碳体破碎），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。 ➢适用性：主要用于共析钢和过共析钢。
第九章 金属热处理工艺
➢ 目的：通过完全重结晶，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；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。由于冷却 速度缓慢，还可消除内应力。
第九章 金属热处理工艺
➢ 适用性：适用于亚共析钢。 低碳钢和过共析钢不宜采用 原因：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 A 状态 缓冷退火时，有网状Fe3CⅡ沿晶界析出，形 成所谓的“魏氏组织”，会造成在以后热处 理中引起裂纹，使钢的强度、塑性和冲击韧 性显著降低。
第九章 金属热处理工艺
三、等温退火 ➢等温退火：将钢件加热到高于Ac3 (或Ac1 ) 的 温度，保温适当时间后，较快地冷却到珠光体 区的某一温度，并等温保持，使奥氏体等温转 变，然后缓慢冷却的热处理工艺。 ➢目的:与完全退火相同，能获得均匀的预期组 织；对于奥氏体较稳定的合金钢，可大大缩短 退火时间。
➢作为最终热处理：正火可以细化晶粒，使组织均匀 化，减少亚共析钢中铁素体含量，使珠光体含量增 多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。对于 普通结构钢零件，机械性能要求不很高时，可以正 火作为最终热处理。
第九章 金属热处理工艺
➢ 改善切削加工性能：对于低碳钢或低碳合金钢,由于 完全退火后硬度太低，一般在170HB以下，切削加工 性能不好。而用正火，则可提高其硬度，从而改善 切削加工性能。
Байду номын сангаас
第九章 金属热处理工艺
二、不完全退火
➢ 不完全退火：将钢加热至Ac1Ac3（亚共析钢）或 Ac1Accm （过共析钢）之间，经保温后缓慢冷却以
获得近于平衡组织的热处理工艺。 ➢ 目的：
降低硬度，消除内应力，改善切削加工性能。 ➢ 适用性
不完全退火一般用于过共析钢。 从上可见所谓完不完全，视钢加热时奥氏体化的程度。
第九章 金属热处理工艺
六、去应力退火 ➢去应力退火：将钢件加热至低于Ac1的某一温 度(一般为500℃650℃)，经保温后随炉冷却 的热处理工艺。 ➢目的：消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变 形等冷热加工在工件中造成的残留内应力。 可以消除约50%80%的内应力，不引起组织 变化
第九章 金属热处理工艺
七、再结晶退火 ➢再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结 晶温度以上，保持适当的时间，而后缓慢冷 却的热处理工艺。 ➢目的：使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶粒 而消除加工硬化。 再结晶退火既可作冷变形中间的退火，也 可作为成品热处理。
第九章 金属热处理工艺
退火工艺总结：
加热、保温后，缓冷(炉冷)→近平衡组织 P(+F 或 Fe3CII)
第2篇 热处理原理及工艺
第2篇 热处理原理及工艺
第9章 金属热处理工艺 ❖教学目标
➢熟悉热处理的基本工艺，掌握退火、正火、淬 火、回火等基本概念和热处理的工艺制定，熟 悉其运用范围;
➢熟悉表面热处理、化学热处理、形变热处理的 基本原理和运用;
➢掌握各种热处理后的组织形式和性能特点。
第九章 金属热处理工艺
➢ 分类：根据目的和要求分为完全退火、等温退火、球化退 火、扩散退火和去应力退火等。
第九章 金属热处理工艺
碳钢各种退火和正火工艺规范示意图
第九章 金属热处理工艺
一、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、砂中冷却)，以获得接近平衡组织的 热处理工艺。
过共析钢球化退火后的显微组织为: 在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。
片状珠光体
球状珠光体
第九章 金属热处理工艺
❖ 球化退火工艺：
➢ 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或较大的奥氏体中的碳浓度分布 的不均匀性,促进球状碳化物的形成。若加热温度过高， Fe3CⅡ易在慢冷时以网状的形式析出
❖ 正火组织：亚共析钢为F+S，共析钢为S，过共析 钢为 S+Fe3CII
❖ 正火的目的：使钢的组织正常化，亦称常化处理 对比完全退火，其冷却速度更快。
第九章 金属热处理工艺
❖应用 ➢作为预先热处理：截面较大的合金结构钢件，在淬 火或调质处理（淬火加高温回火）前常进行正火， 以消除魏氏组织和带状组织，并获得细小而均匀的 组织。对于过共析钢可减少二次渗碳体量，并使其 不形成连续网状，为球化退火作组织准备。
扩散退火 加热至略低于固相线
目的：使成分、组织均匀 再结晶退火：
加热温度 TR + 30～50℃ 目的：消除加工硬化 去应力退火:
加热温度＜ Ac1 ，一般为 500～650℃ 目的：消除冷热加工后的内应力
第九章 金属热处理工艺
§9.1.2 钢的正火
❖ 正火概念：将钢材或钢件加热到Ac3(对于亚共析 钢)和Accm(对于过共析钢)以上30℃50℃，保温 适当时间后，在自由流动的空气中均匀冷却的热 处理工艺。
➢ 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。
第九章 金属热处理工艺
五、扩散退火 ➢扩散退火：将钢加热到略低于固相线(固相线 以下100200℃)的温度，长时间保温 (10h15h)，并进行缓慢冷却的热处理工艺， 又称为均匀化退火。 ➢目的：减少钢锭、铸件或锻坯的化学成分和组 织不均匀性 。 ➢注意事项：扩散退火后钢的晶粒很粗大，因此 一般再进行完全退火或正火处理。