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4.2 钢的热处理工艺 4.2.1 退火 一、定义
将零件加热到某一温度，保温一定时间，随后缓慢
(炉冷)的处理工艺。
二、 目的 ① 消除缺陷，改善组织 ② 细化晶粒，改善机械性能 ③ 降低硬度，改善切削加工性 ④ 消除应力，防止变形或开裂 ⑤ 均匀成分;为最终热处理作好组织准备。
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三、工艺及应用
三、加热温度：＜A1 四、回火时的组织转变
1、马氏体的分解（ ＜ 200℃）
2、残余奥氏体的转变（200～300 ℃ ）
3、渗碳体的形成（250 ～ 400 ℃ ）
2402、1/3/渗2 碳体的聚集长大（＞400 ℃ ）
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五、回火种类和应用 回火后钢的组织与性能决定于回火温度，选择时应 根据使用时对性能的要求来定。 1、低温回火
1、完全退火 常用于中、高碳亚共析钢 [Ac3＋(30～50)℃] F＋P 2、球化退火 主要用于共析钢和过共析钢及合金工具钢
（不完全退火）[Ac1＋(20～30)℃] P球 3、去应力退火 （低温退火）[Ac1以下通常为500～650℃]
主要用于消除铸件、 锻件、焊接件或切削加 工过程中的残留的应力
➢临界淬透直径Dc：
圆形钢棒在某种介质中能被淬透的最大直径。
Dc →淬透性
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4.2.4 回火
一、定义
将淬火后的钢件重新加热到Ac1线以下某一温度,保温 一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
二、目的 1、 稳定尺寸 2、 降低脆性，消除或减少内应力 3、 调整强韧性，获得零件所需性能
（不可逆回火脆性、第一类回火脆性）
避免在此温度范围回火
2、 高温回火脆性：450～650℃
（可逆回火脆性、第二类回火脆性）
再次高温回火并快冷或在合金钢中加入钼和钨等元素。
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4.2.5 表面热处理（使零件具有“表硬里韧”的力学性能） 4.2.5.1表面淬火：将工件表层快速加热到淬火温度，不等热 量传至心部，立即冷却，使零件表面淬硬的热处理工艺。
4、扩散退火
[Ac3 +150～250] 主要用于消除晶内偏析
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4.2.2 正火
一、定义
将钢加热到某一温度， 保温一定时间，随后从炉中 取出，在静止空气中冷却的 处理工艺。
二、目的与退火相同 三、加热温度(完全奥氏体化)
亚共析钢：Ac3+30～50℃ F＋S
共 析 钢： Ac1+30～50℃ S
2、常用的淬火冷却介质
①水
易得、价廉、冷却能力较强。但在
Ｍ转变区的冷速太大易造成变形或
开裂，并且对水温变化敏感，水温
升高冷却能力急剧下降。用于Vk大的碳钢件。
②油
在Ms冷速小，故变形开裂的倾向小，但在C曲线鼻尖处 冷速低，用于Vk小的合金钢及小件
③ 其他 盐或碱的水溶液（如NaCl、NaOH）水溶液等）、熔融状态
① 温度：150～250℃ ② 组织：M回(在M中分布着极细小的Fe3C微粒) ③ 性能：高硬度、高耐磨性、低的塑性和韧性 HRC58～64 ④ 应用：处理各种工具，滚动轴承，渗碳件及表面淬火件 2、中温回火 ① 温度：350 ℃ ～ 500℃ ② 组织：T回(在F上分布着极细小的颗粒状Fe3C) ③ 性能：具一定的强韧性，弹性极限最高 HRC35～45 20④21/3/2应用：处理各种弹簧及要求高强度中韧性的部件(锻1模3 )
2021的/3/2 盐等
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五、方法
① 单液淬火
用于形状简单的小件
② 双液淬火
碳 钢 ─ 水淬油冷
合金钢 ─ 油淬空冷
用于形状复杂的重要件。
③ 分级淬火 用于截面较小，形状复杂的小件
④ 等温淬火 用于要求高硬度和强韧性、形状复杂、截面较小的 重要件
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六、淬透性 1、概念：
淬透性（工艺性能）：钢在淬火时获得Ｍ的能力
过共析钢： Accm+30～50℃ Fe3C＋S
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四、应用 1、作为普通结构零件的最终处理 2、适当提高低碳钢和低碳合金钢的硬度，便于切削加工 3、消除过共析钢中的网状Fe3C, 为球化退火作好组织准备。
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4.2.3 钢的淬火 一、定义
将钢件加热到临界温度以上30 ～ 50℃, 保温一定时间， 随后快速冷却( 水或油冷)的热处理工艺。
用规定条件下的淬硬层深度表示。
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淬硬层深度：由钢的表面到50%Ｍ组织处的深度 淬透性主要取决于临界淬火冷却速度VK 的大小 淬硬性：钢经淬火后能达到的最高硬度（M）。 淬硬性主要取决于M中的含碳量
2、淬透性对钢力学性能的影响 淬透性高的钢：力学性能沿截面均匀分布 淬透性低的钢：截面心部的力学性能低
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பைடு நூலகம்
3、淬透性的应用 ①对于截面尺寸较大和形状较复杂的重要零件以及要求力 学性能均匀的零件，应选用高淬透性的钢制造。 ②对于承受弯曲和扭转的轴类、齿轮类零件，可选用低淬 透性的钢制造。 ③设计和制造零件时，必须考虑钢的热处理尺寸效应。
4、测定方法
➢末端淬火法：
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根据GB225-2006的规定，钢的淬透性用J××-d表示，其中 J 表示端淬实验，d表示距淬火末端的距离, ××为该处测的 硬度值,为HRC。如： J35-15表示距淬火末端15 mm处试样具 有35 HRC的硬度值。
二、目的
1、获得M提高钢的硬度和耐磨性； 2、与回火配合，获得各种优良的力学性能。
三、加热温度
亚共析钢：Ac3+30～50℃
组 织：M+A残
共析钢： Ac1+30～50℃
组 织： M+A残
过共析钢：Ac1+30～50℃
组 2021/3/2 织： M+Fe3C +A残
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四、冷却介质
1、理想淬火冷却介质
一、 感应加热表面淬火
电磁感应 1、 原理
集肤效应
淬硬层深度主要取决于电流频率。 频率愈高，淬硬层愈浅。
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2、常用感应加热方法的种类、特性及应用
感应加热名称 常用频率
3、高温回火 ①温度：500～650℃
②组织：S回(在F基体上均匀分布着细粒状渗碳体) ③性能：综合机械性能优良， HRC25～35
淬火 + 高温回火 = 调质处理
④应用：处理各种重要的机械零件。如：齿轮、轴、连杆等
五、回火脆性(淬火钢回火时其冲击韧性显著下降的现象)
1、低温回火脆性：250～350℃
将零件加热到某一温度，保温一定时间，随后缓慢
(炉冷)的处理工艺。
二、 目的 ① 消除缺陷，改善组织 ② 细化晶粒，改善机械性能 ③ 降低硬度，改善切削加工性 ④ 消除应力，防止变形或开裂 ⑤ 均匀成分;为最终热处理作好组织准备。
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三、工艺及应用
三、加热温度：＜A1 四、回火时的组织转变
1、马氏体的分解（ ＜ 200℃）
2、残余奥氏体的转变（200～300 ℃ ）
3、渗碳体的形成（250 ～ 400 ℃ ）
2402、1/3/渗2 碳体的聚集长大（＞400 ℃ ）
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五、回火种类和应用 回火后钢的组织与性能决定于回火温度，选择时应 根据使用时对性能的要求来定。 1、低温回火
1、完全退火 常用于中、高碳亚共析钢 [Ac3＋(30～50)℃] F＋P 2、球化退火 主要用于共析钢和过共析钢及合金工具钢
（不完全退火）[Ac1＋(20～30)℃] P球 3、去应力退火 （低温退火）[Ac1以下通常为500～650℃]
主要用于消除铸件、 锻件、焊接件或切削加 工过程中的残留的应力
➢临界淬透直径Dc：
圆形钢棒在某种介质中能被淬透的最大直径。
Dc →淬透性
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4.2.4 回火
一、定义
将淬火后的钢件重新加热到Ac1线以下某一温度,保温 一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。
二、目的 1、 稳定尺寸 2、 降低脆性，消除或减少内应力 3、 调整强韧性，获得零件所需性能
（不可逆回火脆性、第一类回火脆性）
避免在此温度范围回火
2、 高温回火脆性：450～650℃
（可逆回火脆性、第二类回火脆性）
再次高温回火并快冷或在合金钢中加入钼和钨等元素。
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4.2.5 表面热处理（使零件具有“表硬里韧”的力学性能） 4.2.5.1表面淬火：将工件表层快速加热到淬火温度，不等热 量传至心部，立即冷却，使零件表面淬硬的热处理工艺。
4、扩散退火
[Ac3 +150～250] 主要用于消除晶内偏析
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4.2.2 正火
一、定义
将钢加热到某一温度， 保温一定时间，随后从炉中 取出，在静止空气中冷却的 处理工艺。
二、目的与退火相同 三、加热温度(完全奥氏体化)
亚共析钢：Ac3+30～50℃ F＋S
共 析 钢： Ac1+30～50℃ S
2、常用的淬火冷却介质
①水
易得、价廉、冷却能力较强。但在
Ｍ转变区的冷速太大易造成变形或
开裂，并且对水温变化敏感，水温
升高冷却能力急剧下降。用于Vk大的碳钢件。
②油
在Ms冷速小，故变形开裂的倾向小，但在C曲线鼻尖处 冷速低，用于Vk小的合金钢及小件
③ 其他 盐或碱的水溶液（如NaCl、NaOH）水溶液等）、熔融状态
① 温度：150～250℃ ② 组织：M回(在M中分布着极细小的Fe3C微粒) ③ 性能：高硬度、高耐磨性、低的塑性和韧性 HRC58～64 ④ 应用：处理各种工具，滚动轴承，渗碳件及表面淬火件 2、中温回火 ① 温度：350 ℃ ～ 500℃ ② 组织：T回(在F上分布着极细小的颗粒状Fe3C) ③ 性能：具一定的强韧性，弹性极限最高 HRC35～45 20④21/3/2应用：处理各种弹簧及要求高强度中韧性的部件(锻1模3 )
2021的/3/2 盐等
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五、方法
① 单液淬火
用于形状简单的小件
② 双液淬火
碳 钢 ─ 水淬油冷
合金钢 ─ 油淬空冷
用于形状复杂的重要件。
③ 分级淬火 用于截面较小，形状复杂的小件
④ 等温淬火 用于要求高硬度和强韧性、形状复杂、截面较小的 重要件
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六、淬透性 1、概念：
淬透性（工艺性能）：钢在淬火时获得Ｍ的能力
过共析钢： Accm+30～50℃ Fe3C＋S
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四、应用 1、作为普通结构零件的最终处理 2、适当提高低碳钢和低碳合金钢的硬度，便于切削加工 3、消除过共析钢中的网状Fe3C, 为球化退火作好组织准备。
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4.2.3 钢的淬火 一、定义
将钢件加热到临界温度以上30 ～ 50℃, 保温一定时间， 随后快速冷却( 水或油冷)的热处理工艺。
用规定条件下的淬硬层深度表示。
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淬硬层深度：由钢的表面到50%Ｍ组织处的深度 淬透性主要取决于临界淬火冷却速度VK 的大小 淬硬性：钢经淬火后能达到的最高硬度（M）。 淬硬性主要取决于M中的含碳量
2、淬透性对钢力学性能的影响 淬透性高的钢：力学性能沿截面均匀分布 淬透性低的钢：截面心部的力学性能低
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பைடு நூலகம்
3、淬透性的应用 ①对于截面尺寸较大和形状较复杂的重要零件以及要求力 学性能均匀的零件，应选用高淬透性的钢制造。 ②对于承受弯曲和扭转的轴类、齿轮类零件，可选用低淬 透性的钢制造。 ③设计和制造零件时，必须考虑钢的热处理尺寸效应。
4、测定方法
➢末端淬火法：
2021/3/2
10
根据GB225-2006的规定，钢的淬透性用J××-d表示，其中 J 表示端淬实验，d表示距淬火末端的距离, ××为该处测的 硬度值,为HRC。如： J35-15表示距淬火末端15 mm处试样具 有35 HRC的硬度值。
二、目的
1、获得M提高钢的硬度和耐磨性； 2、与回火配合，获得各种优良的力学性能。
三、加热温度
亚共析钢：Ac3+30～50℃
组 织：M+A残
共析钢： Ac1+30～50℃
组 织： M+A残
过共析钢：Ac1+30～50℃
组 2021/3/2 织： M+Fe3C +A残
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四、冷却介质
1、理想淬火冷却介质
一、 感应加热表面淬火
电磁感应 1、 原理
集肤效应
淬硬层深度主要取决于电流频率。 频率愈高，淬硬层愈浅。
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2、常用感应加热方法的种类、特性及应用
感应加热名称 常用频率
3、高温回火 ①温度：500～650℃
②组织：S回(在F基体上均匀分布着细粒状渗碳体) ③性能：综合机械性能优良， HRC25～35
淬火 + 高温回火 = 调质处理
④应用：处理各种重要的机械零件。如：齿轮、轴、连杆等
五、回火脆性(淬火钢回火时其冲击韧性显著下降的现象)
1、低温回火脆性：250～350℃