第二章 退火和正火
本章重点
退火、正火的定义、目的和分类；退火、正火后钢的组织和性能。 退火、正火的定义、目的和分类；退火、正火后钢的组织和性能。
本章难点
常用退火工艺方法中的再结晶退火和消除应力退火
热处理工艺种类 根据加热和冷却方法不同 普通热处理：退火、正火、 普通热处理：退火、正火、淬火和回火 表面热处理：表面淬火、 表面热处理：表面淬火、化学热处理 特殊热处理：真空热处理、变形热处理、 特殊热处理：真空热处理、变形热处理、控制气 氛热处理
3 应用 晶粒未粗化的中、高碳钢和低合金钢锻轧铸件。 晶粒未粗化的中、高碳钢和低合金钢锻轧铸件。 4 优点 加热温度低，消耗热能少，降低工艺成本。 加热温度低，消耗热能少，降低工艺成本。
2.2.4 球化退火 1 定义 将钢中的碳化物球状化，或获得‘球状珠光体’的 将钢中的碳化物球状化，或获得‘球状珠光体’ 退火工艺。 退火工艺。 2 目的 降低硬度，改善切削加工性能；获得均匀组织， 降低硬度，改善切削加工性能；获得均匀组织，改 善热处理工艺性能；同时为后续淬火作好组织准备。 善热处理工艺性能；同时为后续淬火作好组织准备。
2.2.2 等温退火 1 定义 将亚共析钢加热到Ac3以上 以上20~30℃，共析、过共 将亚共析钢加热到 ℃ 共析、 析钢加热到Ac 以上20~30℃，保温一定时间后，快冷 析钢加热到 1以上 ℃ 保温一定时间后， 以下某一温度等温，使奥氏体转变成珠光体， 至Ar1以下某一温度等温，使奥氏体转变成珠光体，然 后出炉空冷的热处理工艺 热处理工艺。 后出炉空冷的热处理工艺。
2 目的 与完全退火相同 3 应用 中碳合金钢、经渗碳处理的低碳合金钢、 中碳合金钢、经渗碳处理的低碳合金钢、某些高 合金钢的大型铸锻件及冲压件。 合金钢的大型铸锻件及冲压件。 4 优点 缩短退火时间， 缩短退火时间，特别是对于某些奥氏体比较稳定 的合金钢。 的合金钢。
炉冷 Ac3 Ac1 Ar1 500℃以下空冷 ℃
临界温度
2.1 退火和正火的定义、目的和分类 退火和正火的定义、 一 退火 1 定义 将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温 保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态 缓慢冷却以达到接近 度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态 组织的热处理工艺 的热处理工艺。 组织的热处理工艺。 2 目的 均匀化学成分、改善力学性能及工艺性能、 均匀化学成分、改善力学性能及工艺性能、消除或 减少内应力、为零件最终热处理准备合适的内部组织。 减少内应力、为零件最终热处理准备合适的内部组织。
或者： 或者：将亚共析钢加热到 Ac3+（20~30℃），保温后随 （ ℃），保温后随 炉缓慢冷却到500 ℃以下后在空气中继续冷却 。 炉缓慢冷却到
炉冷 Ac3 Ac1 空冷
完全退火
4 加热温度 不宜太高， 点以上20~30℃，适用于含碳 不宜太高，在Ac3点以上 ℃ 0.30~0.60%的中碳钢。 的中碳钢 低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火，为什么？ 低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火，为什么？ 5 加热速度 100~200℃/h； ℃ ；
片状自发变成球状
（3） 缺点 ） 一次（液析） 一次（液析）碳化物 球化方式： 球化方式：合理的锻造工艺和适当的扩散退火 二次（先共析） 二次（先共析）碳化物 共析碳化物 方案1很难实现球化 方案 很难实现球化
2）方案2 ）方案 往复球化退火。这是一种周期退火，目的是加速球 往复球化退火。这是一种周期退火， 化过程。 化过程。 把钢先加热到略高于Ac 点的温度保温一段时间， 把钢先加热到略高于 1点的温度保温一段时间， 而后又冷却至略低于Ar 的温度保温一段时间后， 而后又冷却至略低于 1的温度保温一段时间后，再重 复上述过程，最后空冷至室温，得球状珠光体。 复上述过程，最后空冷至室温，得球状珠光体。
渗碳体的溶解过程首先发生在渗碳体中的位错、 渗碳体的溶解过程首先发生在渗碳体中的位错、缺陷及亚晶界 处在这些地方出现棱角，表面曲率半径小，与之平衡的α-Fe中的碳 处在这些地方出现棱角，表面曲率半径小，与之平衡的 中的碳 浓度较高，而在渗碳体平面处α-Fe碳浓度较低，在α-Fe中产生浓度 碳浓度较低， 浓度较高，而在渗碳体平面处 碳浓度较低 中产生浓度 差而发生碳的扩散。由于碳的扩散， 差而发生碳的扩散。由于碳的扩散，使渗碳体在表面曲率半径小处 中碳浓度降低， 的α-Fe中碳浓度降低，为了维持平衡导致渗碳体的溶解，而在平面 中碳浓度降低 为了维持平衡导致渗碳体的溶解， 中的浓度升高， 中析出渗碳体。 处α-Fe中的浓度升高，为了维持平衡，自α-Fe中析出渗碳体。 中的浓度升高 为了维持平衡， 中析出渗碳体
τ
τ = 8.5 + Q / 4
——时间（h） 时间（ ） 时间
装炉量（ 装炉量 ） Q ——装炉量（t） 保温时间一般为10~15h，否则氧化损失过重。 ，否则氧化损失过重。 保温时间一般为
6 冷却速度 一般50℃ ； 一般 ℃/h； 高合金钢≤20~30℃/h； ℃ ； 高合金钢 扩散退火后晶粒非常粗大， 扩散退火后晶粒非常粗大，需要再进行完全退火或 晶粒非常粗大 正火。 正火。
② 保温时间 延长保温时间， 中碳浓度趋于均匀→P片出现。 出现。 延长保温时间，使A中碳浓度趋于均匀 中碳浓度趋于均匀 保温时间一般为4小时； 保温时间一般为 小时； 小时
③ 冷却速度 冷却速度在20℃/h 冷却速度在 ℃
2.2.5 再结晶退火 1 定义 冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当 冷变形后的金属加热到再结晶温度以上， 时间，使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒， 时间，使形变晶粒重新转变为均匀的等轴晶粒，以消除 形变强化和残余应力的热处理工艺。 形变强化和残余应力的热处理工艺。 2 目的 消除冷作硬化、提高延展性（塑性）、改善切削性 消除冷作硬化、提高延展性（塑性）、改善切削性 ）、 能及压延成型性能。 能及压延成型性能。
3 球化退火工艺种类 1）方案1 ）方案1 低于Ac 低于 1点温度的球 化退火。 化退火。该种工艺方法 是把退火钢材加热到略 低于Ac 的温度， 低于 1的温度，经长 时间保温，使碳化物由 时间保温，使碳化物由 片状变成球状的方法。 片状变成球状的方法。
（1） 依据 ） G片状＞G球状 （2） 球化机理 ）
完全退火 等温退火
2.2.3 不完全退火 1 定义 将钢件加热到Ac1和Ac3（Accm）或之间，经保温 将钢件加热到 并缓慢冷却，以获得接近平衡的组织的热处理工艺。 并缓慢冷却，以获得接近平衡的组织的热处理工艺。 2 目的 降低硬度、改善切削性能、消除内力； 降低硬度、改善切削性能、消除内力；
6 保温时间 1） 常用结构钢、弹簧钢、热做模具钢钢锭 ） 常用结构钢、弹簧钢、
τ = 8.5 + Q / 4
Q ——装炉量（t） 装炉量（ 装炉量 ）
2） 对亚共析钢锻轧钢材 ）
τ = (3 ~ 4) + (0.4 ~ 0.5)Q
Q ——装炉量（t） 装炉量（ 装炉量 ）
7 冷却速度 特点：缓慢 特点： 碳钢：＜ ℃ ； 碳钢：＜200℃/h； ：＜ 低合金钢： ℃ ； 低合金钢：100℃/h； 高合金钢： ℃ ； 高合金钢：50℃/h；
（1） 球化机理 ）
点以上温度过程中， 在把钢加热到Ac1点以上温度过程中，先共析网状碳化物溶 把钢加热到 凝聚。 虽在加热到高于Ac1点以上时应转变奥氏体，但 点以上时应转变奥氏体， 断、凝聚。而P虽在加热到高于 虽在加热到高于 点以上时应转变奥氏体 由于温度仅稍高于Ac 中渗碳体溶解需要较长时间， 由于温度仅稍高于 1点，P中渗碳体溶解需要较长时间，往往 中渗碳体溶解需要较长时间 只能使渗碳体片溶断，残留着渗碳体颗粒。有的即使溶解， 只能使渗碳体片溶断，残留着渗碳体颗粒。有的即使溶解，但 在渗碳体片溶解处还保留着高浓度碳聚集区，当冷至略低于Ar 在渗碳体片溶解处还保留着高浓度碳聚集区，当冷至略低于 1 点的温度保温进行P转变时 转变时， 点的温度保温进行 转变时，将以这些残存渗碳体或碳富集区 作为渗碳体的结晶中心，渗碳体在此析出， 作为渗碳体的结晶中心，渗碳体在此析出，因而形成球状珠光 体。
3 加热温度 Ac3或Accm以上150~300℃ 以上 ℃ 1100~1200℃ 碳 钢：1100~1200℃； 合金钢： 合金钢：1200~1300℃； ℃ 铜合金： 铜合金：700~950℃； ℃ 铝合金： 铝合金：400~500℃； ℃ 4 加热速度 100~200℃/h； ℃ ；
5 保温时间 1） 经验公式计算 ） 一般按截面厚度每25mm保温 保温30~60分钟，或按每毫 分钟， 一般按截面厚度每 保温 分钟 米保温1.5~2.5分钟来计算。 分钟来计算。 米保温 分钟来计算 2） 若装炉量大，可按下式计算 ） 若装炉量大，
第二章 退火和正火
主要内容
退火、正火的定义、 退火、正火的定义、目的和分类 常用退火工艺方法 钢的正火 退火、 退火、正火后钢的组织和性能 退火、 退火、正火缺陷
基本要求
掌握退火、正火的定义、目的和分类；常用退火工艺方法；钢的正火； 掌握退火、正火的定义、目的和分类；常用退火工艺方法；钢的正火； 退火、正火后钢的组织和性能以及退火、正火缺陷。 退火、正火后钢的组织和性能以及退火、正火缺陷。
3 工艺种类 1） 钢件 ） 临界温度以上 完全退火 不完全退火 扩散退火 球化退火 软化退火 再结晶退火 去应力退火
取决于加热温度、保 取决于加热温度、 温时间、 温时间、冷却速度及 等温温度等。 等温温度等。
临界温度以下
取决于加热温度的 均匀性。
软化退火热处理是将工件加热到600℃至650℃范围内 ℃ 软化退火热处理是将工件加热到 ℃ 温度下方），维持一段时间之后空冷， ），维持一段时间之后空冷 （A1温度下方），维持一段时间之后空冷，其主要目的在 于使以加工硬化的工件再度软化、回复原先之韧性， 于使以加工硬化的工件再度软化、回复原先之韧性，以便 能再进一步加工。 能再进一步加工。此种热处理方法常在冷加工过程反覆实 故又称之为制程退火。大部分金属在冷加工后， 施，故又称之为制程退火。大部分金属在冷加工后，材料 强度、硬度会随着加工量渐增而变大，也因此导致材料延 强度、硬度会随着加工量渐增而变大， 性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时， 性降低、材质变脆，若需要再进一步加工时，须先经软化 退火热处理才能继续加工。 退火热处理才能继续加工。
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工艺第62章钢的退火与正火
第二章 钢的退火与正火
4、球化退火 概念：使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。 工艺：一般球化退火工艺Ac1+(10～20)℃，随炉冷至500～600℃空冷。 目的：降低硬度、改善组织、提高塑性和切削加工性能。 适用范围：主要适用于含碳>0.6%的各种高碳工具钢、模具钢、轴承钢等。
为改善冷变形工艺性，有时也用于低、中碳钢。
第二章 钢的退火与正火
2、完全退火
定义：将钢件加热到Ac3以上，使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却，获得接近平 衡组织的热处理工艺。 目的：细化晶粒、均匀组织，降低硬度、改善切削性能以及消除内应力。 工艺：完全退火采用随炉缓冷以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以 下不大过冷度情况下转变为珠光体。工件在退火温度下的保温时间不仅要使工 件烧透，达到完全重结晶。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量 和装炉方式等因素有关。 实际生产时，为了提高生产率，退火冷却至 600℃左 右即可出炉空冷。
第二章 钢的退火与正火
第二章 钢的退火与正火
常见的球化退火工艺:
第二章 钢的退火与正火
第二章 钢的退火与正火
5、再结晶退火
定义：经过冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，以消除 形变强化和残余应力的热处理工艺。
目的：消除加工硬化，提高塑性，改善切削性能和压延成型性能。 加热温度：再结晶退火在高于再结晶温度进行。再结晶温度随着合金成分及
第二章 钢的退火与正火
注意：高温扩散退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成 本很高；同时，会引起奥氏体晶粒严重粗化，因此一般还需要进行一次完全退 火或正火，以细化晶粒、消除过热缺陷。
只有一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。对 于一般尺寸不大的铸件或碳钢铸件，因其偏析程度较轻，可采用完全退火来细 化晶粒，消除铸造应力。
钢的退火与正火
工程材料及热处理
钢的退火与正火
根据加热 和冷却方式的 不同，可将热 处理工艺分为 以下三类。
整体热处理
热处理
表面热处理
பைடு நூலகம்
化学热处理
本节主要讲解热处理工艺中退火与正火的相关知识。
2
退火 正淬火火 回火 稳定化处理、固溶处理等
表面淬火 物理气相沉积 化学气相沉积 等离子体化学气相沉积
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属
9
1.2 正火
正火是将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的 热处理工艺。亚共析钢的正火加热温度为Ac3以上30～50℃；而 过共析钢的正火加热温度则为Accm以上30～50℃。 正火与退火 的主要区别在于，正火的冷却速度较大，得到的组织为片间距 较小的索氏体，且先共析相数量显著减少。因此，钢经正火后 的机械性能比退火后有所提高。
1.1 退火
退火和正火是生产上应用最广泛的预备热处理工艺。其中，退火是将工件加热到一 定温度保温一定时间，然后缓慢冷却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
1 退火的目的
退火的目的有以下几点。 （1）降低钢件硬度，便于切削加工。 （2）消除残余应力，防止变形和开裂。 （3）消除缺陷，改善组织，细化晶粒，提高钢的机械性能。 （4）消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工。 （5）改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不均匀，以提高其工艺性能 和使用性能。
5
等温退火与完全退 火的目的相同，但转变 较易控制，不仅使退火 时间缩短，还可获得更 加均匀的组织。
6
2）球化退火
球化退火属于不完全退火，是将钢加热到Ac1以上30～50℃， 较长时间保温，并缓慢冷却，使钢中的碳化物进行球状化的热处 理工艺。
球化退火后的显微组织，铁素体基体上分布着均匀细小 的球状碳化物，称为球状珠光体，如图4-19所示。
钢的退火与正火
根据加热 和冷却方式的 不同，可将热 处理工艺分为 以下三类。
整体热处理
热处理
表面热处理
பைடு நூலகம்
化学热处理
本节主要讲解热处理工艺中退火与正火的相关知识。
2
退火 正淬火火 回火 稳定化处理、固溶处理等
表面淬火 物理气相沉积 化学气相沉积 等离子体化学气相沉积
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属
9
1.2 正火
正火是将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的 热处理工艺。亚共析钢的正火加热温度为Ac3以上30～50℃；而 过共析钢的正火加热温度则为Accm以上30～50℃。 正火与退火 的主要区别在于，正火的冷却速度较大，得到的组织为片间距 较小的索氏体，且先共析相数量显著减少。因此，钢经正火后 的机械性能比退火后有所提高。
1.1 退火
退火和正火是生产上应用最广泛的预备热处理工艺。其中，退火是将工件加热到一 定温度保温一定时间，然后缓慢冷却下来，获得接近平衡组织的热处理工艺。
1 退火的目的
退火的目的有以下几点。 （1）降低钢件硬度，便于切削加工。 （2）消除残余应力，防止变形和开裂。 （3）消除缺陷，改善组织，细化晶粒，提高钢的机械性能。 （4）消除加工硬化，提高塑性以利于继续冷加工。 （5）改善或消除毛坯在铸、锻、焊时所造成的组织或成分不均匀，以提高其工艺性能 和使用性能。
5
等温退火与完全退 火的目的相同，但转变 较易控制，不仅使退火 时间缩短，还可获得更 加均匀的组织。
6
2）球化退火
球化退火属于不完全退火，是将钢加热到Ac1以上30～50℃， 较长时间保温，并缓慢冷却，使钢中的碳化物进行球状化的热处 理工艺。
球化退火后的显微组织，铁素体基体上分布着均匀细小 的球状碳化物，称为球状珠光体，如图4-19所示。
常见热处理 —退火与正火
4、热处理的目的是提高工件的强度和硬度。
答案：× 答案：√
（ ）
5、任何热处理都由加热、保温和冷却三个阶段组成。（）
6、退火热处理可以提高材料硬度，改善内部组织，细化 晶粒。（） 答案：× 答案：√
7、正火比退火冷却速度快，组织细，强度、硬度高。（）
小结：
退火与正火工艺过程、目的及两种热处理工艺的选
3）只消除内应力，选去应力退火。
4）一般工件应先选正火，复杂工件选退火。
练一练 A.完全退火 B.正火 C.球化退火
1、为提高低碳钢的切削加工性，通常采用（ ）处理。
答案：B
2、45钢退火与正火后的强度关是（ ）。 A.退火>正火 答案：B 3、为了降低零件的制造成本，选择正火和退火时， 应优先采用（ ）。 A.正火 答案：A B.退火 C.都行 B.退火<正火 C.退火=正火
退火分类
1）完全退火
2）球化退火
3）去应力退火
1）完全退火
是将钢加热到完全奥氏体化，随之缓慢冷却，以
获得接近平衡状态组织的工艺方式。
目的：平衡组织，降低硬度、细化晶粒、充 分消除内应力。
45号钢锻件完全退火
2）球化退火
是将钢加热到临界点温度以上，保温一定时间，以不 大于50℃/h的冷却速度随炉冷却下来，使钢中碳化 物呈球状的工艺方法。 目的：降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火做 准备。 T10钢球化退火
项目二 常见热处理
—— 退火与正火
一. 普通热处理
普通热处理有“四火”。
1、退火
将钢加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷 却的热处理艺。
目的：
1）降低硬度，以利于切削加工；
2)提高塑性和韧性，以利于冷变形加工；
02-2、3 钢的退火和正火、钢的淬火
2．3．3 淬火缺陷
1、氧化与脱碳 氧化不仅造成金属损耗，还影响工件的力学性能和表面质量。 脱碳使钢件表面含碳量降低，钢件表面的强度、硬度和疲劳强度也降低。
2、过热与过烧 工件过热后，晶粒粗大，不仅降低钢的力学性能（尤其是韧 性），也容易引起变形和开裂。过热后可以用正火处理予以纠正，过烧后的 工件只能报废
3、淬火变形与开裂 是由于淬火应力造成的，变形的工件可以通过校正减少 其变形，而开裂的工件只能报废。
4、硬度不足与软点 局部小区域硬度不足称为软点。硬度不足与软点，一般 情况下可采用重新淬火来消除，但淬火前要进行一次退火或正火处理。
体分级淬火、贝氏体等温淬火。
2.3 钢的淬火
2．3．2 淬透性及淬硬性
淬火时，工件截面上各处的冷却速度是不相同的。表面的冷却速度最大, 越到中心冷却速度越小，如果工件表面及中心的冷却速度都很大，则沿工件 的整个截面都能获得马氏体组织，即钢被完全淬透了。如果中心部分冷却速 度低，则表面得到马氏体，心部获得非马氏体组织，表示钢未被淬透。钢在 淬火时，奥氏体转变为马氏体的难易程度叫淬透性。淬透性好的钢比淬透性 差的钢便于整体淬硬。钢的淬透性与钢的化学成分有关，例如除钴外，所有 合金元素都提高钢的淬透性。
生产中正火常用于： ➢ １、改善低碳钢和低合金钢的切削性能。 ➢ ２、消除过共析钢中的网状渗碳钢。 ➢ ３、代替需用时间很长的完全退火来消除锻件和铸件的组织缺陷，如偏
析、内应力及粗大晶粒等。大多数碳钢的锻件毛坯，如曲轴、连杆、活 塞杆及各种阀体等均需正火处理。 ➢ ４、代替大直径或形状复杂的碳钢零件的调质处理。
退火的目的：①降低钢的硬度，改善切削加工性能。②提高钢的塑性 和韧性，便于冷变形加工。③消除组织缺陷，改善性能。④消除内应力，稳 定尺寸，防止变形和开裂。
1、氧化与脱碳 氧化不仅造成金属损耗，还影响工件的力学性能和表面质量。 脱碳使钢件表面含碳量降低，钢件表面的强度、硬度和疲劳强度也降低。
2、过热与过烧 工件过热后，晶粒粗大，不仅降低钢的力学性能（尤其是韧 性），也容易引起变形和开裂。过热后可以用正火处理予以纠正，过烧后的 工件只能报废
3、淬火变形与开裂 是由于淬火应力造成的，变形的工件可以通过校正减少 其变形，而开裂的工件只能报废。
4、硬度不足与软点 局部小区域硬度不足称为软点。硬度不足与软点，一般 情况下可采用重新淬火来消除，但淬火前要进行一次退火或正火处理。
体分级淬火、贝氏体等温淬火。
2.3 钢的淬火
2．3．2 淬透性及淬硬性
淬火时，工件截面上各处的冷却速度是不相同的。表面的冷却速度最大, 越到中心冷却速度越小，如果工件表面及中心的冷却速度都很大，则沿工件 的整个截面都能获得马氏体组织，即钢被完全淬透了。如果中心部分冷却速 度低，则表面得到马氏体，心部获得非马氏体组织，表示钢未被淬透。钢在 淬火时，奥氏体转变为马氏体的难易程度叫淬透性。淬透性好的钢比淬透性 差的钢便于整体淬硬。钢的淬透性与钢的化学成分有关，例如除钴外，所有 合金元素都提高钢的淬透性。
生产中正火常用于： ➢ １、改善低碳钢和低合金钢的切削性能。 ➢ ２、消除过共析钢中的网状渗碳钢。 ➢ ３、代替需用时间很长的完全退火来消除锻件和铸件的组织缺陷，如偏
析、内应力及粗大晶粒等。大多数碳钢的锻件毛坯，如曲轴、连杆、活 塞杆及各种阀体等均需正火处理。 ➢ ４、代替大直径或形状复杂的碳钢零件的调质处理。
退火的目的：①降低钢的硬度，改善切削加工性能。②提高钢的塑性 和韧性，便于冷变形加工。③消除组织缺陷，改善性能。④消除内应力，稳 定尺寸，防止变形和开裂。
退火、正火、淬火、回火的定义(概念)、种类、目的
退火、正火、淬火、回火的定义(概念)、种类、目的退火、正火、淬火和回火是金属材料加工处理中常用的热处理工艺。
它们在改变金属材料的结构和性能方面起着重要作用。
下面我将详细介绍这四种热处理工艺的定义、种类和目的。
一、退火的定义、种类和目的退火是指将金属材料加热至一定温度，然后在适当时间内缓慢冷却到常温，目的是使金属材料的组织、性能得到改善。
根据不同的金属材料和工艺要求，退火可以分为完全退火、球化退火、局部退火等不同种类。
完全退火适用于细化组织、低硬度和高塑性要求的材料；球化退火适用于高碳钢、合金钢等材料的球化组织，提高加工性能；局部退火适用于局部加工后的材料，消除残余应力。
二、正火的定义、种类和目的正火是指将金属材料加热至临界温度以上，然后在空气中冷却或水中淬火，目的是提高金属材料的硬度和强度。
常见的正火工艺包括空气冷却正火、水淬火等。
空气冷却正火适用于一些低碳钢、合金钢，可以提高硬度和强度；水淬火适用于中高碳钢、合金钢，可以获得更高的硬度和强度。
三、淬火的定义、种类和目的淬火是指将金属材料加热至临界温度以上，然后迅速冷却到室温，以获得马氏体组织和高硬度。
淬火可以分为油淬火、水淬火、盐浴淬火等多种类型。
油淬火适用于较低碳含量的钢，可以降低变形和开裂；水淬火适用于中高碳钢，能够获得更高的硬度和强度；盐浴淬火适用于部分合金钢和特殊材料，可以减少氧化和脱碳。
四、回火的定义、种类和目的回火是指将经过淬火处理的金属材料加热至较低温度，然后进行适当时长的保温，最终冷却。
回火的目的是消除淬火过程中产生的残余应力，调整组织和提高韧性。
常见的回火工艺有低温回火、中温回火、高温回火等种类。
低温回火适用于高碳合金钢，可以保持硬度的同时提高韧性；中温回火适用于一些工具钢，能使硬度和韧性达到平衡；高温回火适用于低碳钢和合金钢，有助于提高韧性。
个人观点和理解热处理工艺是金属材料加工中至关重要的一环，不同的工艺可以改变金属材料的结构和性能，从而满足不同的工程要求。
钢的退火与正火
热处理工艺曲线
14
三、刚的淬火 淬火是将钢加热到适当温度，保持一定 时间，然后快速冷却的热处理工艺。 目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性， 只能适用于中碳钢或高碳钢工件。如45钢加 热到830℃左右，快速放入水、油或盐溶中 冷却，使工件的温度快速冷却而得到较高 的硬度、强度，是一种常用的重要的热处 理方法。
21
三、回火钢的回火操作.wmv 将钢重新加热到低于727℃的某一温度，保温一 定时间，然后空冷至室温的热处理工艺，称为回火。 目的：减少或消除淬火时产生的内应力，稳定组织， 以满足工件的使用需要的性能。 按回火温度分成三个：回火方法与应用.wmv （1）低温回火 150～250度 目的：降低淬火内应力，提高韧性，并保持高的硬度 和耐磨性； 应用：高碳工具钢、合金钢刃具、量具、滚动轴承、 冷作模具和要求硬而耐磨的零件。
8
一、钢的退火 5.均匀化退火 以减少工件化学成分和组织的不均匀程度为主 要目的，将其加热到高温并长时间保温，然后缓慢 冷却的退火。 加热温度：1050～ 1150℃高温。 应用范围：其生产时间 长，成本高，能耗大，主要 用于质量要求高的合金钢铸 锭、铸件和锻坯等。
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二、钢的正火 正火是将工件加热奥氏体化后在空气中冷却的 热处理工艺。 钢的正火只适用于碳素钢和合金元素含量不高 的合金钢。 正火目的与退火目的基本相同。
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常用的淬火冷却方法 • 1.单液淬火 • 单液淬火是将加热的工件放入一种淬火介 质中快速冷却至室温的操作方法。 • 操作简单，易实现机械化与自动化。 • 适用于形状简单的工件，但容易因冷却速 度太快产生淬火缺陷。
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• 2.双液淬火 • 将加热的碳钢先放在水或盐水中冷却，冷 到300—400℃时迅速移入油中冷却，这种 水淬油冷的方法称为双液淬火法。 • 双液淬火法既可使工件淬硬，又能减少淬 火的内应力，有效地防止产生淬火裂纹， 主要用于形状复杂的高碳工具钢，如丝锥、 板牙等，缺点是操作困难，技术要熟练。
退火
球化退火是一种将钢中渗碳体或碳化物由片
状变为粒状，均匀分布在铁素体基体上的热处理 工艺。主要用于过共析钢，是一种不完全退火。 球化退火的目的是： ①降低硬度，改善切削性能。 ②获得均匀组织，改善热处理工艺性能。 ③经淬火、回火后获退火后的组织有以下优点： 由片状珠光体变为粒状珠光体，可降低 钢的硬度，改善其切削加工性能；粒状 珠光体加热时奥氏体晶粒不易长大，允 许有较宽的淬火温度范围，淬火时变形 开裂倾向小，即淬火工艺性能好；能获 得最佳的淬火组织，即马氏体片细小， 残余奥氏体量少，并保留有一定量均匀 分布的粒状碳化物。
球化退火的加热温度范围一般为：Ac1+20~30℃
图2-4 GCr15轴承钢球化退火工艺曲线
典型球化退火工艺曲线
续表
续表
几种冷挤压钢件的球化退火工艺规范
2.2.5. 再结晶退火
经过冷变形后的金属加热到再结晶温 度以上，保持适当时间，使变形晶粒重新 转变为均匀的等轴晶粒，以消除变形强化 和残余应力的热处理工艺，称为再结晶退 火。 再结晶退火的目的是消除冷作硬化， 提高延展性（塑性），改善切削性能及压 延成型性能。
部分合金结构钢等温退火工艺规范
常用工具钢球化等温退火工艺规范
• 2.2.8 预防白点退火 • 热形变加工钢件冷却过程中氢可能呈气态
析出而形成发裂（白点），预防白点退火的目的 和实质就是使钢中的氢扩散析出于工件之外。氢 在α -Fe中的扩散系数较在γ -Fe中大得多，而氢 在α -Fe中比在γ -Fe中的溶解度又低得多。为此 ，对大锻件一般是首选从奥氏体状态冷却到奥氏 体等温转变图的“鼻端”温度范围以尽快获得铁 素体+碳化物组织，然后在该温度区或升高到稍 低于Ac1的温度长时间保温进行脱氢。
碳化物球化的几种退火工艺方案
状变为粒状，均匀分布在铁素体基体上的热处理 工艺。主要用于过共析钢，是一种不完全退火。 球化退火的目的是： ①降低硬度，改善切削性能。 ②获得均匀组织，改善热处理工艺性能。 ③经淬火、回火后获退火后的组织有以下优点： 由片状珠光体变为粒状珠光体，可降低 钢的硬度，改善其切削加工性能；粒状 珠光体加热时奥氏体晶粒不易长大，允 许有较宽的淬火温度范围，淬火时变形 开裂倾向小，即淬火工艺性能好；能获 得最佳的淬火组织，即马氏体片细小， 残余奥氏体量少，并保留有一定量均匀 分布的粒状碳化物。
球化退火的加热温度范围一般为：Ac1+20~30℃
图2-4 GCr15轴承钢球化退火工艺曲线
典型球化退火工艺曲线
续表
续表
几种冷挤压钢件的球化退火工艺规范
2.2.5. 再结晶退火
经过冷变形后的金属加热到再结晶温 度以上，保持适当时间，使变形晶粒重新 转变为均匀的等轴晶粒，以消除变形强化 和残余应力的热处理工艺，称为再结晶退 火。 再结晶退火的目的是消除冷作硬化， 提高延展性（塑性），改善切削性能及压 延成型性能。
部分合金结构钢等温退火工艺规范
常用工具钢球化等温退火工艺规范
• 2.2.8 预防白点退火 • 热形变加工钢件冷却过程中氢可能呈气态
析出而形成发裂（白点），预防白点退火的目的 和实质就是使钢中的氢扩散析出于工件之外。氢 在α -Fe中的扩散系数较在γ -Fe中大得多，而氢 在α -Fe中比在γ -Fe中的溶解度又低得多。为此 ，对大锻件一般是首选从奥氏体状态冷却到奥氏 体等温转变图的“鼻端”温度范围以尽快获得铁 素体+碳化物组织，然后在该温度区或升高到稍 低于Ac1的温度长时间保温进行脱氢。
碳化物球化的几种退火工艺方案
正火和退火
2）碳钢正火后显著改善切削加工性； 3）高C钢，中高合金钢正火降低硬度，消除应力，得到良 好加工性； 4）对于渗碳件、锻造件，正火后可细化组织，减小变形； 5）共析C钢、合金钢，正火可消除自由渗C体，以便随后球 化退火获得匀的球状K； 6）铸件、锻件进行两次以上正火（第一次，AC3＋150～ 200℃，
（二）不完全退火
不完全退火工艺规范示意图
（三）等温退火
（1）定义：将钢件加热到高于AC1（亚共析钢）或AC1～ACm之间
（过共析钢），短时保温时间后较快地冷到P转变温度区间的某 一温度，并等温保持足够时 间，使A转变为P型组织，
然后在空气中冷却的退火工
艺称等温退火
（2）等温退火优点: ①（中碳钢及合金结构钢）等温退火可以获得比完全退火优越性：
课堂讨论
1.将20钢及60钢同时加热860℃，并保温相同时间．问
哪种钢奥氏体晶粒粒大些？ 2.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后 的组织： （1）经冷轧后的16钢钢板，要求降低硬度； （2）铸钢35的铸造齿轮； （3）锻造过热的60钢锻坯；
（4）具有网状渗碳体的T12钢坯；
第三章完
作 业
2.退火的目的： （1）降低硬度，改善切削加工性；
（2）消除锻、轧后的内应力，稳定尺寸；
（3）为淬火做好组织准备；
（4）消除各种缺陷，改善组织（如枝晶偏折等化学成分
不均匀等）。
3.退火工艺的分类
1）按加热温度分两大类： 退火温度在Ac1或Ac3以上退火：
完全退火、不完全退火、均匀化退火（扩散退火）、
②保 温 时 间
说明：为使扩散得以充分进行，一般时间t比较长
a. τ ＝10～15h b. τ ＝[（1.5～2.5分钟）／㎜]×H 其中：H－截面厚度(㎜）
（二）不完全退火
不完全退火工艺规范示意图
（三）等温退火
（1）定义：将钢件加热到高于AC1（亚共析钢）或AC1～ACm之间
（过共析钢），短时保温时间后较快地冷到P转变温度区间的某 一温度，并等温保持足够时 间，使A转变为P型组织，
然后在空气中冷却的退火工
艺称等温退火
（2）等温退火优点: ①（中碳钢及合金结构钢）等温退火可以获得比完全退火优越性：
课堂讨论
1.将20钢及60钢同时加热860℃，并保温相同时间．问
哪种钢奥氏体晶粒粒大些？ 2.确定下列钢件的退火方法，并指出退火目的及退火后 的组织： （1）经冷轧后的16钢钢板，要求降低硬度； （2）铸钢35的铸造齿轮； （3）锻造过热的60钢锻坯；
（4）具有网状渗碳体的T12钢坯；
第三章完
作 业
2.退火的目的： （1）降低硬度，改善切削加工性；
（2）消除锻、轧后的内应力，稳定尺寸；
（3）为淬火做好组织准备；
（4）消除各种缺陷，改善组织（如枝晶偏折等化学成分
不均匀等）。
3.退火工艺的分类
1）按加热温度分两大类： 退火温度在Ac1或Ac3以上退火：
完全退火、不完全退火、均匀化退火（扩散退火）、
②保 温 时 间
说明：为使扩散得以充分进行，一般时间t比较长
a. τ ＝10～15h b. τ ＝[（1.5～2.5分钟）／㎜]×H 其中：H－截面厚度(㎜）
钢的退火与正火.
）
完全退火（亚共析钢） 加热温度 Ac3 + 30～50℃ 缓冷→ F + P 目的：细化晶粒，均匀化组织， 降低硬度 → 切削性↑ 等温退火（亚共析钢） 等温转变→F + P，再缓冷 球化退火（共析、过共析钢） 在Ac１+ 20～40℃保温， 使Fe3C 球化，再缓冷 → 球状P（F + 球状F3C） 目的：硬度↓,切削性↑,韧性↑
细化晶粒，组织均匀化，增加亚共析钢中P%（S%） → 强度、韧性、硬度↑
）
2) 预先热处理 —— 淬火、球化退火前改善组织。
3) 增加低碳钢的硬度，以改善切削加工性能。
of
3.5 & Chapter 3
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 T再 + 100～200℃ 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
三、正火工艺及其应用
加热、保温后，空冷→ S（ + F 或 Fe3C粒
加热温度 Ac3 ( Accm ) + 30～50℃， 空冷 → S 过共析钢正火加热温度 必须高于Accm。 其目 的是消除网状渗碳体。 应用： 1) 钢的最终热处理
第四节钢的退火与正火一、退火和正火的目的•降低或提高硬度，便于进行切削加工。
•消除残余应力。
•细化晶粒，改善组织以提高钢的力学性能。
•为最终热处理作好组织准备。
二、退火工艺及其应用
•完全退火和等温退火
（亚共析钢）
•球化退火
（共析、过共析钢）
•去应力退火 •扩散退火
加热、保温后，缓冷(炉冷)→ 近平衡组织 P（ + F 或 Fe3C球
退火正火淬火回火的原理
退火正火淬火回火的原理退火、正火、淬火和回火是金属热处理中常见的四种工艺方法，用于改善和调整金属材料的组织和性能。
1. 退火：退火是将金属材料加热到一定温度后，经过一定时间保温，再以适宜速率冷却的过程。
退火可以消除金属材料的残余应力，改善塑性和韧性，并使其晶粒细化。
退火的原理主要有以下几个方面：- 晶界迁移：在高温下，金属材料中晶粒边界的能量降低，导致晶界迁移，晶粒尺寸增大。
- 位错运动：退火过程中，位错能够在晶粒中自由移动，减少位错密度，消除残余应力。
- 本质灭解：某些弥散在金属晶粒中的固溶体相会在退火过程中析出，导致晶粒尺寸的变大和晶格的重新排列。
2. 正火：正火是将金属材料加热到适宜温度保持一段时间后，通过空冷或缓慢冷却的方式进行热处理。
正火的主要作用是将金属材料中的非球状晶粒转化为球状晶粒，提高材料的塑性和韧性。
其原理在于：- 形核长大：正火过程中，晶界能量降低，使得新晶粒的形核长大，同时消除以前晶粒的形核。
- 晶粒的再结晶：晶界的迁移和位错的运动都有助于晶粒的再结晶，使晶粒尺寸增大，晶界能量降低。
- 组织均匀化：正火过程还可以减少金属材料中的偏析和组织不均匀性，使其具有更好的力学性能。
3. 淬火：淬火是将材料加热到适宜温度，然后迅速将其冷却到室温或低温的过程。
淬火的目的是通过迅速冷却，使金属材料中的奥氏体转变为马氏体或者贝氏体，从而提高材料的硬度和强度。
淬火的原理主要有：- 马氏体转变：在热处理过程中，奥氏体在快速冷却时无法充分进行相变，形成具有大量位错和高硬度的马氏体。
- 马氏体变形：马氏体具有较高的弹性变形能力，能够在外力的作用下发生形变，从而得到更高的强度。
4. 回火：回火是将淬火后的金属材料加热到一定温度，保温一段时间后再进行冷却的过程。
回火的目的是通过改变淬火形成的马氏体或贝氏体的组织形态，以获得理想的强度和韧性之间的平衡。
回火的原理主要有：- 残余应力的消除：回火过程中，大部分纯铁的碳体会转变为球状石墨，从而减少金属材料中的残余应力。