金属材料及热处理知识(整理版)
金属材料及热处理基础知识
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金属材料可以根据其晶体结构、相组 成、显微组织等特征进行分类。例如 ，根据晶体结构，金属材料可分为面 心立方晶格、体心立方晶格和密排六 方晶格等。根据相组成，金属材料可 分为单相合金和多相合金。根据显微 组织，金属材料可分为奥氏体、铁素 体、马氏体等。
金属材料的性质与用途
金属材料的性质包括物理性质、化学性质和机械性能等。物理性质包括密度、熔点、导热性、导电性 和磁性等。化学性质包括耐腐蚀性、抗氧化性和抗疲劳性等。机械性能包括强度、硬度、韧性、塑性 和耐磨性等。
金属材料及热处理基础知识
2023-11-08
contents
目录
• 金属材料概述 • 金属材料的结构与性能 • 金属材料热处理原理及工艺 • 常用金属材料及其热处理 • 金属材料及热处理的应用与发展 • 金属材料及热处理案例分析
01
金属材料概述
金属材料的定义与分类
金属材料是指具有金属特性的材料， 通常包括纯金属和合金。纯金属是由 同种元素组成的金属材料，如铁、铜 、铝等。合金是由两种或两种以上的 金属元素组成的金属材料，如不锈钢 、钛合金等。
热处理缺陷及防止措施
热处理过程中可能出现多种缺陷，如裂 纹、变形、氧化、脱碳等。
裂纹是热处理过程中最常见的缺陷之一 ，它主要是由于加热或冷却速度过快、和冷却速度、选
择合适的加热温度等。
变形是热处理过程中常见的缺陷之一， 它主要是由于加热或冷却过程中产生的 应力引起的。防止变形的措施包括采用 多阶段加热或冷却、合理安排工件的放
性能。
退火
将金属材料加热到适当温度后缓慢 冷却，以消除内应力、提高韧性等 。
正火
将金属材料加热到适当温度后保温 一定时间，然后空冷，使金属材料 内部结构更均匀、硬度更高。
金属材料及热处理基本知识
金属材料及热处理基本知识金属材料及热处理基本知识一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。
金属常用的力学性能有：1.弹性金属材料在受到外力作用时发生变形，外力消除后其变形逐渐消失的性质称为弹性。
① 刚性是指材料或构件在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
② 刚度：k＝F/y2.塑性金属材料在受到外力作用时，产生显著的变形而不断裂的性能称为塑性。
① 伸长率δ② 断面收缩率ψ3.强度金属材料在外力作用下，抵抗变形和破坏的能力称为强度。
由于各种机器零件或构件因载荷作用形式和作用性质不同，金属材料所表现出的强度大小也不同。
金属材料的强度指标：（1）屈服强度σs在拉伸试验中，载荷不增加而试样仍能继续伸长时的应力称为屈服强度。
（2）抗拉强度σb材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。
（3）疲劳强度σ-1材料试样在疲劳试验过程中，在承受无数次（或给定次）对称循环应力作用仍不断裂的最大应力称为疲劳强度。
4.硬度金属表面抵抗硬物压入的能力称为硬度。
最常用的硬度指标：（1）布氏硬度HBS(HBW) 布氏硬度是使用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球），以规定的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。
使用淬火钢球作硬度试验得到的硬度用HBS表示；使用硬质合金球作硬度试验得到的硬度用HBW表示。
（2）洛氏硬度HRC 洛氏硬度C标尺试验采用120°金刚石圆锥体加1471N总试验力测量的硬度值。
5.冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性，其大小用冲击韧度αK表示。
二、钢的分类、用途与牌号（一）钢的分类1.按是否特意加入合金元素分类：（1）碳素钢不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。
（2）合金钢在碳素钢的基础上，为改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢，称为合金钢。
2.按含碳量分类（1）低碳钢C ≤ 0.25％；（2）中碳钢 0.25％＜ C ＜ 0.60％；（3）高碳钢C ≥ 0.60％；3.按质量分类（1）普通钢S ≤ 0.050％，P ≤ 0.045％（2）优质钢S ≤ 0.035％，P ≤ 0.035％（3）高级优质钢S ≤ 0.025％，P ≤ 0.025％4.按合金元素总量分类（1）低合金钢合金元素总含量＜ 5％（2）中合金钢合金元素总含量 5％～ 10％（3）高合金钢合金元素总含量＞10％5.按用途分类（1）结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件的钢。
金属材料和热处理基本概念及基础知识-热处理工艺
淬透性一般可用淬火临界直径、截面硬度分布曲 线和端淬硬度分布曲线等表示。由于钢中化学成分的 波动，表示钢淬透性硬度曲线有一个波动范围，被称 为淬透性带。 钢材的淬透性与淬硬性是两个完全不同的概念。 淬火硬度高的不一定淬透性好，而硬度低的钢材也可 能具有高的淬透性。 一般机械制造行业大多以心部获得50％ 马氏体为 淬火临界直径标准，对于重要机加及军工行业则以心 部获得90 ％马氏体作为临界直径标准，以保证零件整 个截面都获得较高力学性能。
2.加热与保温时间
五、钢的回火与回火工艺
将淬火钢重新加热到A1以下某一温度，保温后冷 却到室温的热处理工艺称回火。
1、回火的目的
• ⑴ 降低淬火钢的脆性，消除或减少淬火钢的内应力。 • ⑵ 提高钢的塑性和韧性，获得所要求的性能。
• ⑶ 稳定工件尺寸，降低硬度，便于切削加工。
第四节 钢的表面淬火
将钢加热到临界点以上（某些退火也可在临界点以下） 保温一定时间，随炉缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的 热处理工艺。主要用于铸、锻、焊件毛坯的热处理。
• 1、退火的目的 • 1）降低钢件硬度，便于切削加工。 • 2）消除工件内应力，稳定尺寸。
• 3）细化晶粒，改善组织，提高钢的机械性能。 • 4）为最终热处理做好组织准备。
一、钢的渗碳 渗碳是将钢件加热到奥氏体状态下，于富碳介质 中长时间加热，使碳原子渗入表层，增加钢件表层的 含碳量，然后通过淬火获得高硬度的马氏体组织，达 到提高强度、耐磨性及疲劳强度的目的。 渗碳一般用含碳0.1～0.25%的低碳钢。 渗碳—淬火+低温回火
1、渗碳方法
⑴ 气体渗碳（煤油、苯、甲醇+丙酮） 渗碳介质的分解—吸收—扩散三个基本过程。 主要应控制好加热温度（930 º C）和保温时间。 温度越高，渗速越大，扩散层越厚，但晶粒越大，使 钢变脆。保温时间取决于渗层厚度，但时间越长，扩 散速度减慢。钢件渗碳几小时到几十小时，可得到 0.5~2mm的渗碳层深度。 ⑵ 固体渗碳 ⑶ 液体渗碳
常用金属材料及其热处理介绍
常用金属材料及其热处理介绍2011年12月第一部分：常用金属材料及材料选择钢铁材料中，除了Fe元素以外，还有其他元素，不同元素对金属材料的性能影响是不同的，有时候，除了天然冶炼不可避免的元素以外，为了增强或改善钢材的某种性能，还在冶炼过程中添加一些合金元素。
在目前的金属结构及机构设计中，我们最常用到的材料均是黑色金属，只有小部分轴瓦用铸铜件，还有部分结构框架用到角铝。
黑色金属按其合金元素含量和含碳量等可以划分为碳素结构钢、低合金结构钢、优质碳素结构钢、优质碳素弹簧钢、合金结构钢、合金弹簧钢、工具钢、轴承钢、不锈钢、易切削钢和硅钢等。
目前在起重机的钢结构和机构中，主要用到的材料为碳素结构钢（GB700）、低合金结构钢(GB1591)、优质碳素结构钢(GB699)、合金结构钢(GB3077)。
简言之，常用的Q195~Q275为碳素结构钢，Q295~Q460属于低合金结构钢，20、25、35、45、40Mn等属于优质碳素结构钢，而40Cr、42CrMo、35CrMo等属于合金结构钢。
具体材料的分类可以参照《机械设计手册》第一卷，第三篇。
一、钢铁产品牌号的表示方法及含义：1、碳素结构钢，以Q235为例：2、低合金结构钢的表示方法同碳素结构钢，只是其脱氧方式均为镇定或特殊镇定钢，无脱氧方法符号。
3、优质碳素结构钢的数字表示含碳量的万分之几，如45钢，表示含碳量为0.45%的优质碳素钢，钢号后加Mn，表示含Mn量较高的优质碳素钢。
4、合金结构钢的表示方法，前面两位表示含碳量的万分之几，合金元素的含量表示规则为用阿拉伯数字表示，如平均含量小于1.5%的，牌号仅表明元素即可，平均含量为1.5%~2.49%，2.5%~3.49%，3.5%~4.49%，4.5%~5.49%......分别在合金元素后写成2、3、4、5……，例如20Cr2Ni4，表示含碳量为0.2%，铬含量1.5%，Ni含量3.5%。
二、材料的选用方法：1、用于金属结构焊接的材料一般为碳素结构钢（Q235）或低合金钢(Q345)，这类钢材具有良好的综合机械性能，塑性和焊接性能良好，冷弯性较好。
金属材料及热处理
• 钢和铁的区别在于含碳量的多少： • 含碳量﹤0.02%为工业纯铁； • 含碳量在 0.02～2.06%为钢（共析 钢0.77%）； • 含碳量＞2.06%为生铁（铸铁） • 钢加热到高于723 ℃时出现A组织，则塑 性好的抗变形能力强。
1-3 钢的热处理
• • • • • • 一、概述 1．热处理的基本概念： 1）改善钢的性质，通常可以通过两种途径来实现： ①调整钢的化学成分； ②对钢进行热处理。 2）钢的热处理是指对钢在固态下加热，保温和冷 却，以改变其内部组织结构，从而改变钢的性能 的一种工艺法； • 3）目的在于充分发挥材料潜力、节约钢材、提高 产品质量、延长使用寿命；
临界
• 图中：V1— 相当于缓冷（退火）与“C”相交位置可以判断转变为P； • V2— 相当于空冷（正火）可判断转变为 氏体（细P） • V3— 相当于油冷（油淬）与“C”开始相交故一部分转变为T；另 一部分来不及转变，为过冷A最后转为Ms； • V4— 相当于水冷（水淬）不与“C”线相交，冷却时A来不及发生 分解，象马氏体转变。
例: 共析钢在冷却时的转变
• A等温转变曲线
过冷奥氏体 珠光体开始形成 珠光体形成中间 珠光体形成结束
珠光体形 马氏体形 贝氏体形
珠光体10～20 转 变
2 1 1
索氏体25～30
转 变 终 始
3
屈氏体30～40
开
温度/
上贝氏体40～45 了
≈240℃Ms
下贝氏体 50～60
时间/ 图1-21 共析碳钢的奥氏体等温转变曲线
三、钢的热处理工艺 • 1．退火— 将钢件加热到AC1或AC3以上 某一温度，保温一定时间后随炉冷却，从 而得到近似平衡组织的热处理方法。 • 目的：降低硬度，细化晶粒，提高强度， 塑性和韧性，消除内应力等 • ① 完全退火（重结晶退火）：将钢加热到 AC3以上20～40 ℃使钢组织完全重结晶， 可细化晶粒、均匀组织、降低强度。
金属材料及热处理基本知识
• 硬度
• 定义：是指材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。
• 试验：通常有以下几种试验形式：布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度HV、里 氏硬度HL。
• 应用：
• 布氏硬度试验是指用一定直径的（球体钢球或硬质合金球）以相应的试验 压力压入被测材料或零件表面，经规定保持时间后卸除试验力，通过测量 表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
• σ相：是在研究Fe-Cr合金变脆时发现的一种合金相 。
• 从铁碳合金状态图中可知:
含碳量为0.77％的铁碳合金只发生共析转变，其组织是100％珠光体，称为 共析钢;
含碳量＞0.77％的铁碳合金称为过共析钢，其组织是珠光体P＋渗碳体Fe3C ；
含碳量＜0.77％的铁碳合金称为亚共析钢，其组织是铁素体F＋珠光体P。组 织中铁素体F的含量越多，表明碳含量越低，则材料的塑性和韧性就越好，但强 度和硬度就随之降低。
• 苛性脆化 由于介质内具有含量很高的苛性钠（NaOH）促使钢材腐蚀加 剧而引起的脆化现象（一般都发生在受压元件的铆接等处）。
苛性脆化 的破坏形式是在肉眼可看到的主裂纹上有大量肉眼看不
到的分支细裂纹。元件发生苛性脆化时，裂纹附近的钢材仍具有良好的塑 性及脆性性能。
• 应力腐蚀脆性断裂 断裂。
由拉应力与腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性
• 含碳量0.2%的铁碳合金的结晶过程：
液态金属随着温度的降低开始结晶，冷却至AB线以下时析出б-Fe；至HJB线 （14950C）发生包晶反应，液相和б-Fe一起转变，形成奥氏体；继续冷至GS线 ，奥氏体开始向铁素体转变，同时引起母相奥氏体（A）中碳浓度的变化。随着 温度降低，奥氏体（A）中的含碳量沿GS线逐渐增加而趋近于S点，即合金冷却 至7270C时，奥氏体（A）中的含碳量增为0.77%，故当合金再冷却至稍低于7270C 时，其组织中剩余的奥氏体（A）便按共析反应而转变为珠光体，最终的显微组 织为F+P。
金属材料热处理的重要知识
一:珠光体类型组织有哪几种？他们形成条件、组织形态和性能方面有何不同？答：珠光体分为片状主珠光体和粒状珠光体两种组织形态，前者渗碳体呈片状，后者呈粒状。
它们的形成条件，组织和性能不同。
1、片状珠光体的形成，同其他相变一样，也是通过形核好和长大两个基本过程进行的。
由Fe-Fe3C相图可知，Wc=0.77%的奥氏体在近于平衡的缓慢冷却条件下形成的珠光体是由渗碳体和铁素体组成的片层相间的组织。
在较高奥氏体化温度下形成的均匀奥氏体于A1-500℃之间温度等温时也能形成片状珠光体。
根据片间距的大小，可将珠光体分为三类。
在A1-650℃较高温度范围内形成的珠光体比较粗，在片间距为0.6-1.0um，称为珠光体，通常在光学显微镜下极易分辨出铁素体和渗碳体层片状组织形态。
在650-600℃温度范围内形成的珠光体，其片间距较细，约为0.25-0.3um，只有在高倍光学显微镜下才能分辨出铁素体和渗碳体的片层形态，这种细片状珠光体有称作索氏体。
在600-550℃更低温度下形成的珠光体，其片间距极细，只有0.1-0.15um。
在光学显微镜下无法分辨其层片特征而呈黑色，只有在电子显微镜下才能区分出来。
这种极细的珠光体又称为托氏体。
片状珠光体的力学性能主要取决于珠光体的片间距。
共析钢珠光体的硬度和断裂强度均随片间距的缩小而增大。
片状珠光体的塑性也随片间距的减小而增大。
2、粒状珠光体组织是渗碳体呈颗粒状分布在连续的铁素体基体中。
粒状珠光体组织即可以有过冷奥氏体直接分解而成，也可由片状珠光体球化而成，还可以由淬火组织回火形成。
与片状珠光体相比，粒状珠光体的硬度和强度较低，塑性和韧性较好。
二:贝氏体类型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态和性能方面有何不同？答：在贝氏体区较高温度范围内（600-350℃）形成的贝氏体叫上贝氏体，在较低温度范围内（350℃-Ma）形成的贝氏体叫下贝氏体。
上贝氏体形成温度较高，铁素体晶粒和碳化物颗粒较粗大，碳化物呈短杆状平行分布在铁素体板条之间，铁素体和碳化物分布有明显的方向性。
金属学及热处理基础知识
第一章金属学及热处理基础知识一、金属的基本结构金属材料的化学成分不同，其性能也不同。
但是对于同一种成分的金属材料，通过不同的加工处理工艺，改变材料内部的组织结构，也可以使其性能发生极大的变化，可见，金属的内部结构和组织状态也是决定金属材料性能的重要因素。
金属和合金在固态下通常都是晶体，因此首先要了解其晶体结构。
1、金属的原子结构及原子的结合方式（1）金属原子的结构特点最外层的电子数很少，一般为1～2个，最多不超过4个，这些外层电子与原子核的结合力很弱，很容易脱离原子核的束缚而变成自由电子，此时的原子即变为正离子，而对于过渡族金属元素来说，除具有以上金属原子的特点外，还有一个特点，即在次外层尚未填满电子的情况下，最外层就先填充了电子。
因此，过渡族金属的原子不仅容易丢失最外层电子，而且还容易丢失次外层的1～2个电子，这就出现了过渡族金属化合价可变的现象。
当过渡族金属的原子彼此相互结合时，不仅最外层电子参与结合，而且次外层电子也参与结合。
因此，过渡族金属的原子间结合力特别强，宏观表现为熔点高。
强度高。
由此可见，原子外层参与结合的电子数目，不仅决定着原子间结合键的本质，而且对其化学性能和强度等特性也具有重要影响。
（2）金属键处以集聚状态的金属原子，全部或大部将它们的价电子贡献出来，为其整个原子集体所公有，称之为电子云或电子气。
这些价电子或自由电子，已不再只围绕自己的原子核转动，而是与所有的价电子一起在所有原子核周围按量子力学规律运动着。
贡献出价电子的原子，则变为正离子，沉浸在电子云中，它们依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式叫做金属键，它没有饱和性和方向性。
（3）结合力与结合能固态金属中两原子之间的相互作用力包括：正离子与周围自由电子间的吸引力，正离子与正离子以及电子与电子间的排斥力。
结合能是吸引能与排斥能的代数和，当形成原子集团比分散孤立的原子更稳定，即势能更低时，在吸引力的作用下把远处的原子移近所做的功是使原子的势能降低，所以吸引能是负值，相反，排斥能作用下把远处的原子移近平衡距离d 0时，其结合能最低，原子最稳定。
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硬度金属抵抗更硬物体压入表面的能力，称为硬度。
硬度是反映金属材料局部塑性变形的抵抗能力。
根据试验方法和测量围的不同，硬度可分为布氏、洛氏、维氏等几种。
1、布氏硬度（HB）布氏硬度是用淬火硬化后的钢球（直径有：2.5、5、10毫米三种）作为压印器，以一定的压力P压入被测金属材料表面，这时在被测金属材料表面留下压坑。
根据压坑面积的大小，可用下式计算出布氏硬度值，用符号HB表示为HB=P/F（公斤/毫米2）式中P——钢球所加的负荷（公斤）；F——压坑面积（毫米2）。
布氏硬度是用单位压坑面积所受负荷的大小来表示的。
一般硬度值都不需要经过计算，在生产中用放大镜测出压坑直径，再根据压印器钢球直径D和压力负荷P直接查表，便可得出HB的值。
布氏硬度在标注时不写单位，如HB=212。
测量不同金属材料时所用的压印器和负荷等标准，也可以查表。
用布氏硬度法测得的硬度值准确，因为压坑大，不会由于表面不平或组织不均匀而引起误差。
但压坑太大有损表面，所以布氏硬度一般不宜作成品检验，只适合测量硬度不高的原材料，如毛坯、铸件、锻件、有色金属及合金等。
2、洛氏硬度（HR）洛氏硬度法是用金刚石做的呈120°的圆锥体，或直径为1.58毫米的淬火钢球，作为压印器，在一定的负荷下压入金属表面，根据压坑的深浅来测量金属材料的硬度，（根据压坑深度）可把硬度数值从表盘上直接读出来。
根据测量硬度围不同，洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。
它们的适用围与压印器、负荷的选定可根据下表查出，洛氏硬度的选用标准洛氏硬度没有单位，测量方法简单，压坑小，不影响零件表面质量，测量硬度围广，但不如布氏硬度精确度高。
HRA适宜测量高硬度材料；HRB适宜测量有色金属及硬度低的材料；HRC适宜测量淬火、回火后的金属材料。
3、维氏硬度（HV）维氏硬度试验的原理与布氏硬度法相似，只不过它的压印器是136°的四棱锥金刚石，以一定的负荷压入平整的试样表面，然后测出四棱锥压坑的对角线长度d，算出压坑面积F，用单位面积所受负荷的大小来表示维氏硬度值，即HV= P/F（公斤/厘米2）维氏硬度测量精确、硬度测量围大，尤其能很好地测量薄试样的硬度。
维氏硬度所加载荷较小时，又称为显微硬度（用HM表示），可测量试样表面各种组成相的硬度。
各种硬度值相互对照。
它们是通过不同硬度测量法，测同一硬度金属材料时得到的不同硬度指标值。
如HB=351，相当于HRC=38，HV=361。
硬度是检验毛坯、成品等性能的重要指标。
一般刃具的硬度要求HRC=60～63，结构零件的硬度要求HRC=25～40，弹簧或弹性零件的硬度要求HRC=40～48，切削加工零件的硬度要求HRC=20～36。
钢的硬度与其含碳量有关，随着钢中的含碳量的不断增加，硬度也不断增高。
铁碳合金生铁是铁与碳的合金，含碳量一般为2.0～6.67﹪，此外还含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质。
熔化的生铁流动性好，适宜铸造。
但生铁质硬而脆，不便于轧制及焊接。
一般生铁含碳量高于2﹪，钢含碳量低于2﹪。
含碳量在2.0﹪以上的铁碳合金叫做铁，因为可以铸造，故又称为铸铁。
生产使用的铸铁的含碳量一般在2.5～3.5﹪，最高可达4.5。
碳钢是指含碳量小于2.0﹪的铁碳合金，钢中除含有铁、碳外，还含有硅、锰、硫和磷等元素，但硅的含量不大于0.5﹪，锰的含量不大于1.2﹪。
钢中的含硫量应严格控制在0.05﹪以下，含磷量严格控制在不大于0.1﹪。
铁碳合金的分类按含碳量的多少，铁碳合金可分为生铁（含碳量大于2.0﹪）和钢（含碳量小于2.0﹪）。
含碳量为0.8﹪的钢，称为共析钢；含碳量小于0.8﹪的钢，称为亚共析钢；含碳量大于0.8﹪而小于2.0﹪的钢称为过共析钢。
含碳量为4.3﹪的生铁，称为共晶生铁；含碳量小于4.3﹪的生铁，称为亚共晶生铁；含碳量大于4.3﹪而小于6.67﹪的生铁，称为过共晶生铁。
钢的热处理钢的热处理在机械零件及工具制造过程中是一个很重要的工序。
热处理就是将钢加热到一定的温度，保温一定时间，然后再以一定的速度冷却来改变其部组织结构（一般不改变化学成分及形状），从而达到改变钢的性能的一种工艺方法。
其操作过程分三个基本阶段：加热、保温和冷却。
热处理的主要目的是：1、提高硬度、强度和增加耐磨性；2、降低硬度，提高塑性便于切削加工；3、消除钢在各种加工过程中所引起的应力；4、改善钢件的部组织和性能，满足工艺要求；5、提高金属材料表面的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性。
钢的退火与正火对铸件、锻件或经过粗加工后的零件，为了改善组织性能及切削加工性，一般都要经过退火或正火处理。
一、钢的退火退火是将钢加热到一定温度，在此温度保温一定时间，然后进行缓慢冷却（又叫随炉冷却）得到近似于平衡状态时的组织的热处理方法。
按照退火的目的和钢的成分不同，可分为完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、低温退火和扩散退火等。
1、完全退火完全退火是将钢加热到Ac3以上20～50℃，经过一定保温时间，然后随炉冷却的热处理方法。
它使原有组织发生完全相变，故能达到以下几个目的：（1）降低硬度，提高塑性，便于切削加工；（2）细化晶粒，均匀组织，为淬火作组织准备；（3）消除应力。
完全退火适用于亚共析钢和共析钢。
退火后的组织为珠光体（或铁素体＋珠光体）。
过共析钢在缓慢冷却时，将沿晶界析出二次渗碳体，使钢的性能变坏，所以一般不采用完全退火。
2、不完全退火不完全退火是将钢加热到高于Ac1以上20～50℃，经过一定保温时间，然后进行缓慢冷却的热处理方法。
不完全退火时，原组织中的铁素体或二次渗碳体不发生转变，只是珠光体转变为奥氏体。
退火后得到片层间距较大的珠光体，从而降低了钢的硬度。
不完全退火主要应用于过共析钢。
其目的在于消除锻轧应力，降低硬度和提高韧性。
采用不完全退火的零件，必须无网状渗碳体或消除了网状渗碳体。
3、球化退火球化退火就是将钢加热到略高于Ac1 的温度，一般在Ac1以上10～20℃，经过一定保温时间，然后随炉冷却到550～600℃时，在空气中冷却，从而获得球状珠光体及球状碳化物。
球化退火的目的，主要是将片状珠光体和二次渗碳体转变为球状珠光体和球状渗碳体，从而降低了钢的硬度，便于切削和其它机械加工。
球化退火主要用于共析钢和过共析钢，不适用于亚共析钢。
4、扩散退火扩散退火是将钢加热到1100～1200℃的高温，经10～20小时保温，然后随炉冷却的热处理方法。
扩散退火的主要目的是，消除铸钢件由于化学成分不均匀所产生的偏析。
扩散退火由于加热温度高使晶粒粗大，所以在扩散退火后必须进行一次完全退火或正火处理来细化晶粒。
5、等温退火上述各种退火工艺都是采用连续冷却进行的，而等温退火则是将钢加热到Ac1、Ac3以上30～50℃，经保温后较快地冷却到A1以下20～30℃的恒温炉，在恒温下使奥氏体全部转变为珠光体，然后出炉在空气中冷却。
等温温度越低，得到的珠光体就越细，其硬度也就越高。
等温退火适用于亚共析钢、共析钢和合金钢，特变适用于合金钢和工具钢。
等温后在空气中冷却可提高生产效率，降低成本，获得均匀的组织和较好的性能。
6、低温退火和再结晶退火低温退火是将跟钢加热到低于Ac1的某一温度（500～650℃），保温后缓慢冷却。
低温退火的目的是，消除铸件、锻件、焊接件及零件在切削加工过程中所产生的应力；降低硬度，改善切削加工性。
再结晶退火是将钢加热到再结晶温度(450～500℃)以上150～250℃，保温后缓慢冷却。
其目的是消除加工硬化。
二、钢的正火正火也称正常化，是将钢加热到Ac3、Ac cm以上30～50℃，经过一定保温后在空气中冷却的热处理方法。
由于冷却速度较大，把奥氏体过冷到较低的温度发生转变，因而获得了层片较细的珠光体组织——索氏体。
正火处理的目的与退火处理的目的相似。
对于低碳钢，正火与退火具有较高的强度和硬度，有利于切削加工，能消除过共析钢的网状渗碳体，为淬火作组织准备。
对于亚共析钢可细化晶粒，提高综合机械性能。
正火较退火的时间短，效率高，费用低，因此，对于低碳钢及含碳量较少的中碳钢，完全可以用正火来代替退火。
当对零件的性能要求不高时，也可用正火作为最终热处理。
钢的淬火淬火是将钢加热到临界温度以上，经过一定保温时间，以大于临界冷却速度获得马氏体组织的热处理方法。
淬火的目的是，提高钢的硬度、强度和增加耐磨性。
钢淬火后得到高硬度的马氏体组织，一般硬度可达到HRC=60～65。
淬火质量的好坏，直接影响到回火后的机械性能，故淬火是热处理过程中很重要的一环。
淬火质量还与加热温度、保温时间和冷却速度等有关。
常用的淬火剂有盐水、熔碱、水、油、硝盐等。
聚合物水溶液淬火液也获得较广泛应用，它的优点是安全和零件变形小。
水水是一种最经济、冷却能力又强的淬火剂。
水作为淬火剂，其优点是在550～650℃围冷却能力很大。
其缺点是在200～300℃围也同样具有很大的冷却能力，容易引起零件的变形、裂纹。
如果提高水的温度，就会显著降低零件在550～650℃围冷却能力，所以在生产中规定水温一般不超过40℃。
在水中混入杂质如油、肥皂或气体，都会使其冷却能力变坏，零件淬火后表面会出现软点，影响淬火质量。
盐水在水中溶入5～10﹪的氯化钠，可显著改变其冷却能力，避免零件产生软点。
用盐水淬火，可使零件表面的蒸气膜不稳定而很快破裂，提高了冷却能力。
故盐水的冷却能力比水强，又因冷却均匀，应力分布也均匀，淬火时变形和裂纹的倾向较小。
盐水淬火后零件表面呈银灰色，而且干净。
但盐浴加热淬火的零件，盐渍必须及时用热水冲洗掉，以免零件锈蚀。
碱水碱水是含有氢氧化钠的水溶液，其冷却能力比盐水大，特别在550～650℃围有很大的冷却能力，但在200～300℃围冷却能力低些。
故碱水淬火的硬度高而均匀，应力较小，零件产生变形、裂纹的倾向小，而且淬火后零件表面比盐水更干净。
油油也是应用很广的一种淬火剂。
其优点是在200～300℃围冷却速度较小，不易使淬火零件产生大的变形、裂纹等缺陷。
其缺点是容易燃烧和脏污工作地。
油温一般控制在40～80℃。
油在550～650℃围冷却能力较低。
故对于合金钢和高碳钢制作的小零件，常采用油作冷却剂。
淬火的方法：单液淬火法、双液淬火法、分级淬火法、等温淬火法。
钢的冷处理钢的冷处理就是将淬火钢件继续冷却到室温以下60～80℃左右，一般保温1～2小时，然后再恢复到室温的处理过程，常用的冷却剂有液体氧、液体氮及干冰等。
冷处理的目的是使淬火零件中残余奥氏体转变成马氏体，提高零件的硬度、耐磨性和稳定零件尺寸。
此工艺紧接在淬火后进行，不然残余奥氏体在室温稳定后不易转变，影响冷处理效果。
含碳量大于0.6﹪的碳钢和合金钢制成的刀具，以及合金钢制成的精密工具、量具、模具和零件等，都常采用冷处理。
钢的回火回火就是将淬火后的零件加热到A1线以下的某一温度围，保温一定时间后，在空气或热水中冷却的热处理方法。