钢的常用退火工艺的分类及应用
金属材料热处理方法有几种
金属材料热处理方法有几种？各有什么特点？金属材料热处理方法有退火、谇火及回火，渗碳、氮化及氰化等。
(1) 退火处理退火处理按工艺温度条件的不同，可分为完全退火、低温退火和正火处理。
①完全退火是把钢材加热到Ac3 (此时铁素体开始溶解到奥氏体中，指铁碳合金平衡图中Ac3，即临界温度）以上20〜30℃，保温一段时间后，随炉温缓冷到400〜500(，然后在空气中冷却。
完全退火适用于含碳量小于0.83%的铸造、锻造和焊接件。
目的是为了通过相变发生重结晶，使晶粒细化，减少或消除组织的不均匀性，适当降低硬度，改善切削加工性，提高材料的韧性和塑性，消除内应力。
② 低温退火是一种消除内应力的退火方法。
对钢材进行低温退火时.先以缓慢速度加热升温至500〜600匸，然后经充分的保温后缓慢降温冷却。
低温退火（消除内应力退火）主要适用于铸件和焊接件，是为了消除零件铸造和焊接过程中产生的内应力，以防止零件在使用工作中变形。
采用这种退火方法，钢材的结晶组织不发生变化。
③ 正火是退火处理中的一种变态，它与完全退火不同之处在于零件的冷却是在静止的空气中，而不是随炉缓慢降温冷却。
正火处理后的晶粒比完全退火更细，增加了材料的强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。
正火处理主要适合那些无需调质和淬火处理的一般零件和不能进行淬火和调质处理的大型结构零件。
正火时钢的加热温度为753〜900°C。
(2) 淬火及回火处理淬火可分整体淬火和表面淬火，淬火后的钢一般都要进行回火。
回火是为了消除或降低淬火钢的残余应力，以使淬火后的钢内纟且织趋于稳定。
钢材淬火后为了得到不同的硬度，回火温度可采用几种温度段。
① 淬火后低温回火目的是为了降低钢中残余应力和脆性、而保持钢淬火后的高硬度和耐磨性，硬度在HRC58〜64范围内。
适合于各种工具、渗碳零件和滚动轴承。
回火温度为150〜250匸。
② 淬火后中温回火目的是为了保持钢材有一定的韧性、在此基础上提高其弹性和屈服极限。
常见的退火工艺
共析、过共析钢及合金钢锻件、扎件等
当有网状Fe3C存在时,必需先用正火消除Fe3C网,再球化退火
扩散退火
（均匀化退火）
降低钢锭、铸件或锻坯成份偏析和组织不均匀性
加热到钢熔点以下100～200℃,长时间保温后炉冷
粗大组织（组织严重过烧）
合金钢铸锭及大型铸钢件或铸件
扩散退火后钢晶粒很大,所以通常要进行完全退火或正火处理
刃具、量具、冲模、轴承、渗碳件、表面淬火件
中温回火
350～500℃
T回
高屈服极限、弹性极限和韧性, HRC35～50弹簧来自弹性夹具、热锻模高温回火
500～650℃
S回
良好综合机械性能, HRC200～300
轴、齿轮、连杆、螺栓
去应力退火
（低温退火）
为消除铸件、锻件、焊接件、冷加工件内应力,以预防钢件再以后加工或使用过程变形或开裂
加热至Ac1以下某一温度（对于碳钢为500～600℃）,保温后随炉冷却
无改变
铸、锻、焊、冷压件及机加工件等
能够消除内应力约50％～80％
淬火工艺参数
淬火工艺参数
加热温度
对于亚共析钢Ac3以上30～70℃
常见退火工艺
名称
目
工艺特点
组织
应用
其她
完全退火
（重结晶退火）
使中碳以上亚共析钢和合金钢得到靠近平衡状态组织,以降低硬度,改善切削加工性能,并能够消除内应力
加热至Ac3以上30～50℃保温后随炉冷却
F+P
亚共析钢铸、锻、扎件,焊接件
等温退火
与完全退火相同,但转变较易控制,能取得均匀预期组织;对于奥氏体较稳定合金钢,常可大大缩短退火时间
退火的种类,各自的目的和应用范围
退火的种类,各自的目的和应用范围下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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常用钢热处理工艺
常用钢热处理工艺热处理是一种通过改变金属结构来改善其力学性能的方法。
常用钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
下面对这几种常用钢热处理工艺进行详细介绍。
1. 退火退火是指将钢加热到一定温度，然后缓慢冷却。
退火工艺分为完全退火和等温退火两种。
完全退火是将钢材加热至超过临界温度，然后慢慢降温。
等温退火是将钢材加热至超过临界温度，然后在等温时间内，使钢材的温度均匀，从而使钢材的组织变得均匀，于是提高了钢材的韧性。
2. 正火正火是将钢加热到一定温度，然后快速冷却。
正火一般分为低温正火，中温正火和高温正火三种。
低温正火使钢材的硬度提高，但是韧性降低。
高温正火使钢材的韧性提高，但是硬度降低。
中温正火平衡了钢材的硬度和韧性。
3. 淬火淬火是指将钢加热到超过临界温度，然后快速冷却。
淬火一般分为油淬、水淬和气淬三种。
油淬适用于要求较低的钢材，水淬适用于要求较高的钢材，气淬适用于要求最高的钢材。
淬火后钢材的硬度很高，但是韧性降低，此时需要回火来消除内部应力，提高钢材的韧性。
4. 回火回火是将淬火后的钢在一定温度下加热一段时间，然后由于自然冷却所形成的工艺。
回火分为低温回火和高温回火两种。
低温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。
高温回火提高了钢材的韧性，但是硬度降低。
5. 表面淬火表面淬火是一种特殊的热处理工艺，用于提高钢材的表面硬度和耐磨性。
表面淬火和淬火不同的是，只在钢材表面进行加热和快速冷却。
这种技术对钢材表面的耐磨性提高很大，但是对钢材硬度的提高不大。
总之，钢材热处理是提高钢材力学性能的重要方法，常用的钢热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面淬火等。
选择适当的热处理工艺可以使钢材达到最佳的机械性能。
退火的三种主要方法
退火的三种主要方法
常用的退火方法有三种：
1、不完全退火
不完全退火是将铁碳合金加热到Ac1-Ac3之间温度，达到不完全奥氏体化，随之缓慢冷却的退火工艺。
不完全退火主要适用于中、高碳钢和低合金钢锻轧件等，其目的是细化组织和降低硬度，加热温度为Ac1+(40-60)℃，保温后缓慢冷却。
2、球化退火
只应用于钢的一种退火方法。
将钢加热到稍低于或稍高于Ac1的温度或者使温度在A1上下周期变化，然后缓冷下来。
目的在于使珠光体内的片状渗碳体以及先共析渗碳体都变为球粒状，均匀分布于铁素体基体中(这种组织称为球化珠光体)。
具有这种组织的中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大。
对工具钢来说，这种组织是淬火前最好的原始组织。
3、去应力式退火
去应力退火是将工件加热到Ac1以下的适当温度（非合金钢在
500-600℃），保温后随炉冷却的热处理工艺称为去应力退火。
去应力加热温度低，在退火过程中无组织转变，主要适用于毛坯件及经过切削加工的零件，目的是为了消除毛坯和零件中的残余应力，稳定工件尺寸及形状，减少零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向。
钢的常用退火及正火工艺方法和应用范围
钢的常用退火及正火工艺方法和应用范围钢的常用退火工艺包括：
1．完全退火：主要用于亚共析钢，目的是细化晶粒、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。
2．不完全退火：用于亚共析钢，将钢加热至AC1-AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
3．球化退火：用于共析钢、过共析钢和合金工具钢，使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。
4．均匀化退火：也称扩散退火，将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
5．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时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
6．去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
而正火工艺的应用范围主要包括：
1．低碳钢：正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。
2．中碳钢：可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
3．工具钢、轴承钢、渗碳钢等：可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。
4．铸钢件：可以细化铸态组织，改善切削加工性能。
5．大型锻件：可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。
6．球墨铸铁：使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
钢的退火、正火、淬火和回火
利用淬透性可控制淬硬层深度。
对于截面承载均匀的重要件,要全 部淬透。如螺栓、连杆、模具等。 对于承受弯曲、扭转的零件可不 必淬透(淬硬层深度一般为半径的 1/2~1/3)，如轴类、齿轮等。
高强螺栓
淬硬层深度与工件尺寸有关,设计 时应注意尺寸效应。
柴油机连杆
整理课件
齿轮
细A
温 度
不同冷却条件下的转变产物
回火托氏体
整理课件
④Fe3C聚集长大和铁素体多边形化
400℃以上, Fe3C开始 聚集长大。
450℃ 以上铁素体发生 多边形化，由针片状变 为多边形.
这种在多边形铁素体基 体上分布着颗粒状 Fe3C的组织称回火索 氏体，用S回表示。
回火索氏体
整理课件
回火时的性能变化 回火时力学性能变化总的趋势是随回火温度提高，钢的强度、
化物(- FeXC)，使马氏体过饱和度降低。析出的碳化物以细 片状分布在马氏体基体上，这种组织称回火马氏体，用M回 表示。
整理课件
透射电镜下的回火马氏体形貌
在光镜下M回为黑色，A’为白色。 0.2%C 时，不析出碳化物。只发生碳在位错附近的偏聚。
②残余奥氏体分解 200-300℃时, 由于马
Ac3+30~50℃保温 后缓冷的退火工艺， 主要用于亚共析 钢.
整理课件
⑵ 等温退火 亚共析钢加热到Ac3+30~50℃, 共析、过共析钢加热到
Ac1+30~50℃，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待 相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间。
高速钢等温退火与普通退火的比较
整理课件
3、回火脆性 淬火钢的韧性并不总
是随温度升高而提高。 在某些温度范围内回
钢的正火与退火
钢的退火与正火常用的热处理工艺分为两大类：预备热处理目的：消除坯料、半成品中的某些缺陷，为后续冷加工，最终热处理作组织准备。
最终热处理目的：使工件获得所要求的性能。
退火与正火的目的:消除钢材经热加工所引起的某些缺陷,或为以后的切削加工及最终热处理做好组织准备。
一、钢的退火1、概念：将钢件加热到适当温度(Ac1以上或以下)，保持一定时间，然后缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺称为退火。
2、目的：（1）降低硬度，提高塑性，（2）细化晶粒，消除组织缺陷（3）消除内应力（4）为淬火作好组织准备3、类型：(根据加热温度可分为在临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火，前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火均匀化退火、不完全退火、球化退火；后者包括再结晶退火及去应力退火。
) （1）完全退火：1）概念：将亚共析钢（Wc＝0.3％~0.6％）加热到AC3+（30~50）℃，完全奥氏体化后，保温缓冷（随炉、埋入砂、石灰中），以获得接近平衡状态的组织的热处理工艺称为完全退火。
2）目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度、改善切削加工性能。
3）工艺：完全退火采用随炉缓冷可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较主温度范围内转变为珠光体。
工件在退火温度下的保温时间不仅要使工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部看到均匀化的奥氏体，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。
4）适用范围：中碳钢和中碳合金钢的铸，焊，锻，轧制件等。
注意事项：低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。
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以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧性显著降低。
（2）球化退火1）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。
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时效处理
高温时效
加热略低于高温回火的温度，保温后缓冷到300℃以下出炉
时效与回火有类似的作用，这种方法操作简便，效果也很好，但是耗费时间太长
时效的目的是使淬火后的工件进一步消除内应力，稳定工件尺寸
常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件，例如精密轴承、精密丝杠、床身、箱体等
低温时效实际就是低温补充回火
意调节冷却速度，在高温区实现快冷，在低温区实现缓冷。可用喷嘴数量、水量实现工件均匀冷却
对于大型复杂工件或重要轴类零件(如汽轮发电机的轴)，可使其旋转以实现均匀性冷却
回火、调质、时效与冷处理工艺
类别
工艺过程
特点
应用范围
回火
低温回火
回火温度为l50一250℃
回火后获得回火马氏体组织，但内应力消除不彻底，故应适当延长保温时间
3．工频淬火：50Hz
1．表层硬度比普通淬火高2—
3HRC，并具有较低的脆性
2．疲劳强度、冲击韧度都有所提高，一般工件可提高20％一30％
3．变形小
4．淬火层深度易于控制
5．淬火时不易氧化和脱碳
6．可采用较便宜的低淬透性钢
7．操作易于实现机械化和自动化，生产率高
8．电流频率愈高，淬透层愈薄。例如高频淬火一般1—2mm，中频淬火一般3—5mm，工频淬火能到＞l0—l 5mm
3．特别对于有Βιβλιοθήκη 著的第一类回火脆性的钢，等温淬火优越性更大
4．受等温槽冷却速度限制，工件尺寸不能过大
5．球墨铸铁件也常用等温淬火以获得高的综合力学性能，一般合金球铁零件等温淬火有效厚度可达100mm或更高
喷雾淬火
工件加热到淬火温度后，将压缩空气通过喷嘴使冷却水雾化后喷到工件上进行冷却
可通过调节水及空气的流量来任
缺点：处理复杂零件比渗碳困难
碳合金结构钢，也可用高碳工具钢和低合金工具钢，以及铸铁一般零件淬透层深度为半径的l／10左右时，可得到强度、耐疲劳性和韧性的最好配合。对于小直径(10一20mm)的零件，建议用较深的淬透层深度，即可达半径的l／5；对于截面较大的零件可取较浅的淬透层深度，即小于半径l／10以下
与其他淬火比
1．淬火后得到下贝氏体组织，在相同硬度情况下强度和冲击韧度高
2．一般工件淬火后可以不经回火直接使用，所以也无回火脆性问题，对于要求性能较高的工件，仍需回火
3．下贝氏体质量体积比马氏体小，减小了内应力与变形、开裂
1．由于变形很小，因而很适合于处理—‘些精密的结构零件，如冷冲模、轴承、精密齿轮等2．由于组织结构均匀，内应力很小，显微和超显微裂纹产生的可能性小，因而用于处理各种弹簧，可以大大提高其疲劳抗力
低温时效
将工件加热到100一150 ℃，保温较长时间(约5—20h)
冷处理
将淬火后的工件，在零度以下的低温介质中继续冷却到零下80℃待工件截面冷到温度均匀一致后，取出空冷
可使残余奥氏体全部或大部分转变为马氏体。因此，不仅提高了工件硬度、抗拉强度，还可以稳定工件尺寸
主要适用于合金钢制成的精密刀具、量具和精密零件，如量块、量规、饺刀、样板、高精度的丝杠、齿轮等。还可以使磁钢更好地保持磁性
工件加热到淬火温度后，浸入一种淬火介质中，直到工件冷至室温为止
此法优点是操作简便，缺点是易使工件产生较大内应力，发生变形，甚至开裂
适用于形状简单的工件，对于碳钢工件，直径大于5mm的在水中冷却，直径小于5mm的可以在油中冷却，合金钢工件大都在油中冷却
双液淬火
加热后的工件先放在水中淬火，冷却至接近Ms点(300一200℃)时，从水中取出立即转到油中(或甚至放在空气中)冷却
适用于单件或小批生产的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，加大型轴类、大模数齿轮等
常用钢材为中碳钢，如35、45钢及中碳合金钢(合金元素＜3％)，如40Cr、65Mn等，还可用于灰铸铁件、合金铸铁件。含碳量过低，淬火后硬度低，而碳和合金元素含量过高，则易碎裂，因此，以含碳量(质量分数)在0.35％一0.5％之间的碳素钢最适宜
电接触加热表面淬火
采用两电极(铜滚轮或碳棒)向工件表面通低电压大电流，在电极与工件表面接触处产生接触电阻，产生的热使工件表面温度达到临界点以上，电极移去后冷却淬火
1．设备简单，操作方便
2．工件变形极小，不需回火
3．淬硬层薄，仅为0.15一O.35mm
4．工件淬硬层金相组织，硬度不均匀
适用于机床铸铁导轨表面淬火与维修，气缸套、曲轴、工具等也可应用
铸钢件、焊接件及锻轧件
钢正火工艺的特点及应用范围
工艺特点
应用范围
将工件加热到Ac3或Acm以上40—60℃，保温一定时间，然后以稍大于退火的冷却速度，冷却下来，如空冷、风冷、喷雾等，得到片层间距较小的珠光体组织(有的叫正火索氏体)
1．改善切削性能。含碳量(质量分数)低于0.25％的低碳钢和低合金钢，高温正火后硬度可提高到140—l90HBS，有利于切削加工
火焰表面淬火
用乙炔一氧或煤气一氧的混合气体燃烧的火焰，喷射到零件表面上，快速加热，当达到淬火温度后，立即喷水或用乳化液进行冷却
淬透层深度一般为2—6mm，过深往往引起零件表面严重过热，易产生淬火裂纹。表面硬度钢可达65HRC，灰铸铁为40一48HRC，合金铸铁为43—52HRC。这种方法简便，无需特殊设备，但易过热，淬火效果不稳定，因而限制了它的应用
目的是降低内应力和脆性，而保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性。主要用于各种工具、模具、滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件等
中温回火
回火温度为350一450℃左右
回火后获得屈氏体组织，在这一温度范围内回火，必须快冷，以避免第二类回火脆性
目的在于保持一定韧性的条件下提高弹性和屈服强度，故主要用于各种弹簧、锻模、冲击工具及某些要求强度的零件，如刀杆等
2．消除共析钢中的网状碳化物，为球化退火作准备
3．作为中碳钢、合金钢淬火前的预备热处理，以减少淬火缺陷
4．用于淬火返修件消除内应力和细化组织，以防重淬火时产生变形与裂纹
5．对于大型、重型及形状复杂零件或性能要求不高的普通结构零件作为最终热处理，以提高力学性能
淬火的分类及特点
类别
工艺过程
特点
应用范围
单液淬火
高温回火
回火温度为500一680℃，回火后获得索氏体组织。淬火十高温回火称为调质处理，可获得强度．、塑性、韧性都较好的综合力学性能，并可使某些具有二次硬化作用的高合金钢(如高速钢)二次硬化，其缺点是工艺较复杂，在提高塑性、韧性同时，强度、硬度有所降低
广泛地应用于各种较为重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴等。不但可作为这些重要零件的最终热处理，而且还常可作为某些精密零件如丝杠等的预先热处理，以减小最终热处理中的变形，并为获得较好的最终性能提供组织基础
脉冲淬火
用脉冲能量加热可使工件表面以极快速度(1／1000s)加热到临界点以上，然后冷却淬火
1.由于加热冷却迅速，工件组织极细，晶粒极小
2.淬火后不需回火
3.淬火层硬度高(950一1250HV)
4.工件无淬火变形，无氧化膜
适于导热率高的钢种，高合金钢难于进行这种淬火。用于小型零件、金属团削工具、照像机、钟表等机器易磨损件
钢的常用退火工艺的分类及应用
类别
主要目的
工艺特点
应用范围
扩散退火
成分均匀化
加热至Ac3十(150—200)℃，长时间保温后缓慢冷却
铸钢件及具有成分偏析的锻轧件等
完全退火
细化组织，降低硬度
加热至Ac3十(30—50)℃，保温后缓慢冷却
铸、焊件及中碳钢和中碳合金钢锻轧件等
不完全退火
细化组织，降低硬度
加热至Acl十(40一60)℃，保温后缓慢冷却
中、高碳钢和低合金钢锻轧件等(组织细化程度低于完全退火)
等温退火
细化组织，降低硬度，防止产生白点
加热至Ac3十(30—50)℃(亚共析钢)或Acl十(20—40)℃(共析钢和过共析钢)，保持一定时问，随炉冷至稍低于Arl进行等温转变，然后空气冷却(简称空冷)
中碳合金钢和某些高合金钢的重型铸锻件及冲压件等(组织与硬度比完全退火更为均匀)
淬火的种类和特点
类别
工艺过程
特点
应用范围
感应加热表面淬火
将工件放人感应器中，使工件表
层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度后，立即喷水冷却，使工件表层淬火，从而获得非常细小的针状马氏体组织
根据电流频率不同，感应加热表
面淬火，可以分为：
1．高频淬火：100一1000kHz
2．中频淬火：1—10kHz
利用冷却速度不同的两种介质，先快冷躲过奥氏体最不稳定的温度区间(650一550℃)，至接近发生马氏体转变(钢在发生体积变化)时再缓冷，以减小内应力和变形开裂倾向
主要适用于碳钢制成的中型零件和由合金钢制成的大型零件
分级淬火
工件加热到淬火温度，保温后，取出置于温度略高(也可稍低)于Ms点的淬火冷却剂(盐浴或碱浴)中停留一定时问，待表里温度基本一致时，再取出置于空气中冷却
球化退火
碳化物球状化，降低硬度，提高塑性
加热至Acl十(20一40)℃或Acl一(20一30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却
工模具及轴承钢件，结构钢冷挤压件等
再结晶退火或中间退火
消除加工硬化
加热至Acl一(50一150)℃，保温后空冷
冷变形钢材和钢件
去应力退火
消除内应力
加热至Acl一(100—200)C，保温后空冷或炉冷至200一300℃，再出炉空冷
1．减小了表里温差，降低了热应力
2．马氏体转变主要是在空气中进行，降低了组织应力，所以工件的变形与开裂倾向小
3．便于热校直
4．比双液淬火容易操作
此法多用于形状复杂、小尺寸的碳钢和合金钢工件，如各种刀具。对于淬透性较低的碳素钢工件，其直径或厚度应小于lomm