常见热处理--钢的退火和正火
工程材料及热加工—钢的热处理工艺

2.2.4钢的淬透性 • 定义:淬透性是指钢在淬火时获得马氏体的能力。它是 钢的固有属性,也是选材和制订热处理工艺的重要依据 之一。
• 影响因素:钢的临界冷却速度; 过冷奥氏体的稳定性。 • 评定方法:用钢在一定条件下淬火所获得的淬透层深 度或临界淬透直径(Dk)来表示。 ⑴淬透层的深度定义为由表面至半马氏体区的深度。 半马氏体区的组织是由50%马氏体和50%分解产物所组 成。 ⑵指圆柱状钢试样在规定的淬火介质中能全部淬透的 最大直径。当冷却介质一定时,Dk愈大,淬透性愈好。 • 测定方法:最常用的方法是末端淬火法,简称为端淬 法。
•
三、钢的回火
• • 定义:是将淬火后的钢加热到Ac1以下某一温度,保 温一定时间,然后冷却至室温的一种热处理工艺。 目的: 减小或消除淬火应力; 提高钢的塑性和韧性,获得良好的综合力学性能; 稳定组织和工件尺寸。 分类及应用: ⑴低温回火(150~250℃) 组织为回火马氏体。 ( 58~64HRC ) 部分降低钢中残余应力和脆性,而保持钢在淬 后所得到的高强度、硬度和耐磨性。 广泛应用于工具、量具、滚动轴承、渗碳工件 以及表面淬火工件等。
2.2.2淬火冷却介质 最常用的是水、盐水、油、熔盐。 水:形状简单、截面尺寸较大的碳钢。(高温慢,低温快) 盐水:高温快,低温快。 油:合金钢或小尺寸碳钢件。 (高温太慢,低温慢) 熔盐(盐浴):形状复杂、变形要求严格的件。最接近理 想冷却介质。
2.2.3淬火方法 • 单液淬火:在一种介质中连续冷却获得马氏体。 操作简单,易于自动化,易于产生缺陷,适 用于形状简单的小件。 • 双液淬火:先后在两种介质中冷却。 操作复杂,难以控制。 • 分级淬火:淬入稍高于Ms的介质中,待内外温差一致后 取出,缓冷得到马氏体。 减少应力和变形,适用于小件。 • 等温淬火:淬入稍高于Ms的介质中,等温转变为下B。 强度高,塑性、韧性好,应力小,变形小, 多用于形状复杂、要求高的工件。
钢的退火与正火

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。
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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
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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。
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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。
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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;
钢的退火和正火

机械制造基础
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火的主要目的:
降低或调整硬度,以便于切削加工; 消除或降低残余应力,以防变形、开裂; 细化晶粒、改善组织,提高力学性能
钢的热:
完全退火; 球化退火 去应力退火
钢的热处理
1.1 钢的退火
完全退火
完全退火是把钢加热到完全奥氏体化,保温后随之缓慢冷 却的退火工艺
完全退火常用于含碳量小于0.8%的碳素钢,45钢完全退 火时的加热温度为840~860℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
球化退火
对于含碳量大于0.8%的碳素工具钢、合金工具钢、轴承 钢等常采用球化退火
球化退火能使钢中碳化物球状(或颗粒状)化,碳素工具钢 球化退火的加热温度为760~780℃
钢的热处理
1.1 钢的退火
去应力退火
去应力退火不改变钢的内部组织,只是为了消除或降低 内应力
其加热温度较低(一般为500~600℃)
钢的热处理
1.2 钢的正火
将钢材或钢件加热到Ac3(或Accm)以上30~50℃,保温适当的 时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺,称为正火。
正火同退火的比较:
正火的冷却速度比退火冷却速度较快 生产周期比退火短
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢的退火和正火
1.1 钢的退火 1.2 钢的正火
退火和正火经常作为钢的预先热处理工序,安排在铸造、锻 造和焊接之后或粗加工之前,以消除前一工序所造成的某些组织缺 陷及内应力,为随后的切削加工及热处理作好组织上的准备。
钢的热处理
1.1 钢的退火
退火是将钢材(或钢件)加热到适当温度,保温一定时间,随后缓慢 冷却,以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。
铸钢件常见热处理工艺

按加热和冷却条件不同,铸钢件的主要热处理方式有:退火、正火、均匀化处理、淬火、回火、固溶处理、沉淀硬化、消除应力处理及除氢处理。
1.退火:退火是将铸钢件加热到Ac3以上20~30℃,保温一定时间,冷却的热处理工艺。
退火的目的是为消除铸造组织中的柱状晶、粗等轴晶、魏氏组织和树枝状偏析,以改善铸钢力学性能。
碳钢退火后的组织:亚共析铸钢为铁素体和珠光体,共析铸钢为珠光体,过共析铸钢为珠光体和碳化物。
适用于所有牌号的铸钢件。
2.正火:正火是将铸钢件加热到Ac3温度以上30~50℃保温,使之完全奥氏体化,然后在静止空气中冷却的热处理工艺。
正火的目的是细化钢的组织,使其具有所需的力学性能,也是作为以后热处理的预备处理。
正火与退火工艺的区别有两个:其一是正火加热温度要偏高些;其二是正火冷却较快些。
经正火的铸钢强度稍高于退火铸钢,其珠光体组织较细。
一般工程用碳钢及部分厚大、形状复杂的合金钢铸件多采用正火处理。
正火可消除共析铸钢和过共析铸钢件中的网状碳化物,以利于球化退火;可作为中碳钢以及合金结构钢淬火前的预备处理,以细化晶粒和均匀组织,从而减少铸件在淬火时产生的缺陷。
3.淬火:淬火是将铸钢件加热到奥氏体化后(Ac。
或Ac&#8226;以上),保持一定时间后以适当方式冷却,获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺。
常见的有水冷淬火、油冷淬火和空冷淬火等。
铸钢件淬火后应及时进行回火处理,以消除淬火应力及获得所需综合力学性能铸钢件淬火工艺的主要参数:(1)淬火温度:淬火温度取决于铸钢的化学成分和相应的临界温度点。
原则上,亚共析铸钢淬火温度为Ac。
以上20~30℃,常称之为完全淬火。
共析及过共析铸钢在Ac。
以上30~50℃淬火,即所谓亚临界淬火或两相区淬火。
这种淬火也可用于亚共析钢,所获得的组织较一般淬火的细,适用于低合金铸钢件韧化处理。
(2)淬火介质:淬火的目的是得到完全的马氏体组织。
为此,铸件淬火时的冷却速率必须大于铸钢的临界冷却速率。
钢的热处理

三、钢的回火
将淬火钢重新加热到低于727℃ 的某一温度,保温一定时间, 然后冷到室温的热处理工艺,成为回火。 淬火刚必须及时回火。回火的目的是减少或消除工件淬火时 产生的内应力,温度组织,以满足工件使用需要的性能。 按回火温度范围,回火分为三种: 1、低温回火(150~250V ℃ ) 低温回火目的是降低淬火内应力,提高韧性,并保持高硬度和 耐磨性 2、中温回火(250~500 ℃ ) 中温回火目的是使淬火钢具有高的弹性极限、屈服强度和适当 的韧性 3、高温回火(500~650 ℃ ) 高温回火的目的是获得硬度、强度、韧度、塑性,有较好的力 学性能
四、钢的表面热处理
常用的表面热处理方法有表面淬火和化学热处理两种
1、表面淬火 表面淬火是仅对工件表面进行淬火,而心部仍保持未淬火状态。 常用的有火焰表面淬火、感应加热表面淬火 2、钢的化学热处理 化学热处理是将工件置于适当的活性介质中加热、保温、冷却 的方法,使一种或几种元素渗入钢件表层,以改变钢件表面层 的化学成分、组织和性能的热处理工艺。常见的方法有渗碳、 氮化、碳氮共渗。
二、淬火
淬火: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.淬火的目的是提高钢的硬度,强度和耐磨性。钢在 淬火后必须配以适当的回火,才能获得理想的力学性能。
淬火的两个重要概念: 1、淬硬性: 淬硬性是钢经淬火后能达到的最高硬度,主要取决于钢中的碳含 量,碳含量愈高,获得的硬度愈高。 2、淬透性 淬透性是指钢经淬火获得淬硬深度的的能力,淬透性越好,淬硬 层越厚。
一、钢的退火和正火
1、退火 将钢加热到适当温度,保持一定时间,然后缓慢冷却的热处理工艺 退火的目的:降低硬度,以利于切削加工,提高塑性和韧性,以利 冷变形加工;改善钢的性能或热处理做好组织准备;消除钢中的残 余内应力,防止变形和开裂。 2、正火 将钢加热到适当温度,保持一定时间后出炉空冷的热处理工艺。 正火只适用于碳素钢及合金元素含量不高的合金钢 正火的目的是细化组织,用于低碳钢,可提高硬度,改善切削加工 性;用于中碳钢或性能要求不高的零件,可代替调质处理。 正火与退火相比,刚在正火后的强度、硬度高于退火,而且操作 便,生产周期短,成本低,在可能的条件下宜用正火代替退火。
热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分

热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度,保温一定时间后,以一 定方式冷却的热处理工艺,回火是淬火后紧接着进行的一种操作,通常也是工件 进行热处理的最后一道工序,因而把淬火和回火的联合工艺称为最终处理。 淬火与回火的主要目的是: 1)减少内应力和降低脆性,淬火件存在着很大的应力和脆性,如没有及时回火 往往会产生变形甚至开裂。 2)调整工件的机械性能,工件淬火后,硬度高,脆性大,为了满足各种工件不 同的性能要求,可以通过回火来调整,硬度,强度,塑性和韧性。 3)稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定,以保证在以后的使用过程 中不再发生变形。 4)改善某些合金钢的切削性能。
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热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
回火的作用在于:
① 提高组织稳定性,使工件在使用过程中不再发生组织转变,从而使工件几 何尺寸和性能保持稳定。
② 消除内应力,以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。
③ 调整钢铁的力学性能以满足使用要求。
回火之所以具有这些作用,是因为温度升高时,原子活动能力增强,钢铁 中的铁、碳和其他合金元素的原子可以较快地进行扩散,实现原子的重新排列 组合,从而使不稳定的不平衡组织逐步转变为稳定的平衡组织。内应力的消除 还与温度升高时金属强度降低有关。一般钢铁回火时,硬度和强度下降,塑性 提高。回火温度越高,这些力学性能的变化越大。有些合金元素含量较高的合 金钢,在某一温度范围回火时,会析出一些颗粒细小的金属化合物,使强度和 硬度上升。这种现象称为二次硬化
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热处理工艺---淬火、回火、正火、退火的区分
④ 对低碳钢和低碳低合金钢,采用正火,可得到较多的细片状珠光体组织,使 硬度增高到HB140-190,避免切削时的“粘刀”现象,改善切削加工性。对中碳 钢,在既可用正火又可用退火的场合下,用正火更为经济和方便。 ⑤ 对普通中碳结构钢,在力学性能要求不高的场合下,可用正火代替淬火加高 温回火,不仅操作简便,而且使钢材的组织和尺寸稳定。 ⑥ 高温正火(Ac3以上150~200℃)由于高温下扩散速度较高,可以减少铸件和锻件 的成分偏析。高温正火后的粗大晶粒可通过随后第二次较低温度的正火予以细 化。 ⑦ 对某些用于汽轮机和锅炉的低、中碳合金钢,常采用正火以获得贝氏体组织, 再经高温回火,用于400~550℃时具有良好的抗蠕变能力。 ⑧ 除钢件和钢材以外,正火还广泛用于球墨铸铁热处理,使其获得珠光体基体, 提高球墨铸铁的强度。
钢热处理工艺的四把火-退火、正火、淬火、回火

正火工艺与操作不当也产生组织缺陷,与退火相似,补救方法基本相同。
“四把火”随着加热温度和冷却方式的不同,又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行,使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,它不仅能使工件不氧化,不脱碳,保持处理后工件表面光洁,提高工件的性能,还可以通入渗剂进行化学热处理。
球化退火工艺方法很多,最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20~30℃,保温适当时间,然后随炉缓慢冷却,冷到500℃左右出炉空冷。等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后,随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温,等温时间为其加热保温时间的1.5倍。等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。和普通球化退火相比,球化退火不仅可缩短周期,而且可使球化组织均匀,并能严格地控制退火后的硬度。
4.工件表面硬度高,缺口敏感性小,冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥பைடு நூலகம்料地潜力,节约材料消耗,提高零件使用寿命
5.设备紧凑,使用方便,劳动条件好
6.便于机械化和自动化
7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。
• 感应加热的基本原理
将工件放在感应器中,当感应器中通过交变电流时,在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场,在工件中相应地产生了感应电动势,在工件表面形成感应电流,即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下,电能转化为热能,使工件表面温度达到淬火加热温度,可实现表面淬火。
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1)、用途:
主要用于过共析钢成分的碳钢及合金钢,如刃具、量 具、模具以及轴承钢 。
过共析钢的金相图
ωc>0.77%的碳钢
2)、目的: 降低硬度、 改善切削加工性,并为以后淬火做准备
6、去应力退火(低温退火)、(高温回火)
1)、目的: 消除由于塑性变形、铸造、焊接、切削加工等形成的 残余应力,钢的组织不发生变化,只是消除内应力。
2)应用:正火适用于低碳钢以及合金元素含量不高的 合金钢。
㈢、钢的退火与正火的区别 45钢的退火组织 45钢的正火组织
类型 方法 退火 随炉冷却
正火
空气中冷 却
退火与正火的特点及应用
ห้องสมุดไป่ตู้
特点
应用
改善金属的 根据加热温度和目的的不同,常用的退火方法有完 塑性和韧性,全退火、球化退火和去应力退火三种 使化学成分 ①完全退火主要用于亚共析钢成分的碳钢及合金钢 均匀化,去 的锻件、铸件、热轧型材等,有时也用于焊接件 除残余应力 ②球化退火用于碳素工具钢、合金工具钢、滚动轴 或得到预期 承钢等 的力学性能 ③去应力退火用于消除毛坯、构件和零件的内应力
⑴降低硬度,提高塑性,改善可加工性。
⑵细化晶粒,均匀钢的组织及成分,改善钢的性能 或为最终热处理作准备。
⑶消除钢中的残留应力,防止变形和开裂。
3、分类:
完全退火 退火 球化退火
去应力退火 4、完全退火(重结晶退火,简称退火)
℃
A ——奥氏体 F——铁素体 Cm——渗碳体碳 P——珠光体 Ld(L`d)——莱氏体渗
②、用于中碳钢和性能要求不高的零件,可以代替调 质处理。
③、用于高碳钢,消除网状渗碳体,为球化退火做好 组织准备。
④、作为重要零件的预先热处理 正火可以消除中碳结构钢在铸、锻、焊等热加工中产 生的热缺陷、还能细化晶粒、均匀组织、消除残余内 应力,减少工件在淬火时的变形与开裂倾向,故正火 常用作主要零件的预先热处理。
2)用途:
去应力退火用于消除毛坯、构件和零件的内应力
㈡、钢的正火
1)目的:细化晶粒(改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性能)
①、对于低碳钢可提高硬度、改善低碳钢的切削加工性能
一般硬度在160~230 HBS范围内的金属其切削加工性能 较好,硬度过高,刀具易磨损,硬度过低,切削加工中 易“粘刀”,且加工后表面光洁度差,正火后低碳钢及低 碳合金钢的切削性能得到明显改善。
常见热处理
一、分类 根据加热和冷却的方法不同,热处理可分为很多种:
退火
正火
整体热处理 淬火
回火
火焰加热
热处理 表面热处理 感应加热
化学热处理
渗碳 渗氮 渗金属
二、钢的退火与正火 ㈠、钢的退火
1、定义: 将工件加热到适当的温度,根据材料和工件尺寸,采用 不同的保温时间,然后进行缓慢冷却(一般是随炉冷却 或埋入砂中及石灰中)的热处理工艺。 2、目的:
A 1538
温
度
( G 912
A
)
A3
P A+F
S
(P)
L+A
E
1148
L
1227 D
C
L+ Fe3CⅠ
F
Acm
A+Fe3CⅡ+Ld
Fe3CⅠ+Ld
A+Fe3CⅠ
A1 727 (Ld)
K
(Ld’)
F+P
P+ Fe3CⅡ
P+ Fe3CⅡ+Ld’
Fe3CⅠ+Ld’
0
0.77
2.11
4.3
6.69
碳的质量分数 WC(%)
正速快后织强比操火度,得比度退作的到较、火简比故的细硬钢单冷退正密 度 高 ,却火组火,,①化到②作③织对晶调对为对,于粒整于最于消低、硬力终高除、均度学热碳网中匀、性处的状碳组改能理过组合织善要共织金、切求析,结提削不钢为构高加高,球钢力工的正化,学性普火退正性能通的火火能的结主和的,作构要淬主另用零目火要外件的做目还,是准的可正改备是以火善细起可组 成本低
⑵、用途: 主要用于亚共析钢成分的各种碳素钢和合金钢的铸、锻 件以及热扎型材,有时也用于焊接结构,一般作为不 重要的工件的最终热处理,或作为某些工件的预先热 处理。
亚共析钢的金相图
ωc<0.77%的碳钢
⑶、目的: 在完全退火过程中,钢的组织全部转换为奥氏体,在 冷却过程中,奥氏体转变为细小而均匀的平衡组织(铁 素体+珠光体) ,从而达到降低硬度、细化晶粒、充分 消除内应力的目的。